Begreppet "hållbarhet" har blivit alltmer populärt de senaste åren. Det ses ofta i rubriker, presenteras
av nyhetsmedier, i vetenskaplig forskning och seminarier. Är ordet hållbarhet bara ett trendord eller en av våra viktigaste utmaningar? Fokuset på hållbarhet härrör från en globalt växande medvetenhet vad gäller kritiska miljöfrågor och klimatförändringar, vilka till stor del är orsakade av mänsklig aktivitet. Detta fokus återspeglar vårt djupa engagemang att säkra en bättre framtid för planeten och kommande generationer.
Hållbarhet har fått en framträdande roll inom olika områden, allt från vardagsliv och affärer till transporter, stadsplanering och tillverkning. Tillverkning bör utan tvekan vara hållbar då tillverkningsprocesser använder naturresurser, förbrukar energi, skapar avfall och förorenar miljön. Vi kan mildra den negativa miljöpåverkan genom att använda hållbar produktionsteknik.
Maskinbearbetning är fortfarande en viktig metod för att tillverka komponenter. Därför är frågan om hur man gör bearbetning hållbar mer aktuell än någonsin. Ett skärverktyg är i kontakt med det bearbetade arbetsstycket direkt och formar det till dess önskade form, vilket tar bort resten av det onödiga materialet i form av spånor. Kan ett skärverktyg vara en nyckelfaktor för att förbättra hållbarheten? Svaret på ovanstående fråga är utan tvekan ja.
Trots sin mindre storlek i jämförelse med andra delar av ett tekniskt system, kan skärverktyget spela en avgörande roll för att uppnå hållbara tillverkningsmetoder. Skärande bearbetning är en energikrävande process men ett skärverktyg som är designat för att vara energieffektivt kan minska energiförbrukningen avsevärt.
Effekten av viktiga verktygsegenskaper kan inte underskattas. Avancerade skärgeometrier minimerar skärkrafterna medan antivibrationskonstruktioner dämpar vibrationer som kan orsaka kraftsvängningar. Beläggningar förbättrar smörjbarheten, minskar friktionen och effektiv kylning minskar värmeutvecklingen. Tillsammans minskar dessa egenskaper avsevärt miljöpåverkan från bearbetningsoperationen.
I många fall kan ett skärverktyg hindra produktivitetsökning, vilket begränsar den fulla kapaciteten hos moderna maskiner. Därför spelar verktyg som garanterar högre produktivitet en avgörande roll för att minska bearbetningstiden, effektförbrukningen och utsläpp av växthusgaser. Pålitliga och hållbara skärverktyg förlänger verktygets livslängd och minskar bytesfrekvensen. Detta minskar maskinstillestånd i samband med verktygsbyten, vilket i slutändan förbättrar den totala tillverkningseffektiviteten.
Dessutom kan användning av skärverktyg som ger en bättre ytfinhet eliminera behovet av efterbearbetningsoperationer och därigenom minska mängden material som behöver bearbetas bort. Som ett resultat uppnås en dubbel effekt som minskar både bearbetningstid och materialspill.
Därför är termen "hållbart skärverktyg" inte bara en övergående trend utan ett viktigt koncept som successivt omfamnas och integreras som en grundläggande princip för hållbar tillverkning. Den viktigaste parametern för att analysera ett verktyg är dess prestanda. Att förstå de olika aspekterna av hur skärverktyg påverkar hållbarheten formar till stor del kraven på moderna verktyg och styr utvecklingen av dessa.
Hur kan då ett skärande verktyg förbättra bearbetningens hållbarhet? En kort genomgång av utvalda ISCAR-produkter hjälper oss att förstå detta på djupet.
Konceptet med verktyg med utbytbara skärhuvuden bidrar väsentligt till ett hållbart utnyttjande av hårdmetall. ISCARs verktygssystem med utbytbara skärhuvuden, såsom MULTI-MASTER och SUMOCHAM, är bra exempel på detta koncept där hårdmetallen används på ett effektivt sätt. Utöver det traditionella tillvägagångssättet att spara skärmaterial erbjuder de nämnda systemen ytterligare fördelar relaterade till hållbarhet. Både MULTI-MASTER- och SUMOCHAM-familjerna har hög repeterbarhet vilket innebär att byte av ett slitet huvud inte kräver ytterligare inställningar. Som ett resultat minskar maskinens stilleståndstid avsevärt.
LOGIQ-3-CHAM är en vidareutveckling av SUMOCHAM, borrverktyg med utbytbara huvuden. En anmärkningsvärd parameter som skiljer LOGIQ-3-CHAM från andra borrsystem är dess tre skäreggar (fig. 1), i motsats till de två traditionella. Denna förändring möjliggör ökad matning och hastighet på upp till 50 %. Förutom förbättrad produktivitet, ger denna nya design också hållbarhetsfördelar genom att minska energiförbrukningen och utsläppen av växthusgaser. Att borra hål med 16 mm diameter och 80 mm djup i låglegerat stål exemplifierar dessa egenskaper väl. Med en verktygslivslängd på 500 hål, jämfört med en konkurrents borr med ett utbytbart huvud med två skär, resulterar användningen av ISCARs LOGIQ-3-CHAM-verktyg i en 26 % minskning av cykeltiden och en 19 % minskning av energiförbrukningen. Följaktligen minskar CO2-utsläppen med 19 %.
Antivibrationsegenskaper på skärverktyg spelar en viktig roll för att minska strömförbrukningen, förlänga verktygets livslängd och förbättra ytfinishen på den genererade ytan. ISCAR har utvecklat vibrationsdämpande lösningar som använder olika principer. Dessa inkluderar vibrationsdämpning genom specialdesignade mekanismer, som på invändiga svarvbommar (fig. 2), samt utveckling av specifika vibrationsbeständiga skärgeometrier. Dessa geometrier kan vara variabel spiralvinkel och ojämn tanddelning som på solida hårdmetallpinnfräsar och MULTI-MASTER skärhuvuden eller vändskär med spåndelande skäreggar (Fig. 3). Förutom de vibrationsdämpande egenskaperna säkerställer dessa verktyg och skär bättre spånevakuering, vilket förbättrar prestandan vid bearbetningsoperationer.
Den smarta designen av en skärlägesreducerare tillåter montering av skär i mindre storlekar i samma hållare som ett större skär. Detta ger möjlighet att utöka användningen av befintliga verktygskroppar istället för att köpa nya vilket minskar inte bara slöseriet med råvaror utan även bidrar till att minska växthusgasutsläppen.
Additiv tillverkning (AM) har introducerat nya hållbarhetsfunktioner inom verktygsdesign. För det första möjliggör AM-teknologier produktion av en verktygskropp som liknar dess slutliga form, vilket minimerar behovet av finbearbetning och minskar förbrukningen av verktygsmaterial avsevärt. Dessutom gör dessa teknologier det lättare att skapa invändiga kylvätskekanaler på ett optimalt sätt, vilket förbättrar kylvätskeflödet genom verktygskroppen till skärzonen
Exemplen i den här artikeln illustrerar hur energi- och materialeffektiva, hållbara skärverktyg kan ha en betydande inverkan på teknisk hållbarhet. Sådana verktyg bidrar inte bara till att minska energiförbrukningen och avfallet, utan bidrar också till kostnadsbesparingar och miljövård.
