Resimli kitaptan çıkmış bir çip

Metal işleme aletlerine ilişkin trend raporu

Yeni malzemeler, minyatürleştirme eğilimi, rekabet baskısı, dijitalleşme ve daha sürdürülebilir iş, üretim şirketlerinin başa çıkması gereken zorluklardan sadece birkaçı. Bu aynı zamanda genellikle tek bir metal işleme yönteminin bulunduğu katma değer zincirinin başlangıcı için de geçerlidir. Takım uzmanları, karmaşık ve sorunlu metal kesme işlemlerinin nasıl optimize edileceğine ilişkin sorular için sıklıkla ilk başvurulan noktadır. Talaşlı imalat şirketlerinin en sık karşılaştığı sorunlar arasında takım aşınması, işlem süreleri ve maliyetler yer alır.

Modern takım üreticilerinin farklı zorluklarla nasıl başa çıktıkları, yeni ürünlerini 10 - 14 Eylül 2024 tarihleri arasında Messe Stuttgart'taki tamamen dolu salonlarda sunacak olan AMB katılımcılarının yeniliklerinin incelenmesiyle ortaya çıkıyor. Makine mühendisliği ile birlikte şirketler ve kullanıcılar, bu üreticiler aynı zamanda karmaşık şekilleri, zorlu malzemeleri veya büyük ünite sayılarını daha verimli ve daha hassas bir şekilde üretmenin yanıtlarını buluyorlar.

Kesim malzemeleri ve kaplamalar

Yeni kesici malzemelerin ve kaplamaların geliştirilmesi, hassas takımların geliştirilmesinde önemli bir alandır. Karbür, seramik ve elmas kaplamalar aşınmayı azaltır ve servis ömrünü uzatır. Sonuçta, çoğu zaman kesintisiz çalışmayı sağlayan da bu malzemelerdir.

Iscar'da üretkenlik üzerinde olumlu etkileri olan başka bir unsur da devreye giriyor: daha iyi işleme performansı için 3 ağızlı yekpare karbür düz kafalı matkaplara dahili soğutma kanalları entegre edildi. Üç soğutma sıvısı nozulu kanalın servis ömrünü uzatır ve talaş tahliyesini iyileştirir. Şirkete göre Iscar'ın düz matkap ürün grubu, piyasada düz tabanlı delikler işleyen ilk ürün grubudur. Matkabın üç kesme kenarı, özellikle kesintili kesme koşulları oluştuğunda deliklerin kalitesini artırır. Bu koşullar örneğin kesişen delikleri veya eğimli yüzeyleri içerebilir.

Matkapların geometrisi, özellikle çelik ve döküm malzemeleri işlerken yüksek verimlilik sağlar. Bu serinin çapı 4 ila 12 milimetre arasında değişmekte olup 0,1 mm'lik adımlarla uzunluk/çap oranı 3xD ve 5xD'dir. Küçük uç, işleme deliğinin penetrasyonunu ve doğruluğunu artırırken oluklu kesme kenarları ve özel uç şekli, malzemelerin çoğunda iyi talaş kontrolü sağlar. Dar sıyırıcılar sürtünmeyi azaltır ve mükemmel yüzey kalitesi sağlar. Son derece parlak talaş kanalları talaşları temiz bir şekilde boşaltırken, optimize edilmiş çekirdek çapı da takımın sağlamlığını artırır.

Kompozit malzemeler ve yeni malzemeler

Karbon fiberler veya titanyum alaşımları gibi kompozit malzemeler de aşırı yüklere dayanabilecek özel aletler gerektirir. Bu daha hafif ama sağlam malzemelere olan talep arttıkça, bu malzemeleri işleyebilecek aletlere olan talep de artıyor. Bu nedenle birçok şirketin araştırma ve geliştirme faaliyetleri, kaplamalarına ağırlık vererek bu aletlerin üretimine odaklanmaktadır.

Aalen merkezli bir üretici olan Mapal, yüzey teknolojilerini daha da geliştiriyor. Son derece sert ve aşınmaya dayanıklı elmas katmanları, karbon fiber malzemeler, seramikler, grafit ve alüminyum bileşikleri gibi malzemeleri keser. Özellikle otomobil endüstrisi, havacılık ve uzay mühendisliği endüstrisi, alet yapımı ve kalıp yapımı endüstrisi ve tıbbi teknoloji endüstrisinde, kullanıcılar uzun hizmet ömrü ve proses güvenilirliği talep etmektedir.

Aalen Kaplama Teknolojileri Yetkinlik Merkezi'nde indekslenebilir kesici uçlar ve yekpare karbür takımlar, PVD veya CVD işlemleri aracılığıyla daha sonra kullanılmak üzere hazırlanır. Uzmanlar normalde kuru kesme ve yüksek kesme hızları için CVD'yi önerir. Kimyasal buhar biriktirme sırasında bileşikler 1.000 °C'nin biraz üzerindeki bir sıcaklığa kadar biriktirilir. Kararsız işleme koşulları veya zorlu kesme koşulları bekleniyorsa daha sert PVD kaplamalar kullanılır. Fiziksel buhar biriktirme, titanyum nitrat veya titanyum alüminyum nitrür gibi metalik sert malzemeleri karbür temel gövdelerle birleştirir. Yapışkan aşınma süreçlerinin bir rol oynaması halinde, sıklıkla elmas benzeri karbon kaplamalar (DCC) seçilir. Ayrıca PVD veya plazma bazlı CVD işlemi kullanılarak da ayrılırlar.

Mapal, takımlarını kaplamak için şu anda özel uygulamaya bağlı olarak kendisini 3 ila 15 µm aralığıyla sınırlıyor. Optimize edilmiş HF-CVD işlemi neredeyse homojen kalınlığa sahip kaplamalar üretir. Hedeflerden biri her zaman aynı kalır: Belirli bir kesme uygulamasında, kesme derinliğinden bağımsız olarak toplam kesme uzunluğunun proses güvenilirliği ile kullanılması mümkün olmalıdır.

Bunun bir örneği, karbon fiberle güçlendirilmiş (CFR) malzemelere yönelik yekpare karbür frezeleme takımı olan OptiMill-Composite-Speed-Plus'tır. Bu durumda homojen CVD elmas kaplama, uzun servis ömrü ve yüksek proses güvenilirliği sağlar: "Son birkaç yılda elmas kaplama prosesini geliştirmek için yoğun bir şekilde çalıştık ve takım üretiminde yeni fırsatlar açtık" dedi Ekipten Dr. Martin Kommer. Mapal'da Ar-Ge Kesme Malzemesi / Kaplama Direktörü. Bu nedenle takım üreticisi, doğru geometriden uygun karbür seçimine ve kaplamaya kadar uzanan takım tasarım sürecinin tamamından tek başına sorumludur.

Fiber yırtıkları ve çıkıntılarının yanı sıra çirkin çapaklanmalar da birçok Emuge Franken müşterisi için bir sorundur. Kompozit malzemeler havacılık ve uzay mühendisliği, otomobil endüstrisi, enerji sektörü, spor ve tıp gibi birçok farklı endüstride kullanılmaktadır. Şirket, çok çeşitli işleme sorunlarına yanıt olarak elyaf kesme frezeleme takımlarını geliştirdi.

Bu takımlar, karbon elyaf takviyeli plastikler (CFRP), cam elyaf takviyeli plastikler (GFRP) ve aramid elyaf takviyeli plastikler (AFRP) gibi elyaf takviyeli plastikleri işler. CFRP ve GFRP'deki kaba işleme uygulamaları için çapları 4,0 ila 20 mm arasında değişen ZR kaplamalı parmak frezeler mevcuttur. Elmas-ZR kaplamalı parmak frezeler, herhangi bir yırtılma olmadan kaba işleme ve ince talaş işlemeyi mümkün kılar. Özel dişler, elyafların temiz ve güvenilir şekilde kesilmesini, yüksek talaş hacmini ve optimum talaş uzaklaştırılmasını sağlar. Çapları 1,0 ile 3,0 mm arasında değişen, elmas-ZR kaplamalı mikro parmak frezeler, mikro işleme için uygundur. Aramid elyaf takviyeli plastiklerde delme ve ince frezeleme için ters makas kesimli (5,0 ila 12 mm) parmak frezeler mevcuttur.

Nanoteknoloji ve mikro yapılı araçlar

Bir diğer trend ise üretilecek parçaların boyutlarıyla ilgili. Parçalar giderek küçülüyor. Dolayısıyla gerekli şekiller ve geometriler de küçülüyor. Parçaların minyatürleştirilmesi, giderek daha hassas ve daha küçük boyutlara sahip takımların kullanılmasını gerektirir. Mikroteknoloji ve nanoteknolojide geçişler akıcıdır. Mikroskobik düzeyde küçük yapılara sahip aletler, elektronik ve tıp teknolojisinde büyük talep görmektedir.

Örneğin Paul Horn şirketinde mikro kesim sırasındaki her süreçte uzmanlaşmak çok önemlidir. 0,1 mm'lik dış çaplar, 0,5 mm'lik eklemeler ve 5 µm ilerlemeler üretilmesi gerektiğinde, tüm işleme elemanlarının ne kadar hassas bir şekilde koordine edilmesi gerektiğini hissedersiniz. Çok küçük kesme derinlikleri, kesme basıncını en aza indirmek için çok keskin bıçaklar gerektirir. Ancak aşındırıcı kesici kenarlar mikro çatlak tehlikesini artırır. Kesici kenardaki birkaç µm aralığındaki küçük bir çatlak bile iş parçasının işlenmiş yüzeyi üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Kesme yüzeyinin yüzey kalitesi de önemli bir rol oynar. Talaş birikintilerini ortadan kaldırmak için Paul Horn'un kesme yüzeyi kullanılmadan önce çok ince zımparalanır veya cilalanır.

Kullanıcıların işitme cihazları için vidalar, saat üretimi için dengeleme ağırlıkları veya tıbbi bileşenler için tornalanmış mikro parçalar üretmesine olanak sağlamak amacıyla Horn, mikro kesim için µ-Finish sistemini geliştirdi. Bu nedenle indekslenebilir kesici ucu döndürürken +/- 0,0025 mm'lik doğruluk değişimi mümkündür. Örneğin kullanıcı, uç yüksekliğini yeniden ayarlamak zorunda kalmadan kesme plakasını çevirebilir.

Schwarzenbek'teki LMT Tools, giderek daha küçük parçalara yönelik eğilimin bir başka örneğidir: Mikro frezeleme takımlarının geliştirilmesi sırasında odak noktaları, gerekli parça kalitesinin yanı sıra üretkenlik ve süreç güvenilirliğiydi. LMT, küçük takım çaplarında son derece hassas frezeleme işlemleri için 0,007 mm'ye kadar tolerans aralığında farklı mikro frezeleme takımları sağlar. H5 toleranslı ve 0,3 ile 3,0 mm arası çap aralığına sahip 3, 4 ve 6 mm'lik hassas miller iki geometri çeşidiyle mevcuttur: hassas konturlar için düz yüzlü bir tasarım ve küresel başlı bir tasarım. İkinci tasarım, karmaşık 3D şekilleri işlerken daha yüksek esneklik sağlar. Freze bıçağının küresel şekli sayesinde kavisli ve düzensiz yüzeyler hassas bir şekilde işlenebilir.

Ana uygulama alanlarından biri kalıp ve kalıp yapımında zorlu işlemedir; örneğin karmaşık 3D kalıp yüzeyleri, derin boşluklar, delikler, alttan kesikler veya nervürlü yapılar. LMT, yüksek sıcaklıklara dayanabilen, aşınmaya dayanıklı katman alt tabaka sistemlerinin yardımıyla yüksek termomekanik yük kolektiflerine karşı koyar. Bu nedenle aletler oksidasyona ve difüzyona karşı dirençli hale gelir ve sıcak sertliğe sahiptir.

"Mikroprogram aracılığıyla, özellikle enjeksiyon kalıplarının imalatında, kalıp ve kalıp yapımıyla ilgili şaft ve değiştirilebilir kesici uç portföyündeki geniş takım çözümlerimizi tamamlıyoruz. Bu nedenle zımbalardan preslere, kalıplardan tüm alanları tam olarak kapsayabiliyoruz. dövme kalıpları, plastik kalıplar ve basınçlı döküm kalıplarından serbest biçimli yüzeylere, elektrot üretimine ve kalıp yapımına kadar," diye vurguladı LMT Tools Döner Takımlar Ar-Ge Başkanı Dr. Sascha Beblein.

Pilotlama olmadan en küçük çap

Ceratizit ayrıca küçük ve çok derin çaplara yönelik matkaplar da tedarik etmektedir. WTX, yüksek konumlandırma doğruluğunu korurken 30xD'ye kadar delikler açar. 5xD versiyonu, mikro derin delik matkapları için pilot matkap olarak tasarlanmıştır ve böylece mikro derin delik delme işlemi için gerekli koşulları oluşturur. Mikro matkapların kendi kendine merkezleme özellikleri, 8xD'ye kadar (dahil) pilot delme/merkezlemeden vazgeçilebileceği anlamına gelir.

Üreticiye göre matkaplar çelikleri, döküm malzemeleri veya yüksek ısıya dayanıklı malzemeleri tekrarlanan hassasiyetle güvenilir bir şekilde işliyor. Bu, optimize edilmiş geometriye ve Dragonskin kaplamaya atfedilebilir. Ucun özel geometrisi konumlandırma doğruluğunu artırırken, üst üste bindirilmiş yüzeyler ve patentli talaş alanı açıklıkları hızlı ve güvenilir talaş kaldırma sağlar. Takımlar, mil içindeki spiral soğutma kanalları ve soğutma haznesi yardımıyla soğutulur. Ceratizit, bu önlemlerle mikro sondajın tekrarlanabilir hassasiyete sahip olmasını ve kesintisiz olmasını sağlamayı hedefliyor. Ceratizit yekpare karbür matkaplar Ürün Müdürü Felix Meggle, "Şirket ayrıca müşterilerle birlikte yeni zorlu uygulamalar için takımların optimize edilmesine de yardımcı olabilir" dedi.

Sıkıştırma cihazları olmadan hassas işleme olmaz

İşlenecek iş parçasının toleransları uçta ne kadar yakınsa, bu durum, takım tezgahının tabanından talaşa kadar olan tüm güç aktarım zincirine o kadar bağlıdır. Iscar şimdi bu adımlardan biri için bir yenilik sundu: BHD MB delik işleme kafaları, BSFD veya Boring Super Fine Digital adı verilen yeni bir takım serisiyle değiştiriliyor. Ölçüm cihazının tüm hassas delik işleme kafası çapları için bir ekranı vardır. +/- 0,001 doğrulukla 3 mm'den 203,1 mm'ye kadar çapa sahip dijital kafalar. Gösterge ünitesi takım tutucu aparata manyetik kuvvetlerle sabitlenerek çapın dijital ekran yardımıyla ayarlanabilmesi sağlanır.

Üretici Iscar'a göre aletler, yüksek doğrulukla son derece hassas delme işlemleri için en uygunudur. Aletler otomobil endüstrisinde, arazi sektöründe, havacılık ve uzay mühendisliği endüstrisinde ve genel makine mühendisliği endüstrisindeki uygulamalar için uygundur. Kesintili kesme şartlarında yüksek toleranslı raybalama işlemleri için de alternatif olarak kullanılabilirler.

Yeni standart bağlama cihazları aynı zamanda 5 eksenli işlenmemiş parçaların işlenmesi sırasında hassas ve kesintisiz kesim sağlar. Bunun bir örneği, iş parçasını merkezi olarak kenetleyen, manuel olarak çalıştırılan bir doğrudan bağlama cihazı olan Emuge'nin EvoGrip merkezleme mengenesidir. Kompakt tasarım, beş eksenle çok taraflı işlemeyi mümkün kılar ve bu tip bağlama cihazlarını evrensel olarak kullanılabilir hale getirir. Modüler ve çok ince sistem tasarımıyla EvoGrip, 75 kN'ye kadar maksimum sıkma kuvvetine ulaşır.

EvoGrip'e mükemmel bir eklenti, EvoPoint sıfır noktalı kenetleme sistemidir. EvoPoint yüksek hassasiyete sahiptir ve modüler tasarımı sayesinde merkezleme mengene sistemi ile birleştirilebilir. Üreticiye göre kurulum süreleri EvoPoint ile birlikte %80'e kadar kısaltılabilir. Bu sıkıştırma çenelerinin farklı versiyonları mevcuttur; örneğin farklı konturlara sahip tek parçalı sıkıştırma çeneleri, temel ve ters çevrilebilir çenelerden oluşan çok parçalı sıkıştırma çeneleri ve farklı konturlara, üst çenelere ve merkez çenelere sahip ters çevrilebilir çeneler.

Ölçme ve test etme

Doğruluk söz konusu olduğunda ilgili kontrol de önemlidir. AMB katılımcısı Hahn+Kolb, yeniliklerin her zaman burada bulunabileceğine dair bir örnek sunuyor. Takım servis sağlayıcısı, ISO 21920'ye göre yüzey ölçümü için Diavite ve Atorn markalarına ait Micro, DH-9 ve Easyroughness pürüzlülük ölçüm cihazlarını üç çözüm olarak sunuyor. 2021 yılı sonunda, profil üzerinde üç parçadan oluşan yeni uluslararası standart - Parçaların yüzey dokusunun (pürüzlülük, dalgalılık) ilgili ölçümü, karakterizasyonu ve gösterimi, yürürlükten kaldırılan ISO 4287, ISO 4288, ISO 13565-2 ve ISO 1302 standartlarının yerini aldı. Bu standartlar artık modern ölçüm cihazlarının tüm olanaklarını karşılayamıyordu. .

Pürüzlülük tespitine yönelik cihazlar alüminyum gövdeli ve dokunmatik ekranlı olarak üretilmektedir. Kızak tipi problar ve referans yüzey probları (serbest izleyiciler) için besleme ünitelerinin yanı sıra özel bireysel çözümlere sahiptirler. Bu nedenle kullanıcılar, salt kızaklı toplama sistemlerine kıyasla daha fazla ölçüm görevi gerçekleştirebilir. İlgili küresel problar, derin problar, delme probları, diş yan probları, eksen probları ve kesilmeyen problar ayrıca derin yüzeylerde, dişli çarklarda, oluklarda ve matkap deliklerinde veya küçük girintilerde değerleri kaydeder.

Atorn'un Easyroughness özelliği filigran deliklerin, şaft çaplarının, iç girintilerin ve diş yanlarının pürüzlülüğünü bile kaydeder. Yüzey pürüzlülüğünün büyük bir 10,1" full HD endüstriyel dokunmatik ekranlı PC aracılığıyla görselleştirilmesine ek olarak, ölçüm sonuçları, video/fotoğraf dokümantasyonu seçeneğinin de eklenmesiyle entegre Windows IoT işletim sistemi tarafından saklanır. Bu nedenle kullanıcı, bundan emin olabilir. hedef değerlerin aynı zamanda mevcut duruma da karşılık geldiğini ve bunu müşterisine belgelediğini.

Metal işleme alanındaki yeniliklere ilişkin bu küçük alıntı aynı zamanda bu yıl Stuttgart'ta düzenlenen AMB'deki geniş konu yelpazesini de gösteriyor. 10 - 14 Eylül 2024 tarihleri arasında katılımcılar, kesici takımlar, sıkma takımları, ölçüm ve test sistemleri, işletim ekipmanları, taşıma sistemleri, iş güvenliği, makineler ve çok daha fazlasına ilişkin çözümlerini sunacak. Minyatürleşmenin, artan rekabet baskısının ve zorlu malzemelerin önemli konular olduğu birçok endüstri için geniş bir çözüm yelpazesi.