MMC Magazine

Kotaro Sakaguchi: dział prototypów / rozpoczął pracę w 1998 roku
Toshiya Matsumoto: dział produkcji (poprzednio dział prototypów) / rozpoczął pracę w 2004 roku
Takayuki Azegami: dział rozwoju / rozpoczął pracę w 2006 roku
Takahiro Misono: zespół ds. technologii produkcji / rozpoczął pracę w 2006 roku

Frezy trzpieniowe z wymienną głowiczką iMX

Innowacyjny mechanizm mocujący opracowany przez fachowców z Mitsubishi

Prace rozwojowe nad frezami trzpieniowymi z wymienną głowiczką rozpoczęły się już w 2001 roku. Podobnie jak w wielu długoterminowych projektach, produkt końcowy był całkiem inny od pierwszego prototypu. Jako kluczowy warunek dla zapewnienia maksymalnej wytrzymałości, sztywności i niezawodności, których wymagają klienci, inżynierowie Mitsubishi Materials przyjęli podwójną powierzchnię kontaktu części węglikowych; aby to osiągnąć, potrzebna była zupełnie nowa technologia. W poniższym artykule przedstawiamy rozmowy z czterema inżynierami: dwóch z nich specjalizuje się w technologii rozwoju i produkcji, a dwóch jest operatorami prototypowych narzędzi.

Q: Proszę nam opowiedzieć o historii tego wynalazku.

Azegami: Są dwa różne typy frezów trzpieniowych: frezy monolityczne i frezy z wymiennymi głowicami. Frezy z wymiennymi głowicami są bardzo ekonomiczne, ponieważ można je łatwo wymieniać w zależności od potrzeb, co sprawia, że nadają się do wielu różnych zastosowań. Frezy monolityczne natomiast są — zgodnie ze swoją nazwą — wytwarzane z jednego kawałka materiału, co daje im dużą sztywność i precyzję. Pomysł z 2001 roku polegał na tym, aby połączyć zalety obu typów i w ten sposób lepiej spełnić oczekiwania klientów. Pierwotnie mechanizm mocujący podpierał głowicę wyłącznie przez kontakt ze stożkową powierzchnią styku, co nie zapewniało jednak potrzebnej wytrzymałości i sztywności. Metodą wielokrotnych prób i błędów uzyskano potwierdzenie, że mocowanie z podwójną powierzchnią kontaktu pomiędzy częściami z węglika spiekanego jest znacznie skuteczniejsze. Szczerze mówiąc, było to dosyć trudne i wcale nie mieliśmy pewności, czy nasz pomysł uda się przekuć w jakiś konkretny produkt. 

Misono: Stwierdziliśmy, że gwinty wykonane z węglika spiekanego mają tendencję do pękania przy dokręcaniu. Oznaczało to, że musieliśmy opracować technologię, która pozwoliłaby nam na wprowadzanie stalowych gwintów do węglikowej okprawki. 

P: Czy uzyskanie podwójnej powierzchni kontaktu z częściami węglikowymi jest rzeczywiście aż takie trudne?

Azegami: Tak. W serii iMX podwójną powierzchnię kontaktu uzyskano, wykorzystując możliwość elastycznej deformacji części stożkowych do tego, by utworzyć dobry kontakt pomiędzy tylną powierzchnią głowicy, a oprawką. Spiekany węglik jest bardzo twardy, ale równocześnie jest też kruchy. Mam na myśli fakt, 
że frezy wykonane z węglika spiekanego mają niewielką zdolność do elastycznej deformacji, więc ryzyko, że oprawka pęknie po dokręceniu głowicy, jest stosunkowo wysokie. Aby uniknąć tego problemu, użyliśmy twardszego węglika, który jest trwały, ale różni się od węglikow zazwyczaj stosowanych do produkcji frezów. 

Matsumoto: Po wykonaniu prototypu oprawki, stopniowo szlifowaliśmy jej tylną powierzchnię po 1 μm, aby znaleźć najlepszą klasę tolerancję. Po zakończeniu pracy nad oprawką przeprowadziliśmy eksperyment, mający potwierdzić, że dzięki elastycznej deformacji przy podwójnej powierzchni kontaktu, zewnętrzna średnica oprawki zwiększy się o kilka μm. Byliśmy bardzo zadowoleni z wyników.

Misono: Aby produkować mechanizmy mocujące z podwójną powierzchnią kontaktu na masową skalę, musieliśmy opracować nową technologię, która pozwoliłaby ustalić dokładne tolerancje wymiarów — coś, co było wówczas uznawane za niemożliwe w masowej produkcji. Przeanalizowaliśmy wiele różnych aspektów, w tym aparaturę kontrolno-pomiarową, narzędzia do obróbki oraz ogólną metodę realizacji procesów i dopiero wtedy określiliśmy, jaka technologia masowej produkcji jest nam potrzebna.

Sakaguchi: Po pierwszym wprowadzeniu systemu produkcji masowej, musieliśmy nadążać za coraz większymi oczekiwaniami ze strony sekcji rozwoju. To na pewien czas nadwyrężyło relacje pomiędzy sekcją produkcji, a sekcją rozwoju. 

Wszyscy: (śmiech)

P: Opowiedzcie nam proszę o technologii łączenia elementów narzędzia.

Misono: W serii iMX zastosowano specjalną konstrukcję stalowego łącznika węglika spieanego, która pozwala skutecznie wykorzystać zalety obu materiałów. Dla producentów narzędzi z węglika spiekanego i stali szybkotnącej (HSS) opracowanie technologii umożliwiającej wytrzymałe i stabilne łączenie obu materiałów było celem od dawna. Znana była technologia umożliwiająca łączeni chwytów i głowic skrawających wykonanych z różnych materiałów w produkcji masowej, ale przystosowanie jej do naszych potrzeb okazało się niezwykle trudne. W zakładzie Akashi zaczęliśmy od przyjrzenia się nowym maszynom i skonfigurowania infrastruktury, z którą nie mieliśmy wcześniej dużo do czynienia. Płynna produkcja na skalę masową wymagała także modyfikacji istniejących urządzeń, a to oznaczało znaczny wysiłek.

Azegami: Pracowaliśmy metodą prób i błędów. Dobieraliśmy różne materiały do części wykonanych ze stali i węglika spiekanego. Przeprowadziliśmy wielokrotne próby łączenia oraz setki prób rozciągania, zanim udało nam się uzyskać odpowiednią wytrzymałość. To było wspaniałe uczucie, kiedy operator testów wreszcie zaakceptował wydajność produktu.

Sakaguchi: Ważne było to, że po tych wszystkich fazach długiego procesu rozwojowego wreszcie przedstawiono coś nowego i nowatorskiego na targach JIMTOF 2012. Wierzymy, że produkt końcowy spełnia kryteria innowacji, ponieważ stworzyliśmy serię narzędzi, która przyniesie naszym klientom wiele korzyści.

P: Czy jest coś, co chcielibyście przekazać naszym klientom?

Azegami: Od wprowadzenia w 2012 roku serii iMX na rynek klienci, którzy zaczęli jej używać zamiast monolitycznych frezów palcowych, byli bardzo zadowoleni z efektów. Jestem przekonany, 
że seria iMX będzie się cieszyć coraz większą popularnością wśród klientów dzięki niezrównanej wytrzymałości i praktyczności, która charakteryzuje technologię wymiennych głowic. 

Misono: Będziemy nadal pracować nad rozwojem precyzyjnych technologii produkcyjnych, aby spełnić oczekiwania klientów poszukujących produktów najwyższej jakości. Nasze produkty są wykonane w najnowocześniejszej technologii i jestem przekonany, że ich popularność na rynku będzie stale rosnąć.

Sakaguchi: Obecne prace prowadzone nad serią iMX są ukierunkowane na potrzeby klienta, a ja wiem, że rynek już czeka na nasze najnowsze produkty.

Matsumoto: Dzięki naszej błyskawicznej reakcji na żądania klientów zamawiających produkty specjalne, ale też standardowe, wierzymy że popularność serii iMX będzie rosnąć.