Artykuł

Przełom! Toczenie we wszystkich kierunkach jednym narzędziem

Niedawne pojawienie się możliwości toczenia we wszystkich kierunkach PrimeTurning™ i odpowiednich do tego narzędzi CoroTurn® Prime diametralnie zmieniło tradycyjne zasady tego wiekowego rodzaju obróbki wiórowej, oferując niezwykły wzrost produktywności. Zakłady produkcyjne stoją teraz przed dylematem: czy można – lub trzeba – wykorzystać tę nową technikę w swojej działalności.

Współczesne zakłady produkcyjne, które pragną zyskać przewagę nad konkurencją i zwiększyć skalę zamówień, stoją przed wieloma wyzwaniami. Jednym z największych jest kwestia produktywności. Takie czynniki, jak zbyt długi czas wykonania przedmiotu i operacje stanowiące „wąskie gardła” procesu technologicznego, mogą zmniejszyć przepustowość i zaszkodzić reputacji firmy poprzez opóźnianie dostaw. Wiele osób zakłada, że toczenie – jako dopracowany technicznie rodzaj obróbki – nie czeka już żadne dużej wagi udoskonalenie w zakresie parametrów skrawania, trwałości i ogólnej wydajności obróbki.

Znalazł się jednak na to sposób. Toczenie we wszystkich kierunkach umożliwia producentom zwiększenie osiągów bez kosztownych inwestycji w dobra kapitałowe, takie jak nowe obrabiarki. W istocie to zupełnie nowe podejście pozwala klientom wykorzystać moc i możliwości posiadanych maszyn.

Osiągaj więcej, angażując mniej środków

Jak to działa? W odróżnieniu od konwencjonalnej obróbki toczeniem w nowej technice PrimeTurning narzędzie skrawające zagłębia się w przedmiot obrabiany przy uchwycie i usuwa materiał, przemieszczając się w kierunku jego przeciwległego końca. Dzięki użyciu specjalnie dla tego celu skonstruowanych płytek i oprawek serii CoroTurn Prime metoda ta umożliwia użycie małego kąta przystawienia, co sprzyja zwiększeniu prędkości posuwu i znacznemu wzrostowi produktywności, zazwyczaj o około 50%.

Rzecz jasna niektóre zakłady podejmowały wcześniej próby toczenia od uchwytu z niskimi kątami przystawienia, ale zawsze pojawiał się problem z kontrolą wiórów. Niski kąt powodował powstawanie długich, zakrzywionych wiórów. Chcąc toczyć do czoła stopnia o większej średnicy zmuszeni byli powrócić do stosowania kątów wynoszących około 90°. Jednak problem ten znika, gdy przejście przebiega od uchwytu, co oznacza też możliwość stosowania kątów przystawienia 25-30° i znaczną poprawę osiągów.

Jest to możliwe, ponieważ mały kąt przystawienia powoduje tworzenie cieńszych, szerszych wiórów, rozkładając obciążenie mechanicznie i termicznie równomiernie na dłuższym odcinku krawędzi skrawającej niż dotychczas, a więc nie tylko w obrębie naroża płytki. W efekcie zwiększa się pułap parametrów skrawania lub wydłuża trwałość płytki. Dodatkowo w przypadku toczenia od uchwytu nie ma wspomnianego ryzyka zakleszczania się wiórów przy odsadzeniu, stanowiącego częsty i niepożądany efekt konwencjonalnego toczenia wzdłużnego.

Jedna płytka, trzy funkcje

Jedną z właściwości nowej metody jest toczenie we wszystkich kierunkach. Oznacza to, że także konwencjonalne toczenie do uchwytu można wykonywać za pomocą tych samych narzędzi. Płytki mają możliwość toczenia wzdłużnego, planowania i profilowania, zapewniając w ten sposób efektywne wykorzystanie całej długości krawędzi skrawających i wydłużenie okresu ich eksploatacji.

Przynosi to korzyści przy obróbce przedmiotów ze stali (ISO P), stali nierdzewnej (ISO M), żeliwa (ISO K) oraz superstopów żaroodpornych i stopów tytanu (ISO S). W istocie zyski dotyczą niemal wszystkich operacji toczenia ogólnego, w tym wielu przedmiotów w branży motoryzacyjnej i lotniczej. Korzyści te robią wrażenie zwłaszcza w przypadku produkcji większych serii (>100 szt.), lub w przypadku obróbki dużych przedmiotów, gdy zachodzi potrzeba redukcji czasu ustawiania, liczby przestojów i zmian narzędzia.

Wystarczy tylko jedna obrabiarka – centrum tokarskie CNC. Przykładowo, podczas wytaczania piasty z żeliwa (SAE/AISI 1045) na centrum tokarskim Gildemeister CTV 250 warsztat mechaniczny z Brazylii odnotował znaczne korzyści. Przy prędkości skrawania 300 m/min, takiej samej, jak w przypadku konkurencyjnych płytek, zastosowanie najnowszych płytek do toczenia we wszystkich kierunkach umożliwiło zwiększenie posuwu z 0,25 mm/obr. do 0,40 mm/obr. oraz głębokości skrawania z 1,5 mm do 3,0 mm. W rezultacie osiągnięto poprawę produktywności o 59% i wydłużenie trwałości narzędzia o 55%. Rocznie produkowanych jest ponad 120 tysięcy piast, co oznacza znaczny wzrost opłacalności.

Poprawa produktywności o 85%

Kolejny przykład to zakład produkcyjny we Włoszech, wytwarzający części z kutego stopu na bazie niklu (ASTM B564) na centrum tokarskim Doosan Puma 3100M. W tym przypadku zastosowanie najnowszych płytek umożliwiło zwiększenie prędkości skrawania z 150 m/min do 300 m/min, wzrost posuwu z 0,3 mm/obr. do 0,8 mm/obr. oraz podwojenie głębokości skrawania z 2 do 4 mm. W rezultacie produktywność wzrosła o 85%, a trwałość narzędzia o 125%. Roczna produkcja tej konkretnej części wynosi około 5000 szt.

Używając wprowadzonej niedawno podwójnej oprawki (na dwie zamiennie pracujące płytki), producenci mogą również odnosić korzyści z nowego procesu na tokarko-frezarkach wielozadaniowych. W oprawce typu Twin-Tool można zamontować jednocześnie dwie różnego rodzaju płytki, co umożliwia producentom wykonanie za jej pomocą zarówno obróbki zgrubnej, jak i wykończeniowej. Pozwala to także na przezwyciężenie problemu długich czasów zmiany narzędzia (15-20 sekund) w obrabiarkach wielozadaniowych. Producenci korzystający z tokarek karuzelowych mogą wdrożyć nowy proces, np. używając oprawek ustawionych osiowo.

Producent pragnący uzyskać autentyczną przewagę rynkową musi próbować nowych pomysłów. Jak zawsze, istnieją też pewne wstępne warunki, których spełnienie pozwala zakończyć taką próbę sukcesem. Na przykład stosowanie stabilnego wyposażenia, tokarek o dostatecznie wysokim momencie obrotowym i sztywności oraz modułów sterowania numerycznego z procesorami najwyższej jakości pomoże maksymalnie zwiększyć wydajność, elastyczność procesu i trwałość narzędzia.

Nowy sposób toczenia

PrimeTurning™ to nazwa nadana nowej metodzie przez firmę Sandvik Coromant, która z myślą o niej przygotowała dwa wyjątkowe warianty narzędzi z serii CoroTurn® Prime. Płytka w wariancie A posiada trzy naroża 35° przeznaczone do lekkiej obróbki zgrubnej, obróbki wykończeniowej i profilowania. W wariancie B dostępne są dwa bardzo wytrzymałe naroża przeznaczone do obróbki zgrubnej. Oprawki konstrukcyjnie przygotowano do pracy z precyzyjnym podawaniem chłodziwa. W wariancie A chłodziwo może być podawane od góry i od dołu, natomiast płytki CoroTurn Prime w wariancie B chłodzone są strumieniem podawanym od dołu. Zasadniczo chłodziwo podawane od dołu należy zawsze stosować w celu przedłużenia trwałości płytek, a chłodziwo podawane od strony powierzchni natarcia wspomaga kontrolę wióra.

Do mocowania płytek dostępnych jest wiele modeli oprawek, w tym ze złączem Coromant Capto®, trzonkiem o przekroju prostokątnym systemu QS™ i konwencjonalnym. Uzupełnieniem zestawu narzędzi jest aplikacja do generacji programu sterowania procesem toczenia metodą PrimeTurning. Wygenerowany program jest kompatybilny z szerokim wachlarzem obrabiarek CNC. Aplikacja nie tylko zapewnia maksymalną wydajność, ale także bezpieczeństwo procesu poprzez optymalne dopasowanie posuwu do drogi narzędzia i programowanie zagłębienia ostrza w materiał po łuku.

Choć technika PrimeTurning przynosi korzyści w przypadku wielu maszyn, nie zawsze jest wyborem najbardziej optymalnym. Przykładowo, w przypadku toczenia wzdłużnego i planowania elementów stalowych warto sięgnąć po CoroTurn® 300, który zapewnia wysoką jakość przedmiotów, zwiększoną wydajność i dłuższą trwałość. Osoby zainteresowane sprawdzeniem, czy PrimeTurning jest odpowiedni dla konkretnego zastosowania, mogą wykonać prosty i szybki test na stronie sandvik.coromant.com/primeturning.

Sandvik Coromant

Firma Sandvik Coromant jest światowym liderem na rynku narzędzi skrawających, rozwiązań narzędziowych oraz „know-how" w przemyśle obróbki metalu. Dzięki znacznym inwestycjom w prace badawczo-rozwojowe jesteśmy autorami wyjątkowych innowacji i we współpracy z klientami ustanawiamy nowe normy produktywności. Do naszych klientów zaliczają się największe światowe koncerny z sektora motoryzacyjnego, lotniczego i energetycznego. Sandvik Coromant zatrudnia obecnie 8000 pracowników i ma oddziały w 130 krajach. Firma stanowi część obszaru biznesowego Sandvik Machining Solutions w ramach ogólnoświatowej grupy przemysłowej Sandvik.

Opracował Håkan Ericksson, Kierownik ds. rozwoju produktów do ogólnego toczenia, Sandvik Coromant

SANDVIK POLSKA Sp. z o.o.

ul. Domaniewska 39A, 02-672 Warszawa

fax: (22) 843 21 36, 647 12 56

www.sandvik.coromant.com/pl