Méér productie met keramische snijgereedschappen

0
295

Hoe lastiger materialen te verspanen zijn, des te liever heeft Raouf Masrouki ze op de machine. Want dan kan hij met keramische snijgereedschappen het verschil maken. Bij draaien ligt de snelheid een factor tien hoger dan bij hardmetalen gereedschappen. Inconel frezen doet hij met 1000 meter per minuut. Zonder koelsmeeremulsies.

Draaien en frezen met keramische gereedschappen is in de luchtvaartindustrie breed geaccepteerd. “Zonder onze keramische gereedschappen zouden Boeing en Airbus niet de aantallen vliegtuigen kunnen bouwen die de markt vraagt”, zegt Raouf Masrouki, sales and technical manager bij Greenleaf Europe. Nikkellegeringen, gehard materiaal (tot 65 HRc) maar ook gietijzer zijn ideale materialen voor de keramische snijgereedschappen.  Buiten de luchtvaartindustrie zijn de voordelen van keramiek als snijmateriaal veel minder bekend. Dat heeft te maken met het feit dat draaien en frezen met deze snijgereedschappen de juiste strategie vereist. Anders haal je de voordelen er niet uit. Masrouki: “Je moet weten hoe je deze gereedschappen gebruikt.”

Hogere temperaturen
Keramiek heeft als belangrijk voordeel ten opzichte van hardmetaal dat het tegen veel hogere temperaturen bestand is. Dat gegeven benut Greenleaf optimaal. Hardmetalen snijgereedschappen houden het vol tot 700 à 800 graden C. Dan breken de carbides uit doordat de matrix smelt. “Keramiek heeft een smeltpunt van 2040 graden C. Wij zorgen door de hogere snelheid dat de temperatuur oploopt tot 1000 graden C en dan duwen we met het gereedschap het materiaal weg.” Raouf Masrouki maakt de vergelijking met een pakje boter. Net uit de ijskast is de boter hard en moeilijk te smeren. Laat je de boter op temperatuur komen, dan duw je deze zo weg met een mespunt. Precies dat gebeurt met het metaal als de temperatuur hoog genoeg is opgelopen. Greenleaf heeft als eerste voor de WG-300 keramische gereedschappen een whisker ontwikkeld. Het keramiek wordt versterkt door een sillicon-carbide structuur. Hierdoor zijn tot 10 keer hogere snijsnelheden mogelijk vergeleken met hardmetalen gereedschappen. Voorwaarde is de juiste spaandikte. Raouf Masrouki: “Als de spaan voldoende dik is, gaat 80% van de wamte in de spaan zitten, 10% in het gereedschap en slechts 10% gaat naar het werkstuk.” Daardoor heeft de hoge temperatuur geen nadelig effect op de materiaalstructuur van het werkstuk. De werkstukken zijn direct na de bewerking koud. Bij nikkelgebaseerde materialen gebruikt men koelsmeermiddel, bij gietijzer en geharde materialen verspaant men droog. De gereedschappen kunnen zowel voor ruwen als afwerken worden ingezet.

XFmillvs5-Magistor
De keramische snijgereedschappen van Greenleaf worden in Nederland geleverd door Magistor.

Frezen stelt eisen aan besturing
Ook bij het frezen moet de snijsnelheid hoger liggen. Afhankelijk van de snedebreedte kan deze tot 780% hoger liggen dan bij hardmetalen gereedschappen. Een voorbeeld is het frezen van Inconel. Dit wordt gefreesd met 1000 meter per minuut, zonder koeling. Het probleem bij het frezen is dat de snijsnelheid niet constant is. ”Vergelijk het met een onderbroken snede bij het draaien”, legt Raouf Masrouki uit. Daarom heeft Greenleaf voor het frezen een nieuw keramisch materiaal ontwikkeld. De snijsnelheid kan verdrievoudigd worden. “Belangrijk is wel dat de besturing van de CNC machine snel genoeg is en dat de machine over voldoende koppel en vermogen beschikt.”

Slijtage in minuten en cm3
De slijtage van het gereedschap is in minuten gemeten hoog. Bij draaien bedraagt de standtijd 7 tot 10 minuten, vergeleken met 1 tot 1,5 uur van een hardmetalen wisselplaat. Bij frezen ligt deze nog lager. Raouf Masrouki vindt echter dat je vooral moet kijken naar de hoeveelheid materiaal die je in die korte tijd weghaalt. Deze ligt fors hoger. “Daardoor verlagen we de totale bewerkingskosten met 50%. Anders gezegd: met de juiste strategie en de keramische gereedschappen kunnen verspaners veel meer proeuctiviteit uit hun machines halen.”
De keramische snijgereedschappen van Greenleaf worden in Nederland geleverd door Magistor.

Artikel uit Jaarboek Verspanen
Dit artikel over de keramische snijgereedschappen van Greenleaf is eerder gepubliceerd in het Jaarboek Verspanen 2018. Interesse? U kunt een exemplaar van het jaarboek aanvragen via [email protected].  Natuurlijk is het Jaarboek Verspanen ook online bladerbaar.