1. Οι παράγοντες του τεμαχίου εργασίας επηρεάζουν την επιλογή εργαλειοθήκης
Οι παράγοντες που επηρεάζουν την επιλογή εργαλειοθήκης περιλαμβάνουν τη δυνατότητα μηχανικής επεξεργασίας του υλικού του τεμαχίου εργασίας σε κάθε εργασία και τη διαμόρφωση του τελικού τμήματος, που μπορεί να καθορίσει το μέγεθος της εργαλειοθήκης που απαιτείται για την επίτευξη ενός συγκεκριμένου προφίλ ή χαρακτηριστικού. Η λαβή του εργαλείου πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο απλή και εύχρηστη για να ελαχιστοποιηθεί η πιθανότητα λάθους του χειριστή.
Τα βασικά δομικά στοιχεία της εργαλειομηχανής παίζουν βασικό ρόλο - ένα γρήγορο μηχάνημα με γραμμικούς οδηγούς θα επωφεληθεί από μια εργαλειοθήκη σχεδιασμένη για εφαρμογές υψηλής ταχύτητας, ενώ μια μηχανή με αυλάκωση κουτιού υποστηρίζει κατεργασία βαρέως τύπου. Οι μηχανές πολλαπλών εργασιών μπορούν να εκτελούν λειτουργίες τόρνευσης και φρεζαρίσματος/διάτρησης ταυτόχρονα.
Το στήριγμα εργαλείου μπορεί επίσης να επιλεγεί σύμφωνα με τη στρατηγική μηχανικής κατεργασίας. Για παράδειγμα, τα καταστήματα χρησιμοποιούν διαφορετικά εργαλεία για να μεγιστοποιήσουν την παραγωγικότητα σε εργασίες κοπής υψηλής ταχύτητας (HSC), οι οποίες περιλαμβάνουν μικρά βάθη κοπής (HHS) ή σε εφαρμογές κοπής υψηλής απόδοσης (HPC), οι οποίες επικεντρώνονται στην κοπή υψηλής ισχύος. Ωστόσο, οι εργαλειομηχανές με περιορισμένη ταχύτητα παράγουν υψηλούς ρυθμούς αφαίρεσης μετάλλων.
Η χαμηλή επαναλαμβανόμενη διαρροή βοηθά στη διασφάλιση σταθερής εμπλοκής του εργαλείου, μειώνοντας τους κραδασμούς και μεγιστοποιώντας τη διάρκεια ζωής του εργαλείου. Η ισορροπία είναι ζωτικής σημασίας και οι εργαλειοθήκες υψηλής ποιότητας θα πρέπει να είναι δυναμικά ισορροπημένες με ακρίβεια σε G2, 5-25000 rpm μάζα (1 g.mm). Τα καταστήματα εργασίας μπορούν να καθορίσουν το σύστημα εργαλειοθήκης που μπορεί να καλύψει οικονομικά τις ανάγκες παραγωγής τους βάσει των πραγματικών συνθηκών ή μέσω διαβούλευσης με προμηθευτές εργαλείων.
2. Κάθε θήκη εργαλείου πρέπει να πληροί συγκεκριμένες απαιτήσεις διαδικασίας.
Είτε είναι απλά πλευρικά στερεωμένα, με μανδύα, θερμοσυστελλόμενα, μηχανικά ή υδραυλικά, οι θήκες εργαλείων θα πρέπει να πληρούν συγκεκριμένες απαιτήσεις διαδικασίας.
Τα ελατήρια και τα εναλλάξιμα κολετάκια είναι οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες τεχνολογίες στρογγυλών εργαλειοθήκης. Το οικονομικό στυλ ER διατίθεται σε διάφορα μεγέθη και παρέχει επαρκή δύναμη σύσφιξης για αξιόπιστες ελαφριές εργασίες φρεζαρίσματος και διάτρησης. Οι εργαλειοθήκες υψηλής ακρίβειας συλλέγονται με ER διαθέτουν χαμηλή εξάντληση (< 5µm at the tool tip) and a symmetrical design balanced for high-speed operations, while reinforced versions are available for heavy-duty machining. ER toolholders allow for quick changeovers to accommodate a variety of tool diameters.
Οι υποδοχές shrinkfit παρέχουν ισχυρή δύναμη σύσφιξης, έχουν ομοκεντρικότητα 3 μm σε 3xD και έχουν εξαιρετικές ιδιότητες εξισορρόπησης. Ο συμπαγής σχεδιασμός της λαβής παρέχει εξαιρετική πρόσβαση σε δύσκολα χαρακτηριστικά εξαρτημάτων.
Οι ενισχυμένες εργαλειοθήκες επιτρέπουν άλεση μεσαίου έως βαρέως τύπου, αλλά η δύναμη σύσφιξης εξαρτάται από την ανοχή της εσωτερικής διαμέτρου της εργαλειοθήκης και της εργαλειοθήκης. Τα εργαλεία συρρίκνωσης απαιτούν την αγορά μιας ειδικής συσκευής θέρμανσης και η διαδικασία θέρμανσης/ψύξης απαιτεί περισσότερο χρόνο ρύθμισης από την απλή εναλλαγή της κολέτας. Το μηχανικό τσοκ φρεζαρίσματος παρέχει ισχυρή δύναμη σύσφιξης και υψηλή ακτινική ακαμψία μέσω πολλαπλών σειρών ρουλεμάν βελόνας. Αυτός ο σχεδιασμός επιτρέπει το φρεζάρισμα βαρέως τύπου και τις γρήγορες αλλαγές εργαλείων, αλλά η εξάντληση μπορεί να είναι μεγαλύτερη από ό,τι με ένα σύστημα κολέττας. Τα μηχανικά τσοκ είναι συχνά μεγαλύτερα σε μέγεθος από άλλους τύπους εργαλειοθήκης, γεγονός που μπορεί να περιορίσει την εμβέλεια του εργαλείου σε ορισμένα χαρακτηριστικά εξαρτημάτων.
Σε σύγκριση με τα μηχανικά τσοκ, τα υδραυλικά τσοκ, τα οποία χρησιμοποιούν την πίεση λαδιού για να δημιουργήσουν δύναμη σύσφιξης, έχουν λιγότερα εσωτερικά εξαρτήματα και επομένως έχουν σχετικά πιο λεπτό προφίλ. Τα υδραυλικά τσοκ έχουν χαμηλή ακτινική απελευθέρωση και είναι αποτελεσματικά για ράβδωση, διάτρηση και ελαφριά άλεση σε υψηλές ταχύτητες ατράκτου, αλλά είναι ευαίσθητα σε μεγάλα ακτινικά φορτία.
3. Ο άξονας ή το κωνικό άκρο καθορίζει την ικανότητα μετάδοσης της ροπής και την ακρίβεια ευθυγράμμισης του εργαλείου
Εξίσου σημαντικός με τον τρόπο με τον οποίο η βάση εργαλείων συγκρατεί το εργαλείο κοπής είναι και ο τρόπος τοποθέτησης της βάσης εργαλείου στον άξονα εργαλειομηχανής. Οι παραδοσιακές κωνικές θήκες εργαλειοθήκης BT, DIN και CAT είναι κατάλληλες για μικρότερες εργαλειομηχανές, αλλά ενδέχεται να περιορίζονται στην κατεργασία υψηλής ταχύτητας. Οι εκδόσεις με επαφή διπλής όψης στην κωνική και ακραία όψη της βάσης εργαλείου παρέχουν μεγαλύτερη ακαμψία και ακρίβεια, ειδικά με μεγάλους προεξοχές. Η αξιόπιστη μετάδοση περισσότερης ροπής απαιτεί μεγαλύτερα μεγέθη κωνικότητας.
Η επιλογή του κωνικού σχεδίου εργαλειοθήκης ποικίλλει συχνά ανά περιοχή. Το HSK άρχισε να εμφανίζεται στη Γερμανία στα μέσα-1990, όταν 5-οι εργαλειομηχανές άξονα γίνονταν όλο και πιο δημοφιλείς. Οι θήκες εργαλείων CAT χρησιμοποιούνται κυρίως στις Ηνωμένες Πολιτείες, ενώ στην Ασία οι θήκες εργαλείων BT είναι πολύ δημοφιλείς και διατίθενται συχνά σε εκδόσεις διπλής επαφής/επαφής.
Το HSK χρησιμοποιείται συνήθως για 5-κατεργασία αξόνων. Οι συνδέσεις PSC (Polygonal Clamping System: Capto) και KM χρησιμοποιούνται κυρίως σε εργαλειομηχανές πολλαπλών εργασιών και βασίζονται σε πρότυπα ISO. Τόσο το KM όσο και το Capto είναι αρθρωτά συστήματα που επιτρέπουν τη συναρμολόγηση εργαλείων συγκεκριμένων μηκών συνδυάζοντας ράβδους επέκτασης ή μείωσης. Καθώς οι εργαλειομηχανές πολλαπλών εργασιών γίνονται όλο και πιο κοινές, οι εργαλειοθήκες που μπορούν να εκτελέσουν τόρνευση, φρεζάρισμα, διάτρηση και άλλους τύπους επεξεργασίας σε μία εγκατάσταση γίνονται όλο και πιο δημοφιλείς.
4. Περίληψη
Τα καταστήματα εργασίας πρέπει να εκτιμήσουν τη σημασία των εργαλειοθήκης στα συστήματα μηχανουργικής κατεργασίας τους και να κατανοήσουν πώς να ταιριάξουν σωστά τη σωστή θήκη εργαλείων με μια συγκεκριμένη εργαλειομηχανή, στρατηγική μηχανικής κατεργασίας και τεμάχιο εργασίας για αύξηση της παραγωγικότητας και μείωση του κόστους.
Οι μελλοντικές τεχνολογικές βελτιώσεις δεν θα περιορίζονται πλέον στην ίδια τη λαβή του εργαλείου. Η διαχείριση εργαλείων με χρήση λογισμικού και ετικετών RFID είναι ένα στοιχείο της κατασκευής που βασίζεται σε δεδομένα και γίνεται ολοένα και πιο κοινό. Η πρόοδος στην τεχνολογία εργαλειοθήκης περιλαμβάνει θήκες εργαλείων εξοπλισμένες με αισθητήρες που παρακολουθούν τις δυνάμεις που ασκούνται στη βάση εργαλείων σε πραγματικό χρόνο. Τα δεδομένα που συλλέγονται επιτρέπουν στους χειριστές να κάνουν προσαρμογές στις παραμέτρους μηχανικής κατεργασίας κατά τη διάρκεια της κατεργασίας, ακόμη και αυτόματα μέσω της τεχνητής νοημοσύνης (AI) που είναι συνδεδεμένη στη μονάδα ελέγχου του μηχανήματος. Αυτές και άλλες νέες τεχνολογίες θα αυξήσουν περαιτέρω τη συνεισφορά των κατόχων εργαλείων στην παραγωγή στη διαδικασία κατεργασίας.
