Sandvik Coromant heeft een kotterbaar met een lengte van bijna 11.000 mm (11 meter) en 600 mm in doorsnede ontwikkeld. Dit kolossale draaibankgereedschap is volgens de specialist in bewerkingsgereedschappen de grootste kotterbaar ter wereld.
De kotterbaar is ontwikkeld voor de Jyväskylä unit van de Häkkinen Group, een Finse machinebouwer. Dit bedrijf gaat het gereedschap gebruiken voor bewerkingen voor diverse sectoren, waaronder offshore olie en gas, elektriciteitstransport en duurzame energie.
De unit wilde een gereedschap dat een specifiek type component kon bewerken met kritische afmetingen. Hoewel het type component niet werd gespecificeerd (vanwege geheimhoudingsclausules), is het bijzonder groot: 12.000 mm in lengte en 800 mm in diameter. Het moest van beide zijden kunnen worden bewerkt.
Het benodigde gereedschap was een kotterbaar. Die wordt bij bewerkingen gebruikt om de diameter van een bestaand gat in een werkstuk te vergroten en te verfijnen. De gaten die worden gemaakt door een kotterbaar zijn preciezer, nauwkeuriger en gladder dan gaten die worden gemaakt met boren.
De diameter en lengte van een kotterbaar wordt bepaald door de afmetingen van het werkstuk zelf. Het component vereiste dus een kotterbaar die in afmetingen nog niet bestond.
Reduceren van trillingen
De Jyväskylä unit van de Häkkinen Group benaderde haar partner ŠMT, voorheen Skoda Machine Tool, in Tsjechië, producenten van nauwkeurige horizontale kotter- en freesmachines, horizontale draaibanken en meer. Maar het was al snel duidelijk dat ŠMT een specialist op het gebied van bewerkingsgereedschappen in moest schakelen
ŠMT vroeg Sandvik Coromant CZ, in Tsjechië, om ondersteuning bij de ontwikkeling van een kotterbaar van deze omvang.
“Het reduceren van trillingen in kotterbaren is cruciaal omdat het precisie en een goede oppervlaktekwaliteit waarborgt bij bewerkingen.” legt Vaclav Faber, projectingenieur bij Sandvik Coromant CZ, uit.
Ondanks de grootte stabiel
Overmatige trillingen kunnen leiden tot onnauwkeurigheden, slijtage van het gereedschap en aantasting van de integriteit van het werkstuk. Dat waren aandachtspunten gezien de enorme schaal van de bewerking.
Deze kotterbaar wist, ondanks zijn grootte, de stabiele en gecontroleerde verspaningsomtandigheden te behouden,. Dit was mogelijk door de trillingen te minimaliseren. Dit resulteert volgens Faber in een hogere productiviteit, een langere standtijd en prima oppervlakte-afwerkingen.
Het gereedschap moest ook naadloos integreren met de bestaande machines en compatibel zijn voor gebruik in ŠMT’s enorme draaibank. Dan kwam Sandvik Teeness in het Noorse Trondheim in beeld.
Uitdagingen bij het ontwerp
De kotterbaar is gemaakt van staal en bevat een component van zwaar metaal dat, geklemd in speciale rubberen ringen, als demper gebruikt wordt. Deze demper wordt gebruikt voor het reduceren of absorberen van trillingen, die zelden voorkomen in machines of constructies.
Een ander cruciaal kenmerk van de kotterbaar is de Coromant Capto gereedschapshouder die vóór de kotterbaar is bevestigd. Deze bevat de snijwisselplaten die nodig zijn voor het bewerken van het werkstuk. De Coromant Capto is ontworpen om de instel- en gereedschapswisseltijden te reduceren (waardoor de bezettingsgraad van de machine significant toeneemt) en om een stabiele en betrouwbare bewerking te ondersteunen.
“De gereedschapshouder is bijzonder nuttig gebleken bij multi-task machines,” zegt Faber. “Het maakt het samenstellen van gereedschappen met verschillende lengtes en ontwerpeigenschappen mogelijk, ongeacht de machinekoppeling.”
Daarmee voldoet het volgens hem ook aan de vereiste van de Jyväskylä unit van Häkkinen Group om een kotterbaar te hebben die inzetbaar is in een breed scala aan industriële configuraties.
Uitgebreide testen
Specialisten van Sandvik Teeness voerden op locatie cruciale frequentiemetingen uit om de doelmatigheid van de in de kotterbaar geîntegreerde dempingsadapter te evalueren. De kotterbaar werd ingezet in een grote CNC-draaibank en meerdere malen getest in drie toepassingen – voorbewerken, nabewerken en profieldraaien – telkens met verschillende snijgegevens.
Het gereedschap werd gebruikt met een maximaal toegestane uitsteeklengte van 10-keer de diameter (10 x D), aanbevolen om trillingen te minimaliseren en de best mogelijke stabiliteit en nauwkeurigheid te verkrijgen.
Sandvik Coromant’s Silent Tools kotterbaren, die zo heten omdat ze werken met minimale trillingen, worden over het algemeen gebruikt bij lange gereedschapsuitsteeklengtes en een starre opspanning. Cilindrische kotterbaren moeten altijd worden opgespannen in een gespleten spanbushouder met een minimale opspanlengte van 4 keer de baardiameter.
Snedediepte (ap), voeding (fn) en materiaal
De snijgegevens waren gebaseerd op initiële aanbevelingen gegenereerd door het CoroPlus Gereedschapsgids softwareplatform. Deze werden aangepast tijdens de testen. Voor de voorbewerkingstoepassing, werd de kotterbaar steeds ingezet met een snijsnelheid (vc) van 100 m/min en een voeding per omwenteling (fn) van 0,4 mm/omw.
De belasting op een kotterbaar is voornamelijk afhankelijk van de snedediepte (ap), de voeding en het werkstukmateriaal. Het is essentieel om te waarborgen dat er voldoende ap en fn is om trillingen tijdens het verspanen te voorkomen. Een te hoge ap en fn kan trillingen veroorzaken omdat het gereedschap doorbuigt.
Daarom werd de ap aangepast voor testdoeleinden. De kotterbaar vertoonde tekenen van trillingen bij een ap van 5,6 mm en beperkte prestaties bij 4,5 mm. Uiteindelijk kwam naar voren dat 3,5 mm de aanbevolen snedediepte was.
Aanbevolen instellingen
Bij de nabewerking en ook de profieldraaitoepassingen, werd de kotterbaar steeds ingezet bij een vc van 110 m/min en ap van 0,5 mm. De fn werd aangepast, en de uitkomst was dat 0,25 optimaal was. Zo werd dit de aanbevolen instelling, met een ruwheidgemiddelde (Ra) van 3,4.
Met de testresultaten in handen kon Sandvik Coromant snijgegevensparameters en wisselplaten aanbevelen aan ŠMT, stelt Faber.
Daarna waren er nog diverse vergaderingen met het Sandvik Teeness productieteam nodig over de leveringstijd van de kotterbaar en alle details omtrent het hanteren, het transport en de logistiek. Daarbiuj werd nauw samengewerkt met ŠMT’s ontwerpers, technologen, het productieteam in Noorwegen en alle mensen die betrokken waren bij het verkoopproces.
Van onschatbare waarde
De kolossale kotterbaar wordt nu gebruikt in de werkplaats van de Jyväskylä unit van de Häkkinen Group. De aanwinst bleek er al snel van onschatbare waarde. Het gereedschap wordt gebruikt voor de precisiebewerking van componenten voor diverse sectoren.
Omdat ŠMT onder de indruk is van ’s werelds grootste kotterbaar, is het bedrijf van plan om te investeren in nog meer kotterbaren van Sandvik Coromant. Dit worden wel iets kleinere tools, voor het bewerken van iets kleinere componenten.