Skärverktyg

Materialavverkande bearbetning avser tillverkningen av ett arbetsstycke genom olika bearbetningsprocesser som producerar spån, såsom fräsning, svarvning, borrning, gängning, planing, slipning eller sågning. Vid materialavverkande bearbetning avlägsnar verktyget material från arbetsstycket genom att röra sig relativt mot det med en specifik matnings- och bearbetningsrörelse, vanligtvis kallad bearbetning. Bearbetning producerar vanligtvis delar och komponenter för maskiner och utrustning, såsom ventiler, cylindrar eller kugghjul, samt formar för tillverkning av plastprodukter. Idag är de flesta metallbearbetningsmaskiner automatiska, kända som CNC (Computer Numerical Control) styrda verktygsmaskiner. Metallbearbetningsmaskiner kategoriseras generellt som antingen svarvar eller fräsar. Olika typer av svarvar inkluderar svarv, CNC-svarv, vertikal revolversvarv, multifunktionell svarv, Schweizisk svarv, och så vidare. När det gäller fräsmaskiner finns det manuella fräsar, vertikala bearbetningscenter, horisontella bearbetningscenter, långbäddsfräsar, portalfräsar, borrfräsar, etc. Moderna CNC-styrda maskiner programmeras vanligtvis med hjälp av CAM mjukvara, vilket tillåter specifikation av bearbetningsmetoder, skärverktyg och bearbetningsparametrar för en elektronisk ritning och genererar en lämplig NC kod för maskinstyrning.

Skärverktyg klassificeras generellt i följande kategorier:

• Svarvning: En bearbetningsmetod där arbetsstycket roterar och verktyget tar bort material genom att röra sig med en matningsrörelse. Olika svarvningsmetoder inkluderar plansvarvning, grov- och finsvarvning, plungesvarvning, svarvning med avstickningsverktyg, dynamisk svarvning, gängsvarvning och PrimeTurning. Verktyg som används vid svarvning inkluderar vanligtvis hållare utrustade med utbytbara hårdmetallskär för extern eller intern svarvning, vilket möjliggör svarvning av axlar, former, spår, gängor och att kapa arbetsstycket. Svarvverktygshållare kan ha antingen skaft- eller Capto montering.
• Fräsning: En bearbetningsmetod där verktyget roterar och tar bort material med en matningsrörelse. Fräsning kan inkludera plan- eller axelfräsning, dykfräsning, spårfräsning, dynamisk fräsning, 3D ytbearbetning, fasfräsning, etc. Verktyg som vanligtvis används vid fräsning inkluderar solida hårdmetallfräsar eller fräskroppar med indexerbara skär, vilka kan fräsa ytor, axlar, spår och andra former.
• Hålbearbetning: En bearbetningsmetod där antingen arbetsstycket eller verktyget roterar, och bearbetningen sker i riktning med verktygets rotationsaxel. Hålbearbetning kan involvera borrning, gängning, brotsning, urtagning eller förstoring. Vanliga verktyg för hålbearbetning inkluderar solida hårdmetallborrar, styrborrar, indexerbara borrskär, och brotsverktyg.
• Gängning: En bearbetningsmetod där arbetsstycket eller verktyget roterar, med verktygets matningsrörelse sker i riktning med verktygets rotationsaxel i proportion till gängans stigning. Gängor kan tillverkas med en gängtapp eller formgänga eller en gängfräs.

Faktorer som påverkar valet av rätt verktyg inkluderar bearbetningsprocessen, den tillgängliga verktygsmaskinen, materialet som bearbetas, bearbetningsmetoden, verktygshållaren, arbetsstyckets fastspänning, kylvätskan, samt batchstorlek och automatiseringsnivå. Att välja rätt verktyg hjälper till att lyckas med bearbetningsprocessen genom att minska vibrationer, förbättra verktygslivslängden och öka produktivitetseffektiviteten med hjälp av metoder och bearbetningsparametrar.

Materialet och beläggningen på skärverktyget har stor inverkan på verktygets hållbarhet och bearbetningsparametrar med olika bearbetade material. Olika verktygsmaterial inkluderar till exempel snabbstål (HSS), kobolt, karbid, cermet, keramik, PCD, CBN. Skärverktyg finns i olika beläggningar med olika egenskaper, grupperade i CVD (Chemical Vapor Deposition) och PVD (Physical Vapor Deposition) kategorier. Deras syfte är att förbättra verktygslivslängd, seghet och förhindra att materialet fastnar på verktyget. Olika skärverktygstillverkare erbjuder flera verktygsbeläggningar baserade på dessa tekniker och deras kombinationer, som Walter Tools' patenterade Tiger·tec® Gold flerskiktsbeläggning. Detta möjliggör förlängning av verktygslivslängden med upp till 30-50%, med bättre motståndskraft mot skårslitage och termiska sprickor, förbättrad skärhållarseghet och enklare upptäckt av verktygslitage. Tiger·tec® Gold flerskiktsbeläggning står ut från alla andra marknadsbeläggningar genom att kombinera de bästa egenskaperna av flera beläggningar. I botten finns MT-TiCN beläggningen, som minskar skårslitage och ökar skärhållarsegheten tack vare sin flerskiktsstruktur. Al2O3 beläggningsskiktet ökar motståndskraften mot termiska sprickor i skärhållaren, och det guldfärgade ytskiktet underlättar upptäckten av skärhållarslitage.

Geometrin hos ett skärverktyg och dess spånbrytare är avgörande faktorer för verktygets funktionalitet och spånavledning. Ett lätta skärverktyg med positiv insats är bäst lämpat för finskärning och vibrationsbenägna områden, såsom vid användning av en lång verktygshållare. Negativ insatsgeometri är mycket mer hållbar än positiv insats men också tyngre att skära. Delarna av ett skärverktyg inkluderar verktygsskaft, huvudsidkant, befriande yta, sekundär befriande yta, sekundärkant och spånyta. De bildar viktiga vinklar för verktygets funktion, såsom befriande vinkel, skärvinkel, spetsvinkel, spånvinkel, inställningsvinkel, backvinkel och ledarvinkel.

Valet av korrekt insatsmaterial, verktygsgeometri och beläggning påverkas starkt av det material som bearbetas. Bearbetade material kategoriseras i följande grupper, angivna med följande bokstavskoder: P=Stål, M=Rostfritt stål, K=Gjutjärn, N=Icke-järnhaltiga metaller, S=Superlegeringar och titan, H=Hårda material, O=Icke-ISO-standard.

Slitaget på skärverktyg måste övervakas och verktygen bör underhållas regelbundet för att uppnå dimensionellt korrekta arbetsstycken och uppfylla ytkvalitetskrav. Slitage på skärverktyg kan identifieras genom olika slitageformer, såsom skårlissing, kraterlissing, plastisk deformation, frakturer, avskavning, termiska sprickor och materialuppbyggnad. Indexerbara skärverktyg kan bytas ut, och slitna insatser kan återvinnas till nya hårdmetallämnen. Solida hårdmetallroterande verktyg, såsom borrar och pinnfräsar, kan slipas och beläggas om till sin ursprungliga geometri och beläggning av de flesta verktygstillverkare.

De verkliga kostnaderna för verktyg bestäms inte bara av inköpspriset utan även av produktivitet, dvs. de bearbetningsparametrar som används och verktygslivslängden. Verktygens totalkostnad kan påverkas av att serva verktygen till nyskick. I Walter Tools’ omslipningstjänst formas produkterna enligt ursprunglig geometri och beläggs med Walter Tools egna beläggningar. Ytorna på omslipade produkter poleras till släthet efter beläggning, vilket säkerställer god spånavledning längs skärvägen. Produkterna lasergraveras sedan och packas individuellt innan de återlämnas till kunden. Omslipade produkter levereras till kunden inom cirka 4 veckor. Walter Tools slipar också verktyg som inte ursprungligen tillverkats av företaget.

Idag har verktygsautomationssystem blivit vanligare för att hantera skärverktyg. Verktygsskåp minskar verktygssökningstiden och behovet av nya verktygsbeställningar, vilket minskar personalens arbetsbelastning. Automatiserade skåp kan anpassas helt för att lagra inte bara indexerbara insatser utan även större skärverktyg som fräs- och svarvverktygskroppar och långa borrar. I Walter Toolstation verktygsautomationssystem kan produktdatabaser innehålla omfattande produkt-specifik information, såsom lämpliga insatsskruvar och andra reservdelsdetaljer. Flera leverantörer kan definieras i systemet, och beställningar kan styras direkt till deras system. Tack vare beställningsgränser kan verktygslagernivåer sättas så lågt som möjligt, vilket säkerställer att företagets kapital inte bindas onödigt i att upprätthålla ett alltför stort verktygslager.