Creşterea productivităţii prin utilizarea soluţiilor de prelucrare ISCAR

Cheia succesului în atingerea productivităţilor înalte o reprezintă strategia de prelucrare şi de alegere a sculelor utilizate. Provocarea permanentă este aceea de a creşte cât mai mult volumul de aşchii produse în unitatea de timp. Fără îndoială, pentru atingerea acestui scop, strategia trebuie să aibă în vedere parametri de aşchiere ridicaţi: avansuri amplificate, adâncimi de aşchiere mari, viteze de aşchiere alese la limita superioară a intervalului recomandat.

Pentru a ajunge la ţintele de mai sus, operaţiile de prelucrare prin aşchiere trebuie să fie conduse şi aplicate în cel mai eficient mod, apelând la cele mai recente tehnologii existente.

Sculele aşchietoare au un rol determinant în procesul de producţie. Chiar dacă, în general, costul lor reprezintă  aproximativ 3% din costul producţiei, o alegere avizată a soluţiilor de prelucrare poate aduce o reducere de 15% a costului total, atunci când se realizează creşterea productivităţii cu 20%.

Similar efectului dominoului, la o creştere a performanţelor maşinii-unelte cu 15-20%, se obţine o creştere substanţială a productivităţii, aceasta contribuind la creşterea profitabilităţii şi, deci, la atingerea unui înalt grad de competitivitate. Fără discuţie, aceste obiective pot fi atinse numai combinând scule aşchietoare cu maşini-unelte performante, cu comandă numerică şi programe CAD/CAM inteligente.

Selectarea strategiei de prelucrare

Alegerea corectă a sculelor aşchi­etoare şi a parametrilor de prelucrare poate reduce timpul de ciclu şi, în consecinţă, energia totală ce se consumă pentru producerea unei piese. Procesul de îndepărtare rapidă a adaosului de prelucrare nu numai că aduce o productivitate ridicată, dar economiseşte şi energie. Altfel spus, cu cât este mai scurt contactul semifabricat – sculă aşchietoare, cu atât creşte productivitatea şi se economiseşte puterea consumată. Rezultate asemănătoare se obţin şi atunci când se utilizează programe CAD/CAM performante, care optimizează traiectoriile sculelor şi condiţiile de prelucrare.

Eliminarea vibraţiilor

Atunci când reuşim să combinăm performanţele ridicate ale unui mecanism de forfecare, precizia şi distribuirea corectă a forţelor aşchietoare şi, în acelaşi timp, eliminăm vibraţiile şi permitem aşchiei să părăsească, neobstrucţionată, zona de prelucrare, obţinem, în final, o reducere substanţială a puterii consumate şi, simultan, o productivitate ridicată.

Principalii doi factori care contribuie la producerea unui volum ridicat de aşchii, cu consum redus de energie, sunt muchia aşchietoare elicoidală şi pasul variabil realizat pe frezele cilindro-frontale. Frezele cu pas variabil sunt, de acum, o soluţie consacrată de eliminare a vibraţiilor armonice, sursa binecunoscută a zgomotului apărut în prelucrări.

De îndată ce se constată în prelucrare apariţia vibraţiilor sau a zgomotului excesiv, măsura la care se recurge este aceea de a reduce unul sau mai mulţi parametri (viteza, avansul sau adâncimea de aşchiere) până la eliminarea efectului. În final, măsura are impact negativ asupra performanţei.

ISCAR, ca producător de vârf în domeniul sculelor aşchietoare, are ca preocupare permanentă să dezvolte caracteristici inovatoare, care să crească productivitatea.

Frezele cilindro-frontale „ChatterFree FiniShred” produse de ISCAR sunt proiectate pentru a elimina problemele de vibraţii apărute frecvent în operaţiile de frezare şi, mai mult, realizează simultan operaţii de ebos şi finiţie. Pasul variabil de dispunere a elicelor elimină vibraţiile, permite, astfel, abordarea prelucrării cu regimuri supe­rioare; spre exemplu se pot realiza operaţii de finisare cu regimuri de ebos.

Geometria „ChatterFree FiniShred” este realizată atât pe freze monobloc din carbură, cât şi pe capete indexabile tip multi-master (figura 1, foto deschidere). Aceste freze cilindro-frontale sunt utilizate, în special, la echiparea maşinilor-unelte de putere mică ce au adaptări ISO40 sau BT40.

Versiunea monobloc poate realiza, fără probleme, canale prin prelucrarea din plin, cu adâncimea egală cu dublul diametrului frezei. Combinaţia „geometrie  ebos – geo­metrie finiţie”, realizată pe aceeaşi sculă, reduce enorm timpul de ciclu, în timp ce cele 4 lame, dispuse sub paşi variabili, cu unghi de încli­nare a elicei de 38°, cu lungime medie, asigură prelucrări fără vibraţii, suprafeţe prelucrate cu rugozităţi reduse sau ebosuri cu regimuri intensive.

Acelaşi concept „ChatterFree” poate fi regăsit pe capetele indexabile „MultiMaster”, scopul fiind acelaşi, de reducere a vibraţiilor în prelucrare, permiţând astfel utilizarea sculelor lungi în diferite aplicaţii de frezare.

De asemenea, geometria „ChatterFree” a fost adaptată şi diferitelor freze cilindro-frontale cu plăcuţe amovibile din tipurile HM90 sau pe freze tip porumb. Numitorul comun al geometriilor de mai sus îl reprezintă mecanismul asimetric de forfe­care realizat de 2 muchii aşchietoare diferite, cu scopul de a reduce vibraţiile şi a mări durabilitatea. Dacă adăugăm acestor caracteris­tici şi muchiile rectificate, obţinem atunci o perpendicularitate cu precizie ridicată între suprafeţele prelucrate şi  consum de putere cu aproximativ 10% mai scăzut, comparativ cu soluţia plăcuţelor clasice. De asemenea, pasul variabil asigură evacuarea mai bună a aşchiilor, făcând ca această soluţie să se dovedească mult mai eficientă decât cea clasică, având acelaşi număr de muchii.

Muchia aşchietoare „de ştergere”, lată, îmbunătăţeşte considerabil calitatea suprafeţei obţinute, iar carburile SUMOTEC IC380 si IC830 răspund tuturor provocărilor legate de prelucrările celor mai tenace şi mai dure materiale.

Amplificarea productivităţii la prelucrarea alezajelor

Revoluţia creată de ISCAR, cu aproximativ un deceniu în urmă, prin dezvoltarea produsului „ChamDrillJet” şi, ulterior, a noii versiuni „SumoCham” a schimbat, practic, conceptul prelucrării alezajelor şi a contribuit decisiv la creşterea productivităţii în secţiile de producţie. Noul sistem cu capete indexabile elimină, practic, timpii auxiliari, pentru că vârful aşchietor este înlocuit, în timp ce corpul burghiului rămâne montat în arborele maşinii-unelte. Astfel, perioada de oprire a maşinii este extrem de scurtă, iar coaxialitatea se păstrează în toleranţa de ±1µm. Capetele de găurire sunt compatibile cu toate tipurile de materiale, fiind prevăzute cu geometriile specifice. Spaţiile generoase pentru eliminarea şpanului permit burghielor „SumoCham” să lucreze cu avansuri incredibile şi să ridice, astfel, productivitatea. Gama diametrală a capetelor de găurire pleacă de la diametrul de 6mm şi se opreşte la cel de 33mm, în incremente de 0.1 mm. Lungimile standard ale suporţilor sunt în gama 1.5xD ÷ 12xD şi sunt produşi din oţel, astfel corpul are flexibilitate sporită, cu rol compensator în special pe parcursul penetrării iniţiale.

Soluţii de creştere a productivităţii la strunjire

Cea mai eficientă metodă de creştere a productivităţii la strunjire este utilizarea geometriei elicoidale, rezultatul fiind creşterea avansurilor şi, implicit, a volumului aşchiilor produse. Datorită acestei geometrii unice, în ciuda utilizării unor avansuri impresionante, forţele de aşchiere generate se menţin reduse, micşorând şi riscul apariţiei vibraţiilor. De asemenea, muchia „de ştergere” realizată are ca rezultat obţinerea unor calităţi de suprafaţă foarte bune, ceea ce poate elimina, în multe cazuri, operaţia finală de finisare. Unghiul la vârf al plăcuţei este de 88°, ceea ce îi conferă o robusteţe crescută. Geometria poate fi uşor adaptabilă suporţilor standard existenţi prin simpla înlocuire a plăcuţei de aşezare.

Efectul de „subţiere” a aşchiei la creşterea productivităţii la frezare

Acest efect de micşorare a grosimii aşchiei este deseori asociat cu prelucrarea la viteze mari. Practic, subţierea aşchiei se produce atunci când prelucrarea are loc cu adâncimi mici de aşchiere, astfel creându-se simultan posibilitatea creşterii avansurilor. Termenul HSM – „High Speed Machining”, atunci când prelucrăm oţel, este asociat cu utilizarea frezelor de diametre reduse, cu viteze mari de aşchiere şi avansuri ridicate, dar cu adâncimi de aşchiere reduse. Volumul mare de aşchii produse rezultă din faptul că trecerile sunt foarte rapide, compensând cu mult adâncimile mici de aşchiere.

Efectul duce la obţinerea unei grosimi a aşchiei mai mici decât avansul pe dinte. În consecinţă, avansul pe dinte poate fi mărit considerabil, ceea ce înseamnă că avansul liniar (mm/min) poate creşte foarte mult, uneori chiar până la limita maximă pentru maşina-unealtă.

Materialul, în contact cu zona curbă a muchiei (realizată cu o rază foarte mare) generează forţe care nu sunt totalmente laterale, ci au şi componente îndreptate spre centrul sculei, astfel există forţe direcţionate pe axele X şi Y, dar există şi componente care acţionează în lungul axei Z – practic cea mai rigidă dintre cele 3. Deducem uşor că forţele laterale scad utilizând această soluţie, micşorând pericolul flambării sculei, aşchierea fiind astfel foarte stabilă.

Figura 2

ISCAR produce o gamă foarte variată de freze cu avans ridicat, proiectate cu scopul precis de a creşte productivitatea operaţiei de frezare, cu scăderea simul­tană a puterii consumate (figura 2).
În primul rând, conceptul conferă stabilitate ridicată, chiar dacă prelucrarea se realizează cu avansuri extrem de ridicate şi cu lungimi în consolă mari. De asemenea, plăcuţa este montată într-un profil coadă de rândunică, ceea ce îi conferă stabilitate foarte bună. Frezele de acest tip trebuie să fie prevăzute cu orificii de răcire, mai ales când sunt utilizate cu avansuri ridicate, intrări în rampă, plonjări sau interpolări elicoidale.

Grosimea aşchiei este determinată de efectul combinat al adâncimii de aşchiere axiale şi a traiectoriei radiale, cât şi de valoarea unghiului de atac. Spre exemplu, unghiul de 45° formează aşchia pe o suprafaţă mai lungă şi produce o încărcare mai mică cu aproximativ 30%.

Muchiile standard ale plăcuţelor, atunci când avem aplicaţii de frezare dură, sunt prevăzute cu o teşitură îngustă. În alte aplicaţii, cum ar fi cele în care aşchia este întreruptă, cu şocuri puternice, teşirea realizată pe muchie este mai lată. În orice caz, avansul pe dinte trebuie să fie superior acestei lăţimi pentru a asigura aşchierea şi nu doar frecarea materialului şi a obţine o grosime suficientă a aşchiei. Înţelegerea corectă a formării aşchiei şi controlul procesului de micşorare a grosimii sale poate conduce la creşterea productivităţii.

Un nivel înalt de productivitate poate fi atins când alegem soluţia tehnologică optimă, realizată cu cele mai productive scule, combinată cu strategia de prelucrare cea mai adecvată, prin adoptarea caracteristicilor descrise anterior.

Cheia productivităţii ridicate este, practic, la îndemâna utilizatorului, iar decizia de a adopta o tehnologie modernă, realizată cu scule inovatoare şi strategie de prelucrare netradiţională este hotărâtoare. Pentru a rămâne competitivi, utilizatorii trebuie să schimbe concepţia, să fie deschişi în a utiliza cele mai noi soluţii de scule aşchietoare.

Implementarea soluţiilor eficiente de prelucrare contribuie la reducerea forţelor aşchietoare, la distribuirea lor optimă, la eliminarea vibraţiilor şi la eliminarea uşoară a aşchiilor. Toate acestea conduc, în final, la realizarea volumelor mari de aşchii în unitatea de timp, concomitent cu scăderea consumului de energie.