Fokozott termelékenység keményesztergálással
CBN-váltólapkák a Waltertől innovatív technológiával
Bár a könnyűsúlyú anyagok, mint az alumínium vagy egyedi ötvözetek, egyre fontosabbakká válnak az autóipar számára (mivel a CO2 csökkentése kulcsfontosságú), a központi alaktrészek, mint például az erőátviteli rendszerek, csapágyak, univerzális tengelyek vagy a hajtott kerekek még mindig elsősorban edzett acélokból (ISO H-anyagcsoport) készülnek. Ugyanakkor ezek a hagyományos megmunkálási eljárások visszaszorulását is okozhatják. Pár évvel ezelőtt a geometriai tűrésekkel kapcsolatban az ügyfelek elvárásait kizárólag köszörüléssel lehetett teljesíteni. Manapság már egyre több gyártó gondolja úgy, hogy a keményesztergálás sokkal inkább megfelelő megmunkálási folyamat. Rövidebb előkészületi idők, kevesebb beállítás, rövidebb gépi idők és az a tény, hogy nincs a környezetre káros köszörülési hulladék, a keményesztergálás egyre hatékonyabb és ezzel együtt egyre gazdaságosabb folyamattá válik a köszörüléssel összehasonlítva. Azonban a hatékonyságban történt egyéb fejlesztések is azzá teszik. A CBN-lapkák új generációjával a szerszámszakértő Walter új, innovatív forgácsoló-szerszámanyagokat vezet be a piacra, amelyek lapkánként kétszer annyi munkadarabot tudnak megmunkálni.
Megmunkálás extrém körülmények között
Keményesztergálás során a forgácsoló-szerszámanyagoknak extrém terhelést kell elviselniük, mert ezen munkadarabanyagok keménysége általában 55 és 65 HRC között van. Az itt felhasznált szerszámanyagoknak a hőfejlődéssel, kémiai reakciókkal, képlékeny alakváltozással és abrázióval szemben rendkívül nagy stabilitásúnak kell lenniük. A köbös, kristályos bórnitrid, a c-BN, az egyetlen anyag, amely erre a feladatra szóba jöhet. A polikristályos gyémánttal (PCD) összehasonlítva, amely 700 °C-nál elveszíti keménységét, a CBN keménységére az 1000 °C alig van hatással. A forgácsoló-szerszámanyag általában kémiailag inaktív, az edzett acélok ötvözőelemeivel nem lép reakcióba még abban az esetben sem, ha hőhatást kell elviselnie.
Az anyagleválasztás, azaz a keményesztergálás közbeni anyagleválasztási sebesség, elsősorban a forgácsolási zóna helyes hőmérsékletétől függ. Kizárólag a forgácsolósebesség és a szerszámgeometria optimális kombinációja révén olvadhat meg a munkadarab kemény külső rétege, amelyet már az elvárásoknak megfelelően lehet megmunkálni. A hőfejlődést a munkadarabon számos tényező határozza meg, amelyek hatással vannak egymásra:
• a használt CBN-váltólapka forgácsolóélének mikrogeometriája
• az anyag keménysége
• előtolás (f)
• forgácsolósebesség (vc)
• fogásmélység (ap)
Fokozott költséghatékonyság a sorozatgyártásban
Keményesztergáláskor a hatékonyság és a folyamatbiztonság egyik központi eleme a váltólapka. Az innovatív, új TiAlSiN-bevonatú és a kialakított forgácsolóél-geometriájú új generációval a Walter megmunkálási szakértői ismét jelentősen növelték a CBN-váltólapkák teljesítményét. Ahogyan Marco Axtmann – aki a Walter-nél a Korszerű anyagokból készült termékek menedzsere – mondja: „A CBN-váltólapkák új generációja bizonyítja azt a széles körű ismeretet és műszaki tapasztalatot, amelyet a Walter szerszámszakértői halmoztak fel a bevonatolásban meglévő saját szakértelmüknek köszönhetően. A WBH10C jelenleg a műszakilag legkorszerűbb forgácsoló-szerszámanyag a keményesztergálási piacon. És ez, természetesen még nem a vége! Az alkalmazástól függően, a bevonat és a geometria kombinációja simítás közben akár meg is kétszerezheti a szerszám éltartamát – a kivételes felületi minőség mellett.”
Az üzemi tesztek során is hasonlóan pozitív eredményeket kaptak az új CBN-váltólapkákkal kapcsolatban. Egy napkeréktengely (anyaga: 17CrMoV5, 60 HRC keménységgel) belső esztergálása során a WBH20 jelű CBN-váltólapka éltartama több mint kétszerese, ha a korábban használt forgácsoló-szerszámanyaggal hasonlítjuk össze, a gyártott munkadarabok száma pedig háromról hét darabra növekedett. Az alkalmazott adatok értéke, beleértve az előtolást (f), forgácsolósebességet (vc) és fogásmélységet (ap) is, állandó maradt.
Innovatív bevonat a maximális forgácsolósebesség eléréséhez
Az új TiAlSiN-bevonat egyedi jellemzője mikroszkóp alatt látható: felületi szerkezete rendkívül egyenletesen finomszemcsés, amelyet szokatlan simaság és nagyon nagy bevonati adhézió (tapadás) jellemez. Keményesztergálási felhasználáskor a Walter WBH10C jelű, TiAlSiN-bevonatú váltólapkája olyan fokú kopással szembeni ellenállást mutat, amely messze meghaladja a hagyományos CBN-minőségű forgácsoló-szerszámanyagét. Simítási műveletben ISO H anyagnál 65 HRC-ig akár 300 m/min forgácsolósebesség-értékek (vc) is lehetségesek. A Walter CBN-minőségű, WBH10C jelű lapkája különösen a tömegtermelő vállalatok számára lehet érdekes, ahol meghatározott, szigorú tűréseket kell tartani, jelentős költségnyomás mellett.
“M” alakú forgácsalakító a nagyobb folyamatbiztonság érdekében
Számos keményesztergálási folyamatnál a forgácstörés csak csekély szerepet játszik. A felhasználók azonban egyre többször találkoznak olyan alkatrészekkel, amelyekben eltérő keménységű anyagokat kombinálnak. Ez teszi a forgácsellenőrzést fontos kérdéssé: ha hosszú, folyó forgács jelenik meg a lágy anyagrészben, akkor fennáll a forgács feltekeredésének veszélye. A rosszul kezelt forgácsképződés azonban az alkatrész károsodásának a veszélyét is magában hordozza. A Walter új CBN-váltólapkáinál a forgácsológeometriába köszörülték be az “M” alakú forgácsalakítót, amely garantálja az optimális forgácstörést. A nagy szériás gyártásban végzett keményesztergálás biztonsága és gazdaságossága így jelentősen javítható.
Az optimális felületi minőség érdekében: váltólapkák wiper-geometriával
A hagyományos megmunkálásból már ismerjük a wiper-geometriákat. A csúcssugárnál található wiper-geometria finomítja a megmunkálás okozta felületi érdességet. Ez az elv a keményesztergálásra is vonatkozik: nyomot hagy maga után a wiper-élkialakítású CBN-váltólapka és alkalmazása felére csökkenti a megmunkált felület átlagos érdességi értékét (Ra) anélkül, hogy csökkenteni kellene az előtolást. Az alkalmazás közben ez a következőt jelenti: az elvárt felületi érdességet (Ra érték) el lehet érni kétszeres előtolási értékkel is, a hagyományos forgácsológeometriával összehasonlítva. Ha a wiper-geometria nélküli lapkákkal hasonlítjuk össze, ugyanazzal az előtolással sokkal kedvezőbb érdességű a felület, a gyakorlatban az Ra érték 0,2–0,5 µm között van. Az alkatrésszel kapcsolatos elvárásoktól függően a gyártási folyamatok úgy tervezhetők, hogy sokkal hatékonyabbak legyenek.
A Walter új CBN-váltólapkái három változatban érhetők el: a WBH10C jelű TiAlSiN-bevonattal, a simítási maximális termelékenység elérésére, a WBH10 jelű a költséghatékony megmunkálás érdekében nagy forgácsolósebességeknél és a WBH20 jelű a rövid megszakításokkal végrehajtott hatékony megmunkálás érdekében, átlagos forgácsolósebességek mellett.
Walter AG
