Vaihtoterien uusi standardi

1960-luvun alussa kehitetyt kovametalliset, mekaanisesti kiinnitettävät vaihtoterät muuttivat koko lastuavien työkalujen markkinat ja syrjäyttivät suurelta osalta vanhat juotetut työkalut. Niiden käytettävyys, huollettavuus ja tuottavuus olivat huomattavasti parempia kuin edeltäjiensä. Vaihtoterien kehityksen on taas pitkälti mahdollistanut valmistusteknologian ja metallurgian harppaukset, joiden avulla pystytään suunnittelemaan huomattavasti monimuotoisempia tuotteita kuin aiemmin.

Tasojyrsimissä käytettävä Dove IQ Mill 845 Line (Kuva 1.)

Vaihtoterän muoto määrittää koko lastuavan työkalun toiminnan. Esimerkiksi jyrsittäessä, ei leikkaavan terän sijaintia työkalussa juuri pystytä muuttamaan ja muutoksen lopputulos on kaukana optimaalisesta. Tehokas koneistus vaatii jouhevan leikkuun ja päästön leikkuusärmälle, jonka vuoksi terän yläpintaan on pystyttävä tekemään haastavia muotoja (sekä alapintaan jos kyseessä on kaksipuoleinen terä).

Vaihtoterän muoto monimutkaistuu entisestään, kun siihen lisätään suojaviiste, jonka tarkoitus on vahvistaa terän leikkuusärmää, sekä sivupäästö joka mahdollistavat interpolaatiojyrsinnän.

Vaihtoterän on pystyttävä ohjaamaan kontrolloidusti lastuvirtaa, joka syntyy terän leikatessa materiaalia ja se tapahtuu rintapinnalle sijoitetun, sopivasti muotoillun, lastunmurtajan toimesta. Tämä on erittäin olennaista etenkin sorvauksessa, jossa jotkin materiaalit aiheuttavat pitkiä lastuja. Lastunmurtajan avulla lastu saadaan ohjattua oikeaan suuntaan ja katkottua pienemmiksi segmenteiksi.

Optimaalisen vaihtoterän muodon löytäminen ei ole helppoa, sillä terän on pystyttävä leikkaamaan tehokkaasti ja lastunmuodostuksen on oltava oikeanlainen. Työkaluvalmistajat ovatkin tämän vuoksi panostaneet hyödyntääkseen uutta teknologiaa.

Muuttunut suunnitteluprosessi

Vaihtoterät ovat yleisesti metallipulvereista puristettuja tuotteita. Erikoisrakenteiset automaattikoneet ja tietokoneohjatut järjestelmät pitävät huolen siitä, että sekä tuotannon toistettavuus että prosessin luotettavuus pystytään hallitsemaan läpi kaikkien valmistusvaiheiden. Tämän saman hallittavuuden ansiosta, pystyttiin lopulta puristamaan todella haastavia muotoja ilman tuotteisiin muodostuvia mikrohalkeamia.

Vaihtoterän geometria, joka mahdollistaa tyydyttävän lastunhallinnan, etenkin lastunkatkaisun, on yhdistelmä konkaaveja ja konveksejä muotoja - harjanteita, kuoppia jne. Tälläisten muotojen valmistus hiomalla on usein hyvin vaikeaa ja kallista. Tämän vuoksi ensimmäisen sukupolven teräpaloissa pinnat olivatkin tasaisia ilman suurempia muotoja. Nykyaikaisen pulverimetallurgian avulla teräpalan rintapinnasta pystytään jo puristamaan halutun muotoinen.

Työkalunvalmistajat pystyvät tänä päivänä hyödyntämään lastuavien terien suunnittelussa laajasti CAD-ohjelmia ja mallinnusta, se onkin muuttanut suunnitteluprosessin täysin. Uusien menetelmien avulla pystytään simuloimaan eri prosesseja kuten lastun muodostusta ja lastuvirtaa. Optimaalista geometriaa voidaan hakea siis muuttamalla virtuaalisen työkalun parametrejä. Edistys sekä valmistusteknologiassa että suunnittelussa onkin johtanut tärkeisiin läpimurtoihin vaihtoterällisten työkalujen maailmassa.

CNMG-F3M -vaihtoterä (Kuva 2/3)

Pitkälle jalostettua teknologiaa

ISCARin IQ845 SYHU 0704 vaihtoterät, joita käytetään tasojyrsimissä, on hyvä esimerkki tietokonemallinnuksen ja uudenlaisen sintraustekniikan mahdollistamasta menestyksekkäästä tuotteesta (Kuva1). Lastuvirran tietokonemallinnus on vaikuttanut erittäin paljon rintapinnan optimointiin ISCARin CNMG-F3M vaihtoterässä (Kuva2/3), joka on suunniteltu nimenomaan ISO M -materiaalien (austeniittiset ruostumattomat ja duplex teräkset) viimeistelysorvaukseen.

Kehittynyt pulverimetallurgia vaikuttaa sekä rintapintaan että terän leikkuusärmään kuten esimerkiksi P290 ACKT jyrsinpalassa, jossa on sintraamalla valmistettu lastunpilkkova leikkuugeometria (Kuva4). Aaltomainen leikkuusärmä pilkkoo lastun pieneksi silpuksi ja siten parantaa huomattavasti työkalun toimintaa epävakaissa olosuhteissa.

P290 ACKT -jyrsinpala (Kuva4.)

Vaihdettavien kovametalliterien konsepti on pitkälti syrjäyttänyt perinteiset juotetut terät sen jälkeen, kun teollisuus oppi hyväksymään vaihtopaloille ominaiset toleranssit ja rajoitteet. Tosin vielä nykyisinkin, kun vaaditaan suuria tarkkuuksia, täyskovametalliset ja juotetut työkalut puolustavat vielä paikkaansa. Yksiosainen, tarkkojen toleranssien mukaan hiottu työkalu, on aina varma ratkaisu - tosin tähänkin on olemassa vaihtoehtoisia työkaluja.

ISCAR on rakentanut useita tuoteperheitä jotka vastaavat näihin tarpeisiin: MULTI-MASTER (jyrsintä ja poraus); T-SLOT (uriajyrsintä); SUMOCHAM, CHAMIQDRILL ja CHAMDRILL (poraus); BAYO T-REAM (avartaminen). Kaikkia näitä tuotteita yhdistää ajatus tarkan toleranssin mukaan, edistyksellisellä puristusteknologialla valmistetuista tuotteista, joiden kuluva osa pystytään vaihtamaan tarvitsematta asettaa työkalua uudelleen. Kuluva osa voidaan vaihtaa sadasosien toleranssilla edellisestä terästä, joka mahdollistaa työn jatkumisen edelleen mittaamatta uudelleen. Pulverimetallurgian ja puristusteknologian kehittyminen on mahdollistanut sellaisten työkalujen suunnittelun joita ei pystytä edes valmistamaan hiomalla. (Kuva5).

SumoChamIQ Chamdrill Line (Kuva 5.)

Teknologian kehittyminen on mahdollistanut sekä vaihtoterien että vaihdettavien kärkien valmistamisen haasteellisista muodoista huolimatta. Se on vaatinut vuosien työn ja on osoitus sitoutumisesta laajaan ja pitkäjänteiseen tuotekehitykseen, jonka tavoitteena on tuoda entistä tehokkaampia työkaluja markkinoille. Työkaluja, jotka periaatteessa ovat hyvin yksinkertaisia ja koostuvat kolmesta osasta; rungosta, kiinnityselementistä ja vaihtoterästä jonka leikkuusärmä irrottaa koneistettavaa materiaalia. www.iscar.fi