Lettere køretøjer har ifølge miljøorganisationen ICCT (International Council of Clean Transportation) et lavere CO2-udslip. Det er så op til bilproducenterne at fremstille mere vægteffektive bildele, men ud over lettere metaller som aluminium, anvendes de tungere metaller som rustfrit stål, støbejern og smedejern i høj grad stadig i produktionen. For at gøre disse tungere dele mere vægteffektive skal de bearbejdes med snævrere tolerancer i et mere komplekse design, men det kræver et lettere "touch". Her forklarer Sangram Dash, Product Application Manager inden for området vendeskærsfræsere hos Sandvik Coromant, hvordan deres lettere og mere tætskærende CoroMill® MF80 understøtter mere økonomisk hjørnefræsning og planfræsning.

I deres rapport Fact Sheet: Europe fastslår miljøorganisationen ICCT (International Council of Clean Transportation): "Med den direkte sammenhæng mellem vægt og masse gælder det, at jo tungere et køretøj er, jo større er dets brændstofforbrug og CO2-udledning. Emissionsniveauet kan derfor reduceres effektivt ved at reducere køretøjets masse."

En løsning på dette er 'letvægtsfremstilling', dvs. at man fremstiller biler og lastbiler, der er lettere, for at opnå en bedre brændstofeffektivitet og manøvredygtighed. McKinsey & Companys rapport Lightweight, heavy impact viser i sine beregninger, at "Letvægtsforanstaltninger kan være med til at reducere CO2-udledningen i et vist omfang (ca. 0,08 g CO2-reduktion pr. kilo lavere vægt)." Undersøgelsen konkluderer også: "Hvis en producent af originalt udstyr (OEM) kan reducere køretøjets vægt med 100 kg, så giver det en besparelse på ca. 8,5 g CO2 pr. 100 km."

Dette eksempel viser, hvordan letvægtsfremstilling kan være til fordel for køretøjets ydeevne. Men selvom OEM'erne begynder at bruge lettere materialer som aluminium for at opnå dette, så handler letvægtsfremstilling ikke bare om at vælge det materiale, der vejer mindst. Populære materialer til bildele som smedet stål, koboltkrom, Inconel eller gråt og nodulært støbejern er stadig udbredt – selvom disse materialer vejer mere end aluminium og magnesium.

Producenterne skal i stedet konstruere delene i disse "tunge" metaller, så de bliver et vægteffektivt og stærkt alternativ til dele i lettere metaller. Det kræver, at der fremstilles nærmest netformede dele baseret på mere komplekse design. Desuden kræver mange af disse design en mere letskærende bearbejdning for at minimere påvirkningen af værktøjet og for at sikre, at emnet bevarer sin form. 

Udfordringen for OEM'erne er at fremstille disse mere komplekse komponenter i højeste kvalitet og med en høj produktivitet. Men hvordan kan producenterne opnå dette og samtidig overholde emissionsreglerne og holde omkostningerne pr. komponent på et lavt niveau? Svaret er mere pålidelige, præcise og produktive værktøjsløsninger.

Den rette vinkel

Bilproducenterne skal stræbe efter at overgå konkurrenterne ved at bearbejde mere komplekse, nærmest netformede dele i seje ISO-P materialer. For at gøre dette skal de vælge det helt rigtige skærende værktøj. Skærende værktøjer med 90-graders hovedvinkler genererer eksempelvis radiale skærekræfter og – hvad der er vigtigt – fører mere skæreenergi væk fra emnet. Det er især ideelt ved bearbejdning af komponenter med tyndere vægge eller nærmest netformet design. 

Her kommer hjørnefræsning ind i billedet, en grundlæggende men alsidig fræseapplikation, der anbefales, når der er behov for at producere en række forskellige komponenter, og når der skal fjernes store mængder materiale hurtigt fra emnet. Ved hjørnefræsning skaber værktøjet et plan og et hjørne samtidig, og derfor foretrækkes det at bruge en 90-graders vinkel i forhold til emnet. Der kan bruges andre vinkler, og det bliver der også, afhængig af opgaven, men det er afgørende at bruge den rette vinkel for at undgå uønskede forskydninger mellem fræseren og emnet.

Der findes en række værktøjer til hjørnefræsning på markedet, der er konstrueret til bearbejdning med en fræsevinkel på næsten 90 grader. Skær til disse fræsere har ofte otte skærkanter – fire på forsiden og fire på bagsiden for at producere hjørnet og planet samtidig – eller i nogle tilfælde seks skærkanter. Men Sandvik Coromants værktøjsspecialister mente, at det var på tide at udvikle et nyt hjørnefræsningskoncept, der giver kunderne fordele både med hensyn til værktøjslevetid og produktivitet samt økonomiske fordele.

Resultatet er CoroMill® MF80, der er konstrueret til fræseopgaver i ISO-K- og ISO-P-materialer inden for bilindustrien. Skærene har otte skærkanter, spånbeskyttelse og optimeret mikrogeometri for bedre sikkerhed og spånafgang samt et wiperskær, der giver en overlegen overfladefinish. Den skrå skærkant giver et blødt skæreforløb og lave skærekræfter, så dette skær er ideelt til tyndvæggede komponenter og maskinopspændinger med begrænset stabilitet. Baseret på en teknologiplatform svarende til den eksisterende CoroMill® 345 har dette nye fræsekoncept en 40 % lettere fræserkrop med beskyttelse med underlagsplatte og et stort antal skær, der garanterer sikker og stabil bearbejdning selv i applikationer med udhæng og tendens til vibrationer. 

Indgrebsvinklen på 89,5 grader gør det muligt for flerskærsfræseren at arbejde tæt på fiksturen. Skærevinklen, der er tæt på 90 grader, reducerede også de aksiale kræfter, hvilket giver forbedret fræsning af tyndvæggede komponenter med svage fiksturer, uden at der opstår vibrationer og urolig drift (chatter). Det forbedrer ikke kun nøjagtigheden og maskinens udnyttelsesgrad, men sikrer også længere værktøjslevetid og færre kasserede emner.

Performancetests 

CoroMill® MF80's performance er blevet testet og sammenlignet med fræsere af konkurrerende mærker ved bearbejdning af både ISO-K- og ISO-P-materialer. Lad os først se på ISO-K-performancetesten, hvor det konkurrerende værktøj og CoroMill® MF80 begge blev brugt til skrubfræsning i fremstillingen af dele til den bærende konstruktion i et emne af ISO-K sfærisk grafitjern (SG) (GJS400/K3.1.C.UT).

Begge værktøjer kørte med de samme skæredata, bl.a. en spindelhastighed (n) på 1.000 omdrejninger pr. minut (o/min.), en skærehastighed (vc) på 250 meter pr. minut (m/min.) og en bordtilspænding (vf) på 1.200 millimeter pr. minut (mm/min.). Begge fræsere kørte med en radial spåndybde (ae) på 20-80 mm og en aksial spåndybde (ap) på 2-3 mm. Der var en lille forskel i tilspændingen pr. tand (fz), der var 0,24 mm for den konkurrerende fræser og 0,3 mm for CoroMill® MF80.

Alt i alt producerede den konkurrerende fræser ti komponenter på 55 minutter, før den viste tegn på slitage. CoroMill® MF80 kørte derimod i 82 minutter og producerede 15 komponenter på den tid. Resultatet for kunden er en 54 % længere værktøjslevetid ved brug af Sandvik Coromants fræser.

I en anden test blev CoroMill® MF80 sammenlignet med en konkurrerende fræser til skrubhjørnefræsning, hvor der blev produceret pumpe- og ventilkomponenter af et emne i kulstofholdigt ISO-P-stål (DIN 1.0619). Fræserne kørte igen med de samme skæredata ― n på 500 o/min., vc på 125 m/min., ae på 15/50 mm og ap på 5 mm og fz på 0,15 mm – dog med undtagelse af vf. Den konkurrerende fræser kørte med 375 mm/min. og CoroMill® MF80 med 600 mm/min.

Her producerede den konkurrerende fræser ni komponenter, og CoroMill® MF80 producerede 15, det er en produktivitetsstigning på 60 %. Hvad angår værktøjslevetiden, så kunne man efter 40 minutters bearbejdningstid kun se slitage i form af udflisning på CoroMill® MF80, og denne fræser havde en 67 % længere værktøjslevetid. Her var den største fordel for kunden, at fræserens beskyttelse med underlagsplatte og det høje antal skærkanter kan reducere omkostningerne pr. komponent ved skrubfræsning og hjørnefræsning. Denne type processer vil være afgørende, når producenterne skal fremstille køretøjer, der skal overholde strenge regler om CO2-udledning, og samtidig holde omkostningerne pr. komponent nede.

Du kan læse mere om Sandvik Coromants CoroMill® MF80 til fræsning i ISO-K- og ISO-P-materialer på hjemmesiden.