"No setup", ingen nedetid for smartfabrikker

Drivkraften bak endringene er en rekke teknologiske gjennombrudd knyttet til den fjerde industrielle revolusjonen, kjent som Industry 4.0.
   Ved bruk av nettverkskommunikasjon kombinerer ny digital teknologi fysiske produksjonsanlegg med virtuelle kunnskapsverdener og 3D-modellering. Målet er å øke produksjonen betydelig, men ettersom produksjonssystemene forbedrer de intellektuelle egenskapene og beslutningsprosessene markant, blir de også nødvendigvis mer kompliserte og dyrere. Å minimere nedetiden for slike systemer er avgjørende for utvikling av alle systemkomponenter som verktøymaskiner, oppspenningsinnretninger eller skjæreverktøy. Skjæreverktøy kan ikke bare kutte metall, men også kutte nedetid, avhengig av designkonseptet.

Gir gode løfter for fremtiden
Monterte skjæreverktøy med utskiftbare skjærehoder fra hardmetall er veldig vanlig i metallbearbeiding i dag. Mens det for to tiår siden var svært få systemer bygd på et utskiftbart hode-prinsipp, har nå nesten alle ledende produsenter av skjæreverktøy denne typen systemer i sitt produktsortiment.
   Fremskritt innen verktøyslipemaskiner har forenklet produksjonen av hardmetallverktøy og ettersliping av disse. Dette har igjen resultert i et økt antall små og mellomstore og verktøyprodusenter, og en vekst i etterslipingstjenester. Det kunne ha vært forventet at denne tilnærmingen til hardmetalldesign ville utfordre det utskiftbare alternativet alvorlig, og raskt gjenvinne tapt terreng. Dette har imidlertid ikke skjedd, faktisk har situasjonen snudd: fremgangen innen verktøymaskinteknikk og den nåværende trenden mot smart produksjon gir gode løfter for fremtiden for monterte skjæreverktøy med utskiftbare hoder.

Ble vellykket realisert
Et eksempel på denne tilsynelatende kontrasten kan gis ved å ta en titt på ISCAR – en ledende produsent av skjæreverktøy. ISCAR introduserte "no setup"-prinsippet i verktøy med utskiftbare hoder, hvor utskifting av et slitt hode ikke ville kreve noen ekstra oppsettoperasjon for justering, og derfor kunne hodet skiftes uten å fjerne verktøyet fra maskinen. Kilden til denne "no setup"-funksjonen er høy repeterbarhet av de utskiftbare hodene som er sikret ved trykkontakt mellom hodet og et verktøylegeme, samt strenge toleransegrenser for hodeområdet som stikker ut over kroppen. "No setup"-prinsippet ble vellykket realisert i ISCARs Multi-Master (fig. 1) og Sumocham (fig. 2) roterende verktøyfamilier. I ikke-roterende produkter representerer de nye Multi-F-Grip (fig. 3) og Logiq-5-Grip sponfraskillende bearbeiding og sporfresverktøysfamiliene resultatene av en annen tilnærming, der det monterte verktøyet består av en verktøyblokk og en indekserbar multilommeadapter med utskiftbare skjær.

Betydelig reduksjon i nedetid
På grunn av monteringskomponentenes høye presisjon, krever ikke lommeindeksering ekstra oppsett. Begge "no setup"-konseptene gir betydelig reduksjon i maskinens nedetid.
   I tillegg til fordelene med redusert nedetid har disse verktøyene eksepsjonell allsidighet. MULTI-MASTER, der for eksempel hodet er egnet for montering i forskjellige verktøylegemer, og kroppen kan bære forskjellige hoder, muliggjør tusenvis av verktøykombinasjoner for et bredt spekter av applikasjoner, inkludert hjørnefres, planfres, slisser eller komplekse overflater og maskinering av hull eller furer. MULTI-F-GRIP, en serie ikke-roterende verktøyblokker og firelommers adaptere, omfatter både TANG- og DO-GRIP-skjær. For ikke så lenge siden ble allsidighet ansett som den viktigste fordelen med verktøy med utskiftbare hoder; den nylige fremgangen innen verktøymaskinbygging, og spesielt trenden mot smart produksjon basert på Industry 4.0-konsepter, satte imidlertid "no setup"-egenskapene først.

Eliminerer behovet for supplerende tilpasninger
Avansert ettersliping gjør det mulig å gjenopprette skjæregeometrien til et slitt hardmetallverktøy med stor nøyaktighet. Dimensjonene på verktøyet blir imidlertid endret; og det kreves foreløpig oppsett og tilpassede korrigeringer i et CNC-program for å sette det i drift. Dette trekker ned den effektive skjæretiden og reduserer produktiviteten, som dermed igjen øker produksjonskostnadene.
   Imidlertid eliminerer et "no setup" hurtigutskiftbare skjærehode behovet for supplerende tilpasninger eller programendringer, og krever ingen ekstra oppsettsenheter. Dette er grunnen til at skjæreverktøyets "no setup"-egenskaper spiller en vesentlig rolle i en smart metallbearbeidingsfabrikk. Fra dette ståstedet kan "no setup"-monterte verktøy med utskiftbare hardmetallhoder, slik som MULTI-MASTER og SUMOCHAM, betraktes som et godt valg for en smartfabrikk. Å se fordelene ved denne muligheten tydeliggjør hvorfor ISCAR anså strenge toleransegrenser for overheng som et viktig designkrav da selskapet startet utviklingen av disse to linjene for rundt tyve år siden.

Sikrer optimal konfigurasjon
Enda en fordel ved å bruke verktøy med utskiftbare hoder er evnen til å tilpasse verktøykonfigurasjonen i henhold til kravene for maskinering av en bestemt del. Multitasking-maskiner som muliggjør ulike typer fresing i én prosess har blitt veldig populære i industrien. Disse maskinene har drivverktøyegenskaper til å kombinere maskinering ved å rotere og ikke rotere verktøy, noe som kan forbedre produktiviteten betydelig. I tillegg tilbyr verktøymaskinbyggere en rekke alternativer for å supplere en standard CNC-dreiebenk med funksjoner for drivende verktøy, og på den måten omgjøre dreiebenken til en multitasking-maskin. Effektkarakteristikkene til en typisk drivenhet er lik parameterne til et typisk lite maskineringssenter. Multi-Master-linjen har et bredt utvalg av verktøyholdere med forskjellige tilpasninger, reduksjonselementer og forlengelser, som sikrer optimal konfigurasjon og minimerer verktøyoverheng (fig. 4). Dette bidrar sterkt til å redusere bøyebelastningen på den drevne verktøyenhetsmekanismen for å forbedre ytelsen og verktøyets levetid.
   Implementering av Industry 4.0-konsepter i metallbearbeidingsindustrien er eksemplifisert ved integreringen av "no setup"-prinsippet i monterte verktøy med utskiftbare hoder. Og det handler ikke bare om å spare hardmetall; den nye utviklingen har generert viktige egenskaper for å maksimere maskinering og redusere produksjonskostnadene.
   Samtidig er det nettopp disse egenskapene som vil kunne kreve strengere krav til hensiktsmessige designparametere, spesielt når det gjelder innstramming av aksiale repeterbarhetstoleran.