Siden slutningen af 1990’erne er massive hårdmetalfræsere (SCEM) blevet et af fokusområderne i metalbearbejdningsindustrien. Flere faktorer bidrager til denne fremtrædende rolle. For det første tilbyder massive hårdmetalfræsere (Fig. 1) sammenlignet med udskiftelige fræsere klare fordele: større præcision, velegnethed til fræsere med lille diameter og bedre muligheder for at konstruere balancerede værktøjsstrukturer. Derudover overgår SCEM deres modstykker fremstillet af højhastighedsstål (HSS), da det hårdere hårdmetalmateriale giver højere slidstyrke og bevarer en skarp skæreprofil længere, hvilket resulterer i længere værktøjslevetid.
Forståeligt nok var de kendte fordele alene ikke nok til at forklare den hurtige vækst i andelen af massive hårdmetalfræsere (SCEM) i fræseprodukterne, som begyndte i 1990’erne. Der var yderligere faktorer, der bidrog til den øgede anvendelse af SCEM i industrien. Fremskridt inden for CNC-bearbejdningsteknologi og den stigende interesse for højhastighedsfræsning (HSM) fremhævede behovet for værktøjer, der er egnet til høje skærehastigheder, og massive hårdmetalfræsere opfylder disse krav perfekt. Det kvantespring, der skete inden for CNC-værktøjsslibemaskiner og CAD/CAM-systemer, spillede en afgørende rolle i SCEMs store fremskridt og voksende popularitet i den periode. Dette betydelige fremskridt var en nøglefaktor, en reel game-changer, som førte til et markant gennembrud:
• De forbedrede muligheder i CNC-værktøjsslibemaskiner gjorde det muligt at opnå væsentligt højere præcision og producere massive værktøjer med højpræcise skæreprofiler.
• CAD/CAM-systemer muliggjorde design og fremstilling af fræsere med komplekse skæreprofiler, som tidligere var svære at opnå. Software til simulering af værktøjsslibning gjorde det muligt at analysere slibeprocessen virtuelt, hvilket i høj grad bidrog til den præcise produktion af SCEM.
• Integration af CAD/CAM-systemer med CNC-værktøjsslibemaskiner gav et effektivt værktøj til tilpasning af fræsere i overensstemmelse med kundens specifikke krav.
• Den effektive CNC-værktøjsslibeteknologi reducerede produktionstiden og sænkede fremstillingsomkostningerne, hvilket gjorde højkvalitets massive hårdmetalfræsere langt mere attraktive og kommercielt levedygtige for både værktøjsproducenten og kunden.
• Avancerede CNC-værktøjsslibemaskiner og CAD/CAM-systemer bidrog også til forbedret kvalitetskontrol og sikrede ensartede værktøjsparametre.
Derudover har fremskridt inden for materialeteknologi og pulvermetallurgi ført til udviklingen af avancerede hårdmetalbaser med mindre kornstørrelser, hvilket giver højere hårdhed og slidstyrke. Kombineret med nye progressive belægninger, såsom TiAlN, dannede disse baser hårdmetalkvaliteter med forlænget værktøjslevetid, hvilket gør dem næsten ideelle til massive hårdmetalfræsere (SCEM) beregnet til bearbejdning ved høje skærehastigheder og fræsning af hårde materialer. Dermed er massive hårdmetalfræsere blevet essentielle værktøjer til effektiv bearbejdning, og SCEM udgør nu en betydelig del af markedet for fræsere. Ifølge forskellige skøn står massive hårdmetalfræsere for cirka 50 % af dette marked. Desuden har SCEM-andelen en tendens til at vokse. Den successive udbredelse af CNC-bearbejdning, fremkomsten af HSM-processer og det reducerede bearbejdningsmateriale på grund af præcis emneproduktion via nøjagtig støbning, smedning og sprøjtestøbning, på den ene side, og de fortsatte fremskridt inden for hårdmetalmaterialer og belægningsteknologier, på den anden side, bestemmer tendenserne i SCEM-udviklingen og stiller passende udfordringer for værktøjsproducenten. Disse tendenser omfatter:
• I hårdmetalkvaliteter ses en stigende anvendelse af submikron-hårdmetal og slidstærke belægninger som TiAlN, AlTiN, diamantbelægning og andre.
• Inden for værktøjsformer og skæreprofiler bliver mere komplekse og "intelligente" design løsninger almindelige. Uens vinkelafstand, variabel helix og spåndelende skærekanter anvendes ofte.
• I højtydende bearbejdning lægges der særlig vægt på SCEM, der er optimeret til højhastighedsfræsning (HSM) og højfremføringsfræsning (HFM).
• Inden for værktøjspræcision stiller metalbearbejdningsindustrien stadig større krav om præcise og balancerede værktøjer for at opretholde strenge bearbejdningsmål og muliggøre stabil drift ved høje omdrejningstal, især ved finishskæringer.
• Skræddersyede løsninger – for at imødekomme specifikke applikationskrav udvikler værktøjsproducenter specielt tilpassede produkter bestående af unikke hårdmetalkvaliteter og skæreprofiler.
• Multifunktionalitet – der er stigende efterspørgsel efter multifunktionelle SCEM, der kombinerer forskellige skærefunktioner såsom fræsning, boring, afgradning og mere.
• Digitalisering – Industry 4.0’s indflydelse på metalbearbejdning understreger vigtigheden af digitale værktøjskompagnoner, som omfatter tilgængelige digitale tvillinger, 3D-modeller og 2D-tegninger, nem adgang til specificerede skæredata, tekniske beregninger, estimater af værktøjslevetid m.m.
Når man ser på to massive hårdmetalfræsere (SCEM) med lignende dimensioner, kan det være svært at identificere synlige forskelle. Selv brug af lup eller mikroskop hjælper ikke altid i denne søgen. Alligevel kan disse fræsere udvise markant forskellige ydeevneindikatorer, hvilket gør forskellene tydelige. Lad os se nærmere på ISCARS nyeste udviklinger og forstå, hvordan ISCAR tackler disse udfordringer. Et hurtigt blik på ISCARS sortiment af massive hårdmetalfræsere afslører en interessant tendens i SCEM-produkterne set fra et applikationsperspektiv. Tidligere var fokus på et universelt designkoncept, der gjorde det muligt at anvende fræsere på et bredt spektrum af konstruktionsmaterialer. Mange af de nye udviklinger fokuserer nu på at levere de mest effektive løsninger til fræsning af specifikke materialgrupper. For eksempel er Ti-TURBO-familien af fræsere specielt designet til bearbejdning af titaniumlegeringer. Denne familie omfatter SCEM med præcisionsudviklede skæreprofiler og et firefuret design til forskellige operationer (Fig. 2), såsom fræsning af spor med en dybde på op til to værktøjsdiametre i massivt materiale. Derudover tilbyder familien syv- og ottefurede designs til højhastighedsfræsning med trochoid-teknik. Ti-TURBO-værktøjskonceptet bygger på forskellige furehelixvinkler og variabel pitch for at øge den dynamiske stivhed og forbedre dæmpning af vibrationer ved fræsning af titaniumlegeringer, herunder sværbearbejdede kvaliteter som “triple 5” (Ti-5-5-5-3), ved høje materialefjernelseshastigheder (MRR). Den populære familie er blevet betydeligt udvidet med nye produkter under ISCARS seneste LOGIQUICK-kampagne.
Chatterfri designs, baseret på koncepterne variabel helix, ulige tandafstand og kombinationen af disse, kendetegner flere af ISCARS massive hårdmetalfræsere (SCEM). Disse designs sikrer høj bearbejdningsstabilitet og muliggør produktion af værktøjer med forlængede skærelængder. I de senere år er porteføljen af chatterfri SCEM blevet udvidet med nye produkter, der tilbyder et stort udvalg af hjørneradier, øgede skærelængder, et centralt kølehulsprofil for nem spånafledning samt spåndelende geometrier, der deler brede spåner op i små segmenter. Et andet eksempel er EC-A2-T – en serie af miniature, højpræcise to-furede fræsere i diameterområdet 0,3 til 4 mm, designet til højhastighedsbearbejdning af primært forhærdet og hærdet stål (Fig. 3). Disse værktøjer er for nylig blevet opgraderet med IC602 – en højhårdheds submikron hårdmetalkvalitet med AlTiSiN PVD-belægning, som forbedrer ydeevnen ved fræsning af stål med hårdhed op til HRC 65 (ISO H-applikationsgruppe). Til skæring af aluminium og ikke-jernholdige materialer (ISO N-applikationsgruppe) tilbyder ISCAR nyligt introducerede tre-furede SCEM fremstillet af IC1508 – en submikron hårdmetalkvalitet med diamantlignende kulstofbelægning (DLC). De multifunktionelle ECD-S2 massive hårdmetalværktøjer kombinerer spotboring og afgradsfræsning. Ud over de eksisterende værktøjer med skærevinkel på 45° har ISCAR introduceret værktøjer med skærekantvinkler på 30° og 60° for at imødekomme kundernes behov. Disse alsidige værktøjer anvendes i næsten alle maskinværksteder (Fig. 4).
De nye produkter omfatter også SOLID-FEED-MILL-familien af multifurede SCEM til højfremføringsfræsning. Deres design minimerer den radiale komponent af skærekræften for at reducere bøjebelastningen og muliggøre bearbejdning ved høje fremføringshastigheder, selv ved fræsning med lang fremspring.
De nyligt lancerede NEOBARREL ovale massive hårdmetalfræsere (Fig. 5) er beregnet til 5-aksers bearbejdning af komplekse 3D-overflader. Disse værktøjer sikrer præcis og produktiv fræsning af komplicerede profiler. I de senere år har ISCAR udvidet sin digitale værktøjskomponent betydeligt, som er baseret på ISO 13399-standarden. Denne komponent omfatter forskellige muligheder, såsom 3D- og 2D-værktøjsrepræsentationer til computerbaseret modellering, CNC-programmering og procesplanlægning. Den genererer også en STEP (.p21) fil til dataudveksling og tilbyder forbedrede funktioner til virtuel samling og værktøjssøgning. Derudover giver den mulighed for at vælge den optimale værktøjsløsning til specifikke applikationer, blandt andre funktioner. Som forventet gælder alle disse muligheder også for massive hårdmetalfræsere.
I ISCARS elektroniske katalog (e-katalog) er værktøjssøgefunktionerne, herunder SCEM-udvalget, blevet væsentligt udvidet. De nye kundeorienterede søgemuligheder gør det muligt at finde en mere passende massiv hårdmetalfræser ud fra typen af bearbejdet materiale, tilpasning, dimensioner, hårdmetalkvalitet, karakteristiske egenskaber såsom antal furer og andre nøgleparametre, der gør valget af fræser både nemmere og mere effektivt.
De viste eksempler på nye ISCAR-produkter inden for massive hårdmetalfræsere er gode illustrationer på virksomhedens respons på de nyeste udviklingstendenser med hensyn til ydeevne, anvendelsesområde, præcision og pålidelighed. Ved at følge disse tendenser nøje fortsætter ISCARS solide team med at udvikle innovative løsninger, der imødekommer metalbearbejdningsindustriens skiftende behov.
