Ett skärverktyg används vid bearbetning av metaller och formar en detalj genom att avverka material från arbetsstycket. Systemet består av ett verktyg, en fixtur för arbetsstycket och en verktygshållare. Detaljen formas genom att maskinen med olika metoder bearbetar den i flera steg – t.ex. genom fräsning, borrning och svarvning. Den tekniska utvecklingen har gett oss moderna verktygsmaskiner som gör det möjligt att kombinera flera olika processteg till ett enda – s.k. progressiv bearbetning – till skillnad från förr då alla processteg utfördes separat. Den avancerade bearbetning som verktygsmaskinerna idag på detta sätt kan utföra maximerar effektivitet och prestanda.

Bearbetningsindustrin måste kunna bearbeta flera olika materialtyper. Framstegen inom materialvetenskapen och metallurgin har inte bara gett oss nya exotiska material utan också möjlighet att skapa material med specifika egenskaper. Komponenter som tillverkas av sådana material får märkbart förbättrade funktionella egenskaper, men samtidigt blir själva bearbetningen oftast svårare.

Skärverktyget är den allra minsta delen i det tekniska systemet och utgör länken mellan maskinen och materialet genom att det är den som kommer i direkt kontakt med detaljen som ska bearbetas. För att kunna dra nytta av de tekniskt avancerade verktygsmaskinernas fulla potential och de bearbetningsmetoder som de erbjuder måste skärverktyget uppfylla vissa krav. Att försöka uppfylla dessa ständigt ökande krav från metallbearbetningsindustrin är därför utgångspunkten vid utveckling av nya skärverktyg.

Industrin har haft ett tufft år till följd av COVID-19-pandemin, som påverkat hela världsekonomin och oundvikligen lett till en ekonomisk nedgång i branschen. Framtidsutsikterna, som såg ljusa ut före pandemin, ersattes av mer blygsamma förhoppningar. Nedgången har å andra sidan gett tid för att analysera aktuella branschtrender mer ingående och försöka förutsäga utvecklingen och planera inför framtiden. Utvecklingen har alltså inte på något sätt avstannat. Industrin står inför genomgripande förändringar som tillverkarna behöver vara beredda att anpassa sig efter. Verktygen som används vid metallbearbetning är en av de viktigaste länkarna i tillverkningskedjan så det går inte att blunda för vad dessa förändringar kommer att föra med sig för tillverkare av verktyg. För att de ska klara utmaningen är det därför avgörande att verktygstillverkarna förstår åt vilket håll branschen utvecklas och vad de nya kraven innebär för morgondagens verktyg. Nyckeln till utvecklingen av nya verktyg ligger i denna förståelse och att kunna tillgodose efterfrågan på ett stort antal olika produkter.

Utvecklingen av nya verktyg går i olika riktningar. Den ”traditionella” vägen är att göra verktygen starkare, mer produktiva och mer kostnadseffektiva – att försöka uppfylla alla de vanliga kraven kunderna har på en produkt. Men utvecklingen har även tagit helt nya vägar där det handlar om att förse kunden med tekniskt avancerade tillverkningslösningar. Dessa har verkligen tagit sitt grepp om bearbetningsindustrin och innebär att det fortfarande finns ett stort utrymme för förbättringar av befintliga verktygslösningar.


Naturens gång
Den traditionella utvecklingsvägen försöker förbättra verktygens prestanda genom innovativa skärgeometri, avancerade sorter, ny förbättrad design på verktygskroppen för ökad stabilitet, hållfasthet och livslängd m.m. Det kan tyckas att allt som kan göras redan har gjorts och att den här vägen inte skulle medföra några verkligt revolutionerande förändringar, men verktygstillverkarna har ändå – trots att de följt den traditionella synen på produktdesign – lyckats överraska branschen med nya innovativa produkter som ger betydande fördelar. Viktiga framgångsfaktorer var att verktygsproduktionen i större utsträckning bedrevs på en högre vetenskaplig och teknisk nivå, på framgångar inom pulvermetallurgi och beläggningsteknik samt på introduktionen av moderna system för inspektion och kvalitetskontroll. Metoderna för verktygskonstruktion har utvecklats mycket i och med CAD/CAM-system och 3D-modellering, vilket lett till att många innovativa idéer har kunnat förverkligas som svar på utmanande problem.


Den tekniska utvecklingen har gett nya bearbetningsmetoder vilket i sin tur betyder att verktygen måste klara utökade krav för dessa metoder. Moderna verktyg klarar exempelvis att bearbeta härdat material utan att arbetsstycket sedan behöver slipas. Vid fräsning kan de klara extremt höga matningar per tand (HFM) vid höga bearbetningshastigheter (HSM) samt genomföra trokoidal fräsning med hjälp av högtryckskylvätska (HPC).
Utformningen av sådana verktyg skiljer sig från de verktyg som används till vanlig bearbetning eftersom de måste ha särskilda egenskaper för att klara ovan nämnda metoder och strategier.


De tekniska framsteg som gjorts inom maskinutvecklingen har inneburit att industrin kommit allt närmare drömmen för alla tillverkare – att kunna producera detaljerna i en uppsättning. De modernaste verktygsmaskinerna har imponerande funktioner som många axlar, kombination av exempelvis svarvning/fräsning och system för hybridtillverkning som kombinerar exempelvis materialavverkning och 3D-printning. Detta är ett tydligt bevis på att utvecklingen håller på att ta ett jättesprång mot att kunna bedriva tillverkning i en uppsättning. Möjligheten att använda drivna verktyg gör att svarvar klarar allt fler arbetsmoment. Det är därför inte svårt att förstå att dessa framsteg i sin tur har skapat andra krav på skärverktygen – att de ska ha flera olika funktioner och förbättrad livslängd.


Försöken att hitta ett kostnadseffektivt alternativ till solida hårdmetallverktyg gav en impuls till att utforma verktyg med utbytbara hårdmetallhuvuden. Dessutom gav vissa av dessa konstruktioner till och med en väsentlig fördel i form av hög repeterbarhet. Detta gör att ingen ytterligare justering behövs efter att ett slitet huvud bytts ut utan det kan snabbt bytas utan att ta bort verktyget från maskinspindeln. Fördelen med att inte behöva göra ny inmätning gjorde det möjligt att minska maskinens stilleståndstid. Detta, i kombination med de ekonomiska fördelarna, angav riktningen för utvecklingen av skärande verktyg eftersom utsikterna för konceptet med det utbytbara solida huvudet var så lovande.
Industrin har skärpt kraven på mångsidighet för skärverktygen. Tillverkarna har svarat upp väl mot kraven. Till exempel har de flesta vändskärsfräsar idag kanaler för kylvätsketillförsel genom fräskroppen. Denna utformning av fräskroppen har nu blivit ett slags oskriven verktygsstandard. Ett annat exempel är att skärverktygstillverkarna idag inte bara anger det nödvändiga vridmomentet för åtdragning av skärets fästskruvar utan också levererar nycklar för att säkerställa rätt vridmoment.


Kommande trender och nya utmaningar
Inom metallbearbetningsindustrin finns det varaktiga trender som innebär helt nya utmaningar för skärverktygstillverkarna.
Den ökade användningen av kompositer och sintrade material kräver nu särskilda skärverktyg, som dessutom i många fall även behöver skräddarsys.
Genom metallformning och ökad användning av 3D-printning är det numera möjligt att bygga upp och producera arbetsstycken så att de ligger mycket nära den slutliga formen på detaljen. Detta gör att det återstående materialet som behöver avverkas med skärande verktyg är mycket mindre. Denna typ av bearbetning behöver maskiner med låg effekt och högt varvtal. Avancerade fleraxliga verktygsmaskiner kan med stor precision framställa komplicerade former. Industrin efterfrågar därför kostnadseffektiva, produktivitetshöjande lösningar från skärverktygstillverkarna.

ISO S-material är svårbearbetade – särskilt olika kvaliteter av β-titan och högtemperaturlegeringar (HTSA) och det innebär oftast bearbetning med låga skärhastigheter. Komponenter gjorda i dessa material efterfrågas allt mer, så för att kunna öka produktionen krävs en motsvarande produktivitetshöjning vid bearbetningen. Det minsta elementet i det tekniska systemet – skärverktyget – kan då bli det största hindret för att åstadkomma denna produktivitetsökning.
Det är ingen lätt uppgift att lösa och inte heller de andra utmanande problem som branschtrenden har gett upphov till. Det verkar som om sökandet efter en lösning främst är inriktat på design, tillverkning etc. På ett eller annat sätt hör dessa mer eller mindre till en traditionell och bekant sfär.
Samtidigt har förändringarna i branschen gett verktygstillverkarna helt andra typer av uppgifter.
Industry 4.0 och digitaliseringen av tillverkningen har fått verktygstillverkarna att vända sig mot den virtuella världen. Det har gjort att skärverktyget – som är en fysisk produkt – kompletteras med en motsvarande digital modell och en avancerad uppsättning informationstjänster. Detta utgör en nödvändig övergång till morgondagens smarta fabrik. Utan denna övergång kommer verktygstillverkaren obönhörligen att lämnas kvar vid fabriksgrinden.
Morgondagens kunder förväntar sig aktiva virtuella metoder som behövs för processmodellering, verktygsmontering, konceptdesign av specialverktyg med mera.
Digital marknadsföring kommer att spela en viktig roll i denna förändring. COVID-19 har gjort digital marknadsföring än viktigare och verktygstillverkarna förväntas tillhandahålla ett helt spektrum av internettjänster och -support.
Följaktligen kommer ett sammankopplat digitalt system för marknadsföring, verktygsdata, tillgång till olika uppgifter, generering av 3D-modeller, tekniska och ekonomiska beräkningar, verktygslivsanalys, service, rådgivning, kunskap, kompetens mm ingå som en del av produktsortimentet för skärverktygstillverkaren.


På jakt efter rätt lösning
Verktygtillverkarna kan ju inte bara sitta och vänta på att saker ska förändras, utan de måste jobba proaktivt. ISCAR är ett bra exempel på hur en ledande verktygtillverkare försöker möta kraven från branschen och förbereda sig för kommande förändringar. För att kunna leverera lösningar som svarar mot branschtrenderna har ISCAR under de senaste åren lanserat många nya och innovativa produktfamiljer genom LOGIQ-kampanjen.
ISCARs svarvprodukter har utökats med ett mångsidigt system bestående av en vibrationsdämpande svarvbommar och utbytbara huvuden för olika skär. Nya skär med CBN-spetsar (polykristallin kubisk bornitrid) har också lanserats för att förbättra prestandan vid svarvning av hårda material.
Ett system för avstickning med adaptrar med flera skärlägen och stabila hållare gör det möjligt att höja produktiviteten.
ISCAR har utökat frässortimentet med ett stort antal verktyg för höghastighetsfräsning (HSM) och högmatningsfräsning (HFM). För flygindustrin, som jobbar med många svårbearbetade material, har ISCAR utvecklat nya sorter och keramiska pinnfräsar. ISCAR lanserade också nyligen fräsar med HPC för grovfräsning av titan. Med dessa fräsar kan avverkningshastigheten ökas avsevärt.
Ett nytillskott i ISCARs sortiment av borrar med utbytbara spetsar är en nydesignad borrspets med tre skär som ger en avsevärt ökad produktivitet. Nya solida borrar med borrspetsar i PCD ger effektiva lösningar för borrning av kompositmaterial.

Informationsdelen i ISCARs produktutbud har också genomgått en hel del förändringar. Exempel på detta är 3D-modeller, virtuella monteringsalternativ, verktygsväljarprogram, sortoptimerare, olika sätt att ständigt ge kunderna uppdaterad information, ny webshop, praktiska mobilappar och många andra nya funktioner som tar produktportföljen till en helt ny nivå.

Den logiska utvecklingen i industrin kräver alltså att verktygstillverkarna tar fram nya högpresterande verktyg där all nödvändig information ingår som en integrerad del. Att på så sätt knyta ihop den materiella världen med den virtuella kommer mycket snart att vara en självklarhet i branschen och även flytta fram gränsen för vad som går att åstadkomma med ett skärverktyg när det införlivas i avancerade tillverkningssystem.

Svarvning istället för slipning: finsvarvning av detalj i härdat stål med hjälp av ett skär med PCBN-spets.


Högmatningsfräsning är fortfarande en effektiv metod för grovbearbetning av såväl plana som komplexa ytor.


ISCAR´s borrar med utbytbara spetsar med tre skäreggar öka produktiviteten och minskar tiden vid skärbyte avsevärt


ISCAR WORLD-appen som finns tillgänglig via mobilen innehåller alla ISCAR´s applikationer, gränssnitt och produktkataloger.