Industri 4.0 och dess effekter på formverktygsbranschen

Sorter, metoder och digitala alternativ för produktionseffektivitet

För ISCAR, liksom för alla tillverkare av skärande verktyg, är formverktygsbranschen ett mycket viktigt kundsegment. Denna bransch förbrukar allt större mängder verktyg, och höjer dessutom ständigt kraven, vilket har en betydande inverkan på utvecklingen av nya skärande verktyg. Att kunder är intresserade av verktyg som ger högre produktivitet, bättre tillförlitlighet och precision gäller för alla bearbetande branscher. Materialet, maskinbearbetade former och speciella bearbetningsstrategier är tre faktorer som kännetecknar tillverkningen av press- och formverktyg, vilket ställer särskilda krav på de skärande verktygen. Enligt ISCAR är det nödvändigt att ta ett helhetsgrepp som utgår från dessa tre faktorer vid utvecklingen av verktyg, samt dra nytta av digitaliseringen, för att skapa lyckade lösningar för press- och formverktygsbranschen.

Utmanande material
Oftast är materialen i press- och formverktyg stål som är härdat. Arbetsstyckets hårdhet är en viktig faktor vid valet av sort och skärgeometri. Vid reparation av slitna eller skadade press- och formverktyg, används olika metoder för att återställa skadade ytor. Bearbetning av reparerade ytor kräver skärande verktyg som kan bearbeta en kombination av mycket hårda och relativt mjuka materiallager.

Komplicerade former
Typiskt för press- och formverktygens arbetsytor är att de har komplicerade tredimensionella former. Därför är det viktigt att de skärande verktygen kan bearbeta effektivt i tre dimensioner. Ett verktyg förväntas ha de nödvändiga egenskaperna för att ge exakt form och ytfinhet och att ha tillräcklig livslängd för att kunna bearbeta hela formen eller sektionen i ett enda arbetsmoment.

Bearbetning
Svarvning, fräsning, borrning, brotschning och andra metoder används vid tillverkning av press- och formverktyg. Den vanligaste bearbetningsmetoden är fräsning p g a övervägande icke roterande arbetsstycken, komplexa former och stora krav på avverkningsvolymer. Det ständiga behovet av att öka produktiviteten vid tillverkning av press- och formverktyg har lett till att formverktygsbranschen blivit en föregångare inom avancerade bearbetningsmetoder som höghastighetsfräsning (HSM) och högmatningsfräsning (HFM), och med att utveckla effektiva bearbetningsstrategier. ISCAR, en ledande tillverkare av skärande verktyg, har genom åren framgångsrikt samarbetat med företag i formverktygsbranschen, och har ständigt förbättrat sina lösningar genom att introducera nya produkter och uppgradera de befintliga.

Hårdmetallsorter
Inom press- och formverktygstillverkningen används ofta igelfräsar för grovfräsning av hålrum och kanter. Fräsarna arbetar under hög belastning, och hårdmetallsorten på skären är en nyckelfaktor för att förbättra verktygens livslängd. Under de senaste åren har ISCAR lanserat IC845, en hårdmetallsort bestående av ett nytt hårt substrat med ett nanolager PVD beläggning som har SUMO TEC efterbehandling. Denna sort är särskilt utvecklad för skärande bearbetning med kraftig stötbelastning. ISCAR:s sortiment av solida hårdmetallpinnfräsar har kompletterats med hårdmetallsorten IC702, som är avsedd för effektiv bearbetning av hårda material (upp till HRC 65).

Avancerad profilfräsning
Vid bearbetning av komplexa ytor är fräsar med runda skär och fullradie-fräsar de verkliga arbetshästarna. ISCAR erbjuder press- och formverktygstillverkarna ett stort sortiment vändskärsfräsar, pinnfräsar med utbytbara skärhuvuden och solida hårdmetallpinnfräsar. De skiljer sig åt vad gäller storlekar, noggrannhet, monteringsmetod (skaft- eller dorn-montering) och olika användningsområden beroende på arbetsstyckets hårdhet. Formverktygsbranschen har en stor andel små och medelstora tillverkare. För dessa tillverkare är verktygets mångsidighet (multifunktionalitet) en viktig faktor vid valet av verktyg. Med den senaste LOGIQ-kampanjen lanserade ISCAR en ny produkt särskilt inriktad på denna utmanande marknad – ett sortiment av TOR6MILL-fräsar med vändskär. I en TOR6MILL-fräs (Bild 1) kan skär med fyra olika geometrier monteras. Beroende på vilket skär som monteras omvandlas fräsen till en fräs med runda skär, 90°-fräs, 45°-fräs eller ett högmatningsverktyg. Fräsen kan användas för bearbetning av tredimensionella ytor, kanter, plana ytor, faser eller som en produktiv grovfräs med hög matning.

Innovativ teknik
Högmatningsfräsning och höghastighetsfräsning visade sig vara kraftfulla metoder för att dramatiskt öka produktiviteten och minska behovet av manuell efterbearbetning vilket ledde till väsentligt kortare produktionstider. Att formverktygsbranschen lyckades möta den under 1990-talet starkt ökade efterfrågan på press- och formverktyg, berodde till stor del på att dessa effektiva metoder lanserades just då.

Högmatningsfräsning
ISCAR:s sortiment av högmatningsfräsar (kallas även fast feed eller FF) är ett av de största på marknaden. ISCAR:s sortiment av högmatningsfräsar omfattar mer än tio fräsfamiljer (vändskär, solida fräsar, utbytbara skärhuvuden), och med varierande diameter, skärgeometri, monteringsmetod och användningsområden. Detta breda sortiment ger tillverkarna av möjlighet att välja en optimal fräs för varje behov. ISCAR betraktar högmatningsfräsarna som en viktig produktionshöjande faktor, och fortsätter att utveckla sortimentet genom att lansera nya produktgrupper och förbättra de befintliga. Det är inte förvånande att de ledande fräsprodukterna i ISCAR:s nyligen genomförda kampanj LOGIQ till stor del bestod av högmatningsfräsar. NAN3FEED och MICRO3FEED, två av de senaste högmatningsfräsarna har diameterområdet 8–16 mm. Även fast solida hårdmetallpinnfräsar traditionellt dominerar detta storleksområde, så anser ISCAR:s experter att de fördelar som vändskär erbjuder när det gäller grovbearbetning, gör dessa fräsfamiljer till verkligen kostnadseffektiva alternativ till solida hårdmetallpinnfräsar. Fräsfamiljen LOGIQ4FEED består av högmatningsfräsar (Bild 2) med unikt formade dubbelsidiga skär. Dessa skär har fyra skäreggar med en mycket hög avverkningskapacitet, vilket gör dem särskilt lämpliga för högeffektiv grovfräsning av hålrum, särskilt av djupa fickor. Fräsarna är lämpliga för bearbetning av arbetsstycken med hårdhet upp till HRC 50.

Höghastighetsfräsning
ISCAR har utökat produktutbudet för höghastighetsfräsning med flerskäriga solida hårdmetallpinnfräsar, diameterområde 2–20 mm, avsedda för fin- och medelfin höghastighetsfräsning. Pinnfräsarna tillverkas av den extra finkorniga hårdmetallsorten IC902, som har utvecklats för bearbetning av hårda material, och har ett förhållande mellan skärlängd och diameter på upp till 6 gånger. Användningen av solida hårdmetallpinnfräsar för fräsning av spår och öppna fickor – genom trokoidalteknik och med hög avverkningshastighet (MRR)– har börjat uppmärksammas även av press- och formverktygstillverkare.

MULTI-MASTER-alternativ
Press- och formverktyg görs ofta i små serier eller som enstaka exemplar, eftersom verktygen måste specialanpassas till slutprodukterna. För dessa tillverkare är effektiv användning av skärande verktyg och en effektiv hantering av verktygslagret mycket viktig. Specialanpassningen kräver dock ofta särskilda verktygskonfigurationer för bearbetning av områden som är svåråtkomliga. Alla skärande verktyg i ett verktygslager är inte optimala för den här typen av bearbetning och det är inte alltid den bästa lösningen att beställa ett skräddarsytt verktyg. Verktygen i ISCAR:s produktfamilj MULTI-MASTER (Bild 3) har utbytbara fräshuvuden för att övervinna sådana svårigheter. MULTI-MASTER är utformat så att huvudet går att montera i olika fräskroppar (skaft), och skaften kan förses med olika fräshuvuden. Fräshuvudena finns med många olika former, skärgeometrier och storlekar, och är konstruerade för bearbetning av tredimensionella ytor, kanter, spår, faser och hål. De cylindriska och koniska skaften finns i olika storlekar för att täcka in varierande överhäng och verktygen har olika infästningsalternativ för verktygshållare, spännhylsa eller direkt i maskinspindeln. Till MULTI-MASTER finns ett stort sortiment av fräshuvuden, skaft, reduktionsdelar och förlängningar, vilket ger mer än 40 000 möjliga verktygskonfigurationer. MULTI-MASTER-verktygen uppfyller helt och hållet kraven på "ingen ställtid", eftersom byte av slitna huvuden inte kräver några ytterligare inställningar. Huvudet kan bytas utan att ta bort verktyget från maskinen, vilket minskar stilleståndstiden avsevärt. Dessa egenskaper gör MULTI-MASTER mycket populär inom press- och formverktygsbranschen.

Digital verktygssammansättning
De låga serierna, och kravet på exakt bearbetade former gör avvikelser från specifikationer till en akilleshäl. Även ett litet fel kan medföra, att hela produkten måste kasseras. Industri 4.0 driver på digitaliseringen inom den moderna tillverkningen, och ger press- och formverktygstillverkarna ett effektivt instrument att förebygga fel genom datormodellering av bearbetningsprocesserna. Detta säkerställer införandet av produktiva bearbetningsstrategier, verktygsvägar och optimering av skärdata, samt förebyggande av eventuella kollisioner. ISCAR utökade sin satsning på digitalisering genom att i den elektroniska katalogen på hemsidan införa möjligheten att kunna bygga ihop ett fräsverktyg online med tillgängliga och standardiserade verktygsdata för digital simulering. Genom att skapa en digital verktygssammansättning, baserad på ISO 133399 underlättas exakt överföring av verktygsinformation mellan olika programsystem. Om press- och formverktygstillverkarna inför denna nya funktion i sina CAD/CAM-system, kan de förebygga fel på verkstadsgolvet under bearbetningen, samtidigt som de sparar tid och kostnader i planeringsprocessen eftersom det går att konstruera flera enheter på samma gång. ISCAR planerar att utveckla sina digitaliserade produkter och att koppla ihop de digitala och virtuella världarna inom modern tillverkning i press- och formverktygsbranschen.

Många produkter omkring oss kräver tillverkning av formverktyg för att kunna produceras och efterfrågan på dessa produkter ökar. Ökad efterfrågan på formverktyg leder till högre krav på skärande verktyg för bearbetning. ISCAR menar att tillverkare av skärverktyg bör förutse dessa krav och agera därefter genom att tillhandahålla nödvändiga lösningar

Bild 1


Bild 2


Bild 3