A fenntarthatóság gyakran visszaköszön a címlapokról, sokat foglalkozik vele a média, valamint a tudományos kutatások és gyakorlati képzések során is egyre mérvadóbb szemponttá vált. A kérdés, hogy a fenntarthatóság csupán egy üres jelszó, vagy napjaink legfontosabb kihívása?
A fenntarthatóság nagyrészt az emberi tevékenység miatt bekövetkezett súlyos környezetkárosításra és klímaváltozásra adott válasz, amely szerencsére egyre nagyobb figyelmet kap világszerte. Az erre való törekvés a bolygónk jövőjéért és a következő generációkért való elkötelezettségünket tükrözi.
A fenntarthatóság az élet számos területén előtérbe került: jelen van a mindennapjainkban, a közlekedésben, a várostervezésben, és a megmunkálás terén is egyre nagyobb jelentőséggel bír. Széles körű egyetértés övezi azt az elképzelést, hogy a megmunkálásnak fenntarthatóan kell működnie. Ennek oka a folyamatok során történő nyersanyag-feldolgozás, energiafelhasználás, valamint a hulladékkeletkezés, amely szakszerűtlen kezelés mellett környezetszennyező hatású. Mindezeket csak fenntartható és környezetbarát gyártási technológiákkal lehet kordában tartani.
A gépalkatrészek és hajtáselemek elsősorban továbbra is forgácsolással készülnek. A forgácsolás fenntarthatóvá tétele most tehát aktuálisabb téma, mint eddig bármikor. Köztudott, hogy a forgácsolószerszám közvetlenül a munkadarabhoz érve, forgácsleválasztás útján alakítja ki a kívánt alakot. Elképzelhető, hogy a forgácsolószerszám lehet a kulcsa a fenntarthatóság növelésének? A válasz egyértelműen igen!
A cserélhető, keményfém fejű LOGIQ-3-CHAM fúró 3 forgácsolóéllel rendelkezik
Bár a forgácsolószerszám mérete jóval kisebb a technológiai rendszer további elemeihez – például a munkadarab-befogó méretéhez – képest, mégis kulcsszerepe van a fenntartható megmunkálási módszerek megvalósításában. Az anyagleválasztással végzett megmunkálás energiaigényes folyamat, azonban ha már a tervezéskor figyelembe vesszük a forgácsolószerszám energiafelhasználását, komoly energiamegtakarítást érhetünk el vele.
A szerszámjellemzők hatását sem szabad alábecsülni. Egyrészt a fejlett élgeometriáknak köszönhetően kisebb forgácsolóerő ébred, másrészt a rezgéscsillapított kialakítású szerszámok sajátossága, hogy kisebb rezgés következtében az erőváltozás (oszcilláció) mértéke is csökken. A fejlett bevonatok javítanak a kenés minőségén, csökkentik a súrlódást, valamint a hatékony hűtési eljárások miatt a szerszámmelegedés is mérsékeltebb. Ezek a jellemzők együttesen hozzájárulnak a forgácsolás környezetre gyakorolt hatásának csökkentéséhez.
Sok esetben azonban a forgácsolószerszám korlátozza a termelékenység növelését, a korszerű szerszámgépekben rejlő potenciál kiaknázását. Ennek fényében kulcsfontosságú tehát, hogy garantáljuk a szerszámok termelékenyebbé tételét, hiszen ezzel csökkenthetjük a forgácsolási időt, a szerszámgépek energiafelhasználását és az üvegházhatást okozó gázok (ÜHG) kibocsátását is. A megbízható, hosszú élettartamú forgácsolószerszámokkal növelhetjük a szerszáméltartamot, valamint ritkábbá tehetjük a szerszám vagy a váltólapka cseréjét. Ennek eredményeképpen csökken a szerszámgép szerszámcsere miatti állásideje, amely a teljes megmunkálási folyamat hatékonyságát is fokozza.
A jobb minőségű felületet előállítani képes forgácsolószerszámok használatával ráadásul nincs szükség simító műveletekre, ezért lehetőség van kisebb megmunkálási ráhagyással készíteni az előgyártmányt. Ezzel egyszerre megvalósítható a megmunkálási idő és az anyagleválasztás mennyiségének csökkentése is.
A „fenntartható forgácsolószerszám” tehát nemcsak reklámszlogen, hanem egy életképes koncepció, amely fokozatos piaci erősödése mellett alapszükségletté válik a fenntartható forgácsolás terén. A szerszámot ugyan még mindig a forgácsolási teljesítménye alapján lehet megítélni leginkább, fenntarthatósága azonban szintén fontos kritériummá vált napjainkban. Meg kell értenünk, hogy a forgácsolószerszámok fenntarthatóságra gyakorolt hatásának elemzésére számos szempontól szükség van, ezen túlmenően pedig a fejlesztést is ebbe az irányba kell terelni azért, hogy a korszerű szerszámok eleget tegyenek a követelményeknek.
Ezen vizsgálódás és fejlesztési elvek mentén esettanulmány készült arról, hogy az ISCAR szerszámai hogyan járulnak hozzá a forgácsolás fenntarthatóbbá tételéhez. Hogyan teheti fenntarthatóbbá a megmunkálást egy forgácsolószerszám? Ahhoz, hogy mindezt megértsük, tekintsük át a fent elhangzottakat egy kiválasztott ISCAR-terméken keresztül. Az ISCAR termékeiről elmondható, hogy a forgácsleválasztást végző szerszámanyag minél fenntarthatóbb felhasználása érdekében váltólapkás vagy cserélhető kivitelben készülnek.
Az ISCAR cserélhető keményfém fejjel szerelt szerszámrendszerei, mint például a MULTI-MASTER és a SUMOCHAM – a tömör keményfém alapanyag észszerű felhasználása miatt – kiváló példák az előző bekezdésben tárgyalt megoldásra. A szerszámanyaggal való takarékosság régóta jellemző az iparágra, de az említett rendszereknek fenntarthatósági szempontból további előnyös tulajdonságaik is vannak. A MULTI-MASTER és a SUMOCHAM családokra egyaránt jellemző a nagy ismétlési pontosság, amely a NO-SETUP-TIME alapelvet (nincs beállítási idő) valósítja meg. Ennek köszönhetően egy kopott megmunkálófej cseréjéhez nincs szükség a szerszám ismételt beállítására, korrekciózására, amivel a szerszámgép állásideje is jelentősen csökken.
A cserélhető fejű fúrószerszámok következő generációját képviseli a LOGIQ-3-CHAM, mely elődjének, a SUMOCHAM fúrócsaládnak leghasznosabb jellemzőit kihasználva lett kialakítva. Figyelemre méltó, hogy a LOGIQ-3-CHAM más fúrórendszerektől eltérően 3 élű (1. ábra), míg szokásosan a 2 élű kivitel a jellemző. Ennek a kialakításnak köszönhetően akár 50%-kal nagyobb előtolás és sebesség állítható be. A nagyobb termelékenység mellett az új kialakítás fenntarthatóbb, amely javítja az energiafelhasználást és csökkenti az ÜHG-kibocsátást.
Gyakorlati példaként nézzük meg egy 16 mm átmérőjű és 80 mm mélységű furat gyengén ötvözött acélba történő fúrását, hogy megbizonyosodjunk a szerszám előnyeiről. Az ISCAR LOGIQ-3-CHAM szerszáméltartama 500 furat kifúrására elég, amely – a konkurencia cserélhető fejű, kétélű fúrójához képest – 26%-kal rövidebb ciklusidőt és 19%-kal kevesebb energiafelhasználást eredményez. Ennek következtében a CO2-kibocsátás is 19%-kal csökken.
Ha fúráskor rezgéscsillapított furatkést használunk, javul a hatásfok és csökken a teljesítményfelvétel
A forgácsolószerszámok rezgéscsillapított kialakítása is alapvető fontosságú a teljesítményfelvétel csökkentésében, a szerszáméltartam növelésében és a megmunkált felület minőségének javításában. Az ISCAR többféle, más-más elven működő rezgéscsillapítási megoldást is kifejlesztett. Közéjük tartoznak azok a furatkések (2. ábra), melyek rezgéscsillapító tulajdonságainak létrehozásáért speciális mechanizmusok felelnek, illetve az ISCAR olyan forgácsológeometriákat is fejlesztett, amelyek eleve rezgéselnyelő hatásúak. Ebben az esetben a forgácsológeometria változó emelkedésű spirálból lett kialakítva, amit egyenlőtlen szögosztású, többélű, tömör keményfém szármarók és marófejek esetén alkalmaznak. A váltólapkák forgácsolóéle ezenkívül bordázott (3. ábra), a hatékony forgácstörés érdekében. Továbbá ezek a szerszámok és lapkák megkönnyítik a forgácskezelést, és hatékonyabb műveletet tesznek lehetővé. A lapkafészkekbe szűkítőbetétek szerelhetők azért, hogy a meglévő szerszámtartókba a névlegesnél kisebb méretű lapkákat is el lehessen helyezni, ezáltal nem szükséges külön, új szerszámtartókat vásárolni a lapkákhoz. Mindezzel nemcsak az alapanyagok gazdaságosabb felhasználása adott, hanem az ÜHG-kibocsátás is csökken.
Az additív gyártási eljárásokkal (AM) a szerszámtervezésben is jobban érvényesül a fenntarthatóság. Először is, az AM-eljárásoknak köszönhetően olyan szerszámtestek gyárthatóak, amelyeken kevés ráhagyás van, ezért a simításkor minimális anyagleválasztás is elegendő, jelentősen csökkentve ezzel az anyagszükségletet. Ezekkel a technológiákkal ráadásul sokkal egyszerűbb kialakítani a hűtőfolyadék áramlásának megfelelőn optimalizált belső hűtőcsatornákat, a szerszámtestben így a hűtőközeg közvetlen a forgácsolási zónába jut.
A cikkben említett példák bizonyítják, hogy a hatékony energia- és anyagfelhasználással készült, nagy teherbírású forgácsolószerszámok nagymértékben hozzájárulnak a technológiai fenntarthatósághoz. Ezek a szerszámok nemcsak az energiafelhasználást és a keletkező hulladék mennyiségét csökkentik, hanem költségmegtakarítást is eredményeznek, és hozzájárulnak a környezetvédelemhez.
