Fræsning

Præcise flangeforbindelser i monopæle, overgangsstykker og tårne fra "Goliath", et nyt flangefræsende værktøj fra danske "CNC Onsite" – vedligeholdelsesomkostninger, pålidelighed og levetid forbedres  

De stigende dimensioner af vindmøller, der opererer i mere barske offshore-miljøer, skaber tekniske udfordringer for store flangeforbindelser, der forbinder vindmølletårne med deres fundamenter. For at forhindre, at boltene løsner sig - et problem, der ofte er forbundet med betydelige reparationsomkostninger og nedetid - skal flangerne være plane med millimeters nøjagtighed. 

"Goliath", som i efteråret 2022 lanceres af den danske ekspert i mobile bearbejdningsmaskiner CNC Onsite, kan fræse flanger på monopæle, overgangsstykker og tårne med en diameter på op til 10 meter og stadig opnå en nøjagtighed på to millimeter. 

Store flanger er en kritisk mekanisk forbindelse i vindmøllekonstruktionen, og det er teknisk kompliceret at montere dem pålideligt, da de to flangeoverflader skal passe præcist sammen, når de bliver fastgjort med bolte. Under produktionen af de store komponenter svejses flangerne til strukturen – en proces der ofte resulterer i at flangerne vrides og bliver skæve. . Ved mindre skævheder er overfladerne traditionelt blevet korrigeret manuelt, men med de større flanger er dette ikke en effektiv proces. Goliath opnår effektivt fine tolerancer ved præcist at fræse flangerne, der skaber flader med den nødvendige strukturelle pasform.  

Bladt Industry vil indarbejde præcisionsflangefræsning  

Med offshore-kravene, der driver stadigt voksende møller, fortsætter vindmølleindustrien med at integrere leverandørernes teknologi i deres fremstillingsprocesser. Som en mangeårig leverandør af fundamenter og overgangsstykker er Bladt Industries et eksempel på denne tendens. 

"Vi udvikler hele tiden vores produktion for at sikre, at vi kan levere de rigtige produkter med de rigtige tolerancer, som industrien kræver. Med større flanger vil integrationen af Goliath i vores fremstillingsproces give os mulighed for fortsat at gøre netop dette", siger Klaus Munck Ramussen, Senior Vice President, Bladt Industries. 

"Vi er stolte af at støtte vindindustriens udvikling, og ved at sikre tolerancerne bidrager vi til at sikre integriteten af disse store konstruktioner og dermed produktionen af grøn strøm i mange år", tilføjer han. 

CNC Onsite har anvendt sin lange erfaring med udvikling og drift af flangefræsemaskiner på Goliath, hvilket har gjort den stivere, stærkere og mere præcis end de tidligere maskiner. 

"At opnå en global planhed på et par millimeter på en flange med en diameter på fire til fem meter kan være udfordrende nok, men at opnå det samme resultat på nutidens flanger på over otte meter er simpelthen ikke muligt med tidligere metoder", forklarer Søren Kellenberger, salgsdirektør hos CNC Onsite. 

"Når den er i drift til efteråret, vil det ikke overraske os, hvis vi kan opnå endnu bedre tolerancer," siger Søren Kellenberger. 

Planhed kan påvirke bolte 

Ved at opnå den bedst mulige pasform mellem vindmølletårnets flange og dets fundament reduceres nødvendigheden af løbende efterspænding af bolte og den dermed forbundne downtime. Dette kan potentielt også  føre til længere levetid for vindmøllen. 

"Forkert boltspænding er problematisk og derfor har industrien længe stræbt efter vedligeholdelsesfri boltforbindelser. Dette kræver to kriterier: tilstrækkeligt flade flanger og korrekt tilspændte bolte", forklarer Kellenberger. 

"I dag har producenterne adgang til pålidelige boltspændingsmetoder. Men hvis flangerne er skæve til at begynde med, kan boltene imidlertid stadig blive udmattet og endda knække, hvilket kan føre til havari af møllen", tilføjer Kellenberger. 

Med Goliath er der nu en løsning på markedet, der leverer præcis flangeplanhed, hvilket sammen med præcis boltspænding vil være med til at sikre konstruktionernes integritet og dermed reducere vedligeholdelsesomkostningerne. 

En havvindmølle, der står stille, kan koste mere end 8 000 EUR om dagen, hvortil kommer transport- og arbejdsomkostninger. Vedligeholdelse i en vindmølles levetid kan udgøre op til en fjerdedel af alle omkostninger.  

Flangefræsningsløsninger til mange diametre 

Ud over Goliath tilbyder CNC Onsite en række interne flangefræsningsmaskiner, der dækker diametre fra 1,8 til 10 meter. 

"Goliath arbejder automatisk ved hjælp af forprogrammerede parametre. Goliath kan arbejde både horisontalt og vertikalt, og kan klare funktioner på store flanger som f.eks. dobbelt-tiltede  flanger og parallelitetskrav på flangefladerne", siger Kellenberger. 

"Goliath-maskinen kan klare de mange nye komplekse flangekonstruktioner, hvilket gør den til det nok mest avancerede og præcise flangefræsningsværktøj på markedet", tilføjer Kellenberger. 

CNC Onsite anvendte sine 10 års erfaring med in-situ-flangeudbedringer onshore og offshore til at udvikle Goliath. 

Takket være et specielt, patenteret design af skruen med centerlås, anvender den nye planfræser flere skær under bearbejdningen og giver højere tilspændinger, bedre overfladebehandlinger og øget produktivitet.

I stedet for at skulle låses foran, låsers skruen nu bag på skærlommen, hvilket overflødiggør behovet for kiler eller ekstra dele og giver plads til flere skær pr. fræsediameter. Derudover har Seco øget densiteten og styrken af de tætfortandede Quattromill-fræsekroppe betydeligt.

Quattromill-planfræsere er letskærende med positive spånvinkel-/negative, radiale vinkelgeometrier og med plads til en lang række standardskær til alle materialer. Og på grund af deres skærgeometrier udmærker planfræserne sig både under stabile og ustabile forhold.

Få flere oplysninger om de tætfortandede Quattromill-fræsere ved at gå til: http://www.secotools.com/quattromill

Denne artikel analyserer fræserpositioneringens og værktøjsbanernes påvirkning på de mekaniske belastninger ved fræsning. Mens drejning skaber stabile mekaniske belastninger med et skær, har fræsning værktøjer med flere skær og varierende belastninger, der hurtigt ændrer sig. F.eks. kræver det at opnå en vellykket fræeoperation en lang række valg og overvejelser specifikt med henblik på dette. 

Varierende belastninger
Det første og mest basale skridt i forbindelse med planlægningen af en fræseoperation er at vælge en fræser og skær der er designet til at producere de ønskede emner. Værktøjsleverandører tilbyder planfræsere, pindfræsere, skivefræsere og andre fræsere med skrubbearbejdnings- eller sletbearbejdningsgeometrier, der er udviklet til at frembringe næsten et hvilket som helst emne.

Uanset hvilken fræser, der anvendes, vil den køre med afbrudt spån. Belastningerne på skærene går fra nul, inden de rammer materialet, til spidsværdier under fræsningen, og tilbage til nul ved udgangen. Målet er at moderere de varierende belastninger ved fræseprocessen og derved maksimere standtiden, produktiviteten og processikkerheden. Fræserpositionering, indgang- og udgangsstrategier samt styring af spåntykkelsen er væsentlige elementer, der fører til opnåelse af målet.

Indgang i materialet
De belastninger der påvirker skærene ved fræsning, bestemmes i stor udstrækningaf den måde de går ind i materialet på. Ved modfræsning roterer fræseren imod tilspændingsretningen. Ved medfræsning roterer i samme retning som tilspændingen.

Ved modfræsning sker indgangen i materialet ved 0 i spåntykkelse og udgangen ved max spåntykkelse. Omvendt ved medfræsning hvor indgangen sker ved max spåntykkelse og udgangen ved 0 spåntykkelse. I begge tilfælde frembringes en halvmåneformet spån.

I de fleste tilfælde anbefaler værktøjsleverandører medfræsning, fordi det minimerer den gnidning og friktion der opstår som følge af den bløde indgang ved modfræsning. Ved medfræsning med indgang ved max spåntykkelse undgås denne friktion og varmen ledes lettere over i den tykkere spån. Ved medfræsning kastes spånerne bagud, hvilket minimerer at de kommer ind foran skærene og bliver skåret igen.

I enkelte tilfælde foretrækkes modfræsning dog. Planfræsning med medfræsning frembringer en tilbagegående kraft, der kan forårsage en tilbageslagsbevægelse på ældre, manuelle maskiner. Modfræsning, hvor fræseren trækker fremad i emnet, kan være et bedre valg ved mindre stabile maskiner, især ved større spåndybder. Modfræsning kan også være effektiv ved fræsning i materialer med hårde overflader eller tynde vægge, og den blødere indgang i materialet kan beskytte skæræggen mod slagskader. På den anden side kan den uforholdsmæssigt store friktion og varme, der kan opstå ved modfræsningens bløde indgangskarakteristik, have skadelige virkninger på et værktøj. Den varierende kraft på skæræggen kan forårsage skader af æggen og øge trækspændingerne. Det kan gå ud over overfladefinishen, fordi spånerne kommer ind foran fræseren og bliver skåret en gang til.

Indgang med fuld spåntykkelse ved medløbsfræsning udsætter værktøjet for svære mekaniske belastninger, men dette udgør ikke et større problem for de fleste værktøjer. Moderne værktøjsmaterialer, herunder hårdmetaller, keramik og high-speed stål, er pulverbaserede produkter, der har god trykstyrke.

Når man taler om fræserpositionering og indgangsstrategier, bør maskinoperatører være opmærksomme på, at positioneringen af fræseren på den ene eller den anden side af arbejdsemnets centerlinje altid er at foretrække. Centerpositioneringen blander mod- og medfræsningskræfterne og kan resultere i ustabil maskinbearbejdning og vibrationer.

Skærets udgangsstrategier
Skærets udgang af materialet, er lige så vigtig som indgangen. Forsøgsresultater viser et tydeligt forhold mellem positioneringen af fræseren og dermed udgangen og skæræggens standtid. Hvis udgangen sker for pludseligt eller uensartet, kommer der skader eller brud på skæræggene. På den anden side kan opmærksomheden omkring værktøjets udgang medføre en stigning på op til 10 gange standtiden. Den kritiske værdi er udgangsvinklen, der defineres som vinklen mellem fræseværktøjets radiuslinje og skærets udgangspunkt. Udgangsvinklen kan være negativ (over fræserens radiuslinje) eller positiv (under radiuslinjen). Skærskader er mere sandsynlige med udgangsvinkler mellem ca. minus 30 grader og plus 30 grader (se figur 3/3 billeder). Arbejdsområdets bredde, er i grove træk det halve af fræserens diameter.

En anden måde at forbedre det afbrudte spånforløbs indvirkning på skærene er at sikre at der altid er mindst et eller flere skær i indgreb. Herved opnås en roligere gang og vibrationer og slagpåvirkning undgås. Dette sikres ved at bruge en mindre fræser i forhold til spånbredden Ae og /eller en fræser med flere skær.

Spåntykkelse
Spåntykkelsen, der frembringes ved fræsning, har en betydelig indvirkning på skærekræfterne, temperaturen, standtiden, spåndannelsen og spånafgangen. Hvis spånerne er for tykke, dannes der store belastninger, som kan skade skæræggene. Når spånerne er for tynde, sker belastningen på en mindre del af skæræggen, og øget friktion genererer varme, som resulterer i hurtigere slitage.

Spåntykkelsen måles vinkelret på den effektive skæræg. Som tidligere nævnt, vil de spåner, der dannes ved fræsning, konstant ændre sig i tykkelse, efterhånden som skæræggen passerer hen over emnet. Af hensyn til programmeringen gør værktøjsleverandører brug af konceptet "middelspåntykkelse". Den gennemsnitlige tykkelse er det numeriske gennemsnit af spånens tykkeste og tyndeste mål. Værktøjsleverandører anbefaler data for den middelspåntykkelse til bestemte værktøjsgeometrier, der, når de anvendes, frembringer maksimal standtid og produktivitet.

Maskinoperatører bruger disse data til at fastlægge tilspændinger, der vil overholde den anbefalede, middelspåntykkelse. Fræserens radiale indgreb, fræserens diameter, fræserpositioneringen og værktøjsvinkelen er faktorer, der bestemmer den korrekte tilspænding. Det radiale indgreb defineres som forholdet mellem den radiale spånbredde (ae) og fræserens diameter (Dc). Jo større fræserens radiale indgreb er, jo lavere vil den tilspændingshastighed, der kræves for at frembringe den ønskede spåntykkelse, være. På samme måde skal tilspændingen med mindre indgrebsbredde være højere for at opnå samme spåntykkelse. værktøjsvinklen har også betydning for tilspændingskravet. Maks. spåntykkelse opstår med en værktøjsvinkel på 90 grader, så mindre vinkler kræver en højere tilspænding for at opnå samme spåntykkelse.

Skarpe skær frembringer mindre skærekræfter, men er også mere skrøbelige end afrundede og fasede skæræg. Den mekaniske belastning på skæræggen skal begrænses for at undgå skader og brud, så mindre middelspåntykkelser anbefales, når der anvendes skarpe skær. I det tilfælde bestemmer den anvendte skæræggeometri den korrekte, middelspåntykkelse og omvendt.

Maskinoperatører kan anvende disse principper og metoder ved grundlæggende fræseapplikationer til at styre de afbrudte belastninger på fræseværktøjerne. Men da emnerne bliver mere komplekse er en manuel styring af tilspændingerne for at overholde de anbefalede, middelspåntykkelser stort set umulig. I disse og mere komplekse situationer, herunder meget avnaceret 5-akset fræsning, har producenter af CAM-software og avanceret CNC-udstyr udviklet teknikker såsom trochodial fræsning og hjørnepeeling samt programmer til konstant værktøjsindgreb i værktøjsbaner, som f.eks. Dynamic Fræsning og Waveform. Disse software- og programmeringsteknologier repræsenterer hightechudviklingen inden for de grundlæggende styringskoncepter for værktøjsindgang, -udgang og spåntykkelse, som kan kontrollerer den afbrudte fræseproces' indvirkning på værktøjet.

Spåntykkelse
Producenter har anvendt fræsemaskiner og -værktøjer i mere end et århundrede og producerer utallige mener i store mængder og førsteklasses kvalitet. I den periode er den grundlæggende fræseproces forblevet den samme, nemlig brugen af en roterende fræser i et emne for at bearbejde en overflade. Processens afbrudte spåntagning er også forblevet den samme.

Fræsemaskiner og fræseværktøjer har gennemgået en ufattelig udvikling, men i mange tilfælde udnytter deres brugere ikke det fulde potentiale i dette tekniske fremskridt. Ved at anvende disse nye strategier inden for fræsning og bearbejdning til at optimere processens afbrudte belastninger, bliver producenterne i stand til at opnå den sjældent opnåelige, tredobbelte målsætning om maksimal produktivitet, kvalitet og standtid

CoroMill Plura HD er førstevalg blandt solide skrubpindfræsere til hjørnefræsning, fuldsporsfræsning, ramping og spiralinterpolation i stål og rustfrit stål. Den kan også bruges til støbejern og varmebestandige materialer. Værktøjerne leverer sikker og pålidelig bearbejdning inden for et bredt interval af skæreparametre.

Stor processikkerhed og en lang, forudsigelig værktøjslevetid er vigtige i forbindelse med skrubfræseoperationer. Den optimerede spånkanalform er designet specielt som et resultat af en Finite Element Analysis, og den sikrer en effektiv spånafgang, når der bearbejdes med en stor spåndybde. Dette spånkanaldesign forhindrer også genbearbejdning af spåner og pludselige værktøjsbrud. Ved at fjerne spåner effektivt, bliver det muligt at udføre fuldsporsfræsning op til to gange diameteren med femtands-pindfræsere uden at gå på kompromis med processikkerheden. Rustfrie stål-pindfræsere har også indvendig kølingder giver maksimal spånafgang og temperaturkontrol.

De geometriske egenskaber og kvaliteterne muliggør ekstraordinære spånvolumener og værktøjslevetider. Der er udviklet to nye kvaliteter; en til allround-forhold, fortrinsvis til tør bearbejdning, og en til barske forhold og store indgreb ved våd bearbejdning. Den seje plangeometri er udviklet til at klare krævende rampingoperationer. Andre egenskaber omfatter differentieret tanddeling og cylindrisk fas, der skal hjælpe med at minimere vibration og sikre en forudsigelig performance og en pålidelig skrubfræsning

Disse pindfræsere er belagt ved hjælp af en ny NXT-belægningsproces og har optimerede geometrier og en særlig æg behandling, der forlænger standtiden, og som giver højere skærehastigheder end tidligere.
NXT-belægningen består af en sammensætning af titaniumaluminiumnitrid (TiAIN), men det er metoden, Seco anvender til at påføre belægningen, der er en betydelig nyskabelse inden for udvikling af værktøjer. Belægningsprocessen frembringer et enkelt lag i løbet af tre trin, der kontrollerer og optimerer dannelsen af belægningen på atom niveau. Resultatet giver mere modstandsdygtighed over for spåner, varme og slid i forhold til tidligere produktversioner og gør standtiden endnu mere forudsigeligt.

Jabro-Solid2 består af tre forskellige serier pindfræsere med et komplet omfang af geometrier, typer og størrelse: 510-serien med kvadratiske skær, 46 graders spiralvinkler og forbedrede mikrogeometrier på skæræg, 520-serien med pindfræsere med flere skær og særlig æg behandling, hvilket sørger for hurtig og omkostningseffektiv generel bearbejdning, 530-serien med ballnose-pindfræsere med to, tre og fire skær. Jabro-Solid2 fås i standardiserede totallængder og diametre i området 1 mm til 25 mm og 3/64" til 1".

Få mere at vide om den nye generation af Jabro-Solid2-pindfræsere ved at kontakte en lokal Seco-repræsentant eller besøge www.secotools.com/jabrosolid2

Fræsning i rustfrit stål byder ofte på udfordringer såsom problematisk spåndannelse, værktøjslevetid og produktivitet. De nyeste skærgeometrier til CoroMill 345® er blevet designet specifikt til at give det lette skæreforløb og de lave skærekræfter, der kræves for at overvinde de nævnte udfordringer med succes. De mange fordele inkluderer ikke kun højere spånvolumen og øget gennemløb, men også muligheden for at anvende CoroMill 345 på små stejlkonusmaskiner (ISO 30- og ISO 40-maskiner), i forbindelse med vibrationsfølsomme applikationer eller svage fiksturer.

De innovative nye skær har otte skærkanter, fire på hver side, og selvom de er placeret negativt i fræseren, sikrer en meget stor spånvinkel positiv, letskærende bearbejdning. Dette fremmer ikke alene fremragende spåndannelse i rustfrit stål, men forbedrer også arbejdsmiljøet takket være en dæmpet bearbejdningslyd. Der fås også wiperskær, der giver en forbedret overfladefinish, ligesom der er mulighed for indvendig køling til fræsere med en diameter op til 125 mm.

Der er for nyligt opnået fantastiske resultater i tests hos en kunde. En pumpekrop i 316L rustfrit stål blev bearbejdet tørt på et horisontalt bearbejdningscenter. I kraft af CoroMill 345 kunne såvel skærehastighed som tilspænding øges. CoroMill 345 producerede 50 procent flere komponenter med 22 procent højere spånvolumen end konkurrenten, uden større skærslitage. Faktisk blev det muligt ved hjælp af de nye skær at bearbejde tre komponenter pr. skærkant sammenlignet med kun to komponenter med den konkurrerende fræser.

Secos nye MS2050-fræsekvalitet øger produktiviteten i titaniumlegeringer
 
Secos nyeste MS2050-skærkvalitet til fræsning, der er optimeret til brug under vanskelige forhold, anvender en ny belægningsteknik og et nyt substrat, der giver øget processtabilitet og højere skæredata i forbindelse med bearbejdning af titaniumlegeringer.

Den særlige PVD-belægning på MS2050 styrker ikke kun skærets slidstyrke, men forhindrer også reaktioner med emnematerialet, så brugerne kan øge deres skærehastigheder og standtid og samtidig reducere omkostningerne pr. del. Luftfartsproducenter og andre, der arbejder med titaniumlegeringer, vil opleve MS2050 som et fremragende supplement til de eksisterende F40M- og T350M-kvaliteter.

 MS2050 fås i en række positive geometrier til hjørnefræsning, planfræsning, kopifræsning og highfeed-fræsning. For at få mere at vide om denne særdeles slidstærke kvalitet kan du kontakte en lokal Seco-repræsentant eller besøge www.secotools.com/ms2050
Seco Tools, der har sit hovedkvarter i Fagersta, Sverige, har et verdensomspændende ry for at udvikle innovative løsninger til skærende bearbejdning og at arbejde tæt sammen med kunder for effektivt at kunne forstå og imødekomme deres behov. Vi har mere end 5.000 medarbejdere ansat i 50 lande og giver alle i vores team indflydelse via trænings-, udviklings- og anerkendelsesprogrammer samt et åbent kommunikationsmiljø. Vores medarbejdere står for tre kerneværdier - en passion for kunder, familieånd og personligt engagement - som definerer vores virksomhed, og hvordan vi interagerer med hinanden samt med vores kunder, leverandører og andre partnere. Besøg os på www.secotools.com for at få mere at vide

Kvaliteten GC3330 viser vejen inden for fræsning i støbejern

Sandvik Coromant løfter fræsning i støbejern op på et helt nyt niveau den 3. marts, når den nye kvalitet GC3330 lanceres.  

Fræsning i støbejern er det næste bearbejdningsområde, som bliver dækket af de nye kvaliteter med Inveio™ fra Sandvik Coromant. Den innovative leverandør af skærende værktøjer, der allerede har lanceret kvaliteten GC4325 til drejning i stål, som har vendt op og ned på hele området, præsenterer nu GC3330 - en slidstærk kvalitet og førstevalget til fræsning i støbejern.

GC3330 imødekommer de typiske krav inden for moderne bearbejdning, hvor forudsigelig ydelse er blevet stadig vigtigere i mange bearbejdningsprocesser. Den pålidelige ydelse ved GC3330 giver producenterne mulighed for at forbedre maskinudnyttelsen og for at fjerne en masse metal på kort tid, uden at det går ud over værktøjslevetiden. Ved at minimere afbrydelserne gøres sikker ubemandet bearbejdning mulig.

Inveio - innovationen bag

GC3330 er designet med Inveio - sidste nye innovation inden for materialevidenskab. Den banebrydende teknologi gør brug af ensrettet krystalorientering. Hvor krystallernes vækstretning i konventionelle (CVD) aluminiumsoxidbelægninger er tilfældig, er krystallerne i GC3330 styret og drejet i samme retning. Dette er hemmeligheden bag udholdenheden, forudsigeligheden og GC3330's lange værktøjslevetid.

Applikationsområde

Den nye skærkvalitet GC3330 er førstevalget til fræsning i støbejern, både med og uden køling. Da Sandvik Coromants nye kvalitet dækker et bredt applikationsområde, kan den således anvendes i alle fræseoperationer, der involverer såvel gråt som nodulært støbejern. GC3330 tilbydes til et udvalg af fræsere til skive-, hjørne-, profil- og high feed-fræsning  amt til af- og sporstiknings-fræsning. 

Om Sandvik Coromant

Sandvik Coromant er en global, førende leverandør af skærende værktøjer, værktøjsløsninger og knowhow til den metalbearbejdende industri. Med store investeringer i forskning og udvikling skaber vi unikke og innovative løsninger og sætter nye standarder for produktivitet sammen med vores kunder. Blandt vores kunder er nogle af verdens største virksomheder inden for bilindustrien, flyindustrien og energiområdet. Sandvik Coromant har 8.000 medarbejdere og er repræsenteret i 130 lande. Vi er en del af forretningsområdet Sandvik Machining Solutions i den globale industrikoncern Sandvik. 

Besøg www.sandvik.coromant.com/dk for mere information.