WISSELPLAATSLIJTAGE ONVERMIJDELIJK
MAAR NIET ONVOORSPELBAAR

De ene slijtage is de andere niet

Versleten wisselplaten: ze kunnen duur uitpakken als de slijtage niet tijdig herkend wordt. Daarbij zijn de vervangingskosten van de plaat zelf nog de minste kost. Beschadigingen aan het werkstuk, stilgevallen automatisatie en ongeplande stilstand in de productie brengen veel meer kosten met zich mee. Hoe herken je slijtage en hoe voorkom je die? Of in elk geval: hoe kun je slijtage van wisselplaten tegengaan?

Gereedschapsslijtage is onvermijdelijk en hoort bij het verspaningsproces. Maar dit betekent niet dat het zonder meer geaccepteerd moet worden als de snijkanten van een wisselplaat versleten zijn. Slijtage, hoe gewoon ook, verdient aandacht. Vooral in een tijdperk waarin meer en meer automatisatie in de verspaning plaatsvindt, is het be­langrijk zekerheid te hebben over de te ver­wachten standtijd van het snijgereedschap. Immers: in de onbemande uren is er geen CNC-operator meer aan de machine aan­wezig die met zijn getraind oor ogenblikkelijk hoort dat een plaat aan het eind van haar fysieke levensduur is gekomen. Daarom is het goed om de versleten wisselplaten niet zo­maar weg te gooien, maar de slijtage visueel te beoordelen. Dat levert doorgaans veel informatie op over de oorzaken van de slijtage.

GELIJKMATIGE SLIJTAGE OF NIET?

De eerste vraag die men zich moet stellen, is of er sprake is van een gelijkmatig slijtagebeeld van een snijkant. Een afgebroken snijkant duidt op een fout. Incidenteel zou die fout in de wisselplaat kunnen zitten; er kan een verkeerde wisselplaat zijn gebruikt. Het is evenwel waarschijnlijker dat er een fout in het proces zit. Een verkeerd geprogrammeerde snijparameter bijvoorbeeld. Een afgebroken snijkant leidt onherroepelijk tot beschadiging aan het werkstuk. Dit is wel het laatste wat men wil. Veelvoorkomende slijtagebeelden zijn flank- en kolkslijtage, eventueel zijn beide gecombineerd terug te zien in de snijkant.

Kolkslijtage

Kolkslijtage is herkenbaar aan de beschadigingen aan de spaanvlakzijde van de wisselplaat. De oorzaak kan tweeledig zijn: een te hoge snijsnelheid of te weinig koeling, waardoor er een chemische reactie ontstaat tussen het werkstukmateriaal en het snijgereedschap. Het eerste – te hoge snijsnelheid – kan men eenvoudig controleren aan de hand van de snijparameters die de fabrikant opgeeft.

Terugkeren naar deze standaardsnijgegevens zou de schade moeten voorkomen. Te weinig koeling, de tweede oorzaak, kan eenvoudig opgelost worden door meer te koelen en meer emulsie aan het koelsmeermiddel toe te voegen. Controle van de juiste samenstelling van het koelsmeerbad is in dit geval geen overbodige luxe. Deze baden veranderen tijdens het verspaningsproces van samenstelling en moeten eigenlijk, net zoals de machine en het gereedschap, regelmatig gecontroleerd worden.

Flankslijtage

Flankslijtage is hetzelfde als slijtage aan het vrijloopvlak van de wisselplaat. De oorzaak hiervan is doorgaans een te hoog ingestelde snijsnelheid. De oplossing kan het verlagen van de snijsnelheid zijn. Maar als men dat niet wil of niet kan, is een hardere hardmetaalsoort de andere oplossing om deze slijtage tegen te gaan. Flankslijtage is overigens eenvoudig te herkennen doordat alleen de zijkant van de wisselplaat slijtage vertoont. Zoals gezegd: de enige juiste slijtage aan een wisselplaat is gelijkmatige slijtage.

ZO VERLENG JE DE STANDTIJD VAN DE WISSELPLATEN

Naast het goed analyseren van de slijtage, kunnen verspaners met enkele praktische tips eenvoudig de standtijd van de wisselplaten verlengen. Dat begint al bij het reinigen van de zittingen in de houder. Vervuiling kan tot vroegtijdige slijtage zorgen. Zet de plaat vast met het juiste koppel, want een te hoog koppel kan leiden tot breuk van de schroef en een te laag koppel zal ervoor zorgen dat de plaat begint te trillen. Smeermiddel op de schroef voorkomt dat deze klem komt te zitten.

Verder zijn de drie belangrijkste bewerkingsparameters de snijsnelheid, de voeding en de snedediepte, van grote invloed op de levensduur van de plaat. Een te hoge voedingssnelheid leidt bijvoorbeeld tot kolkslijtage. Daarentegen kan een te lichte voedingssnelheid te snelle flankslijtage en snijkantenopbouw veroorzaken. De te hoge snedediepte kan tot een breuk van de plaat leiden, terwijl een te geringe snedediepte tot onnodige warmteopbouw leidt, met alle problemen van dien. Een heel praktische tip: controleer goed of alle snijkanten van de wisselplaat versleten zijn voordat deze wordt weggegooid. Veel bedrijven verspillen jaarlijks veel geld doordat niet alle snijkanten van de plaat worden verbruikt.

INWENDIGE KOELING BIJ EXOTISCHE MATERIALEN

Een slijtagebeeld dat vaker voorkomt, nu méér bedrijven exotische materialen zoals Inconel en andere nikkellegeringen bewerken, is slijtage veroorzaakt door de warmte tijdens het proces. Er kunnen hierdoor warmtescheuren ontstaan; de snijkant kan vervormen. Deze problemen zijn op te lossen met de keuze voor een ander type snijplaat, maar het is ook goed om eerst naar de koeling tijdens het proces te kijken. Warmtescheuren kunnen net als plastische deformatie van de wisselplaat ontstaan doordat de toevoer van koelsmeermiddel niet constant is. De oorzaak daarvan kan een technische storing zijn, maar eveneens een te geringe hoeveelheid die bovendien niet goed in het snijvlak komt. Hierdoor wisselt de temperatuur aan de snijkant, waardoor deze te hoog kan oplopen, wat uiteindelijk tot een te zware belasting van de wisselplaat zorgt.

Vervormingen van de snijkant (plastische deformatie) duiden op een te hoge temperatuur. Dit kan ook opgelost worden met een andere plaat met een coating die tegen hogere temperaturen bestand is. Vergeet niet dat bij het verspanen van bepaalde materialen de temperatuur aan de snijkant tot wel 1.000 °C kan oplopen. Bij dergelijke temperaturen ‘verdampen’ de meeste koelsmeermiddelen en gaat hun werking achteruit. De damp voorkomt dat de koelsmeeremulsie haar werk goed doet.

Bij de modernere gereedschapssystemen zorgen de fabrikanten daarom voor een effectieve koeling, met een inwendige koeling door de wisselplaathouder. Hierdoor komt de straal koelsmeeremulsie direct in het snijvlak en doet die daar het werk, voordat de vloeistof de kans krijgt om te verdampen. De oplossing is dus hier niet alleen een andere wisselplaat, maar vooral een meer geschikte wisselplaathouder, met inwendige koeling. Deze houders zijn eveneens heel effectief in het vermijden van kolkslijtage.

SLIJTAGE BIJ BOREN MET WISSELPLATEN

Bij het boren met wisselplaten kunnen de problemen door slijtage aan de wisselplaat op verschillende manieren tot uiting komen. Het belangrijkste gevolg kan zijn dat de standtijd van de wisselplaat korter is dan verwacht. Kijk dan in elk geval naar de stabiliteit waarmee de plaat in de houder zit, en vergroot de toevoer van koelsmeermiddel. Dit laatste helpt ook als er duidelijk een slechte oppervlaktekwaliteit wordt geboord.

Deze kan veroorzaakt worden door vrijloopvlakslijtage, wat er dan tevens toe kan leiden dat de gat­tolerantie buiten de specificaties valt. Is de oorzaak een onvoldoende slijtvaste metaalsoort, dan zit er niets anders op dan een ander type plaat te kiezen. De oorzaak van de vroegtijdige slijtage kan ook een te hoog gekozen snijsnelheid zijn. Bij kolkslijtage aan een wisselplaat voor een boor kan het helpen om ofwel de voeding te verlagen, ofwel de snijsnelheid. Kolkslijtage kan ertoe leiden dat er meer vermogen wordt gevraagd van de machine. Een extra reden om dit type slijtage tegen te gaan.

Ook bij de slijtage tijdens het boren met wisselplaten duidt een uitbreking in de snijzone op foute procesomstandigheden. Het kan gebeuren dat er door de lange uitsteeklengte trillingen optreden, er onvoldoende toevoer van het koelsmeermiddel is of dat de voeding te hoog is ingesteld. Daarnaast kan de wisselplaat onvoldoende taai zijn of de gekozen geometrie te zwak zijn.

TOTALE GEREEDSCHAPSSLIJTAGE BEKIJKEN

Naast deze typisch fysieke slijtage van het snijgereedschap komt er de laatste tijd ook stilaan aandacht voor wat men in vaktermen globale gereedschapsverslechteringsanalyse noemt (Global Tool Deterioration Analysis, GTDA). Vorig jaar kon u in de Gereedschapsspecial in Metallerie al een uitgebreid artikel hieromtrent lezen. Het verschil is dat verder wordt gekeken dan één gereedschap uit één proces. Men verzamelt gegevens over meerdere slijtages van meerdere gereedschappen, op verschillende punten, uit meerdere processen in de fabriek, en probeert deze te koppelen aan invloeden van buiten het snijproces.

Hierdoor krijgt men een breder inzicht in waar de gereedschapsprestaties het best verbeterd kunnen worden om maximaal resultaat te boeken. Bij deze aanpak staat het maximaliseren van het totale rendement van een productieproces voorop. Dit kan betekenen dat men op bepaalde deelaspecten niet het maximale resultaat zoekt, omdat de globale aanpak effectiever blijkt te zijn.