Prelucrări inteligente: scule antivibratoare indexabile

Vibraţiile, care, deseori, survin pe perioada prelucrării prin aşchiere, reprezintă o eternă durere de cap pentru prelucrători. Intotdeauna, vibraţiile sculelor aşchietoare obişnuite produc suprafeţe cu caracteristici inferioare, fie ele legate de calitatea/rugozitatea  obţinută, fie de precizia insuficientă. Pe de altă parte, sculele, în sine, au de suferit, durabilitatea lor scade, iar la componentele importante ale maşinii-unelte se constată, deseori, uzuri rapide. În încercările de a preveni aceste efecte negative, prelucrătorul e obligat să utilizeze, de multe ori, soluţii antivibratoare scumpe, dispozitive antivibratoare sau foarte rezistente la vibraţii. În acelaşi timp, vibraţiile obligă utilizatorul să reducă regimul de aşchiere şi, implicit, să scadă productivitatea şi să mărească costurile de fabricaţie.

Produsele ISCAR, aparţinând celei mai recente familii HIGH QLINE, oferă o soluţie interesantă: o plăcuţă de frezare indexabilă cu o formă asimetrică. Această plăcuţă deschide noi posibilităţi de reducere a vibraţiilor apărute în aşchiere şi conduce la o nouă abordare  în proiectarea plăcuţelor anti-vibratoare. De fapt, orice mijloc eficient de reducere a vibraţiilor reprezintă un factor important de creştere a performanţelor.

Există câteva metode tehnologice cu ajutorul cărora se pot atinge aceste obiective. Spre exemplu, modificarea sistemului de prindere a sculelor, utilizând dispozitive mai rigide, conuri cu proprietăţi antivibratoare etc. În cazul în care apar vibraţii în timpul prelucrării, trebuie să acţionaţi rapid. În cele mai multe dintre cazuri, reacţia este de a reduce parametrii de aşchiere, aceasta ducând la reducerea productivităţii. Devine foarte clar că provocarea pentru producătorii de scule este să asigure stabilitatea sistemului, fără a reduce, pe cât posibil, productivitatea.

În cazul frezării, o operaţie cu modificarea permanentă a forţelor de impact şi a grosimii aşchiei, vibraţiile sunt generate cu uşurinţă. De aceea, prevenirea apariţiei vibraţiilor la frezare este extrem de importantă.

Un producător de scule este relativ limitat, atunci când este în căutarea unor soluţii de proiectare legate de acest domeniu. Bineînţeles, va ţine cont de asigurarea condiţiilor de bază: asigurarea rigidităţii maxime şi a robusteţii capului de frezare, geometrie de aşchiere progresivă şi alte condiţii binecunoscute, care stau la baza realizării unei scule performante. Mai mult, eforturi deosebite au fost făcute pentru stabilirea principiilor specifice care, odată respectate, duc la realizarea unei scule robuste şi antivibratoare. Astfel, există câteva posibilităţi:

• Pasul variabil (sau inegal) dă foarte bune rezultate. În cazul frezelor cilindro-frontale monobloc din carbură metalică, un unghi variabil de înclinare a elicei îmbunătăţeşte substanţial stabilitatea în prelucrare (Exemplu: Familia de scule ISCAR - CHATTERFREE).
• De asemenea, muchia aşchietoare cu fragmentator de aşchie aduce avantaje clare şi ajută la diminuarea vibraţiilor (Exemplu: Familia ISCAR - SOLIDSHRED).
• În fine, combinaţia dintre aceste două caracte­ristici, pe o aceeaşi sculă, reprezintă un real succes din acest punct de vedere (EC-H5M-CFR, aparţinând Familiei ISCAR FINISHRED).
• Încercările de  a aplica aceste principii în dome­niul sculelor de frezare cu plăcuţe indexabile au întâm­pinat dificultăţi serioase.  Un prim mare succes a fost acela de a crea o muchie fragmentatoare pe o plăcuţă amovibilă (Exemplu: Populara familie MILLSHRED).

În orice caz, realizarea de scule de frezat indexabile, cu un unghi de degajare pozitiv şi variabil, se asociază cu multe constrângeri. Să variezi unghiul de degajare axial prin modificarea înclinaţiei plăcuţei în buzunar este o acţiune foarte limitată. Proiectarea corectă trebuie să asigure şi detalonarea corectă. Concluzia este că o nouă soluţie complexă este necesară dacă vrem să facem, cu adevărat, un pas înainte.

Noua plăcuţă mono-faţă HM90 ADCT 1505---CF, destinată montării în buzunarul popularelor freze aparţinând familiei HELI 2000, a fost creată cu o abordare fundamental diferită. O plăcuţă tipică cu montare clasică în buzunar e caracterizată prin simetria muchiilor aşchietoare faţă de axa perpendiculară pe baza sa de aşezare. Ca regulă de bază, axa de referinţă este, de fapt, axa găurii de montare.

Acest produs nou are configuraţia diferită. Plăcuţa HM90 ADCT 1505---CF are şi ea două muchii aşchietoare, dar înclinările lor faţă de bază sunt diferite. În consecinţă, atunci când plăcuţa e montată în buzunar, muchiile sale produc unghiuri de degajare axiale diferite. În principiu, rezultatul este similar conceptului de freză monobloc cu unghi variabil de înclinare a elicei, soluţie atât de eficientă de reducere a vibraţiilor în timpul prelucrărilor.

Foarte important: această nouă plăcuţă asimetrică este compatibilă cu buzunarele capetelor de frezat deja existente. Astfel, în cazul unor prelucrări de umeri cu rigiditate scăzută a sistemului, performanţele sculei pot fi uşor şi imediat îmbunătăţite prin înlocuirea plăcuţelor. Este cazul utilizării unor cozi lungi, a prelucrării pieselor cu pereţi subţiri, a montărilor problematice în arborele maşinii-unelte etc. Rezultatul este imediat, durabilitatea plăcuţei creşte cu 15-20% , iar puterea consumată se reduce cu 10% sau chiar mai mult în anumite cazuri.

Luând în considerare ultimele progrese realizate de ISCAR, noua abordare în proiectarea plăcuţelor indexabile şi inovaţiile aduse tehnologiei de presare, diferenţele de înălţimi dintre muchiile aşchietoare ale aceleiaşi plăcuţe vor continua să crească şi, astfel, se va mări şi intervalul de variere a unghiurilor axiale. Mai mult, porţiuni ale suprafeţelor de degajare adiacente muchiilor aşchietoare vor putea suferi diferite deformaţii controlate, care vor duce, de asemenea, la varierea un­ghiului de degajare.

Aceste proprietăţi asigură, deja, o bază serioasă pentru producerea sculelor indexabile antivibratoare. Potenţialul creşte enorm şi în ceea ce priveşte frezele tip porumb, acolo unde dintele aşchietor este materializat de un set de plăcuţe. Noua soluţie deschide calea ingenioasă de a varia geometria de aşchiere chiar numai prin modificarea ordinii montării plăcuţelor în buzunare; astfel, se pot crea:

• unghiuri de degajare axiale constante (două versiuni);
• unghiuri de degajare axiale diferite, alternativ pe elicele sculei;
• unghiuri de degajare axiale variabile de-a lungul fiecăreia dintre elice.

Mai mult, această geometrie variabilă poate fi combinată cu muchia întreruptă a plăcuţei fragmentatoare de şpan.

Zonele periferice ale plăcuţelor ISCAR HM90 ADCT 1505---CF au culori diferite: galbenă pe una dintre ele, neagră pe cealaltă. Acest detaliu, aparent fără importanţă, este, de fapt, extrem de util. Oferă o indicaţie clară referitoare la înclinarea muchiei şi uşurează mult montarea plăcuţelor în ordinea dorită.

Vibraţiile au origini extrem de complexe. Simularea vibraţiilor este dificilă - depinzând de mulţi factori. În stadiul de proiectare, simularea nu ajută întotdeauna la găsirea/determinarea geometriei antivibratoare optime a sculelor indexabile, cu eficienţă pentru un spectru larg de aplicaţii. De aceea, posibilitatea de ,,reglare fină" a sculei în vederea eliminării vibraţiilor, prin simpla schimbare a ordinii montării este foarte promiţătoare din punct de vedere practic.

Lansarea pe piaţă de către ISCAR a noii plăcuţe asimetrice de frezare este o nouă confirmare a activi­tăţii permanente de cercetare-dezvoltare. Într-adevăr, motto-ul firmei de ani buni este: „Acolo unde inovaţia e perpetuă”.