MULTITASKING CNC'S VRAGEN OOK INVESTERING IN GEREEDSCHAPPEN

Capaciteit van het gereedschapsmagazijn maakt het verschil

Multitasking is een ruim begrip. In principe is een freesdraaicentrum ook al een CNC-machine voor meerdere bewerkingen in één keer. Doorgaans wordt het begrip multitasking met name gebruikt voor CNC-draaicentra met een aparte freesspil, meerdere turrets en eventueel nog een onderturret en tegenspil. Dergelijke machines komen pas volledig tot hun recht als er ook speciale gereedschappen op worden gebruikt. De productiviteit van dit type machine vraagt echter ook om een hoge betrouwbaarheid van de gereedschappen. Want ongeplande productie-uitval valt niet makkelijk in te halen.

CNC-MACHINE OF MULTITASKING

Met een moderne CNC-draaimachine kan tegenwoordig ook al een aardig eindje gefreesd worden. Zeker als de bank met een Y-as en aangedreven gereedschappen is uitgerust. Toch biedt de echte multitaskingmachine met zijn B-as duidelijk voordelen. Niet alleen is zo'n aparte freesspindel krachtiger en kan men daarmee volledig 5-assig verspanen; het grote verschil zit met name in de capaciteit van het gereedschapsmagazijn. Dat is aanzienlijk groter. En de meeste fabrikanten bieden mogelijkheden om dit magazijn verder uit te breiden als dat nodig is.

MULTIFUNCTIONELE GEREEDSCHAPPEN

Gereedschapsfabrikanten ontwikkelen ook zogenaamde multifunctionele gereedschappen. Zo zijn er gereedschappen waarmee zowel gedraaid als gefreesd kan worden om de cyclustijd verder te reduceren. Ze sparen daarnaast plaats in het magazijn. Bij dit type gereedschap worden de wisselplaten zodanig gepositioneerd in de houder, dat de draaigereedschappen niet in aanraking met het werkstuk komen als ze in een roterende bewerking worden ingezet.

Bij de draaibewerking staat het gereedschap immers stil en zal de kant met de wisselplaat voor het frezen niet gebruikt worden. Een andere oplossing is dat men werkt met adapters op een standaardhouder. Hiermee kan men voor elke opdracht het juiste gereedschap samenstellen en tegelijkertijd de voorraad aan gereedschapshouders beperkt houden, alhoewel veel bedrijven die onbemand werken - typisch voor multitasking - gereedschappen vaak standaard in de ketting laten. Dit type multifunctionele gereedschappen is niet exclusief voorbehouden aan de draaicentra met aparte freesspindel, maar zijn ook op andere machines inzetbaar, zoals freesdraaicentra.

Een aandachtspunt dat in zijn algemeenheid geldt, is dat multitaskingmachines met name hoge eisen stellen aan de stabiliteit van het gereedschapssysteem. Zeker als men met een freesmachine gaat draaien met een slank gereedschap met een grotere uitsteeklengte en het gereedschap in de spindel geblokkeerd wordt. Op dat moment zijn aspecten zoals een geringe mate van doorbuigen en balans essentieel om tot een hoge kwaliteit en een maximale standtijd van het gereedschap te komen. Aan de gereedschapsopname worden met name hoge eisen gesteld ten aanzien van de rondloopnauwkeurigheid. Alleen met gereedschappen die aan dit profiel voldoen, zullen de multitaskingmachines tot hun recht komen.

TWEE BEWERKINGEN, ÉÉN GEREEDSCHAP

Daarnaast bestaat de variant waarbij de gereedschapsfabrikant één gereedschap geschikt maakt voor bijvoorbeeld zowel het voorfrezen als de finishbewerking. Ook dat is een vorm van multifunctioneel. De afweging voor welke gereedschapsoplossing men kiest, hangt van meerdere factoren af.

Typische multitaskinggereedschappen hebben het voordeel dat de cyclustijd korter is. Bij grotere series is dit dus de logische keuze. Toch zijn ze ook goed inzetbaar bij kleinere en middelgrote series, met name als er onbemand wordt bewerkt. In dat geval wil men een zo lang mogelijke autonomie van de machine. Dit type gereedschap spaart ruimte in het magazijn, zodat dus meer gereedschappen 's nachts beschikbaar zijn of er plek is voor zustergereedschappen.

"Aandachtspunt bij multitaskingmachines is met name de stabiliteit van het gereedschapssysteem. Aspecten als een geringe mate van doorbuigen en balans zijn essentieel om tot een hoge kwaliteit en maximale standtijd van het gereedschap te komen"

TRILLINGEN VOORKOMEN

Om tijd en geld te besparen, combineren fabrikanten meerdere onderdelen in enkelvoudige monolitische werkstukken waarvoor bewerkingen van diepe boringen en het draaien van complexe componenten op multitaskingmachines vereist zijn. Op een gewone CNC-machine moeten ze te vaak worden omgespannen, zodat de kwaliteit en de kostprijs een probleem worden. Onder andere in de olie- en gasindustrie wordt daarom volop ingezet op draai-freescentra voor een efficiënte productie van complexe en vaak lange, slanke onderdelen.

Bij het bewerken van boringen is het voorkomen van trillingen een van de uitdagingen. Want trilling van het snijgereedschap verlaagt de oppervlaktekwaliteit. Voor bewerkingen waarbij een goede oppervlakteafwerking gevraagd wordt, kan een beperkte snedediepte vereist zijn die dunnere spanen oplevert.

Dat vergroot echter het probleem met de spaancontrole. Want door de voeding te verhogen, kunnen spanen breken, maar kunnen ook de snijkrachten toenemen en kan er chatter (ratelen) ontstaan. Daarom passen gereedschapsfabrikanten tegenwoordig passieve dempingssystemen in hun gereedschapshouders toe, met name bij de lange boorbaren. Deze werking is gebaseerd op het gebruik van een tweede massa in de boorbaar die dezelfde frequentie aanneemt als de buitenwand van de baar. Beide trillingen heffen elkaar op. Hierdoor kan men met grote uitsteeklengte toch hoge oppervlaktekwaliteiten halen.

GEREEDSCHAPSBEWAKING

Multitasking wordt onder andere ingezet om de productiviteit te verhogen. Veel van de machines lopen ook 's nachts en in het weekend onbemand. Gereedschapsbewaking is dan eigenlijk een vereiste, want een ongeplande machine-uitval door een slecht gereedschap pakt funest uit voor de planning. De capaciteit om de uren in te halen, ontbreekt meestal, omdat men dan op meerdere machines de stukken moet gaan bewerken.

Voor toolmonitoring zijn er meerdere systemen beschikbaar. Voor het afwerken met een zeer hoge nauwkeurigheid zijn er voor speciale gereedschapsinstelsystemen beschikbaar. Hiermee kunnen gereedschappen voor meerdere bewerkingen geautomatiseerd op de machine worden ingesteld. De meetgegevens kunnen ook gebruikt worden om het gereedschap te monitoren tijdens de productie, bijvoorbeeld om breuk tijdig te detecteren of overmatige slijtage. Automatisering van taken zoals gereedschap instellen en breukdetectie maakt handmatige tussenkomst minder nodig en verhoogt de machinebeschikbaarheid. Dat is met name voor multitaskingmachines een vereiste.

Hybridemachines ook multitasking?

De machinebouwers gaan alsmaar verder met het integreren van bewerkingstechnieken in één CNC-machine. 3D metaalprinten is daar wellicht het meest sprekende voorbeeld van, wat eigenlijk niet meer is dan een extra tool (in dit geval een kop om materiaal op te lassen) in de machine. Een recente ontwikkeling is de integratie van wrijvingslassen in een CNC-machine. Ook hiervoor wordt een aparte FSW-kop (Friction Stir Welding) in de multitaskingmachine geïntegreerd. Het voordeel van de integratie in deze machine is dat er minder warmte in het werkstuk wordt ingebracht dan bij een klassieke wrijvinglasoperatie. De warmte beïnvloede zone blijft daardoor kleiner.