Sumitomo's binderloze CBN & PCD gereedschappen herdefiniëren duurzaamheid en veelzijdigheid in hard-materiaal bewerking

Uitdagende bewerkingsjobs vereisen soms meerdere gereedschapswissels, een duurzaam gereedschap dat de levensduur verlengt is dan zeer gewenst. Hier is hoe Sumitomo's binderloze CBN en binderloze PCD gereedschappen langdurige, hard-snijde opties bieden voor het werken met moeilijk-te-bewerken materialen.

Sumitomo is altijd toegewijd aan het moderniseren van zijn productlijnen.

Het laatste product van zijn onderzoek en ontwikkelingsinspanningen is een set snijgereedschappen die de eindgebruiker meer veelzijdigheid geven bij het bewerken van moeilijk-te-snijden materialen, zoals titaniumlegeringen.

Sumitomo's ingenieurs hebben erin geslaagd om binderloze CBN (kubisch boornitriet) en binderloze PCD (polycristallijn diamant) gereedschappen te creëren.

Deze producten binden nanometer- of submicron-niveau deeltjes direct zonder metalen binder materialen te gebruiken. Deze "binderloze" technologie is harder en heeft betere thermische geleiding dan conventioneel CBN/PCD, wat toelaat voor hogere efficiëntie en een groot voordeel biedt voor draaiers die productiviteit, gereedschapslevensduur en veelzijdigheid waarderen.

"De klant vraagt altijd om een gereedschap dat langer mee gaat, een betere afwerking achterlaat en minder kost," zegt George Schendel, een applications engineer bij Sumitomo Electric Carbide.

"Dus het is altijd een doel geweest van de ontwikkelaars om een product zonder binder te produceren omdat ze voelden dat er voordelen zouden zijn," voegt hij toe. "De binder is een zwakke schakel in het snijgereedschapsmateriaal, maar niemand heeft het ooit kunnen doen totdat onze wetenschappers met de huidige oplossing kwamen."

De wetenschap van binderloze CBN en PCD

Onder een nieuw ontwikkeld proces hebben Sumitomo ingenieurs kleine kristalkorrels van koolstof ontwikkeld die compact neergelegd kunnen worden en 100 keer kleiner zijn dan eerdere korrelgroottes. Deze korrels zijn direct aan elkaar gebonden, zonder enig bindermateriaal ertussen, wat een zeer hoge graad van hardheid biedt.

"De traditionele methode van het gebruik van een metalen bindermateriaal introduceert een onzuiverheid in de snijrand. Dus wanneer het product zonder binder gemaakt wordt, heeft u een heel zuivere snijrand, en het houdt langer, en dus kan het zeer kosteneffectief zijn voor de gebruiker," zegt Schendel.

"Wanneer we het materiaal sinteren, verstrengelen de kubische roosters tussen deze kleine korrels met elkaar en groeit de korrelgrootte eigenlijk; ze groeien tot grotere korrels die nog steeds veel kleiner zijn dan wat we in onze andere conventionele producten leveren, maar die korrels binden aan elkaar en de kubische rooster verstrengeling wordt heel sterk," zegt Schendel.

Hij legt uit dat het uiteindelijke doel voor dit type snijgereedschap is om hard te zijn. Dus wanneer een binder in conventionele gereedschappen gebruikt wordt om materiaal te synthetiseren, zwakt het de binding tussen de korrels van materiaal, wat betekent dat er een plek is waar de gereedschapsinzet kan falen en de snijrand zijn vorm kan verliezen, wat ook betekent dat het niet meer kan presteren.

"Door geen binder te gebruiken, maken we de binding tussen de korrels sterker dan de korrel zelf, dus het verbetert de eigenschappen van het snijmateriaal," zegt Schendel.

Binderloze materiaaltoepassingen

Sumitomo's twee binderloze producten zijn:

Binderloze CBN (NCB100):

• Ideaal voor hoge-efficiëntie afwerken van titaniumlegeringen, kobalt-chroom legeringen, gehardmetaal, en andere moeilijk-te-bewerken materialen.
• Het gereedschap biedt ook ongekende dimensionale nauwkeurigheid en verminderde oppervlakteroughness, en drastisch verbeterde gereedschapslevensduur die resulteert in optimale kostenefficiëntie.

Binderloze PCD (NPD10/DA90):

• Beste geschikt voor afwerkbewerking van hardmetaal en hard, bros materiaal, voornamelijk wolframcarbide en gehardmetaal.
• Handhaaft uitstekende dimensionale nauwkeurigheid over lange periodes.
• Bereikt hoge-precisie bewerking van hardmetaal met nano-polycristallijn diamant, wat uitstekende slijtvasteheid heeft.
• Vermindert het aantal keren dat het gereedschap geïndexeerd moet worden drastisch vergeleken met eerdere diamantgereedschappen, wat de werkefficiëntie verbetert en de totale kosten verlaagt.

Zoals hierboven vermeld, is CBN zeer nuttig voor titanium en titaniumlegeringen, terwijl PCD gebruikt wordt voor harde bros materialen zoals wolframcarbide en gehardmetaal, wat de meeste mensen nu slijpen.

"U kunt een hardmetaal frees snijden met de NPD10 binderloze PCD snijrand, en sommige drukgieterfabrikanten gebruiken het voor hardmetaal punzen, terwijl bedrijven die lenzenholtes of lenzenmallen maken het gebruiken om de echte holte voor de lens te snijden," zegt Schendel. "Normaal zou u slijpen moeten gebruiken om dat blok te produceren, maar nu kunnen we directe sneden maken."

Omdat de nieuwe binderloze technologie veel betere gereedschapslevensduur toelaat, verhoogt het de doorvoer voor de eindgebruiker, wat significant is, legt Schendel uit.

"Door de cyclus tijd te verkorten, kan een fabrikant operaties sneller laten draaien en meer onderdelen per dag maken – dus dat verhoogt de winst," zegt hij. "Of een job shop kan een kleinere run van eenheden sneller afronden zodat de machine beschikbaar wordt voor de volgende job, dus ze krijgen meer onderdelen door hun deur elk jaar, wat altijd een grote plus is."

En wanneer shops productiever zijn, hebben ze niet zoveel machineoperators nodig, voegt hij toe: "Dus als ze nu problemen hebben met het vinden van werknemers, helpt dit gereedschap door het mogelijk te maken om meer te produceren met minder mensen."

Voordelen voor luchtvaart- en medische industrieën

Binderloze CBN en PCD gereedschappen hebben toepassingen in specifieke industrieën.

Bijvoorbeeld, binderloze CBN gereedschappen worden voornamelijk gebruikt in de luchtvaart- en medische industrieën. Luchtvaart gebruikt veel titanium en titaniumlegeringen. De medische industrieën gebruiken ook titanium, en kobalt-chroom voor items zoals knie- en heupgewrichten.

Omdat het produceren van onderdelen voor deze industrieën duur kan zijn, kan het verlagen van de kosten per onderdeel door de prestaties van het gereedschap deze klanten helpen met hun totale kostenbesparing.

Testsnijden in het draaien van titaniumlegeringen met Sumitomo's NCB100 binderloze CBN leverde de onderstaande resultaten:

• Consistent spaanbeheer en een langdurige snijrand, wat de gereedschappen grote kandidaten maakt om huidige stabiele afwerkprocessen met hardmetaal te vervangen
• 3x langer in de snijde
• 9x de hoeveelheid verwijderd materiaal
• Gemimaliseerde downtime
• Verminderde operator input
• Elimineerde behoefte aan redundante gereedschappen
• Staat onbemande operatie toe

Verminderde kosten zijn een ander voordeel, zegt Schendel.

"Hoewel deze items met een hogere prijs komen, heeft de teruggave de klant een grote waarde getoond," zegt hij.

In veel gevallen kan onze traditionele PCD (DA90) een werkstuk ruw en afwerken op een kosteneffectieve manier, voegt Schendel toe. "Ruw met de DA90 en afwerken met de NPD10 binderloze, en dat is de kosteneffectieve manier om het te doen."

"En als gebruikers op zoek zijn naar een spiegelafwerking in hardmetaal, of ze een heel strakke tolerantie in hardmetaal moeten houden, kunnen ze de grootte van het werkstuk controleren en veel betere consistentie krijgen, onderdeel na onderdeel, met de binderloze optie in tegenstelling tot traditionele PCD," voegt hij toe.

"Ons doel is altijd om de bottom line voor de eindgebruiker te verhogen, om hun processen zo winstgevend en zo efficiënt mogelijk te maken," zegt Schendel. "We kijken altijd naar de klant zijn kosten per onderdeel vergeleken met hoe ze een onderdeel nu verwerken, omdat ons doel is om hun productiviteit te verhogen."

Welke gereedschappen hebben uw shop productiever gemaakt? Wat gebruikt u om moeilijk-te-bewerken materialen te bewerken? Deel uw gedachten in de reacties hieronder.