Industria aeronautică este nu numai una dintre industriile mari consumatoare de scule așchietoare, dar și unul dintre factorii importanți care conduc la dezvoltarea de noi soluții în domeniul așchierii metalelor. Industria aeronautică pune în permanență producătorul de scule așchietoare în fața unor provocări importante, determinându-l să mărească eficiența prelucrărilor, concomitent cu amplificarea siguranței în exploatarea avionului și diminuarea efectelor negative asupra mediului înconjurător.
În vederea atingerii obiectivelor de mai sus, industria aeronautică îmbunătățește în permanență performanțele motoarelor și ale structurilor avioanelor. Foarte importantă este protecția împotriva unor factori periculoși, cum ar fi fulgerul sau formarea gheții. Sunt idei simple, dar care au creat noi cerințe industriei prelucrătoare, prin introducerea unor aliaje noi, cu proprietăți mult îmbunătățite.
Prelucrarea acestora a dus la progrese, dezvoltări noi, atât în domeniul utilajelor, cât și în cel al sculelor așchietoare. Componentele unui aparat de zbor, prin complexitatea lor și prin multitudinea de materiale din care sunt realizate, au dus la necesitatea utilizării de strategii de prelucrare foarte diferite. Iată de ce industria aeronautică este considerată o forță. Multe dintre materialele utilizate în fabricarea componentelor din acest domeniu au prelucrabilitate redusă.
Titanul, cu proprietățile sale mecanice impresionante și cu greutatea specifică redusă, superaliajele termorezistente (HTSA) care își păstrează proprietățile, în ciuda încărcării termice ridicate și materialele compozite sunt extrem de greu prelucrabile. Pentru a mări rata de îndepărtare a materialului și a mări, deci, productivitatea, prelucrătorii trebuie să utilizeze mașini-unelte capabile să realizeze prelucrări importante. Astfel, crește semnificativ și rolul sculelor așchietoare, acestea putând fi veriga slabă a lanțului productiv, având în vedere durabilitatea mai mică decât a celorlalte participante la proces și, deci, sursă de pericol pentru scăderea productivității. Clienții din această industrie pretențioasă au mari așteptări din partea sculelor așchietoare, care trebuie să fie performante, fiabile, iar producătorii lor trebuie să fie inspirați, provocați și capabili să dezvolte și să integreze de multe ori sisteme neconvenționale.
Materiale de bază
Cele mai multe dintre sculele așchietoare sunt în continuare realizate din carburi metalice. Recent, ISCAR a creat câteva sorturi cu destinație clară industria aeronautică, printre acestea fiind și IC5280. Acest tip combină avantajele substratului submicronic cu acoperirea dură CVD și un tratament postacoperire, care mărește rezistența la impact și la încărcarea termică. Această carbură a fost creată în principal pentru frezarea aliajelor de titan. Răcirea bine direcționată și în mod special presiunea ridicată a lichidului de răcire (HCP) amplifică performanțele acestei carburi.
Ceramica, un alt material de bază pentru realizarea sculelor, are rezistență ridicată la temperaturi înalte și stabilitate chimică mai bună, comparativ cu carburile metalice. În consecință, ceramica asigură viteze de așchiere mai ridicate și elimină extinderea uzurii în masa plăcuței. Una dintre recentele dezvoltări ISCAR, o familie de freze cilindro-frontale, monobloc din ceramică, a fost creată pentru prelucrarea HTSA. Materialul frezelor este SiAlON – o bază de nitrură de siliciu conținând și aluminiu (Al), și oxigen (O). Comparând aceste freze cu cele monobloc din carbură, prima caracteristică diferențiatoare este viteza de așchiere, de până la 50 de ori mai mare în cazul celor ceramice. Economiile de timp se măsoară astfel în ore.
Pentru aplicații de strunjire, ISCAR a extins linia plăcuțelor indexabile din SiAlON pentru prelucrarea materialelor HTSA. Noile produse (figura 1) și-au dovedit deja eficiența în strunjirea componentelor motoarelor, realizate din superaliaje precum WASPALOY sau diferite alte aliaje precum INCONEL sau RENE. În contrast cu alte sortimente de ceramică pe bază de nitrură de siliciu, SiAlON are rezistență mult mai bună la oxidare, iar pe de altă parte, e mai puțin tenace. În consecință, pentru a realiza o plăcuță fiabilă, este neapărat necesară pregătirea muchiei cu o geometrie compensatoare. Noua muchie cu geometrie „TE” creată de ISCAR amplifică durabilitatea în condițiile grele de așchiere ale operațiilor de eboș, caracterizate prin așchieri întrerupte.
- FIGURA 1
Geometrii avansate
Îmbunătățirea geometriei de așchiere reprezintă o direcție extrem de importantă în dezvoltarea sculelor așchietoare. Geometria sculei a fost întotdeauna subiect de cercetare, atât teoretică, cât și experimentală. Știința modernă, prin progresele imense făcute, a adus în slujba proiectanților un nou instrument de forță: modelarea 3D în domeniul formării așchiei. Departamentul R&D de la ISCAR utilizează această metodă pentru a ajunge la proiectarea geometriilor optime de așchiere și pentru a realiza forma ideală a zonei de degajare a plăcuțelor indexabile și a capetelor amovibile.
- FIGURA 2
Geometria F3S adaptată celor mai populare plăcuțe ISO, precum CNMG, WNMG și SNMG, a fost proiectată cu scopul precis de a realiza strunjiri de finisare a aliajelor termorezistente pe bază de nichel și a materialelor exotice (figura 2). Geometria asigură așchierea ușoară și, în același timp, fragmentarea eficientă a așchiei. Rezultatele remarcabile ale acestei geometrii sunt consecința directă a modelării procesului de formare a așchiei.
În cazul aplicației de găurire, modelarea utilizată în procesul de proiectare a dus la crearea unui fragmentator de așchii extrem de eficient pe capetele SUMOCHAM. Astfel, găurirea cu adâncimi de până la 12xD în oțel inoxidabil austenitic și DUPLEX a devenit extrem de eficientă.
Produse speciale
Componentele din industria aeronautică sunt extrem de variate, în funcție de material, dimensiuni, formă, complexitate și multe altele. Pentru a realiza o gamă de produse atât de variată, producătorul de scule are nevoie de o multitudine de mașini-unelte și procese tehnologice. Nu orice sculă standard este optimă pentru realizarea anumitor operații cu productivitate ridicată și, în consecință, industria aeronautică este un mare consumator de scule speciale. Un furnizor de piese din aliaj de titan poate fi interesat în soluții care includ freze cu alezaj cu plăcuțe indexabile sau freze cilindro-frontale standard. Un altul poate preferă să producă piese similare cu freze în construcție monobloc, pentru a le monta direct în axul mașinii-unelte, fără a utiliza vreun adaptor.
ISCAR a dezvoltat familiile MULTI-MASTER și SUMOCHAM de scule rotitoare cu capete schimbabile și diferite configurații de suporți, pentru a asigura game variate de ansambluri care simplifică realizarea soluțiilor speciale și scad nevoia de scule speciale. Un alt exemplu edificator în acest sens îl reprezintă recent lansata linie de burghie modulare pentru mașini multiax și pentru cele tip SWISS. Burghiele combină linia SUMOCHAM cu conexiunea filetată FLEXFIT (figura 3).
Mașinile multiax și cele de tip SWISS au un spațiu mai limitat pentru montarea sculelor, astfel încât acestea trebuie să fie cât mai scurte posibil, pentru a evita coliziunile și a ușura reglările. O gamă largă de adaptoare filetate FLEXFIT și de cozi cu aplatizări a fost proiectată pentru a se asambla precis cu burghiele cărora trebuie să le asigure console cât mai mici.
Răspunzând cerințelor sectorului aeronautic, ISCAR a extins, de asemenea, familia MULTI-MASTER prin introducerea unei noi conexiuni filetate, care să mărească gama diametrală a capetelor schimbabile de freze cilindro-frontale cu diametrul de 32 mm.
- FIGURA 3
Prelucrarea aluminiului
Chiar dacă prelucrarea aluminiului pare un proces simplu, așchierea eficientă a acestuia reprezintă un domeniu tehnologic vast, cu propriile sale reguli și provocări.
Necesitatea creșterii productivității și a amplificării ratelor de îndepărtare a materialului, în special în cazul pieselor de dimensiuni mari ce fac parte din ansamblul structural al avionului, a dus la construirea de centre de frezare puternice (cu puteri de până la 150 KW) și cu turații ridicate de până la 33.000 rpm. Pentru a se adapta acestor tipuri de prelucrări, ISCAR a extins familia de freze indexabile la 90, prin crearea unor plăcuțe de dimensiuni mari (cu latura de până la 22 mm) - figura 4. Sculele au fost proiectate pentru a elimina deplasările radiale ale plăcuțelor, care pot surveni din cauza forțelor centrifugale ridicate, în timpul prelucrărilor cu turații ridicate. Acest concept duce la realizarea frezărilor cu turații de până la 31.000 rpm.
- FIGURA 4
În ceea ce privește prelucrarea alezajelor, firma a dezvoltat noi plăcuțe cu geometrii adecvate aluminiului, montate pe suporți din gama DR-TWIST. Plăcuțele sunt rectificate periferic, sunt prevăzute cu muchii foarte ascuțite, cu zona de degajare superfinisată pentru alunecarea ușoară a așchiei și pentru prevenirea adeziunilor.
Programul ISCAR dedicat sectorului aeronautic se bazează pe câteva principii:
- necesitățile complexe ale acestei industrii;
- tendințele în realizarea proceselor așchietoare;
- intenția clar declarată de dezvoltare a relației de parteneriat cu clienții.
Iscar crede cu convingere că această abordare ramificată în trei direcții asigură realizarea cu succes a ideilor inovatoare pentru prelucrarea eficientă a materialelor greu prelucrabile, adevărată provocare a acestui domeniu.
