Værktøjseksperten Sandvik Coromant har skrevet sit navn ind i historiebøgerne som den innovative producent inden for præcisionsteknik, der har udviklet verdens største udborestang. Denne tekniske mastodont, der er omtrent 11.000 mm (11 meter) lang og har en diameter på 600 mm, er specialudviklet til at opfylde de bearbejdningskrav, der stilles af den finske Häkkinen-teknikkoncerns afdeling i Jyväskylä. 

Det gigantiske værktøj skal bruges på en drejebænk til fremstilling af præcise metalkomponenter til en række sektorer, herunder offshore olie og gas, energioverførsel og vedvarende energi.

Da Häkkinen-koncernens afdeling i Jyväskylä kontaktede Sandvik Coromant, var det med nogle usædvanlige specifikationer. De havde brug for et værktøj til bearbejdning af en bestemt type komponent med kritiske dimensioner. Selvom komponenttypen – på grund af fortrolighedsaftaler – ikke var nærmere specificeret, var den meget stor med en diameter på 800 mm og en længde på 12.000 mm (12 meter), og så skulle den bearbejdes fra begge sider.

Det ønskede værktøj var en udborestang, der skulle anvendes i bearbejdningsoperationer til at udvide og forfine diameteren på et eksisterende hul i et emne. De huller, der fremstilles med en udborestang, er mere præcise, nøjagtige og glatte end huller, der fremstilles ved boring, som kan give noget grovere huller. 

Men diameter og længde på en udborestang bestemmes af selve emnets dimensioner. Det anbefales at vælge den størst mulige stangdiameter til en applikation for at opnå den bedst mulige stabilitet. Kort sagt krævede applikationen en udborestang af hidtil usete dimensioner. Den store størrelse ville være afgørende for at kunne udføre dyb og præcis indvendige drejning, og den opgave ligger ud over det, udborestænger i standardstørrelser kan klare.

Vibrationsreduktion

Häkkinen-koncernens afdeling i Jyväskylä kontaktede sin partner, ŠMT, tidligere Skoda Machine Tool, i Tjekkiet, der er en af verdens førende producenter af horisontale højpræcisionsbore- og fræsemaskiner, horisontale drejebænke osv. Det stod hurtigt klart, at ŠMT var nødt til at indgå samarbejde med en værktøjsspecialist, der kunne levere en udborestang af ekstraordinære dimensioner, hvilket var nødvendigt for at kunne opfylde kravene i dette unikke projekt.

Derfor henvendte ŠMT sig til Sandvik Coromant CZ, der også ligger i Tjekkiet, for at spørge, om de kunne hjælpe med at udvikle den kæmpestore udborestang.

"Sandvik Coromant er kendt som producent af udborestænger, især udborestænger med anti-vibrationsegenskaber," forklarer Vaclav Faber, projektingeniør hos Sandvik Coromant CZ. "Det er afgørende at reducere vibrationerne i en udborestang, fordi det sikrer bearbejdningspræcision og høj overfladekvalitet."

Kraftige vibrationer kan medføre unøjagtighed, værktøjsslid og problemer med emnets integritet – hvilket var bekymrende i forbindelse med den kæmpestore størrelse af bearbejdningsoperationen i Häkkinen-koncernens Jyväskylä-afdeling. Ved at minimere vibrationerne giver udborestangen stabile og kontrollerede bearbejdningsbetingelser, og det giver højere produktivitet, længere værktøjslevetid og overfladefinish af høj kvalitet.

ŠMT stillede også andre strenge krav til udborestangen: Deres kunde, Häkkinen-koncernens afdeling i Jyväskylä, havde brug for et værktøj, der skulle kunne integreres direkte i de eksisterende maskiner, og som samtidig flyttede grænserne inden for drejeoperationer. Det var også yderst vigtigt, at den nye udborestang var kompatibel med ŠMT's kæmpestore drejebænk.

Her kommer Sandvik Teeness i Trondheim, Norge, ind i spillet. Dette team blev valgt, fordi de siden 1960'erne har været kendt for at være førende inden for udvikling og produktion af udborestænger.

Udfordringer

Udborestangen er fremstillet af stål og indeholder en såkaldt "dæmper", der er fremstillet i tungmetal. En dæmper er den enhed, der bruges til at reducere eller absorbere vibrationer, der i sjældne tilfælde opstår i maskiner eller strukturer, og den fastgøres ved hjælp af specielle gummiringe. 

Udborestangen har en anden afgørende egenskab, nemlig Coromant Capto®-værktøjsholderen, der er fastgjort forrest på udborestangen, og som holder de skæradaptre, der kræves for at bearbejde emnet. Coromant Capto® er designet til at reducere tidsforbruget til opspænding og værktøjsskift. Dermed opnås en væsentlig forøgelse af maskinudnyttelsesgraden, og at understøtte en stabil og driftssikker bearbejdning.

"Værktøjsholderen har vist sig at være særligt velegnet til multitask-maskiner," fortæller Vaclav Faber. "Den gør det muligt at montere værktøjer med forskellige længder og design, uanset hvilken maskinkobling der bruges. Coromant Capto opfylder også kravene fra Häkkinen-koncernens Jyväskylä-afdeling til en udborestang, der kan bruges til mange forskellige industrielle opsætninger."

Omfattende test

Sandvik Teeness' specialister har gennemført omfattende frekvensmålinger hos kunden for at vurdere effektiviteten af den vibrationsdæmpende adapter, der er integreret i udborestangen. Udborestangen blev sat på arbejde i en stor CNC-drejebænk og testet mange gange i tre applikationer – skrubdrejning, sletdrejning og profildrejning – hver gang med forskellige skæredata.

Værktøjet kørte med et maksimalt tilladt udhæng på 10 gange diameteren (10 x D), hvilket anbefales for at minimere vibrationer og opnå den bedst mulige stabilitet og nøjagtighed. Sandvik Coromants Silent ToolsTM udborestænger, der kaldes sådan, fordi de arbejder med minimale vibrationer, bruges generelt til lange værktøjsudhæng, og stabil fastspænding er meget vigtig. Cylindriske udborestænger skal altid fastspændes i opslidsede bøsningsholder med en minimum fastspændingslængde på 4 x udborestangens diameter.

Skæredataene, der indledningsvist var baseret på anbefalinger genereret af CoroPlus® Tool Guide-softwareplatformen, blev tilpasset under testene. Til skrubbearbejdning lod man hver gang udborestangen køre med en skærehastighed (vc) på 100 m/min. og en tilspænding pr. omdrejning (fn) på 0,4 mm/o. Belastningen af en udborestang afhænger primært af spåndybden (ap), tilspændingen og emnematerialet. Det er vigtigt at sikre en tilstrækkeligt god ap og fn for at undgå vibrationer under bearbejdningen. En for høj ap og fn kan forårsage vibrationer på grund af værktøjsnedbøjning.

Derfor blev ap-værdien justeret i forbindelse med testen. Udborestangen viste tegn på vibration ved en ap på 5,6 mm og begrænset performance ved 4,5 mm, men til sidst endte den anbefalede spåndybde på 3,5 mm.

Til slet- og profilbearbejdning lod man hver gang udborestangen køre med en vc på 110 m/min. og en ap på 0,5 mm. Værdien fn blev justeret, og man endte med 0,25 som den optimale og anbefalede indstilling, der gav en gennemsnitlig ruhed (Ra) på 3,4.

"På grundlag af testresultaterne kunne Sandvik Coromants specialister give anbefalinger om skæredataparametre og skær til ŠMT," forklarer Vaclav Faber.

Jaroslav Šuga, Global Account Manager hos Sandvik Slovakiet tilføjer, "Der blev regelmæssigt afholdt møder med Sandvik Teeness' produktionsteam om udborestangens leveringstid og alle nærmere oplysninger om håndtering, transport og logistik. Det gode resultat blev opnået, fordi vi arbejdede sammen med ŠMT's designere, teknologieksperter, produktionsteamet i Norge og alle involverede i salgsprocessen.

Yderligere investering

Sandvik Coromant har udviklet en udborestang, der ikke kun er bemærkelsesværdig i størrelsen, men som også et uvurderligt aktiv for Häkkinen-koncernens Jyväskylä-afdeling, hvor den nu anvendes i produktionen til præcis bearbejdning af komponenter til forskellige sektorer. Og ŠMT, der er imponeret over verdens største udborestang, har planer om fremover at investere i flere – dog lidt mindre – udborestænger fra Sandvik Coromant til bearbejdning af lidt mindre komponenter.

"Verdens største udborestang er et bevis på Sandvik Coromants urokkelige engagement inden for innovation, præcision og bearbejdningsapplikationer," fortæller Vaclav Faber.

Du kan få mere at vide om Sandvik Coromants Silent ToolsTM-udborestænger på deres hjemmeside.