Ez a cikk 11 módszert ismertet, amivel csökkenthető a szerszámkopás. Ismerteti továbbá a szerszám elhasználódásának mechanizmusát, és ennek kalkulálási lehetőségeit.

Egyszerű utak a szerszám élettartam növelésének, avagy a kopás csökkentésének.

A szerszám élettartam növelésének 11 módja

A szerszám kopása egy kedvezőtlen sajátossága a forgácsolásnak. A szakembernek folyamatosan változó méretet, rossz felületet jelent, illetve munkát a szerszám cseréjével.
A logisztika számára szüntelenül pótolandó eszközöket, ami ráadásul költség oldalon is egyértelműen megjelenik. A cél, hogy a szerszám ne méréssel, hanem anyagleválasztással töltse az időt.
Éppen ezért gyakran és hosszan tárgyalt téma a szerszám élettartamának növelése. 

Jöjjön most 11 módszer a kopás csökkentésének.

Megfelelő sebesség és előtolás alkalmazása

Itt kell kezdeni, ugyanis sokkal gyakrabban elkövetett hiba a helytelen technológia alkalmazása, mintsem azt gondolnánk. Annak ellenére, hogy számos alkalmazás segíti a helyes technológia beállítását, még a legrutinosabb szakemberek is ráfutnak hibákra, aminek okai a következők lehetnek:

▶ “fülre lövi” a technológiát. Hiba, mert változó körülmények miatt (alapanyag, szerszámkinyúlás, megfogás stabilitása) a hangok is változnak.

▶ lassítja a technológiát, remélve, hogy nem lehet baj. Azonban ha a szerszám nem “harap” egészségeset, akkor forgácsolás helyett “dörzsöl”, ez pedig gyorsítja a kopást.

▶ előírás szerinti technológiát alkalmazza. Sajnos a már említett változó körülmények miatt az előre megállapított ideális technológia nem létezik.

▶ úgy gondol a technológiára, mint kézzel beállított tényezőre, ami szinte bármi lehet. Hiba még akkor is, ha a vezérlő lehetőséget ad a sebesség és tolás módosítására.

▶ CAM-re bízza a technológiát is. A gépkezelő felelőssége sok esetben nem merül ki a program betöltésében és indításában. (változó feltételek – helyes alkalmazkodás!)

Mi kell hát a helyes előtolás és fordulat beállításához

Természetesen a katalógus irányadó értékei a munkadarab anyagához igazítva. De figyelembe kell venni a hűtési lehetőségeket, a munkadarab rögzítésének stabilitását és a szerszám merevségét is. De fontos az ütés és kiegyensúlyozás pontossága is. Természetesen mindezek ellenőrzése gépeken nem minden esetben lehetséges, de a érdemes tudni, hogy a weldon ütés szempontjából kevésbé, a patron befogási erő szempontjából kevésbé jól teljesít. A hidraulikus, zsugor stb. befogók azonban remekül teljesítenek.
Megfigyelés és tapasztalás a kulcsa a technológia optimalizálásának. 

A szerszám kihajlásának kontrollálása

A szerszám hajlása egy olyan tényező, ami nehezen, legfeljebb a gyártott munkadarabon mérhető. Sajnos azonban a kihajlás gyakran olyan mértékű, hogy nincs idő detektálni, mert a szerszám eltörik. Különösen igaz ez tömör keményfém szerszámok esetén, ami azonnal törik. A HSS szerszámok ilyen szempontból jobban bírják az igénybevételt, de számos egyéb, kevésbé kedvező tulajdonságuk miatt mára csaknem teljesen kikoptak az iparból.
Érdemes tudni, hogy egy igazán jó forgácsolási paraméter kalkulátor segít előre meghatározni a szerszám kihajlásának mértékét. Már csak ezért is érdemes használni. 

A forgács eltávolítása a forgácsolási zónából

Ritkán emlegetett, de nagyon jelentős befolyásoló tényező a leválasztott forgács. Ha a forgácsolási zónában marad, több kedvezőtlen hatása is érvényesül. Az egyik, hogy folyamatosan koptatja a vele érintkező szerszámot. A másik, hogy elzárja a hűtővíz útját, így a hőmérséklet drasztikusan növekedhet az anyagleválasztás során. Ez az él kirepedését, élrátét keletkezését sb. eredményezi. Ahol lehet, le kell mosi a leválasztott forgácsot. Ahol ez vízzel nem lehetséges, ott levegővel. olajköddel kell ezt megtenni. 

Nehezen forgácsolható, tapadós anyagok kenése

Az élrátét több okból is létrejöhet, a tapadós anyagok esetében azonban nincs szükség forgácsolási paraméter beállítása során elkövetett hibára. A következmény pedig a szerszám törése.
Annak elkerülésére, hogy a forgácsolt anyag a szerszám vágóélére tapadjon, az egyik legjobb módszer kenni a forgácsolási zónát. Ez történhet megfelelő hűtő/kenő folyadékkal, emulzió köddel, vagy speciális, erre fejlesztett kenőanyaggal.
Az utóbbi évek egyik jelentős fejlesztési eredménye a bevonatos szerszámok megjelenése és elterjedése. Az alumínium, vagy egyéb tapadós anyagok megmunkálására fejlesztett tömör keményfém marók bevonatai nagyban csökkentik a tapadási tényezőt. Ez persze nem teszi elkerülhetővé a kenés alkalmazását. 

A vágósebesség csökkentése az előtolás redukálása helyett

Megoszlanak a vélemények arról, hogy az előtolást vagy a vágósebesség csökkentése növeli-e az éltartamot. A válasz pedig egyszerű és egyértelmű, ha működő folyamatról van szó, azaz a szerszám nem törik el az anyagleválasztás megkezdésekor azonnal, akkor a vágósebesség csökkentése lesz a megoldás az éltartam növelésére. Az ok pedig az, hogy a sebesség csökkentésével a keletkezett hő is csökken, így nem lágyul ki a vágóél, tovább marad éles, forgácsolásra alkalmas.
Kicsi vágósebesség csökkentés is komoly előrelépést jelenthet a kopás lassításában. 

Lassan járj, tovább érsz

Minél agresszívabb egy megmunkálási stratégia, annál gyorsabban kopik a szerszám. Sajnos nincsenek csodák. De ha a használt kalkulátor lehetővé teszi a forgácsolási stratégia meghatározását, érdemes élni vele.
A konzervatív beállítások nagyobb éltartamot jelentenek az agresszív megoldásokkal szemben.

Fogásvételi stratégia optimalizálása

A szerszámot ért terhelési maximumok egyike az anyagba való belépéskor jelentkezik. Különösen kemény vagy nehezen forgácsolható anyagok esetén a vágóel azonnal lepattanhat, mikor az anyagba ér.
A következő stratégiák jelenthetik a megoldás a fogásvétel során bekövetkezett szerszám elhasználódás elkerülésére:

• rampolás, relatív kicsi szöggel
• helikális marás visszafogott süllyedési mértékkel
• előfúrás a maró süllyedési pontján zseb vagy horony marásakor
• köríven való ráállás kontúrmaráskor

Helyes kilépési stratégia alkalmazása

Hasonlóan fontos a kilépés, mint a belépés. Érdemes az anyagból való kilépést köríven, vagy visszafogott előtolással végezni. 

Nagyolás nagyobb szerszámmal

Kényelmes, éppen ezért gyakran alkalmazott megoldás, hogy a simító és nagyoló szerszámok azonosak. Ez azért lehetséges, mert a szerszámgyártók képesek olyan teljesítményű és képességű szerszámot gyártani, ami ezt a két feladatot egyszerre látja el. A Nem érdek nélkül történik, ugyanis így a szerszámkopás jóval nagyobb, ami több szerszám vásárlását teszi szükségessé. 

A megoldás az. hogy nagyobb, lehetőség szerint lapkás kukorica szerszámot kell alkalmazni nagyolásra. Sokkal gyorsabb az anyagleválasztás és kisebb a szerszámköltség. A simítás pedig történhet keményfém szármaróval a legjobb felület elérése érdekében.

A teljes élszalag kihasználása

Jellemző, és korábban érthető is volt, hogy a szerszám hegye volt csak használva. ennek oka, hogy a CNC gépen történő programozással a fogás lépései Z irányban történtek. Azaz ismert kontúron körbe haladva, szerszám tengely irányban közelítettük a célt. Sok levegőben történő mozgást, és a szerszám hegyének gyors kopását eredményezte. A CAM szoftverek elterjedésével a kontúr oldalirányból is közelíthető, így nagyobb Z fogás mellett, kisebb oldalirányú fogással is lehet operálni. Így a teljes élszalag ki van használva. A veszélye a maró elhajlása, de ez a megfelelő technológiai paraméterek alkalmazásával kézben tartható.

Radiális ütés csökkentése

 A radiális ütés CNC marás esetén a szerszám középvonalból való kitérését jelenti forgás közben. Ez forgácsolás közben egyfajta ütőmunkát eredményez, ami jelentősen növeli a szerszámra ható terhet. Az ütés adódhat a főorsóból vagy a szerszámtartóból. Amennyiben pedig a szerszámtartó több részből áll, a rendszer legpontatlanabb része lesz a szűk keresztmetszet.
A weldonos befogók ilyen szempontból általában nem a legjobbak, ráadásul kiegyensúlyozatlanok is. A patronos befogókból sokféle létezik. Amennyiben valamilyen precíziós megoldásról van szó, és még nem volt része ütközésben, 0.005mm körüli radiális ütés is elérhető.
A zsugoros megfogás jellemzően jó eredményt hoz, hátránya, hogy merev.
A hidraulikus megfogás befogási ereje nagy, rezgéselnyelő képessége kiemelkedő, és ütés szempontból is  a pontosabbak közé tartozik. 

A szerszámkopás monitorozásának lehetőségei

Szerszámkopás szempontból az egyik legfontosabb tényező a fogásban töltött idő. erre sok vezérlő lehetőséget kínál, sőt, a testvér szerszám kezelést is lehetővé teszi. De alkalmazható munkadarab számláló, vagy globális változó is a feladatra.

Szintén jó megoldás lehet a gépbe épített bemérő, vagy lézeres szerszámbemérő, esetleg a szerszámtárba szerelt törésfigyelés. Az ellenőrzés programba építhető, így automatikus, nem igényel emberi beavatkozást. 

A vezérlők tengelyterhelés figyelése is jó megoldás. A kopás növekedésével a terhelés növekszik. Vannak vezérlők, mint az Okuma OSP P300, ami a terhelés növekedésével képes másik szerszámot beváltani, vagy adaptívan vezérelni a szerszámot, azaz lassítani azt a nagyobb terhelés ébredésekor. Sőt, a vezérlőbe épített opciós terhelésfigyelés a felvett terhelési grafikontól való eltéréshez képest be tud avatkozni figyelmeztető, vagy hibaüzenettel.

Szerszámkopás típusai 

▶ Hátkopás – hátfelületen bekövetkezett elhasználódás.

▶ Kráteres kopás – homlokfelületen tapasztalható kitöredezés, drasztikus kopás.

▶ Élrátét – a munkadarab anyagának felrakódása a szerszám vágóélén.

▶ Kitöredezés – az élszalag mentén történt kitöredezés.

▶ Plasztikus deformáció – sarokrádiusznál megfigyelhető deformáció

▶ Fésűs repedés – a forgácsolóélre merőleges, nagyságrendileg azonos repedések.

Szerző: Sipos Ádám