Trillingen vormen een probleem in de verspaning. Die conclusie mag je wel trekken afgaande op de interesse voor de themadag Nieuwe Freestechnologieën die het Mikrocentrum hieraan wijdde. Trillingen vormden een belangrijk onderdeel van het programma, want chatter zorgt niet alleen voor een kwaliteitsprobleem; bij de verkeerde aanpak lijdt de productiviteit eronder. Er zijn echter oplossingen, zoals gedemonstreerd werd (zie video hieronder).
Deze zijn niet eenvoudig en vergen het nodige rekenwerk (met behulp van software) of gewoon trial and error aan de machine, zegt Pierre van den Hurk, senior engineer machining bij VDL ETG. Van de drie soorten trillingen is zelfexistatie wat in de verspaningswereld chatter wordt genoemd. Het systeem (gereedschap, houder en spindelas) begint spontaan te trillen. “Herkenbaar aan het hoog jankend geluid”, aldus de verspaningsexpert. In een live demo op een Litz LU 620 (5-assige machine) werd dit naderhand gedemonstreerd. Wie op een relatief eenvoudige manier wil ontdekken in welk gebied hij veilig en productief kan frezen zonder chatter, kan volgens Pierre van den Hurk, een aantal testsleuven frezen waarbij je bij een constante snedediepte het toerental opvoert. Zo krijg je data voor de lobbengrafiek die het veilige en productieve freesgebied weergeeft. Oplossingen om chatter tegen te gaan, kun je zoeken in een stijvere of beter dempende combinatie van gereedschap, spindelhouder en spindel of in een andere gereedschapgeometrie. Van den Hurk is geen voorstander van op de machine geïntegreerde systemen. “Waarom iets op de machine zetten wat je niet vaak nodig hebt.” Lees hier een eerder artikel over chatteraanpak bij VDL ETG.
Tooling en coating
De themadag rond procesbeheersing in de verspaning vond plaats bij het Teclab, het opleidingscentrum voor de verspaning van het Summa College in Eindhoven. Hier werden ’s middags demonstraties gegeven met de VHM chatterfree frees voor aluminium van KMWE Toolmanagers en een frees van Van Hoorn Carbide. KMWE Toolmanagers heeft de kop- en de spiraalgeometrie van de frees aangepast en daarnaast nog eens een rondfase aangebracht. “Een gecontroleerde botheid die ervoor zorgt dat de frees minder agressief het materiaal ingaat”, lichtte Eric de Bijl van KMWE Toolmanagers toe. Sinds kort doet men deze frees coaten met hard carbon van Balzers Oerlikon. Dankzij deze dunne coating verbetert de spaanafvoer en is de standtijd verdubbeld. Het gereedschap alleen is, aldus De Bijl, niet de enige stap die je moet zetten om het chatterprobleem tegen te gaan. Ook de werkstukopspanning telt mee, evenals de gereedschapopname.
Aangepaste helix
Gerard van Kessel, engineer bij Van Hoorn Carbide, wees met name op het belang om de juiste helix te kiezen, passend bij de applicatie. “Hoe zachter het materiaal, hoe scherper de tand moet zijn want anders gaat de frees duwen en trekken. Bij gehard materiaal wil je juist een minder scherpe tand, anders ga je schrapen en niet snijden.” Van Hoorn Carbide voert thans na het slijpen nog een nabewerking op de snijkanten uit om hierop een radius aan te brengen. Dit levert een langere standtijd, minder verkleving en een kleinere aanvangsslijtage.
Invloed koelsmeermedium
Chatter voorkomen is een oplossing om de stabiliteit van het freesproces te verbeteren. Het Duitse Merz Werkzeugmaschinen kiest een heel andere aanpak om de stabiliteit van het freesproces te verhogen. In de gereedschapopname Swingstop gebruikt men een speciaal tegenmateriaal die voor een dempende werking zorgt. Deze speciale krimphouder zorgt dat de hoge frequenties geabsorbeerd worden. De trilling aan de tip van het gereedschap worden naar de kern van de krimphouder geleid en daar door het speciale materiaal opgenomen. Merz Werkzeugmaschinen levert de Swingstop nu nog in een HSK uitvoering (HSK 25 tot HSK 63). De SK-variant komt in 2014 op de markt. Daarnaast denkt Herbert Merz, directeur, de processtabiliteit te verhogen met de Mediumverdeler. Deze speciale huls op de spindel met nozzles zorgt voor een constante mix van lucht en koelsmeeremulsie die precies rond het gereedschap blijft en daar terecht komt waar het nodig is: in de snede. Met deze mediumverdeler reduceer je het gebruik van koelsmeeremulsies tot 0,5 gram per uur. “Wij willen het water zoveel mogelijk uit de machine halen omdat water meer voor- dan nadelen heeft. Minder water in de machine draagt bij aan een thermisch stabiel proces.” Dat vertaalt zich in langere standtijd van gereedschappen, hogere oppervlaktekwaliteit en minder nabewerken.
In het komend digimagazine verschijnt een uitgebreid artikel over de themadag.
