Lastuavat työkalut

Lastuava työstö tarkoittaa työkappaleen valmistusta erilaisilla koneistusprosesseilla, joiden aikana syntyy lastuja kuten jyrsimällä, sorvaamalla, poraamalla, kierteittämällä, höyläämällä, hiomalla tai sahaamalla. Lastuavassa työstössä työkalu työkappaleesta materiaalia liikkumalla työkappaleeseen nähden tietyllä syöttö- ja työstöliikkeellä ja tätä kutsutaan yleisesti koneistukseksi. Koneistamalla valmistetaan tyypillisesti esimerkiksi erilaisia koneiden ja laitteiden osia ja komponentteja, kuten venttiilejä, sylintereitä tai hammaspyöriä, sekä muotteja erilaisten muovituotteiden valmistamiseen. Nykypäivänä metallintyöstökoneet ovat pääsääntöisesti automaattisia ns. CNC (Computer Numerical Control) -ohjattuja työstökoneita. Metallintyöstökoneet ryhmitellään pääsääntöisesti sekä sorveiksi että jyrsinkoneiksi. Erilaisia sorveja ovat mm. kärkisorvi, CNC-sorvi, karusellisorvi, monitoimisorvi, pitkäsorvausautomaatti jne. sekä erilaisia jyrsinkoneita ovat mm. manuaalijyrsin, pystykarainen työstökeskus, vaakakarainen työstökeskus, pitkäjyrsinkone, portaalijyrsinkone, aarpora jne.

Lastuavat työkalut luokitellaan yleisesti seuraaviin ryhmiin:

• Sorvaus: työstömenetelmä, jossa työkappale pyörii ja työkalu leikkaa materiaalia liikkumalla syöttöliikkeellä. Erilaisia sorvausmenetelmiä ovat esimerkiksi otsapinnan sorvaus, rouhinta- ja viimeistelysorvaus, pistosorvaus, sorvaus pistoterällä, dynaaminen sorvaus, kierteen sorvaus ja PrimeTurning.
• Jyrsintä: työstömenetelmä, jossa työkalu pyörii ja lastuaa materiaalia syöttöliikkeellä. Jyrsintä voi olla taso- tai sivujyrsintää, porausjyrsintää, urajyrsintää, dynaamista jyrsintää, 3D pintajyrsintää, viistejyrsintää, jne.
• Reiän työstö: työstömenetelmä, jossa joko työkappale tai työkalu pyörii ja työstö tapahtuu työkalun pyörähdysakselin suuntaisesti. Reiän työstöä voi olla poraus, kierteitys, väljennys, kalvinta, sekä avarrus.
• Kierteitys: työstömenetelmä, jossa työkappale tai työkalu pyörii ja työkalun syöttöliike tapahtuu työkalun pyörähdysakselin suuntaisesti samassa suhteessa kierteen nousun. Kierteitä voidaan tehdä lastuavalla tai muovaavalla ns. manglaavalla kierretapilla tai kierrejyrsimellä.

Oikean työkalun valintaan vaikuttavia asioita ovat koneistusprosessin lisäksi mm. käytettävissä oleva työstökone, työstettävä materiaali, työstömenetelmä, työkalupidin, työkappaleen kiinnitys, jäähdytysneste sekä sarjakoko ja automaatioaste. Oikea työkaluvalinta auttaa koneistusprosessin onnistumisessa vähentäen värinöitä ja parantaen työkalun kestoikää sekä nostamaan tuotannon tehokkuutta menetelmien ja työstöarvojen avulla.

Lastuavan työkalun materiaali ja pinnoitus vaikuttavat oleellisesti työkalun kestoon ja työstöarvoihin erilaisilla koneistettavilla materiaaleilla. Erilaisia työkalumateriaaleja ovat esimerkiksi pikateräs (HSS), koboltti, kovametalli, cermet, keraaminen, PCD, CBN. Lastuaville työkaluille on saatavilla useita erilaisia ja eri ominaisuuksilla varustettuja pinnoitteita, jotka on ryhmitelty CVD- (kemiallinen höyrysaostus) ja PVD- (fyysinen höyrysaostus) ryhmiin ja niiden tehtävä on parantaa työkalun kulumiskestävyyttä, sitkeyttä ja estää materiaalin tarttuminen työkaluun.

Lastuavan työkalun geometria ja lastunmurtaja ovat oleellisimmat tekijät työkalun toimivuuden ja lastunhallinnan kanssa. Kevytleikkuinen positiivisella kääntöterällä varustettu työkalu soveltuu parhaiten viimeistely koneistukseen ja herkästi väriseviin kohteisiin kuten silloin, kun käytetään pitkää työkalupidintä. Negatiivinen terägeometria on taas positiivista kääntöterää huomattavasti kestävämpi mutta myös raskasleikkuisempi. Lastuavan työkalun osat ovat terävarsi, pääsärmä, päästöpinta, sivupäästöpinta, sivusärmä ja rintapinta ja ne muodostavat työkalun toimivuuden kannalta tärkeitä kulmia kuten päästökulma, teroituskulma, kärkikulma, rintakulma, asetuskulma, jättökulma ja viettokulma.

Oikean terämateriaalin, työkalugeometrian ja pinnoitteen valintaan vaikuttaa oleellisesti koneistettava materiaali. Koneistettavat materiaalit luokitellaan seuraaviin ryhmiin, jotka ilmoitetaan seuraavilla kirjaintunnuksilla: P=Teräs, M=Ruostumaton teräs, K=Valurauta, N=Ei-rautametallit, S=Superseokset ja titaani, H=Kovat materiaalit, O=EI-ISO standardin mukainen.

Lastuavien työkalujen kulumista on seurattava ja työkaluja on huollettava säännöllisesti, jotta työkaluilla saavutetaan mittatarkkoja ja pinnanlaatuvaatimukset täyttäviä työkappaleita. Lastuavien työkalujen kulumista tunnistetaan mm. seuraavista kulumistyypeistä: viistekuluminen, kuoppakuluminen, plastinen muodonmuutos, murtumat, lovikuluminen, lämpösärö ja irtosärmä. Kääntöterällisien työkalujen kääntöterät voidaan vaihtaa ja vanhat kuluneet kääntöterät voidaan kierrättää uudeksi kovametalliaihioksi. Täyskovametalliset pyörivät työkalut kuten porat ja varsijyrsimet voidaan teroittaa ja uudelleen pinnoittaa alkuperäiseen geometriaan alkuperäisellä pinnoituksella useimpien työkaluvalmistajien toimesta.

Työkalujen todellinen hinta määräytyy työkalun hankintahinnan lisäksi myös tuottavuuden, eli käytettävien työstöarvojen ja työkalun kestoiän perusteella. Työkalun kokonaishintaan voidaan vaikuttaa huoltamalla työkaluja uudenveroisiksi. Walter Tools teroituspalvelussa tuotteet teroitetaan alkuperäisgeometrioiden mukaisiksi sekä pinnoitetaan Walter Toolsin omilla pinnoituksilla. Teroitettujen tuotteiden pinnat kiillotetaan pinnoituksen jälkeen liukkaiksi, joka takaa hyvän lastujen poistumisen lastu-uraa pitkin. Tämän jälkeen tuotteet laser-merkataan sekä yksittäispakataan ennen takaisin lähetystä asiakkaalle. Teroitetut tuotteet toimitetaan asiakkaalle noin 4 viikon toimitusajalla. Walter Tools teroittaa myös muita kuin itse valmistamiaan työkaluja.