Témata
Reklama

Nástroje pro obrábění v leteckém průmyslu

Letecký průmysl nejenže patří k největším odběratelům obráběcích nástrojů, ale především výrazně ovlivňuje jejich vývoj. Při obrábění dílů letadel se všichni výrobci snaží o maximální možnou efektivitu výroby, cílí na maximální provozní bezpečnost letadel a snižování potencionálních nepříznivých vlivů na životní prostředí.

Břitové destičky z řezné keramiky SiAlON již prokázaly svoji efektivitu při soustružení součástí leteckých motorů z materiálů Waspaloy, Inconel a Rene. (Zdroj: Iscar)

K dosažení těchto cílů je nezbytné neustálé zlepšování konstrukce leteckých motorů a konstrukčních prvků draků letadel, dále zvyšování ochrany letounů proti poškození blesky, námrazou apod. Tomu napomáhá používání nových materiálů, které s sebou přináší zvýšené požadavky na technologii obrábění a konstrukci řezných nástrojů. Všechny tyto skutečnosti jsou důvodem, proč je letecká výroba tak důležitým faktorem ve vývoji nových obráběcích nástrojů.

Reklama
Reklama

Požadavky na obrábění v leteckém průmyslu

Mnoho materiálů používaných při výrobě konstrukčních dílů letadel má velice špatnou obrobitelnost. Titan, vysokoteplotní superslitiny (HTSA), které neztrácejí svoji pevnost ani při vysoké tepelné zátěži, kompozitní materiály – to vše jsou materiály, které lze obtížně obrábět. Aby zlepšili produktivitu obrábění, musejí výrobci dílů letadel používat výkonné obráběcí stroje, na kterých je zároveň nutné využívat inovativní technologie obrábění. Za těchto podmínek výrazně vzrůstá důležitost vhodně zvoleného obráběcího nástroje. Obráběcí nástroj s nízkou životností může být nejslabším článkem v celém výrobním procesu a může výrazně snižovat produktivitu výroby. Zákazníci v leteckém průmyslu očekávají vysokou spolehlivost nástrojů a vysoký výkon a produktivitu obrábění. Aby výrobci řezných nástrojů dostáli těmto očekáváním, musejí klást velký důraz na vývoj nástrojů a řezných materiálů a často používat nekonvenční řešení při návrhu i výrobě.

Utvářeč F3S pro ISO destičky typu CNMG, WNMG a SNMG byl speciálně navržen pro obrábění vysokoteplotních slitin na bázi niklu a dalších exotických materiálů. (Zdroj: Iscar)

Moderní řezné materiály

Většina řezných nástrojů se vyrábí ze slinutých karbidů. V posledních letech Iscar představil několik druhů slinutých karbidů, které byly vyrobeny speciálně pro použití v leteckém průmyslu. Jedním z nich je karbid IC5820. Tento typ karbidu kombinuje výhody nového submikronového substrátu, tvrdého CVD povlaku a postpovlakovací povrchové úpravy, čímž je dosaženo vysoké pevnosti a tepelné odolnosti. Destičky vyrobené z tohoto karbidu jsou určeny především pro frézování titanu. Vysokotlaké chlazení (HPC) přivedené přímo do místa řezu výrazně zlepšuje trvanlivost a výkon destičky.

Keramika – další druh řezného materiálu – má ve srovnání se slinutými karbidy vyšší tvrdost, tepelnou odolnost a chemickou stálost při vyšších teplotách. To znamená, že řezná keramika umožňuje obrábět vyššími řeznými rychlostmi a je odolná proti difuznímu opotřebení. Iscar v poslední době vyvinul a začal vyrábět řadu monolitních stopkových fréz z řezné keramiky určených pro obrábění dílů z vysokoteplotních superslitin (HTSA). Tyto stopkové frézy jsou vyrobeny z keramiky označované jako SiAlON, tvořené křemíkem (Si), hliníkem (Al), kyslíkem (O) a dusíkem (N). Tyto keramické frézy umožňují ve srovnání s monolitními nástroji ze slinutých karbidů zvýšit řeznou rychlost až 50x, což může dramatickým způsobem snížit strojní čas obrábění.

Společnost ISCAR rozšířila výrobní řadu vyměnitelných břitových destiček z řezné keramiky SiAlON i o soustružnické destičky určené pro obrábění materiálů HTSA. Nové produkty již prokázaly svoji efektivitu při soustružení součástí leteckých motorů z materiálů Waspaloy, Inconel a Rene. Ve srovnání s ostatními druhy silicon-nitridové keramiky má SiAlON vyšší odolnost proti oxidaci, ale nižší houževnatost. Při použití destiček ze SiAlON je proto velmi důležitá úprava řezné hrany. Úprava řezné hrany označovaná firmou Iscar jako „TE“ byla vytvořena právě pro tento typ řezné keramiky a přinesla zlepšení životnosti při hrubovacích operacích s přerušovaným řezem.

Vrtáky řady Sumocham s upínacím závitem systému Flexfit. (Zdroj: Iscar)

Nová zdokonalená geometrie

Zlepšování řezné geometrie je důležitým směrem ve vývoji obráběcích nástrojů. Řezná geometrie je předmětem teoretických i experimentálních výzkumů a dosažené výsledky přinesly nový účinný nástroj v konstrukci obráběcích nástrojů – 3D počítačové modelování tvorby třísky. Konstrukční a vývojové oddělení firmy Iscar aktivně využívá toto modelování při hledání optimální geometrie navrhovaných břitových destiček a monolitních nástrojů.

Utvářeč F3S pro velmi oblíbené ISO destičky, jakými jsou CNMG, WNMG a SNMG, byl speciálně navržen pro obrábění vysokoteplotních slitin na bázi niklu a dalších exotických materiálů (obr. 2). Tento utvářeč umožňuje docílit klidného a stabilního řezu s výborným dělením třísky. Velice dobré pracovní výsledky destiček s touto geometrií jsou přímým výsledkem počítačového modelování tvorby a odchodu třísky z místa řezu.

V oblasti výroby otvorů počítačové modelování výrazně přispělo k dosažení správné řezné geometrie vyměnitelných vrtacích hlaviček Sumocham, používaných při vrtání těžko obrobitelných austenitických a duplexních nerezových ocelí až do hloubek 12x D.

Výkonná 90° fréza pro obrábění hliníku s hloubkou řezu až 22 mm. (Zdroj: Iscar)

Speciální nástroje

Výrobky v leteckém průmyslu se navzájem velmi liší použitým materiálem, rozměry, svou konstrukcí, složitostí tvarů a mnoha dalšími faktory. Aby byli výrobci schopni vyrobit tak pestrou škálu velmi odlišných obrobků, potřebují desítky různých strojů a musejí využívat mnoho různých technologických procesů. Ne každý standardní nástroj je vhodný pro použití v letecké výrobě a dá se říci, že zákazníci z oboru letecké výroby jsou největšími spotřebiteli speciálních a různě upravených nástrojů.
Pro některé zákazníky, kteří vyrábějí díly z titanu, by mohlo být zajímavým řešením použití speciálních nástrčných fréz a standardních upínacích trnů, zatímco jiné firmy vyrábějící podobné díly dávají přednost speciálním frézám s integrálním upínačem pro přímé upnutí do vřetena stroje.

Iscar vyvinul výrobní řady rotačních nástrojů Multi-Master a Sumocham s vyměnitelnými hlavicemi a různými způsoby upínání. Výhodou tohoto řešení je skutečnost, že velký počet vzájemných kombinací vyměnitelných hlavic a upínačů výrazně snižuje spotřebu speciálních, často velmi nákladných nástrojů.

Dalším příkladem přizpůsobení standardních nástrojů požadavkům zákazníků jsou modulární vrtáky pro vícevřetenové automaty a dlouhotočné automaty švýcarského typu. Jedná se o vrtáky řady Sumocham opatřené upínacím závitem systému Flexfit. Vícevřetenové automaty a dlouhotočné automaty švýcarského typu mají většinou velmi omezený prostor pro nástroje. To znamená, že nástroje pro tento typ strojů musejí být co nejkratší, aby se zabránilo kolizím, a zároveň musejí být navrženy tak, aby se maximálně ulehčilo jejich seřizování. Vrtáky Sumocham s upínáním Flexfit i plochá upínací pouzdra byly navrženy tak, aby přesně splňovaly oba tyto požadavky.

V reakci na požadavky zákazníků z leteckého průmyslu Iscar rovněž rozšířil výrobní řadu Multi-Master o nástroje s větším upínacím závitem. Nyní jsou k dispozici vyměnitelné frézovací hlavice až do průměru 32 mm (1,25").

Obrábění hliníku

I když by se mohlo zdát, že obrábění hliníku je velmi jednoduchý proces, představuje opravdu efektivní obrábění hliníkových dílů celý soubor technologií s vlastními pravidly a problémy.

Nutnost zvýšit produktivitu obrábění a množství odebraného materiálu za jednotku času, zvláště při obrábění velkých konstrukčních prvků letadel, vedla výrobce obráběcích strojů k vývoji výkonných frézovacích strojů (až 150 kW) s vysokootáčkovými vřeteny (až 33 000 min-1). Pro použití na těchto výkonných strojích Iscar vyrobil 90° frézy s vyměnitelnými břitovými destičkami umožňujícími obrábět s hloubkou řezu až 22 mm (0,870"). Speciální tvar lůžka zvyšuje odolnost destičky proti velkým odstředivým silám a zabraňuje jejímu radiálnímu posunu. Tato konstrukce umožňuje spolehlivě frézovat s těmito nástroji až do otáček 31 000 min-1.
V oblasti výroby otvorů vyvinul Iscar nové břitové destičky pro vrtáky z výrobní řady DR-Twist. Tyto destičky jsou obvodově broušené, mají ostrou řeznou hranu a leštěné čelo, což zamezuje tvorbě nárůstku.

Iscar

www.iscar.cz

Reklama
Související články
Čelní frézování s velmi dobrou drsností povrchu

V kovoobráběcím průmyslu bylo dosažení dobré drsnosti obrobených ploch vždy jedním z hlavních směrů vývoje řezných nástrojů. Zejména to platí pro nástroje s vyměnitelnými destičkami. I přesto, že drsnost povrchu obrobku se v posledních letech výrazně zlepšila, konstruktéři nástrojů se domnívají, že je stále co zlepšovat. Kvalitu povrchu obrobků mohou výrazně vylepšit inteligentní aplikace posledních generací moderních nástrojů.

Obráběcí nástroje pro letecký průmysl

Z pohledu výroby je při obrábění leteckých komponentů největší výzvou typ obráběného materiálu. Titan, vysokoteplotní superslitiny (HTSA) a žáruvzdorné oceli jsou těžko obrobitelné materiály, a tato jejich charakteristika je problémem v celém dodavatelském řetězci leteckého průmyslu.

Inovace řezných materiálů

Ve stavebním průmyslu začíná každá stavba domu zhotovením základové desky. Následná stabilita a spolehlivost celé stavby pak závisí na tom, jak pevné základy jsou. Ve strojním průmyslu je při konstrukci řezných nástrojů základem řezný materiál.

Související články
Světová show v oblasti obrábění kovů

EMO je jedna z největších průmyslových obchodních výstav na světě. Letos zde bude vystavovat více než 2 000 společností z 41 zemí a očekává se, že tuto největší světovou show věnovanou obrábění kovů přijde navštívit na 150 000 návštěvníků. Firma Iscar na svém stánku představí nástrojovou řadu „Inteligentní obrábění“, z níž předvede ty nejdůležitější nástroje. Standardní nástroje Iscar Industry 4.0 pomáhají zákazníkům přizpůsobit se požadavkům vysokorychlostního obrábění a dosahovat vysokých posuvů, jakož i využívat metodu minimálnímu množství mazání (MQL) i další moderní strategie obrábění.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Výroba elektromobilů vyžaduje
nová řešení

Podle odhadů odborníků by během 21. století měly elektromobily nahradit vozidla s konvenčním spalovacím motorem. Na elektrifikaci automobilového průmyslu je nutno pružně reagovat. Společnost Iscar se přizpůsobuje tomuto trendu a nabízí jedinečná a špičková řešení řezných nástrojů k obrábění komponentů pro výrobu elektrických vozidel. Nejdůležitější aspekty této problematiky a vybraná řešení nám v rozhovoru popsal Martin Horváth, marketingový manažer firmy.

Inovace a zvýšení produktivity obrábění v leteckém průmyslu

Svět se pod tlakem pandemie mění a s ním se mění i pohled na letecký průmysl. Kvůli těmto změnám je třeba pomáhat zákazníkům jejich výrobu nejen znovu rozbíhat, ale i optimalizovat. O to důležitější je pro firmu Gühring dívat se do budoucnosti a nepodléhat krizovým tendencím. Gühring je tradičním dodavatelem pro letecký průmysl, a to nejen u nás v České republice, ale i celosvětově.

Na konstrukci záleží - maximalizace výkonu výrobní linky

V současné době moderních výrobních technologií požadují různá průmyslová odvětví rychlá a efektivní řešení pro hromadnou výrobu. Pro tento účel byly navrženy výrobní linky. Ty se skládají z několika zpravidla jednoúčelových strojů vybavených různými typy nástrojů pro různé obráběcí operace, jako jsou soustružení, vrtání, frézování anebo vyvrtávání. Každý jednotlivý stroj může být vybaven několika vřeteny s řeznými nástroji pro obrábění různých povrchů obrobku, což znamená, že současně může pracovat i několik desítek nástrojů.

900 000 nástrojových datových záznamů navíc

Nové rozhraní výrazně rozšiřuje datovou nabídku pro uživatele systému TDM. Ti mají nově k dispozici nástrojová data od více než 40 výrobců, tedy téměř pro každou obráběcí operaci.

Nástroje ve znamení podnikové mantry

Tento článek si klade za cíl představit zajímavé nástroje, z nichž některé se dokážou sami ohlásit k údržbě, některé se dokážou třeba i samostatně nastavit. Vše je inspirováno dnešní podnikovou mantrou jednoduché obsluhy, procesní spolehlivosti a úspory vedlejších časů a tím i nákladů.

Čištění upínacích kuželů nástrojů

Při obrábění je zpravidla věnována značná pozornost kvalitě řezných nástrojů a také způsobu jejich upnutí. Již menší pozornost ale bývá věnována rozhraní upínací kužel - vřeteno stroje. Přitom právě upnutí nástrojové sestavy ve vřetenu obráběcího stroje výrazným způsobem ovlivňuje jak celý proces obrábění, tak i trvanlivost ostří, bezpečnost a v neposlední řadě také životnost upínačů i drahých vřeten strojů.

Nový rekord v HPC frézování

Společnosti Chiron a Gühring, výrobce strojů a specialista na nástroje, společně dosáhly významného rekordu v oblasti vysokovýkonného frézování: 1 000 cm3 oceli (16MnCr5) bylo obrobeno za 60 sekund. To představuje úběr osmi kilogramů oceli za minutu. A také extrémní třískový objem v čase a enormní posuv.

Pohodlné upínání magnetem

Pokud jde o úsporu času při seřízení a upnutí obrobků bez deformace, je elektricky aktivovaná technologie permanentních magnetů považována za špičkový systém. S trochou konstrukční zručnosti mohou být během sekundy a bez deformace upnuty a z pěti stran obrobeny především velkoformátové díly. Ani v oblasti standardních modulů nezůstává vývoj bez odezvy. Moderní magnetické upínací desky umožňují optické nebo automatizované monitorování upínacího procesu.

Doplňkový katalog nástrojů

Specialista na třískové obrábění, společnost Ceratizit, vydává svůj nový doplňkový katalog Up2date, v němž opět představuje inovované nástroje, produktové doplňky i zcela nová nástrojová řešení - mezi nimi i čtyřbřitý vrták WTX HFDS.

Alternativa k aditivním technologiím

Kdo rychle potřebuje nějaký prototyp, tomu doporučuje výrobce strojů Röders z německého Soltau místo výroby s následným leštěním vyfrézovat model z celého bloku hliníku. "To jde mnohem rychleji," říká vedoucí prodeje Dr.-Ing. Oliver Gossel. Jak lze tímto způsobem vyrobit držák na mobil za 30 minut - a to dokonce s vysoce lesklým povrchem - demonstruje Röders na svém stroji RXP601 s použitím 6 mm diamantové frézy od firmy Horn.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit