Trillingen onder controle – De vibratiedempende adapters van Walter
Gepatenteerde antivibratietechnologie voor draai- en freesgereedschap
Trillingen hebben een negatieve invloed op het gehele bewerkingsproces. Vooral onder moeilijke omstandigheden, bijvoorbeeld bij het verzinkboren van lange werkstukken of het frezen van diepe pockets, hebben trillingen een aanzienlijke invloed op de oppervlaktekwaliteit van het werkstuk en op de productiviteit en betrouwbaarheid van het proces. Voor gereedschappen met een lange uitsteeklengte heeft Walter de gepatenteerde trillingsdempende Accure-tec adapters ontwikkeld, die de trillingen bij het draaien en frezen aanzienlijk verminderen.
Vooral dure onderdelen moeten snel en nauwkeurig worden bewerkt. Trillingen vormen hierbij een groot obstakel. Ten eerste veroorzaken ze een zichtbaar slechtere oppervlaktekwaliteit en braamvorming. De vereiste toleranties worden niet gehaald. Ten tweede tasten de trillingen ook het gereedschap en de machine aan. Dit kan leiden tot breuken aan de snijkant of zelfs tot het breken van de indexeerbare wisselplaat, en de levensduur van de machinespindel verkorten. Soms is er ook sprake van een zeer belastend bewerkingsgeluid.
Hoe langer een kotterstang, hoe hoger de trillingen die de voorkant van het gereedschap bereiken, omdat het hele systeem wordt afgebogen. Bij het kotteren kunnen traditionele stalen kotterstangen gewoonlijk worden gebruikt tot een lengte-diameterverhouding van 4 × D. Volhardmetalen kotterstangen zorgen voor een grotere stabiliteit, maar bereiken ook hun prestatiegrenzen boven 6 × D. Te sterke trillingen verminderen de productiviteit van de machine en verhogen uiteindelijk de eenheidskosten, omdat de snijsnelheid, snedediepte en voeding moeten worden verlaagd om het bewerkingsproces betrouwbaar te maken.
"Een mogelijkheid om een bewerkingssysteem stabieler te maken tegen trillingen is het vergroten van de diameter van het gereedschap. Als je bijvoorbeeld een kotterstang met een diameter van 16 mm zou verlengen van 1 × D naar 2 × D, wordt de doorbuiging acht keer zo groot. Verandert men de diameter bij gelijkblijvende lengte, bijvoorbeeld van 40 naar 20 mm, dan wordt de doorbuigingsfactor op de snijkop 16 maal zo groot. Het effect is twee keer zo groot als bij een verdubbeling van de lengte," zegt Gerd Kussmaul, Global Product Manager voor Turning bij Walter. "Volgens deze berekening zou je eenvoudigweg de diameter van de kotterstang moeten vergroten - maar in de praktijk is dat meestal niet mogelijk, omdat de binnenste werkstukdiameter de beperkende factor is."
Lange levensduur voor gereedschap en spindel
Bij verspanende bewerkingen waarbij de gereedschappen op grond van de contour van het onderdeel noodzakelijkerwijs lang moeten worden geassembleerd, staan verspaningsbedrijven voor de uitdaging om hun complete bewerkingsprocessen zo te plannen dat de trillingen zo laag mogelijk zijn. Alleen op die manier kan worden voldaan aan de eisen van productiviteit, procesbetrouwbaarheid, standtijd en optimale oppervlaktekwaliteit. Een trillingsgedempte adapter maakt een hogere bewerkingssnelheid mogelijk en verlaagt de eenheidskosten.
"Onze nieuwe technologie voor trillingsdemping heet 'Accure-tec' (van het woord 'accurate' (nauwkeurig)), en dat is precies wat ons assortiment biedt: nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en herhaalnauwkeurigheid", zegt Ralf Bopp, Product Manager Adaptors bij Walter. "Wij bieden onze klanten een zeer breed assortiment van trillingsgedempte adapters, zowel voor frees- als voor draaibewerkingen. Opdat het systeem zo veelzijdig mogelijk kan worden ingezet, hebben wij vele machine-interfaces. Ook ons gamma trillingsdempers zal in de komende maanden voortdurend worden uitgebreid. Vanaf september 2020 zullen nog meer diameterbereiken worden toegevoegd, evenals oplossingen voor trillingsgedempt draadsnijden."
Gepatenteerd dempingssysteem - vooringesteld in de fabriek
De kern van de Walter Accure·tec antivibratietechnologie is een dempingssysteem in het gereedschaphuis van zwaar metaal. Het gepatenteerde dempingselement is axiaal en radiaal flexibel gepositioneerd op O-ringen. Dit zorgt voor een maximale trillingsdemping. De dempers zijn door Walter al vooraf ingesteld, zodat gebruikers de kotterstangen direct kunnen gebruiken.
"Onze antitrillingsoplossing kenmerkt zich door een zeer hoge stijfheid, die voor nauwkeurige resultaten zorgt. We hebben de demper zeer dicht bij de snijkant geplaatst, waardoor de oplossing zo effectief is. Dankzij de voorinstelling van de kotteradapter - als het ware plug and play - verliezen onze klanten geen tijd met het afstellen en kunnen ze meteen met de bewerking beginnen", aldus Gerd Kussmaul.
QuadFit snelwisselsysteem verkort de insteltijden
Walter heeft niet alleen een innovatieve oplossing gevonden voor de trillingsdemping, maar ook voor de interface tussen de kotterstang en de verwisselbare kop. Voor het opspannen van de nieuwe QuadFit wisselkop is slechts één dopmoer nodig. Er zijn geen losse montagedelen zoals schroeven nodig. De snijkop kan vrij eenvoudig in ongeveer 20 seconden worden vervangen, waardoor de niet-productieve tijd aanzienlijk kan worden gereduceerd. De herhaalnauwkeurigheid bedraagt ±2 µm, wat een hoge precisie garandeert. Voor een optimale spaanafvoer zijn de verwisselbare koppen voorzien van interne koelvloeistof. Het nauwkeurig geslepen, tetrahedrale polygoonsysteem kan 180° gedraaid worden en is ook zeer geschikt voor geïnverteerd gebruik. De centerhoogte kan eenvoudig worden uitgelijnd met een positioneervlak op de snijkop. Er zijn QuadFit verwisselbare koppen voor negatieve en positieve indexeerbare snijplaten met verschillende basisvormen.
Accure·tec trillingsdemping voor draaien en frezen
Walter's trillingsgedempte adapters zijn geoptimaliseerd voor respectievelijk draai- en freestoepassingen. De adapters voor de gereedschapskop zijn aangepast aan de betreffende bewerkingseisen.
Trillingsgedempte kotterstaven voor draaien - Accure·tec A3000
Bij het draaien zijn de nieuwe Accure·tec A3000 kotterstaven, binnen een breed toepassingsgebied, bijzonder geschikt voor diepe boringen, bijvoorbeeld voor het tegendraaien of kopdraaien. Ze hebben zich al bewezen bij het draaien van H7 engineering toleranties of het contraboren van generatorassen van Rz 6,3 µm. De adapters van Walter zijn ontwikkeld voor gebruik van 6 × D tot 10 × D. Deze bewerkingen kunnen niet economisch verlopen zonder een trillingsgedempte kotterstaaf/adaptor. Belangrijke toepassingsgebieden zijn bijvoorbeeld componenten voor lucht- en ruimtevaartmotoren of landingsgestellen, pompen in de olie- en gasindustrie, alsook in de algemene machinebouw. Het verspaningsrendement dat met de nieuwe Walter Accure·tec kotterstaven kan worden bereikt, ligt aanzienlijk hoger dan bij de traditionele oplossingen met stalen kotterstaven. Met de Accure·tec kotterstaven kunt u tot tien keer sneller werken dan met een stalen kotterstaaf, dankzij de betrouwbare trillingsdemping.
Bij de inwendige bewerking van een onderdeel voor de olie- en gasindustrie zorgen de trillingsgedempte adapters (40 mm diameter, 8 × D) niet alleen voor een zeer goed oppervlak in een breed toepassingsgebied, maar ook voor een constant goede proceszekerheid (Rz 6,3 µm) met de volgende snijgegevens - Vc: 180 m/min; f: 0,3 mm; ap: 2,5 mm bij het voorbewerken en Vc: 250 m/min; f: 0,12 mm; ap: 0,8 mm - bij afwerking.
De kotterstangen zijn verkrijgbaar in standaardlengtes van 6 × D, 8 × D en 10 × D. Staven met diameters van 32, 40 en 50 mm zijn op voorraad. Andere diameters en lengtes zijn op aanvraag leverbaar. Een breed scala aan producten met verschillende machine-interfaces garandeert een flexibel gebruik van de kotterstangen - parallelle schacht, Walter Capto C6, C8 en HSK-T 100.
Accure·tec AC001 trillingsgedempte freesadapters
De problemen en eisen bij het frezen met lange verlengstukken zijn vergelijkbaar met die bij het draaien. Hoge oppervlaktekwaliteit met geringe braamvorming, lange standtijd en het vermijden van luide bewerkingsgeluiden en aanzienlijke mechanische schade aan de spindel zijn vereist. Bij het frezen worden trillingsgedempte adapters vooral gebruikt voor de bewerking van complexe werkstukken, bijvoorbeeld met diepe pockets. Doelsectoren zijn de matrijzen- en matrijzenbouw, de lucht- en ruimtevaart, de algemene machinebouw en de auto- en energie-industrie. Met de Accure·tec AC001 freesadapters kan een stabiel proces tot 5 × D met lage geluidsniveaus worden bereikt.
Bij het bewerken van een krukas in laboratoriumtests heeft de hoge productiviteit van de nieuwe technologie zich bewezen. De haalbare snedediepte (ap) was drie keer hoger bij het schouderfrezen met de trillingsgedempte Accure·tec AC001 adapter dan met een conventionele adapter. Het bewerkingsvolume werd eveneens met een factor drie vergroot.
Idealiter worden trillingsgedempte adapters gecombineerd met frezen met een hoge aanzet waarvan de belangrijkste snijkracht in de richting van de spindel gaat. "In feite kunnen HPC-frezen zonder trillingsgedempte adapter nog steeds goede bewerkingsresultaten leveren bij vlakfrezen met een diameter/lengte-verhouding van 5 × D (D is de diameter van de kotterstang/adapter). Bij insteekfrezen is dat zelfs tot 6 × D. Bij deze opspanlengtes verbetert u het bewerkingsresultaat echter aanzienlijk door een trillingsgedempte adapter met hogere snijgegevens te gebruiken. Voor het bewerken van dunwandige, onstabiele werkstukken is het gebruik van gereedschappen met een aanloophoek van 90° echt essentieel. Met de overeenkomstige opspanlengte benut het trillingsgedempte adaptor zijn eigenschappen optimaal. De proceszekerheid en de bewerkingskwaliteit worden duidelijk verbeterd", aldus Ralf Bopp.
De interface aan de gereedschapszijde is geschikt voor alle schachtfrezen met pennen volgens DIN 138, en is bij uitstek geschikt voor gebruik met Walter Xtra·tec® XT freesgereedschappen. Het is ook geschikt voor het vermijden van trillingen bij lage en gemiddelde tandsteek. Voor de vermindering van de snijdruk worden bij voorkeur indexeerbare wisselplaten met positieve geometrieën (positieve basisvorm, lage uitloopafschuining, PVD-coatings) in combinatie met trillingsdempende adapters gebruikt. Walter Capto, HSK, SK en MAS-BT zijn beschikbaar als interfaces voor de machinezijde.
De haalbare snedediepte (ap) was drie keer hoger bij het schouderfrezen met de trillingsgedempte Accure·tec AC001 adapter (rechterkolom) dan met een conventionele adapter (linkerkolom). Het bewerkingsvolume werd eveneens met een factor drie vergroot.
Om de website van Walter te bezoeken: www.walter-tools.com
