När djupa fickor och branta väggar skall bearbetas kollisionsfritt med korta verktyg, ger den 5-axliga fräsningen definitivt bättre åtkomlighet. Likaså erhåller man genom en dynamisk verktygsorientering mer homogena övergångar än med låsta axlar, ställtiden blir också kortare.
Att arbeta med bearbetning i en 5-axlig fleroperationsmaskin är något av det mest utmanade en CNC-operatör kan göra på verkstadsgolvet idag och kräver full koncentration. Med maskintekniken är det absolut det snabbaste och effektivaste sättet att få fram små och stora komponenter som alla lever upp till samma extremt höga standard av precision och detaljrikedom. På grund av de fem axlarna i maskinen har CNC-operatören två saker att hålla rätt på – dels det stabila 3-axliga bearbetningen, plus två ”extra” roterande axlar. Maskinen kan ställas in på olika sätt, antingen 2+3, där de två roterande axlarna positionerar komponenten medan de tre stabila axlarna bearbetar. En annan inställning kallas simultan 5-axlig bearbetning där alla fem axlar följer CNC-operatörens kommandon.
– Ser vi tillbaka till början på 2000-talet så har intresset för tekniken vuxit kraftigt och idag är kunskaperna om 5-axlig teknik på stadig frammarsch. Tittar vi på Ramax här i Nödinge så är man en traditionell verkstad där man jobbat väldigt mycket 3-axligt i vertikala fleroperationsmaskiner. Och tyckt i flera år att den tekniken har varit fullt tillräcklig – ” man vänder på biten och kör vidare och vänder och vänder i många tempon”. Efter att man tagit beslutet i att för ett år sedan investera i en 5-axlig fleroperationsmaskin Mazak VTC 800/30 SR så var det den första 5-axliga maskinen på verkstadsgolvet på Ramax, säger Göran Skogefors och fortsätter;
– Man var lite osäkra till en början när det gällde om hur man räknar på jobben i en 5-axlig maskin, är detta rätt för oss men insåg direkt att det är rätt väg att gå för att nå kundernas framtida krav på sänkta priser, hög kvalitet och snabba leveranser. Det här med att räkna rätt blir mer komplext för den lilla verkstaden rent generellt men det lär man sig snabbt när väl maskinen står på plats i verkstaden och man börjar planera vilka detaljer man skall köra och när programmeringen sätter sig. Jag vet att grabbarna här på Ramax snabbt upptäckte att det var fler fördelar med maskintekniken än man tänkte sig från början, så det blir en mycket positiv upplevelse när man har fått in tekniken i huset.
Tekniken med 5-axlig bearbetning har funnits i närmare 30 år och även tidigare i vissa fall men då handlade det om företag med passande produkter, stora resurser och kompetens inom skärande bearbetning, typ Volvo Aero, högteknologiska företag. Men man kan säga att för 10 år sedan började utvecklingen ta fart med maskinmodeller för de lite mindre företagen som hade möjlighet i fråga om kunskaper och produkter att utnyttja tekniken fullt ut.
– Runt millenniumskiftet började vi på Ravema att leverera maskiner med 5-axlig teknik från vår japanska samarbetspartner Mazak i allt större antal, då blev det en brytpunkt och då kom även Mazak med de första maskinmodellerna av Variaxis. Mazak hade givetvis andra maskinkoncept innan men det var när Variaxis kom som intresset för 5-sidig bearbetningsteknikteknik fick ett genomslag i vår försäljning, säger Göran Skogefors och berättar att marknaden öppnade upp sig och medelstora och mindre företag. Verktygsmakare var tidiga med 5-axlig maskinteknik. 1998 kom Mazaks första Integrex modell med 5-axlig teknik. Och idag 15 år senare har Mazak utvecklat båda maskinmodellerna Variaxis och Integrex och fått ett stort genomslag på världsmarknaden för 5-sidig bearbetning och 5-axlig simultan bearbetning.
Kommer detta att vara den dominerande tekniken för framförallt svensk industri för att överleva och konkurrera om jobben i framtiden?
Ja, så är det och vi ser mer och mer att komplexa geometrier och former ökar på komponenter beroende på att designers och konstruktörer tar helt nya steg inom 3D CAD. Nya produkter hittar in på marknaden i former och med snäva toleranser som man inte sett tidigare.
– Vi kommer att se en utveckling där man mer och mer kommer att köra med 5-axlig simultan teknik och det har att göra med mjukvaruutvecklingen som går snabbt framåt. Även kunskapen och kompetensen att räkna på jobben förbättras. Idag kör kanske 80 % av våra Variaxis och Integrex köpare 3 + 2 axlar, d.v.s. att man kör 5-sidig bearbetning och inte simultant 5-axlig bearbetning.
– Det finns som sagt många fördelar som bättre noggrannhet där toleranser hela tiden har en benägenhet att bli snävare och snävare. Detaljer blir allt mer komplexa vilket betyder att du med 5-axlig teknik får med alla tempon i en och samma uppspänning. Varje gång du lossar en bit för att byta tempo så tappar du i noggrannhet och kvalitet, färre tempon och bättre precision här har vi de viktigaste anledningarna till att använda 5-axlig teknik i sin produktion, förklarar Göran Skogefors.
Hur viktig har utvecklingen varit för industrin om vi pratar om 5-axlig maskinteknik?
– Det är klart att det betyder väldigt mycket för att utveckla tillverkningsprocesserna i verkstadsindustrin och jag tror att det kommer att bli mer och mer viktigt då fler och fler företag med egna produkter utvecklar, designar om och förfinar sina konstruktioner. Tar vi t.ex Mazak s maskinmodeller i serien Integrex så är den största effekten av tekniken, låt oss ta ett exempel;
– Där man tidigare behövde svarva en komponent i två tempo först och sedan flytta över detaljen till en fleroperationsmaskin i flera olika tempon, ja med dagens nya maskiner så gör du allt i ett tempo. Har du då kortserietillverkning så är detta en oerhörd hjälp och produktivitetsförbättring at få fram prototyper och detaljer på ett mycket snabbare sätt.
Vi tittar lite extra på maskinen som vi står framför som är en Mazak modell VTC 800/30 SR.
–Detta är en stor maskin av en modell som vi har haft stora framgångar med för att den bl.a är så flexibel. Stort arbetsområde; 3 meter i x och 800 mm i y. man kan sätta upp en vägg i mitten på maskinen och köra pendelkörning vilket betyder praktiskt att man kör på ena sidan och laddar på den andra sidan av väggen. Du har även kombinationen med att på ena sidan kunna koppla på ett rundbord och ihop med det vridbara huvudet så har man även en 5-axlig maskin.
Du ser en ”hybrid” framför dig säger Göran Skogefors och han menar med det att man har möjligheter att bearbeta 3-axligt, 4-axligt och 5-sidigt och 5-axligt simultant i en och samma maskin.
–Modellen har funnits sedan 2007, konceptet bygger på en äldre modell och den är en stor succé på marknaden och den maskinmodell som vi har längst leveranstid på av alla Mazaks maskinmodeller, säger Göran Skogefors.
För att inte utvecklingskostnaderna skall dra iväg så arbetar Mazak enligt Lean modellerna med en hög förädlingsgrad när det gäller maskinbyggnad. Tittar man på maskin modell vilken som helst egentligen så är allt tillverkar in-house, egen spindeltillverkning, egna kulskruvar och rundbord. All plåt tillverkar man själv i fabrikerna, vad man köper externt är skenstyrningar från bla THK, motorer och elektronik från Mitsubishi som man haft ett långt samarbete med.
Nästa maskin som vi vill fokusera på är Mazak Variaxis J500 5X som är en 5-axlig fleroperationsmaskin, tekniska data tack; Vår basmaskin heter I 500 och här har vi en maskinmodell där Mazak valt att erbjuda marknaden en standardmaskin, en enklare variant där man inte går fullt ut i avancerad teknik. Maskinen kallas för J och med det menar man står för ”Jump up”, ett slags mellansteg in i den 5-axliga tekniken. Maskinen finns med ett fåtal optioner och max 30 verktyg i magasinet och man erbjuder en spindel på 12 000 rpm och det gäller där man som jämförelse i en I modell har spindel upp till 30 000 rpm och stora verktygsmagasin. Mazak vill kunna erbjuda 5-axlig teknik till ett lägre pris och tanken med denna maskinserie är att man kommer från den 3-axliga världen och vill komma in på flerfunktions bearbetning med en kraftig direktdriven frässpindel och positionerbar B-axel i 1 eller 5 grader alternativt 5 axligt simultant som en form av instegsmaskin för verkstäder som är nyfikna på tekniken, säger Göran Skogefors på Ravema.
Går vi vidare i maskinen så kommer vi in på hur man löst konstruktionen för 5-axlig teknik.
– Det finns två olika sätt eller ”skolor” för att lösa 5-axlig konstruktion/teknik. Det ena sättet är maskiner som arbetar med 4:e axeln i bordet och ett vridbart huvud, Mazak har en tiltande vagga. A-axel d.v.s. ”vaggan” är uppbyggd och dubbellagrad med Mazaks Roller Gear Cam, en mycket kraftig och glappfri konstruktion för tuff och mycket noggrann tillverkning. Maskinen har med tekniken möjlighet att bearbeta fullt 5-axligt simultant, rörelsen i de olika axlarna är x – 350 mm, y – 550 mm och z – 510 mm.
– Vi menar också att det är en bra konstruktion för ”nybörjare” som har lite lättare att köra in jobb, man känner sig mer trygg med att Z rörelsen alltid är vertikal som i en 3-axlig maskin. Spånavgången är riktigt bra i detta maskinkoncept där man kan vrida ner bordet och rotera så att man får bort spånor på ett helt annat sätt, avslutar Göran Skogefors.
Vi träffar även Ulf Gunnarsson som är skärtekniker på Ravema och han är lyrisk över vad man kan tillverka i de olika 5-sides bearbetningsteknikerna.
– Jag upplever att fler och fler verkstäder i tid med att de har haft tekniken under några år börjat att nischa sig lite inom området. Det finns idag verkstäder som har en allt djupare kompetens och kunskap och en maskinpark med multifunktionsmaskiner för att kunna tillverka komplexa komponenter i en uppspänning. Vi ser fram mot fler order och jag som skärtekniker ser mycket stor potential för flerfunktionsmaskiner och maskinmodeller utvecklade och konstruerade för 5-sidig bearbetning.
Branschen arbetar mycket med att förenkla användningen av de 5-axliga fleroperationsmaskinerna, dels via förenklad och ny maskinteknik, men framför allt via mer generellt gångbar CAM mjukvara.
Med på eventet på Ramax var AME AB som är generalagenten för amerikanska Mastercam i Sverige och Norge. Amerikanarna utvecklar CAD/ CAM mjukvara på världsmarknaden. Jan Bohman berättar hur Mastercam kan hjälpa till när det gäller att styra sin 5-axliga tillverkning;
– Mastercam är ett utmärkt system att programmera 5axliga maskiner med. Den enklaste metoden att programmera 2+3 finns inbyggt även i de lägre nivåerna av Mastercam. Många kunder vill bara fräsa konturer, fickor och borrning ifrån olika håll och då räcker det gott med den lägre nivån av programmet. Vår mjukvara har full koll på hur arbetsstycket ändras i takt med fräsoperationer från olika håll och gör effektiv kod efter detta. Onödiga luftrörelser som tidigare var vanligt är numera sällsynt.
– Vill man fräsa avancerat 5axligt simultant finns en mängd olika kommandon i Mastercam som gör att jobbet blir gjort. Förutom effektiv NC-kod är det viktigt att kunna simulera fräsbanan och se hur hela maskinen beter sig.
– Maskinsimulering är extra viktigt när man arbetar med flersidig bearbetning och 5-axlig teknik i synnerhet och där det handlar om att tillverka komplexa detaljer. Med Mastercams maskinsimulering upptäcks felaktigheter när det gäller tillräckligt utstick på verktyg, att man inte slår i fixturer eller skruvstycke. Processen med att göra en maskinsimulering går snabbt idag och det enda som är problemet idag är att få tillgång till CADmodellen på den maskin som kunden vill få vårt maskinsimuleringsprogram installerat, säger Jan Bohman och fortsätter;
– Då kan vi bygga in modellen i programmet och få allt att röra sig så som det kommer att se ut i verkligheten.
– Till sist vill jag slå ett slag för CAD/CAM teknikerna på AME. Även om Mastercam är världens mest använda CAM system och erkänt starkt på 5-axlig bearbetning så är det viktigaste av allt att vi som leverantör har kunskapen i det vi säljer och kan hjälpa våra kunder när de kör fast. Bra support är extra viktigt när man kommer till avancerade maskiner och avancerade detaljer.
AB Ramax Mekaniska Verkstad är inriktat på tillverkning av avancerade detaljer såsom prototyper eller små till medelstora serier, främst genom fräsning och svarvning.
– Vi vänder oss till tillverkare av radarsystem, tryckeriutrustning, laserutrustning, rymdindustrin och andra områden med höga krav på toleranser och finish, säger Lars Torstensson som är en av delägarna i Ramax.
– Vi håller oss alltid uppdaterade med den senaste versionen av Mastercam®. Vi har nu nio stycken datorer utrustade med Mastercam som vi har möjlighet att överföra program med blockvis överföring till våra maskiner, förklarar Andrej Poswiatowski.
Företagets styrka är att vara snabba och pålitliga, samt att man lägger stora resurser på att lösa kundens problem. Med ny maskinteknik är man nu bättre rustade för tillverkning av prototyper genom avancerad fräsning. Fördelarna med 5-axlig fräsning är möjligheten att bearbeta komplexa former i en uppsättning. Detta minskar ledtiden på detaljerna. Dessutom ökar måttnoggrannheten, då samma nollpunkt används genom hela bearbetningen.
Andra fördelar med 5-axlig fräsning är också simultant 5-axlig bearbetning av komplexa tredimensionella profiler, dessa geometrier är vanliga på impellrar och formverktyg. I företagets 5-axliga fleroperationsmaskiner utför man bland annat bearbetning av mycket komplexa detaljer till försvarsindustri, medicinteknik, klocktillverkning och mikromekanik.
– Företaget har nu tagit steget in i 5-axlig maskinteknik med en investering i en 5-axlig fleroperationsmaskin Mazak VTC 800/30 SR med stort arbetsområde och möjlighet till pendelbearbetning. Vi upptäckte att för att hänga med och att tillgodose de önskemål och krav som våra kunder har när det gäller kvalitet, snabbhet och pris för att kunna konkurrera på marknaden så måste vi kunna uppfylla dessa krav från våra kunder. Designers och konstruktörer kan med ny mjukvara inom 3D CAD skapa produkter som ibland inte ens går att tillverka rationellt i 3- och 4-axlig maskinteknik, menar Andrej och Lars fortsätter;
– Vår Mazak VTC har ett stort arbetsområde där flexibiliteten står i centrum vilket ger oss möjligheter att erbjuda större detaljer, snabbare tillverkning, bättre kvalitet och vi har så klart märkt att med 5-axlig simultan teknik i maskinen gör att vi kan köra komplicerade små detaljer i låga serier. En annan viktig anledning till valet av just en Mazak VTC 800 är att maskinen är utrustad med flexibel teknik och möjligheter för pendelbearbetning.
– Vi har byggt ut våra lokaler och har nu som du ser mer plats vilket gjorde att vi har även investerat i en Mazak HCN 5000-II, en horisontell fleroperationsmaskin där vi nu satsar på serieproduktion i större serier. Sedan tidigare har vi bl.a tre fleroperationssvarvar och flera fleroperationsmaskiner från Mazak vilket ger oss en maskinpark utöver det vanliga, säger Andrej.
– Ramax är kända för tillverkning av prototyper och små serier men vi vill ändra på det och med utbyggnaden av våra lokaler här i Nödinge skapar vi nu vår framtid med 5-sidig och 5-axlig simultan bearbetningsteknik. Allt detta är givetvis en satsning för att tillgodose våra kunders krav, allt skall gå snabbare idag, kunderna vill ha bättre kvalitet och det skall vara billigare. Vi säger att vi gillar läget med de kraven men då måste vi ha incitament för att klara av våra åtagande, kompetensen har vi haft länge i företaget men vi har nu skaffat resurser för att klara av morgondagens krav från våra kunder. Det handlar som sagt inte bara om att kunna tillverka en komplicerad detalj utan det handlar om att kunna tillverka den så rationellt, snabbt och med högsta kvalitet, förklarar Lars.
Vi lämnar verkstaden efter att fått en positiv inblick i att ytterligare en svensk verkstad har fattat att ny teknik är ett måste för att överleva i dagens konkurrensutsatta svensk industri. Ramax i Nödinge står nu starkt rustade idag och man kommer att öka orderingång, för flera nya kunder har kommit in med order i de nya maskinerna och som Lars och Andrej avslutade med att säga, ” nu skall vi bara hinna med att marknadsföra oss också”, för de nya jobben har man fått ryktesvägen där marknaden har hört att Ramax nu investerar stort i nya lokaler och nya maskiner.
Presstopp:
Försäljningschef Hans Jigbäck berättar att den maskinen som Ravema lånade ut till det öppna huset köptes av Ramax direkt efter eventet. Maskinen en Mazak Variaxis J500 5X är 5-axlig fleroperationsmaskin som numera ingår i verkstadsföretagets stora satsning på att erbjuda komplexa komponenter till krävande kunder i det högre segmentet.
– Maskinparken hos Ramax är nu inne i ett expansivt skede när det gäller teknik och vi som maskinleverantörer ser nu ett ökat tryck och efterfrågan på våra maskinmodeller hos fler verkstadsföretag i Sverige och Norge, analyserar Hans Jigbäck.
