De grootste technische uitdagingen in metaalbewerking overwinnen

Als het gaat om het snijden van metaal, staan ​​tijd en kwaliteit helaas vaak op gespannen voet met elkaar. Er zullen problemen met de kwaliteit van onderdelen en de machine ontstaan ​​die een verandering in de status-quo kunnen vereisen, zeggen metaalbewerkingsspecialisten in het veld. Bekijk hoe drie specialisten systemische problemen diagnosticeren en behandelen.

Thermisch kraken. Vervorming. Krater slijtage. Nee, dit zijn geen sciencefictiontermen over kale en verlaten manen en planeten, beschadigde ruimtevaartuigen of een beschrijving van vreemde, buitenaardse buitenaardse wezens. Dit zijn termen over de hittegerelateerde storingen van snijgereedschappen van dichtbij bekeken op microscopisch niveau. Maar er zijn nog tal van andere soorten gereedschapsschade, waarvan sommige te maken hebben met mechanische storingen.

Dus, wat zeg je? Snijgereedschappen worden verondersteld hun werk te doen en worden vervolgens verwisseld en gesloopt. Je steekt een nieuwe tool in, gaat weer aan het werk en vergeet het, toch? Was het maar zo simpel. Uitgebreide gereedschapsschade is vaak een symptoom van grotere systemische en onderling verbonden factoren - en het vereist de juiste diagnose voor behandeling.

MSC metaalbewerkingsspecialisten Ray Gavin, Brian Laffey en Mac Allsup spraken onlangs met ons over veelvoorkomende en ongewone uitdagingen op het gebied van technische snijgereedschappen die zij regelmatig waarnemen en onderzoeken. Het is absoluut waar dat van snijgereedschappen wordt verwacht dat ze slijten en worden vervangen, leggen ze uit. Het probleem is hoe fabrikanten hun snijgereedschap in machines gebruiken om kwaliteitsonderdelen te leveren volgens een productieschema, wat betekent dat er dagelijks een specifiek aantal onderdelen wordt gemaakt.

"Als het om klanten gaat, beginnen we te beoordelen waar ze zich bevinden en waar ze moeten zijn", zegt Gavin. Op het meest basale niveau gaat het om het begrijpen van hun doelen, "moeten ze bijvoorbeeld meer onderdelen per dag maken, of willen ze onderdelen van hogere kwaliteit produceren?"

Vaak is het antwoord beide, maar dan beginnen de problemen - en na verloop van tijd heeft dit gevolgen voor het bedrijfsleven. Tijd en kwaliteit staan ​​helaas op gespannen voet met elkaar. Gereedschappen moeten met een hogere frequentie worden vervangen - wat de eerste paar keer misschien niet zo belangrijk lijkt - maar dan kan de uitvaltijd van de machine echt invloed gaan hebben op de productlevering, leggen ze uit. Om te begrijpen hoe het onderliggende probleem moet worden aangepakt, kan een diepere analyse van de oorzaak nodig zijn.

Bezorgd over de gereedschapskosten? Leer hoe u de waarde van tooling beter kunt meten met technische begeleiding.

Alledaagse snijgereedschappen en bewerkingsproblemen

Wat voor soort problemen zien ze elke dag op het werk? Gezamenlijk constateren deze veldtechnici dat gereedschappen worden beschadigd en onderdelen er niet correct uit komen door niet de juiste koelvloeistoftoepassing of omdat de snijhoek of "geometrie" van de wisselplaat niet correct is ingesteld, of omdat de machine niet op de juiste manier wordt gebruikt. de juiste snelheid voor het te snijden materiaal en het gereedschapstype.

Anekdotisch gezien is het type defect dat ze het meest zien meer mechanisch, in tegenstelling tot het falen van te veel of te weinig warmte, en ze omvatten:Flankslijtage, afschilfering, diepte van de inkepingen en breuken. Temperatuur is echter bijna altijd een factor bij alles wat te maken heeft met het snijden van metaal, dus het is misschien te simplistisch om dingen te groeperen in termen van warmte versus mechanisch falen.

De oorzaak van falen is niet zo binair als temperatuur of mechanische slijtage, wat de complexiteit van het diagnosticeren van metaalbewerkingsproblemen verklaart. Als het gaat om het snijden van metaal, zijn hitte en mechanische problemen nauw met elkaar verbonden. Het betekent meestal dat de oorzaak van het falen meer aan het ene gebied dan aan het andere kan worden toegeschreven, leggen de specialisten uit.

Van de aan warmte gerelateerde storingen is thermisch kraken een van de meest voorkomende. Waarom is dat? "Koelvloeistof wordt niet correct aangebracht op het snijpunt", zegt Gavin. “Omdat chips ontstaan ​​door het snijden en koelvloeistof wordt toegepast, kunnen de chips zelf in de weg zitten. Through-the-tool koeling kan helpen.”

Deze "at-the-point-of-the-cut"-technologie maakt het mogelijk om koelmiddel op twee verschillende posities van boven en onder de gereedschapshouder aan te brengen. Bij gebruik is het resultaat meestal een veel betere spaanbeheersing en minder kans op spaangerelateerd letsel wanneer machinisten naar binnen gaan om lange spaanstrengen te verwijderen en te snijden, zegt Gavin.

Alle drie de specialisten zeggen dat ze heel weinig kraterslijtage of vervorming zien, maar het gebeurt wel bij toepassingen met titanium, ijzer en legeringen op hoge temperatuur en bij sommige supersnelle bewerkingen. Om enkele van de meest voorkomende technische probleemgebieden beter te illustreren, volgen hier een aantal praktijksituaties die de specialisten zijn tegengekomen en hoe ze de problemen hebben opgelost.

Uitdaging: Breuken

Voorbeeld uit de praktijk :Een grote lucht- en ruimtevaartfabrikant bewerkte met Iconel (van "50 Rockwell" sterkte) met behulp van een vlakfrees. Het onderdeel dat wordt gebouwd heeft een diameter van 50 tot 60 inch en machinisten gebruikten hardmetalen frezen en gezichtskussens (bewerkingspads op het onderdeel). Het kostte 20 uur om een ​​onderdeel te frezen omdat het materiaal supertaai was, en ze moesten de machine heel langzaam laten draaien en stoppen toen het gereedschap niet meer werkte. De standtijd was verschrikkelijk en de productiviteit was voorspelbaar slecht.

Oplossing: Laffey adviseerde om een ​​keramische frees te gebruiken en maakte een kleine aanpassing aan het snijpad zodat het materiaal beter gesneden kon worden. Het onderdeel kon nu in vier uur worden gemaakt.

Resultaat: De productiviteit nam een ​​hoge vlucht:de bewerkingstijd werd met 80 procent teruggebracht van 20 uur naar vier uur.

"Ondanks dat de individuele gereedschapsprijs twee keer zo duur was, was het vrij moeilijk om ruzie te maken met de tijd die werd gewonnen - en dat het gereedschap gewoon beter werkte met het materiaal", zegt Laffey.

Uitdaging: Snijkantopbouw door slechte spaanbeheersing, snijdiepte

Voorbeeld uit de praktijk: Een grote fabrikant van automatisering en energieopwekking had een grote machine met een klauwplaat met een diameter van 36 inch voor zeer grote roestvrijstalen onderdelen met spanen die zich rond de klauwplaat wikkelden, wat veel uitvaltijd en doorbranden van gereedschap veroorzaakte. Elke keer dat het gebeurde, waren er 20 minuten onproductief werk voor elke 30 minuten cyclustijd. En de fabrikant ondervoedde het hardmetalen draaigereedschap, waardoor de snijkant zich opstapelde. Het was ook een gevaar voor de veiligheid, aangezien machinisten in de machine reikten en werden gesneden. Ze gebruikten leren handschoenen, geen snijbestendige handschoenen.

"Een goede plek om te kijken is in het gerecyclede schroot van de klant om alle problemen te zien die een tool kan ondervinden", zegt Allsup. “Ik gebruik een 30x D-loop vergrootglas om precies te zien wat er aan de hand is. In dit geval hadden ze veel voorsprong omdat ze te langzaam gingen. Het was alsof ze bevroren boter probeerden te snijden met een botermes. Het materiaal plakte dus aan de coating van het gereedschap.”

Oplossing: Allsup raadde aan om de parameters te wijzigen, de snijdiepte en de oppervlaktebeelden aan te passen, een scherpere geometrie te gebruiken en de snelheid en voedingssnelheden te verhogen.

"Ze hadden de juiste hardmetaalsoort, maar hun snedediepte was minder dan het aanbevolen niveau voor dat type spaanbreker", zegt Allsup.

Resultaat: De productieniveaus keerden terug naar normaal en de uitvaltijd was volledig geëlimineerd.

"De kostenbesparingen waren $ 2.500, maar de belangrijkste besparing was het stoppen van de machine en het elke 15 minuten uit de machine halen van de chips", zegt Allsup. "Door de proceswijzigingen kon de klant het onderdeel volledig uitvoeren zonder de machine te stoppen en het veiligheidsrisico te elimineren."

Uitdaging: Chippen, Breken

Voorbeeld uit de praktijk :Een onderaannemer in de lucht- en ruimtevaart freesde een groot motoronderdeel met een diameter van 30 inch en 36 holtes op een horizontale CNC 5-assige machine. Die zakken waren een zeer hard op nikkel gebaseerd legeringsmateriaal, Rene 41, dat Laffey beschrijft als "smerig en weigert bijna te worden bewerkt". Met de vingerfrees die ze gebruikten, konden de machinisten slechts vier gaten snijden voordat deze werd vernietigd - en hadden ze weinig manier om de toestand van de vingerfrees te meten. De fabrikant zou de machine moeten stoppen, een nieuw gereedschap moeten resetten en vervolgens een proefsnede moeten maken om te controleren of het nieuwe werkte, wat erg tijdrovend en frustrerend was.

Oplossing: Laffey adviseerde om een ​​frees met verwisselbare kop te gebruiken die een gereedschapsklem heeft met een draaduiteinde die gemakkelijk kan worden in- en losgeschroefd voor eenvoudiger wisselen en instellen van gereedschap. De fabrikant was nu in staat om 10 zakken per run te maken over de vier die hij had gedaan.

Resultaat: De fabrikant won 24 uur per week terug. De tijdwinst levert de klant drie diensten van acht uur op.

"De prijs per gereedschap ging van $ 25 naar $ 75 om 24 uur terug te winnen", zegt Laffey. "De wiskunde was een goed idee, net als de toename van de zakken die in het onderdeel met de tool werden gecreëerd. En ze hoefden het niet opnieuw te meten, er was geen proefsnede nodig en er waren geen nieuwe metingen nodig - alleen door het klemmechanisme te veranderen, konden ze beter met het onderdeel werken... Ze wisten niet dat er klemtechnologie bestond. ”

Uitdaging: Slechte onderdeelafwerking, slechte standtijd

Voorbeeld uit de praktijk: Een groot ruimtevaartbedrijf dat speciale onderdelen maakte met 17-4 PH roestvrij staal, liet materiaal snijden met ongeveer 40 inch per minuut in een cel van vier machines die 24/7 werken. De fabrikant voerde bewerkingen op hoge snelheid uit met kogelfrezen met behulp van een 4-assige machine die met een hoog volume op de A-as roteerde. Het belangrijkste was om zoveel mogelijk onderdelen te maken, maar de afwerking van het onderdeel was van slechte kwaliteit en de standtijd was zwak.

Oplossing: Gavin adviseerde over te stappen naar fabrieken met hoge voeding en een andere profileringsaanpak te gebruiken. Hij werkte samen met de fabrikant om het gereedschapspad op een geheel nieuwe manier te herprogrammeren.

"We gingen 180 graden anders op deze en dachten buiten de kaders", zegt Gavin. "We hebben de 'time-in-cut' drastisch kunnen verlagen."

Resultaat: De snijcyclustijd werd teruggebracht van ongeveer 18 minuten per onderdeel tot 4,5 minuten. De materiaalsnede ging van 40 ipm naar 300 per minuut. De kosten per onderdeel werden met bijna 300 procent verlaagd.

Het andere resultaat:een andere afdeling op de campus van deze fabrikant hoorde van de verbeteringen en dezelfde aanpak werd vervolgens geïmplementeerd op nog eens acht machines.

Snijden uw machines zo optimaal als u zou willen? Hoe gaat uw winkel om met uitvoerproblemen op de machine? Deel uw ervaring.