Sandvik Coromant ontwikkelt ‘s werelds grootste kotterbaar

De bewerkingsgereedschappen specialist Sandvik Coromant heeft ‘s werelds grootste kotterbaar ontwikkeld. Met een lengte van bijna 11.000 mm (11 m) en 600 mm in diameter, is deze kolos op het gebied van gereedschapsbouw specifiek ontwikkeld om te voldoen aan de bewerkingsvereisten van de Jyväskylä unit van de Häkkinen Group, een Finse machinebouwer.

Het gigantische draaibankgereedschap gaat gebruikt worden voor het produceren van nauwkeurige metalen componenten voor een scala aan sectoren waaronder offshore olie en gas, elektriciteitstransport en duurzame energie.

Toen de Jyväskylä unit van de Häkkinen Group Sandvik Coromant benaderde, had zij een ongebruikelijke lijst van specificaties. De unit had een gereedschap nodig dat in staat was een specifiek type component te bewerken met kritische afmetingen. Hoewel het type component niet werd gespecificeerd, vanwege geheimhoudingsclausules, was het bijzonder groot, met een afmeting van 800 mm in diameter en 12.000 mm (12 m) in lengte, en zou deze vanaf beide zijden worden bewerkt.

Het benodigde gereedschap was een kotterbaar, die bij bewerkingen zal worden 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 middels boren, die ruwere gaten kunnen opleveren.

Echter, de diameter en lengte van een kotterbaar wordt bepaald door de afmetingen van het werkstuk zelf. Het wordt aanbevolen de grootst mogelijke kotterdiameter voor een toepassing te selecteren, om de best mogelijke stabiliteit te realiseren. Simpel gezegd, de toepassing vereiste een kotterbaar van nog nooit vertoonde afmetingen. De enorme grootte zou essentieel zijn om diepe en precieze inwendige draaibewerkingen mogelijk te maken, een taak die de capaciteit van kotterbaren met standaardafmetingen overstijgt.

Reduceren van trillingen

De Jyväskylä unit van de Häkkinen Group benaderde haar partner ŠMT — voorheen Skoda Machine Tool — gevestigd in de Tsjechische republiek, één van ‘s werelds toonaangevende producenten van uiterst nauwkeurige horizontale kotter- en freesmachines, horizontale draaibanken en meer. Het was duidelijk dat ŠMT de diensten van een specialist op het gebied van bewerkingsgereedschappen in moest schakelen die een kotterbaar met de buitengewone afmetingen kon leveren die nodig was om te voldoen aan de vereisten van een dergelijk uniek project.

Hiervoor nam ŠMT contact op met Sandvik Coromant CZ, ook gevestigd in de Tsjechische republiek, om te vragen of men kon ondersteunen bij de ontwikkeling van de enorme kotterbaar.

‘Sandvik Coromant is bekend als fabrikant van kotterbaren, met name baren met anti-trillingskwaliteiten,’ legt Vaclav Faber uit, projectingenieur bij Sandvik Coromant CZ. ‘Het reduceren van trillingen in kotterbaren is cruciaal omdat het precisie en een goede oppervlaktekwaliteit waarborgt bij bewerkingen.’

Overmatige trillingen kunnen leiden tot onnauwkeurigheden, slijtage van het gereedschap en aantasting van de integriteit van het werkstuk — en dat waren aandachtspunten gezien de enorme schaal van de bewerking van de Jyväskylä unit’s van de Häkkinen Group. In plaats daarvan handhaaft de kotterbaar, door het minimaliseren van de trillingen, stabiele en gecontroleerde verspaningsomtandigheden, hetgeen resulteert in een hogere productiviteit, een langere standtijd en superieure oppervlakte-afwerkingen.

ŠMT had andere stringente vereisten voor de kotterbaar: haar klant, Jyväskylä unit van de Häkkinen Group, had een gereedschap nodig dat naadloos zou integreren met haar bestaande machines, terwijl het grensverleggend was voor draaibewerkingen. Het was ook van essentieel belang dat de nieuwe kotterbaar compatibel was voor gebruik in ŠMT’s enorme draaibank. Hiervoor werd Sandvik Teeness in Trondheim, Noorwegen ingeschakeld.

Uitdagingen

De kotterbaar is gemaakt van staal en bevat een component dat een “demper” wordt genoemd, gemaakt van zwaar metaal. Een demper is een apparaat dat wordt gebruikt voor het reduceren of absorberen van trillingen, die zelden voorkomen in machines of constructies, en is geklemd in speciale rubberen ringen.

Een ander cruciaal kenmerk van de kotterbaar is de Coromant Capto® gereedschapshouder die vóór de kotterbaar is bevestigd, welke de snijwisselplaten zou bevatten 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.

Uitgebreide testen

Sandvik Teeness’ specialisten 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 ToolsTM kotterbaren, die zo worden genoemd omdat ze werken met minimale trillingen, worden over het algemeen gebruikt bij lange gereedschapsuitsteeklengtes en een starre opspanning is uiterst belangrijk. Cilindrische kotterbaren moeten altijd worden opgespannen in een gespleten spanbushouder met een minimale opspanlengte van 4 x baardiameter.

De snijgegevens waren gebaseerd op initiële aanbevelingen gegenereerd door het CoroPlus® Gereedschapsgids softwareplatform, welke werden aangepast tijdens de testen. Voor de voorbewerkingstoepassing, werd de kotterbaar steeds ingezet met een snijsnelheid (vc) van 100 m/min en 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 van essentieel belang 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 door doorbuiging van het gereedschap.

Om deze redenen, 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, maar uiteindelijk was de ervaring dat 3,5 mm de aanbevolen snedediepte was.

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 en werd zo de aanbevolen instelling, met als ruwheidgemiddelde een (Ra) van 3,4.

‘Op basis van de testresultaten, waren de specialisten van Sandvik Coromant in staat snijgegevensparameters en wisselplaten aan te bevelen aan ŠMT,’ legt Faber uit.