Da die Massenanpassung eher zur Regel als zur Ausnahme wird, versuchen Händler und Teilehersteller, kostspielige Vibrationen aus den Bearbeitungsvorgängen ihrer Kunden oder aus ihren eigenen Produktionslinien zu eliminieren, um den Bedarf an Nachbearbeitungen zu reduzieren oder ganz zu beseitigen.
Der Grund für diese Strategie ist einfach: Bei der Herstellung von Metallteilen treten häufig problematische Vibrationen auf. Vibrationen beeinträchtigen die Standzeit der Werkzeuge, die Oberflächengüte und erhöhen den Zeit- und Kostenaufwand für die Fertigstellung. Solche Bedingungen führen oft dazu, dass suboptimale Maschinenparameter eingestellt oder teure „Anti-Vibrationswerkzeuge” verwendet werden müssen.
Vibrationen treten am häufigsten auf, wenn das Verhältnis von Länge zu Durchmesser (L/D) eines Werkzeugs hoch ist, was erforderlich ist, um tief in Taschen, Löcher oder andere Merkmale des zu bearbeitenden Teils vorzudringen.
Wenn sich das Werkstück um das Werkzeug dreht oder umgekehrt, kommt es zu Vibrationen, die zu einer schlechten Oberflächengüte führen und Nachbearbeitungen erforderlich machen, um die Spezifikationen zu erfüllen.
Da die Produktivitätsziele immer ehrgeiziger werden, kann ein vibrationsdämpfender Werkzeughalter, der ohne Anpassung an jede einzelne Aufgabe funktioniert, den Teileherstellern greifbare Vorteile bieten. Mit der zunehmenden Verbreitung der additiven Fertigung (3D-Druck) wächst der Bedarf an längeren, flexibleren Werkzeugen, die anfälliger für Vibrationen sind als kürzere Werkzeuge.
Eine effektive Möglichkeit zur Verbesserung des Geschäftsergebnisses ist die Verwendung von Werkzeughaltern mit selbstregulierenden Massendämpfern (STMDs). Diese einzigartigen Werkzeughalter bestehen aus einer Wolframmasse, die von Polymerscheiben im Inneren des Halters gestützt wird. Die Scheiben entziehen dem Schneidwerkzeugkörper Schwingungsenergie, um Bewegungen zu minimieren und Schwingungen zu neutralisieren, indem sie den Motor der Werkzeugmaschine und den Schneidkopf verbinden.
Wenn Schnittkräfte auf das Werkzeug ausgeübt werden, treten naturgemäß Vibrationen in einem bestimmten Frequenzbereich auf, und die Steifigkeit des STMD passt sich automatisch an diese Frequenz an, um die Wirkung der Massendämpfung zu maximieren.
STMDs sind elegante Plug-and-Play-Lösungen, die sich einfach einsetzen lassen, um die Oberflächengüte zu verbessern, die Zykluszeit zu verkürzen, die Werkzeugkosten (Gesamtbetriebskosten) zu senken, die Ausschussquote zu reduzieren und den Energieverbrauch zu senken. Da sich Arbeiten im Vergleich zu anderen Optionen schneller und effizienter erledigen lassen, können STMD-Werkzeughalter dank stabilisierter Werkzeuge die Vorschubgeschwindigkeiten und Drehzahlen verbessern und durch Stressabbau auch die Arbeitsmoral am Arbeitsplatz steigern.
Da bei der spanenden Bearbeitung häufig Werkzeuge mit hohem L/D-Verhältnis zum Einsatz kommen, können Vibrationen ein Problem darstellen. STMDs entziehen dem Schneidwerkzeugkörper die Vibrationsenergie, um Bewegungen zu minimieren und Vibrationen zu neutralisieren.
In vielen Fällen müssen Werkzeughalter gewartet und eingestellt werden. Im Gegensatz dazu sind STMDs wartungsfrei. Angesichts des Umfangs der Bearbeitungsvorgänge in den meisten Werkstätten können selbst kleinste prozentuale Reduzierungen zu erheblichen Einsparungen führen und es den Werkstätten gleichzeitig ermöglichen, immer engere Produktionspläne einzuhalten.
Die Details
Der Einsatz von STMDs ist ein Beispiel für die Zusammenarbeit von Physik und Chemie. Das komplexe Problem der Änderung der Schwingungsfrequenz bei Schneidwerkzeugen ist auf Veränderungen der Schnittbedingungen zurückzuführen, wie z. B. Werkzeugverschleiß, Verschleißstellen und Schwingungen der Werkstückmaterialien. Herkömmliche Werkzeughalter müssen ständig neu eingestellt werden, um eine optimale Leistung zu gewährleisten, da eine falsche Einstellung das Vibrationsproblem verschlimmern statt verbessern kann. Im Gegensatz dazu sind STMDs selbstregulierend und können mit jeder Konfiguration in einer Produktionsanlage verwendet werden.
Insbesondere passen die Federelemente die Steifigkeit entsprechend der Schwingungsfrequenz an und überwinden das Problem der Frequenzänderungen. Das Ergebnis sind bessere Oberflächenqualitäten und eine höhere Prozesssicherheit.
Da alle Werkzeugmaschinen unterschiedlich sind (groß, klein, lang, kurz, neu, alt), machen Abweichungen die Schwingungsfrequenz der Werkzeugmaschine unvorhersehbar, da verschiedene Werkzeuge mit unterschiedlichen Frequenzen schwingen. Derzeit sind Massendämpfer an Schneidwerkzeugen schwer einzusetzen, da sie auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt sind oder häufig neu eingestellt werden müssen, um eine effiziente Schwingungsdämpfung zu gewährleisten.
STMDs enthalten Materialien, deren Steifigkeit sich je nach Schwingungsfrequenz ändert. Bei hoher Frequenz ist die Steifigkeit hoch und umgekehrt. Diese Materialien ermöglichen die Selbstabstimmungsfunktion von Massendämpfern, die sich automatisch an die Maschinenbedingungen anpassen.
Am Beispiel eines Drehwerkzeugs lässt sich zeigen, dass das Werkzeug für unterschiedliche Längen eingestellt werden kann, um verschiedene Teile zu bearbeiten. Je länger die Auskragung, desto niedriger die Schwingungsfrequenz und umgekehrt. Das Werkzeug schwingt je nach Auskragung mit unterschiedlichen Frequenzen, und STMDs über einen breiteren Frequenzbereich, der mit dem L/D-Verhältnis korreliert.
Die Schnittparameter (Geschwindigkeiten und Vorschübe) sind konservativ oder begrenzt, wenn das Risiko instabiler Schwankungen berücksichtigt werden muss. Bei Verwendung der STMD-Technologie sind Vibrationen kein Problem.
Darüber hinaus passen sich STMDs an, um hohe und niedrige Frequenzen zu dämpfen, wenn bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung mehrere Frequenzschwankungen an den Schneidwerkzeugen auftreten, sodass ein erfolgreiches Schneiden bei hohen Geschwindigkeiten und Vorschubraten möglich wird.
Eine praktische Lösung
STMDs bieten im Vergleich zu den am häufigsten verwendeten Werkzeughaltern nahezu perfekte Oberflächen. Der Unterschied liegt in der Wolframmasse, die von Polymerscheiben im Inneren des Halters gestützt wird, da Wolfram ein dichtes Material ist, das im Vergleich zu anderen Metallen und Kunststoffen, die zur Herstellung von Werkzeughaltern verwendet werden, stationär bleibt.
Wie bereits erwähnt, zeichnet sich diese Werkzeuglösung durch Eleganz und praktische Einfachheit aus, wodurch sie leicht zu bedienen ist und zu verbesserten Oberflächenqualitäten und Zykluszeiten sowie zu geringeren Werkzeugkosten und weniger Nacharbeit führt.
Es gibtBearbeitungs-Testdatenund einWhitepaper, die die Leistung von STMDs unter verschiedenen Bedingungen detailliert erläutern und zeigen, dass sie eine Alternative zu herkömmlichen Werkzeughaltern darstellen, die es wert ist, in Betracht gezogen zu werden, insbesondere angesichts der zunehmend hohen Kosten, die entstehen, wenn Produkte, die Kunden wünschen, nicht vorrätig sind, oder wenn Nacharbeiten erforderlich sind, weil ein Teil oder eine Komponente nicht den Spezifikationen entspricht.
STMDs sind eine kostengünstige Alternative zu anderen Entschwingungswerkzeugen, die bis zu 10.000 US-Dollar pro Einheit kosten können. Sie helfen Ihnen, die Anzahl beschädigter Teile zu reduzieren, die Oberflächenqualität zu verbessern und die Lebensdauer von Schneideinsätzen zu verlängern, um Ihre Produktionskosten zu minimieren.
Nachdem Sie Ihren Arbeitsablauf festgelegt und STMDs in Ihrer CAM-Software programmiert haben, werden Sie sehen, wie gut sich diese Massendämpfer in Ihre Prozesse integrieren lassen. Außerdem werden Sie eine Verringerung der Werkzeugausfälle feststellen, wodurch sich Ihre Betriebskosten um bis zu 30 % reduzieren lassen.
STMDs können auch Ihren Kunden oder Ihnen dabei helfen, die Zykluszeiten um 30 % zu verkürzen, die Werkzeugkosten um 5 % bis 10 % zu senken, den Energieverbrauch um 2 % bis 3 % zu reduzieren und den Ausschuss um 1 % bis 2 % zu verringern. Angesichts des Umfangs der von Ihnen oder Ihren Kunden durchgeführten Bearbeitungsvorgänge können diese Zahlen erheblich sein.
Neben der Herstellung eines wertvollen Produkts sind wir stolz auf die Unterstützung, die wir sowohl Händlern als auch Produktionsstätten bieten. Wenn Ihre Kunden oder Sie Hilfe bei der Verwendung von STMDs benötigen, senden Sie bitte die Details zu Ihrer Maschine und Ihrer Bearbeitungseinrichtungan info@maqab.com.Wir werden Ihnen innerhalb von 24 Stunden antworten. Wir geben dieses Versprechen, weil wir wissen, wie wichtig es ist, Aufträge termingerecht und innerhalb des Budgets zu erledigen, und wir wissen aus erster Hand, wie teuer es ist, wenn Aufträge nachbearbeitet werden müssen.
Um ein Gespräch darüber zu beginnen, wie wir zusammenarbeiten können,erzählen Sie uns von den Herausforderungen Ihrer Kunden im Bereich Schwingungsdämpfung oder von denen, die Sie selbst kürzlich erlebt haben.
Die Geschichte von MAQ
Die Idee für MAQ STMDs stammt von Qilin (ausgesprochen CHILL-in) Fu, unserem CTO, als er Doktorand am KTH Royal Institute of Technology in Stockholm war. Er untersuchte, wie sich Vibrationen auf die Bearbeitung auswirken, und erkannte, dass es hier Verbesserungspotenzial gab.
Ein Durchbruch gelang 2015, als Qilin vorhandene Polymere zur genauen Messung der frequenzabhängigen Steifigkeit eines Polymers verwendete. Er stellte fest, dass einige Polymere mit zunehmender Frequenz eine deutlich erhöhte Steifigkeit aufweisen.
Schließlich stellte ein Forschungsteam, zu dem auch Qilin gehörte, fest, dass eine Gruppe von Polymeren mit einer bestimmten physikalischen Struktur und Chemie die für Massendämpferanwendungen erforderliche frequenzabhängige Steifigkeit aufweisen würde.
Der Name des Unternehmens, MAQ, leitet sich von den Vornamen der drei Mitbegründer ab – Mihai Nicolscu, Amir Rashid und Quilin Fu.
Es ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie Grundlagenforschung in einem akademischen Labor zu einer großartigen Geschäftsidee führen kann, die sich dann zu einem florierenden Unternehmen entwickelt hat.
Wenn Sie glauben, dass STMDs Ihren Kunden Vorteile bringen können,lassen Sie es uns wissen, damitwir eine mögliche Zusammenarbeit besprechen können.