I slutet av 1990-talet började hårdmetallpinnfräsarna öka i popularitet för att idag ha utvecklats till en av bearbetningsindustrins viktigaste produkter. Det är flera faktorer som bidragit till detta. Hårdmetallpinnfräsar (Bild 1) ger högre precision och är ett bättre val på små diametrar jämfört med vändskärsfräsar tack vare en mer balanserad verktygskonstruktion. Hårdmetall har en mycket bättre slitstyrka än motsvarande pinnfräsar av snabbstål (HSS), vilket gör att skäreggen förblir vass längre och verktygen således får utökad livslängd.
Men dessa fördelar räcker inte för att förklara varför andelen hårdmetallpinnfräsar ökade så snabbt från och med 1990-talet. Det fanns ytterligare faktorer som bidrog. Framstegen inom CNC-tekniken och det växande intresset för höghastighetsbearbetning (HSM) gjorde att man behövde verktyg som klarade höga skärhastigheter, och hårdmetallpinnfräsarna uppfyllde dessa krav.
Utvecklingen av CNC-maskiner för verktygsslipning och CAD/CAM-systemen spelade också en avgörande roll för att hårdmetallpinnfräsarna ökade i popularitet.
Den utökade funktionaliteten hos slipmaskinerna gjorde det möjligt att avsevärt öka noggrannheten vid verktygsslipningen så att det gick att tillverka solida hårdmetallpinnfräsar med mycket exakta mått.
CAD/CAM-systemen i sin tur gjorde det möjligt att konstruera och tillverka pinnfräsar med komplexa geometrier som tidigare var svåra att åstadkomma. Program för simulering av verktygsslipningen möjliggjorde en virtuell analys av slipningsprocessen, vilket avsevärt bidrog till att hårdmetallpinnfräsarna nu kunde tillverkas med mycket stor precision.
Dessutom har framsteg gjorts inom materialvetenskapen och pulvermetallurgin, vilket lett till utvecklingen av avancerade hårdmetallsubstrat med mindre kornstorlekar, vilket ger högre hårdhet och slitstyrka. När dessa substrat kombinerades med nya progressiva beläggningar, som TiAlN, fick man hårdmetallsorter som ökade verktygslivslängden och därmed passade utmärkt till hårdmetallpinnfräsar som ju används för att fräsa hårda material vid höga skärhastigheter.
Hårdmetallpinnfräsarna har därför kommit att bli viktiga verktyg för att utföra effektiva bearbetningsoperationer vilket också förklarar varför de tagit en betydande marknadsandel av den totala marknaden för fräsar. Enligt olika uppskattningar står hårdmetallpinnfräsarna för cirka 50% av fräsmarknaden. Och deras marknadsandel tenderar att öka.
Enligt olika uppskattningar står hårdmetallpinnfräsarna för cirka 50% av fräsmarknaden. Och deras marknadsandel tenderar att öka.
Trenderna i utvecklingen av hårdmetallpinnfräsar bestäms delvis av att CNC- och höghastighetsbearbetningen ökar och att bearbetningsmånen minskar till följd av att arbetsstyckena nu kan tillverkas mycket exakt med hjälp av pressgjutning, smide och formsprutning; och delvis av de framsteg som gjorts inom utvecklingen av nya hårda material och avancerade beläggningar. Här följer några konkreta exempel på vart utvecklingen är på väg:
• Hårdmetallsorterna domineras av den ökade användningen av submikrona sorter och slitstarka beläggningar som TiAlN, AlTiN, diamantbeläggning med flera.
• Vad gäller verktygsformer och skärgeometrier så blir mer komplicerade och "intelligenta" konstruktioner allt vanligare. Pinnfräsar med differentialdelning, variabel spiralvinkel och spåndelning används ofta.
• Vid högeffektiv bearbetning läggs stor vikt vid hårdmetallpinnfräsar optimerade för höghastighetsfräsning (HSM) och högmatningsfräsning (HFM).
• Vad gäller verktygsnoggrannhet kräver bearbetningsindustrin alltmer exakta och balanserade verktyg för att klara de strikta toleranserna och möjliggöra stabil drift vid höga rotationshastigheter, särskilt vid finbearbetning.
• Kundanpassade lösningar – för att uppfylla specifika krav som ställs för en del användningsområden utvecklar verktygstillverkarna specialanpassade produkter med unika hårdmetallsorter och skärgeometrier.
• Multifunktionalitet – efterfrågan växer på multifunktionella hårdmetallpinnfräsar som klarar flera olika skärfunktioner som fräsning, borrning, fasning med mera.
• Digitaliseringen – Industri 4.0 har inverkat på verkstadsindustrin på så sätt att de digitala verktygen har blivit viktiga, t.ex. digitala tvillingar, 3D-modeller och 2D-ritningar, enkel åtkomst till specificerade skärdata, tekniska beräkningar, uppskattning av verktygslivslängd etc.
När man jämför två hårdmetallpinnfräsar med liknande dimensioner är det svårt att med blotta ögat märka några skillnader. Det är ofta inte ens möjligt om du använder ett förstoringsglas eller mikroskop. Det är först när du jämför prestandan som det blir uppenbart att skillnaderna kan vara ganska stora. Låt oss titta närmare på den senaste utvecklingen från ISCAR för att förstå hur företaget tagit sig an dessa utmaningar.
Redan en snabb titt på ISCAR:s sortiment med hårdmetallpinnfräsar avslöjar en intressant trend om man ser till vilka användningsområden de passar. Tidigare försökte man konstruera pinnfräsarna för att de skulle kunna användas till många olika material. Men många av de senaste pinnfräsarna är istället konstruerade för att ge den mest effektiva lösningen för specifika materialgrupper.
Till exempel har pinnfräsarna i produktgruppen Ti-TURBO tagits fram speciellt för bearbetning av titanlegeringar. I denna produktgrupp finns hårdmetallpinnfräsar med fyra skär för olika fräsoperationer (Bild 2), t.ex. fräsning av spår i hårt material med ett djup på upp till 2xD. Dessutom innehåller Ti-TURBO-serien sju- och åttaskäriga fräsar för höghastighetsfräsning med trokoidalteknik. För att öka den dynamiska styvheten och förbättra vibrationsdämpningen vid fräsning av titanlegeringar bygger verktygskonceptet Ti-TURBO på geometrier med variabla spiralvinklar och variabel delning. Det gör att fräsen även klarar att skära svårbearbetade titansorter med höga avverkningshastigheter, exempelvis "trippel 5" (Ti-5-5-5-3). Under ISCAR:s senaste LOGIQUICK-kampanj utökades denna populära verktygsgrupp med flera nya produkter.
ISCAR:s olika hårdmetallpinnfräsar är vibrationsfria och konstruerade med variabla spiralvinklar, ojämn tanddelning samt kombinationer av dessa. Detta ger hög bearbetningsstabilitet och möjliggör tillverkning av verktyg med längre skäreggar. Under senare år har portföljen med vibrationsfria hårdmetallpinnfräsar utökats med flera nya produkter. De finns att få med många olika hörnradier, längre skärkanter, central kylkanal för enkel spånevakuering och spåndelande geometrier.
Ett annat exempel är EC-A2-T som är en serie tvåskäriga miniatyrpinnfräsar i diameterområdet 0,3 till 4 mm, avsedda för mycket exakt höghastighetsbearbetning av främst förhärdat och härdat stål (Bild 3). Dessa verktyg har nyligen uppgraderats med IC602 – en slitstark submikron hårdmetallsort och AlTiSiN PVD-beläggning, vilket förbättrar prestandan vid fräsning av stål med en hårdhet på upp till HRC 65 (ISO H).
För bearbetning av aluminium och icke-järnhaltiga material (ISO N) har ISCAR nyligen introducerat en treskärig hårdmetallpinnfräs tillverkad av IC1508 som är en submikron hårdmetallsort med en diamantliknande beläggning (DLC).
De multifunktionella ECD-S2-verktygen av solid hårdmetall fungerar för både dubbhålsborrning och fasfräsning. För att möta kundernas krav har ISCAR introducerat verktyg med vinklar på 30° resp. 60° utöver de befintliga verktygen med 45°. Dessa mångsidiga verktyg är mycket användbara och har en funktion att fylla i nästan alla verkstäder (Bild 4).
Bland de nya produkterna finns även SOLID-FEED-MILL-familjen med flerskäriga hårdmetallpinnfräsar för högmatningsfräsning. De är konstruerade så att skärkraftens radiella komponent blir mindre vilket ger lägre böjbelastning och möjliggör bearbetning med höga matningshastigheter, även med långt överhäng.
De nyligen lanserade ovala hårdmetallpinnfräsarna NEOBARREL (Bild 5) är avsedda för 5-axlig bearbetning av komplexa 3D-ytor. Med dessa går det att snabbt och med stor precision bearbeta även komplicerade profiler.
Under senare år har ISCAR kraftigt utökat sitt sortiment av digitala verktyg baserade på ISO 13399-standarden. De digitala verktygen finns att tillgå i olika varianter, till exempel som 3D- och 2D-modeller för datormodellering, CNC-programmering och processplanering. En STEP-fil för datautbyte kan exporteras (.p21) och Iscar erbjuder även förbättrade funktioner för virtuell montering och verktygssökning. Med hjälp av dessa blir det enklare att välja en verktygslösning som är optimerad för ett specifikt användningsområde. Som väntat är alla dessa möjligheter även tillgängliga för hårdmetallpinnfräsar.
I ISCAR:s elektroniska katalog har funktionerna för verktygssökning utökats avsevärt, även valet av rätt hårdmetallpinnfräs. Nya kundanpassade sökalternativ gör det möjligt att enkelt och effektivt hitta den lämpligaste hårdmetallpinnfräsen för olika ändamål utifrån parametrar som exempelvis material, koppling, dimensioner, skärsort, antal skär m.m.
Dessa exempel på nya produkter inom området hårdmetallpinnfräsar visar tydligt hur ISCAR svarat på de senaste utvecklingstrenderna när det gäller prestanda,
användningsområde, noggrannhet och tillförlitlighet. ISCAR:s utvecklar innovativa lösningar som uppfyller verkstadsindustrins föränderliga behov och ser därmed till att produktsortimentet hela tiden ligger i fas med dessa trender.
