Det är vanligt i moderna verkstäder idag att rader av CNC-maskiner betjänas av industrirobotar som flyttar arbetsstycken in och ut från maskinerna eller mellan maskinerna. Startskottet för utvecklingen mot dessa automatiserade fabriker var de första CNC-styrda maskinerna. Med avancerade fleraxliga maskiner kan man producera komponenter med mycket komplicerade former. Fleroperationsmaskinerna kombinerar flera avancerade funktioner för till exempel fräsning och svarvning i en och samma maskin. Detta gör det möjligt att effektivisera produktionsprocessen på ett helt annat sätt än tidigare och hela komponenter kan bearbetas i en och samma maskinuppspänning – något som länge varit varje tillverkares dröm. CNC-tekniken har också tagit stora steg framåt i utvecklingen, bearbetningsmetoder som tidigare bara varit teoretiska drömscenarier har nu blivit möjliga att använda i praktiken. Ett bra exempel på detta är metoderna för power skiving. De senaste framstegen inom CNC-styrning är imponerande och framstegen har påverkat närliggande områden som till exempel fixturer och verktygshållare men givetvis även skärverktygen.

Så vilka förväntningar har maskintillverkarna på verktygstillverkarna? Vilka krav måste moderna skärverktyg klara av? Hur ska verktygstillverkarna tänka när de planerar för produkter framöver? Nästa generation av verktyg måste vara bättre! Verktygen måste bland annat bearbeta snabbare, ha längre livslängd och ge bättre ytfinhet. Det är självklara och oemotsägliga krav som alla verktygstillverkare brottas med för att klara konkurrensen. Framstegen inom CNC-tekniken har gjort att man vid konstruktionen av verktygen måste få med ännu en komponent: den digitala. Den digitala komponenten har blivit en mycket viktig del av morgondagens skärverktyg.

I en smart fabrik arbetar CNC-maskinerna i realtid och informationsutbytet sker mellan den verkliga och den virtuella världen. Till exempel hämtas information om skärverktygets position och skärkrafter från den verkliga världen, medan den virtuella världen lämnar information om hur verktyget ska röra sig under ett arbetsmoment vid förutbestämt ingrepp. Systemen interagerar genom sakernas internet (IoT). De verkliga och virtuella världarna möts således och kompletterar varandra i skärverktyget.

I det digitala verktyget lagras stora mängder information eller data i form av 3D- och 2D-modeller, beräknad verktygslivslängd, total bearbetningstid, eventuella begränsningar som maximal rotationshastighet, optimala bearbetningsdata och annan information som är viktig för processen. Morgondagens smarta fabriker kommer inte att kunna utnyttja verktyg som saknar dessa digitala komponenter, så verktygstillverkarna har börjat förbereda sig och anpassar nu sitt utbud för att hänga med i denna utveckling. Fokus ligger nu på att utveckla verktyg och lösningar som är anpassade till de digitala behoven.

Under lång tid har man utbytt information om verktygens konstruktion med hjälp av maskinritningar på papper. Vid datorstödd konstruktion (CAE) och användning av CNC-system behöver utbytet av information ske på annat sätt. Specialister från olika tekniska och vetenskapliga områden har genom samarbete tagit fram ISO 13399-standarden. Denna definierar en modell för hur produktinformation om skärverktyg och verktygshållare kan utbytas mellan olika system. Standardaren ger verktygstillverkarna en gemensam plattform oberoende av tillverkare så att informationen sömlöst kan överföras mellan olika datorsystem. Med denna nya standard har vi bara tagit det första steget på en lång resa. Den smarta fabriken kommer att ställa krav på ännu smartare tillverkningssystem med tillhörande verktyg. ISO 13399-standarden innehåller idag regler för hur information om verktygens egenskaper ska specificeras och visas i datorn på ett enhetligt sätt, men i framtiden kommer ännu mer omfattande information att krävas, till exempel hur lång tid som återstår av verktygets livslängd, verktygsidentifiering och servicebegränsningar.

Idag vill kunderna inte bara ha ett skärverktyg som fysisk produkt, utan de förväntar sig också snabb åtkomst till den information som behövs för att använda verktyget optimalt, till exempel sammansatta verktyg för kollisionskontroll, optimal verktygskonfiguration, tydliga bearbetningsdata samt upplysningar om hur förändrade skärparametrar påverkar verktygets livslängd. Dessa krav har redan gett upphov till digitala verktyg och deras betydelse kommer bara att öka i framtiden.

ISCAR vet hur stor betydelse verktygens digitala delar har kommit att få. Den senaste utvecklingen har därför haft fokus på såväl skärverktygen i sig som den viktiga information som behövs för att använda dem. Exempel på detta är ISCAR:s elektroniska katalog med 3D- och 2D-modeller, ISCAR:s digitala verktygsväljare NEO-ITA, tekniska beräkningar online och det automatiserade verktygshanteringssystemet MATRIX som har en viktig plats på verkstadsgolvet i den smarta fabriken. Detta är bara några exempel på den virtuella miljön kring verktyget. Arbetet som kunden lägger ner på att anpassa maskininställningar efter verktygstillverkarnas verktygsdata och integrera den med sin egen programvara är mycket tidskrävande. Flera funktioner i företaget kan vara involverade: processplanerare, ingenjörer som väljer verktyg till ett komplext projekt eller hur verktyg ska sättas samman, CNC-programmerare som kontrollerar en verktygsbana i CAD/CAM-miljö och applikationsspecialister som optimerar bearbetningsmomenten. I ISCAR:s elektroniska katalog finns en digital ”tvilling” till det sammansatta verktyget baserat på ISO 13399-standarden. Detta garanterar att kommunikationen mellan dagens och framtidens mjukvaror i den digitaliserade smarta fabriken fungerar bra. Genom att verktyget kan sättas samman virtuellt kan man snabbt och tillförlitligt simulera driften. Man kan därmed undvika kollisioner genom att kontrollera och optimera verktygsbanorna och utforma fixturerna för arbetsstycket med utgångpunkt från exempelvis skärkrafter och bearbetningsmetoder. Utbudet av digitala tjänster i ISCAR:s elektroniska katalog har nyligen utökats. Förutom möjligheten av att skapa sammansatta virtuella fräs-, borr- och gängningsverktyg går det nu också att skapa virtuella svarvverktyg.

ISCAR:s digitala verktygsväljare som ger användarna råd om val av rätt verktyg återfinns nu med nytt namn under varumärket NEO-ITA. Det är ett avancerat analysverktyg som tar hjälp av artificiell intelligens och big data. Den uppgraderade versionen har nya funktioner som inkluderar fler maskiner, utökat materialbibliotek, integrerade bearbetningsberäkningar och möjligheten att exportera filer som en viktig del av verktygsrekommendationerna.

En annan användbar digital assistent är appen 4.0 PRO – ett verktyg för att få information om vårt produktsortiment av verktyg och skär samt rekommendationer för bearbetningen. 4.0 PRO skannar 2D-streckkoden på verktygets eller skärets förpackningsetikett samtidigt som det tillhandahåller alla nödvändiga data som CNC-maskinen behöver. Olika 4.0 PRO-alternativ ger produktgeometrisk information i enlighet med ISO 13399-standarden, och kopplar ihop skär och verktyg så att de passar med de rekommenderade matnings- och skärhastigheterna. 4.0 PRO kopplar också ihop skärgeometrin och skärets beläggning med materialet som skall bearbetas vilket resulterar i ett bättre verktygsval redan vid planeringen av en process.

Intelligenta CNC-maskiner, nätverksteknik, informationsutbyte i realtid och virtuella tvillingar av fysiska objekt är alla byggstenar som behövs för effektiv bearbetning. En digitalisering av skärverktygen är nödvändig för att de ska kunna användas i de smarta fabrikerna.

Bild 1 - avancerade CNC-maskiner är ett måste vid all modern tillverkning


Bild 2 - högeffektiva CNC-maskiner är en förutsättning för hög produktivitet inom formverktygsindustrin


Bild 3 - Digitalt sammansatta verktyg gör det möjligt att hitta en optimal verktygskonfiguration och simulera verktygsbanan


Bild 4 - 4.0 PRO är ISCAR´s digitala verktyg som ger användarna information om produkter och rekommendationer för bearbetningen