Ett stort framsteg inom stålborrning
En säker och effektiv hålbearbetningsprocess spelar en avgörande roll vid modern bearbetning, framför allt när det gäller att tillverka många hål. Dagens högpresterande borr måste ge en kombination av höga matningshastigheter, förutsägbar verktygslivslängd och mycket konsekventa resultat. Specialanvändningsområden är viktigare än allround-kapacitet för att minimera den totala håltillverkningskostnaden. Corodrill 860 är ett nytt och innovativt skärverktygskoncept från Sandvik Coromant som tar hålbearbetning i stål till helt nya prestandanivåer.
Först och främst krävs anpassning till arbetsstyckets material, liksom anpassning till högre skärhastigheter och följaktligen högre matning. Förmågan att tillverka konsekventa hål inom snäva toleranser, som delas av ett stort antal håltyper, och att bibehålla bearbetningssäkerheten under en lång verktygslivslängd, är avgörande egenskaper – precis som en annan viktig faktor: att vara enkelt att använda, fungera från första stund och ha potential för optimering.
Ett sådant borr skapar naturligtvis nya möjligheter att öka produktionsnivån, framförallt på moderna maskiner. Men borret måste också vara så mångsidigt att vilken maskin som helst, förutsatt att spindelkapaciteten är tillräcklig, kan utnyttja den potential till höga skärhastigheter som möjliggörs.
Ett allround-borr är inte tillräckligt konkurrenskraftigt för att optimera produktion av många hål. De krav som ställs på tillverkningen idag innebär att man behöver ett modernt och uppdaterat koncept som når nya nivåer, från skäreggen till spånkanalerna. Ett HSS borr kanske verkar vara ett vanligt standardverktyg, men dagens nya solida hårdmetallsefterträdare har ingenting gemensamt med den här kategorin.
Vilket applikationsområde är aktuellt?
Det område med håltillverkning i stål som kan förbättras med ett solitt hårdmetallstandardborr är diameterområdet 3–20 mm och borrdjup på tre till åtta gånger diametern. Många av de här hålen har håltoleranser på IT 8-9, en ytjämnhet på Ra 0,8 till 1,8 mikrometer beroende på material och applikation, rakhetsgränser på 0,07 till 0,12 mm per borrade 100 mm, tillsammans med krav på minimerad gradbildning vid in- och utgång.
Förutom vanliga hål i ett plan, horisontell ingångs- eller utgångsyta måste borren också klara av de flesta andra hålutformningar, som lutande ingång/utgång, konvexa eller konkava ytor, hål som kräver fasning eller korsande hål. Materialspecificeringen inom ISO-P-området måste vara tillräckligt mångsidig för att effektivt bearbeta alla typer av stål, från låg kolhalt och olegerat med hög kolhalt till stålgjutgods med hårdheter mellan 125 till 350 HB.
Högre matningshastigheter och längre borr ger verkliga fördelar vid tillverkningen av ett stort antal komponenter, inom många olika branscher. Det skapar ett nytt universellt riktmärke som ger förbättrad konkurrenskraft med produktivitetsökningar på 100 % och ofta ännu mer. Mekaniska verkstäder kan använda det nya solida hårdmetallborrkonceptet för att bli av med en flaskhals i produktionen som orsakas av omoderna borrtyper, tack vare potentialen för högre matningshastighet och/eller borrets ökade livslängd.
Uppspänningsproblemen minskar tack vare att borret fungerar effektivt och säkert från första början. Man slipper många av stoppen för verktygsbyten och kan införa en lägre grad av övervakning i arbetet, eller till och med obemannad bearbetning. Verktygsekonomin kan också den förbättras tack vare möjligheterna till rekonditionering. I mer varierad produktion utgör borret ett effektivt och modernt sätt att använda alla typer av maskiner med rätt kapacitet, i och med dess kombination av högre hastighet med lägre skärkrafter.
I och med borrets ”förlåtande” karaktär kan man åtgärda ineffektiva eller otillfredsställande applikationer, framför allt inom det största applikationsområdet. Även om borret inte används helt rätt är det ett verktyg som man kan lita på genom hela processen. Borret har emellertid utvecklats för högre skärhastigheter – för att vara det snabbaste och säkraste borret för stål.
Vad ligger bakom det unika nya borrkonceptet?
Avancerad forskning och utveckling har lett fram till ett unikt nytt solitt hårdmetallborrkoncept. Nya framsteg inom verktygsutveckling, interaktion mellan utvecklingsavdelningar och många tillfällen till applikationer ”i verkligheten” inom tillverkningsindustrin – liksom utvecklingen av nya verktygstillverkningsprocesser – ligger bakom framgången.
När utvecklingsprojektet började användes borrning i stål med låg kolhalt och låglegerat stål som utgångspunkt för att fastställa grunden för en helt ny borrgeometri, avsedd för applikationsområdet ISO-P. Det inledande utvecklingsarbetet, fältstudier och samarbete med flera olika tillverkningsföretag ledde fram till en serie optimeringar av de olika geometriska parametrarna och spånkanalerna på borret. Allt eftersom arbetet fortskred introducerades även legerat stål, kolstål, stålgjutgods och höglegerat stål, med ökande hårdhet och andra krav på materialstrukturen, i utvecklingsprocessen vilket ledde till att parametrarna finjusterades.
Under och efter det här utbytet mellan utvecklingsarbetet och borrtesterna på olika mekaniska verkstäder lades mycket arbete ner på att upprätta korrekta skärdatavärden för borranvändare. Idag utgör detta realistiska rekommendationer för högre prestandanivåer med verktyget. Genom att fastställa borrparametrar och skärdatanivåer lades också grunden för att utveckla storleken på programmets borrdiametrar, längder och hålkapacitet – liksom indikationer på förutsägbara resultat.
Hur skiljer sig det nya borret från befintliga koncept?
Borrspetsgeometrin är unik, med en ny och innovativ design som skapar ett skärförlopp som är betydligt mycket effektivare och smidigare än med tidigare lösningar. De lägre skärkrafterna bidrar till den längre verktygslivslängden. Detta beror bland annat på att detta genererar en mer kontrollerad förslitning än en mer destruktiv och snabbare sådan. Ett av huvudmålen har också varit perfekt spånbildning, där avancerade simuleringar var en av de metoder man använde för att fastställa spetsens geometri. Den helt nya skäreggen är resultatet av ett grundligt arbete, inte bara från utvecklingsavdelningens sida utan också med hjälp av omfattande test, där både makro- och mikrogeometriutvecklingen har bidragit till den nya borrspetsen.
En ny egghörnsutformning har tagits fram för att säkerställa hög säkerhet, vilket leder till att tendenserna för eggurflisning har eliminerats. Det är framför allt mikrogeometrin som har omarbetats, t.ex. är formen och storleken på eggrundningen och processen på skäreggarna en helt ny konstruktion som är anpassad för det nya borret. Eggrundningen har fått en ny och mer kontrollerad utformning som bidrar till att minimera skärkrafterna och minska värmegenereringen på eggen – och på så sätt även verktygsslitagets omfattning.
Förutom det förbättrade skärförloppet har eggens rundning optimerats vad gäller beläggningen, i syfte att förbättra materialvidhäftningen. Hårdmetallborrets substrat har också utvecklats för att ge precis den seghet som krävs för att de olika borrdiametrarna tillförlitligt ska kunna skapa högre skärhastigheter i stål.
Det är inte bara borrspetsgeometrin som är unik. Borrkanalerna med det nya konceptet har en helt ny design och deras unika form ökar spånkanalvolymen vilket underlättar spånavgången, samtidigt som man bibehåller en stor kärndiameter för styrkans skull.
Spånkanalernas patenterade utformning spelar en viktig roll för spånavgången. Spånavgången blir effektiv och problemfri tack vare den förbättrade spånbildningen på eggen och de nya spånkanalerna. Detta krävs för säkerhet vid de högre bearbetningshastigheter som rekommenderas för variationen av kort- och långspånande material som man träffar på i stålområdet.
Beläggnings- och efterbearbetningsprocesserna för borrtillverkningen har också utvecklats med helt ny teknik, vilket bidrar till högre prestanda och bättre resultat som skapas. Den optimala formen och yttexturen tillsammans med den blanka ytan i spånkanalerna, i kombination med den ökande storleken för de längre borren, möjliggör den mycket förbättrade spåntransporten ut bearbetningsområdet och följaktligen bort från borret.
Nya innovationer inom borrteknik av den här digniteten inträffar inte så ofta. Det här nya konceptet är ett resultat av ett nytt angreppssätt, mycket kvalificerad forskning och ett samarbete inom tillverkningen som tillsammans innebär att vi kan ta ett stort steg framåt inom håltillverkningstekniken. Det har visat sig bli en helt ny generation av solida hårdmetallborr. Borret är avsett för applikationer i stål där hård konkurrens råder inom produktionen och där den prioriterade bearbetningsparametern är lägre kostnad per hål.