Przyszłość budowana z modułów

Pixabay
Reklama
Reklama

Coraz więcej producentów systemów mocowania narzędzi we frezarkach i centrach obróbkowych poszerza swoją ofertę o rozwiązania modułowe, dające niemal nieograniczoną swobodę doboru oprawek w zależności od typu maszyny i charakteru produkcji. W niektórych rodzajach obróbki nadal jednak niezastąpione okazują się mocowania jednolite i oprawki mechaniczne. Segment ten stanowi szansę dla mniejszych producentów oferujących standardowe rozwiązania niezastąpione w produkcji masowej i specjalnej.

Aby uzyskać pożądaną jakość obrabianego przedmiotu, nie wystarczy poddać go jednostopniowej obróbce skrawaniem. Najczęściej konieczne jest zastosowanie wszystkich trzech etapów: obróbki wstępnej, kształtującej i wykańczającej, które nadadzą mu ostateczny kształt i pożądany stopień chropowatości. A ponieważ każdy etap wymaga zastosowania innych narzędzi skrawających i/lub ściernych, ich wymiana w trakcie trwania procesu staje się warunkiem koniecznym jego powodzenia. Stąd też tak duże znaczenie ma dobór odpowiedniego systemu mocowania narzędzi, by uniknąć przestojów maszyny i jak najbardziej zoptymalizować jej pracę.

Jedno złącze do każdej obrabiarki
Od kilku lat na rynku mocowań narzędzi do frezarek i centrów obróbczych wyraźnie zaznacza się tendencja do uzupełniania palety oprawek dedykowanych o uniwersalne rozwiązania modułowe. Oferowane przez największych producentów systemy modułowe można zastosować prawie w każdym typie frezarki i centrum obróbkowego wyposażonym w złącze SK, HSK lub MAS/ BT. Złącze modułowe montowane na stożku obrabiarki umożliwia niemal nieograniczony dobór uchwytów, oprawek, przedłużek i innych elementów w zależności od specyfiki danego procesu produkcyjnego. Ten sam zestaw narzędzi może być zatem wykorzystywany w kilku procesach obróbki, co pozwala na ograniczenie wielkości parku narzędziowego oraz oszczędność czasu związanego z jego utrzymaniem i konserwacją – nawet o 25% w przypadku częstej zmiany asortymentu produkcji. – Systemy modułowe zapewniają prostą i szybką wymianę konkretnych elementów, a co za tym idzie pozwalają elastycznie reagować na potrzeby klientów. Wiążą jednak przedsiębiorstwo z konkretnym dostawcą parku narzędziowego, skazując je na dostawy z „jednego źródła”. A tego ciągle jeszcze klienci się obawiają – wyjaśnia Marcin Sawczyn z firmy Haimer. Rozwiązania modułowe mogą być wykorzystywane zarówno w nowoczesnych centrach obróbkowych wyposażonych w funkcję automatycznej wymiany narzędzi (ATC), jak i w maszynach starszego typu obsługiwanych ręcznie. Ich zaletą jest z jednej strony wysoka stabilność mocowania zapewniająca maksymalną precyzję pracy narzędzia skrawającego, a z drugiej uniwersalność zastosowania.

Reklama

Systemy jednolite najlepsze do dużych partii
Mimo tych walorów zakup systemu modułowego nie w każdej sytuacji jest tak samo zasadny. Wybierając między modułowymi a jednolitymi systemami mocowań, należy bowiem uwzględnić trzy czynniki: elastyczność produkcji, długość programową narzędzi i wielkość obrabianych partii materiału. – Systemy modułowe znajdują zastosowanie szczególnie tam, gdzie wymagana jest elastyczność przy kompletowaniu narzędzi. Dlatego też są chętnie stosowane przez firmy, które często zmieniają asortyment produkcji lub wykonują niewielkie partie materiału. Natomiast w produkcji masowej rozwiązania modułowe praktycznie nie występują. Nie sprawdzają się również w przemyśle samochodowym, który w dużej mierze bazuje na narzędziach specjalnych – tłumaczy Bogdan Mazur z firmy BIG Kaiser Precision Tooling Ltd. W produkcji masowej jednolite systemy mocowań, choć oferują skromniejsze możliwości doboru narzędzi skrawających, pozwalają w zamian na większą oszczędność czasu niż systemy modułowe. Wymianie podlega bowiem cały zespół oprawka – głowica, mocowany bezpośrednio na złączu obrabiarki. – Systemy monolityczne typu oprawka – głowica lub głowica zintegrowana z oprawką oferują także większą sztywność, czyli możliwość przenoszenia większych obciążeń przez narzędzie – mówi Marcin Hoszwa z firmy Seco Tools.

Powiązane firmy

Reklama

Oprawki do zadań specjalnych
Wybór systemu mocowania (modułowy lub jednolity) determinuje w dużej mierze rodzaj dobieranych w dalszej kolejności uchwytów i oprawek. O ile bowiem uniwersalne złącze w mocowaniach modułowych umożliwia zamocowanie oprawek dowolnego typu (HSK, SK, MAS/ BT, CAT), o tyle w mocowaniach jednolitych ich rodzaj zależny jest od stożka obrabiarki. Nie ogranicza to potencjalnego pola wyboru (duża część producentów oferuje oprawki do wszystkich typów złącz), wymaga jednak sporej ostrożności, gdyż mimo postępującej standaryzacji nazewnictwa wielu oferentów używa własnych oznaczeń dla opatentowanych przez siebie technologii. Podobnie jak w przypadku systemów modułowych i jednolitych, nie ma gorszych i lepszych oprawek – ich wybór zależy od dominującego typu obróbki i stosowanych w niej narzędzi, pożądanej jakości powierzchni obrabianej i cech samej obrabiarki (stabilność, moc, moment obrotowy). W procesach, w których szczególny nacisk kładzie się na końcową jakość powierzchni obrabianej (np. rozwiercanie), a trwałość narzędzi zależy od precyzji mocowania, najlepszym rozwiązaniem będą oprawki termokurczliwe. Dzięki stabilnemu, niewrażliwemu na czynniki zewnętrzne mocowaniu zapewniają one minimalne bicie promieniowe (< 3 μm), dużą siłę mocującą i odpowiednią sztywność promieniową nawet przy wysokich prędkościach skrawania i twardych ostrzach narzędzi (z PKD, CBN). Ich wadą jest relatywnie długi czas mocowania i konieczność zainwestowania w urządzenie do montażu systemów termokurczliwych. – Decydującym wskaźnikiem jest ekonomia: niektórych operacji nie opłaca się wykonywać, stosując drogie systemy narzędziowe. W przypadku systemu termokurczliwego barierą jest koszt agregatu grzejąco-chłodzącego. Co prawda koszt samej oprawki nie jest duży, ale inwestycja rzędu kilkunastu czy – w przypadku bardziej złożonych urządzeń – kilkudziesięciu tysięcy euro niejednokrotnie stawia pod znakiem zapytania ekonomikę stosowania oprawek termokurczliwych – wyjaśnia Grzegorz Bosak z firmy SCHUNK. Takich wad nie mają oprawki hydrauliczne o porównywalnej sile mocującej, sztywności promieniowej i biciu promieniowym. W przeciwieństwie do oprawek termokurczliwych są one jednak bardziej podatne na zakłócenia zewnętrzne (stan oprawki, czystość elementu mocującego, siłę zakręcenia uchwytu) i dlatego bardziej narażone na mimośrodowość (maks. 2 μm). – Dzięki prostocie użytkowania i braku konieczności zakupu specjalnych urządzeń do ich mocowania oprawki hydrauliczne zyskują coraz więcej zwolenników. Ich zaletą jest z jednej strony wysoka zdolność do tłumienia drgań i przenoszenia dużych momentów, a z drugiej duża uniwersalność zastosowania. Do niedawna popyt na nie ograniczała jednak wysoka cena. Dziś, dzięki wprowadzeniu na rynek nowych niskobudżetowych rozwiązań, najtańsze oprawki hydrauliczne kosztują niewiele więcej niż oprawki mechaniczne – mówi Grzegorz Bosak. Natomiast w obróbce wysoko wydajnej (HPC i HSC), w której ostrze narzędzia poddawane jest ekstremalnym siłom skrawania, niezastąpione okażą się oprawki do HSC i HPC o zwiększonych możliwościach przenoszenia sił skrawających.

Gdy precyzja schodzi na dalszy plan
Nie każda obróbka wymaga jednak wysokiej precyzji i dużych prędkości skrawania. W procesie wiercenia czy frezowania (zwłaszcza lekkiego) niskie bicie i siła mocująca oprawki schodzą na dalszy plan, a czołową rolę zyskuje wytrzymałość na skręcanie i względy ekonomiczne. W takich przypadkach warto sięgnąć po standardowe oprawki mechaniczne dedykowane do konkretnych chwytów (Whistle Notch, Weldon, ze stożkiem Morse’a, na tulejki ER) lub zastosowań (oprawki wiertarskie, do głowic frezarskich i narzędzi trzpieniowych). – Oprawki mechaniczne są niezastąpione wszędzie tam, gdzie kluczową rolę odgrywa siła mocowania narzędzia. Pod tym względem np. mechaniczne oprawki frezarskie wciąż nie mają sobie równych. Dlatego w przemyśle lotniczym przy obróbce drogich elementów z tytanu nie dopuszcza się wręcz stosowania oprawek termokurczliwych czy hydraulicznych – tłumaczy Bogdan Mazur. Trzeba jednak pamiętać, że – choć ich cena jednostkowa jest niższa niż w przypadku mocowań hydraulicznych czy termokurczliwych – korzystanie z niektórych rodzajów oprawek mechanicznych może w dłuższej perspektywie okazać się mniej opłacalne niż inwestycja w droższe rozwiązania. Relatywnie wysokie bicie (zwłaszcza w przypadku oprawek typu Weldon) znacząco zmniejsza bowiem wydajność obróbki frezarskiej, a niższa precyzja powoduje szybsze zużywanie się narzędzi. Dlatego też oprawki Weldon coraz częściej zastępowane są oprawkami termokurczliwymi lub hydraulicznymi. Wciąż jednak segment ten stanowi pewnego rodzaju niszę na rozrastającym się rynku mocowań, w której oferta producentów i dystrybutorów spotyka się z popytem generowanym przez przedsiębiorstwa wyspecjalizowane w danym typie obróbki, napędzając wysoki obrót i wzmacniając tak pożądaną w tym segmencie konkurencję.

Dodatkowe funkcje na życzenie
W przeciwieństwie do segmentu drobnych producentów, w którym presja konkurencyjna ogranicza się głownie do rywalizacji cenowej, międzynarodowe koncerny produkujące mocowania narzędzi do centrów obróbczych i frezarek prześcigają się w innowacjach i usługach dodatkowych. Oferowane przez nich mocowania umożliwiają m.in. wewnętrzne doprowadzanie chłodziwa na krawędź skrawającą (w tym pod wysokim ciśnieniem – HPC), a także montaż chipów identyfikacyjnych usprawniających system magazynowania i obsługę obrabiarki (np. w oprawkach firmy Sandvik Coromant). Z kolei firma Guhring proponuje swoim klientom systemy mocowania przystosowane do obróbki z chłodzeniem mgłą olejową [MMS/MQL], w których rozpylony olej rozprowadzany jest równomiernie na powierzchni narzędzia skrawającego i przedmiotu obrabianego, zapewniając stabilne chłodzenie, smarowanie i transport wiórów. Coraz większa liczba producentów w ramach obsługi posprzedażowej oferuje również kompleksowy serwis zakupionych mocowań na każdym etapie ich użytkowania. Choć trzeba zaznaczyć, że wysokiej klasy systemy bardzo rzadko wymagają tego typu działań. – W znakomitej większości przypadków oprawki niemal nie ulegają zużyciu. Na przykład oprawki termokurczliwe mogą być mocowane ponad 2000 razy bez utraty ich właściwości fizycznych przy zachowaniu podstawowej kultury technicznej i zaleceń producenta w zakresie obsługi urządzeń do mocowania termokurczliwego – mówi Marcin Sawczyn. Wzrostowi wertykalnemu oferty (tj. poszerzaniu asortymentu) towarzyszy więc równoległy wzrost horyzontalny ukierunkowany na uzupełnianie istniejącej palety produktów o nowe funkcje i usługi dodatkowe. Trend ten prawdopodobnie utrzyma się w kolejnych latach, wyznaczając kierunki rozwoju rynku mocowań w segmencie dużych producentów. Jednocześnie równolegle do niego wciąż rozwijać się będzie segment drobnych wytwórców, zorientowany na zaspokajanie potrzeb wyspecjalizowanych zakładów produkcyjnych.

MM KOMENTARZ

Nie do końca tak jest, że oprawki mechaniczne odchodzą do lamusa, zastępowane coraz częściej przez systemy termokurczliwe czy hydrauliczne. Oprawki, w których narzędzie mocowane jest na śrubę (Weldon), śruby (Whistle Notch) czy tulejki rozprężne są i będą stosowane przy mocowaniu narzędzi trzpieniowych składanych – zwłaszcza tych o większych średnicach (> 16-18 mm średnicy części chwytowej narzędzia), a także głowic walcowo-czołowych, frezów i głowic wieżowych oraz frezów tarczowych.

Oprawki termokurczliwe i hydrauliczne stosowane są natomiast w mocowaniach narzędzi trzpieniowych składanych oraz monolitycznych o mniejszych średnicach części roboczej, a co za tym idzie – również chwytowej. Sens stosowania tychże systemów wyraża się w dużej sile zacisku oraz precyzji mocowania (bardzo małe bicie promieniowe), co ma znaczenie w obróbce wysokowydajnej, tzn. z wyższymi niż standardowe parametrami prędkości oraz posuwów narzędzi, a także w przypadku obróbek wysokowykończeniowych, czyli wszędzie tam, gdzie wymagana jest bardzo dobra jakość powierzchni, kształtu profilu czy kąta (np. w obróbce precyzyjnych form i matryc czy detali motoryzacyjnych lub lotniczych). Systemy termokurczliwe bardzo dobrze sprawdzają się też w obróbce materiałów nieżelaznych (np. stopów aluminium), które wymagają wysokich prędkości obrotowych narzędzi (> 15 000 obr./min). Do tego typu zastosowań niespecjalnie natomiast nadają się oprawki hydrauliczne, które nie „lubią” dużych prędkości (> 15 000 obr./min), gdyż pod wpływem siły odśrodkowej masa plastyczna znajdująca się wewnątrz oprawki odkształca się. Gdyby pokusić się o określenie jakiejść ogólnej tendencji we współczesnym przemyśle obróbczym, to w pewnym uproszczeniu można powiedzieć, że producenci branż mechanicznych poszukują sposobów i technologii obróbczych pozwalających im na pracę z wysokimi parametrami. Skracają one bowiem czas obróbki, a zatem redukują koszty produkcji i w konsekwencji przyczyniają się do spadku ceny i wzrostu konkurencyjności wytwarzanych detali.

Bogusław Tadla, general manager w firmie TaeguTec Polska

Reklama

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama