A mérőberendezések és az új technológiák kulcsszerepet játszanak a szerszámkészítés folyamatában
A szerszámgyártás maximális pontosságot és minőséget feltételez. A hagyományos gyártási folyamatok mellett egyre inkább teret nyernek az új technológiák, például az additív gyártás, vagy a funkcionális felületek finomstruktúrájának létrehozásában alkalmazott lézertechnológia.
A megmunkálási feladatok elvégzéséhez és a maximális termelékenységhez megfelelő minőségű szerszámokra van szükség. „A speciális szerszámok, például az egyéni igényekhez igazított lépcsős vagy finom fúrószerszámok gyártása komoly kihívást jelent – jelentette ki Dirk Biermann, a Dortmundi Műszaki Egyetem Gyártástechnológiai Intézetének (ISF) vezetője. – Ezen szerszámok gyártásában gyakran döntő jelentőségű a gyorsaság.” A vezető szerszámgyártók az utóbbi időben óriási előrelépéseket tettek ezen a területen annak érdekében, hogy lerövidítsék a speciális szerszámok gyártási és szállítási idejét. Számos esetben az additív gyártás is kiaknázható. „Szintén döntő fontosságúak a célzott fejlesztések, például a vágóélek előkészítése vagy a rétegek utókezelése – tette hozzá Biermann. – A cél az, hogy – különösen a kihívást jelentő munkadarabok megmunkálásához – megfelelően gyártott precíziós szerszámok álljanak rendelkezésre.”
Thomas Feile, a Mapal Dr. Kress KG tesztmérnöke szerint: „A szerszámok nanométeres pontosságú köszörülése természetesen korszerű gépeket és magasan képzett munkavállalókat feltételez.” A precíziósszerszám-gyártók számára egy másik kritikus szempont az adatok konzisztenciája, valamint a fájlok és információk megbízható áramlása a tervezést, a gyártásütemezést és a termelést végző munkatársak között.
A méréstechnika kulcsszerepet játszik a szerszámgyártásban
A méréstechnika különösen a kritikus tulajdonságok tesztelésekor játszik döntő szerepet. „Ellenőrizzük például az átmérőket, a köszörülési eredményeket, a vágóél lekerekítését, valamint a mikro- és makrogeometriákat. A méréstechnika nemcsak a szerszámok gyártásában kulcsfontosságú tényező, hanem alapvető fontosságú az ügyfelek termelési környezetében is. Ezért szerepelnek a portfóliónkban mérő- és beállító berendezések is” – mondta Feile. A szerszámok vágóéleiben manapság már speciális mikrostruktúrák találhatók a maximális termelékenység biztosítása érdekében. A modern mikrostruktúra paramétereinek pontos elemzésére és mennyiségi meghatározására megfelelő mérőrendszereket és kiértékelési stratégiákat kell alkalmazni.
Bizonyos élszögek hagyományos képalkotó optikai eljárásokkal is vizsgálhatók, de a lekerekítés mértékének meghatározásához például már nagyon nagy felbontás szükségeltetik. „A koordináta mérőrendszerekre szerelt szenzorok összjátékának köszönhetően egyazon koordináta rendszerben mindegyik szenzor ugyanazon szerszámot képes vizsgálni – jelentette ki Mohai Tamás, a Werth Magyarország Kft. műszaki szakértője. – Ebből adódik az az előny, hogy a szerszám egyik részét az egyik, míg a másik részét a másik szenzor méri be. A mérési eredmények – akár 3D pontfelhőben történő – összekapcsolása részletes kiértékelést tesz tehetővé. A CFP (Werth Chromatic Focus Point ) fehérfényű szenzor – és a legújabb típusnak számító CFL (Werth Chromatic Focus Line CFL) – fehér fényű szenzor működési elve a fehér fény teljes spektrumot átfogó tulajdonságán alapszik. A fehér fényt alkotó spektrumok eltérő fókuszponttal rendelkeznek, így a visszavert fény spektrumanalízisével meghatározható a mért felület tulajdonsága.” A rendkívül jó felbontás mellett a működési elv csillogó, tükröződő, diffúz fényvisszaverő, fényelnyelő és átlátszó anyagok mérését is lehetővé teszi. Ez a képesség rendkívül jól használható a tükröződő szerszámélek, illetve a gyémánt- és CBN szemcsés szerszámok mérésekor.
Az NFP szenzorral a szerszám egy adott pontját egy lyukdiafragmán keresztül világítják meg zöld lézer fénnyel (Forrás: Werth)
A szerszámok vizsgálatára szolgál az NFP nanofókusz szenzor is. A konfokális mikroszkópia elvét tulajdonképpen már az 50-es években meghatározták, de a lézer elterjedése kellett ahhoz, hogy az elvet a gyakorlatba is átültessék. „A szerszám egy adott pontját egy kis furaton keresztül világítják meg zöld lézerrel. A visszavert fény is ugyanazon a furaton át távozik, így akadályozzák meg, hogy külső forrásból származó fény zavarja a mérést. Az NFP mikroszerkezetek geometriájának, alakjának és érdességének felületek mentén történő mérésére használatos, de szerszámok vágóélsugarának és rétegvastagságok mérésére is alkalmas. Mindkét működési elvű (CFP/CFL és NFP) szenzor alkalmas felületi érdesség mérésére is” – tette hozzá Mohai Tamás.
A folyamatlánc elemzése az optimális felületminőség érdekében
A szerszámgyártás további kulcsfontosságú aspektusa a felületminőség. A szerszámra vonatkozó követelményektől függően a Mapal különféle finiselő eljárást alkalmaz, például köszörülést, csiszolást, vibrációs csiszolást és polírozást. „A kihívás az, hogy például a megmunkálandó anyaghoz válasszuk meg a megfelelő köszörűkorong-paramétereket – ismertette Feile a Mapal megközelítését. – Vegyük például a köszörült hornyokkal rendelkező keményfém szerszámokat. A Mapal hat különböző pontossági szintet különböztet meg a keményfém szerszámok esetében. Ezeket különböző folyamatokkal munkálják meg a köszörüléstől a finom finiselésen át a finom polírozásig.”
„A csiszolás és a polírozás a precíziós szerszámok aktív felületeire alkalmazandó – magyarázta Biermann. – A fúrószerszámok jó horonyfelülete még magas anyagleválasztási értékek és kihívást jelentő munkadarabok esetén is hatékony forgácseltávolítást biztosít, különösen mély furatok előállításakor.” Az ISF egy AiF kutatási projektben egyesítette erőit egy ismert iparcéggel annak érdekében, hogy a köszörűkorong-kiválasztás, a koronglehúzás, valamint a folyamatparaméterek célzott felhasználásának javítása érdekében kísérletezzen. Az intézet a METAV keretein belül számol majd be a kutatási eredményekről.
„A megmunkálás során akkor érjük el a lehető legjobb felületminőséget, ha a saját, valamint az ügyfél gyártási környezetében is elvégezzük a folyamatlánc pontos és specifikus elemzését – hangsúlyozta Arndt Fielen, a königsbach-steini Zecha Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH értékesítési vezetője. – Fontos a részletek áttekintése, és szükség esetén a meglévő folyamatok megváltoztatása és optimalizálása.” Az ólommentes anyagok megmunkálásához például gyakran speciális szerszámokra van szükség a gyártási folyamat átállításához. Ebben az esetben gyakran apróbb részletek döntenek arról, hogy egy eszköz megfelelő-e, vagy sem. A vágóél sugara megegyezik a fogankénti előtolással? A szerszámszögek megfelelőek az anyagszilárdsághoz, a felületkialakítás és a forgácsletörés optimalizálásához, vagy kell-e mérlegelni egy új szerszámbefogási lehetőséget a rezgések elkerüléséhez? „Gyakran működünk együtt az ügyféllel különböző szerszámváltozatok előállításához, amelyeket tesztelünk is annak érdekében, hogy a lehető leggazdaságosabb eredményt érjük el” – magyarázta Fielen.
Új megoldások a nagyobb teljesítményért
A szerszámgyártásban kulcsfontosságú az innovatív technológiák alkalmazása. „A lehető legjobb termékeket akarjuk legyártani, amihez új megoldásokra is támaszkodhatunk – mondta Thomas Feile. – Jó példa erre az additív gyártás, amivel jelentősen optimalizálható a hidraulikus szerszámbefogók hőmérsékleti rezisztanciája és geometriája.”
A Mapal kifejlesztette saját nyílt felhőplatformját is a következetes és átlátható szerszámmenedzsmenthez. A c-COM biztosítja azokat az adatokat, amelyekre az iparágnak szüksége van a teljes digitalizáláshoz. A platform összekapcsolja az ellátási láncban szereplő összes céget, ami Thomas Feile szerint az összes érintett fél költségszintjét csökkenti. A felhő ugyanakkor vállalati szintű tervezést és vállalatközi együttműködést is lehetővé tesz a precíziósszerszám-gyártásban. Ezt szem előtt tartva a Mapal a METAV „A gép és szerszám közötti kommunikáció – digitalizálás” befogástechnikai fórumán részletesebben is megvitatja majd a kérdést.
A Mapal additív eljárásokat alkalmaz a hidraulikus szerszámbefogók hőmérsékleti rezisztanciájának és geometriájának optimalizálására (Forrás: Mapal)
„Új módszereket vezetünk be a hozzáadott érték növeléséhez azáltal, hogy folyamatosan optimalizáljuk és fejlesztjük saját gyártási kapacitásunkat és szerszámtechnológiáinkat – mondta Arndt Fielen, a Zecha egyik új megoldására hivatkozva. – Erre egy példa a lézeres megmunkálással készült gyémántbevonatú vágóélű csúcskategóriás szerszámcsalád, amely még az ólommentes vagy a nehezen forgácsolható színesfém anyagok esetében is gazdaságos megmunkálást garantál.” A cég a METAV-on a mikro vágószerszámok területén mutat be új fejlesztéseket. „Idetartoznak a nemvas fémek megmunkálásához kínált csúcsminőségű szerszámok, illetve a szerszám- és formagyártásban alkalmazott keménymaró szerszámok” – tette hozzá Fielen.
A dortmundi ISF különféle folyamatfejlesztési lehetőségeket kínál a precíziósszerszám-gyártás hatékonyságának növeléséhez. „Műszaki know-how-val, speciális elemző műszerekkel és egyéb rendszerekkel segítünk az ipari cégeknek a fejlesztésben – jelentette ki prof. Biermann az ISF új eszközfejlesztési megoldásai kapcsán. – Néhány egyedi fejlesztésünk a precíziós szerszám részletekben történő optimalizálását célozza egy adott alkalmazás számára.” A különféle előkészítő eljárásokon túl az ISF speciális eszközökkel is rendelkezik a forgácsképződés folyamatainak módosított szerszámokkal történő alapvető elemzésére, illetve az anyag közel azonos megmunkálási körülmények közötti jellemzésére. Az ISF ezenkívül jelenleg az additív eljárások fejlesztésén dolgozik, ami megnövelt csillapítási tulajdonságokkal rendelkező szerszámtartók gyártását teszi majd lehetővé. Az intézet tudósai szimulációalapú módszereket is kidolgoznak a különféle és gyakran nagyon összetett összefüggések megértéséhez azzal a céllal, hogy támogassák a testreszabott szerszámfejlesztést.
Forrás: Techmonitor
