Valet av pinnfräs påverkar ytkvaliteten, produktiviteten, verktygslivslängden och kostnaden per detalj. Ett verktyg som fungerar bra i ett material behöver däremot inte ge samma resultat i ett annat.

Geometri, antal skär, hårdmetallsort och beläggning behöver därför passa både arbetsmaterialet och den aktuella bearbetningen. Även operationen, maskinens stabilitet, verktygsuppspänningen och skärdata påverkar resultatet.

Genom att välja rätt pinnfräs för materialet kan företaget skapa bättre förutsättningar för en stabil process, jämn ytkvalitet och god verktygsekonomi. I den här artikeln går vi igenom de viktigaste faktorerna inför verktygsvalet.

Varför spelar materialet så stor roll?

Olika material har olika egenskaper och ställer därför olika krav på pinnfräsen.

Aluminium och andra icke-järnmetaller kräver ofta effektiv spånavgång och vassa skäreggar. Stål kan ställa andra krav på slitstyrka och verktygsstabilitet. Rostfritt stål, titan och värmebeständiga legeringar kräver i sin tur noggrann anpassning av geometri, verktygsmaterial, beläggning och skärdata.

Om pinnfräsen inte passar materialet och bearbetningen kan följande problem uppstå:

• Ojämnt eller snabbt verktygsslitage
• Problem med spånavgången
• Vibrationer
• Försämrad ytkvalitet
• Verktygsbrott
• Längre cykeltider
• Högre kostnad per detalj

Materialet är alltså en viktig utgångspunkt. Företaget behöver dock väga samman materialet med operationen och de övriga förutsättningarna i processen.

Vilka faktorer påverkar valet av pinnfräs?

Flera egenskaper behöver fungera tillsammans för att pinnfräsen ska passa applikationen.

Arbetsmaterialet

Börja med att identifiera materialgruppen och materialets specifika egenskaper.

Vanliga materialgrupper är:

• Aluminium och andra icke-järnmetaller
• Stål
• Rostfritt stål
• Gjutjärn
• Härdade material
• Titan
• Värmebeständiga legeringar

Även två material inom samma huvudgrupp kan kräva olika verktyg och skärdata. Därför behöver företaget ta hänsyn till den exakta materialkvaliteten.

Bearbetningsoperationen

Pinnfräsen behöver även passa den operation som ska genomföras.

Exempel på operationer är:

• Spårfräsning
• Sidfräsning
• Fickfräsning
• Dynamisk fräsning
• Grovbearbetning
• Finbearbetning
• Konturfräsning

Vid full spårfräsning arbetar pinnfräsen med hela sin bredd i ingrepp, vilket ställer höga krav på spånavgången. Däremot kan sidfräsning och dynamisk fräsning kräva andra geometrier och antal skär. Därför behöver verktygsvalet anpassas efter den aktuella frässtrategin.

Maskinens och uppspänningens stabilitet

Maskinens stabilitet, arbetsstyckets uppspänning och verktygshållaren påverkar hur pinnfräsen arbetar.

Om maskin, uppspänning eller arbetsstycke har begränsad stabilitet behöver företaget anpassa verktygsval och skärdata efter förutsättningarna. Verktygets geometri, längd, utstick och skärstrategi kan då få stor betydelse för processens stabilitet.

Minimera därför verktygsutsticket och välj en verktygshållare som passar operationen.

Vill du läsa mer om hur verktygsuppspänningen påverkar bearbetningen? Läs Chuck eller spännhylsa – när passar vilken lösning?

Kraven på slutresultatet

Verktygsvalet påverkas också av vilka krav produktionen ställer på:

• Måttnoggrannhet
• Ytkvalitet
• Avverkningskapacitet
• Verktygslivslängd
• Cykeltid
• Processäkerhet

En pinnfräs för effektiv grovbearbetning behöver inte vara det bästa valet för den avslutande finbearbetningen. I vissa processer ger två olika verktyg därför bättre totalekonomi än ett enda kompromissverktyg.

Val av pinnfräs för aluminium

Aluminium och andra icke-järnmetaller ställer höga krav på effektiv spånavgång och en geometri som begränsar risken för att material fastnar på skäreggen.

En pinnfräs för aluminium har därför ofta:

• Stora och väl utformade spånkanaler
• Vassa skäreggar
• Positiv skärgeometri
• Polerade spånkanaler
• Geometri som underlättar effektiv spånavgång

Färre skär ger mer utrymme för spånorna och passar därför många aluminiumapplikationer. Samtidigt finns även pinnfräsar med fler skär för exempelvis dynamisk fräsning och andra optimerade strategier.

Antalet skär går alltså inte att välja enbart utifrån materialet. Operationen och spånmängden har också stor betydelse.

En aluminiumfräs med rätt geometri kan bidra till:

• Minskad risk för att material fastnar på skäreggen
• Effektivare spånavgång
• Jämnare skärförlopp
• Bättre ytkvalitet
• Stabilare bearbetning

Följ alltid verktygstillverkarens rekommendationer för material, operation och skärdata.

Val av pinnfräs för stål

Stål omfattar många materialkvaliteter med olika hållfasthet, hårdhet och bearbetningsegenskaper. Därför finns det ingen enda pinnfräs som passar alla stålsorter.

Vid valet behöver företaget bland annat ta hänsyn till:

• Stålets kvalitet och hårdhet
• Grov- eller finbearbetning
• Radiellt och axiellt ingrepp
• Krav på spånavgång
• Maskinens stabilitet
• Verktygets utstick
• Skärdata och kylstrategi

För stål finns pinnfräsar med flera olika antal skär. Valet beror bland annat på operationen, spånvolymen, verktygsdiametern och bearbetningsstrategin.

En stabil geometri och en lämplig kombination av hårdmetallsort och beläggning kan skapa bättre förutsättningar för kontrollerat slitage och en förutsägbar process.

Val av pinnfräs för rostfritt stål

Rostfritt stål kan vara krävande att bearbeta eftersom materialets egenskaper ställer höga krav på skäreggen, spånavgången och temperaturkontrollen i skärzonen.

Dessutom kan vissa rostfria material deformationshärda om verktyget skär ineffektivt eller gnider mot ytan. Därför behöver skäreggen arbeta stabilt och skärdata passa både materialet och operationen.

Vid fräsning i rostfritt stål bör företaget bland annat bedöma:

• Geometri anpassad för rostfritt stål
• Effektiv spånavgång
• Lämplig hårdmetallsort
• Beläggning anpassad till applikationen
• Verktygets utstick
• Stabil verktygsinfästning
• Skärdata och kylstrategi

Rätt pinnfräs behöver arbeta tillsammans med en stabil process. Därför bör företaget även kontrollera verktygshållaren, arbetsstycksuppspänningen och maskinens skick om vibrationer eller ojämnt slitage uppstår.

Hur många skär ska pinnfräsen ha?

Antalet skär påverkar bland annat spånutrymmet, verktygets kärna och möjligheten att använda olika matningsstrategier. Därför behöver företaget anpassa valet efter både material och operation.

Färre skär

Färre skär ger generellt mer utrymme mellan skäreggarna. Det kan vara en fördel när bearbetningen producerar stora spånvolymer eller när effektiv spånavgång är särskilt viktig.

Färre skär kan exempelvis passa vid:

• Spårfräsning
• Bearbetning med stora spånvolymer
• Många aluminiumapplikationer
• Operationer där spånevakueringen begränsar processen

Fler skär

Fler skär innebär att fler skäreggar kan arbeta under varje verktygsvarv. I rätt applikation kan det ge goda förutsättningar för hög matning och produktivitet.

Samtidigt minskar normalt utrymmet mellan skären. Därför behöver spånhanteringen fungera även med det högre antalet skär.

Fler skär kan exempelvis passa vid:

• Sidfräsning med mindre radiellt ingrepp
• Dynamiska frässtrategier
• Finbearbetning
• Applikationer där hög matning prioriteras
• Processer med lägre spånvolym per skäregg

Det finns alltså inget antal skär som alltid är rätt för ett visst material. Utgå från arbetsmaterialet, operationen och verktygstillverkarens rekommendationer.

Vilken betydelse har hårdmetallsorten?

Pinnfräsens hårdmetallsort påverkar balansen mellan slitstyrka och seghet. Därför behöver sorten passa både arbetsmaterialet och belastningen i den aktuella operationen.

En hård och slitstark sort kan ge god motståndskraft mot nötande slitage. En segare sort kan däremot vara ett bättre alternativ när verktyget utsätts för stötar eller varierande belastning.

Verktygstillverkare kombinerar ofta hårdmetallsort, geometri och beläggning för bestämda materialgrupper och bearbetningsstrategier. Företaget bör därför bedöma hela verktygskonceptet, inte bara en enskild egenskap.

Vilken betydelse har beläggningen?

Beläggningen kan påverka pinnfräsens slitstyrka, friktionsegenskaper och temperaturtålighet. Resultatet beror dock på hur beläggningen fungerar tillsammans med verktygets geometri, hårdmetallsort, arbetsmaterial och skärdata.

En lämplig beläggning kan bidra till:

• Ökad slitstyrka
• Anpassade friktionsegenskaper
• Ökad temperaturtålighet i relevanta applikationer
• Stabilare verktygsprestanda
• Längre användbar verktygslivslängd

En beläggning som fungerar bra i stål behöver däremot inte vara rätt lösning för aluminium eller ett annat icke-järnmaterial.

Vissa aluminiumfräsar används obelagda eller med en särskilt anpassad beläggning och polerade spånkanaler. Därför behöver företaget följa rekommendationerna för den aktuella pinnfräsen och applikationen.

Hur påverkar verktygets längd och utstick?

Verktygets längd och utstick påverkar pinnfräsens styvhet. Ett längre utstick ökar verktygets böjlighet och kan därmed öka risken för vibrationer, måttavvikelser och ojämnt slitage.

Använd därför:

• Kortast möjliga verktygslängd för operationen
• Minsta praktiska utstick från verktygshållaren
• Lämplig halslängd när applikationen kräver räckvidd
• En stabil verktygshållare som passar skaftdiametern

Ett kortare och stabilare verktyg ger vanligtvis bättre förutsättningar för kontrollerad bearbetning än ett onödigt långt verktyg.

Vanliga misstag vid val av pinnfräs

Många problem går att förebygga genom ett mer strukturerat verktygsval.

Vanliga misstag är:

• Att välja verktyg enbart utifrån arbetsmaterialet
• Att inte ta hänsyn till bearbetningsoperationen
• Att använda fel antal skär för spånvolymen och strategin
• Att välja en olämplig geometri
• Att bortse från hårdmetallsort och beläggning
• Att använda onödigt långt verktygsutstick
• Att inte anpassa skärdata efter verktyget
• Att fokusera enbart på inköpspriset

Företaget behöver i stället bedöma hela systemet: maskin, arbetsmaterial, verktyg, hållare, uppspänning, skärdata och produktionskrav.

Hur påverkar verktygsvalet ekonomin?

Det billigaste verktyget vid inköp ger inte nödvändigtvis den lägsta kostnaden per detalj. Därför behöver företaget väga verktygspriset mot exempelvis verktygslivslängd, maskintid, produktivitet och risken för kassationer.

En pinnfräs som passar applikationen kan bidra till:

• Längre användbar verktygslivslängd
• Färre oplanerade verktygsbyten
• Stabilare bearbetning
• Jämnare kvalitet
• Högre produktivitet
• Lägre kostnad per detalj

Samtidigt behöver företaget följa upp det faktiska utfallet i den egna produktionen. På så sätt går det att jämföra olika verktyg utifrån totalekonomi i stället för enbart inköpspris.

Checklista: så väljer du rätt pinnfräs

Inför valet bör du kontrollera följande:

• Material: Vilken materialkvalitet ska bearbetas?
• Operation: Ska verktyget användas för spårfräsning, sidfräsning, grovbearbetning eller finbearbetning?
• Spånavgång: Hur stor spånvolym skapar operationen?
• Antal skär: Passar antalet skär bearbetningsstrategin?
• Geometri: Är skäreggar och spånkanaler anpassade till materialet?
• Hårdmetallsort: Har verktyget rätt balans mellan slitstyrka och seghet?
• Beläggning: Passar beläggningen materialet och skärförhållandena?
• Verktygslängd: Är verktyget och utsticket så korta som operationen tillåter?
• Maskin och hållare: Klarar systemet den valda strategin?
• Skärdata: Följer inställningarna verktygstillverkarens rekommendationer?

Checklistan ger en bättre utgångspunkt än att välja pinnfräs enbart utifrån diameter och pris.

Rätt pinnfräs för materialet – sammanfattning

Det finns ingen pinnfräs som passar alla material, operationer och maskinförhållanden. Rätt val bygger i stället på en kombination av arbetsmaterial, bearbetningsmetod, geometri, antal skär, hårdmetallsort, beläggning och skärdata.

För aluminium står spånavgång och vassa skäreggar ofta i fokus. Stål kräver ett verktyg som passar materialkvaliteten och operationen. Vid fräsning i rostfritt stål behöver företaget dessutom skapa en stabil process med lämplig geometri, sort, beläggning och temperaturkontroll.

Genom ett strukturerat verktygsval kan företaget förbättra ytkvaliteten, minska processtörningarna och skapa bättre förutsättningar för en kostnadseffektiv produktion.

Vill du läsa mer om verktygsgeometrier, materialgrupper och bearbetningsstrategier? Läs vår guide om Skärande verktyg för metallbearbetning.

Behöver du hjälp att välja rätt pinnfräs?

MG Verktyg hjälper företag att välja pinnfräs utifrån material, maskin, operation och produktionskrav.

Kontakta MG Verktyg så hjälper vi dig att hitta rätt verktyg för din applikation.