Tag Archief van: drieassige bewerking

Workshop Röders

/in

Kijken naar freesproces als totaalsysteem loont zich

Om het maximale resultaat te bereiken bij iedere freesbewerking is een optimaal samenspel tussen gereedschap, freesstrategie van de CAM-software, CNC-bewerkingsmachine en spindel van doorslaggevend belang. Het innovatieve bewijs daarvoor wordt geleverd door MMC Hitachi Tool Engineering, Delcam en Röders. Tijdens een workshop van de drie partners raakten de deelnemers overtuigd van de mogelijkheden.

Geen bewerkingstechniek heeft de afgelopen jaren waarschijnlijk zo geprofiteerd van de technologische vooruitgang als het frezen. En die ontwikkeling gaat nog steeds door. Daarbij geldt echter meer dan ooit: alleen als alle aspecten en parameters die van belang zijn voor het freesproces worden meegenomen kan het maximale resultaat worden bereikt bij een bewerkingsopdracht. Of met andere woorden, een optimaal samenspel tussen het gereedschap, de freesstrategie van het CAM-pakket, de machine, de spindel en de besturingssoftware is bepalend voor het eindresultaat.

Het Vortex proefproduct tijdens het voorfrezen met hoge Z-verplaatsing op de Röders RXU1400. Al na 18 minuten kon Nick Bergheim het gerede product presenteren.

Wat er in de praktijk mogelijk is als dit goed wordt opgepakt laat de samenwerking zien tussen de gereedschapsproducent MMC Hitachi Tool Engineering, de CAD- en CAM-specialist Delcam en Röders als leverancier van hoogdynamische en nauwkeurige freesmachines. Dat geldt voor het nauwkeurige HSC-frezen (high speed cutting) met VHM-gereedschappen uit volhardmetaal uit de Epoch-serie van MMC Hitachi Tool, maar ook voor het ‘spanen maken’ bij het HPC-frezen (high performance cutting). In het laatste geval ligt de focus op de bewerking met schachtfrezen met lange snijkanten in combinatie met de Vortex Z-vlak voorfreesstrategie. Vortex maakt deel uit van het PowerMill CAM-pakket van Delcam en met deze innovatieve ruimtechnologie kunnen de freestijden worden gereduceerd met in sommige gevallen wel 60 procent, zowel bij de bewerking van aluminium als hardmetalen.

Hoe dit in zijn werk gaat legt Tobias Mohaupt van Delcam uit. “Bij de huidige voorfreesstrategieën wordt bij het ruimen van inwendige hoeken de voeding beperkt. Omdat bij Vortex de contacthoek en de voeding over de gehele gereedschapsbaan worden gecontroleerd wordt bij een zo groot mogelijke freesdiepte een constante spaandikte bereikt. Op die manier wordt de tijdens het verspanen opgewekte warmte eveneens op een heel gelijkmatige manier afgevoerd.” Tegelijkertijd zorgen de stabiele snijcondities voor een constantere temperatuur aan de snijrand, waardoor de levensduur van de coating wordt verlengd en het oppervlak van het werkstuk minder schade oploopt.

 

Simulatie van de bewegingen van het gereedschap met de Vortex voorfreesstrategie van PowerMill. Daarboven het bewerkte demowerkstuk uit 1.2312. Duidelijk zichtbaar zijn de freesbanen met hun constante contacthoek en voeding.

Snijkrachten
Om maximaal te kunnen profiteren van de Vortex voorfreesstrategie moeten zowel het gereedschap als de aard van de bewerking wel aan bepaalde randvoorwaarden voldoen, stelt Nick Bergheim van MMC Hitachi Tool Engineering vast. Vortex biedt vooral voordelen ten opzichte van bekende strategieën als trochoidaalfrezen bij oppervlaktebewerkingen van contouren in 2D en 3D, waarbij de toleranties heel nauw mogen zijn. “Dus overal waar met gereedschappen met een lange snijkant en Z-uitslag gefreesd kan worden en waar een goede spaanafvoer mogelijk is.”

De juiste keuze van de bewerkingsmachine vormt hierbij eveneens een belangrijke afweging. “In tegenstelling tot het klassieke voorfrezen met grote wisselplaatgereedschappen wordt bij Vortex hoogdynamisch en met constante snijkrachten gefreesd”, aldus dr. Oliver Gossel van Röders. In die situatie bieden machines met een hoge stijfheid en dynamiek (versnelling en ruk) duidelijke voordelen.

 

Compleetbewerking
Gossel verklaart in dit verband dat de machines van Röders zich dankzij hun stijfheid en dynamiek bij uitstek lenen voor de Vortex strategie. Dat geldt ook voor de spindels die door Röders worden geleverd, waarbij een optimaal compromis tussen stijfheid, stabiliteit en beschikbare momenten en toerentallen wordt geboden. Op die manier kan op een en dezelfde machine een werkstuk zowel worden voorgefreesd als nagefreesd, zodat het in één opspanning compleet kan worden bewerkt.

Bij een demonstratie in het democentrum van Röders stonden daarom naast de VHM-frezen van MMC Hitachi Tool en de freesstrategie van PowerMill met name de voor het capaciteitsfrezen ontwikkelde RXU1400 en het vijfsassige RXP601DS HSC-bewerkingscentrum in het middelpunt van de belangstelling. De RXU1400 paart daarbij een hoge dynamiek aan hoge nauwkeurigheid, dankzij de uitzonderlijke stijfheid die het resultaat is van de Quadroguide meervoudige geleiding van Röders. Bij beide machines zijn alle assen uitgerust met directe aandrijvingen.

 

De hoofdrolspelers in beeld. Van links naar rechts directeur Jürgen Röders (Röders), Nick Bergheim (MMC Hitachi Tool Engineering), Tobias Mohaupt en Walter van Doorne (beide Delcam) en dr. Oliver Gossel (Röders).

Constante toonhoogte als bewijs voor consistente voeding
Met inachtneming van parameters als machinekinematiek en besturing (RMS6 van Röders), gereedschapstypen en hun belasting, toerentallen en voedingen was tijdens de demonstratie een proefproduct uit 40CrMnMoS8-6 (1.2312) met behulp van Vortex geprogrammeerd. Dit product werd op de RXU1400 met een 12 mm torische schachtfrees met asymmetrische tandverdeling in een recordtijd van 18 min uit volmetaal gefreesd. Daarbij was duidelijk hoorbaar dat het verspaningsproces heel gelijkmatig verliep, want de Vortex voorfreesstrategie resulteert in een constante toonhoogte tijdens de bewerking. Een duidelijke aanwijzing voor een constante voeding en snijsnelheid van de frees. Een belangrijk positief gevolg daarvan is dat de standtijd

Nick Bergheim presenteert na slechts 18 minuten al het gerede eindproduct.

van het gereedschap aanzienlijk wordt verlengd, zoals Tobias Mohaupt aangeeft. Bij conventionele voorfreesprocessen worden vaak sterk wisselende toonhoogten gegenereerd, wat wijst op een steeds wisselende belasting van het gereedschap.

Natuurlijk zijn de haalbare verspaningsparameters sterk afhankelijk van de beschikbare machine, legt Nick Bergheim uit. “Daarom loont het zich om goed te kijken naar het prestatieniveau dat de machine kan leveren.” Van belang is om precies te weten op welk punt de machine voldoende vermogen heeft, maar de snijsnelheid niet te hoog is. Zodat het voorfreesgereedschap niet overbelast wordt, want de verspaningscondities zijn uiteraard van invloed op de slijtage van het gereedschap.

Bij de uitgevoerde experimenten werd een spindel gebruikt met een maximaal toerental van 30.000 min-1 en een maximaal moment van 35 Nm (S1). De resultaten waren zonder meer overtuigend. Zo kon het geselecteerde gereedschap bij de optimale parameters worden ingezet. Door de stijfheid van de machine en de spindel traden geen trillingen op die de levensduur van het gereedschap zouden kunnen ondermijnen. Dankzij de hoge versnellingen die mogelijk waren konden ook kleine radii volgens de Vortex-strategie worden bewerkt.

 

Vergelijking van bewerkingsstrategieën
De demonstratie werd afgesloten met de vijfassige compleetbewerking van een tweede proefproduct uit de speciaallegering Toolex, met een iets hogere hardheid van 44 HRc. Het werkstuk telde vier halve kogels die elk met verschillende bewerkingsstrategieën werden gerealiseerd. Op die manier werd zichtbaar gemaakt welke mogelijkheden binnen handbereik komen met het Z-vlak voorfrezen van Vortex. Daarbij kan niet alleen met torusgereedschappen maar ook heel goed met kogelfrezen worden gewerkt, zo maakte de demonstratie duidelijk. Als kogelfrees werd de vierzijdige EHHB-4060-ATH (uit de Epoch 21-serie) toegepast.

De demonstratie leerde ook hoe het proces geoptimaliseerd kan worden met het oog op nauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit. Daarbij komt ook de bewerkingstijd als afweging om de hoek kijken. “De eerste kogel hebben we nabewerkt met een vierzijdige kogelfrees, om te laten zien dat de nauwkeurigheid hier nooit het niveau haalt van een tweezijdige kogelfrees”, aldus Nick Bergheim. De vierzijdige variant heeft echter wel als voordeel dat de bewerking sneller verloopt, eenvoudig omdat er meer snijkanten zijn. “Als de focus op cyclustijd ligt dan verdient de vierzijdige kogelfrees de voorkeur, als nauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit bepalend zijn dan komt de tweezijdige kogelfrees in beeld.”

Het proefproduct uit Toolex 44 werd vijfassig bewerkt op de RXP601DS. Met behulp van de vier halve kogels op het werkstuk werd het effect van de verschillende bewerkingsstrategieën (van voorfrezen tot finishing) op het eindresultaat zichtbaar gemaakt.

Bij de derde en vierde kogel vormde een zo hoogwaardig mogelijk oppervlak het streven. Hier werd gebruik gemaakt van een tweezijdige kogelfrees van het type EPHPB-2040-10-PN (uit de Epoch 21-serie), omdat deze dankzij zijn snijkantgeometrie, zijn radiustolerantie van 3 micrometer en zijn PN-coating optimaal geschikt is voor de nabewerking van Toolox 44. “Bij de vierde kogel hebben we met behulp van PowerMill het NC-programma nog weer zodanig aangepast dat een nog beter en nauwkeuriger resultaat kon worden bereikt”, legt Nick Bergheim uit. In dit geval werden enkele parameters enigszins bijgesteld, zoals de bewerkingstolerantie, de puntenverdeling en de zijwaartse verplaatsing. “Wat we aan wilden tonen is dat het altijd nog weer een nuance beter kan.” Het resultaat mocht er zijn. Met name de uitstekende oppervlaktekwaliteit van de derde en vierde kogel waren opmerkelijk. De coproductie van het VHM-gereedschap van MMC Hitachi Tool, de freesstrategieën van PowerMill en de HSC-machine van Röders wierp hier duidelijk zijn vruchten af. Daarbij was iedereen onder de indruk van de dynamiek en nauwkeurigheid waarmee de RXP601DS de freesbewerkingen uitvoerde.

 

In voortraject de prioriteiten definiëren
Ook een vaststelling om te onthouden: al in het voortraject moet worden bepaald wat bij een bepaalde bewerking voorrang heeft. Staat de betrouwbaarheid van het proces voorop, met navenant langere cyclustijden? Of wordt juist vereist dat de producten zo snel mogelijk van de machine komen, om de productiekosten te reduceren, omdat de machine volledig bezet is of omdat er sprake is van een sterke tijdsdruk?

“Dat moet op voorhand worden afgewogen, waarna de overeenkomstige parameters kunnen worden bepaald”, benadrukt Nick Bergheim en wijst in dit verband op de ondersteuning die de klant daarbij wordt geboden. “Want ook bij het meest hoogwaardige precisiegereedschap kunnen de mogelijkheden alleen optimaal worden benut wanneer het onder de juiste condities wordt toegepast.” Omdat dit uiteindelijk ook geldt voor de programmering en de machine bieden de drie betrokken partijen hun klanten allen op hun gebied de benodigde ondersteuning aan bij het optimaliseren van de diverse freesbewerkingen.

De workshop bij Röders in Soltau trok veel belangstelling vanuit de verspaningswereld. Rechts een kijkje in het democentrum van Röders waar een Vortex proefproduct wordt voorgefreesd op de RXU1400. Uit de gelijkmatige toonhoogte kon worden afgeleid dat voeding en snijsnelheid gedurende de gehele bewerking constant bleven.

De Haan

/in

Grote producten vragen om grote en stabiele machines

Een jaar geleden heeft De Haan Special Equipment in Stadskanaal geïnvesteerd in een grote SKT700 LM draaimachine van Hyundai-Kia. Het bedrijf speelt daarmee in op de vraag naar steeds grotere elementen vanuit de hijskraanindustrie.

 

“Onderblokken en takelblokken voor mobiele kranen, aangevuld met aanverwante zaken voor de off-shore die te maken hebben met heffen en hijsen”

zo vat technisch directeur Henny Meijering het productassortiment van De Haan Special Equipment in één zin samen. De kranen worden onder meer ingezet in havens, op schepen en binnen de industrie.

Ook in dit marktsegment van heffen en hijsen is sprake van een trend naar steeds grotere formaten en tonnages. Afgelopen jaar nog heeft De Haan SE het tot nu toe grootste takelblok ter wereld vervaardigd, met een hijscapaciteit van 3.000 ton. Het blok zelf weegt al 111.000 kg. Het is duidelijk dat het bij De Haan dus voornamelijk draait om het grote en zware werk. Dat weerspiegelt zich in de samenstelling van het machinepark, waar grote draai- en freesmachines de boventoon voeren.

L700LMA

De nieuwe L700LMA van Hyundai-Wia.

Extra C-as
Zo is een jaar geleden een grote SKT700 LM draaimachine van de Zuid-Koreaanse machinebouwer Hyundai-Kia aangeschaft, in ons land vertegenwoordigd door Dymato in Veenendaal. Niet het aantal bestuurbare assen maakt hier indruk, maar met name de productformaten die bewerkt kunnen worden. Op de machine kunnen producten tot een diameter van 1.000 mm en een lengte van 3.250 mm worden bewerkt. De hoofdspil heeft een vermogen van 45 kW, bij een maximaal toerental van 1500 min-1. De SKT700 LM is uitgerust met een turret met twaalf posities voor (aangedreven) gereedschappen met een stabiele BMT85 opname.

 

foto 2

Een grote dubbelhaak in bewerking op de SKT700 LM (foto: De Haan)

De SKT700 LM beschikt over twee lineaire assen (X en Z), aangevuld met een extra C-as (de M in de typeaanduiding) met een indexering van 0,001º.Dankzij die C-as en de aangedreven gereedschappen kunnen ook aanvullende boorbewerkingen worden uitgevoerd. De aangedreven gereedschappen hebben een vermogen van 11 kW, het maximale toerental bedraagt 3.000 min-1.
Meijering noemt verder de schuinbeduitvoering van de SKT700 LM een belangrijk voordeel. De klauwplaat zit dankzij deze constructie voor in de machine en is eenvoudig te benaderen.

Betrouwbaar
Naast de machinedimensies en de bewerkingsmogelijkheden is de stabiliteit en betrouwbaarheid van de machine voor Meijering eveneens van doorslaggevend belang. Op dat punt hebben de positieve ervaringen met een wat kleinere SKT28 draaimachine van Hyundai Kia een belangrijke rol gespeeld. “Die machine is inmiddels zo’n vier jaar in bedrijf en bevalt uitermate goed, zowel qua productiviteit als betrouwbaarheid. De machine heeft al die jaren vrijwel storingsvrij gedraaid.”

Die degelijkheid heeft de SKT700 LM, naast de zware uitvoering, onder meer te danken aan de stabiele blokgeleidingen voor de x- en z-as. Zo worden bij De Haan SE bijvoorbeeld in één boring gaten aangebracht met een diameter van 180 mm (met vast gereedschap in dit geval). Dat betekent heel veel spanen per tijdseenheid en een hoge belasting van de machine. Vanwege zijn ruime bewerkingsmogelijkheden en zijn stabiliteit wordt de SKT700 LM vooral ingezet voor draaibewerkingen aan grote assen, haken en moeren

Foto bovenaan: De SKT700 LM in zijn volle omvang in bedrijf bij De Haan Special Equipment (foto: Jan Oonk).

 

Tata Steel

/in

Tata Steel automatiseert productie kerfslagstaafjes
Onconventionele aanpak, integrale oplossing

De kerfslagproef bepaalt de materiaalweerstand van staal tegen brosse breuk. Als mogelijk eerste ter wereld heeft Tata Steel in IJmuiden de productie van tienduizenden kerfstaafjes in klein- en enkelseries volledig te automatiseren. Daarmee lopen de testfaciliteiten in de pas met de snelle productiegroei in speciaal- en hogesterktestaal. De integrale automatisering is turn-key gerealiseerd met een conventioneel drieassig CNC-bewerkingscentrum met robotbesturing. Succesfactor: het kerfslagstaafje zelf.

Het toevoermagazijn van de productiecel bevat de 3D-gecodeerde staalblokjes met werkplaatsnummer in willekeurige volgorde: verschillende diktes, uiteenlopende sterktes en hardheden. Deze monsterblokjes zijn geknipt uit keurplaten uit de productie voor mechanische kwaliteitscontrole door middel van destructief onderzoek.
De robot vergelijkt of de parameters van het monster overeenkomen met de codering en plaatsen het in voorraadstation van het drieassige bewerkingscentrum, dat het blokje met precisie transformeert in drie genormeerde kerfslagstaafjes. Het markeerstation brengt per  staafje code en volgnummer aan en deponeert de staafjes in de tray: gereed voor de kerfslagproeven om onder geconditioneerde omstandigheden de weerstand tegen brosse breuk te bepalen.
Dit is in het kort de geautomatiseerde productie van kerfslagstaafjes waarmee Tata Steel waarschijnlijk  als eerste staalproducent een complex probleem integraal heeft opgelost. Dymato uit Veenendaal leverde in samenwerking met plaatsgenoot Cellro een turn-key oplossing.

Flessenhals
Tata Steel groeit sterk in speciale staalsoorten, zoals hogesterkte-constructiestalen voor onder meer scheepsbouw, ‘geelgoed’, offshore, zware transportmiddelen en in andere industrieën die hoogwaardige constructiestalen inkopen op gecertificeerde materiaalspecificatie. Tata Steel produceert dit warmgewalst staal op rol in diktes tot vooralsnog twintig millimeter.
Het succes in productontwikkeling en productiemogelijkheden leidde tot een flessenhals in de finale kwaliteitscontrole. Een batch blijft in quarantaine tot vrijgave door het onafhankelijke Testhouse, op grond van geprotocolleerde kwaliteitscontrole.
Enkele jaren geleden voerde Tata Steel in IJmuiden zo’n tienduizend kerfslagproeven per jaar uit. Dit is nu al opgelopen tot meer dan het dubbele en zal tot 2017 doorgroeien tot een kleine vijftigduizend. Geautomatiseerde productie van de kerfslagstaafjes tekende zich af als de enige manier om de groei bij te houden en daarmee doorloopsnelheid en levertijden te verbeteren. En als er dan toch geautomatiseerd werd, dan had Tata Steel nog wel enkele wensen:

De kosten beperken door zoveel mogelijk staafjes zelf te produceren en dus minder uit te besteden, onbemand doordraaien om vanuit een tweeploegen-kwaliteitscontrole de 24/7-productie bij te houden. En het zou mooi zijn om ook de toleranties aan te scherpen, ook al viel de conventionele eigen en uitbestede productie keurig binnen de normen.

foto 2

De autmatisering is gericht op maximale productietijd van het bewerkingscentrum

Drieassige bewerking
Tata Steel heeft een aantal leveranciers van bewerkingsmachines uitgenodigd om voorstellen op tafel te leggen. Met weinig eisen ten aanzien van de hardware en des te meer eisen aan het eindproduct, conform de uitputtende normen voor kerfslagstaafjes. Het testprotocol stelt nauwe eisen aan maatvoering, richting en dieptepositie waarmee de staafjes uit de keurplaat worden genomen en diepte, hoek en afrondingsradius van de kerf. Dat alles bij een oppervlakteruwheid beter dan 5 μ. Extra complicatie is het gegeven dat het systeem zeer uiteenlopende staalsoorten en –diktes voor de frees krijgt. De kwaliteit van het eindproduct prevaleerde in deze uitdaging boven de kwantiteit, al lag juist dat criterium ten grondslag aan de automatiseringsvraag.
De productgeoriënteerde vraagstelling heeft de leverancier in de gelegenheid gesteld buiten conventionele kaders te denken. De conventionele productiesystematiek van kerfslagstaafjes is losgelaten om een integrale verspaningsoplossing met een nieuw ontwikkelde freesstrategie in te passen in de bedrijfsvoering van een ‘niet-verspanende’ opdrachtgever. Met een verrassende uitkomst: veel aandacht voor het geautomatiseerde aan- en afvoertraject om zorgeloze continuïteit te bereiken. Het heeft geleid tot een universeel drie-assig CNC-freescentrum (Hyundai WIA F 400) met drie opspanklemmen en geïntegreerde meettaster in combinatie met een vrij programmeerbare robot. In een gesprek met Tata’s Mechanical Testing-manager Jelle van der Wal, Dymato-directeur ing. Theo Coffeng en Cellro’s salesmanager Bert den Ouden komt naar voren dat snellere verspaningsoplossingen denkbaar zouden zijn, maar in dit geval de som der delen groter is: de samengestelde eenheid heeft de operatorfunctie gerobotiseerd. Ook uiteenlopende details in hardware en programmering zijn gericht op continuïteit binnen het dagelijkse proces van Tata’s kwaliteitscontrole en –onderzoek.Wie het centrum aan het werk ziet zal onwillekeurig vaststellen dat de robot menselijke trekjes lijkt te hebben. Met name in het positioneren van de werkstukken op één van de drie opspanklemmen: positioneren met een klein extra tikje voor de laatste precisie. Speciale opspantechnieken die de machine-ontwerpers nog niet uit de doeken willen doen zorgen er voor dat de uit keurplaten geknipte en dus niet exact haakse monsterplaatjes toch perfect in de klem worden genomen. De doordachte robotmanipulatie optimaliseert voorbereiding, buffering en andere handling, zodat de frees niet stilstaat.

foto 3

Het eindproduct: gecodeerde kerfslagstaafjes

Vijf frezen
De codering van het monsterplaatje activeert automatisch het specifieke freesprogramma. De werkstukken zijn heel divers: dikte van 6 tot 20 millimeter en een sterktespreiding van S235 tot zelfs S960 of hoger geven het vaste bewerkingsproces de variëteit van enkelstuks. Toch is het gelukt het gereedschap te beperken tot slechts vijf frezen: 10 en 16 millimeter, een kerf- en afbraamfrees. elke bewerking wordt met één frees uitgevoerd, zonder wissel tussen grof- en fijnfrees. Daarmee is een carrousel van 24 posities voldoende. Automatische gereedschapscontrole en -wissel op normwaarden en standtijd doen de rest om de beoogde 48 onbemande uren te halen, goed voor 700 tot 1.000 kerfslagstaafjes. Machinedetails als schoonblazen van de werkstukken, royale spoeling, automatische spanenafvoer en nevelrecuperatie dragen bij aan de uiteindelijke oppervlaktekwaliteit.
Het geheel is uitgelegd op diktes tot 26 millimeter en inmiddels getest tot 25 millimeter.

Vrij programmeerbaar
In de huidige situatie is de programma-afloop voor alle kerfslagstaafjes identiek, en vooral afgestemd op de dikte. De gereedschappen zijn uitgelegd op sterkte en standtijd. Aangezien het een universele CNC-machine met vrij programmeerbare robot betreft, zijn traploze aanpassingen relatief eenvoudig mogelijk. Zo is het goed denkbaar dat de ontwikkeling van staalsoorten en proefprotocollen leidt tot specifieke freesprogrammering op basis van de materiaaleigenschappen.
Het gehele systeem is door Dymato in samenwerking met Cellro in Veenendaal getest en na de ‘factory acceptance test’ vervolgens bij Tata Steel in Velsen in gebruik gesteld. De site acceptance test is voltooid, binnenkort volgt na evaluatie de finale afname.– Tata Steel spreekt van een mogelijke wereldprimeur met deze unieke automatisering.
 

Freesstrategie kerfslagstaafjes
De geautomatiseerde productie van kerfslagstaafjes bij Tata Steel in het kort:
– Scannen code monsterblokje en controle;
– Schoonblazen en opspannen;
– Met een voeding van 2,5 tot 3 millimeter op dikte maken bovenzijde;
– Op dikte frezen onderzijde en op breedte frezen;
– Verdelen in drie staven en afbramen;
– Kerf infrezen;
– Coderen en afzetten in tray gereed product.

In de oorspronkelijk situatie werden de blokjes eerst voorzien van vier boorgaten om de sleuven te kunnen trekken, Hier werd de V-groef met een trekfrees aangebracht, na een aparte polijstbewerking.
Ten opzichte van de conventionele productie is Tata Steel er in geslaagd de standaarddeviatie van de afmetingtoleranties van de kerfslagstaafjes verder terug te dringen.

Afbeelding bovenaan: Integrale perspanningsoplossing, inclusief aan- en afvoer.

ARTooling

/in

“Echt een machine voor het high-tech marktsegment”, zo karakteriseert directeur Nico van Wijnen van gereedschapmakerij ARTooling in Gameren het RP600 HSC-bewerkingscentrum van Röders. De machine werd zeven jaar geleden aangeschaft om aan de steeds hogere nauwkeurigheidseisen te kunnen voldoen en op dat punt heeft de RP600 haar beloftes volledig ingelost. Dankzij de automatische updates van de besturingssoftware is de machine ook nog eens tien procent sneller geworden.

“Dat we nog bestaan komt omdat we een duidelijke strategie hebben”, aldus Van Wijnen. Een van de kernelementen van die strategie is het aanbieden van een totaalconcept aan klanten in het high-end segment van de markt, waarbij ARTooling het hele pakket aan spuitgietmatrijzen en stempels rond een eindproduct voor zijn rekening neemt. Hij noemt als voorbeeld een koffiezetapparaat waarvoor zowel de stansgereedschappen voor de metaaldelen als de spuitgietmatrijzen voor de kunststofdelen worden vervaardigd.

En hoewel Van Wijnen opmerkt dat de projectvoering bij dit soort opdrachten nog belangrijker is dan het maakproces zelf, daar aan de bovenkant van de markt gaat het onvermijdelijk ook om de laatste micrometers. Met name in een kritisch segment als de medische industrie, waar het onderste uit de fijnmechanische kan gehaald moet worden. Van Wijnen laat een medisch instrument zien met injectienaalden, waarbij de buitendiameter … bedraagt en de opening een diameter heeft van …. Dat lukt alleen wanneer de toleranties binnen heel nauwe marges beheerst worden. Nauwkeurigheden op een dergelijk niveau vragen om machines met een onberispelijke reputatie op het gebied van stabiliteit en betrouwbaarheid.

 

Spindelsensor

roders_foto3

Voorbeeld van een complexe meervoudige matrijs met nauwe toleranties. (foto: ARTooling)

Stijfheid en stabiliteit zijn belangrijke kenmerken van de Röders machines. Directeur Theo Coffeng van Dymato in Veenendaal, sinds begin 2009 de vertegenwoordiger van Röders in Nederland, noemt in dat verband onder meer de portaaluitvoering, waarbij het bed de X-beweging voor zijn rekening neemt en de kolom de Y- en Z-beweging. In verhouding met andere oplossingen biedt dat volgens hem niet alleen voordelen wat de stabiliteit betreft, maar het geheel aan bewegingen dat nodig is om een product te bewerken ligt verhoudingsgewijs eveneens lager. Ook de uitsteeklengte van het gereedschap is zo laag mogelijk gehouden om de kans op afwijkingen zo klein mogelijk te houden.
Waar de machine volgens Van Wijnen en Coffeng ook in uitmunt is de correctie van de spindeluitzetting bij temperatuurstijging. De kolom is uitgerust met een sensor die de uitzetting rechtstreeks meet. Dat is nog weer een graadje nauwkeuriger dan een indirecte temperatuurcorrectie. De positie van de gereedschapneus in de Z-richting kan daardoor worden gegarandeerd met een nauwkeurigheid van 2 µm. Alle bewegende onderdelen van de machine worden bovendien gekoeld om temperatuureffecten tot een minimum te beperken.

 

Juiste spaandikte

Een belangrijk element is voor Van Wijnen ook het hoge toerental tot 38.000 min-1. Op de machine worden zowel hardmetalen onderdelen bewerkt als grafietelektrodes voor de zinkvonkmachines en op beide terreinen kan de machine daarmee uit de voeten. De spil is Vector-gestuurd, wat erop neerkomt dat de machine ook bij lage toerentallen nog voldoende koppel heeft. Met het oog op die grafietelektrodes, waarbij nogal wat stof vrijkomt, wijst Coffeng ook op de stofdichte uitvoering van de machine. Hij spreekt zelfs van een ‘volmaakte afdichting’. Het voorkomt dat door het grafietstof op termijn het functioneren van de machine op het spel komt te staan.
Dat hoge toerental van de Röders gaat hand in hand met een stevige dynamiek. Voor Van Wijnen eveneens een belangrijke element en niet alleen vanwege de productiviteit. “Die dynamiek is nodig om de 3D contouren goed te kunnen volgen”, geeft hij aan. Hij voegt daar nog aan toe: “Om goed te verspanen is een juiste spaandikte van belang. Hoe eerder de juiste snelheid is bereikt hoe beter de oppervlaktekwaliteit en hoe minder slijtage van de gereedschappen.” Vandaar dat de versnelling van 1g dan ook op verschillende aspecten (productiviteit, kwaliteit en slijtage) positief uitwerkt.

 

Toerentalcorrectie

roders_foto1

De machines van Röders zijn vanaf twee zijden toegankelijk, zodat de machine toegankelijk blijft voor de operator bij de overstap naar robotbelading.

De kwaliteit en snelheid van de besturing is eveneens essentieel om zowel qua productiviteit als nauwkeurigheid het beste resultaat te bereiken. Om het 3D-contour zo exact mogelijk te kunnen volgen is een hoge reactiesnelheid een voorwaarde. In de vorm van het RMS 6 pakket levert Röders zijn eigen besturingssoftware, met een reactietijd van minder dan 0,1 ms en met een capaciteit om meer dan 10.000 bewerkingselementen vooruit te zien. Dat is van belang bij hoge bewerkingssnelheden. De voedingssnelheden worden bovendien automatisch aangepast aan de vorm van het contour, om op elke positie de maximale nauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit te bereiken.
Het besturingspakket wordt door Röders bovendien telkens automatisch aangepast volgens de laatste versie. Zonder verdere ingrepen wordt dezelfde machine daardoor in de loop der tijd steeds sneller. Het bedrijf geeft zelf als voorbeeld een matrijsdeel voor een flessenbodem, waarvan de bewerkingstijd in de loop van tien jaar met 41 procent is ingekort. Van Wijnen zelf schat de gemiddelde tijdwinst op omstreeks 10 procent voor het hele productenpakket, sinds hij de machine heeft zeven jaar geleden heeft aangeschaft.
Een bijzonderheid van de RMS 6 besturing is nog dat in een vooraf geselecteerde toerentalrange automatisch het optimale toerental wordt gegenereerd. Dat wil zeggen met het minimale vibratieniveau, ook dat draagt bij aan een optimale oppervlakteruwheid.

 

Hydrostatisch

roders_foto2

Een sproei-inrichting reinigt de gereedschappen. (foto: Röders)

Van Wijnen heeft destijds bewust gekozen voor een drie-assige uitvoering. “Qua complexiteit van de bewerkingen hebben we eigenlijk een vijfasser nodig, maar dan lever je wel wat in op het punt van nauwkeurigheid”, geeft hij als afweging. Principieel valt daar weinig tegenin te brengen, maar volgens Coffeng haalt Röders bij haar vijfassige machines desondanks een tolerantieniveau beneden 5 µm. “Dat is inderdaad iets ruimer dan de 1 à 2 µm bij drie-assige machines, maar voor de meeste toepassingen toch ruimschoots acceptabel.”
De RP600 bij ARTooling is nog uitgerust met kogelomloopspillen (waarbij de voedingssnelheid kan oplopen tot 30 m/min), sinds 2009 levert Röders haar HSC-machines echter zonder uitzondering met lineaire aandrijvingen (de RXP-serie). “Dat maakt de machines nog dynamischer en qua prijs maakt het nauwelijks verschil meer”, aldus Coffeng. De voedingssnelheden kunnen hier oplopen tot 60 m/min, afhankelijk van het type. Die lineaire aandrijvingen bieden ook nog eens meer nauwkeurigheid, onder meer omdat temperatuureffecten hier niet optreden.
Voor wie de hoogste graad van nauwkeurigheid nastreeft levert Röders daarnaast nog de RHP-uitvoering met hydrostatische blokgeleidingen. Naast frezen, boren en tappen worden deze machines ook ingezet voor het coördinatenslijpen. Zie voor het complete aanbod van Röders: dymato.nl en www.roeders.de.

 

ART Group: top-3 van Europa

kadertekst: ARTooling, het vroegere GVW, maakt samen met SMS (high-end matrijzen) en WTS (parts en reservedelen), beide in Tilburg, deel uit van de ART Group. De bundeling van krachten kan worden gezien als het resultaat van de zoektocht naar een ‘unieke positie in de markt’. Als uitvloeisel daarvan zijn de partners zich de afgelopen jaren sterk gaan richten op de levering van totaalconcepten aan het topsegment van de markt, waar veel kennis en kunde om de hoek komt kijken. “Rond de matrijzen als basisproduct hebben we een heel kennisblok gebouwd”, aldus Van Wijnen en hij rekent de ART Group inmiddels tot de top-3 van Europa op haar terrein. Zo’n 30 tot 40 procent van de gereedschappen wordt in het buitenland afgezet, tot in Azië.
Om binnen deze complete turn-key projecten de juiste prijs/kwaliteit verhouding te kunnen bieden wordt de aanmaak van een deel van de benodigde matrijzen uitbesteed. Voor de coördinatie daarvan en de bewaking van het Europese normenniveau zijn met name ART Europe en ART Asia in het leven geroepen. Matrijzen voor kritische sectoren als de medische industrie en voor moeilijk te verwerken materialen als glasvezelversterkte kunststoffen worden nog altijd in zijn geheel in Nederland gefabriceerd. Dat geldt ook voor proefproducties en proefpersingen. Voor meer informatie zie www.artooling.com.

Bron: AR Tooling (PDF)

B&S Technology

/in

11Bij B&S Technology in Tilburg ligt de focus op het topsegment van de markt, waar korte levertijden en hoge nauwkeurigheid worden gevraagd in steeds moeilijker materialen. Vandaar dat het afgelopen jaar is geïnvesteerd in een drieassig bewerkingscentrum van Röders voor ultieme nauwkeurigheid.

B&S Technology heeft zijn roots in de fabricage van stempels en matrijzen, maar anno 2015 omvat het productenpalet ook andersoortige componenten en modules. Dat varieert van prototypes voor de R&D-sector tot kleine en middelgrote series fijnmechanische onderdelen voor marktsegmenten als micro-elektronica, automotive, personal care en de voedings- en verpakkingsindustrie. Nog altijd met complexiteit en hoge nauwkeurigheid als rode lijn.

De strategische keuze om de activiteiten te spreiden over een breder marktgebied noemt shopfloor manager Roland van Abeelen als een van de belangrijkste overlevingsfactoren. “Dat heeft ons overeind gehouden. De risico’s zijn beter gespreid, zodat we economische klappen op kunnen vangen.” Een hoge nauwkeurigheid en kwaliteit noemt hij daarbij, naast snelle en betrouwbare levering, als de kracht van het bedrijf.

 

Tien koelcircuits

B & S - 2

Om verstorende warmte-invloeden tegen te gaan beschikt de RXP 400 onder andere over een koelmantel rond de spil.

In dat plaatje van hoge nauwkeurigheid past de recente investering in de nieuwe RXP400 van Röders, een machine die bij uitstek schittert in een tolerantiebereik van ± 0,001 mm. Hoewel indirect ook snelheid een afweging vormt. “We hebben deze machine aangeschaft als sneller alternatief voor het zinkvonken”, zoals Van Abeelen aangeeft. “Met een nauwkeurigheid rond één micrometer en een oppervlakteruwheid van Ra 0.01 µm hoort dat zonder extra nabewerking tot de mogelijkheden.” Die tijdwinst zit niet alleen in de hogere snelheid van de bewerking zelf, maar vooral in het feit dat geen vonkdoorn meer gemaakt hoeft te worden. Dat wil overigens niet zeggen dat het zinkvonken helemaal buiten beeld gaat verdwijnen. “Bij speciale vormen en bij scherpe hoeken blijft de techniek nog altijd onmisbaar.”

Röders wordt in ons land vertegenwoordigd door Dymato in Veenendaal. Volgens Van Abeelen wordt “alles op de machines van Röders gecontroleerd en beheerst”. Hij doelt dan onder meer op de tien onafhankelijke koelcircuits waarmee de temperatuur van essentiële machinedelen constant wordt gehouden. waaronder een koelmantel rond de spindel, om verstorende warmte-invloeden effectief te bestrijden. Een extra regelkring zorgt er daarnaast voor dat eventuele afwijkingen in de spindellengte worden geregistreerd en via de software worden gecompenseerd.

 

Rekenkracht

Een dergelijk niveau van nauwkeurigheid vergt een ultieme stabiliteit van de machine in al zijn facetten. Om een maximale stijfheid van het machineframe te bereiken maakt Röders bijvoorbeeld gebruik van wat wordt aangeduid als het Quadroguide-concept. Bovendien is sprake van directe lineaire aandrijvingen, wat naast een hogere dynamiek en nauwkeurigheid ook minder warmteontwikkeling oplevert.

De machine heeft een bewerkingsbereik van 410 mm x 294 mm x 210 mm. Met een gereedschappenmagazijn van dertig posities.

Naast de stabiliteit van de machine is ook de opname van de gereedschappen een belangrijk element. Op de RXP400 wordt gebruik gemaakt van gereedschaphouders van MST met BIG Plus-opname, door Van Abeelen aangeduid als “de Ferrari onder de gereedschaphouders”. Bij deze BIG Plus-opname is sprake van een dubbel contactvlak (zowel radiaal als axiaal), zodat een hogere stabiliteit en stijfheid wordt bereikt. Rondloopnauwkeurigheden van ± 2 micrometer horen volgens Van Abeelen op deze manier tot de mogelijkheden op deze machine.

Van Abeelen roemt ook de rekenkracht van de Röders-besturing. Dankzij de hoge rekensnelheid kunnen optimale freesbanen worden gerealiseerd, met een vloeiende overgang tussen verschillende banen en gereedschappen. Voor de aansturing wordt gebruik gemaakt van een 32 kHz processor, waarbij de freesbaan elke 0,03 ms wordt gecontroleerd en eventueel bijgestuurd.

 

Hardheid van 70 Rc

Op de RXP400 kan worden gewerkt met een toerental tot 40.000 min-1. Dat maakt het mogelijk om met hele kleine en nauwkeurige freesjes te werken en toch nog een redelijke verspaningscapaciteit te bereiken. Het kleinste freesje bij B&S meet bijvoorbeeld maar een diameter van 0,2 mm. Met name bij de bewerking van moeilijke materialen komt dat van pas en wat dat betreft sluit de machine van Röders naadloos aan op de trend naar steeds exotischer materialen die ook Van Abeelen signaleert. Bij B&S speelt dat onder andere bij de bewerking van prototypes in de R&D-sfeer, waarvoor de machine veelvuldig wordt ingezet. Hardheden tot 70 Rc komen daarbij voor. “Het standaard staal is bij ons meer uitzondering dan regel geworden.”

Omdat voor een ultieme nauwkeurigheid niet alleen de kwaliteit van de machines doorslaggevend is zijn alle werkplaatsen bij B&S geconditioneerd op een temperatuur van 21 ± 1 ºC. “Want er is geen enkele machine die kan corrigeren voor temperatuurverschillen in het product zelf”, aldus Van Abeelen.

 

Betrouwbaar & Snel

De naam B&S verwijst naar de oprichters A. Brekelmans (draaier) en A.A.J. van der Sande (gereedschapmaker) die in 1948 de basis legden voor het bedrijf. Heden ten dage wordt het ook graag gebruikt voor het weergeven van het motto van het bedrijf : ‘Betrouwbaar & Snel’. B&S Technology telt 52 medewerkers en maakt deel uit van de B&S Group, waartoe ook behoren B&S Glassmoulds in Leerdam (de vroegere werkplaats van Royal Leerdam) en B&S Special Tools in Veenendaal (de voormalige reparatiewerkplaats van SKF).

 

Steeds hoogwaardiger materialen

B & S -1

Met de RXP400 van Röders horen nauwkeurigheden van ± 0,001 mm tot de mogelijkheden. Daarmee is de machine een sneller alternatief voor zinkvonken.

B&S Technology beschikt over een breed arsenaal aan mogelijkheden op het gebied van mechanische bewerkingen, dat zich uitstrekt van draaien en frezen tot (rond-, profiel- en coördinaten)slijpen, draadvonken en zinkvonken. Een bewuste keuze die ook te maken heeft met het streven naar korte levertijden, blijkt uit de woorden van Van Abeelen. “Zo verliezen we zo min mogelijk tijd, terwijl we de kwaliteit ook beter in de hand hebben.”

Het accent ligt meer en meer op de levering van prototypes, enkelstuks en kleine series in de vorm van een totaalconcept voor en in nauwe samenwerking met de klant. Inclusief onderhoud en nazorg van de systemen. Wat materiaalsoorten betreft bestrijkt B&S het hele scala van kunststoffen, aluminium en staal tot gehard staal, Inconel en titaanlegeringen. Waarbij Van Abeelen een duidelijke verschuiving ziet naar hoogwaardiger maar moeilijker te bewerken materialen.

Eco-versie L230LMSA van Hyundai-Wia

/in

Tot 30 procent lager energieverbruik bij draaien

Met zijn besparing tot 30 procent op energieverbruik sluit de eco-versie van de L230LMSA draaimachine van Hyundai-Wia naadloos aan op het thema van de Demoweek: Techniek voor morgen. Dat geldt overigens ook voor de productiviteit en nauwkeurigheid die de machine daarbij aan de dag legt. De L230LMSA is een van de highlights die Dymato presenteert tijdens de Demoweek.

Met de eco-versie van de L230LMSA levert Hyundai-Wia een concrete en substantiële bijdrage aan het streven naar meer duurzaamheid bij productieprocessen. De machine is onder meer voorzien van een Power Consumption Monitor, waarbij het energieverbruik real-time wordt weergegeven. Verder is de machine uitgerust met een Auto Power Off-optie, waarbij de machine automatisch kan worden uitgeschakeld aan het eind van een bewerking. Dankzij de minimaalsmering wordt daarnaast ook fors bespaard op olieverbruik. Een nevelcollector zorgt er daarbij voor dat fijne neveldeeltjes worden verwijderd, zodat ze geen vervuiling en gezondheidsproblemen kunnen veroorzaken.

 L230LMSA

Hoge stabiliteit

Maar ook op het gebied van productiviteit staat de L230LMSA zijn mannetje. De hoofdspil (15 kW, 4.000 min-1) en subspil (5,5 kW, 5.000 min-1) beschikken over krachtige built-in motoren. De hoofdspil heeft een stafdoorlaat van 65 mm, de draaidiameter boven het bed bedraagt 310 mm en de maximale draailengte 520 mm,. Dankzij de synchronisatie van hoofd- en subspil kunnen producten draaiend worden overgenomen.
De turret heeft een bewerkingsbereik van 220/560/590 mm (X/Z/B) en telt twaalf posities voor (aangedreven) gereedschappen met stabiele BMT-55 opname, met mogelijkheden voor zowel een rechte als een hoekfreeskop. De indexeertijd bedraagt slecht 0,2 s. Alle lineaire assen beschikken over dubbel uitgevoerde en door servomotoren aangedreven kogelomloopspillen met grote diameter en driezijdige geleiding. Want zoals altijd staat het hele machineconcept van Hyundai-Wia garant voor een hoge stabiliteit, met een minimum aan thermische effecten. Sinds de introductie op de Techni-Show 2012 heeft de L230LMSA-eco zich ontpopt tot een ware hardloper.