A Walter, Blaser Swisslube és a Makino közös erővel új mércét állítanak fel
Miközben a titán alkatrészek egy tipikus utasszállító gép súlyának csak kb. 14 százalékát teszik ki, az összes fém alkatrész megmunkálási idejének azonban kétharmadát jelentik. Az alumínium megmunkálásával összehasonlítva, a titán esetében az anyagleválasztási ráta (cm³/min) rendkívül alacsony. Amennyiben sikerül csökkenteni a titán alkatrészek megmunkálási idejét vagy jelentősen növelni a megmunkálószerszámok éltartamát, akkor az jelentősen meg tudja növelni a folyamatok hatékonyságát és költséghatékonyságát. Az új, lágyan forgácsoló, M5250 kukoricamaró szerszámmal a Walter megmunkáló szakembereinek sikerült előrelépést elérni, szoros együttműködésben a hűtőfolyadék-szakértő Blaser Swisslube-bal és a prémium szerszámgépeket gyártó Makinoval.
A megmunkálási folyamatok, különösen a nagy igényeket támasztó anyagok (mint amilyen például a titán) megmunkálásakor, csapatmunkát igényelnek. A titánötvözetek marására kifejlesztett csúcskategóriás gép, mint például a Makino T2, teljesítménye teljes mértékben kihasználható, ha megmunkáláskor a szerszám és a hűtő-kenőanyag optimalizálása megfelelő. A fordítottja is igaz: a Walter új, M5250 kukoricamaró szerszáma akkor nyújtja a legjobb teljesítményt, ha a titán alkatrészek nagyolását olyan gépeken végzik, mint például a Makino T2, amely optimális megmunkálási feltételeket teremt a marószerszámok számára az aktív csillapítórendszerrel, merev konstrukcióval, a nagy teljesítményű és nyomatékú főorsóval, valamint az erőteljes, nagynyomású hűtőfolyadékrendszerrel.
A szerszám és a főorsó nagy hőterhelése
A titán és a titánötvözetek alacsony hővezető képesség jelenti az igazi kihívást a megmunkálás során. Az acél megmunkálása közben keletkező hőterhelés 80 százaléka a forgácsokkal távozik, addig a titán esetében ez a szám mindössze 20 százalék. Ez azt jelenti, hogy a megmunkáló szerszámnak és a főorsónak jelentős mennyiségű hőt kell elvezetnie. A váltólapkák forgácsolóélein rendkívüli hőterhelés keletkezik. Ellenintézkedések nélkül a forgácsolóél rendkívül gyorsan kopna a munkadarabbal történő érintkezés során. Egyedi forgácsolóél-geometriákat és bevonatokat, valamint hűtőfolyadékot vizsgáltak annak érdekében, hogy az elkerülhetetlen kopási folyamatot lelassítsák és bizonyos mértékig ellenőrzésük alatt tartsák. Az általános gyakorlatban a megmunkálás minőségének megőrzése érdekében már jóval a mélyebb kopási nyomok megjelenése előtt cserélik a váltólapkákat.
A hűtés és a gép harmóniában van
Daniel Schär, a Blaser Swisslube AG vezető szegmensmenedzsere (Senior Segment Manager) így vélekedett a Blaser szerepéről a projektben: “A titán megmunkálása során a szerszámon és a gépen jelentkező hőfejlődés ellenőrzése központi szerepet játszik. A hűtő-kenőfolyadék, amelyet ilyen egyedi körülmények közötti használatra optimalizáltak, a különbséget jelentheti a szerszám éltartama és az anyagleválasztási ráta szempontjából. Ennek megfelelően fejlesztőcsapatunk intenzíven dolgozott az ideális hűtő-kenőfolyadék kifejlesztésén, amelyhez nagyon közel kerültünk a Vasco Skytec H 600 nevű termékünkkel.” A Blaser Swisslube összehasonlító teszteket végzett a saját technológiai központjában, Svájcban. Ezek során öt konkurens gyártó 22 hűtőfolyadék-termékét és sajátjaik közül ötöt teszteltek, az említett innovatív hűtő-kenőanyag egyértelműen az élen végzett.
A Blaser Swisslube által kifejlesztett Vasco Skytec H 600 nevű innovatív hűtő-kenőfolyadék hatékonysága lényegesen nagyobb a hagyományos hűtőfolyadékokhoz képest. Ez azt teszi lehetővé, hogy már a meglévő folyamatok esetében is hosszabb éltartamot lehessen elérni. Andrea Biscardi, a Makino Europe GmbH termékmenedzsere (Product Manager) elmagyarázta az új hűtő-kenőfolyadék hatásait a T2 gépre: “A Makino T2 egyik legfontosabb jellemzője a nagy nyomású (7 MPa, azaz 70 bar) hűtőfolyadékrendszer, 200 l/min hozammal. Ez azt jelenti, hogy még a hagyományos kenőanyagokkal is kitűnő hűtőhatást érhetünk el. Amennyiben a Vasco Skytec H 600 hűtőfolyadékot használjuk, ismét egyértelmű különbség látható. Bizonyos értelemben csak a megmunkáló szerszám jelenti a korlátozó tényezőt. Vagy használhatunk olyan szerszámot, amelyet titán megmunkálására optimalizáltak, mint például a Walter kukoricamaró szerszáma. A gép működési idejéből és az elérhető forgácsolási paraméterekből megtudhatjuk, mire is képes.”
Nyomás alatt, de hidegen tartva: a Walter M5250 kukoricamaró szerszáma
A titán megmunkálása a Walternél már évek óta a termékfejlesztési fókuszpontok egyike. A BLAXX M3255 kukoricamaró szerszámmal a tübingeni megmunkálási szakértők termékkínálatában már van titán megmunkálására alkalmas klasszikus. 2022-ben a Walter a váltólapkák új generációját vezette be a piacra, amelyek innovatív WaveCut geometriával ellátott forgácsolóéle jelentős szerszám-éltartambeli előnyöket kínál a hagyományos megoldásokhoz képest. Dirk Masur, a Walter repülőgépipari alkatrészmenedzsere (Aerospace Component Manager) elmondta: „Folyamatosan azon dolgozunk, hogy egyre jobb és jobb megoldásokat kínáljunk ügyfeleinknek megmunkálási folyamataikhoz. Az olyan projektek, mint például az együttműködés a Makinoval és a Blaser Swisslube-bal, fontos lehetőségek arra, hogy teszteljük és továbbfejlesszük új szerszámkoncepcióinkat ideális, de mégis valós körülmények között. A Walter új, M5250 kukoricamaró szerszáma számára ez nagyon hasznos volt.”
A Walter legfontosabb célja az volt, hogy a titán alkatrészek nagyolásakor jelentősen tovább növelje az anyagleválasztási sebességet és a váltólapkák éltartamát a korábbi megoldásokhoz képest.
A WaveCut váltólapkák már most is fontos elemek az optimalizált nagyolási stratégiánál. Ha a forgácsolóél alakját egyenesről “hullámos”-ra változtatjuk, akkor megváltoznak a marás közben a szerszámra és az alkatrészre ható erők. A forgácsolóélek sokkal lágyabban lépnek az anyagba, kisebb rezgést okoznak és a nagy teljesítményű megmunkálás közben lehetővé teszik (kis rezgések mellett) az akár 5xD megmunkálási mélységeket is.
A hőterhelés, amely a váltólapkára, szerszámra és a főorsóra hat, szintén csökken a WaveCut geometria alkalmazásával. Amennyiben a hűtőfolyadékot a lehető legnagyobb mértékben közvetlenül a váltólapkákra irányítjuk, a forgácsolóéleken történő hőfejlődés jelentősen csökkenthető. Az új, M5250 kukoricamaró szerszámnál a Walter fejlesztőcsapata kihasználta a WaveCut aránylag lágyan forgácsoló éleinek előnyeit, a homlokoldali lapkákat pedig egyenként két csatorna is hűti. A szerszámtestben található hűtőcsatornákat úgy tervezték, hogy hűtőfolyadékkal optimálisan el tudják látni az egyes forgácsolóéleket, így a hűtőfolyadék-szivattyú kapacitása és az elérhető térfogatáram teljes mértékben kihasználható. A hűtőanyag – a hőigénynek megfelelően – így közvetlenül akkor fejti ki hatását, amikor a forgácsolóél belép az anyagba. Ez nem befolyásolja a szerszámtest nagyolás közbeni általános stabilitását, mivel a javított hűtés jelentősen növeli a megmunkálási stabilitást a kritikus pontokon.
Ez különösen igaz akkor, amikor a Blaser Swisslube új Vasco Skytec H 600 hűtő-kenőfolyadékát használjuk. A vizsgálati paraméterek a következők voltak: vc 60 m/min, fz 0,18 mm, vf 218 mm/min, ap 60 mm, ae 10 mm, a munkadarab egy 5-ös szilárdsági fokozatú titán (Ti6Al4V) volt, a gép egy Makino T2. A Walter új, M5250 kukoricamaró szerszáma Tiger·tec® G55W WSM45X váltólapkákkkal felszerelve messze felülmúlta az összes többi Walter kukoricamaró szerszám-váltólapka-hűtőfolyadék kombinációját. A teszt 110. percében a szerszám forgácsolóélenkénti éltartama 162 százalékkal nagyobb, mint bármilyen más hűtőfolyadék-forgácsoló geometria beállításánál. Ez természetesen megmutatkozott az anyagleválasztási rátában is, amely 130,9 cm3 /min volt.
