Mentre la percentuale dei componenti in titanio rappresenta solo circa il 14% del peso di un tipico aereo passeggeri, la loro quota sul tempo di lavorazione è di circa due terzi del tempo totale di lavorazione dei componenti metallici. Infatti, rispetto alla lavorazione dell'alluminio, i volumi di tempo di lavorazione (cm3/min) nella lavorazione del titanio sono molto bassi. Chi riesce a ridurre i tempi di lavorazione per un componente in titanio o a migliorare significativamente i tempi di inattività degli utensili da taglio aumenta notevolmente l'efficienza e la redditività dei propri processi. Con il nuovo fresatore a taglio leggero M5250, il specialista della lavorazione Walter ha fatto un passo avanti, in stretta collaborazione con l'esperto di lubrificanti Blaser Swisslube e il produttore di macchine premium Makino.
I processi di lavorazione, soprattutto quando si tratta di lavorare materiali complessi come il titanio, richiedono lavoro di squadra. Il potenziale di una macchina high-end sviluppata per la fresatura delle leghe di titanio come la Makino T2 può essere completamente sfruttato solo se si utilizzano utensili da taglio e lubrificanti ottimizzati. Lo stesso vale al contrario: il nuovo fresatore a taglio leggero Walter M5250 mostra le sue migliori prestazioni nella sgrossatura di componenti in titanio su macchine come la Makino T2, che offre condizioni di lavoro ottimali per il fresatore grazie a un sistema di smorzamento attivo, una costruzione rigida e un mandrino ad alte prestazioni con elevato coppia, oltre a un potente sistema di refrigerazione ad alta pressione.
Elevato carico termico per utensili e mandrino
Il titanio e le leghe di titanio hanno una bassa conducibilità termica, il che rappresenta una vera sfida per la lavorazione meccanica. Mentre nella lavorazione dell'acciaio circa l'80% del carico termico generato viene dissipato attraverso i trucioli, nel caso del titanio solo il 20%. Ciò significa che l'utensile da taglio e il mandrino devono assorbire una grande quantità di calore. Sulla punta della piastra intercambiabile si generano carichi termici estremi. Senza misure correttive, il bordo di taglio a contatto con il pezzo si usurerebbe estremamente rapidamente: praticamente evapora. Con geometrie e rivestimenti speciali dei bordi di taglio, come l'uso di lubrificanti, si cerca di rallentare e controllare questo inevitabile processo di usura. Per essere davvero sicuri riguardo alla qualità della lavorazione, molti responsabili della produzione sostituiscono anche le piastre intercambiabili molto prima che si manifestino segni di usura profonda.
Lubrificante e macchina in armonia
Daniel Schär, Senior Segment Manager presso Blaser Swisslube AG, spiega il ruolo di Blaser nel progetto: “Nella lavorazione del titanio, il controllo dello sviluppo del calore sugli utensili e sulla macchina gioca un ruolo centrale. Qui si può fare la differenza con un lubrificante ottimizzato per queste condizioni particolari, migliorando la durata dell'utensile e il volume di asportazione. Il nostro team di sviluppo ha lavorato intensamente alla visione del lubrificante ideale. Con il Vasco Skytec H 600 siamo molto vicini.”
Nei test comparativi con 22 lubrificanti di concorrenti e cinque dei propri prodotti, che Blaser Swisslube ha condotto nel proprio centro tecnologico in Svizzera, il lubrificante innovativo si posiziona nettamente al vertice.
Il lubrificante innovativo Vasco Skytec H 600 sviluppato da Blaser Swisslube ha un'efficienza significativamente superiore rispetto ai lubrificanti convenzionali. Già nei processi esistenti è possibile raggiungere tempi di inattività più lunghi per l'utensile utilizzato. Andrea Biscardi, Product Manager di Makino Europe GmbH, spiega quali effetti porta il nuovo lubrificante su una macchina come la T2: “Una delle caratteristiche più importanti della Makino T2 è il suo potente sistema di lubrificazione ad alta pressione da 7MPa con 200L/min. Ciò significa che già con lubrificanti convenzionali otteniamo un buon grado di raffreddamento sul pezzo. Con l'uso del Vasco Skytec H 600 si nota una differenza significativa. Come fattore limitante rimane in un certo senso l'utensile da taglio. Oppure si utilizza un componente ottimizzato per la lavorazione del titanio come il fresatore a taglio leggero Walter. Ciò che può fare si nota già nei tempi di funzionamento delle macchine e nei dati di taglio che si possono utilizzare.”
Rimanere freschi dove necessario: fresatore a taglio leggero Walter M5250
La lavorazione del titanio è già da anni uno dei temi focali dello sviluppo prodotto presso Walter. Con il fresatore BLAXX Igel M3255, gli specialisti della lavorazione di Tubinga hanno già un classico della lavorazione del titanio nel loro programma. Nel 2022, Walter ha lanciato una nuova generazione di piastre intercambiabili, il cui bordo di taglio con geometria WaveCut consente notevoli vantaggi in termini di durata rispetto alle soluzioni convenzionali. Dirk Masur, manager di segmento aerospaziale presso Walter, spiega: “Lavoriamo costantemente per offrire ai clienti soluzioni ancora migliori per i loro processi. Progetti come questa collaborazione con Makino e Blaser Swisslube rappresentano un'importante opportunità per testare e sviluppare ulteriormente nuovi concetti di utensili in condizioni ideali, ma comunque reali e concrete. Il nuovo fresatore a taglio leggero Walter M5250 ha beneficiato molto di ciò.”
L'obiettivo principale per Walter era aumentare significativamente il volume di asportazione o la durata delle piastre intercambiabili nella sgrossatura di componenti in titanio rispetto alle soluzioni precedenti. Con le piastre intercambiabili WaveCut, è già presente un importante elemento di una strategia di sgrossatura ottimale: modificando la geometria del bordo di taglio da un bordo dritto a uno “ondulato”, si modificano le forze che agiscono sull'utensile e sul componente durante la fresatura. I bordi entrano nel materiale in modo molto più morbido, riducendo le vibrazioni e consentendo profondità di lavorazione fino a 5xD a bassa vibrazione nella lavorazione ad alte prestazioni.
Anche il carico termico che agisce sulla piastra portacut e sull'utensile e sul mandrino viene già ridotto dalla geometria WaveCut. Con l'alimentazione del fluido refrigerante il più direttamente possibile alle piastre portacut, si può ridurre ulteriormente lo sviluppo di calore sui taglienti. Nel nuovo fresatore Walter Igelfräser M5250, il team di sviluppo ha sfruttato i vantaggi dei taglienti WaveCut, che entrano relativamente dolcemente nel taglio, per dotare le piastre frontali di due canali di raffreddamento ciascuna. I canali di raffreddamento nel corpo dell'utensile sono progettati in modo ottimale per fornire il refrigerante in modo ottimale ai singoli taglienti, così come nel profilo del foro, in modo che la potenza della pompa del refrigerante e quella del flusso volumetrico offerto vengano utilizzate al massimo. Il fluido refrigerante agisce in base alla richiesta termica direttamente all'ingresso del tagliente nel materiale. La stabilità complessiva del corpo dell'utensile non viene compromessa durante la sgrossatura, grazie al miglioramento del raffreddamento nei punti nevralgici, la stabilità di lavorazione aumenta notevolmente.
Soprattutto quando viene utilizzato il nuovo Vasco Skytec H 600 di Blaser Swisslube: nella configurazione di prova con i parametri vc 60 m/min, fz 0,18 mm, vf 218 mm/min, ap 60 mm, ae 10 mm in un pezzo di lavoro in titanio grado 5 (Ti6Al4V) su un Makino T2, il nuovo fresatore Walter Igelfräser M5250 con piastre portacut Tiger·tec G55W WSM45X supera letteralmente tutte le altre combinazioni testate di fresatori Walter, piastre portacut e fluidi refrigeranti. Con 110 minuti, la durata dell'utensile per tagliente è superiore del 162% rispetto alla configurazione con altri fluidi refrigeranti e geometrie di taglio. Questo si riflette naturalmente anche nel tasso di asportazione, che si attesta a 130,9 m3 al minuto.
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