Hoe gereedschapsbalancering de standtijd en productiviteit van gereedschap verhoogt

Uitloop van het snijgereedschap en onbalans in de gereedschapshouder maken het bewerken een uitdaging. Dit is wat u moet weten over technieken voor het uitbalanceren van gereedschappen en hoe u door deze procedure de juiste trillingen te geven, trillingen kunt minimaliseren, de oppervlakteafwerking en de standtijd kunt verbeteren.

Gereedschapsbalancering is een must voor bewerkingen met hoge snelheid, waarbij de spilsnelheden 20.000 tpm of hoger bereiken. Maar veel experts zullen u vertellen dat de noodzaak voor balanceren begint bij slechts 6.000 tpm en dat het overslaan van deze cruciale stap zowel de standtijd als de productiviteit vermindert.

Brendt Holden, president van Haimer Inc., is een van die mensen. Hij vertelt graag een verhaal van 15 jaar geleden over een machinewerkplaats in Wisconsin die worstelde met een saaie operatie. Na het installeren van een van Haimer's gereedschapsbalancers, kon de machinewerkplaats, samen met vele andere, de doorvoer voor die klus aanzienlijk verhogen.

"Die specifieke winkel had geen enkele machine die sneller was dan 6.000 tpm", herinnert Holden zich. "Het was een prachtige getuigenis van het belang van gereedschapsbalancering, ongeacht het spiltoerental."

Ze waren niet alleen. Een grote Amerikaanse motorfabrikant bespaarde jaarlijks $ 250.000 op ongeplande uitvaltijd na het implementeren van een oplossing voor het balanceren van gereedschap. K&G Manufacturing in Minneapolis ontdekte dat offline-vooraf ingestelde gereedschapshouders de eerste keer op maat zagen als ze uitgebalanceerd waren. Zelfs de slijpindustrie kent de waarde van balanceren, zoals snijgereedschapfabrikant OSG kan bevestigen:na het balanceren van wielpakketten, constateerde het bedrijf dat de output met 20 procent toenam, de levensduur van de spil met 30 procent en het stroomverbruik met 18 procent.
 

Als deze anekdotes de sceptici niet overtuigen, is hier een meer wetenschappelijk voorbeeld - een voorbeeld dat helpt om de effectiviteit van toolbalancering te verklaren.

De ingenieurs van Haimer monteerden vingerfrezen in twee gereedschapshouders, de ene gebalanceerd, de andere niet. Beide werden gecontroleerd op een van de gereedschapsvoorinstellingen van het bedrijf en hadden een slingering van minder dan 2 micron. Vervolgens draaiden ze elke gereedschapshouder met 18.000 tpm terwijl ze deze analyseerden met een versnellingsmeter. De resultaten? Waar de gebalanceerde assemblage hetzelfde niveau van rondloop van bijna nul behield, nam de ongebalanceerde toe tot 11 micron (0,0004") - een vijfvoudige toename.

Als uitloop van de levensduur van het gereedschap niet genoeg is om u te overtuigen, probeer dan dit:Vraag eender welke spilrebuilder van een bewerkingsmachine de primaire oorzaak van voortijdig falen. De meesten zullen suggereren dat het a) crashes of b) onbalans in de gereedschaphouder is. Voor veel bewerkingscentra, vooral die met hogesnelheidsspindels, kan een vervanging gemakkelijk meer kosten dan een gereedschapsbalanceereenheid, en dat zonder rekening te houden met machinestilstand en de daaruit voortvloeiende productievertragingen.

Je denkt misschien:“Ik snap het. Daarom kopen we uitgebalanceerde gereedschapshouders.” En hoewel Holden en anderen je zullen vertellen dat dit een goed begin is, staat het gelijk aan het kopen van hoogwaardige banden voor je auto - ze moeten nog steeds worden uitgebalanceerd, en net als bij snijgereedschappen en gereedschapshouders, moet het worden gedaan als een complete montage .

Toolhouders uitlijnen

Enigszins ironisch genoeg is het proces niet zo heel anders. Net zoals een automonteur kleine gewichten aan één kant van het wiel zal toevoegen om onbalans te compenseren, zo kan een bediende van een gereedschapswieg ook zware metalen schroeven of vreemd gevormde ringen aan de gereedschapshouder toevoegen, waarbij ze elk zorgvuldig afstellen totdat de toestand uit balans is. afgeschaft. Het is ook mogelijk om de gereedschapshouder zelf te boren of te frezen, waarbij kleine hoeveelheden metaal worden verwijderd totdat het evenwicht is bereikt, hoewel dit uiteraard een duurdere (en permanente) benadering is.

Banden en gereedschapshouders hebben ook last van dezelfde soort onbalans, namelijk statisch en dynamisch. Verwijder een wielmoer van het wiel van uw F-150 en u creëert een statische onbalans, die eenvoudigweg kan worden beschouwd als te veel gewicht aan één kant. Raak een rots met de propeller van je vissersboot en je krijgt waarschijnlijk te maken met dynamische onbalans, of onbalans in twee rotatievlakken. Het is deze laatste aandoening die het meest voorkomt op CNC-bewerkingscentra, vooral bij langere gereedschappen en gereedschapshouders.

Ironisch genoeg zijn gereedschapshouders in CAT-stijl - een favoriet van machinebouwers hier in de VS - inherent onevenwichtig vanwege de niet-symmetrische sleuven van de flens. Dat geldt ook voor Weldon-stijl gereedschapshouders met hun stelschroef aan één kant. Zelfs HSK-gereedschappen, vooral de meer gebruikelijke A-vorm, hebben last van een zekere mate van onbalans, hoewel het lang niet in de buurt komt van die van steile taps toelopende gereedschapshouders. Gereedschapsfabrikanten proberen deze ongelukkige omstandigheden te compenseren, maar bevestigen een retentieknop aan het ene uiteinde van de gereedschapshouder, een boor of vingerfrees aan het andere, en alle weddenschappen zijn uitgeschakeld. Vandaar het advies om gereedschapshouders altijd als een complete montage te balanceren.

Tool Balancing's bewijzen in de pudding

Deze onbalans is meetbaar. Dit wordt de G-waarde genoemd en de meeste experts uit de branche suggereren dat tools moeten worden uitgebalanceerd tot 2,5 G of beter (wat een waarde betekent die lager is dan 2,5). Voor wiskundigen biedt de Haimer-website geestdodende formules over de wetenschap van gereedschapsbalancering hier, samen met aanvullende redenen waarom het belangrijk is voor iedereen die geïnteresseerd is in het verbeteren van hun frees-, boor- en boorbewerkingen.

Dus wat eraan te doen? Het antwoord zou nu duidelijk moeten zijn:investeer in een gereedschapsbalanceermachine, net zoals een andere klant van Brendt Holden enkele jaren geleden deed toen hij zijn eerste bewerkingscentrum met 20.000 tpm kocht. De resultaten waren zo goed dat hij alles in de werkplaats begon te balanceren, zelfs voor zijn oudere machines die beperkt waren tot 8.000 tpm.

"De verbeterde standtijd en oppervlakteafwerking waren een kanttekening", zegt Holden. “Wat hem het meest opviel, waren de verbeterde verspaningspercentages. Waar hij voorheen een onderdeel misschien met 3.000 tpm had gesneden, ontdekte hij dat hij dat meestal kon verdubbelen door te balanceren, met een overeenkomstige verhoging van de voedingssnelheid. Hij was enthousiast."

Voorbij het uitbalanceren van gereedschap

Matt Brothers, Industry 4.0 Tech Center-manager bij Zoller Inc., kan soortgelijke succesverhalen delen van klanten die een van de oplossingen voor gereedschapsbalancering van het bedrijf hebben geïmplementeerd. Toch wijst hij er snel op dat een balanceermachine slechts een onderdeel is van een veel grotere strategie voor gereedschapskisten. Even belangrijk is de noodzaak om gereedschappen offline voor te stellen, waardoor de kans op fouten van de operator bij het aanraken in de bewerkingsmachine wordt geëlimineerd en de machinebeschikbaarheid aanzienlijk wordt vergroot.

Vanwege de geavanceerde optische beeldvormingscapaciteiten van de meeste voorinstellingen, kunnen verzorgers van gereedschapswiegjes het gereedschap voor gebruik grondig inspecteren en de allerbelangrijkste slingering die eerder is genoemd, meten. En voor die winkels die gebruik maken van krimpgereedschap, bieden Zoller (en Haimer) combomachines die beide in één bewerking kunnen doen.

Brothers suggereert dat, wanneer ze worden geïmplementeerd met een toolbeheeroplossing (TMS), offline tool-presets van wieg tot graf inzicht bieden in het gebruik van tools, terwijl ze ook de volledige programmeer- en instellingsprocesstroom verbeteren.

"Zoller's TMS kan rechtstreeks communiceren met de bewerkingsmachine", zegt hij. “Het kan communiceren met het CAM-systeem van de werkplaats, de simulatiesoftware of het monitoringsysteem voor de standtijd van het gereedschap. Er zijn veel voordelen aan het opslaan van snijgereedschap- en gereedschaphouderinformatie in één enkele database, waaronder verbeterde gegevensnauwkeurigheid, minder gereedschapsvoorraden, minder uitvaltijd en efficiëntere processtromen. Daarom vinden we dat TMS een integraal onderdeel moet zijn van elke op Industrie 4.0 gerichte winkel.”

Voor winkels die geïnteresseerd zijn in een van deze productiviteitsverhogende technologieën, is dit het moment om het te onderzoeken. De Artikel 179 Apparatuuraftrek eindigt in december. Neem contact op met MSC (of een van de bedrijven die in dit artikel worden genoemd) voor meer informatie.

Maakt u gebruik van de voordelen van toolbalancering?

Vaak wordt gedacht dat gereedschapsbalancering alleen nodig is voor machinale bewerkingen op hoge snelheid, maar veel winkels kunnen hiervan profiteren.

Experts zullen u vertellen dat de noodzaak voor balanceren begint bij slechts 6.000 tpm en dat het overslaan van deze cruciale stap zowel de standtijd als de productiviteit vermindert.

Vul onze peiling hieronder in om uw mening over toolbalancering te delen en te zien wat anderen denken.

Ben je je tools al aan het balanceren?

Welke voordelen heeft u ondervonden van het uitbalanceren van gereedschappen? Welke uitdagingen ben je tegengekomen? Deel uw mening in de onderstaande opmerkingen.