Verspanen met high speed machining (HSM) kent veel facetten

Over de diverse facetten van HSM wijdde Landré begin juli een seminar. Ruim  twintig mensen kwamen daar op af. Sander Jacobs van Quality Tools Holland vertelde als gereedschappenleverancier over de rol van opspan- en verspaangereedschappen bij HSM. Simen Keizer van Landré legde uit wat het CADCAM-programma EzCAM betekent voor HSM.

Spindelsnelheid

HSM is moeilijk te definiëren, het is niet per definitie snel(ler)  verspanen. Je kunt ook kiezen voor lagere toerentallen, waardoor je de standtijd van de gereedschappen verlengt en je dus meer producten met hetzelfde gereedschap kunt verspanen. Om een optimaal verspaanproces te behouden, dien je de spaandikte in acht te nemen. Door een kleine snedediepte en de geometrie van de frees kun je veel hogere voedingen lopen om dezelfde spaandikte te blijven behouden. Voor harde materialen gelden echter andere regels. Hier dien je vloeigrens op te zoeken. De volgende definitie geeft volgens Jacobs en Keizer HSM het beste weer: HSM of High Speed Machining is, binnen de mogelijkheden van de machine en opspanning, werkstukken op de snelst mogelijke wijze, binnen de toleranties, met een optimale gemiddelde spaandikte produceren met de geringste gereedschapkosten.

Warmte

‘Wat specifieker uitgedrukt is hogesnelheidsverspanen het verspanen met hoge voeding en/of toerental met geringe snededieptes en/of snedebreedtes. Door snelheid en het juiste geometrie breng je maar weinig warmte in het werkstuk, de warmte gaat in de spaan zitten. Daarvoor moet je wel hardmetalen gereedschappen toepassen. Bijkomend voordeel hiervan is dat het niet per definitie nodig om te koelen’, vertelt Jacobs.

Wisselplaatjes

‘De exacte hardheid van de wisselplaatjes is vooral een kwestie van proefondervindelijk vaststellen’, weet Jacobs. Hij adviseert om te beginnen met een hardheid van 30. ‘Dat is een zeer betrouwbare wisselplaat. Daarna kun je gaan optimaliseren naar 20 en, indien je geen problemen krijgt met gereedschapbreuk of trillingen, vervolgens kan je nog finetunen naar een maximum hardheid van 10. Hoe harder; hoe sneller je kunt verspanen, waardoor de cyclustijd en kosten per product omlaag gaan.’

Lichtere machineconstructie

Een ander significant voordeel van HSM is dat er veel geringere krachten op het werkstuk en dus de machine  komen. ‘Hierdoor kun je eenvoudiger opspannen en kun  je volstaan met een lichtere machineconstructie. Ook bereik je hogere nauwkeurigheden door geringe deformatie van het werkstuk. Ook treedt er minder slijtage op aan assen en spindel.’

Andere machinespecificaties voor HSM zijn de toepassing van rolgeleidingen (in plaats van blokgeleidingen), een spindelsnelheid van minimaal 12.000 en gebalanceerde gereedschaphouders. Ook is een snelle processor van belang om vooruit te kunnen werken en niet uit de bocht te vliegen. ‘Om 3D-contouren te frezen met deze technieken moet je dan weer beschikken over goede CADCAM-software’, weet Jacobs.

EzCAM

Daarmee komen we op het werkterrein van Keizer, die bij Landré het softwarepakket EzCAM onder zijn hoede heeft. Dat doet hij al sinds 1980, toen dit pakket nog eigendom was van het bedrijf Duoteq (Zegveld), eigendom van Keizer. In 2012 is Duoteq overgenomen door Landré, waarbij Keizer in dienst kwam van Landré. 

Met EzCAM kun je de gereedschapbanen optimaal genereren voor elke willekeurige CNC-machine. Het maakt niet uit welke besturing; een Heidenhain, Fanuc of een Siemens. Standaard bewerkingen kun je naar eigen wens aanmaken en weer oproepen, waarbij het programma zich aanpast aan het nieuwe product, legt productmanager Keizer uit. Tot slot vertelt hij dat je met EzCAM tevens eenvoudig kunt programmeren, terwijl de machine werkt, en je kunt een calculatie en tijdstudies van het verspaningsproces laten maken.

Demoproduct

Afsluitend op het seminar werd een demonstratieproduct gefreesd, waarbij tegelijkertijd de mogelijkheden van EzCAM werden getoond. Het frezen gebeurde op het Haas verticaal bewerkingscentrum VF-3SS. Voor het te frezen product is gekozen voor staal St. 52. Via EzCAM werden diverse simulaties van de freesbanen getoond, waarbij de cyclustijd in het gunstigste geval uitkwam op ongeveer 8 minuten. In een conventioneel freesproces zou ditzelfde product een cyclustijd van 12 minuten kosten.

Voor het HSM-frezen werden de volgende freesstappen genomen:

– Vlakken met Kennametal KenFeed  wisselplaten;

– Frezen met Kennametal Z-as frees PlungeMill;

– Uitkameren met Van Hoorn Carbide highspeed frees;

– Voorfrezen met QTH semiruwfrees QTS;

– Nafrezen met QTH meersnijder.