Duurzame tooling verlaagt cycletijden voor uitdagende draai-peel-operaties

Weingärtner combineerde een draai-peelkop op zijn Vario+ 700 machine met negen ruwfreeskantjes en één afwerkfreeskantje, allemaal met Kennametal's KCU25B hardmetaalkwaliteit. Omdat tool-falen of grote dalingen in toollevensduur zowel het werkstuk als de kop kunnen beschadigen, moest de bewerking binnen een enkele opzet voltooid worden zonder toolwissels. Alle afbeeldingen met dank aan Weingärtner.

Draai-pelen van bijna 60 millimeter austenitisch roestvrij staal 1.4435 van een deel van 3.900 mm lengte is al een veeleisende taak. Zonder toolwissel doen is bijna onmogelijk. Maar een klant van Weingärtner, een Oostenrijkse OEM van werktuigmachines voor complexe, draaiende componenten, kwam recent met deze taak bij het bedrijf.

Terwijl Weingärtner in overleg met de klant kon treden en een van zijn Vario+ 700 machines aanbood voor de klus, kon de meeste tooling die ze probeerden niet voldoen aan de toollevensduur-eisen. Uiteindelijk deed de OEM een partnership met tooling-bedrijf Kennametal, wiens KCU25B-kwaliteit tooling duurzaam genoeg was om door het hele bewerkingsproces te duren — en duwde het proces nog verder.

Uitgelichte content

De draai-peel-uitdaging

Daniel Weber, procesonderzoeker in Weingärtner's software-ontwikkelingsafdeling, zegt dat het bedrijf zich verheugt op complete oplossingen, met klantoverleg, een catalogus van modulaire machines, een eigen CAD/CAM-systeem (WeinCAD) voor helicale componenten, service en meer. Dus toen de klant die de Vario+ 700 met een draai-peelkop had gekocht om 60 progressieve kaviteitpompen te produceren, de delen moest leveren voordat hun faciliteit klaar was om de nieuwe machine te huisvesten, sprong Weingärtner in om de delen te produceren en het bewerkingsproces te ontwerpen.

Weingärtner's gespecialiseerde WeinCAD CAD/CAM-software bood een simulatiemethode voor helicale componenten als de pomprotoren, wat de OEM hielp het proces te testen zonder de draai-peelkop te risiceren.

De delen zouden voorgewonden worden van staafmateriaal tot 160 mm diameter en 3.900 mm lengte. De hoofddraai-peeloperatie creëert een excentrische contour op de pomprotor, met een einddiameter van 100,5 mm. Draai-pelen zou het deel aandoen in een gestaggerde reeks van verschillende ruwfreeskantjes en één afwerkfreeskantje om korte, gemakkelijk breekbare spaan te promoten die niet met het gereedche zouden interfereren tijdens de 150-minuten cycletijd. Het creëren van de excentrische vorm vereiste ook zowel onderbroken als continue sneden, evenals een off-center positie voor de draai-peelkop, een omstandigheid die toegang tot de kop moeilijk maakte en toolwissels naar ongeveer een half uur zou duwen. Toolwissels zouden ook de oppervlakteafwerking beïnvloeden, zelfs onder de beste omstandigheden, wanneer een tool-faling of grote daling in toollevensduur het werkstuk en de peelkop niet beschadigde.

Als zodanig zouden snijgereedschappen en freeskantjes moeten duren voor de gehele cycletijd voor elk deel — een uitdaging die moeilijker werd gemaakt door het austenitische roestvrije staal 1.4435-materiaal van het deel. Dit is een zacht materiaal met slechte thermische geleiding en een neiging om te verharden tijdens bewerking, factoren die strenge eisen aan het snijgereedschap stellen. Veel van de snijgereedschappen die Weingärtner testte, konden niet voldoen aan de toollevensduur-eisen van de klus, dus de werktuigmachine-OEM deed een partnership met Kennametal om tooling te vinden die aan de behoeften van deze hoge-eisen-klus zou voldoen.

Elke rotor die Weingärtner en zijn klant produceren, ondergaat voordraaien tot een diameter van 160 millimeter voordat het de Vario+ 700 binnenkomt voor draai-pelen. Het proces verwijdert bijna 60 millimeter materiaal over de hele 3.900-millimeter lengte van het deel.

Een solide (hardmetaal) oplossing

Na analyse van snijdata van Weingärtner en aanpassing van enkele geometrieën, adviseerde het Kennametal-team zijn KCU25B hardmetaalkwaliteit. Deze kwaliteit gebruikt het bedrijfs drie-lagen KENGold PVD-coating, wat Kennametal zegt de weerstand tegen thermische deformatie, randslijtage en algemene slijtage verbetert, om toolduurzaamheid te verbeteren.

"De toollevensduur was indrukwekkend vanaf het begin, de oppervlaktekwaliteit was consistent en spaancontrole was betrouwbaar," zegt Weber, met opmerking dat de tooling in staat was de benodigde 150-minuten toollevensduur betrouwbaar te halen. Voor de toepassing in kwestie combineerde Weingärtner zijn draai-peelkop met negen ruwfreeskantjes die werkten bij een axiale snijdiepte van 5,5 mm en één afwerkfreeskantje dat werkte bij een axiale snijdiepte van 2,0 mm.

Weingärtner bereikte oppervlakteafwerkingen van een 2,2-micrometer Ra en een 9,5-micrometer Rz met deze gereedschappen, een resultaat wat het bedrijf zegt de hoeveelheid slijpen die later in fabricatiestadia nodig is, vermindert. De gereedschappen hebben ook bewezen duurzaam genoeg te zijn dat Weingärtner en zijn klant agressievere snijparameters kunnen gebruiken dan verwacht. Zoals Markus Pleyer, Kennametal's sales engineer voor het project, zegt: "Door het proces te optimaliseren, hebben we de bewerkingstijd van 150 naar 126 minuten verminderd — met consistent uitstekende resultaten."