Kwantificering van de controle en evaluatie van de slijtage en levensduur van gereedschappen
De roep om meer sterkte, nauwkeurigheid en gewichtsvermindering heeft geleid tot een grotere behoefte aan moeilijk te snijden artikelen (materialen), zoals hardmetaallegeringen, harde brosse materialen, en afgeschrikt staal.
Moeilijk te snijden materialen vergen veel van snijgereedschap zodat er bijzonder goed moet worden opgelet bij versleten of afgeschilferde snijbladen van snijgereedschap.
De 4K-microscoop van KEYENCE verbetert aanzienlijk de meetefficiëntie van snijgereedschappen en vergemakkelijkt het beheer en de evaluatie van gereedschap.
- Nieuw materialen en de ontwikkeling van snijgereedschap
- Belang van de inspectie van de slijtage van gereedschap
- Beheer van de slijtage en levensduur van gereedschap
- Nieuwste voorbeelden van het gebruik van microscopen voor het stroomlijnen van metingen en inspecties van de slijtage van gereedschap
- Volledig scherpgestelde waarneming en meting van gereedschap en producten
- Waarnemen en meten van niet-aangetaste oppervlakken
- Waarneming en 2D/3D-metingen van slijtage en afschilfering met één enkel apparaat
- Waarnemen en meten van diamantgereedschap (PCD-gereedschap)
- Beheer van de levensduur van gereedschappen via langetermijnwaarneming
- Nieuwste oplossingen voor het meten en inspecteren van snijgereedschap
Nieuw materialen en de ontwikkeling van snijgereedschap
Samen met het onderzoek naar en de ontwikkeling van technologieën voor het verminderen van het gewicht, het verbeteren van de veiligheid en de prestaties en het praktische gebruik van dergelijke technologieën, is de behoefte om moeilijk te snijden materialen, zoals titaniumlegeringen en CFRP*, uiterst nauwkeurig te kunnen snijden, snel toegenomen, vooral in de auto- en de lucht- en ruimtevaartindustrie. Naast het snijden van moeilijk te snijden materialen is er steeds meer vraag naar processen waarvoor een hoge betrouwbaarheid nodig is, maar die een zware belasting vormen voor het gereedschap. Voorbeelden van dergelijke processen zijn snijden op hoge snelheid om de productie efficiënter te maken, en continu automatisch (onbemand) snijden gedurende lange perioden. In de industrie voor halfgeleiders worden heden ten dage ook technologieën voor precisiesnijden op het niveau van enkele micrometers gebruikt in combinatie met de noodzaak van microbewerking.
Om aan deze eisen te kunnen voldoen, zijn er wegwerpgereedschappen met vervangbare snijbladen ontwikkeld voor gereedschapsbits, boren en frezen. De punten van deze wegwerpgereedschappen die worden gemaakt van hardmetaallegeringen*, PCD* of CBN*, kunnen op de snijbladen worden gemonteerd om moeilijk te snijden materialen te bewerken. Deze verschillende soorten gereedschap worden in de meest uiteenlopende sectoren gebruikt omdat de punt alleen hoeft te worden vervangen wanneer het snijblad versleten is, wat bespaart op de tijd en kosten van onderhoud.
CFRP: de afkorting van met koolstofvezel versterkte kunststoffen. Dit is een composietmateriaal van koolstofvezel en hars. Dit materiaal heeft een lagere dichtheid, een lichter gewicht en is sterker dan ijzer en aluminium. In tegenstelling tot metalen heeft CFRP een hoge elasticiteit en sterkte in de vezelrichting, wat een sterkteontwerp op basis van de verhouding in de vezelrichting mogelijk maakt.
Hardmetaallegering (WC-Co-legering): vaak hardmetaal genoemd. Het is een composietmateriaal waarin carbiden van de metalen van de groepen IVa, Va en VIa van het periodiek systeem worden gesinterd met op ijzer gebaseerde metalen zoals Fe, Co en Ni. Dit metaal heeft uitstekende mechanische eigenschappen, zoals hardheid bij lage en hoge temperatuur (HRA van 80 tot 94), sterkte (transversale breuksterkte: ongeveer 2 GPa of meer), en de Young-modulus (ongeveer drie keer dat van ijzer).
PCD: de afkorting van polykristallijndiamant. Het is een kunstmatig mineraal dat wordt vervaardigd door diamantmicrokristallen samen met metaal- en keramiekpoeders bij hoge temperatuur en druk te sinteren. Terwijl natuurlijke diamanten monokristallijn zijn, zijn diamanten in PCD polykristallijn en hebben die een uitstekend warmtegeleidingsvermogen en een uitstekende hardheid.
CBN: de afkorting van kubieke boornitride. Dit is een verbinding die bestaat uit boor en stikstof, en komt niet voor in de natuur. Het is het hardste materiaal op diamant na. Wat de hittebestendigheidstemperatuur betreft, begint PCD te oxideren bij ongeveer 700°C terwijl CBN bij ongeveer 1300°C begint te oxideren, waardoor CBN beter geschikt is voor verwerking bij hoge temperaturen.
Belang van de inspectie van de slijtage van gereedschap
Versleten of afgeschilferde gereedschapssnijbladen zijn niet alleen funest voor de nauwkeurigheid en de snelheid van de bewerking, maar veroorzaken ook vervorming en breken van artikelen als gevolg van de hogere temperaturen van de snijbladen. Versleten of afgeschilferde gereedschapssnijbladen zorgen ook voor problemen bij de machines. Vandaar dat de waarneming van snijbladen om de toestand van die snijbladen te bevatten, rechtstreeks verband houdt met de prestaties van het snijproces.
Neem de wegwerppunten (d.w.z. de snijbladen van PCD- en CBN-gereedschappen, die voor uitstekende resultaten zorgen bij de bewerking van moeilijk te snijden materialen). Die punten hebben een harkoppervlak voor de afvoer van splinters en een flankoppervlak om te voorkomen dat de punt in contact komt met het snijoppervlak, waarbij de nauwkeurigheid van de hoeken van deze oppervlakken rechtstreeks van invloed is op de nauwkeurigheid van de bewerking. Als u een punt met krater- of flankslijtage blijft gebruiken, wordt het snijden minder nauwkeurig wat tot defecte producten leidt.
Vandaar dat regelmatige inspectie en optimaal beheer van de slijtage van gereedschappen ervoor zorgen dat er minder materiaal verloren gaat en het regelmatige onderhoud van snijgereedschappen kan worden uitgesteld. Dergelijke reducties dragen in hoge mate bij tot lagere kosten door een beter rendement en tot een hogere productiviteit door een betere werking van de snijgereedschappen.
Beheer van de slijtage en levensduur van gereedschap
De levensduur van de gereedschappen varieert al naargelang de snijomstandigheden, zoals het materiaal van de artikelen, de bewerkingsmethode, de bewerkingssnelheid en de rotatiesnelheid. Door bijvoorbeeld een hogere draaisnelheid in te stellen om de aanzet van het gereedschap te vergroten, neemt niet alleen de bewerkingssnelheid toe, maar ook de belasting op het snijblad, wat tot grotere slijtage zal leiden. Daar tegenover zal een lagere rotatiesnelheid de aanzet van het gereedschap verlagen, waardoor het snijblad langer meegaat maar de snelheid van de verwerking afneemt.
Het snijden moet onder optimale snij-omstandigheden worden uitgevoerd, waarbij de verwerkingssnelheid en de levensduur van het snijblad in evenwicht zijn. Het waarnemen en meten van de slijtagestatus van gereedschappen met behulp van microscopen om de optimale snij-omstandigheden te kunnen bepalen, kan worden beschouwd als een van de doeltreffende middelen om de levensduur van gereedschappen te verlengen en het rendement en de productie-efficiëntie te verbeteren.
Nieuwste voorbeelden van het gebruik van microscopen voor het stroomlijnen van metingen en inspecties van de slijtage van gereedschap
U kunt de nauwkeurigheid preciezer controleren door de 2D- en 3D-vormen van gereedschappen te meten en de slijtage via straalmeting te kwantificeren.
Volledig scherpgestelde waarneming en meting van gereedschap en producten
De snijbladen van gereedschappen hebben diepe, driedimensionale vormen. Met deze vormen kunt u eventuele slijtage en defecten van het snijblad en de toestand van het bewerkingsoppervlak controleren middels waarneming en meting van de dichtstbijzijnde tot de verste doorsnede. Als tijdens deze controle slechts een deel van het doel is scherpgesteld, moet u de scherpstelling voor elke waarnemingspositie opnieuw bijstellen, wat helaas tijdrovend is.
De 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks is voorzien van een functie voor real-time dieptesamenstelling waarmee op meerdere posities kan worden scherpgesteld, zodat u zelfs een doel met ongelijke oppervlakken volledig scherp kunt bekijken. Bovendien kan er met het ingebouwde eucentrische mechanisme vanuit alle richtingen worden waargenomen zonder de middenas te hoeven verplaatsen, zodat u dezelfde doorsnede vanuit dezelfde positie kunt bekijken, zelfs voor verschillende monsters. Dit bespaart niet alleen de benodigde tijd voor het meten, maar maakt het vergelijken van monsters een stuk eenvoudiger.
Links: normaal, rechts real-time dieptesamenstelling
Waarnemen en meten van niet-aangetaste oppervlakken
Gereedschappen worden gemaakt van gepolijst metaal en de oppervlakken en snijpunten zijn nog glanzender. Dergelijke oppervlakken weerkaatsen licht sterk, waardoor een schittering ontstaat die waarneming en meting kan bemoeilijken.
Als tegenmaatregel tegen lichtreflectie hebben we de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks voorzien van een functie voor glansverwijdering, een functie voor verwijdering van ringreflectie en een HDR-functie waarmee beeldopname met betere oppervlaktexturen mogelijk wordt.
De functie voor verwijdering van ringreflectie verwijdert ringvormige reflecties op het oppervlak van een doel. Door meerdere opnamen met verschillende lichtbronrichtingen vast te leggen, wordt overbelichting voorkomen.
De HDR-functie (High Dynamic Range) legt ook meerdere afbeeldingen vast met verschillende sluitersnelheden om een afbeelding met een hoge gradatie te krijgen. Dit maakt waarneming met hoge precisie en contrast mogelijk, wat voorheen onmogelijk was.
Heldere beeldopname met minder gereflecteerd licht dankzij deze functies maakt het waarnemen en meten van metalen oppervlakken een stuk eenvoudiger.
beeldopname zonder glans inschakelen
met verbeterde metalen oppervlaktexturen mogelijk te maken
Waarneming en 2D/3D-metingen van slijtage en afschilfering met één enkel apparaat
Kopfrezen en boorpunten hebben diepe vormen en hun afschilferen ervan moet niet alleen in 2D maar ook in 3D worden gemeten. Daarentegen moeten slijtage en afschilferingen van wegwerppunten alleen met behulp van 3D-beelden worden gemeten.
Behalve 2D-metingen kunnen ook 3D-metingen met de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks worden uitgevoerd. Door in 3D te meten, kan er met nauwkeurige 3D-beelden worden waargenomen, waardoor betrouwbaardere meetresultaten kunnen worden verkregen. De VHX-reeks is ook voorzien van de automatische aanpassingstechnologie waardoor dieptecompositie mogelijk is, zelfs wanneer beelden onder een hoek worden gevormd. De verschuiving van de rand en de vibratie die kunnen optreden tijdens het vastleggen van beelden, worden automatisch gecorrigeerd waarna er een uitgebreid, haarscherp beeld wordt gemaakt. De compositie kan bovendien beelden bevatten die vanuit een hoek zijn vastgelegd.
-profielmetingen van een boorpunt
Waarnemen en meten van diamantgereedschap (PCD-gereedschap)
Diamantgereedschappen (PCD-gereedschappen) zijn geschikt voor het bewerken en polijsten van hardmetaallegeringen en voor het bewerken van vezelversterkte kunststoffen (FRP's) en met koolstofvezel versterkte kunststoffen (CFRP's). Vergeleken met de conventionele gereedschappen van een hardmetaallegering zijn bovenstaande gereedschappen zeer slijtvast en gaan lang mee. Als echter de temperatuur van het snijblad ongeveer 700°C wordt, worden de koolstofatomen van het diamant geabsorbeerd (geoxideerd) door ijzer, waardoor de PCD zeer snel slijt.
Met de 3D-compositiefunctie van de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks kunnen profielmetingen metingen worden uitgevoerd. Met deze functie krijgt u inzicht in de oppervlaktevorm van een PCD-gereedschap en niet alleen in het meten van het afschilferen maar ook in het meten van slijtage in eenheden van micrometers.
Beheer van de levensduur van gereedschappen via langetermijnwaarneming
Het beheer van de levensduur van gereedschappen is onontbeerlijk voor een stabiele productie. In sommige gevallen zal het ook nodig zijn om de snijvoorwaarden te herzien. De punten van snijgereedschappen moeten nauwkeurig worden bijgehouden in eenheden van micrometers, en het is ook belangrijk onderscheid te maken tussen slijtage en aangehechte bramen of vreemde deeltjes.
Met de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks kan er worden vergroot van 0,1× tot 6000×. Minieme barstjes en defecten kunnen zo met de VHX-reeks worden waargenomen. Behalve dat er met deze vergrotingen kan worden gewerkt, kunnen er ook met de VHX-reeks high-definition 4K-beelden worden gemaakt. Met deze beeldopnamefunctie kan er verschillende soorten onderscheid worden gemaakt, wat met een conventionele microscoop onmogelijk is, zoals onderscheid tussen slijtage en aangehecht vreemde deeltjes.
Door de gereedschapspunten op lange termijn waar te nemen op basis van deze vastgelegde waarnemingsgegevens, kunt u inzicht krijgen in de voortgang van de slijtage en het patroon van problemen zoals scheurvorming. Zo kunt u de levensduur van het gereedschap verlengen door uit het probleempatroon de optimale snijcondities af te leiden en te voorkomen dat er defecte producten worden vervaardigd.
- Links: geringe vergroting
- Rechts: sterke vergroting
Nieuwste oplossingen voor het meten en inspecteren van snijgereedschap
De VHX-reeks is een reeks krachtige microscopen waarmee problemen op het gebied van meten en inspecties kunnen worden opgelost en de efficiënte van het werk kan worden verbeterd. Dit is dankzij de zeer scherpe waarneming die alleen kan worden bereikt met 4K-beelden met hoge resolutie, de verwerving van zeer nauwkeurige numerieke gegevens door middel van nauwkeurige metingen, en de opslag en het gebruik van gegevens.
De VHX-reeks is voorzien van functies voor een zeer gedetailleerde waarneming van gereedschappen, waaronder een real-time dieptesamenstelling die elk gebied, van dichtbij tot veraf, volledig in beeld kan brengen, zelfs voor diepe doelen; een eucentrisch mechanisme dat het doel in het midden van het zichtveld houdt, zelfs als het beeld wordt gekanteld of gedraaid; en een functie die de schittering vermindert van weerkaatst licht dat de waarneming belemmert. Daarnaast zijn er nog vele andere functies om te voldoen aan de eisen van snelheid en nauwkeurigheid op de werkplek, zoals de Optical Shadow Effect-modus en functies voor multiverlichting voor het duidelijk weergeven van de fijne details van oneffen oppervlakken en de automatische reproductie van diverse instellingen door opgeslagen gegevens te selecteren.
Klik voor meer informatie over de VHX-reeks op de onderstaande knop om de catalogus te downloaden. Klik voor vragen op de andere onderstaande knop of neem contact op met KEYENCE.
