Ga naar de hoofdinhoud

Duurzame productie

Project

HEMill

Hoog Efficiƫnt Frezen voor Snellere Doorlooptijden en Reductie van Gereedschapsslijtage

Hoewel volgens sommigen verspaning oud nieuws is, zijn er wel degelijk mogelijkheden om het proces te versnellen en verder te digitaliseren, zodat onze Vlaamse maakbedrijven bedrijven hun winstmarges kunnen handhaven. Dit project wil vooral inspelen op het versnellen van het verspanende proces en reduceren van gereedschap slijtage, door het inzetten van hoog efficiĆ«nt verspanen (HEV).Ā 

Wat is hoog efficiƫnt verspanen?

Het verschil zit in de manier waarop de machinebanen worden gegenereerd. Traditioneel worden freesbanen gegenereerd door een offset te geven aan de contour in de richting waar geen materiaal hoeft te staan (restmateriaal). Er wordt met andere woorden een doorsnede gemaakt van het maakonderdeel op een bepaalde snijhoogte waardoor een contour ontstaat, aan deze contour worden verschillende offsets gegeven tot er geen restmateriaal overblijft. Nadeel van deze techniek is dat frezen kortstondig een hoge belasting ondervinden bij interne hoeken, alsook is het moeilijker voor spanen . Machineoperatoren zullen hier het typische piepgeluid in de werkplaats wel herkennen telkens een frees in een interne hoek komt.

Bij hoog efficiĆ«nt verspanen worden freesbanen intelligenter berekend waardoor deze abrupte belasting wordt vermeden. Dit gebeurt door het berekenen van een soort van trochĆÆodaal pad, met een geleidelijke voorwaartse en terug beweging, waarbij materiaal geleidelijk wordt verwijdert. Het toepassen van HEV is dus voornamelijk een berekening in de CAM software. Er moet wel opgemerkt worden dat deze manier van frezen ook zijn effect zal hebben op de snijparameters die worden ingesteld. Zo heeft de beperkte radiale snedediepte (aanzet) het positieve effect dat voeding verhoogt moet worden aangezien de dunnere spanen worden gevormd. Met lage voeding zal de frees dan ook wrijven tegen het oppervlak van het onderdeel waardoor deze meer zal opwarmen en sneller zal falen.

Welke winst kan gehaald worden uit hoog efficiƫnt verspanen?

Er zijn enkele bronnen die de potentiĆ«le winst van hoog efficiĆ«nt verspanen aangeven. Als eerste zijn er enkele gereedschapsbedrijven (Harvey PerformanceĀ [1] enĀ WNT Ceratizit GroupĀ [2]), die suggereren dat de doorlooptijd van het frezen verkort en de levensduur van de frees vergroot. Onderdelen kunnen dus sneller geproduceerd worden en meerdere onderdelen kunnen geproduceerd worden met eenzelfde aantal frezen.

Ook in de wetenschappelijke literatuur zijn er een aantal onderbouwde voorbeelden hiervan te vinden. Een eerste is deze van Liu et al. [3] welke trochoĆÆdaal frezen vergeleken met traditioneel frezen, uit deze experimenten bleek dat een volume van 206,9 cm3Ā t.o.v. 85,1 cm3materiaal kon verwerkt worden in eenzelfde tijdspanne met HEV. Wat een impressionante versnelling van 140% van doorlooptijd aangeeft.

In een 2deĀ studie door Uhlmann et al. [4] wordt naast de doorlooptijd ook het energieverbruik geanalyseerd. Uit deze experimenten bleek dat tijdens het frezen 6% meer vermogen werd gevraagd van de freesmachine. Echter, omdat de doorlooptijd 35% korter was bij HEV voor het verspanen van eenzelfde volume ligt de totaal verbruikte energie per onderdeel 15% lager.

Er lijkt dus zowel op vlak van:

  • doorlooptijd,
  • te produceren onderdelen per frees als
  • energie nodig per onderdeel winst te halen.

Verwachte resultaten voor het werkveld

Hoofddoel van dit project is HEV te introduceren bij Vlaamse verspanende bedrijven, en de drempel verlagen om toe te passen binnen Vlaamse ondernemingen te verlagen. Dit gebeurt o.b.v. relevante bedrijfs-case studies, waarin reƫle en bruikbare onderdelen in relevante materialen worden getest. Tijden de uitvoer van de cases worden doorlooptijden van het productie en slijtage van gereedschappen gemeten en gevalideerd en gedocumenteerd worden. Hieruit vloeien vervolgens richtlijnen naar:

  • het programmeren van HEV freesbanen,
  • instellen van snijparameters en
  • selecteren van gereedschap (frezen).

De strategie voor kennisverspreiding is naast de klassieke publicaties (wetenschappelijk, vakliteratuur en websites) via het verspreiden van online videoā€™s waarmee bedrijven aan de slag kunnen.

Medewerkers

Onderzoeksmanager

Frederik Vogeler

Onderzoeksmanager Ontwerp en Technologie.

Coƶrdinator Onderzoekslijn

Kevin Sel

Kevin Sel is onderzoeker binnen de expertises CNC verspaning, CAD/CAM en Model Based Definition.

Gerelateerde onderzoekslijnen