I takt med att massanpassning blir regel snarare än undantag, försöker distributörer och tillverkare av reservdelar eliminera kostsamma vibrationer från sina kunders bearbetningsprocesser eller från sina egna produktionslinjer, vilket minskar eller eliminerar behovet av sekundära processer.
Anledningen till att denna strategi har antagits är enkel: problematiska vibrationer är vanliga vid tillverkning av metalldelar. Vibrationer påverkar verktygets livslängd, ytfinishen och ökar tiden och kostnaden för att slutföra arbetet. Sådana förhållanden leder ofta till att suboptimala maskinparametrar ställs in eller att dyra ”vibrationsdämpande” verktyg används.
Vibrationer uppstår oftast när förhållandet mellan längd och diameter (L/D) på ett verktyg är högt, vilket är ett krav för verktyg som behövs för att nå in i djupa fickor, hål eller andra detaljer på den del som bearbetas.
När delen roterar runt verktyget, eller vice versa, uppstår vibrationer som ger en dålig ytfinish och kräver sekundära bearbetningar för att uppfylla specifikationerna.
Med allt mer ambitiösa produktivitetsmål kan en vibrationsdämpande verktygshållare som fungerar utan att behöva justeras för varje jobb ge konkreta fördelar för tillverkare av komponenter. I takt med att additiv tillverkning (3D-printning) blir allt vanligare ökar behovet av längre, mer flexibla verktyg som är mer känsliga för vibrationer än kortare verktyg.
Ett effektivt sätt att förbättra resultatet är att använda verktygshållare med självjusterande massdämpare (STMD). Dessa unika verktygshållare består av en volframmassa som stöds av polymerskivor inuti hållaren. Skivorna extraherar vibrationsenergi från skärverktygets kropp för att minimera rörelser och neutralisera vibrationer genom att koppla samman verktygsmaskinens motor och skärhuvudet.
När skärkrafter appliceras på verktyget uppstår vibrationer naturligt i ett frekvensband, och STMD:s styvhet justeras automatiskt till den frekvensen för att maximera effekten av massdämpningen.
STMD är eleganta plug-and-play-lösningar som är lätta att använda för att förbättra ytfinishen, påskynda cykeltiden, minska verktygskostnaderna (total ägandekostnad), minska skrotkvoten och sänka energiförbrukningen. Genom att göra det möjligt att slutföra jobben snabbare och mer effektivt jämfört med andra alternativ kan STMD-verktygshållare förbättra matningen och hastigheten tack vare stabiliserade verktyg och kan också förbättra arbetsmoralen genom att minska stressen.
Eftersom bearbetningsoperationer ofta använder verktyg med högt L/D-förhållande kan vibrationer vara ett problem. STMD:er extraherar vibrationsenergi från skärverktygets kropp för att minimera rörelser och neutralisera vibrationer.
I många fall kräver verktygshållare underhåll och justering. STMD-verktyg är däremot underhållsfria. Med tanke på den stora mängden bearbetningsoperationer i de flesta verkstäder kan även den minsta procentuella minskningen resultera i betydande besparingar, samtidigt som verkstäderna kan klara allt stramare produktionsscheman.
Detaljerna
Användningen av STMD är ett exempel på hur fysik och kemi samverkar. Det komplexa problemet med att ändra vibrationsfrekvensen på skärverktyg beror på förändringar i skärförhållandena, såsom verktygsslitage, slitna fogar och vibrationer i arbetsstyckets material. Traditionella verktygshållare kräver kontinuerlig justering för att säkerställa bästa prestanda, eftersom felaktig justering kan förvärra vibrationsproblemet istället för att förbättra det. STMD-enheter är däremot självjusterande och kan användas med alla typer av installationer i en produktionsanläggning.
Mer specifikt justerar fjäderelementen styvheten efter vibrationsfrekvensen och löser problemet med frekvensförändringar. Resultatet blir bättre ytfinish och högre processäkerhet.
Eftersom alla verktygsmaskiner är olika (stora, små, långa, korta, nya, gamla) gör variationerna att verktygsmaskinens vibrationsfrekvens blir oförutsägbar, eftersom olika verktyg vibrerar med flera olika frekvenser. För närvarande är massdämpare på skärverktyg svåra att använda eftersom de är inställda på en specifik frekvens eller behöver justeras ofta för att säkerställa effektiv vibrationsdämpning.
STMD:er innehåller material som ändrar sin styvhet beroende på vibrationsfrekvensen. När frekvensen är hög är styvheten hög, och vice versa. Dessa material möjliggör självjusteringsfunktionen på massdämpare, som automatiskt anpassar sig efter maskinens förhållanden.
Med ett svarvverktyg som exempel kan verktyget ställas in för olika längder för bearbetning av olika delar. Ju längre överhängslängden är, desto lägre är vibrationsfrekvensen och vice versa. Verktyget vibrerar med olika frekvenser, beroende på överhängslängden, och STMD:er över ett bredare frekvensområde korrelerat med L/D-förhållandet.
Skärprocessparametrarna (hastigheter och matningar) är konservativa eller begränsade när risken för instabila variationer måste beaktas. Vid användning av STMD-teknik är vibrationer inget problem.
Dessutom, när höghastighetsbearbetning orsakar flera frekvensvariationer på skärverktygen, justerar STMD:er sig själva för att dämpa höga och låga frekvenser, så att det blir möjligt att skära framgångsrikt vid höga hastigheter och matningshastigheter.
En praktisk lösning
STMD erbjuder nästan perfekt ytfinish jämfört med de mest använda verktygshållarna. Skillnaden ligger i volframmassan som stöds av polymerskivor inuti hållaren, eftersom volfram är ett tätt material som förblir stillastående jämfört med andra metaller och plaster som används för att tillverka verktygshållare.
Som tidigare nämnts har denna verktygslösning en elegans – praktisk enkelhet – som gör den lätt att använda och resulterar i förbättrade ytfinishar och cykeltider, samt lägre verktygskostnader och mindre omarbetning.
Det finnsbearbetningstestdataoch envitboksom i detalj förklarar STMD:s prestanda under olika förhållanden och visar att de är ett alternativ till traditionella verktygshållare som är värt att överväga, särskilt med tanke på de allt högre kostnaderna för att inte ha de produkter som kunderna vill ha i lager, eller kostnaderna för att behöva göra omarbetningar på grund av att en del eller komponent inte uppfyller specifikationerna.
STMD är ett ekonomiskt alternativ till andra verktyg för vibrationsdämpning, som kan kosta upp till 10 000 dollar per enhet, och kan hjälpa dig att minska antalet skadade delar samtidigt som ytkvaliteten förbättras och skärinsatsernas livslängd förlängs, vilket bidrar till att minimera dina produktionskostnader.
När du har fastställt ditt arbetsflöde och programmerat STMD:er i din CAM-programvara kommer du att se hur väl dessa massdämpare integreras med dina processer. Du kommer också att uppleva en minskning av verktygsbrott som kan sänka dina ägandekostnader med upp till 30 %.
STMD kan också hjälpa dina kunder, eller dig, att minska cykeltiderna med 30 %, sänka verktygskostnaderna med 5–10 %, minska energiförbrukningen med 2–3 % och minska spill med 1–2 %. Med den volym bearbetning som du eller dina kunder utför kan dessa siffror bli betydande.
Förutom att tillverka en värdefull produkt är vi stolta över det stöd vi ger både distributörer och produktionsanläggningar. Om dina kunder eller du behöver hjälp med att använda STMD:er kan du skicka information om din maskin och bearbetningsinställningar tillinfo@maqab.com såsvarar vi inom 24 timmar. Vi lovar detta eftersom vi vet hur viktigt det är att slutföra ett jobb i tid och inom budget, och vi vet av egen erfarenhet hur dyrt det är när jobb måste göras om.
För att inleda en diskussion om hur vi kan samarbeta,berätta om dina kunders utmaningar när det gäller vibrationsdämpning eller om de utmaningar som du själv har upplevt nyligen.
MAQ:s historia
Idén till MAQ STMD kom från Qilin (uttalas CHILL-in) Fu, vår tekniska chef, när han var doktorand vid Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm. Han studerade hur vibrationer påverkade bearbetningen och insåg att det fanns möjligheter till förbättringar.
Ett genombrott skedde 2015 när Qilin använde befintliga polymerer för att noggrant mäta en polymers frekvensberoende styvhet. Han upptäckte att vissa polymerer har en väsentligt ökad styvhet med ökad frekvens.
Till slut kom ett forskarteam, där Qilin ingick, fram till att en grupp polymerer med en specifik fysikalisk struktur och kemi skulle ha den nödvändiga frekvensberoende styvheten för massdämpare.
Företagsnamnet MAQ kommer från de tre grundarnas förnamn – Mihai Nicolscu, Amir Rashid och Quilin Fu.
Det är ett utmärkt exempel på hur grundforskning i ett akademiskt laboratorium kan leda till en fantastisk affärsidé som sedan utvecklas till ett blomstrande företag.
Om du tror att STMD kan vara till nytta för dina kunder,hör av dig såkan vi diskutera hur vi kan samarbeta.