Questa fresa ceramica integrale può sembrare di plastica nelle vostre mani, ma le sue prestazioni di taglio sulle leghe a base di nichel sono spesso venti volte superiori a quelle degli utensili di carburo. Le frese integrali in ceramica a 4 e 6 tagli SiAlON KYS40 4 Kennametal sono state progettate per l’elevata produttività su materiali difficili.
Le frese ceramiche integrali di Kennametal consentono allo staff di Stellar Precision Components, impresa specializzata nella fornitura di soluzioni complesse per l’industria aerospaziale, a rispettare le date di consegna di componenti in Inconel di difficile lavorazione, che richiedevano grossi volumi di asportazione. Gli investimenti in utensili innovativi si è rilevato vincente!
di Lorenzo Ruffini
La maggior parte delle officine valuta nuovi utensili da taglio nel tentativo di ridurre il tempo di lavoro, aumentare la vita utensili o migliorare la qualità dei pezzi: qualche volta i tre fattori entrano in gioco insieme. Stellar Precision Components Ltd. (www.stellarprecision.com), noto fornitore aerospaziale Tier II di Jeanette, in Pennsylvania, lo ha fatto per un motivo totalmente diverso. “Avevamo appena ricevuto un ordine per alcuni pezzi in Inconel”, afferma Edward Frieze, Direttore di produzione. “Non ci siamo preoccupati per la vita utensile o per la lavorazione, ma per i tempi di consegna di otto settimane”.
UN PASSO INDIETRO
Quarant’anni prima, Mike Vucish Sr. lavorava per un produttore di componenti nucleari navali quando intravide l’opportunità di operare direttamente nel comparto. Acquistò qualche mezzo per produrre, invitò alcuni studenti dell’Istituto tecnico serale dove insegnava officina a lavorare insieme e, nel 1978, aprì le porte di Stellar Precision. Continuò il proprio lavoro finché la società non raggiunse una competà stabilità, ma, nel frattempo, portò “a bordo”, in aiuto, qualche membro della famiglia. “L’attività iniziò con il lavoro in eccesso ‘ereditato’ da altre grandi fabbriche della zona e si trasformò nel supporto diretto a numerosi programmi nucleari, grazie anche all’esperienza di mio padre nel settore”, afferma la figlia Lori Albright, oggi proprietaria e Presidente di Stellar Precision. “Successivamente siamo diventati un fornitore chiave per numerosi contractor primari nei settori aerospaziale e difesa, compresi Boeing, Lockheed e Raytheon, nonché per vari clienti in campo nucleare e medicale. Oggi disponiamo del lavoro di oltre 70 dipendenti, con un fatturato di quasi dieci milioni di dollari”, aggiunge Lori Albright. Stellar Precision è orgogliosa dei continui aggiornamenti del proprio parco macchine e dispone di un mix eclettico di sistemi per produrre a CNC di Haas Automation e Okuma, costantemente aggiornati e migliorate in funzione delle esigenze lavorative. Gli investimenti in tecnologia sono un fattore di successo per Stellar Precision. Tra i sistemi impiegati figurano un tornio LB-45 Okuma, capace di tornire particolari con diametro di 91 mm e lunghezza fino a 305 cm, e un centro di lavoro a 5 assi VF-11 Haas, con corsa di 305 cm sull’asse X e capacità di carico della tavola di 1.814 kg. Stellar Precision ha inoltre diversi sistemi EDM a filo, circa una dozzina di centri di lavoro a 3, 4 e 5 assi, centri di tornitura-fresatura e offre servizi a valore aggiunto quali prove non distruttive, saldatura, trattamenti termici e rivestimenti in teflon.
La proprietaria di Stellar Precision discute di utensili in officina con il Direttore della produzione Ed Frieze.
OLTRE I LIMITI DEL POSSIBILE
Stellar Precision è capace di rispondere a richieste complesse e difficili. Tra i progetti recenti figurano componenti per missili antinave RAM Block II, il veicolo da trasporto truppe CCtCap, il sistema d’arma avanzato Long Range Land Attack Projectile (LRLAP) da 155 mm, carcasse motore per razzi per il veicolo di lancio Atlas Five. L’ultimo progetto, tuttavia, ha messo a dura prova sia le capacità di lavorazione sia quelle gestionali della società. Stellar Precision ha infatti recentemente ricevuto un ordine d’acquisto per alcuni prototipi da produrre in Inconel 625, spiega Frieze. I blocchi di materiale grezzo da lavorare, secondo i dati dell’ordine, misuravano 457 x 457 x 76 mm e pesavano circa 134 kg ciascuno. Il team di progetto ha sofferto fin da subito di una “leggera indigestione”, considerando la scarsa lavorabilità di questo materiale duro, anche se Stellar Precision opera e taglia normalmente Inconel e altre super leghe a base di nichel, nonché tungsteno, acciai martensitici invecchiati, 4340 indurito a 60 HRc e acciai per utensili. Nemmeno la tolleranza richiesta è risultata un problema. Frieze racconta in tal senso di un particolare in titanio che ha richiesto una tolleranza del profilo di 0,127 mm su una lunghezza di 304 mm, equivalente al mantenimento di un “paio di decimi” su particolari dal costo di oltre 5.000 dollari ciascuno prima della lavorazione. Rispettare le tolleranze relativamente molto ampie sui particolari richiesti in Inconel non poteva dunque essere un problema. Il problema era invece quello dell’asportazione del materiale grezzo. Una volta finite, le piastre di Inconel pesavano appena 13,6 kg, il 90% in meno del loro peso di partenza. Frieze sapeva di non disporre di abbastanza ore al giorno per asportare così tanto materiale utilizzando i tradizionali utensili in carburo, né se sarebbe stato in grado di rispettare la data di consegna. Necessitava di una soluzione migliore.
Il mix di macchine utensili nell’officina Stellar Precision è in costante miglioramento, grazie all’adozione di nuove tecnologie.
UNA COMBINATA VINCENTE
A inizio anno, Frieze, e alcuni collaboratori, avevano partecipato a un evento di formazione sponsorizzato da un ramo locale della NTMA, National Tooling and Machining Association, ospitato dal Centro tecnico Kennametal (www.kennametal.com), nella vicina città di Latrobe. Nell’occasione, Frieze aveva incontrato il Product Manager di Kennametal Matthieu Guillon, che gli aveva presentato un utensile da taglio su cui Frieze era stato scettico. “Sembrava una fresa giocattolo in plastica”, dice sorridendo. Quell’utensile era un componente della serie di frese ceramiche integrali ad alte prestazioni, a 4 e 6 tagli, firmata da Kennametal. Costruite in ceramica tipo SiAlON KYS40, e progettate specificatamente per la sgrossatura di leghe a base di nichel resistenti alle alte temperature, le frese integrali EADE spesso surclassano il carburo, rivelando valori fino a venti volte superiori. “Raccomandiamo una velocità iniziale da da 250 a 1.000 m/min e velocità di avanzamento iniziali di circa 0,03 mm, in base al diametro dell’utensile e ad altre condizioni”, afferma Guillon. “Nonostante le velocità di taglio molto più elevate, abbiamo alcuni clienti che hanno riferito di una vita utensile due o tre volte maggiore rispetto al carburo”. Stellar Precision non aveva alcuna necessità immediata di utensili in ceramica, ma dopo qualche rapido calcolo di velocità e avanzamento, Frieze aveva intuito che, data la corretta applicazione, sarebbero risultate una soluzione decisamente efficace. Diversi mesi dopo, le piastre in Inconel sono arrivate e Frieze ha telefonato a Guillon per dire che, probabilmente, aveva una buona applicazione per quelle frese in ceramica di cui avevano parlato nel loro incontro, chiedendogli quando avrebbe potuto riceverne qualche esemplare.
Lori Albright in una discussione strategica di prima mattina con il Product Manager Kennametal Matthieu Guillon.
AL LAVORO
Ma Frieze era comunque rimasto scettico sull’utilizzo delle frese Kennametal. In passato aveva provato utensili da taglio in ceramica indexabili in lavorazioni sia di fresatura che di tornitura, con risultati mediocri. Per l’applicazione richiesta era tuttavia favorevole a provare qualsiasi utensile che gli permettesse di rispettare la data di consegna fissata dal cliente. Così, quando pochi giorni dopo Guillon è arrivato con le frese integrali in ceramica, Frieze ha seguito alla lettera le raccomandazioni di Kennametal in termini di velocità e avanzamento, ha “incrociato le dita” e ha pigiato il pulsante di inizio ciclo. “Non eravamo sicuri di che cosa sarebbe successo; abbiamo quindi iniziato con un blocco di materiale di prova”, afferma Frieze. “ Con la ceramica non si utilizzano fluidi da taglio, ma solo un getto d’aria. Tutto il personale del reparto, che si era raccolto attorno alla macchina, ha esclamato: ‘Accidenti, guarda cosa succede!’. In effetti, sprizzavano scintille ovunque, qualcosa che non avevamo mai visto prima. Ma, dopo la prima ora di lavorazione, sapevamo che avrebbe funzionato”. Il problema successivo che Frieze ha dovuto affrontare è stato quello di ottenere un numero sufficiente di frese integrali per terminare nei tempi utili il lavoro. Gli utensili in ceramica erano così nuovi che Stellar Precision ha rapidamente vuotato il magazzino Kennametal di Cleveland. È stato dunque necessario richiederne altri in Germania. In pochi giorni, tuttavia, Stellar Precision è stata approvvigionata con una scorta di frese sufficienti per terminare il lavoro. “Gli utensili non sono economici”, aggiunge Frieze. “Il prezzo è quasi il doppio di una fresa integrale in carburo dello stesso tipo. A un certo punto, Lori Albright aveva nel suo ufficio frese integrali per un valore di circa 20.000 dollari e stavamo cominciando ad avere seri dubbi sull’investimento. Dopo aver considerato nei calcoli i costi di lavorazione e la riduzione dei tempi ciclo, abbiamo però capito che era da tre a quattro volte più conveniente seguire questa strada. Ogni fresa integrale ci offriva mezz’ora di tempo di taglio, dopodiché la sostituivamo, che fosse consumata o meno. Il processo era così prevedibile che siamo riusciti a lavorare a ‘luci spente’. I risparmi sono stati drastici”.
I giovani e le “idee fresche” sono due dei maggiori patrimoni di Stellar Precision, afferma la proprietaria Lori Albright.
GUARDANDO AL DOMANI
Stellar Precision è riuscita a consegnare i particolari richiesti nei tempi desiderati dal cliente, senza scarti, e sta ora quotando un secondo ordine, ancor più importante del primo. Lori Albright è decisamente soddisfatta dei risultati. “Questo situazione rispecchia molto bene la natura della nostra attività. Dobbiamo sapere reagire alle esigenze dei nostri clienti e utilizzare le migliori tecnologie disponibili per farlo. È questa una delle ragioni per cui Kennametal è benvenuta tra i nostri partner. Lavoriamo insieme come una squadra per risolvere tutti i problemi che si generano”. Guardando avanti, Lori Albright prevede una crescita costante. Avendo ampliato sei volte lo stabilimento Stellar Precision esistente, immagina che occorrerà realizzare un edificio completamente nuovo sulla proprietà adiacente. Non solo, è pronta ad investire per introdurre nuovi giovani nel settore delle lavorazioni meccaniche. “Abbiamo avviato programmi di apprendistato con diverse scuole della zona, una delle quali è quella dove mio padre insegnava”, afferma Lori Albright. “Ho scoperto che spesso sono i giovani a trainare la nostra innovazione. È troppo facile continuare a fare le cose nel ‘metodo tradizionale’, non investendo in utensili e macchine, o non introducendo nuove tecnologie. I giorni della produzione a volumi elevati, dove per ventiquattro ore al giorno si realizzavano supporti per paraurti, sono ormai da dimenticare, ed è solo migliorando costantemente i processi di produzione che le imprese possono avere successo e crescere. Kennametal è una delle componenti di questo successo”.
Materiale caldo. La fresa integrale in ceramica di Kennametal lavora a velocità del mandrino fino a 10 volte maggiori del carburo e offre una vita utensile più lunga.