Gereedschapshouders vormen de essentiële link naar de productiviteit van de bewerking

Nauwkeurige bewerkingsmachines en geavanceerde snijgereedschappen zorgen samen voor een uitstekende productiviteit bij het snijden van metaal. De koppeling tussen snijgereedschap en machinespil – de gereedschapshouder – is echter cruciaal om die productiviteit volledig te realiseren. Fabrikanten van gereedschap bieden een breed scala aan stijlen van gereedschapshouders, elk ontworpen voor optimale prestaties in bepaalde bewerkingstoepassingen. Een bewerkingsbedrijf moet daarom zijn keuze van gereedschapshouders baseren op zijn specifieke bewerkingen en op de onderdelen die het produceert. Hoewel winkels de meest geavanceerde machinetechnologie en snijgereedschapsmaterialen willen aanschaffen, hechten ze vaak weinig belang aan het selecteren, toepassen en onderhouden van gereedschapshouders die het beste passen bij hun specifieke productiebehoeften.

Alle houders zijn niet gelijk geschapen

Geen enkele gereedschapshoudermethode is geschikt voor alle mogelijke toepassingen. Een gereedschapshouder die is ontworpen om nabewerkingen met hoge snelheid uit te voeren, heeft doorgaans niet de stijfheid en sterkte die nodig zijn om effectief te zijn bij bijvoorbeeld het diep voorbewerken van onbewerkte gietstukken. Omgekeerd zal een houder die bedoeld is voor ruwe bewerkingen meestal geen balanseigenschappen hebben waardoor deze soepel bij hoge snelheden kan draaien bij nabewerkingen. Bovendien kan het robuuste ontwerp en de omvang van een voorbewerkingshouder de toegang tot fijne of diepe onderdelen beperken. Harde werkstukmaterialen vereisen gereedschapshouders met verbeterde sterkte en stijfheid. Het vermogen van een gereedschapshouder om trillingen te dempen en koelvloeistof af te geven, zijn ook belangrijke selectiecriteria.

Het gebruik van een ongeschikte gereedschapshouder kan leiden tot maatfouten en afgedankte onderdelen, samen met overmatige slijtage van de spindels van bewerkingsmachines, een kortere standtijd en een toename van gereedschapsbreuken. Bij niet-kritieke klussen kan een scherp geprijsde gereedschapshouder bevredigende resultaten opleveren. Maar bij bewerkingen waar herhaalbare precisie vereist is - en vooral wanneer het slopen van een duur werkstuk de winstmarges van onderdelen zal verminderen - biedt de investering in toepassingsgerichte gereedschapshouders van topkwaliteit een goedkope verzekering tegen dergelijke onverwachte verliezen.

Voor sommige winkelmanagers zijn lange versies van gereedschapshouders die in een reeks toepassingen worden gebruikt, een geldige kostenbesparende strategie. Als u echter altijd de kortst mogelijke houder gebruikt, wordt de stijfheid gemaximaliseerd, de oppervlakteverslechterende trillingen geminimaliseerd en wordt de standtijd behouden.

Gereedschapshouders vertegenwoordigen minder dan twee procent van de totale productiekosten. Zelfs het halveren van die kosten levert een verwaarloosbare besparing op, terwijl een afgedankt werkstuk of gebroken gereedschap een meetbaar financieel effect heeft. Eersteklas gereedschappen en houders kunnen de productiesnelheid voor het snijden van metaal verhogen voor een onmiddellijk rendement op de investering in gereedschap. Met name in sectoren zoals de fabricage van lucht- en ruimtevaartcomponenten, waar stabiliteit van het bewerkingsproces van het grootste belang is, richten veel fabrikanten zich vooral op het aanschaffen van eersteklas gereedschap om de productie van defecte onderdelen te voorkomen en tijd te verspillen aan het oplossen van problemen en productieonderbrekingen. Lucht- en ruimtevaartfabrikanten nemen doorgaans veel tijd om nieuwe houderconcepten te valideren voordat ze worden gecertificeerd voor productie.

Werkstukfactoren beïnvloeden de keuze van de houder

Factoren die van invloed zijn op de selectie van gereedschapshouders zijn onder meer de bewerkbaarheid van het werkstukmateriaal in elke taak en de configuratie van het uiteindelijke onderdeel, die de afmetingen van de gereedschapshouder kan bepalen die nodig zijn om bepaalde contouren en/of kenmerken te bereiken. Toch moeten gereedschapshouders zo eenvoudig en gebruiksvriendelijk mogelijk zijn om de kans op fouten van de gebruiker te minimaliseren.

Ongeacht welke gereedschapsvasthoudtechnologie wordt toegepast, de stijfheid, het spilvermogen en het vermogen van een bewerkingsmachine om nauwe toleranties te genereren, bepalen welke bewerkingen haalbaar zijn. Het is bijvoorbeeld tijdverspilling om te proberen toleranties op micronschaal te produceren op een versleten machine.

De basiselementen van een bewerkingsmachine spelen een sleutelrol - een snelle machine met lineaire geleidingen zal het beste profiteren van gereedschapshouders die zijn ontworpen voor toepassingen met hoge snelheid, terwijl machines met kokerbanen ondersteuning bieden voor zware bewerkingen. Een multitasking-machine maakt optimaal gebruik van de mogelijkheden van gereedschapshouders die zowel draai- als frees-/boorbewerkingen kunnen uitvoeren.

De gebruikte bewerkingsstrategie zal ook de selectie van de gereedschapshouder begeleiden. Winkels kunnen bijvoorbeeld gereedschappen kiezen om de productiviteit te maximaliseren bij bewerkingen met hoge snelheid (HSC) met lichtere snedediepten, of in situaties met hoog prestatieverspanen (HPC) die zich richten op het genereren van hoge verspaningssnelheden op machines met voldoende vermogen maar met een beperkt snelheidsvermogen .

Een lage, herhaalbare rondloop kan helpen zorgen voor een constante aangrijping van het gereedschap en daardoor trillingen te verminderen en de standtijd te maximaliseren. Balans is cruciaal en een gereedschapshouder van hoge kwaliteit moet goed worden uitgebalanceerd met een kwaliteit van G2,5-25000 RPM (1 g.mm). Machinefabrieken kunnen hun eigen onderzoek uitvoeren en overleggen met hun gereedschapsleveranciers om het gereedschaphoudersysteem of de systemen te bepalen die op kosteneffectieve wijze aan hun productiebehoeften zullen voldoen.

Elke houder heeft zijn niche

Of het nu gaat om een ​​eenvoudige Weldon, spantang, krimpkous, mechanisch of hydraulisch type, gereedschapshouders moeten ook worden afgestemd op specifieke operationele vereisten. Eenvoudige vingerfreeshouders voor bijvoorbeeld Weldon-schachtgereedschappen zijn stijf, gemakkelijk te gebruiken, kunnen een hoog koppel overbrengen en zorgen voor een veilige en sterke klemming met een sterke anti-uittrekactie. Ze zijn zeer geschikt voor zwaar voorbewerken, maar missen nauwkeurige rondloopnauwkeurigheid. Over het algemeen zijn ze inherent onevenwichtig en zijn ze niet productief van toepassing voor toepassingen met hoge rotatiesnelheden.

Spantangen en verwisselbare spantangen zijn de meest voorkomende vorm van technologie voor het vasthouden van rond gereedschap. Kosteneffectieve ER-stijlen zijn verkrijgbaar in een breed scala aan maten en bieden voldoende grip voor betrouwbare lichte frees- en boorbewerkingen. Uiterst nauwkeurige ER-spantanghouders hebben een lage uitloop (<5 m bij de gereedschapspunt) en een symmetrisch ontwerp dat kan worden uitgebalanceerd voor bewerkingen met hoge snelheid, en er zijn versterkte versies beschikbaar voor zware bewerkingen. ER-houders vergemakkelijken een snelle omschakeling en zijn geschikt voor een reeks gereedschapsdiameters.

Warmtekrimpende houders bieden een sterke klemkracht, concentriciteit van 3 m bij 3xD en uitstekende balanskwaliteiten. Hun kleine, eenvoudige neusconfiguraties bieden goede toegang tot strakke onderdelen.

Versterkte versies kunnen matig tot zwaar frezen uitvoeren, maar de grijpkracht is afhankelijk van de ID-toleranties van de gereedschapsschacht en houder. Voor gereedschap met krimppassing moet een speciale verwarmingseenheid worden aangeschaft en het verwarmings-/koelproces kost meer insteltijd dan alleen het verwisselen van spantangen.

Mechanische klauwplaten bieden een sterke grijpkracht en hoge radiale stijfheid via meerdere rijen naaldlagers. Het ontwerp maakt zwaar frezen en snelle gereedschapswisselingen mogelijk, maar de slingering kan groter zijn dan die van spantangsystemen. Mechanische klauwplaten zijn over het algemeen groter dan andere stijlen van gereedschapshouders, wat de toegang van het gereedschap tot bepaalde onderdelen kan beperken.

Hydraulische klauwplaten die oliedruk gebruiken om klemkracht te genereren, hebben minder interne elementen dan mechanische klauwplaten en hebben daardoor een relatief slanker profiel. Hydraulische klauwplaten hebben een lage rondloop en zijn effectief voor ruimen, boren en licht frezen bij hoge spiltoerentallen, maar zijn gevoelig voor zware radiale belastingen.

Net zo belangrijk als hoe een houder een snijgereedschap vastzet, is ook hoe het op een spil van een werktuigmachine wordt gemonteerd. Het spil- of tapse uiteinde van een gereedschapshouder bepaalt het vermogen tot koppeloverdracht en stelt de centreernauwkeurigheid van het gereedschap vast. Traditionele BT-, DIN- en CAT-gereedschapsconussen zijn effectief op kleinere machines, maar kunnen beperkt zijn in hoge snelheidscapaciteit. Versies die contact bieden op zowel de tapsheid van de houder als het slagvlak, zorgen voor meer stijfheid en nauwkeurigheid, vooral in situaties met een lange overhang. Grotere conische maten zijn vereist om een ​​groter koppel betrouwbaar over te brengen. Een HSK-E32 houder kan bijvoorbeeld een HSK-A125A niet vervangen in een zware bewerkingssituatie.

De keuze van de taps toelopende houderstijl wordt vaak bepaald door regionale voorkeuren. HSK ontstond in het midden van de jaren negentig in Duitsland, toen 5-assige machines in populariteit toenam. CAT-taps komen voornamelijk voor in de Verenigde Staten, terwijl in Azië BT-schachten populair zijn, vaak in taps toelopende/gezichtscontactversies.

HSK is heel gebruikelijk voor 5-assige bewerking. PSC (polygonaal klemsysteem:Capto) en KM-verbindingen worden voornamelijk gebruikt op multi-tasking machines en zijn nu ISO-normen. Zowel KM als Capto zijn ook modulaire systemen, waardoor specifieke gereedschappen in verschillende lengtes kunnen worden gemonteerd door verlengingen of verloopstukken te stapelen. Stijlen voor gereedschapshouders die het mogelijk maken om onderdelen in één opspanning te draaien, te frezen of te boren, worden steeds populairder naarmate multitasking-machines steeds vaker worden gebruikt.

Hoewel er gepatenteerde gereedschapshoudersystemen zijn die unieke houders en spantangen op innovatieve manieren gebruiken om indrukwekkende resultaten te behalen, moet een winkel hun voordelen berekenen. Deze systemen brengen doorgaans hogere kosten en een beperkte keuze aan gereedschap met zich mee, aangezien deze afkomstig zijn van één enkele leverancier.

Kosten en andere overwegingen

Hoewel de basiskosten van een houder van het hydraulische of mechanische type hoger zijn in vergelijking met die van een spantang of houder met krimppassing, spelen andere factoren een rol, zoals de kosten van het verwarmingssysteem met krimppassing en de tijd die nodig is om gereedschap te wisselen. Het is ook nodig om een ​​houder met krimppassing te hebben die past op elke gereedschapsdiameter, in vergelijking met verschillende diameters door eenvoudig spantangen in een spantanghoudersysteem te wisselen.

Machinebedieners en onderhoudspersoneel van gereedschappen spelen ook een belangrijke rol bij een succesvolle toepassing van gereedschapshouders. Net als bij werktuigmachines en andere productieapparatuur, hebben gereedschapshouders correct gebruik en onderhoud nodig om hun voordelen te maximaliseren en ze optimaal te gebruiken. De bediener moet bijvoorbeeld de schacht van het gereedschap over de volledige lengte in de houder steken, omdat een onjuiste plaatsing zal leiden tot een nauwkeurigheid die trillingen vernietigt of zelfs het uitwerpen van het gereedschap. Het volgen van de specificaties voor gereedschapsassemblage is van cruciaal belang. Operators mogen geen verlengingshendel gebruiken om overmatig koppel uit te oefenen bij het aandraaien van een spankop, waardoor de spantang verdraait en het gereedschap niet goed uitgelijnd is.

Onderhoud aan gereedschap is ook belangrijk, maar wordt vaak genegeerd. Operators moeten de houders altijd reinigen voor gebruik en ook de spil van de werktuigmachine inspecteren. Houders moeten schoon en droog worden bewaard, met doppen om de tapsheid van het gereedschap te beschermen. De vloeistofdruk van hydraulische klauwplaten moet regelmatig worden gecontroleerd.

Conclusie

Machinewerkplaatsen moeten het belang van gereedschapshouders in het bewerkingssysteem erkennen en leren hoe het juist afstemmen van de juiste gereedschapshouder op hun specifieke bewerkingsmachines, bewerkingsstrategieën en werkstukken de productiviteit kan verhogen en de kosten kan verlagen. Tegelijkertijd bieden fabrikanten van gereedschapshouders een uitgebreidere selectie van houders (zie zijbalk) ontworpen om te voldoen aan individuele operationele behoeften.

Toekomstige verbeteringen gaan verder dan de houderhardware zelf. Gereedschapsbeheer met behulp van software en RFID-tags is een onderdeel van datagebaseerde productie en wordt steeds gebruikelijker. Vooruitgang in de technologie van gereedschapshouders omvat met sensoren uitgeruste houders waarmee de krachten op de houder in realtime kunnen worden gecontroleerd. Met de verzamelde gegevens kunnen bewerkingsparameters tijdens het proces worden aangepast, hetzij door de operator, hetzij automatisch via kunstmatige intelligentie (AI) in verbinding met de machinebesturing. Deze en andere nieuwe technologieën zullen de productieve bijdragen die gereedschapshouders leveren aan verspanende bewerkingen verder versterken.