Oszd meg az ismerőseiddel!

A kis- és nagyüzemek számára bár más-más kockázati szint, de mindig nehéz döntés egy új szerszámgép vásárlása. A nagy értékű termelőeszköz kiválasztásának megterhelő, technikai, gazdasági és érzelmi szempontokat számba vevő folyamatát követő megnyugvás időszaka könnyen lehet csapda, amibe bele esve a gép telepítése utáni időszak a megtérülés megkezdése helyett kétségbeesett kapkodássá válhat.
Mi a megoldás? Mire kell figyelni? Mire van még szükség? És ki tud segíteni?

meleg zsugor befogó — ^{Haimer zsugor befogók.}

Előljáróban fontosnak tartom tisztázni, hogy üzem és üzem között óriási különbségek vannak, így a siker garantált receptjét nem ígérhetem.
A cikk célja, hogy egy lehetséges irányt mutasson a CNC megmunkáló központ „felszerszámozásában”, sorra vegyen néhány technikai jellemzőt, amikkel minden esetben kalkulálni kell a termelésbe állítás során, illetve felhívja a figyelmet ezek elmulasztásának következményeire.

A megmunkáló központ műszaki jellemzői

A szerszámtartók megvásárlása előtt akkor is érdemes újra átnézni a szerszámgép műszaki jellemzőit, ha ugyan az a személy dönt a kérdésben. Ha pedig nem, javasolt biztosítani az összehangolt közös munka feltételeit, hisz egy-egy tévedés hetekig tartó reklamációt és csomag küldéseket okoz.

Magának a szerszámtartó típusának megválasztását közvetlenül a szerszámgép csak néhány jellemzője befolyásolja. Ugyanakkor a gép egyéb képességei, tulajdonságai meghatározzák a végezhető forgácsolási műveletek típusait és módjait. Ezek pedig természet szerűleg hatással vannak a szerszámozásra.
Így a műszaki paraméterek sorra vétele a gép összetettségétől függően hosszú folyamat is lehet.

A szerszámtartók kivitelét közvetlenül meghatározó tulajdonságok

Orsó végződés

A főorsó végének típusát tekintve a három leggyakoribb változat a BT, az SK és a HSK.
A BT és az SK változatok külsőre a gyakorlatlan szemek számára alig megkülönböztethetők, sőt, egyes esetekben (megfelelő behúzó gomba esetén), ugyan abba a főorsóba mindkettő behelyezhető. Mégsem szabad összekeverni őket, mert a szerszámcserélő kar kiképzését tekintve vannak eltérések. A nem megfelelő típust használva szerszámcsere elakadás, vagy a szerszámtartó „eldobása” is előfordulhat.
A HSK külsőre is jelentős eltéréseket mutat.

Kúpvonó csap

Szintén a fő-orsóhoz és a szerszámbehúzó mechanizmushoz köthető szerszám befogási sajátosság a kúpvonó csap típusa, vagy ahogy a gépek mellett emlegetjük, a behúzó gomba. A szükséges alkatrész pontos típusát a szerszámgép forgalmazójától, a későbbi félreértések elkerülése végett írásban, rajzzal együtt érdemes elkérni. Minden típus kapható, beszerzési nehézséget nem okoz egyik sem.

Az orsóhomlok és az asztal legkisebb távolsága

Egy egyszerű, mégis gép típusonként eltérő számérték ez, ami gyakran okoz kellemetlen meglepetést.
Amennyiben ez a legtöbb esetben nem változtatható gyári érték több, mint amire számított a cég, vagy nagyobb szerszámkinyúlásokra, vagy megemelt munkadarabokra van szükség.
A munkadarab emelése nem minden esetben lehetséges, vagy további készülékek tervezését és gyártását igényli.
A szerszámkinyúlások növelésével a merevség csökken, ami rosszabb felületet, méret- és geometriai pontatlanságot, vagy szerszámtörést okoz.
A fentiekre lehet jó alternatíva megfelelő hosszított szerszámtartók beszerzése, amivel a merevség sokkal kisebb mértékben csökken, és további segédasztalokra sincs szükség a darab emeléséhez.

Hűtési lehetőségek

Manapság már egyre ritkábban felmerülő kérdés, hogy a gép rendelkezik-e a szerszámon keresztüli víz és levegő hűtések képességével, illetve, ha igen, milyen nyomással.
A kívánatos válasz a fenti kérdésre az igen, és nagy nyomással.
A szerszámon keresztüli levegő segítségével a munkatérben szárazon munkálandó, általában nagy hőfejlődéssel járó, akár edzett anyagok megmunkálása során keletkező forgácsot lehet eltávolítani a marást végző szerszám útjából. Ez nem elsősorban esztétikai szempont, sokkal inkább technikai.
A vízzel való orsón keresztüli hűtés nélkülözhetetlen a hatékony mélyfúrási műveleteknél, de a legtöbb marási eljárás során is hasznos, mert épp a forgácsolási zónába juttatja a vizet, ami így hatékonyan hűt, és elviszi a forgácsot.
Ammenyiben tehát a kiválasztott gép alkalmas ezekre, a behúzó gombák és a szerszámtartók kiválasztásánál csak olyan jöhet szóba, ami szintén „furatos”.

A szerszámtarók kivitelét közvetve befolyásoló tulajdonságok

A gép súlya, merevsége

Elsőre irrelevánsnak tűnhet, de ha felidézzük azt a „régi forgácsolási iskolában” tanított alap összefüggést, hogy a gép a szerszám a szerszámtartó és a munkadarab rögzítése együtt adja a tényleges merevség értékét, máris logikussá válik.
Egy megvásárolt nagy merevségű gép legnagyobb előnyei is kútba vesznek, ha a szerszámtartók nem hozzák a kívánt szintet e téren. De igaz az is, hogy egy kevésbé merev gépre gazdaságilag nem hatékony, technikailag pedig felesleges indokolatlan stabilitású szerszámtartókat vásárolni.

Teljesítmény, nyomaték

A fentiekhez hasonlóan a pénzügyi és termelési hatékonyság keskeny mezsgyéjén egyensúlyozva érdemes a szerszámgép teljesítmény és nyomaték görbéjéhez igazítani a tartókat is.
Az összefüggés itt egyszerűbb. Egy kis teljesítményű gép nem ér el jelentős hatékonyságnövekedést azzal, hogy indokolatlan erős pl. erőbefogókat kap. A rendszer csupán olyannyira erős, mint a leggyengébb eleme.
Ugyanakkor a leghatékonyabb „pusztító” is lefegyverezhető, egy vézna és nagy kinyúlású szerszámtartóval.

Az orsó maximális fordulata

A nagy fordulatú orsókba illik kiegyensúlyozottságukat tekintve jobb tartókat tenni. Ezzel növelhető az orsócsapágy élettartama, a megmunkálás pontossága és a szerszám élettartama is. Amennyiben egy tartó több elemből áll, pl. patronos rendszer, a rendszer minden elemének kiválasztásánál figyelemmel kell lenni a radiális irányú ütésekre.
Nagy fordulat esetén további előny a kis súly, mert így a motor dinamikája megőrizhető annak károsodása nélkül.
Természetesen itt is igaz, hogy amennyiben nem indokolt, nem érdemes megfizetni a növelt kiegyensúlyozottság költségeit, mert annak igazi előnye nem lesz mérhető.

Nem árulok el titkot azzal, hogy az előbbi három jellemző egymással szorosan összefügg. A nagy súlyú gépek általában nagy teljesítményűek, fordulatuk kevésbé magas, ellenben erejük tekintélyt parancsol.
A kisebb, könnyebb CNC megmunkáló központok kisebb teljesítményét kompenzálja a nagy fordulat, amivel más jellegű munkák végezhetők hatékonyan.
Természetesen van kivétel. Ilyenek lehetnek a prémium márkák öttengelyes szerszámgépei, amik nagy súlyuk ellenére nagy fordulaton is képesek dolgozni, meglepő sebességgel és dinamikával.
Ezen gépek felszerszámozásakor nem csak a géphez, hanem az azzal végezni kívánt marási módszerhez kell igazítani a beszerzést.

A szerszámtár mérete

A hatékonyság trendi szó, és nagyon fontos is, mégis a cél pontos ismerete nélkül nem definiálható.
Az, hogy egy üzem számára mi a hatékony attól függ, milyen rendszerben, milyen elvárásokkal és mit gyárt. Általánosan igaz, hogy a mellékidők nem kívánatos elemei minden nemű kalkulációnak, ezért leredukálandók. Ebben segítenek a külső szerelt szerszámtartó szekrények.
Jellemző, hogy egy szerszámgéphez több összeszerelt szerszám biztosított, mint azt a szerszámhelyek száma indokolná. Ez mégsem logikátlan vagy pazarlás. A szerszámok nem csak a magazinban tárolhatók, így szükség esetén a cseréjük gyorsabb, hisz se szét, se összeszerelés és bemérés sem lassítja a folyamatot.
Ennek ellenére érdemes tudni, hogy hány tartó fér a gépbe, és mennyinek kell biztosítani külső tárolási lehetőséget.
Fontos paraméterek továbbá, hogy milyen átmérőjű, súlyú és hosszú szerszám rakható a tárba.
Ezeket figyelembe kell venni a felszerszámozás tervezésekor.

A szerszámtartók és a megmunkálási típusok kapcsolata

A következőkben a teljesség igénye nélkül sorra veszem a legjellemzőbb megmunkáló központon alkalmazott forgácsolási eljárásokat.

Síkmarás

Ezt a műveletet szinte minden szerszámgépen végzik, hacsak nem speciális, egyéb műveletekre szakosodott a vállalat.
A síkmaráshoz használt szerszámtartó kiválasztásánál figyelemmel kell lenni a leválasztandó anyag mennyiségére, a gép teljesítményére a megfelelő fordulatszám tartományban és az orsóhomlok és asztal távolságára.

A síkmaró szerszámokat jellemzően marótüskés felfogóra rögzítik, amiből többféle kivitel létezik.
Az első kérdés a hossz. A hosszított változat ugyan kevésbé merev, használata olykor nem elkerülhető, mert több helyre biztosít hozzáférést.
Szempont még a kiegyensúlyozottság, ami általában nem okoz gondot. Jellemző, hogy 15.000 – 20.000 RPM-ig kiegyensúlyozottak, ám a homlokmaró szerszámok nagyobb átmérőjéből adódóan ez a sebesség csak nagyon ritka esetben indokolt. A nagyobb átmérőjű síkmarók erősebb tüskére rögzítettek, mint a kisebbek.

A kiválasztott maró méreteit figyelni kell, és a megfelelő tartót választani hozzá.

Az ún. gyorsmarókat is hasonló módon rögzítik, felhasználások azonban eltér a síkmarástól.
A gyorsmarók egyre növekvő népszerűségét az adja, hogy rövid idő alatt, alacsony szerszámköltségek mellett lehet vele kontúr, horony és zsebnagyolást végezni.

Kontúrmarás, zsebmarás

WELDON

A weldon típusú tartók előnye, hogy kedvező áron nagy merevséget biztosítanak a szerszámnak, és különböző hosszúságú kivitelben léteznek.
Hátrányuk a relatív kisebb kiegyensúlyozottság, illetve hogy csak egy átmérő megfogására képesek, így minden rögzíteni kívánt dimenzióhoz külön tartó szükséges.
Fontos jellemzőjük, hogy mekkora fordulatig működnek helyesen, és a tartó megmunkálási pontosságából adódó ütés, amit figyelembe kell venni az elkészíteni kívánt tűrések tekintetében.
A weldon tartóba rögzített szerszám szárán lapolásnak kell lenni, ahová a rögzítő csavar szorít.
Bár léteznek újabb, nagy merevséget biztosító szerszámtartók, a weldon most is népszerű megoldás.

ER patronos megfogás

Személyes tapasztalatom, hogy a sorozatgyártásban versenyző cégeknél, ahol a folyamatbiztonság, az egyszerű és egyértelmű PokaYoke módszerek dominálnak, kevésbé van jelen.
Ugyanakkor az egyedi vagy kissorozat gyártással foglalkozó kisüzemek egyik leggyakoribb szereplője.
Előnye az univerzalitásában rejlik. Attól függően, hogy milyen méretben választja az üzem, egészen nagy, 25mm-es átmérő is befogható.
Szereléséhez egy szerelő állomás és egy körmös kulcs szükséges, a szerszám hosszának helyes beállítása pedig a dolgozóra bízott.
A marás során, ha túl nagy erők ébrednek, kihúzhatják a szerszámot a patronból, mert annak szorító ereje limitált. Nagy méretű szerszámokkal való nagyoláshoz nem javasolt.
ugyanakkor a kisebb átmérőknél, akár fúróknál, menetfúróknál, megfelelő futáspontosság esetén dörzsáraknál is lehet megfelelő alternatíva. Fontos, hogy a megvásárolt tartókhoz megfelelő számú patronkészlet is beszerzésre kerüljön. A patronok szintén fontos jellemzője a pontosságuk.

Erő és hydro befogók

Az erőbefogók egy magasabb költségszinten egyesítik a patronos megfogások rugalmasságát, és körfutási pontosságát és a weldon megfogás merevségét.
Több átmérő megfogására képesek a speciális patronok segítségével, és megfelelő merevséget biztosítanak extrém nagyolási és fúrási eljárásoknál is.

A hydro befogók világa is azok számára lehet vonzó, akik teljesítménymegmunkálásokkal kívánják versenyképességüket növelni. Itt is igaz az, hogy csak egyetlen átmérő megfogására képesek, de előnyei feledtetik ezt.
Egyszerűen, kis erővel rögzíthető a szerszám, ami biztosan kellően merev lesz, és rezgéselnyelő képességével növeli az éltartamot. Néhány kivitelük futáspontossága állítható a szerelt szerszámhoz, így az elérhető ütés 0.01 mm alá is vihető.

Fúrás

Fúrótokmányok

Fúrásoknál más, sokkal kezelhetőbb, kalkulálhatóbb erők ébrednek, mint maráskor. A szerszámok megfogásai kevésbé igénylik a hatalmas erőket. Ugyanakkor a fúró szerszámok gyakori cseréje indokolja, hogy az gyorsan elvégezhető legyen és a fúrás megfelelő pontossággal menjen végbe.
A fenti kívánalmakra lehet megfelelő válasz a fúrótokmányok alkalmazása.
Villánygyors szerszámcsere, relatív nagy szorító erő (csak fúráshoz), és akár 0.02mm-es ütés, amivel akár tűrt furatok dörzsárazásához is megfelelő.

Szerszámok tárolása a magazinon kívül

A legtöbb megmunkáló központ szerszámhelyeinek száma 20 és 40 között van. Ez a szám a vásárlást megelőzően elégnek hangzik, de ahogy jönnek a munkák, amiket az új géptől elvárható hatékonysággal kell elvégezni, hamar kiderül, ez nem elég.
Szinte elkerülhetetlen, hogy legyenek szerszámok a gépen kívül.
A „külső” szerszámok tárolása fokozott odafigyelést igényel. Egyrészt, mert a kúp sérülése a szerszámmal való munka minőségének jelentős romlását eredményezi, másrészt mert a külső szerszámok indokolatlan hosszú ideig tartó keresése elveszi azt az előnyt, amit ennek a „készletnek” a tartása indokolt, azaz a gyors, rugalmas és hibamentes szerszámberakásokat.
Attól függően, hogy adott üzem mekkora külső készletet kíván tartani, különböző méretű tartópolcok vagy szekrények léteznek.

A tárolás kapcsán érdemes megfontolni, hogy a polcon vagy szekrényben olyan átlátható és minden a forgácsolási folyamatban résztvevő egyén számára elfogadott rendszert kell kialakítani, ami egyértelművé teszi az egyes szerelt szerszámok helyét, a sérült szerszámok kezelését, tisztítását.

A termelés hatékonysága a rendszer hatékonysága

A CNC megmunkáló központ beszerzését megelőző megtérülési kalkulációk, logisztikai és emberi erőforrás gazdálkodási tervezések számba veszik a legnagyobb, legköltségesebb tényezőket, amik a termeléshez szükségesek.
Ámde ha nem számolnak a relatív kisebb költségű, de meghatározó jelentőségű tényezőkkel, amik nélkül a géppel való munka meghiúsul, a legalaposabb kalkuláció is hasztalan.
A végleges és tényleges hatékonyság, ami a kontrollingban megjelenik, a termelő rendszer minden elemének együttes hatékonysága lesz. Ennek pedig része a legapróbb csavar is, ami a forgácsoláshoz szükséges.
Éppen ezért a gép szerszámtartókkal és egyéb kiegészítőkkel való felszerelése és egy működő, átgondolt termelési rendszervbe való integrálása meghatározza a beruházási projekt számokban is mérhető sikerét. A költségkeret méretétől függően kell a lehetőségeket az igényekhez igazítani. A leggyakrabban használt szerszámokat mindig saját tartójukba érdemes hagyni, akár a gép szerszámtárjában. A ritkábban kellő szerszámok használata lehet szereléshez kötött, de ebben az esetben is legyen biztosított minden a hatékony, gyors és pontos munkához. Vannak szerszámok, amik összevonhatók, létezhetnek furatok, amik akár marással is elkészíthetők, nem szükséges megvenni minden méretű telibe fúrót. A menetek marása is megoldás lehet, de az ehhez hasonló esetekben mérlegelni kell a ráfordított idő árát, és a hibalehetőséget, ami jelentősen megnövelheti a költségeket egy-egy alkatrész elkészítésekor.
Mint említettem, siker recept nincs. A felszerszámozást az esetek többségében üzemenként és gépenként egyénileg kell meghatározni, számításba véve az átláthatóságot, a keresési idők és hibák minimalizálását, a gyorsaságot és a gép képességeit. A szakemberek bevonása, amennyiben tudásuk friss, motivációjuk erős, nagy segítség lehet az ilyen feladatok sikeres megoldásában.