Aby přesvědčili zákazníka, že na zařízení mohou stabilně fungovat i dlouhé nástroje s menším HSK upínáním, provedli strojní inženýři bavius technologie testovací řezání za reálných podmínek. Důležitou součástí testu byly správné nástroje. S nástrojovým setem pro hrubování a dokončování od ISCAR test překonal všechna očekávání.
Bavius technologie se sídlem v oberschwäbském Baienfurtu je od roku 2017 jako samostatná, rodinná firma s přibližně 120 zaměstnanci aktivní v oblasti vývoje a výroby vysokorychlostních CNC zařízení pro vysoce objemové obrábění hliníku. Bavius se přitom zaměřuje na dvě produktové řady: centra pro obrábění profilů PBZ a horizontální obráběcí centra HBZ s řadou AeroCell.
Hledá se dynamické zařízení
„Americká společnost z leteckého průmyslu hledala zařízení, které nabízí vysoké úběrové rychlosti, dynamiku a dostupnost při současně vysoké kvalitě zpracování, aby mohla vyrábět velké strukturální komponenty z hliníku,“ říká Dominik Merz, ředitel globálního prodeje | aplikací ve společnosti bavius. „Perfektní úkol pro náš HBZ AeroCell 160 I 400.“
Zařízení je vybaveno vysokovýkonnou vřetenem, které běží až na 30 000 otáček za minutu a při trvalém provozu (režim S1) poskytuje výkon 140 kilowattů. V režimu S6 jsou krátkodobě dostupné výkony až 175 kilowattů. „Jelikož je 140 kilowattů k dispozici již při 19 000 otáčkách za minutu, lze v středním rozsahu otáček dosahovat vysokých výkonů, což přináší některé výhody,“ vysvětluje Dominik Merz.
Pouze standardně používaný nástrojový držák HSK-A63/80 od společnosti bavius vzbuzoval u amerického zákazníka obavy. Z důvodu zkušeností a stability preferoval větší variantu. To by však výrazně omezilo dostupný výkon obrábění zařízení. „Abychom mohli dosáhnout 30 000 otáček, je AeroCell 160 vybavena nástrojovým držákem HSK 63/80, který díky svým větším plochám pro upevnění nástroje zajišťuje potřebnou stabilitu i při dlouhých vyložení,“ vysvětluje Stefan Diem, aplikační technik ve společnosti bavius. „S držákem 100 by bylo možné dosáhnout pouze 20 000 otáček za minutu. To nebyla pro bavius zpočátku žádná možnost a omezilo by to výhody stroje.“ Dominik Merz doplňuje: „Především se při zpracování takových dílů, které často trvá několik hodin, využívá 70 nebo 80 procent času krátkých nástrojů. Při výrobě se rychle projeví, zda uživatel může využít plnou otáčkovou rychlost a plný výkon.“
Aby zákazníkovi ukázali, že menší držák poskytuje potřebnou stabilitu i při dlouhých nástrojích, domluvilo si tým bavius s klientem živý test za reálných podmínek v bavius v Baienfurtu. Plán: Do bloku z hliníkové slitinové hmoty EN-AW 7012 (AlZn6Mg2Cu) o rozměrech 600 × 780 × 500 milimetrů měla být vyfrézována V-šikmá kapsa o rozměrech 170 × 626 milimetrů a hloubce 260 milimetrů, jak se typicky vyskytuje u strukturálních komponentů pro letectví.
Na míru šitá řešení
„Spojili jsme se s naším dlouholetým partnerem ISCAR, abychom sestavili optimální balíček nástrojů pro hrubování a dokončování,“ uvádí Stefan Diem. Michele Piccolantonio, poradenství a prodej projektů vybavení, Calogero La Quatra, produktový specialista Multi Master, Solid Carbide a PCD-nástroje, a Anton Kress, produktový specialista na frézování, byli seznámeni se zadáním a společně s týmem bavius vytvořili sadu přesně přizpůsobenou úkolu a materiálu.
„Hliník se obecně zpracovává rychle a snadno, má však své specifické vlastnosti,“ říká Anton Kress. Zde jsou zapotřebí vysoce pozitivní systémy s velmi ostrými leštěnými břity, aby se zabránilo přilnutí třísek na břit a na povrch, což zajišťuje bezpečnost procesu. To také vede k nižším řezným silám při obrábění. Při použití dlouhých nástrojů to přináší obrovské výhody a výrazně snižuje odchylky a vibrace.
„Důležitými výběrovými kritérii proto bylo mimo jiné to, že používáme standardní nástroje s měkkým řezáním, které podporují vysokou dynamiku stroje, umožňují vysoké otáčky a běží procesně bezpečně, aby byla zajištěna vysoká dostupnost zařízení,“ říká Michele Piccolantonio. „Při hrubování by měly být navíc možné velmi vysoké úběrové rychlosti – klíčové slovo vysokovýkonové obrábění – a při dokončování špičkové povrchové kvality,“ doplňuje Anton Kress. Na konci vznikla sada nástrojů s frézami z rodin HELIALU, MegaAlu a MULTIMASTER.
Rychle odstranit velké množství materiálu
Aby bylo možné v krátkém čase odstranit velké množství materiálu, byly použity HELIALU frézy se cíleným JHP chlazením o průměru 50 milimetrů. Pro hrubování povrchového konturu a první část kapsy byl fréza navržena jako monoblokový nástroj s délkou 110 milimetrů, osazený čtyřmi výměnnými břitovými destičkami (WSP) se dvěma šroubovicovými břity. Rozsáhle broušené, 22 milimetrů dlouhé, ostré břity s vysoce pozitivním úhlem řezu a leštěnými třískovými plochami řežou jemně a zajišťují vynikající odvod třísek.
„Tímto jsme frézovali při otáčkách vřetena 25 400 otáček za minutu a mohli jsme vytáhnout až 148 kilowatt na vřetenu,“ těší se Stefan Diem. „Při posuvu 25 400 milimetrů za minutu a hloubce řezu 16,5 milimetrů jsme mohli odstranit až 14,5 litru materiálu za minutu.“ Hlubší oblasti kapsy frézoval bavius s HELIALU nástavcovými frézami v délkách 157, 207 a 257 milimetrů, vybavenými 14er-WSP, procesně bezpečně – s otáčkami až 28 000 otáček za minutu, výkonem až 65 kilowatt a posuvy až 16 500 milimetrů za minutu. „Bylo to opravdu působivé, jak stroj projížděl materiálem,“ říká Dominik Merz.
S čtyřmi trojzubými MegaAlu plně tvrdokovovými frézami o průměru 25 milimetrů a délkách od 5xD do 8xD snížil bavius poloměry rohů z R50 respektive R25 na R12,5 a frézoval kapsu na její konečnou hloubku 260 milimetrů. „K tomu využíváme také jediné výjimky ze standardu. Tyto dvě frézy v 7xD a 8xD jsou speciální nástroje,“ říká Calogero La Quatra. „Zvláštní výhodou těchto trojzubých specialistů na hliník je, že mají nerovnoměrné rozložení a díky své speciální geometrii břitů je proces téměř bez vibrací i při tak vysokých přesazích.“
Vynikající kvalita povrchu díky MULTIMASTER frézám
Při výrobě leteckých komponentů nejde jen o rychlé odstranění velkého množství materiálu. Stejně důležitá je vysoká kvalita povrchů součástí. To činí dokončování rozhodujícím procesem. Při testu byly použity šroubovatelné VHM kulové a válcové frézy z rodiny MULTIMASTER od ISCAR s délkami nástrojů mezi 155 a 293 milimetry. S nastavenými otáčkami vřetena mezi 21 000 a 27 000 otáček za minutu vznikly na dně a stěnách kapsy během několika minut jemné a bezryhové povrchy s drsností 6,5 mikrometrů.
Pro dokončení dna kapsy byl zodpovědný trojzubý EBA kulový fréz s průměrem 16 milimetrů a 8mm rádiusem. Namontovaný na 200mm stopce měří nástroj 280 milimetrů. Pro dokončení větších stran kapsy použil bavius kapkový EOBA válcový fréz s průměrem 16 milimetrů, čtyřmi břity a 75mm profilovým rádiusem na 200mm stopce. „Tento válcový fréz dokončuje až devětkrát rychleji než srovnatelný kulový fréz. To je způsobeno tím, že rádius slouží jako matematický faktor a odpovídajícím způsobem mohou být skoky mezi řadami mnohonásobně zvýšeny,“ vysvětluje Calogero La Quatra. „A to při nízkých otáčkách a nezávisle na řezných parametrech.“
Výsledky testu překonávají očekávání
Za pouhé tři hodiny bylo odstraněno přibližně 70 kilogramů materiálu, kapsa byla procesně bezpečně a ve požadované kvalitě frézována do bloku. „Kombinace dynamického, silného stroje a vhodného nástroje zajišťuje kratší čas zpracování a výrazně zvyšuje produktivitu,“ shrnuje výsledky Stefan Diem. „A jak bylo předpovězeno, i dlouhé přesahující nástroje s 63/80mm upínáním pracovaly naprosto stabilně a bez vibrací.“
S 357 milimetrů dlouhým HELIALU o průměru 50 milimetrů posunuli strojní inženýři tento test stability ještě dále: Kromě V-kapsy frézovali s posuvem 8 100 milimetrů za minutu a otáčkami vřetena 18 000 otáček za minutu další dutinu procesně bezpečně do hliníkového bloku.
„Testovací běh překonal všechna očekávání. Zákazník byl zcela přesvědčen a tak nadšený, že by stroj nejraději vzal hned s sebou,“ říká Dominik Merz. „Díky spolupráci naší dynamické AeroCell a inovativních nástrojů od ISCAR jsme mu mohli nabídnout efektivní řešení.“
Kontakt:
