Hårdfräsning i verktygsstål

Fakulteten för teknik- och naturvetenskap Torbjörn Johansson Hårdfräsning i verktygsstål Förslitning av skäregg Tough cutting of tool steel Wear of cuttning edge Examensarbete 22,5 hp Maskinteknik Datum/Termin: 29-06-10 Handledare: Göran Karlsson Examinator: Hans Johansson Karlstads universitet 651 88 Karlstad Tfn 054-700 10 00 Fax 054-700 14 60 1 Information@kau.se www.kau.se

Sammanfattning Det här examensarbetet är utfört på Karlstads Universitet av Torbjörn Johansson och uppdragsgivaren är Uddeholms AB. Uppgiften i det här arbetet går ut på att undersöka om verktygsstålet Vancron 40 har bättre skärbarhet än Vanadis 4 Extra, de jämföres också med ett tredje material, Sverker 21. Alla dessa material ingår i Uddeholms AB sortiment och är verktygsstål som används i applikationer som t ex. pressar, knivar m.m. Vancron 40 är ett pulverstål som har en väldigt bra kombination av mekaniska egenskaper som duktilitet, slitstyrka och hårdhet. Men det har också en förmodad låg skärbarhet och ett högt inköpspris. Om det går att påvisa att Vancron 40 har högre skärbarhet än framförallt Vanadis 4 Extra skulle detta vara ett starkt säljargument. För kunderna kan då spara in det höga inköpspriset gentemot en bättre skärbarhet. Försöken är gjorda i en 5-axlig fräs av märket Doosan och modellen VMD 600, fräsarna som har använts är av märket Sandvik Coromant och består av både rak- och fullradiefräs 4 mm i diameter och är båda solid hårdmetall. Resultaten visade på att Vancron 40 har en högre skärbarhet än Vanadis 4 Extra och i de flesta applikationer också Sverker 21. En kostnadsanalys är även gjord där antalet timmar plottas upp i ett diagram mot totalkostnad där maskintid och verktygskostnad ingår. Vid 950 timmar (effektiv skärtid) kan man se att man sparar cirka 800 000 kr utan hänsyn tagen till materialkostnad. I arbetet ingår också en undersökning om ytfinheten hos de olika materialen allt efter det att fräsarna blev mer slitna. Resultaten av de mätningarna saknade logik och gav inte någon röd tråd i resultaten. Tackord Ett stort tack till Sandvik Coromant som har bidragit med solida hårdmetallfräsar. Ett stort tack till Uddeholms Ab som har tagit fram examens arbetet och bidragit med material och även studiebesök hos dem. Ett stort tack till Göran Karlsson som har varit handledare på Karlstad universitet. Ett stort tack till laboratorieingenjörerna på Karlstad Universitet. Framförallt ett stort tack till Berne Höglund och Staffan Gunnarsson som har varit handledare på Uddeholms AB. 2

Abstract This thesis work is made by Torbjörn Johansson on Karlstad University for Uddeholms AB. The assignment in this thesis work was to investigate tough cutting in three different tool steels: Vanadis 4 Extra, Vancron 40 and Sverker 21. The research was to compare the wear of the tool after cutting in each one of the tool steel alloys. The research was also made to see if the tool cutting in Vancron 40 has a better wear than the tool cutting in Vanadis 4 Extra and also compare the results with Sverker 21. All three of these alloys are a part of Uddeholms AB:s range of products, and is used in applications like forming tools and knife tools. Vancron 40 is a powder steel with a very good combination of mechanical properties like ductility, adhesive strength and hardness. But it is difficult to cut, mill and manufacture Vancron 40, and it also has a high material cost. If it can be showed that Vancron 40 has a better ability when it comes to cutting compared with Vanadis 4 Extra it would lead to a good sales point because more savings for the customers can be made regarding their tools. The research is made in a Doosan VMD 600 5-axis milling machine, the tools that have been used are from Sandvik Coromant and are a ball mill and a bull mill. Both mills have a diameter of 4 mm and they are both made of solid carbide. The result showed that Vancron 40 has a minor wear of tool compared to Vanadis 4 Extra and in most cases also Sverker 21. A cost example diagram was made where time against tooling-cost are presented. When the tool has cut (effective time) in about 950 hours the savings are about 800 000 SEK. Also a research about surface finish was made but the results were pretty confusing and no pattern was found. Therefore no conclusions were made regarding surface finish. 3

Innehåll 1. Inledning... 5 1.1 Allmänt... 5 1.2 Beskrivning av företaget... 5 1.3 Bakgrund... 5 1.4 Uppgift... 6 1.5 Syfte... 6 2. Genomförande... 7 2.1 Förberedelser... 7 2.1.1 Luftkylning... 7 2.1.2 Postprocessor... 7 2.1.3 Fasförslitning... 8 2.1.4 CAD... 8 2.2 CAM... 9 2.2.1 Rak fräs grovbearbetning... 10 2.2.2 Rak fräs finbearbetning... 10 2.2.4 Fullraidefräs grovbearbetning... 11 2.2.5 Fullradiefräs finbearbetning... 11 2.2.6 Filmkamera... 11 2.2.7 Fräsar, skruvstycke och kraftchuck... 12 2.2.8 Mätutrustning... 13 2.2.9 Ytfinhetsmätning... 14 2.3 Kostnadsanalys... 14 3. Resultat... 15 3.1 Rak fräs grovbearbetning... 15 3.2 Rak fräs finbearbetning... 16 3.3 Fullradiefräs grovbearbetning... 17 3.4 Fullradiefräs finbearbetning... 18 3.5 Rak fräs finbearbetning bottenyta... 19 3.6 Rak fräs finbearbetning bottenyta ytfinhet... 20 3.7 Kostnadsanalys... 21 4. Diskussion... 22 5. Slutsats... 22 Bilaga 1 Skärdata...1 sida Bilaga 2 Parameter inställningar CAM...5 sidor Bilaga 3 Bilder på fräsar...8 sidor Bilaga 4 Ytfinhetsmätningar.9 sidor 4

1. Inledning 1.1 Allmänt Det här arbetet är utfört av Torbjörn Johansson på Karlstads universitet, arbetet ingår i maskiningenjörsutbildningen och är obligatoriskt för att få ta ut en examen. Arbetet omfattar 22,5 hp i det nya poängsystemet. Arbetet är utlagt av Uddeholms AB i Hagfors, där de idag är cirka 800 anställda. Kontakt med Uddeholms AB inleddes genom sub-contractor mässan i Jönköping under hösten -09. Efter det bestämdes träff på Uddeholms AB i Hagfors där vi kom fram till en överenskommelse om hur examensarbetet skulle utföras. 1.2 Beskrivning av företaget Företaget Uddeholms AB är en världsledande leverantör och tillverkare av verktygsstål och ingår i koncernen Böhler-Uddeholm AG som är ett ledande internationellt specialstålsföretag med fokus på de fyra divisionerna högpresterande metaller, svetsprodukter, bandprodukter och smide och världsledande på marknaden vad gäller verktygsstål med en marknadsandel på ca 34 %. 1.3 Bakgrund Verktygsstål framställda genom pulverframställning (PM stål) är generellt höglegerade och karbidrika stålsorter. Stålen har många fördelar gentemot konventionellt framställda verktygsstål på grund av en bättre kombination av mekaniska egenskaper som t ex hårdhet, slitstyrka och duktilitet. En stor nackdel med dessa stålsorter är att skärbarheten är relativt låg, speciellt i härdat tillstånd. Det här gör att förutom ett högt inköpspris så blir även bearbetningskostnaden hög. Om man kunde påvisa att ett höglegerat pulverstål har en förbättrad skärbarhet så skulle detta vara ett starkt säljargument. 5

1.4 Uppgift Under ett möte på Uddeholms AB i Hagfors diskuterades hur examensarbetet skulle se ut och var det skulle genomföras någonstans. Det som beslutades var att arbetet skulle genomföras på Karlstads universitet i den nyinköpta femaxliga fräsen ifrån Duroc machine tools. De fräsar som skulle användas skulle Sandvik Coromant tillhandahålla med. Försöksupplägget såg ut på följande sätt. En ficka med måtten 40x40x10 mm fräses fram med hjälp av raka fräsar, varav en fräs för grovfräsning och en för finfräsning. En konkav ficka med 40 mm i diameter vid toppytan och 10 mm djup fräses fram med fullradiefräsar, varav en för grov- och en för finfräsning. Båda fickorna fräses fram i tre olika arbetsstycken med måtten 200x100x25 mm, alltså två fickor i Sverker 21, i Vanadis 4 Extra samt i Vancron 40. Skärdata för ovanstående försök redovisas i Bilaga 1. och var givna av Uddeholms AB. Skäreggarna dokumenteras med foton från ljusoptiskt mikroskop innan start och om möjligt efter 0,2 mm fasförslitning. Förslitning plottas mot avverkad volym för grovfräsning och avverkad yta för finfräsning. Foton bör även tas på respektive frästyp och arbetsmaterial uppspänt i maskinen. Kaviteterna dokumenteras med foto efter grov- respektive finfräsningen. En kort filmsekvens, ~15 sekunder, tas för respektive operation, d.v.s. fyra filmer. Någon typ av ekonomisk jämförelse för bearbetningskostnaden bör göras för respektive material och operation. Spänningsmätningar och ytfinhetsmätningar görs i mån av tid på kaviteterna. 1.5 Syfte Syftet med undersökningen är att i första hand klarlägga om Vancron 40, ett kvävelegerat pulverstål, har bättre fräsbarhet i härdat tillstånd än ett icke kvävelegerat, Vanadis 4 Extra samt att även jämföra fräsbarheten mot ett vanligt förekommande konventionellt tillverkat verktygsstål, Sverker 21. 6

2. Genomförande 2.1 Förberedelser 2.1.1 Luftkylning Av skärdata som var given framstod att alla fräsoperationerna skulle utföras med tryckluft som kylning. Det innebar att en tillfällig luftkylningsrigg till fräsen skulle byggas och monteras då fräsmaskinen saknade den funktionen. Med hjälp av en luftslang, ett justerbart blåsmunstycke, en perforerad plåt och plaststripe byggdes en enkel men fullt fungerande luftkylningsrigg. Det uppstod dock ett problem när slangen inte kunde stickas in någonstans i maskinen p.g.a. att när den körs så är den helt förseglad för att förhindra personskador. Det fanns bara en väg där man kunde lägga luftslangen och det var igenom spåntransportbandet. Bild 1 visar hur konstruktionen inne i maskinen såg ut och Bild 2 visar hur luftslangen är dragen in i den. Bild 1. Bild 2. 2.1.2 Postprocessor I med att fräsen var ny på Karlstads universitet så fanns ännu inte en fullt fungerande postprocessor till den. En postprocessor är en mjukvara som översätter koden som blir av CAM programmet till en sådan kod som maskinen kan läsa och operera med. Detta innebar att postprocessorn var tvungen att modifieras en aning för att få det att fungera. Efter mycket testkörning och programmering var den sedan fullt fungerande för att kunna utföra de operationer som krävdes för examensarbetet. 7

2.1.3 Fasförslitning Fasförslitning är en förslitning på fräsen som kan iakttas i t ex. ett mikroskop genom att titta rakt ovanifrån på fräsen. Det här visas på Bild 13 nedan. Bild 13. Fasförslitning på 3-skärig rak fräs. 2.1.4 CAD På Karlstads universitet används idag CAD-programmet Pro Engineer Wildfire 3.0 och det är även det som har använts i det här arbetet. Fickorna ritades upp i CAD enligt Bild 3 och Bild 4. Bild 3. Bild 4. 8

2.2 CAM Det finns en modul i Pro Engineer som kallas Manufacturing, det är CAM-modulen i programmet och det är den som har använts i arbetet. I manufacturing hämtas de uppritade modellerna in, nollpunkt sätts, arbetsstycke och verktyg definieras och till sist sätts hela bearbetningen upp. I Manufacturing kan bearbetningen simuleras vilket innebär att hela fräscykeln kan köras i datorn utan att köra fräsmaskinen. För att underlätta simuleringen som gjordes på beredningen av bearbetningen ritades även en fixtur av uppspänningsanordningen upp i CAD. Om en sådan fixtur finns med kan man enkelt se att inte verktyget slår i utrustningen under sina in- och utkörningssträckor i fickorna och även vid verktygsbyte. Då verktygsförslitningen skulle mätas upp och plottas emot en bearbetad volym vid grovfräsning och en avverkad yta vid finfräsning gjordes beredningen på så sätt att maskinen hade ett obligatoriskt stopp vid en viss avverkad volym respektive avverkad yta. Camberedningen är gjord så att det blir tre finbearbetningar i samma ficka för att kunna uppnå 40 minuters verktygstid. Vid grovfräsning med rak fräs och fullradiefräs bestämdes att uppmätning av fräsarna skulle ske före bearbetning, vid 2,5 mm, 5 mm, 7,5 mm samt 9,4 mm djup ner i fickan, vad det motsvarar i volym kan utläsas i resultatdelen i detta arbete för respektive bearbetning. Beredningen för grovbearbetningen byggdes upp med sekvenserna Volume milling som första sekvens (ner till 2,5 mm) och sedan byggdes den på med tre stycken Local milling varav första ner till 5 mm andra ner till 7,5 och sista ner till 9,4 mm. För att definiera hur djupt det skulle köras och hur mycket som skulle sparas till finbearbetningen användes funktionen bottom stock allow och prof stock allow. Där bottom stock allow står för hur mycket material som ska sparas i djup och prof stock allow står för hur mycket material som ska sparas på väggarna. P.g.a. att detta är ganska omfattande att beskriva bifogas bilder på parameter inställningarna som har använts i bilaga 2 och bilder på simuleringen kan ses nedan. 9

2.2.1 Rak fräs grovbearbetning Nedan syns verktygsbanan för första skäret alltså 0,5 mm ner i arbetsstycket. Samma verktygsbana följs hela vägen ner till 9,4 mm djup. Som bilden visar så sparas 7,5 mm till väggarna för finskären, anledningen till att det sparas så mycket som 7,5 mm är för att tillräckligt mycket körtid ska erhållas vid finbearbetningen. Efter hela grovbearbetningssekvensen har fickan måtten 25x25x9,4 mm. Resultaten redovisas i kapitel 3.1 Diagram 1. Rak fräs grovbearbetning. Bild 5. Rak fräs grovbearbetning 2.2.2 Rak fräs finbearbetning Nedan visas hur en sekvens i finfräsning av väggarna ser ut. Här skedde ett missförstånd mellan Uddeholms AB och författaren. De skärdata som var givna, var egentligen till för finfräsning av bottenytan av fickan. Trots det så kommer resultaten av sekvensen att redovisas p.g.a. att det är identiska körningar i varje material och det resulterar i att det blir en rättvis jämförelse av förslitning. Resultaten redovisas i kapitel 3.2 Diagram 2. Rak fräs finbearbetning. Bild 6. Rak fräs finbearbetning. 10

2.2.4 Fullraidefräs grovbearbetning Uppbyggt på samma sätt som med rak fräs men de olika volymnivåerna skiljer sig. Resultaten redovisas i kapitel 3.3 Diagram 3. Fullradiefräs grovbearbetning. Bild 7. Fullradiefräs grovbearbetning. 2.2.5 Fullradiefräs finbearbetning Resultaten redovisas i kapitel 3.4 Diagram 4. Fullradiefräs finbearbetning. Bild 8. Fullradiefräs finbearbetning. 2.2.6 Filmkamera Enligt uppgiften ska en kort filmsekvens på 15 sekunder filmas på grov- respektive finbearbetning med rak fräs och fullradiefräs. För att Uddeholms AB ska kunna använda filmsekvenserna i något sammanhang med framtida presentationer är det filmat med en bra filmkamera från Sony med 16:9 bildförhållande. Filmkameran sattes upp utanför på framsidan av fräsen med hjälp av ett stativ. 11

2.2.7 Fräsar, skruvstycke och kraftchuck De fräsar som är använda i arbetet är från Sandvik Coromant. Nedan finns figurer med dimensioner och mått på fräsarna som har använts. I Figur 1. Rak fräs. visas den raka fräsen med beteckningen R216.23-04050CAK11H 1620 den som har använts har dock tre skär istället för fyra som figuren visar. I Figur 2. Fullradiefräs. visas fullradiefräsen med beteckningen R216.42-04030-AC05G 1610. Parameter Value Weight 0.03 Zn 3 Dc 4 l2 57 ap_max 11 dmm 6 Helix_lsh 11.2 re 1 Figur 1.Rak fräs. Parameter Value Weight 0.03 Zn 2 re 2 l2 57 l3 14 ap_max 5 dmm 6 Alfa_o 14 Helix_lsh 22.4 Figur 2. Fullradiefräs. Chucken som har använts är av märket Big Daishowa och modellen BBT40-MEGA20DS-105 Bild 9. Kraftchuck. Anledningen till att den här chucken har använts är att det var den stabilaste som fanns att tillgå på Karlstads universitet. Kraftchucken är av typen som används ihop med en spännhylsa, spännhylsan som har använts är av märket NT Tool Corporation och av modellen MC20-6 Bild 10. Spännhylsa. 12

Bild 9. Kraftchuck. Bild 10. Spännhylsa. Skruvstycket som har använts är av märket Lang-technik och modellen 42200 (artikel nummer) det har en spännvidd på 200 mm och åtdragningsmoment 100 Nm. 2.2.8 Mätutrustning För att mäta upp fräsarna efter varje sekvens har ett mätinstrument av märket Trimos och modellen Optima använts Bild 11 Trimos Optima. Bild 11. Trimos Optima. För att ta bilder på fräsarna har ett ljusoptiskt stereomikroskop använts det har även använts för att mäta fasförslitningen på fräsarna Bild 12. Stereomikroskop. Bild 12. Stereomikroskop. 13

2.2.9 Ytfinhetsmätning För att mäta ytfinheten har ett stereomikroskop använts. Ytfinhetsmätningarna gjordes enbart på rak fräs finbearbetning av bottenyta p.g.a. brist på tid. För att slippa ta loss arbetsstycket när en mätning på ytan skulle göras, användes en avgjutningsmetod med silikon på den frästa ytan. Metoden innebar att när fräsningen var klar rengjordes ytan med ett rengöringsmedel, en silikonblandning med härdare lades på ytan, efter 20 minuter var den genomhärdad och den drogs då bort från ytan. En ytfinhetsmätning gjordes vid samma steg som fräsen mättes upp (10 steg per material). När alla proverna var klara (26 stycken blev det p.g.a. att det bara frästes 6 steg i Vanadis 4 extra) togs dem upp till mikroskopet och analyserades. Resultaten redovisas i kapitel 3.6 Diagram 6. Rak fräs finbearbetning bottenyta ytfinhet. 2.3 Kostnadsanalys Ett exempel på en kostnadsanalys grundad på resultaten på rak fräs finbearbetning av bottenyta har gjorts med följande antaganden. Det skall tillverkas 10 000 detaljer, varje detalj tar 5 minuter i effektiv bearbetning (den tiden som verktyget ligger i ingrepp i arbetsstycket). Ställtiden för att byta verktyg i maskinen är 5 minuter, en fräs kostar 1000 kr, maskinkostnaden är 550 kr/tim och fasförslitningen drivs till 0,2 mm. Resultaten av fasförslitningen i kapitel 3.5 Diagram 5. Rak fräs finbearbetning bottenyta. ger resultaten av ovanstående exempel i kapitel 3.7 Diagram 7. Kostnadsanalys med hänsyn tagen till verktygskostnad och maskintid. 14

3. Resultat 3.1 Rak fräs grovbearbetning Geometriförändring (mm) Avverkad volym (mm^3) Vanadis 4 Vancron 40 Sverker 21 Tid (min) 0 0 0 0 0 1526,5 0,075 0,015 0,02 21 3125 0,07 0,015 0,055 42 4687,5 0,11 0,016 0,07 63 6125 0,03 0,095 82 7687,5 0,11 103 Tabell 1. Rak fräs grovbearbetning. Diagram 1. Rak fräs grovbearbetning. 15

3.2 Rak fräs finbearbetning Geometriförändring (mm) Avverkad area (mm^2) Vanadis 4 Vancron 40 Sverker 21 Tid (min) 0-0 0 0 12925-0,003 0,06 17 28200-0,017 0,1 37 45825-0,027 0,11 60,5 50625-0,03 0,12 67 Tabell 2. Rak fräs finbearbetning. Diagram 2. Rak fräs finbearbetning. 16

3.3 Fullradiefräs grovbearbetning Geometriförändring (mm) Avverkad volym (mm^3) Vanadis 4 Vancron 40 Sverker 21 Tid (min) 0 0 0 0 0 328 0,02 0,01 0,01 1 1440 0,05-0,05 0,02 4 3535 0,11 0,08 0,04 10 5900 0,24 0,1 0,06 16 Tabell 3. Fullradiefräs grovbearbetning. Diagram 3. Fullradiefräs grovbearbetning. 17

3.4 Fullradiefräs finbearbetning Geometriförändring (mm) Avverkad yta mm2 Vanadis 4 Vancron 40 Sverker 21 Tid (min) 0 0 0 0 0 1484 0,03 0,01 0,03 3 3011 0,05 0,01 0,06 6 4582 0,16 0,05 0,14 9 Tabell 4. Fullradiefräs finbearbetning. Diagram 4. Fullradiefräs finbearbetning. 18

3.5 Rak fräs finbearbetning bottenyta Anledningen till att inte Vanadis 4 Extra är fullständigt ifyllt är att fräsen ansågs vara för sliten för att fortsätta se Bilaga 2 Bild 16. Vanadis 4 Extra rak fräs finbearbetning av bottenyta 9180 mm^2. Fasförslitning (µm) Sverker 21 Vancron 40 Vanadis 4 Extra Area (mm^2) Tid (min) 108 34 69 1530 6,5 159 48 98 3060 13 164 62 134 4590 19,5 185 75 165 6120 26 211 92 210 7650 32,5 208 161 268 9180 39 229 182-10710 45,5 240 214-12240 52 252 221-13770 58,5 318 215-15300 65 Tabell 5. Rak fräs finbearbetning bottenyta Diagram 5. Rak fräs finbearbetning bottenyta. 19

3.6 Rak fräs finbearbetning bottenyta ytfinhet Rak fräs finbearbetning bottenyta ytfinhet Ra-värde Sverker21 (nm) Vanadis 4 (nm) Vancron 40 (nm) Avverkad yta (mm^2) Tid (min) 698,16 346,2 499,6 1530 6,5 1220 300,68 702,22 3060 13 521,01 778,98 960,58 4590 19,5 508,99 875,92 164,92 6120 26 812,29 666,35 865,03 7650 32,5 513,01 677,67 242,83 9180 39 1050 457,47 10710 45,5 628,78 744,51 12240 52 662,27 221,51 13770 58,5 750,04 254,8 15300 65 Tabell 6. Rak fräs finbearbetning bottenyta ytfinhet. Diagram 6. Rak fräs finbearbetning bottenyta ytfinhet. Bilder på hur ytfinhetsmätningarna såg ut efter 1530 mm^2 och 9180 mm^2 avverkad yta för respektive material redovisas i Bilaga 4. Ytfinhetsmätningar. 20

3.7 Kostnadsanalys Vancron 40 Detaljer Tid (min) Verktygskostnad (kr) Maskinkostnad (kr) Totalkostnad (kr) 1000 5410 90909 49592 140501 2000 10820 181818 99183 281002 3000 16230 272727 148775 421502 4000 21640 363636 198367 562003 5000 27050 454545 247958 702504 6000 32460 545455 297550 843005 7000 37870 636364 347142 983505 8000 43280 727273 396733 1124006 9000 48690 818182 446325 1264507 10 000 54167 909091 496531 1405622 Tabell 7. Kostnadsanalys Vancron 40 Vanadis 4 Extra Detaljer Tid (min) Verktygskostnad (kr) Maskinkostnad (kr) Totalkostnad (kr) 1000 5710 166667 52342 219008 2000 11420 333333 104683 438017 3000 17130 500000 157025 657025 4000 22840 666667 209367 876033 5000 28550 833333 261708 1095042 6000 34260 1000000 314050 1314050 7000 39970 1166667 366392 1533058 8000 45680 1333333 418733 1752067 9000 51390 1500000 471075 1971075 10000 57100 1666667 523417 2190083 Tabell 8. Kostnadsanalys Vanadis 4 Extra Diagram 7. Kostnadsanalys med hänsyn tagen till verktygskostnad och maskintid. 21

4. Diskussion Det som i första hand bör diskuteras är uppmätningen av fräsarna i mätinstrumentet Trimos Optima. I det mätinstrumentet mättes något som valt att kallas geometriförslitning istället för fasförslitning. Fräsen är alltså iakttagen i profil från sidan där geometrin på fräsen syns. I en sådan mätning kan dock inte lösegg identifieras. Är fallet att lösegg sitter kvar på fräsen kommer detta att påverka mätresultatet. En annan felkälla kan vara att fräsen har roterat inuti sin spännhylsa men det verkar högst osannolikt p.g.a. att den är dragen till en högre kraft i spännhylsan än den skärkraft som uppstår. Detta mätinstrument är använt i alla ovanstående resultat förutom Rak fräs finbearbetning bottenyta. Men resultaten som är uppmätta i mikroskop från Rak fräs finbearbetning bottenyta stärker resultaten som är uppmätta i Trimos Optima. Det kan vara så att lösegg aldrig bygger på särskilt mycket eller någonting alls på fräsarna utan att lösegg bara fyller upp vid de ställen där fasförslitning har uppkommit. I de bilder som har tagits på fräsarna som man kan se i Bilaga 3 syns det att lösegg bara ser ut att fylla ut fasförslitningen. I synnerhet på Bild 8. Vanadis 4 Extra rak fräs finbearbetning av bottenyta 7650 mm^2 i Bilaga 3. För att undvika så många felkällor som möjligt sattes varje fräs på samma avstånd in i spännhylsan, arbetsstyckena drogs även åt med samma moment för alla material och samma CAM beredningar användes för respektive material. Resultaten på ytfinheten som gjordes på rak fräs finbearbetning av bottenyta var väldigt varierande och det gick inte att se någon röd tråd genom att titta på Ra-värdena som kom utav det. När en mer noggrann undersökning av bilderna som kom av mätningen syns det att det har att göra med var någonstans på ytan som mätpunkten togs. Är mätpunkten tagen i t ex. i något av de fyra hörnen som blir av fräsen när den byter riktning, resulterar det i ett högre Ra-värde än om mätpunkten skulle vara tagen där fräsen inte har bytt riktning. En annan felkälla som kan spela in är partiklar som har lagt sig på silikonskivorna, detta resulterar också i ett högre Ra-värde. Efter att ha tittat på de tredimensionella analyserna är det dock väldigt sällan en sådan avvikelse av smutspartiklar har uppkommit. 5. Slutsats 22

Det resultaten visar på är att Vancron 40 är mer fördelaktigt vad det gäller verktygsförslitning jämfört med Vanadis 4 Extra. I applikationen Rak fräs finbearbetning bottenyta visar resultaten att det tar dubbelt så lång tid innan den fräs som har gått i Vancron 40 är utsliten, än den fräs som har gått i Vanadis 4 Extra. Även i alla de andra applikationerna visar resultaten att geometrin på fräsen ändrar sig minst för Vancron 40 jämfört med Vanadis 4 Extra. I resultaten för Rak fräs grovbearbetning, Rak fräs finbearbetning och Fullradiefräs finbearbetning så ändrar sig även geometrin minst för Vancron 40 jämfört med Sverker 21 den slutsatsen man kan dra av det och även med hjälp av bilderna i Bilaga 3 är att Vancron 40 bildar i stort sett ingen lösegg alls jämfört med både Sverker 21 och Vanadis 4 Extra. Vad det gäller ytfinheten är det svårt att dra några slutsatser p.g.a. hur resultaten ser ut men tittar man på trendlinjerna som är infogade i Diagram 6. Rak fräs finbearbetning bottenyta ytfinhet. så kan slutsatsen att Ra-värdet för Vanadis 4 Extra har en stigande kurva med tiden medans Ra-värdet för Sverker 21 och Vancron 40 har en avtagande kurva med tiden. 23

Bilaga 1. Skärdata Typ av bearbetning: Spiral från mitten av fickorna och utåt. Rampning: För raka fräsar: 8 graders rampning, tandmatning en tredjedel av vf. För raka fräsar grovfräsning: Skärhastighet, v c 40 m/min (3183 RPM) Tandmatning, f z 0,01 mm/tand (vf = 100 mm/min) Axiellt skärdjup, a p 0,5 mm Radiellt skärdjup, a e 1,5 mm Kylning Tryckluft För raka fräsar finfräsning: Skärhastighet, v c 60 m/min (4775 RPM) Tandmatning, f z 0,02 mm/tand (vf = 300 mm/min) Axiellt skärdjup, a p 0,2 mm Radiellt skärdjup, a e 2,5 mm Kylning Tryckluft För fullradiefräsar grovfräsning: Skärhastighet, v c 63-66 m/min D eff plan=2,1, D eff vägg 45º=2,0 = 10 000 RPM Tandmatning, f z 0,06 mm/tand (vf = 1200 mm/min) Axiellt skärdjup, a p 0,3 mm Radiellt skärdjup, a e 1,0 mm Kylning Tryckluft För fullradiefräsar finfräsning: Skärhastighet, v c 88-100 m/min, D eff plan=1,75, D eff vägg 45º=2,0 = 16 000 RPM Tandmatning, f z 0,08 mm/tand (vf = 2560 mm/min) Axiellt skärdjup, a p 0,2 mm Radiellt skärdjup, a e 0,2 mm Kylning Tryckluft För rak fräs finfräsning bottenyta: Skärhastighet, v c 60 m/min (4775 RPM) Tandmatning, f z 0,02 mm/tand (vf = 300 mm/min) Axiellt skärdjup, a p 0,1 mm Radiellt skärdjup, a e 0,8 mm Kylning Tryckluft 24

Bilaga 2 Parameter inställningar CAM Grovfräsning rak fräs: Volume mill 1 Local mill 2 Local mill 3 25

Bilaga 2 forts. Local mill 4 Finfräsning rak fräs: Profile milling 1 Profile milling 2 26

Bilaga 2 forts. Profile milling 3 Volume mill 4 Grovfräsning fullradiefräs: Volume mill 1 27

Bilaga 2 forts. Local mill 2 Local mill 3 Local mill 4 28

Bilaga 2 forts. Finfräsning fullradiefräs: Profile milling 1 Profile milling 2 Surface milling 3 Surface milling 4 29

Bilaga 3. Bilder på fräsarna Bild 1. Sverker 21 rak fräs finbearbetning av bottenyta efter 1530 mm^2. Bild 2. Vanadis 4 Extra rak fräs finbearbetning av bottenyta efter 1530 mm^2. 30

Bilaga 3. Forts. Bild 3. Vancron 40 rak fräs finbearbetning av bottenyta efter 1530 mm^2. Bild 4. Sverker 21 rak fräs finbearbetning av bottenyta efter 7650 mm^2. 31

Bilaga 3. Forts. Bild 5. Sverker 21 rak fräs (skär 1) finbearbetning av bottenyta efter 7650 mm^2. Bild 6. Sverker 21 rak fräs (skär 2) finbearbetning av bottenyta efter 7650 mm^2. 32

Bilaga 3. Forts. Bild 7. Sverker 21 rak fräs (skär 3) finbearbetning av bottenyta efter 7650 mm^2. Bild 8. Vanadis 4 Extra rak fräs finbearbetning av bottenyta 7650 mm^2. 33

Bilaga 3. Forts. Bild 9. Vanadis 4 Extra rak fräs (skär 1) finbearbetning av bottenyta 7650 mm^2. Bild 10. Vanadis 4 Extra rak fräs (skär 2) finbearbetning av bottenyta 7650 mm^2. 34

Bilaga 3. Forts. Bild 11. Vanadis 4 Extra rak fräs (skär 3) finbearbetning av bottenyta 7650 mm^2. Bild 12. Vancron 40 rak fräs finbearbetning av bottenyta 7650 mm^2. 35

Bilaga 3. Forts. Bild 13. Vancron 40 rak fräs (skär 1) finbearbetning av bottenyta 7650 mm^2. Bild 14. Vancron 40 rak fräs (skär 2) finbearbetning av bottenyta 7650 mm^2. 36

Bilaga 3. Forts. Bild 15. Vancron 40 rak fräs (skär 3) finbearbetning av bottenyta 7650 mm^2. Bild 16. Vanadis 4 Extra rak fräs finbearbetning av bottenyta 9180 mm^2 37

Bilaga 4. Ytfinhetsmätningar Bild 1. Sverker 21efter 1530 mm^2 avverkad yta. Bild 2. Sverker 21efter 1530 mm^2 avverkad yta 2D-analys. 38

Bilaga 4 forts. Bild 3. Sverker 21efter 1530 mm^2 avverkad yta 3D-analys. Bild 4. Vanadis 4 Extra efter 1530 mm^2 avverkad yta. 39

Bilaga 4 forts. Bild 5. Vanadis 4 Extra efter 1530 mm^2 avverkad yta 2D-analys. Bild 6. Vanadis 4 Extra efter 1530 mm^2 avverkad yta 3D-analys. 40

Bilaga 4 forts. Bild 7. Vancron 40 efter 1530 mm^2 avverkad yta. Bild 8. Vancron 40 efter 1530 mm^2 avverkad yta 2D-analys. 41

Bilaga 4 forts. Bild 9. Vancron 40 efter 1530 mm^2 avverkad yta 3D-analys. Bild 10. Sverker 21 efter 9180 mm^2 avverkad yta. 42

Bilaga 4 forts. Bild 11. Sverker 21 efter 9180 mm^2 avverkad yta 2D-analys. Bild 12. Sverker 21 efter 9180 mm^2 avverkad yta 3D-analys. 43

Bilaga 4 forts. Bild 13. Vanadis 4 Extra efter 9180 mm^2 avverkad yta. Bild 14. Vanadis 4 Extra efter 9180 mm^2 avverkad yta 2D-analys. 44

Bilaga 4 forts. Bild 15. Vanadis 4 Extra efter 9180 mm^2 avverkad yta 3D-analys. Vancron 40 efter 9180 mm^2 avverkad yta. Bild 16. 45

Bilaga 4 forts. Bild 17. Vancron 40 efter 9180 mm^2 avverkad yta 2D-analys. Bild 18. Vancron 40 efter 9180 mm^2 avverkad yta 3D-analys. 46