Lastuavat työkalut

Lastuavat työkalut ovat keskeisiä työkaluja erilaisissa koneistusprosesseissa, joissa ne poistavat materiaalia työkappaleesta luoden lastuja. Lastuavilla työkaluilla työstetään esimerkiksi venttiilejä, sylintereitä, hammaspyöriä ja muotteja ja muista komponentteja. Yleisesti lastuavia työkaluja käytetään jyrsinnässä, sorvauksessa, porauksessa, kierteityksessä, höyläyksessä ja hiomisessa. Tärkein tavoite lastuavilla työkaluilla on saavuttaa mahdollisimman tarkka ja laadukas työstöjälki vähimmäiskuormituksella ja mahdollisimman pitkällä työkalun käyttöiällä.

Työkalut sorvauksessa

Sorvauksen aikana työkappale pyörii ja työkalu liikkuu syöttöliikkeellä, leikkaamalla materiaalia pois. Sorvauksessa käytetään muun muassa otsapinnan sorvausta, rouhinta- ja viimeistelysorvausta, pistosorvausta ja kierteen sorvausta. Sorvaustyökalut, kuten kääntöterällä varustetut ulko- ja sisäsorvauspitimet, ovat suunniteltu erilaisia muotoja, olakkeita, uria ja kierteitä varten sekä työkappaleen katkaisuun. Työkalut voidaan kiinnittää joko varren avulla tai Capto-järjestelmän avulla.

Työkalut jyrsinnässä

Jyrsimet ovat erittäin monipuolisia lastuavia työkaluja, jotka pyörivät ja poistavat materiaalia syöttöliikkeellä. Yleisimpiä jyrsintämenetelmiä ovat tasojyrsintä, sivujyrsintä, porausjyrsintä, urajyrsintä, 3D pintajyrsintä ja viistejyrsintä. Jyrsintyökalut ovat tyypillisesti täyskovametallisia varsijyrsimiä tai vaihdettavilla teräpaloilla varustettuja jyrsinterärunkoja. Näitä työkaluja käytetään tasojen, urien ja monimutkaisempien muotojen jyrsintään. Vaihdettavilla teräpaloilla varustetut jyrsimet ovat erityisen hyödyllisiä, koska kuluneet terät voidaan vaihtaa uusiin ilman, että koko työkalua tarvitsee korvata.

Reiän työstön työkalut

Reiän työstössä joko työkappale tai työkalu pyörii, ja työstö tapahtuu työkalun pyörähdysakselin suuntaisesti. Tähän kategoriaan kuuluvat työkalut kuten kovametalliporat, vaihtokärkiporat, u-porat ja avartimet. Poraus on yleisin reiän työstömenetelmä, mutta muut menetelmät, kuten kierteitys, väljennys ja kalvinta, ovat myös tärkeitä. Erityisesti vaihtokärkiporat ja u-porat ovat suosittuja niiden monikäyttöisyyden ja tehokkuuden takia.

Kierteityksen työkalut

Kierteityksessä työkappale tai työkalu pyörii ja syöttöliike tapahtuu pyörähdysakselin suuntaisesti samassa suhteessa kierteen nousun kanssa. Kierteitykseen käytetään lastuavia tai muovaavia kierretappeja sekä kierrejyrsimiä. Manglaavat kierretapit muovaavat kierrettä ilman lastuamista, jolloin saavutetaan vahvempi kierre. Lastuavat kierretapit puolestaan käyttävät leikkuuprofiilia materiaalin poistamiseen. Kierrejyrsimiä käytetään erityisesti suurempien ja tarkkuutta vaativien kierteiden työstössä.

Työkalujen materiaalit ja pinnoitukset

Lastuavien työkalujen valmistusmateriaali ja pinnoitus vaikuttavat merkittävästi niiden kestävyyteen ja suorituskykyyn. Yleisimmät työkalumateriaalit ovat pikateräs (HSS), HSCo, kovametalli, cermet, PCD ja CBN. Eri pinnoitteet, kuten CVD (Chemical Vapor Deposition) ja PVD (Physical Vapor Deposition) parantavat työkalun kulumiskestävyyttä ja sitkeyttä sekä estävät materiaalin tarttumista työkaluun. Esimerkiksi Walter Toolsin patentoitu Tiger·tec® Gold-monikerrospinnoite yhdistää useiden pinnoitteiden parhaat ominaisuudet ja voi pidentää työkalun käyttöikää jopa 30-50%.

Lastuavan työkalun geometria

Lastuavan työkalun geometria ja lastunmurtaja ovat keskeisiä tekijöitä työkalun toimivuudessa ja lastunhallinnassa. Kevytleikkuiset työkalut, joissa on positiivinen kääntöterä, soveltuvat parhaiten viimeistelyyn ja herkästi väriseviin kohteisiin, kuten silloin, kun käytetään pitkää työkalupidintä. Negatiivinen terägeometria on positiivista kääntöterää kestävämpi mutta myös raskasleikkuisempi. Työkalun eri osat, kuten terävarsi, pääsärmä, päästöpinta, sivupäästöpinta, sivusärmä ja rintapinta, muodostavat työkalun toimivuuden kannalta tärkeitä kulmia, kuten päästökulma, teroituskulma, kärkikulma, rintakulma, asetuskulma, jättökulma ja viettokulma.

Työkalujen valinta

Oikean lastuavan työkalun valinta on kriittinen tekijä koneistusprosessin onnistumisessa. Valintaan vaikuttavat käytettävissä oleva työstökone, työstettävä materiaali, työstömenetelmä, työkalupidin, työkappaleen kiinnitys, jäähdytysneste sekä sarjakoko ja automaatioaste. Optimaalinen työkaluvalinta auttaa vähentämään värinöitä, pidentämään työkalun kestoikää ja nostamaan tuotannon tehokkuutta. Esimerkiksi pehmeämmät materiaalit kuten alumiini vaativat erilaisia työkaluja kuin kovemmat materiaalit kuten teräs tai titaani.

Yhteenveto

Lastuavat työkalut ovat välttämättömiä monimutkaisten ja tarkkojen osien valmistuksessa metallintyöstössä. Työkalujen oikean valinnan, materiaalien ja pinnoitteiden tuntemuksen sekä geometrian ymmärtämisen avulla voidaan parantaa koneistuksen tehokkuutta ja laatua. Koneistusprosessin onnistumisen kannalta on ratkaisevan tärkeää valita oikeanlainen työkalu, joka soveltuu työstettävälle materiaalille ja prosessille, jotta saavutetaan optimaalinen suorituskyky ja pitkä käyttöikä.