Katalog firem Industry-EU s.r.o.

Brno, květen 2013 - Současný cíl dosáhnout co nejnižší hmotnosti letadel je v leteckém průmyslu hnacím motorem pro intenzivnější využívání pokročilých exotických
materiálů, jako jsou kompozitní materiály, titan a Inconel. Tyto materiály jsou sice lehčí, nicméně pevnější než obvykle využívané materiály, a každý z nich proto
z hlediska obrábění, konkrétněji frézování a vrtání, představuje specifické výzvy.

Vrtáky PCD, trojbřitý typ CX1 pro použití v uhlíkových kompozitech (CFRP)

Pro frézovací a vrtací operace používají výrobci z leteckého průmyslu často nástroje z monolitního karbidu nebo z monolitní rychlořezné oceli, přičemž musejí dosahovat těch nejvyšších možných úrovní kvality. To je často zajištěno díky pečlivě sledované a udržované bezpečnosti procesu. Předmětem zájmu jsou i náklady na výrobu jednotlivých součástí, ale ve většině případů je prioritou výroba dokonalých dílů, zvýšení produktivity bývá považováno za druhotný problém.

Výrobci z leteckého průmyslu se snaží zajistit bezpečnost a konzistenci procesů prostřednictvím předvídatelného výkonu obráběcích strojů a nástrojů. V případě nástrojů musí mít výrobci frézy a vrtáky, které poskytují prakticky stejnou životnost, nástroj od nástroje. A dokonce i když přesně vědí, jak dlouho nástroj vydrží, plánují výrobci z leteckého průmyslu výměnu nástrojů v obráběcích strojích dlouho před tím, než dojde k jejich úplnému opotřebení.
Díky technologiím používaným při výrobě obráběcích zařízení a nástrojů pokročily materiály, jako jsou kompozity, titan a Inconel, z téměř neobrobitelného stavu do současného stavu, kdy je tito výrobci obrábějí s jistotou a vysokou efektivitou. Jednou z obráběcích technologií, která umožňuje lepší řízení a konzistenci procesů, jsou pokročilé specializované monolitní frézy a vrtáky. Tyto nástroje byly vyvinuty speciálně pro překonávání nároků vznikajících při obrábění
těchto materiálů. Zahrnutím různých inovativních povrchových úprav a geometrií, používaných spolu s pokročilými obráběcími technikami a strategiemi, tyto specializované nástroje nejen že zajišťují bezpečnost procesů, ale také zvyšují rychlost a výkon výroby.

Frézování
Kompozitní materiály. Trh pro obrábění uhlíkových kompozitů (CFRP) v leteckém průmyslu prudce roste. Tyto materiály se však řadí k těm obtížně obrobitelným, protože jsou pro frézovací nástroje příliš abrazivní a houževnaté. Navíc je nutné při obrábění zamezit delaminaci (oddělování jednotlivých vrstev uhlíkových vláken). Tyto překážky lze překonat pomocí tvrdých, ostrých fréz z monolitního karbidu se speciálním povlakováním.

Mezi dva nejčastěji používané způsoby povlakování patří fyzikální (PVD) a chemické (CVD), využívá se ale také povlakování pokročilým materiálem polykrystalického diamantu (PCD). PVD povlak vyžaduje fyzikální proces a zahrnuje povlakování nitridem hliníku, nitridem chrómu a nitridem titanu, s tvrdostí přibližně 3000 podle Vickerse. Diamantové povlaky, které jsou nanášeny procesem CVD, jsou přibližně třikrát tvrdší, dosahují tvrdosti 10 000 podle Vickerse.
Mezi nástroje povlakované polykrystalickým diamantem patří i monolitní PCD destičky, které jsou připájeny na stopky nástrojů z monolitního karbidu.

Co se týče geometrie nástroje, efektivní řezné nástroje pro kompozitní materiály mají nízké úhly stoupání šroubovice zajišťující snížení axiálních sil na lamelární vrstvy materiálu, a tudíž nedochází k jejich delaminaci. Frézy s levostrannou i pravostrannou šroubovicí jsou také považovány za velmi efektivní geometrii pro obrábění kompozitních materiálů. Tyto typy řezných nástrojů, často známé jako kombinované frézy, směřují a stlačují řezné síly směrem do středu tloušťky obrobků (v případě stranového frézování), aby lamelární vrstvy zůstaly neporušené. Tyto typy geometrií také navíc umožňují mnohem volnější obrábění kompozitních materiálů.

Přestože některé kombinované řezné nástroje jsou zcela běžné, některé společnosti vyrábějící řezné nástroje, mezi něž patří Seco, vyvinuly kombinované obráběcí nástroje s novými typy geometrií, jako např. s dvojitou šroubovicí. Společnost Seco vyvinula dvě takové obrysové frézy s dvojitou šroubovicí. Jedna disponuje více břity a hladkými řeznými hranami. Druhá má méně břitů, čímž umožňuje snazší uvolňování třísek, a na řezných hranách má utvařeče třísek. Druhá fréza je určena spíše pro hrubovací operace, zatímco první verze s více břity a bez utvařečů třísek nabízí ideální výkon pro dokončovací operace.

Co se týká obráběcích technik, řezné parametry pro kompozitní materiály jsou často závislé na různorodosti samotných materiálů. Typické rychlosti pro řezné nástroje z monolitního karbidu při obrábění kompozitních materiálů jsou přibližně 150 m/min., a rychlosti posuvu jsou okolo 0,07 mm. Je však třeba vzít na vědomí, že v této skupině materiálů existuje spousta různých typů použitého pojiva, kdy každé z nich vyžaduje specifické rychlosti a posuvy. Tím, co určuje
rychlosti a posuvy při obrábění kompozitních materiálů, jsou často body tání těchto pojiv. Významný vliv na obráběcí proces má také obsah a orientace vláken, což určuje řezné rychlosti a posuvy i optimální dráhu nástroje.

Titanové slitiny. V leteckém průmyslu jsou titanové slitiny často používány pro tři hlavní účely: konstrukční díly letadel, součásti pro studené sekce tryskových motorů a podvozkové systémy. Jedna z běžně využívaných slitin titanu je beta titanová slitina 5553, obvykle používaná pro součásti podvozků. TiAl6-4 je alfa-beta titanová slitina, která je jednou z nejběžnějších typů titanu a používá se převážně pro konstrukční díly.

JC840 v akci

Více informací k článku najdete zde

Fotografie k článku najdete zde