Tillverkningsindustrin står inför en omfattande digitalisering, vilket på ett eller annat sätt kommer att påverka nästan alla steg i tillverkningen: produktdesign, processplanering, bearbetning, montering och så vidare. Drivkraften bakom dessa förändringar är en rad tekniska genombrott som drivits fram av den fjärde industriella revolutionen, också känd som Industri 4.0.
Genom att använda nätverkskommunikation sammankopplar ny digital teknik de fysiska tillverkningssystemen med en virtuell värld av kunskap och 3D-modellering. Målet är att avsevärt öka produktiviteten, men när tillverkningssystemen blir allt smartare och bättre på att fatta beslut, så blir de ofrånkomligen också mer komplicerade och kostsammare. Att minimera stilleståndstiden för sådana system är ett måste i varje enskild del. Skärverktyg kan inte bara bearbeta materialet utan även kapa stilleståndstiden beroende på hur de är konstruerade.
Verktyg med utbytbara skärdelar av hårdmetall är idag mycket vanliga i industrin. Om det för ett par årtionden sedan fanns mycket få system som byggde på principen med utbytbara huvuden, så har nu praktiskt taget alla ledande tillverkare av verktyg den här typen av system i sitt sortiment.
Framsteg inom maskiner för slipning och omskärpning av verktyg har förenklat produktionen och omslipningen av hårdmetallverktyg. Det har i sin tur lett till en ökning av antalet medelstora och små verktygstillverkare och ett ökat utbud av omslipningstjänster. Man hade kunnat tro att solid hårdmetall på allvar skulle utmana och återfå tappad mark. Så har dock inte skett och faktum är att situationen har utvecklats åt andra hållet: framsteg inom konstruktion av verktyg och den aktuella trenden mot smart tillverkning gör att framtiden för skärverktyg med utbytbara skärdel tvärtom ser mycket lovande ut.
ISCAR – en ledande tillverkare av verktyg – är ett tydligt exempel på detta. ISCAR introducerade principen med ”ingen ställtid” på verktyg med utbytbar skärdel, vilket innebär att det inte krävs någon ytterligare justering när ett slitet huvud byts, och huvudet kan därför bytas utan att verktyget behöver lossas från maskinen. Hög repeterbarhet hos de utbytbara huvudena säkerställs av en plankontakt mellan skärdelen och den hållande delen samt snäva toleransgränser på skärdelen. Både MULTI-MASTER (fig. 1) och SUMOCHAM (fig. 2) är exempel på roterande verktyg ”utan ställtid”. I icke-roterande produkter representerar de nya produktgrupperna MULTI-F-GRIP (fig. 3) och LOGIQ-5-GRIP för avstickning och spårstickning ett annorlunda tillvägagångssätt där det monterade verktyget utgörs av ett verktygsblock och en indexerbar adapter med flera skärlägen där det monteras utbytbara skär. Tack vare komponenternas höga precision kräver inte indexeringen någon ytterligare inmätning. Båda koncepten innebär att stilleståndstiden för maskinerna kan minskas avsevärt.
Utöver fördelarna med mindre stilleståndstid är dessa verktyg dessutom otroligt mångsidiga. MULTI-MASTER, till exempel, är en produktgrupp där varje skärdel kan monteras i många olika hållardelar och där det i varje hållardel kan monteras varierande skärdelar. Detta möjliggör tusentals verktygskombinationer för en mängd tillämpningar, inklusive fräsning av ansatser, plan, spår eller komplexa ytor och bearbetning av hål eller faser. MULTI-F-GRIP, en produktgrupp med icke-roterande verktygsblock och adaptrar med fyra skärlägen finns för både TANG- och DO-GRIP-skär. För inte så länge sedan ansågs mångsidighet vara den främsta fördelen med verktyg med utbytbara huvuden men i och med de senaste framstegen inom verktygskonstruktion och i synnerhet trenden mot smart tillverkning baserad på Industri 4.0-koncept har ”ingen ställtid” åter hamnat i blickpunkten.
Avancerad omslipning gör det möjligt att med hög noggrannhet slipa om skärgeometrin hos ett slitet hårdmetallverktyg. Verktygets mått ändras dock och för att åter ta det i bruk krävs ny inmätning och lämpliga korrigeringar CNC-programmet. Den minskning av den effektiva skärtiden som detta innebär minskar produktiviteten, vilket i sin tur ökar produktionskostnaderna.
Med ett utbytbart skärhuvud som går snabbt att byta behövs ingen inmätning eller programkorrigering. Egenskapen ”Ingen ställtid” hos ett skärverktyg spelar därför en viktig roll i en smart fabrik. Därför passar MULTI-MASTER och SUMOCHAM bra i smarta fabriker. När man inser fördelarna är det lätt att förstå varför ISCAR insåg att snäva toleransgränser var ett nödvändigt krav när företaget började utveckla dessa två serier för drygt tjugo år sedan.
En annan fördel med att använda verktyg med utbytbar skärdel är att verktygets konfiguration kan anpassas efter bearbetningskraven för en viss komponent. Flerfunktions-maskiner som möjliggör olika typer av bearbetning i ett processteg har blivit mycket populära. Dessa maskiner har drivna verktyg som gör att man kombinera bearbetning med roterande och icke-roterande verktyg, vilket kan förbättra produktiviteten avsevärt. Dessutom erbjuder maskinleverantörerna en mängd tillval som kompletterar en vanlig CNC-svarv med drivna verktyg, och kan på så vis omvandla svarven till en flerfunktions-maskin. Effekten i en typisk driven verktygsenhet liknar den hos en liten fleroperationsmaskin. MULTI-MASTER-serien innehåller en mängd hållardelar med olika reduceringsdelar och förlängare som säkerställer optimal konfiguration och minimerar verktygets överhäng (fig. 4). Det bidrar till att avsevärt minska böjbelastningen på den drivna verktygsenheten vilket förbättrar prestandan och livslängden för verktyget.
Det handlar inte bara om att spara på hårdmetall när man använder verktyg med utbytbar skärdel, den senaste utvecklingen har skapat viktiga funktioner som maximerar produktiviteten i bearbetningen och minskar produktionskostnaderna.
Samtidigt så är det just dessa egenskaper som ställer hårda krav på konstruktionen, i synnerhet när det gäller snäva toleranser för axiell repeterbarhet.

fig1


fig2


fig3


fig4