Kennametal onthult innovatieve spindelverbindingen op IMTS 2018

In een interview met Kennametal op IMTS 2018, nemen we de pols van de industrie en de stand van innovatie vanuit het perspectief van de snijtoolfabrikant. We bespreken ook een van Kennametal's eigen innovaties in spindelverbindingen.

Dit jaar was de International Manufacturing Technology Show de grootste ooit. Wanneer bijna 130.000 mensen deelnemen, rijst de vraag van nature: Waar staan we in de metaalbewerkingsindustrie nu – en waar gaan we heen? Om dat te ontdekken, spraken we met een executive van een van de grootste snijtoolfabrikanten van de industrie.

"Ik geloof dat onze situatie wereldwijd in de manufacturing erg sterk is," zegt Doug Ewald, vice-president sales bij Kennametal, die al 30 jaar in de industrie zit en een achtergrond heeft als metallurgisch en materialen ingenieur. "De industrie is een beetje gerijpt, dus u ziet minder grote doorbraken, maar u ziet wel doorlopende vooruitgang die onze producten echt efficiënter maken voor onze klanten en hen echt helpen hun kosten laag te houden."

Ewald leidt een wereldwijde groep gericht op machine tool builders, de bedrijven die geavanceerde CNC-machines maken die snijtools huisvesten. Hij begon zijn carrière bij Kennametal in een van hun productiefaciliteiten, maar hij werkte ook aan onderzoek voor metalenkwaliteiten en kwaliteitsontwikkeling.

Voor al onze verslaggeving van de show, ga naar Better MRO op IMTS 2018.

De verbindingen tussen de machine, snijtool en spindel: Toolhouden

In een conferentiesessie op IMTS gaf Ewald een technische presentatie gericht op het maximaliseren van productiviteit, met de invalshoek dat de spindelverbinding de "zwakste schakel" is.

Hoe neemt u de mogelijkheden van de huidige machines en matcht u ze met geoptimaliseerde snijtools om de meeste output te krijgen en het meest winstgevend te zijn? Er zijn drie elementen: de werktuigmachine, de snijtool en de spindelinterface – die Ewald stelt een over het hoofd gezien aspect is in het oplossen van productiviteit.

"U moet de juiste werktuigmachine kiezen en ervoor zorgen dat u de juiste snijtool heeft, en wat we willen benadrukken is wat die twee dingen echt met elkaar verbindt: de spindelinterface of het klemmen in de spindel in die machine," zegt Ewald. "We voelen echt dat onze klanten, om hun effectiviteit te maximaliseren, aandacht moeten besteden aan al deze dingen."

Dingen om te overwegen: Rigiditeit is belangrijk om buiging te weerstaan, evenals of er lange uittredingen zijn tussen het onderdeel en de snijtool en of u zware afwerkingsvereisten hebt. Fundamenteel, kunt u het metaal afhalen met het koppel en vermogen van een gegeven machine? En afhankelijk van wat u snijdt, is er de spindelsnelheid te begrijpen, legt Ewald uit.

"Een grote, grote overweging is het materiaal dat gesneden wordt," zegt Ewald. "Een tool ontworpen om titanium te snijden, gaat heel anders zijn dan de tool ontworpen om gietijzer te snijden."

Een van Kennametal's meest recente innovaties is de Harvi Ultra 8X-lijn tools, ontworpen met een volledig nieuwe kwaliteit, de KCM40, gericht op titanium luchtvaartbewerking. Het is een twee-zijdige insert met acht snijden.

"De kwaliteit zelf heeft heel speciale kenmerken met een speciaal legering binnenin het deel dat ons heel goede deformatie-eigenschappen geeft bij hogere temperaturen, wat u ziet met titanium omdat het titanium de snijtool heet maakt," zegt Ewald. "Titanium heeft slechte warmteoverdracht, dus de spannen worden erg heet, dus u heeft een kwaliteit nodig die heel goede thermische deformatieweerstand heeft."

De eigenschappen binnen de snijtool helpen de metaalverwijderingssnelheid te verdubbelen en verdrievoudigen en tegelijkertijd de toollevensduur tot 100 procent te verhogen, zegt Ewald.

Buiging en koppelcapaciteiten balanceren in snijtoepassingen

Waarom is weerstand tegen buiging belangrijk bij het snijden van metaal? Sommige verbindingen kunnen substantieel koppel aan, maar de snijkrachten die nodig zijn om zo'n hoog koppel te genereren, zullen ook grote buigingsmomenten op de tool genereren.

"Naarmate u in freesoperaties komt, met name met langere uittredingen, hebben veel van de spindelverbindingen een tamelijk serieuze beperking van het buigingsmoment dat ze kunnen dragen," zegt Ewald. "Dus er zijn veel gevallen waarin u een erg rigide werktuigmachine heeft, een super snijtool, maar een zwakke spindelinterface, dus u zult echt niet in staat zijn om dezelfde prestaties op die machine te krijgen dan als u een meer geoptimaliseerde en stabiele spindel had."

De voorbeelden die Ewald gebruikt, zijn gericht op luchtvaart, waar de materialen voor metaalverwijdering high-performance tools en machinevermogen vereisen. Om koppel en buigingsmomenten te balanceren met de capaciteit om "agressieve sneden" te nemen, promoot Kennametal zijn KM4X-spindelverbindingssysteem, dat volgens eigen testen lagere belasting-deflectieresultaten heeft dan concurrenten.

"Er zit heel veel wetenschap achter dit ontwerp. ... Door de combinatie van krachten die we met het vergrendelingssysteem bieden, krijgen we een mechanisch voordeel dat bijna vijf keer is," legt Ewald uit. "Als de machine op de trekkingstaak trekt met 10 pond kracht, geeft het systeem, door zijn geometrische vooruitgang, 50 pond klemkracht."

KM4X is een front-loaded klemmingssysteem en is ontworpen om drie contactpunten aan het oppervlak te geven, waaronder twee gebieden op de taper en één op het gezicht van de verbinding. De eerste contact is op het gauge-diametergebied tussen de tooltaper en de spindeltaper. Naarmate de tool in de spindel wordt getrokken, ontstaat contact in beide tapergebieden – en vanwege de interferentiepasvorm is er nog steeds geen gezichtscontact.

In onafhankelijke statische deflectietesten tussen eigen producten (KM4X63 versus HSK63), ontdekte Kennametal dat de KM4X ongeveer 40 procent minder buigt dan het HSK-product met dezelfde belasting en werkcondities – betekent de identieke machine en dezelfde snijtool. Het werd ook gevonden dat het een 50 procent betere oppervlakteafwerking en 20 procent langere toollevensduur produceert.

"Vanwege dit erg stabiele contact, kunt u de spindel veel sneller laten draaien," zegt Ewald. "En het is ook ontworpen om met koelvloeistof erg efficiënt om te gaan."

Wat is uw mening? Praat met uw peers in het community forum.