Scula așchietoare este unul dintre elementele componente ale sistemului tehnologic ce modelează o piesă prin îndepărtarea de material. În acest scop și în funcție de condițiile specifice sunt utilizate diferite procese, care abordează strategii diferite. Producătorii de mașini-unelte au realizat progrese impresionante în ultima perioadă, iar rezultatul s-a concretizat în producerea de mașini-unelte moderne, capabile să combine procese diferite, până nu de mult complet separate. În plus, caracteristicile actuale ale acestor utilaje asigură abordarea diferitelor strategii de prelucrare, cu scopul atingerii de performanțe maxime.
Industria prelucrătoare se confruntă cu prelucrarea unei game foarte largi de materiale. Activitatea de cercetare în domeniul metalurgiei nu numai că a adus în piaţă noi aliaje, exotice, dar a și creat tehnologii de realizare a unor materiale speciale, ale căror proprietăţi au fost pre-definite. Astfel, componentele realizate din asemenea materiale au proprietăţi superioare, în schimb prelucrarea lor s-a complicat, punând producătorii de scule în faţa unor provocări fără precedent.
Scula așchietoare, cel mai mic element al sistemului tehnologic, reprezintă și legătura directă dintre mașină și semifabricat. Este absolut necesar ca acest element să se ridice la nivelul tehnologic asigurat de noile utilaje, pentru ca strategiile mo-derne de prelucrare să poată fi aplicate.
FIGURA 1. Strunjire în locul rectificării: finisarea pieselor din oțel dur, utilizând scule prevăzute cu plăcuțe din PCBN brazate.
Industria prelucrătoare a trecut și ea prin perioada complicată cauzată de pandemia ,,Covid- 19’’, indicatorii economici au scăzut considerabil, previziunile optimiste au fost înlocuite de speranţe din ce în ce mai modeste. Pe de altă parte, situaţia a permis dintr-odată analizarea tendinţelor de dezvoltare industrială, realizarea de previziuni și a planurilor de viitor. Altfel spus, progresul a continuat.
Există diferite direcţii de dezvoltare a sculelor așchietoare. Cea tradiţională își propune să realizeze scule mai durabile, mai productive și care, în final, să scadă costurile de producţie ale clientului.
Alte direcţii sunt strâns legate de progresul tehnologic al sistemului și în special aici producătorii de scule trebuie să facă faţă unor provocări de excepţie.
Tendințe naturale
Direcţia tradiţională de dezvoltare ia în considerare îmbunătăţirea performanţelor sculelor prin adoptarea de geometrii inovatoare, carburi avansate, amplificarea rigidităţii sculelor suport. La prima vedere, această direcţie de dezvoltare pare că aproape și-a epuizat resursele și nu mai poate promite schimbări cu adevărat revoluţionare. Cu toate acestea, producătorii de scule au reușit să surprindă lumea producătorilor cu foarte multe produse noi, furnizoare de beneficii semnificative. Sursa acestor noi produse performante o reprezintă progresul adus de activitatea de cercetare atât în domeniul tehnologiilor de realizare a suporţilor, cât și în realizarea de carburi și acoperiri performante. În paralel, au fost adoptate sisteme exigente, extrem de performante în activitatea de asigurare a calităţii. Un impact considerabil îl au sistemele CAD/CAM performante, modelările 3D, care reușesc să pună în practică cele mai ingenioase idei ale proiectanţilor.
Dezvoltările tehnologice au fost însoţite în mod natural de noi metode de prelucrare, care solicită suplimentar scula așchietoare. Spre exemplu, au fost create scule capabile să prelucreze materiale foarte dure, eliminând în același timp necesitatea unor operaţii de finisare prin rectificare.
În frezare, această nouă generaţie de scule poate realiza prelucrări cu avansuri foarte ridicate (HFM) și/sau cu viteze foarte mari (HSM). De asemenea, frezările trohoidale însoţite de răcire la presiune ridicată (HPC) fac deja parte din cotidianul prelucrărilor prin așchiere.
- FIGURA 2. Frezare cu avans ridicat – metodă eficientă de eboș, atât a suprafețelor plane, cât și a celor complexe.
Progresele impresionante din ultima perioadă au apropiat foarte mult de realitate visul oricărui prelucrător și anume acela de a avea un proces stabil, fiabil, pe baza unei singure reglări iniţiale. Caracteristicile tehnice impresionante ale mașinilor multi-ax recent realizate ca și a celor ’’multi-tasking’’ sau ale sistemelor de prelucrare hibride - care combină prelucrarea prin așchiere cu tehnologia de imprimare 3D – fac perfect realizabilă producţia bazată pe o singură reglare iniţială. Din ce în ce mai mult, unităţile antrenate sunt atașate strungurilor, mărindu-le astfel gama de prelucrări. E de înţeles că astfel de decizii au impact asupra sculelor utilizate, care trebuie să câștige în durabilitate, multifuncţionalitate și fiabilitate.
Încercările de a găsi alternative mai accesibile ca preţ, în comparaţie cu sculele monobloc din carbură, au impulsionat căutările de soluţii cu capete amovibile. Mai mult, anumite soluţii au adus chiar avantaje legate de repetabilitatea poziţionării capului așchietor la indexări multiple. În consecinţă, nu e nevoie de nicio reglare suplimentară după înlocuirea unui cap Multi-Master, prevăzut cu conexiunea filetată specifică, în timp ce coada suport rămâne montată în axul mașinii-unelte. Beneficiul numărul unu îl reprezintă diminuarea drastică a timpului auxiliar, rezultatul fiind avantaj economic substanţial.
O altă îmbunătăţire remarcabilă o reprezintă asigurarea răcirii eficiente a fiecărei muchii așchietoare, prin corpul unei scule echipate cu plăcuţe amovibile. Caracteristica a devenit practic standard sau aproape subînţeleasă, atunci când echiparea cu scule de acest tip este luată în considerare.
În fine, un alt exemplu îl reprezintă faptul că producătorul specifică momentul necesar pentru blocarea șurubului plăcuţei și poate furniza și cheile dinamometrice care să asigure valoarea acestuia.
Provocări de ultima oră
Creșterea semnificativă a utilizării materialelor compozite și a celor sinterizate duce la creșterea consumului de scule specific, în multe cazuri speciale.
Forjările, turnările de precizie și imprimările 3D capătă amploare, ceea ce înseamnă că semifabricatele de plecare sunt din ce în ce mai apropiate de forma finală a piesei. Adaosurile de prelucrare scad în consecinţă, iar mașinile-unelte de talie mică, de putere mică și precizie ridicată își fac apariţia din ce în ce mai des în secţiile de prelucrare.
Prelucrarea materialelor problematice, ISO S, în special aliajele B și B-Titan, a aliajelor rezistente la temperaturi înalte (HTSA) reclamă utilizarea de viteze foarte reduse.
Cererile în creștere pentru componente reali-zate din astfel de materiale a dus la necesitatea creșterii vitezelor de prelucrare. Și iată că astfel, cel mai mic element al sistemului tehnologic – scula așchietoare – devine principalul obstacol în creșterea productivităţii.
Rezolvarea acestei probleme s-a dovedit o piatră grea de încercare. Au fost implicate mai multe domenii de activitate de la proiectare-dezvoltare și până la producţia propriu-zisă.
În același timp, evoluţiile de ultimă oră din activitatea industrială au pus producătorii de scule în faţa unor provocări complet diferite.
- FIGURA 3. Capete schimbabile ISCAR pentru găurire, cu 3 dinți, menite să amplifice productivitatea și să reducă timpii auxiliari.
Pașii siguri făcuţi de INDUSTRA 4.0 și digitalizarea producţiei i-au aruncat și pe producătorii de scule în lumea virtuală. Astfel, li s-a cerut ca scula în sine - un produs material, palpabil – să fie prevăzută cu un element digital care să furnizeze un set de informaţii. Acest element a reprezentat practic o viză de intrare a sculei în uzina inteligentă a zilei de mâine. Fără această viză, producătorul de scule și produsul său vor rămâne ,,la poarta uzinei".
Producătorul viitorului va avea pretenţii ridicate legate de procesul de modelare, de integrarea ansamblurilor de scule în tehnologie, de conceptul sculelor speciale și multe altele.
- FIGURA 4. ISCAR WORLD, un ,,magazin universal’’ virtual care include toate aplicațiile ISCAR on-line, interfețe și cataloage de produs, pe ecranul telefonului mobil
Marketingul on-line va juca un rol decisiv în această schimbare revoluţionară. COVID-19 a accelerat influenţa acestuia și cererea tot mai accentuată pentru servicii on-line pre și post-vânzare, asfel că ele vor fi considerate în continuare ca un pachet de servicii obișnuit, pe care producătorul de scule va fi obligat să îl asigure.
Pe scurt, este necesară asigurarea unui sistem digital „All-in-One’’ care să includă marketingul on-line, informaţii referitoare la scule, acces la informaţii variate, generare de modele, calcule inginerești și economice, analize de durabilitate, recomandări tehnice etc.
În căutarea soluției corecte
Fără îndoială, producătorul de scule nu-și poate permite să aștepte, pentru că schimbările nu se petrec de la sine. ISCAR este cel mai bun exemplu de producător pro-activ pentru simplul fapt că se adaptează rapid noilor schimbări industriale și se pregătește să acţioneze în industria viitorului. Recent, pe parcursul ultimilor ani, ISCAR a lansat multe linii de produse noi, inovatoare, prin intermediul campaniei sale LOGIQ, acestea reprezintă soluţii reale, în spiritul tendinţelor industriale.
Linia ISCAR de produse destinate strunjirii a fost îmbogăţită cu un sistem/ansamblu flexibil care include o bară suport anti-vibratoare și cartușe schimbabile pe care se pot monta diferite tipuri de plăcuţe.
De asemenea, noi plăcuţe cu elemente CBN au fost dezvoltate cu scopul amplificării performanţelor în strunjirea materialelor dure.
În domeniul debitărilor, un sistem modern prevăzut cu adaptoare de buzunare multiple și blocuri suport ranforsate deschid noi orizonturi în vederea amplificării productivităţii.
În ceea ce privește frezarea, ISCAR și-a extins semnificativ linia de produse cu o gamă bogată de scule destinate prelucrărilor cu viteze și avansuri ridicate (HSM & HFM).
În vederea prelucrării materialelor problematice, ISCAR a dezvoltat noi carburi, atât pentru realizarea plăcuţelor, cât și pentru producerea frezelor monobloc. De asemenea, a fost acordată o atenţie specială frezelor monobloc ceramice.
Prelucrarea aliajelor de Titan și în special prelucrarea de eboș a atins noi recorduri prin dezvoltarea frezelor porumb prevăzute cu opţiunea de răcire la presiune ridicată. Rata de îndepărtare a materialului a fost amplificată în mod neașteptat.
Linia ISCAR de găurire cu capete amovibile a fost completată recent cu noile burghie și capete cu 3 dinţi, ce asigură creșterea considerabilă a productivităţii.
De asemenea, noile burghie monobloc prevăzute cu vârfuri monobloc din diamant policristalin brazate și/sau cu plăcuţe brazate pe corpul din carbură, în zona așchietoare, asigură prelucrarea eficientă a materialelor compozite.
Informaţia la care are clientul acces prin conectarea la catalogul electronic a fost, de asemenea, reactualizată. Caracteristicile sculelor sunt prezentate în perfectă concordanţă cu standardul ISO 13399. Există opţiuni de creare a ansamblurilor virtuale de scule, posibilităţi de selectare optimă a sculelor, a tipurilor de carburi.
Telefonul mobil a devenit și el un real instrument de lucru pentru tehnicienii implicaţi în prelucrări, de vreme ce de pe ecranul acestuia pot fi accesate acum toate aplicaţiile menţionate anterior, inclusiv achiziţionarea on-line și permanenta reactualizare informaţională.
Astfel spus, logica dezvoltării industri-ale solicită producătorul de scule să furnizeze performanţă tehnică, însoţită de informaţie completă, integrată. Un astfel de complet organic și echilibrul perfect între cele două lumi – materială și virtuală - va fi recunoscut foarte curând în indus-tria prelucrătoare și va defini practic nivelul de IQ al unei scule și gradul ei de integrare în sistemele prelucrătoare avansate.
