Le vibrazioni di lavorazione possono comportare imperfezioni superficiali che influiscono sulla qualità finale dei componenti dei velivoli.

I tecnici che lavorano componenti aerospaziali non possono permettersi di commettere errori. Gli standard di controllo qualità per questi componenti sono elevati. Sangram Dash, Product Application Manager for Indexable Milling presso Sandvik Coromant, spiega in che modo la fresa ad avanzamenti elevati CoroMill^® MH20 può supportare una lavorazione senza errori dei componenti aerospaziali.

I produttori si trovano di fronte a elementi con fondi e pareti sottili, tasche profonde e angoli stretti, caratteristiche che richiedono un utensile ad azione di taglio leggera, che assicuri un’elevata stabilità in funzionamento e mantenga un controllo stabile, soprattutto nell’uso di utensili lunghi per la fresatura di tasche strette e profonde.

La capacità di lavorare con lunghe sporgenze è un requisito importante per la fresatura di tasche strette e profonde, operazione necessaria nella produzione di componenti per i telai dei velivoli, come le travi di supporto, spesso lavorate a partire da titanio forgiato che, se associato alla necessità di lavorare con lunghe sporgenze, crea un ambiente di lavorazione difficile e un elevato rischio di vibrazioni.

Le vibrazioni di lavorazione possono provocare imperfezioni superficiali sul pezzo e influire sulla qualità del prodotto finale. Tra gli altri problemi legati alle vibrazioni, va considerato anche che lo spessore del truciolo non rimane costante e, di conseguenza, variano le forze di taglio. In alcuni casi, infine, le vibrazioni possono provocare la rottura dell’inserto o dell’utensile.

Meno angoli

In risposta a questa sfida, Sandvik Coromant ha sviluppato CoroMill^® MH20, una nuova fresa ad avanzamenti elevati concepita principalmente per la fresatura di cavità o tasche su materiali ISO S, M e P. Il design presenta diverse innovazioni tra cui un nuovo materiale del corpo fresa che è stato utilizzato per gli steli cilindrici, al fine di minimizzare l’usura durante la lavorazione.

Questo materiale riduce lo strisciamento dei trucioli e le segnature dovute alle forti sollecitazioni o alle forze di taglio che provocano la deformazione plastica della sede porta-inserto. Le caratteristiche assicurano una maggiore durata utensile.

Durante la progettazione di questo utensile, i tecnici di Sandvik Coromant hanno prestato particolare attenzione ai severi requisiti del settore aerospaziale. L’utensile, per esempio, è in grado di completare diverse operazioni di lavorazione, riducendo il numero di utensili, cambi e manipolazioni durante la produzione. Ciò contribuisce a ridurre i tempi ciclo e a migliorare l’economia di produzione.

Inoltre, per la prima volta in una soluzione ad avanzamenti elevati, Sandvik Coromant ha introdotto geometrie d’inserto specifiche per diversi campi ISO, in modo da migliorare la sicurezza del processo e la produttività. A differenza delle soluzioni con inserti tradizionali a quattro taglienti, CoroMill^® MH20 dispone di inserti a due taglienti.

Tale caratteristica è vantaggiosa, in quanto implica che la sezione più debole dell'inserto si trova a grande distanza dalla zona di taglio principale, aumentando così l’affidabilità e il grado di protezione dall’usura. Inoltre, in questo modo, la lavorazione contro raccordi e pareti non avrà alcun impatto sul tagliente successivo o l’angolo d’attacco, assicurando prestazioni uniformi per ciascun tagliente.

Un’altra innovazione è rappresentata dalla geometria del tagliente di CoroMill^® MH20. Il design inclinato del tagliente assicura un’'azione di taglio graduale e leggera che richiede un minor consumo di energia e che permette, di conseguenza, l’uso di macchine più piccole. Il filo del tagliente principale e il raggio di punta dell’inserto sono ottimizzati per migliorare ulteriormente la sicurezza del processo.

Lavorazione di precisione

Un cliente di lunga data di Sandvik Coromant, subappaltatore attivo nel settore aerospaziale, aveva problemi durante la lavorazione di assi lunghi e sottili destinati ai velivoli. Un asse è un componente rotante che si fissa all’elica e sostiene il cilindro che scorre sull’albero dell’elica in modo che possa ruotare liberamente e stabilmente.

Gli assi, componenti che il cliente non aveva mai trattato, si sono rivelati difficili da lavorare a causa della loro eccentricità e delle dimensioni talvolta estreme, in alcuni casi impossibili da tornire.

Di conseguenza, le tasche fresate nel componente in lega di Inconel erano talvolta decentrate di due o tre millimetri. Inoltre, l’utensile che usava il cliente aveva una durata molto scarsa e il numero di scarti suggeriva un inadeguato collegamento macchina-utensile. In alcuni casi, addirittura, gli assi si piegavano perché la fresa spingeva sul componente anziché tagliare il materiale.

La soluzione è stata individuata nella torni-fresatura, che prevede la rotazione del pezzo intorno al suo punto centrale. Questa tecnica di fresatura è spesso consigliata quando le forme di un componente si discostano notevolmente da quelle della fresatura tradizionale, come nel caso degli assi. Tuttavia, quando ha provato la torni-fresatura, il cliente ha riscontrato problemi di vibrazioni.

Per risolvere questi problemi nell’operazione di torni-fresatura, Sandvik Coromant ha consigliato CoroMill^® MH20. La fresa è stata scelta per la sua azione di taglio molto leggera - che non rischia di piegare il componente - e per offrire un prezzo più competitivo per tagliente. CoroMill^® MH20 è stata integrata facilmente nel setup del cliente, ma un’altra sfida era rappresentata dal fatto che il cliente non aveva mai utilizzato la tecnica della torni-fresatura.

Per spiegare questa tecnica e fornire raccomandazioni e istruzioni per il programma di fresatura a controllo numerico computerizzato (CNC), gli specialisti di Sandvik Coromant hanno lavorato a stretto contatto con il personale interno.

CoroMill^® MH20 è stata usata su due materiali molto comuni nel settore aerospaziale, ovvero Inconel 718 e A286 - una lega a base di ferro ad alta resistenza con eccellenti caratteristiche di fabbricazione -.

L’utensile ha lavorato a una velocità di taglio (v_c) di 40 m/min, un avanzamento per dente (f_z) di 0,3 mm/dente e una profondità di taglio assiale (a_p) di 0,5 mm. Era importante, soprattutto, che CoroMill^® MH20 superasse i risultati dell’utensile in uso presso il cliente in soli 30 min, in modo da evitare il rischio di vibrazioni.

Alla fine, CoroMill^® MH20 ha dimostrato una migliore vita di servizio. Anche la sua azione di taglio molto leggera si è rivelata un grande vantaggio, dato che ha permesso una lavorazione accurata - impossibile con l’utensile precedente - con parametri di taglio superiori e un tempo di lavorazione di 30 min. Infine, CoroMill^® MH20 ha ottenuto tutto questo con uno o due denti in meno rispetto all’utensile concorrente.

La soluzione di taglio di Sandvik Coromant ha facilitato enormemente la lavorazione delle tasche per questo subappaltatore del settore aerospaziale. Passando a CoroMill^® MH20, il cliente ha ottenuto un significativo incremento della durata utensile e processi di lavorazione più affidabili e privi di vibrazioni.

Grazie a questi vantaggi, l’utensile da taglio si è rivelato utile nella lavorazione di precisione di materiali tenaci, anche in presenza di lunghe sporgenze, e in grado di rispettare i rigorosi standard di controllo qualità dei componenti degli aerei.

CoroMill^® MH20 per le operazioni di torni-fresatura ha un'azione di taglio molto leggera che impedisce la flessione del componente e offre un prezzo più competitivo per ogni tagliente.