NIEUWE GENERATIE SNELWISSELSYSTEMEN VOOR GEREEDSCHAPPEN

Eerste stap naar méér productiviteit bij frezen en draaien

Automatisch beladen is de meest ingrijpende stap om de productiviteit te verhogen en de doorlooptijden van orders te verkorten. Eigenlijk hoort het de laatste stap te zijn. Want ook zonder robots en portaalladers kunnen verspanende bedrijven al het nodige doen om tot kortere doorlooptijden te komen. Richt de aandacht hierbij vooral op de stilstandtijden van machines, veroorzaakt doordat deze omgesteld moet worden op een ander product. Snelwisselsystemen voor gereedschappen kunnen voor flinke besparingen zorgen.

 

SNELWISSELSYSTEEM OF MODULAIR GEREEDSCHAPSSYSTEEM

Snelwisselsystemen voor gereedschappen zijn niet nieuw. Ze bestaan al langer, naast de modulaire gereedschapssystemen waarmee ze wel eens worden verward. Deze laatste verschillen wel degelijk van snelwisselsystemen, ook al lijken beide systemen in eerste instantie gelijk. Het modulaire gereedschapssysteem is een oplossing die gebonden is aan één specifieke fabrikant, vaak zelfs aan één specifieke gereedschapslijn. In plaats van het volledige gereedschap te wisselen, wordt bijvoorbeeld slechts het deel met daarop het snijdende gereedschap verwisseld. Het grote voordeel hiervan is vooral kostenbesparing.

In plaats van een volledige boor van hardmetaal, inclusief de schacht, weg te doen omdat de snijkanten versleten zijn, wisselt men enkel het deel met het snijdende gereedschap. Snelwisselsystemen voor gereedschappen zijn daarentegen een interface tussen het feitelijke gereedschap en de gereedschapsopname in de spindel. Met een dergelijke adapter kan een gereedschap buiten de machine, dus buiten de bewerkingstijd, ingesteld worden en kost het wisselen in de machine nog maar een fractie van de tijd die men kwijt is als het gereedschap in de machine wordt ingesteld.

 

MEERDERE VOORDELEN

Snelwisselsystemen komen uit de draaierij. Bij draaimachines met een revolver ontstond namelijk de behoefte aan een systeem waarmee vooringestelde gereedschappen in korte tijd gewisseld konden worden. Een gereedschap instellen in de revolver kost niet alleen productietijd, het is vaak ergonomisch gezien minder 'leuk' werk voor de machinebediener. Het snelwisselsysteem is onafhankelijk van de leverancier. Zolang het gereedschap geschikt is voor de gekozen adapter, is men vrij in de selectie van het gereedschap en de gereedschapsfabrikant. Een snelwisselsysteem heeft bij een gereedschapsrevolver nog een tweede voordeel. Omdat de opspaneenheid vaak voor meerdere gereedschapstypen geschikt is, heeft men minder van deze eenheden nodig, omdat de adapter het onderdeel is dat samen met het gereedschap wordt gewisseld. De opmars van de multitaskingmachines, waarop werkstukken in één opspanning compleet worden bewerkt, hebben het gebruik van snelwisselsystemen doen toenemen. Niet alleen zijn meer fabrikanten deze - al dan niet in licentie - gaan produceren, er is ook geïnvesteerd in de ontwikkeling van nieuwe systemen.

 

OPVOLGER VAN DE BMT INTERFACE

Van het eerder genoemde nieuwe concept werd vier jaar geleden op AMB een eerste prototype getoond. Het Werkzeugmaschinenlabor (WZL) uit Aken heeft samen met enkele partners uit de industrie een nieuwe adapter ontwikkeld voor de gereedschapsrevolvers in CNC-draaimachines. Dit jaar wordt in oktober de definitieve standaard gepresenteerd. Het systeem is pti gedoopt en de eerste maat is 65; op korte termijn zullen een pti 42 en pti 54 systeem het concept afronden. De drie letters in de naam staan voor polygonal turning interface en het betreft een universele adapter.

Vandaar dat de standaard het vertrekpunt zal zijn voor fabrikanten om op basis hiervan hun nieuwe systemen te ontwikkelen. De radiale variant is productierijp, aan de axiale versie wordt er nog ontwikkeld. De initiatiefnemers hebben voor ogen gehad dat ze een systeem moesten ontwikkelen dat flexibeler is dan het bestaande BMT en VDI, twee veelvoorkomende en vaak gebruikte adapters. Het nieuwe systeem moet na het wisselen een hogere nauwkeurigheid, een hogere stijfheid en minder doorbuigen bieden. Het koppel dat maximaal kan worden overgedragen, ligt ook hoger. Hiermee speelt men in op de toenemende complexiteit van de werkstukken, de vraag naar een hogere kwaliteit én de opmars van materialen die minder gemakkelijk te verspanen zijn. Het zijn juist deze materialen, zoals superlegeringen, die voor een hoge belasting van het gereedschap zorgen. De Duitse ontwikkelaars van de pti-standaard denken dat de bestaande VDI- en BMT-opnames op dit vlak aan hun grenzen zijn gekomen.

Het nieuwe pti-systeem is zowel voor stationaire als aangedreven gereedschappen in de revolver geschikt. De spankracht loopt uiteen van 40 kN bij het kleinste systeem tot 75 kN bij het grootste, waarmee dan een koppel van 85 Nm kan worden overgebracht bij 12.000 min-1. Ter vergelijking: het bestaande VDI-systeem laat een maximale krachtoverbrenging van 63 Nm toe bij 10.000 min-1. In het WZL heeft men al 100 Nm aandrijfmoment weten over te brengen op een gereedschap met 28 mm doorsnede. Deze resultaten zijn te danken aan de achtvoudige polygoon waarmee de houder in de revolver wordt geplaatst. Deze zorgt voor een betere inklemming, doordat het totale contactoppervlak van de polygoon groter is.

Een van de andere eisen waaraan de nieuwe standaard moest voldoen, is het leiden van koelsmeermiddel door het gereedschap. Ook deze eis heeft te maken met de moeilijker te verspanen legeringen. Tegelijkertijd heeft als eis gegolden dat het wisselen van het gereedschap gemakkelijk moet blijven. Bij de nieuwe interface kunnen zowel lange als korte gereedschappen gespannen en weer vrijgegeven worden met enkel een inbussleutel. Dit is te danken aan de zwevende spanner die hiervoor werd ontwikkeld. De tijd die nodig is om het gereedschap te wisselen, wordt met de nieuwe interface gehalveerd, vergeleken met een BMT-opname. Deze tijdsbesparing moet de hogere investeringen goedmaken. Bij de presentatie van vier jaar geleden werd er gesproken over bijna dubbel zo hoge kosten ten opzichte van een BMT-opname.

 

VOOR DE FREESMACHINE

Snelwisselsystemen vindt men tegenwoordig ook bij de freesmachines. Hier leiden dezelfde ontwikkelingen qua verspaanbaarheid van materialen en nauwkeurigheidseisen tot wisselsystemen die tegen hogere krachten bestand zijn. Machine- en spindelfabrikanten doen er alles aan om trillingen, die ontstaan door de hoge krachten tijdens het verspaningsproces, buiten de machine te houden. De zwakste schakel in de keten is de gereedschapsopname.

Hoger spaanvolume

Sommige gereedschapsfabrikanten zeggen dat er met de huidige gereedschapstechnologie, in combinatie met de moderne machines, een veel hoger spaanvolume mogelijk is, maar dat de interface tussen gereedschap en spindel de beperkende factor is. De interface moet namelijk bestand zijn tegen de aanhoudend hoge krachten en tegelijkertijd voldoende stijf zijn om te voorkomen dat het gereedschap buigt of er chatter optreedt.

Hoge klemkracht en repeteernauwkeurigheid

Hoge klemkracht en repeteernauwkeurigheid zijn de twee kernbegrippen. Een dergelijk snelwisselsysteem dat al meer dan twintig jaar verkocht wordt voor freesmachines, bestaat uit een spaneenheid en een kop voor het snijdende gereedschap. Oorspronkelijk is dit systeem ontwikkeld voor Boeing, maar het is al jaren vrij verkrijgbaar voor veel gangbare machinemerken. Bij een dergelijk systeem komt het erop aan dat het koppel van de spindel op het gereedschap kan worden overgebracht en tegelijkertijd de stijfheid van het totale systeem bewaard blijft. Schachtfrezen zijn dan in het nadeel, omdat het meestal al langere gereedschappen zijn. Hoe meer contactvlakken er zijn, hoe hoger de stijfheid en hoe hoger het spaandebiet dat haalbaar is (Material Removal Rate, MRR).