Lastuamisnesteen edut kierteiden sorvauksessa

Kierre on koneistettu muoto, joka on käytössä kaikilla toimialoilla. Kierteitä on koneistettu vuosikymmenien ajan, mutta edistystä tapahtuu edelleen etenkin haastavien materiaalien, kuten ruostumattoman teräksen ja kuumalujien superseosten (HRSA) koneistuksessa. Tästä esimerkki ovat kierresorvaustyökalut, joissa on sekä ala- että yläpuoliset tarkat nestesuuttimet, jotka auttavat pidentämään terän kestoikää, parantamaan kierteen laatua ja käyttämään suurempia lastuamisarvoja. Hyödyt korostuvat nimenomaan haastavien materiaalien koneistuksessa.

Lastuamisnesteen tarkka suuntaaminen tarjoaa lisäetua kierteiden sorvauksessa.

Ruostumattomien terästen (ISO M) ja kuumalujien superseosten sekä titaanin (ISO S) koneistukseen liittyy monia haasteita. ISO M -materiaalien lastuttavuus yleensä heikkenee mitä runsasseosteisemmasta materiaalista on kyse. Lastunhallinta on kohtuullisen helppoa ferriittisissä/martensiittisissa lajeissa mutta vaikeampaa austeniittisissa ja duplex-teräksissä. Ehkäpä suurimpia ongelmia näiden materiaalien kohdalla ovat suuret lastuamisvoimat, irtosärmänmuodostus ja muokkauslujittuminen. Yhdessä nämä tekijät heikentävät terän kestoikää.

ISO S -materiaalien fysikaaliset ominaisuudet ja lastuttavuus vaihtelevat huomattavasti riippuen kunkin seoksen kemiallisesta koostumuksesta ja materiaalin rakenteesta. Hehkutus ja vanhennus voivat esimerkiksi vaikuttaa merkittävästi lastuttavuuteen. Lastunhallinta on tunnetusti haastavaa, ja ISO S -materiaalien koneistuksessa esiintyy kohtalaisen isoja lastuamisvoimia, joten tehontarve on myös suuri.

Pysyy viileänä paineen alla

ISO M- ja ISO S -materiaalien koneistuksessa lastuamisnesteen käyttö on siis ehdottoman tärkeää. Lisäksi on osoitettu, että lastuamisnesteen suuntaaminen juuri tietyllä tavalla tarjoaa tuntuvaa lisäetua kierteiden sorvauksessa. Sandvik Coromantin kehittämän ratkaisun keskiössä ovat tarkat, lähelle teräsärmää sijoitetut ylä- ja alapuoliset nestesuuttimet, joilla on oma tehtävänsä.

Kyseistä teknologiaa käytetään hiljattain laajennetussa ulkokierteiden sorvaukseen tarkoitetussa CoroThread 266 -työkaluperheessä parantamaan prosessin varmuutta ja tehokkuutta.

Yläpuolinen nestesuihku parantaa lastunmuodostusta ja tehostaa lastunpoistoa, ja lisää siten koneistuksen varmuutta ja häiriöttömyyttä ja vähentäen suunnittelemattomia tuotantokatkoksia. Alapuolinen nestesuihku puolestaan jäähdyttää terää, minkä etuna on pidempi ja varmempi kestoikä.

Lisäksi tarkkojen lastuamisnestesuihkujen etuna on parempi pinnankarheus ja siten parempi kierteiden laatu. Koska on mahdollisuus käyttää myös suurempia lastuamisarvoja, jaksoajat lyhenevät.

Prosessivarmuus

Kerralla oikeiden kierteiden varmistamiseksi kierresorvauksessa tärkeää on tarkan lastuamisnesteen syötön lisäksi myös työkalun tukevuus. Sandvik Coromantin mukaan CoroThread 266 -työkaluissa on tarkkojen nestesuuttimien ohella iLock-teränlukitus, joka pitää terän tarkasti paikallaan pitimessä ja estää tehokkaasti jopa pienet mikrotason liikkeet.

Tuloksena ovat tarkemmat kierteet, parempi pinnankarheus ja johdonmukainen prosessi.

Kierteiden sisä- ja ulkopuolista sorvausta.

Tarkat nestesuuttimet eliminoivat monia kierresorvauksen ongelmista. Yläpuolinen nestesuutin ehkäisee esimerkiksi lastunhallintaongelmista johtuvaa heikkoa pinnankarheutta tehostamalla lastunpoistoa. Huono mittatarkkuus johtuu yleensä terän liiallisesta kuumenemisesta, jolloin terä kuluu nopeasti.

Ratkaisu ongelmaan on terää jäähdyttävän alasuuttimen käyttö. Sekä ylä- että alapuolisen nestesuuttimen käyttö tarjoaa tuntuvia potentiaalisia hyötyjä.

Sandvik Coromant vertasi terien viistekulumista ISO M -komponenttien kierresorvauksessa käytettäessä tavanomaista nesteensyöttöä ja tarkkaa ylä- ja alapuolista nesteensyöttöä. Nestepaineen ollessa 40 baaria (580 psi) viistekuluminen oli huomattavasti vähäisempää tarkkaa yläpuolista nesteensyöttöä käytettäessä. Kun käyttöön otettiin myös alapuolinen nestesuutin, viistekuluminen väheni entisestään. Samalla terän kestoikä lähes kaksinkertaistui.

Valmistajan mukaan testit ja asiakastestit osoittavat, että tarkka lastuamisnestesuihku voi pidentää terän kestoikää merkittävästi.

Asiakastestien tulokset

Asiakkaalla, joka koneisti Whitworth-putkikierteitä (G 1¼ tuumaa) ruostumattomasta teräksestä (SS2333) valmistettuihin osiin, terän kestoikä piteni CoroThread 266:lla tuntuvasti parhaaseen kilpailevaan tuotteeseen verrattuna.

Lisäksi lastunhallinta tehostui jo alle 10 baarin (145 psi:n) paineella, eivätkä lastut enää sotkeutuneet työkappaleen ja työkalun ympärille kuten aiemmin. Lastut voivat vaurioittaa työkappaletta tai aiheuttaa terärikon juuttuessaan teräsärmän ja työkappaleen väliin.

CoroThread 266 on Sandvik Coromantin työkaluperhe ulkokierteiden sorvaukseen. 

Toinen asiakas, joka koneisti UN-kierteitä (60°, 3½ tuumaa, 8 TPI) ruostumattomasta teräksestä (AISI 422) valmistettuihin komponentteihin, onnistui pidentämään terän kestoikää, nostamaan lastuamisnopeutta ja tehostamaan lastunhallintaa. Korkeapaineista nestesyöttöä käyttävä asiakas kertoo olevansa tuloksiin erittäin tyytyväinen.

Terien kestoikä on osoittautunut merkittävästi pidemmäksi myös ruostumattomasta 316L-teräslaadusta sekä Ti6Al4V-titaaniseoksesta valmistettujen osien kierresorvauksessa.

Muut materiaalit

Sandvik Coromantin mukaan tarkoista nestesuuttimista on hyötyä haastavien ISO M- ja ISO S -materiaalien lisäksi usein myös terästen (ISO P) kierresorvauksessa. Huolimatta alhaisesta 7–10 baarin (102–145 psi:n) nestepaineesta eräs yhden tuuman NPT-kierteitä seostamattomasta AISI 1215-teräslaadusta valmistettuihin komponentteihin koneistava asiakas hyötyi pidemmästä terien kestoiästä.

ISO P -materiaaleilla suorituissa testeissä viistekuluminen vähenee huomattavasti, kun tavanomaisen nestesyötön sijaan käytetään tarkkoja ala- ja yläpuolisia nestesuuttimia 40 baarin (580 psi:n) paineella. Vaikka tuloksia saadaan jo alle 10 baarin paineilla, testien mukaan viistekuluminen vähenee keskimäärin eniten 70 baarin paineella.

Tarkka lastuamisnestesuihku viilentää tehokkaasti teräsärmää, jolloin voidaan käyttää suurempia lastuamisnopeuksia. Tuloksena on parempi tuottavuus terän kestoiän kärsimättä. Myös lastunpoisto ja -muodostus tehostuvat, mikä puolestaan takaa varmemman prosessin.

www.sandvik.coromant.com/fi