Lane4 Precision verbetert Swiss-draaibank backworking met Microconic-collets

Microconic-collets stellen Lane4 Precision in staat om collet-spanning fijn af te stellen voor het machineeren van complexe onderdelen. Feitelijk stellen deze collets de zaak in staat taken te doen die het niet in staat was te voltooien voor de implementatie van dit collet-systeem. Foto: Lane4 Precision

Spanning, met name voor backworking-operaties, kan lastig zijn bij het machineeren van erg kleine onderdelen in een CNC Swiss-type draaibank. Afhankelijk van hun ontwerp, kunnen pickoff-collets een verscheidenheid aan problemen produceren, waaronder slechte concentriciteit en runout alsook slechte controle van klemkracht, wat onderdeelschade veroorzaakt. Daarom werd, toen Dan Fifer, eigenaar van Lane4 Precision (Santa Rosa, Californië) collets ontdekte die goed werkten voor zijn toepassingen, hij een toegewijde klant van de fabrikant en vertrouwde het bedrijf’s spanningsysteem met zijn meest delicaat en complexe onderdelen.

Zeer kleine medische werkstukken met dunne wanden en die korte pickoff-landen vereisen, worden vaak op Fifer’s vijf Swiss-type draaibanken gedraaid. Dit complexe werk vereist frezen op de subspindle en backworking dicht bij de collet. Toen hij oorspronkelijk probeerde traditionele extended-neus-collets toe te passen, waren de extensies te lang en de gaten in de collet te groot om de klant’s onderdelen effectief te produceren. Maar toen werd hij geïntroduceerd aan Masa Tool’s Microconic-spanningsysteem, dat collets omvat die ontworpen zijn zonder de noodzaak voor een extended-neus omdat de diameter-clearance al in het systeem ingebouwd is.

Daarnaast zegt Fifer dat de Microconic-collets fijn afstelling van de collet-spanning op complexe onderdelen mogelijk maken. Deze collets stelden de zaak in staat onderdelen te machineeren die het voorheen niet in staat was te creëren met andere collets, alsook frequent en effectief backworking-operaties uit te voeren.

Van ontwerper naar jobshop in 1 maand

Hoewel hij snel leerde over de spanning nodig om zijn klanten’s onderdelen het meest efficiënt te machineeren, had Fifer aanvankelijk geen ervaring met CNC Swiss-type-machining. Feitelijk, toen hij Lane4 Precision in 2017 opende, had hij nog nooit voor een CNC-machine-besturingspaneel gestaan, laat staan een CNC Swiss-type draaibank. Zijn achtergrond was geworteld in ontwerp/productontwikkeling voor de medische apparaatindustrie. Na te hebben gewerkt voor diverse startups gedurende meer dan 20 jaar, zegt hij dat hij brandend was om degene te zijn die de onderdelen maakt in plaats van ze te ontwerpen.

Lane4 Precision’s naam was geïnspireerd door de Olympische Spelen en de kwalificaatielanes voor zwemmen en atletiek. De naam vertegenwoordigt snel bewegen, zegt Dan Fifer, oprichter.

Dus huurde hij een opslagruimte waar hij besloot alle machining-processen in-house te doen. Iemand vertelde hem dat hij een schroefmachine nodig had om het werk te verrichten dat hij wilde bereiken. De timing was goed voor hem om IMTS 2016 te bezoeken om een werktuigmachine te shoppen, en dat is waar hij Spinetti Machinery ontmoette, een distributeur die Marubeni Citizen-Cincom Swiss-types verkoopt. Hij was onder de indruk van de machines’ voorspelbaarheid, en hij was ervan overtuigd dat het Spinetti-team hem zou ondersteunen en hem helpen leren hoe zijn eerste Swiss-type, een Citizen L20, te bedienen.

Eenmaal deze gesofistikeerde machine opgezet was, vroeg een industriecollega Fifer of hij dacht dat hij een onderdeel kon maken dat al ontworpen was. Zijn collega zei dat niemand het voor hem kon bouwen, niet omdat het niet kon, maar omdat de collega niet 12 weken wilde wachten om de order compleet te hebben.

“Ik zei, nou, ik heb niets anders te doen, dus ik zal het uitzoeken,” zegt Fifer. “Dus, basisweg, binnen een maand was ik absoluut overstort van een team van ongeveer zes ingenieurs die me meer onderdelen voerden dan ik kon doen.”

Met Spinetti’s assistentie heeft hij sindsdien vier meer van de Citizen Swiss-draaibanken geselecteerd met verschillende werkomhullingen en capaciteiten zoals een live B-as, automatische gereedschapswisselaar en de machinebouwer’s lage-frequentie-trillingstechnologie die helpt kleine, gemakkelijk geëvacueerde spaan te creëren. De distributeur was ook verantwoordelijk voor het introduceren van Fifer aan het Microconic-spanningsysteem. Een heel klein onderdeel op een L12 was de eerste taak die hij met het spanningsysteem draaide.

Extended-neus zonder extensie

Drie-kwart van de machining die bij Lane4 Precision gedaan wordt, wat meestal een prototype-zaak is, is voor de medische industrie, en de rest zijn premium-onderdelen voor de halfgeleider-, defensie-, luchtvaart- en consumentenproducten-industrieën, volgens Fifer. Onderdelen variëren in grootte van passend in een werkomhulling van een graan rijst (lengte of diameter van een half millimeter of zo) tot lange slanke onderdelen van meer dan twee voet lang.

Snel overgaand van ontwerper naar jobshop, heeft Fifer zijn oog voor ontwerp nooit op de achtergrond gezet. Hij beschouwt zijn niche als het helpen van zijn klanten met ontwerp wanneer gepast. Bijvoorbeeld, als hij een efficiëntere manier ziet om iets te machineeren, deelt hij zijn expertise vrijwillig. “Als ik hun ontwerpintentie zie, zou ik kunnen zeggen: ‘Overigens, je kunt deze kant affaseren, en het kost je niets extra omdat ik al het gereedschap heb’,” legt hij uit. “Ze hadden misschien twee onderdelen die ik maakte die ze samen lasten.”

Omdat sommige door de zaak geproduceerde onderdelen dunne wanden bevatten en korte pickoff-landen hebben, was het cruciaal dat het geïnstalleerde spanningsysteem acceptabele gereedschapsclearances en fijn instelbaarheid voor subspindle-backworking bood. De zaak had ook compacte en betrouwbare over-grip-collets nodig voor de meest complexe toepassingen (meer over dat later). Fifer vond zijn verwachtingen vervuld en meer na het installeren van het Microconic-spanningsysteem. Feitelijk was hij zo tevreden dat hij het uiteindelijk aan al zijn vijf Swiss-types toevoegde.

Masa Tool, dat zich alleen specialiseert in subspindle-collet-spanning, heeft het Microconic-spanningsysteem ontworpen dat bestaat uit cartridges die in een machine geïnstalleerd worden als een standaard collet. De cartridge, die 0,0002-inch TIR biedt, kan als een meetinstrument gebruikt worden om machine-spindelnauwkeurigheid te verifiëren. Ook biedt de instel-sleutel nauwkeurige en herhaalbare controle van de klemkracht, aldus het bedrijf. Omdat de cartridge met een extended-neus gebouwd is, zijn extended-neus-collets niet nodig, wat dit systeem goed geschikt maakt voor Lane4 Precision aangezien de meeste van zijn toepassingen een extended-neus pickoff-collet vereisen. Fifer legt uit dat het Masa-collet-sluitmechanisme dicht bij de collet-neus verplaatst is, wat de rigiditeit ten opzichte van standaard extended-neus-collets verbetert.

Alle Masa-collets passen in de machine’s cartridge of een adapterhuls van het bedrijf, wat het makkelijk maakt voor Fifer om snel te wisselen tussen collet-stijlen op al zijn draaibanken.

Fifer startte zijn bedrijf met één Citizen L20 Swiss-type draaibank in een opslagruimte. Hij kocht uiteindelijk vier meer van dezelfde werktuigmachine en integreerde het Masa Microconic-colletsysteem in al haar.

Met de mogelijkheid om fijn afstellingen aan de collet-spanning eenvoudig te maken, kan Lane4 met vertrouwen onderdelen met extreem dunne wanden maken zonder zich zorgen te maken over breken of vervormen van onderdelen. Voor het installeren van het Microconic-systeem, kon een traditionele collet het onderdeel te strak grijpen en het vermorzelen, wat het onderdeel ruïneerde. Maar fijn afstellingen maken op een gecontroleerde, voorspelbare manier vanaf de neus van de collet met het meegeleverde Masa-gereedschap (in plaats van de afdekking van de subspindle af te halen om toegang te krijgen tot de spanningsinstelkraag) geeft de opstellingsmonteur gemakkelijke, nauwkeurige spanningscontrole.

Hij wijst er ook op dat het meestal slechts 5 minuten duurt bij het wisselen van zijn draaibanken van het machineeren van “grote” onderdelen (wat voor Lane4 die zijn die een half-inch diameter en groter zijn) naar het machineeren van kleinere onderdelen wanneer de Microconic-collets gebruikt worden. Volgens Masa levert de changeover van een 16C naar een 5C-collet meestal een tolerantie-accumulatie op en kan soms meer dan 15 minuten duren om de collets te wisselen. Maar, met het Masa-systeem, zodra de cartridge op zijn plaats is, kunnen collets snel geïnstalleerd en klemdruk ingesteld worden recht aan de spindelneus zonder tolerantie-opstapeling in minder dan een minuut.

Compacte over-grip

Fifer waardeert ook Masa’s over-grip-collets voor onderdelen die die vereisen. Hij legt uit dat, hoewel deze collets compact zijn, ze een grote opening en rigide spanning bieden. Hij zegt ze presteren beter dan elke alternatief die hij in het verleden geprobeerd heeft. “Mijn cycluszeiten, rigiditeit, tooling, alles is beter,” zegt hij. “Ze namen de angst weg voor het doen van over-grip-onderdelen.”

Lane4 Precision heeft een uitgebreide verzameling Microconic-spanningscollets voor elke taak op zijn Swiss-type draaibanken.

Bij over-grip-collets is extra spreiding vereist om de collet wijd genoeg te openen om de grotere diameter van het onderdeel te clearen. Traditionele pickoff-collets houden niet tot de benodigde toleranties omdat ze korte onderdeellengtes grijpen die alleen de voorste sectie van de collet-boor innemen. Alle klemkracht zit op de collet-hoek, die een aanzienlijke afstand van het vastgehouden onderdeel is. Als resultaat kan de collet onder de hoek instorten.

Echter, de over-grip-collets openen tot 0,156-inch diameter groter dan de houd-diameter. Volgens Masa zijn deze collets nog steeds capabel van 0,0002 inch TIR. Met zo betrouwbare spanning heeft Lane4 Precision zijn mogelijkheden uitgebreid, zelfs het machineeren van sommige ingewikkelde onderdelen “achterstevoren,” wat hogekwaliteit onderdelen oplevert, met minder defecten en een lager schrotpercentage, wat ononderbroken operatie mogelijk maakt.

Dit onderdeel werd gemaakt op een van Lane4 Precision’s Citizen L20 Swiss-types met een Masa Tool Microconic over-grip-collet. De over-grip-collet klemde de kop van het onderdeel om de frees- en draadprocessen op de machine veel gemakkelijker te maken.

Een ononderbroken operatie maakt ook lights-out machining mogelijk, wat de machinezaak verschillende van zijn taken doet met de over-grip-collets op Ti 6Al-4V titanium en 316 roestvrij staal. Hij zegt ze hebben nog nooit een gereedschap gefaald of gekapt. “De over-grip-collet is een echt voorspelbare, consistente run in een productieomgeving.”

Enkele verrassingen

Terwijl hij de ins en outs van het Microconic-systeem leerde, realiseerde Fifer hoeveel vertrouwen het spanningsysteem’s ontwerp hem gaf om hoge-kwaliteit en miniature onderdelen voor zijn klanten te voltooien.

Bijvoorbeeld, hij waardeert dat de collet-neus niet afgefaseerd is. Dit ontwerp laat meer ruimte voor pickoff, legt hij uit. “Ik had de collet eerst moeten faceren voordat ik het kon gebruiken, zodat ik wist waar ik aan toe was. Maar dan zou het de lengte van de collet veranderen.”

De voordelen van uitstekende runout op het spanningsysteem is een andere realisatie die Fifer tot kwam na het in gebruik te nemen. Het is mogelijk om heel fijn kenmerken op de achterkant van een onderdeel te zetten en concentriciteit te behouden terwijl ook een “mooi” onderdeel geproduceerd wordt. “Als je een 0,005-inch wand hebt en je probeert een 0,001-inch kantbreuk erop te zetten, en je hebt 0,001 inch runout, is het resultaat een echt lelijk onderdeel,” legt Fifer uit. “Een Masa Microconic-collet gebruiken is als stevige voeting van de subspindle. Tenminste weet je dat je begint op een goede plek voor de meest kritische toepassingen.”

Masa Tool | masatool.com

Lane4 Precision LLC | 707-843-7780

Marubeni Citizen-Cincom Inc. | marucit.com