Sandvik Coromant

Sandvik Coromant är ett globalt ledande företag inom skärande bearbetning och utvecklar avancerade verktyg, verktygssystem och digitala lösningar för industrin. Företaget arbetar nära kunder inom fordons-, flyg- och energisektorn för att maximera produktivitet, precision och stabilitet i moderna tillverkningsprocesser. Med en hög innovationsgrad och ett långsiktigt fokus på hållbar, automatiserad och datadriven produktion driver Sandvik Coromant utvecklingen av framtidens verkstadsindustri.

Bakgrund

Moderna tillverkningsmiljöer ställer höga krav på stabila och obemannade maskinoperationer. Processtabilitet innebär att bearbetningen kan fortgå utan operatörsingripanden, vilket i dagsläget är en utmaning inom svarvning då långa obrutna spån riskerar att fastna i arbetsstycket eller verktygsrevolvern. Detta leder till driftstopp, kvalitetsproblem och begränsar möjligheten till full automation.

Vid bearbetning av moderna, mycket duktila material är traditionell spånbrytning ofta otillräcklig. För dessa material krävs i stället någon form av aktivt verktyg, men utvecklingen av sådana lösningar förutsätter kunskap om vilka krafter obrutna spån faktiskt genererar. Därför initierade Sandvik Coromant årets projekt med målet att ta fram ett laborationsverkyg som kan mäta spånkraft i realtid och möjliggör justering av brytningsvinklar samt avståndet mellan skäregg och spånbrytare.

Utmaningar

Projektet innebar flera tekniska utmaningar kopplade till att konstruera ett så robust verktyg som möjligt inom mycket begränsade geometriska ramar. Verktyget behövde integrera både en justerbar spånbrytare, en kraftgivare och ett stabilt chassi, samtidigt som standardiserade yttermått och utrymmeskrav måste följas. Detta ställde höga krav på måttsättning, toleranser och komponentplacering för att säkerställa både noggrannhet och strukturell integritet.

En annan central utmaning var att minimera friktionsförluster i kraftkedjan mellan spån, spånbrytare, kraftgivare och verktygsarm. Även små friktionskrafter riskerade att dämpa eller förvränga mätsignalen, vilket skulle ge en felaktig representation av den verkliga spånkraften. För att motverka detta krävdes noggrant utformade kontaktytor, optimerade toleranser och val av givare och komponenter som minimerade oönskad motståndskraft. Genom att reducera kontaktytor där relativa rörelser kunde uppstå säkerställdes en mer tillförlitlig överföring av kraft till givaren. Som ytterligare säkerhetsmarginal dimensionerades verktyget för att kunna hantera spånkrafter upp till 1000 N, vilket säkerställde robusthet även vid de mest ogynnsamma testfallen.

Procedur

Arbetet inleddes med omfattande bakgrundsstudier kring spånbildning, skärprocesser och tidigare utvecklade testverktyg. Därefter genomfördes intervjuer med ingenjörer och driftpersonal för att identifiera praktiska behov och utmaningar i laboratoriemiljön. Den insamlade informationen sammanställdes i en behovsanalys, som utgjorde grunden för projektets kravspecifikation.

I nästa fas genererade projektgruppen ett flertal konceptförslag. Dessa utvärderades systematiskt genom screening- och scoringmetoder baserade på de definierade kraven. När ett slutligt koncept valts ut konstruerades detta i CAD, där hållfasthetsberäkningar och tekniska analyser verifierade att konstruktionen uppfyllde både lastkrav och funktionalitet.

Resultat

Projektet har resulterat i utvecklingen av ett specialiserat laborationsverkyg för svarvning, konstruerat för avancerade studier av spånbildning och spånkrafter. Verktyget är utrustat med en skjuvkraftsgivare som möjliggör realtidsmätning av spånkrafter och därmed ger ett mer detaljerat underlag för analys av spånbrytning. Den modulära och justerbara spånbrytaren gör det möjligt att systematiskt studera olika geometrier och parametrar, medan det robusta chassit säkerställer stabil drift vid höga temperaturer och påverkan från skärvätska. Konstruktionen är utformad specifikt för Sandvik Coromants laboratoriemiljö och framtida forskningsbehov. Genom detta verktyg skapas förbättrade förutsättningar för ökad processtabilitet, fördjupad förståelse av spånbildningsmekanismer och ett betydelsefullt steg mot mer autonoma och säkra bearbetningsprocesser.

Fr.v: Isac Thoresson, Edvin Lindh Johansson, Melvin Austin och Andreas Migell