Per convincere un cliente che sulla macchina è possibile utilizzare anche utensili a sbalzo lungo con il supporto utensile HSK più piccolo in modo stabile, il costruttore di macchine bavius technologie ha effettuato un taglio di prova in condizioni reali. Un elemento importante del test: gli utensili giusti. Con un set di utensili per sgrossatura e finitura di ISCAR, il test ha superato tutte le aspettative.
bavius tecnologia con sede a Baienfurt, nella Oberschwaben, è attiva dal 2017 come azienda indipendente a conduzione familiare con circa 120 dipendenti nello sviluppo e nella produzione di impianti CNC ad alta velocità per la lavorazione di alluminio ad alto volume. In questo ambito, bavius si concentra su due linee di prodotto: centri di lavorazione profili PBZ e centri di lavorazione orizzontali HBZ della serie AeroCell.
Cercasi impianto dinamico
„Un'azienda americana del settore aerospaziale era alla ricerca di un impianto che offrisse elevate velocità di asportazione, dinamicità e disponibilità, mantenendo al contempo un'alta qualità di lavorazione, per la produzione di grandi componenti strutturali in alluminio“, racconta Dominik Merz, Direttore Vendite Globali | Applicazioni presso bavius. „Un compito perfetto per il nostro HBZ AeroCell 160 I 400.“
L'impianto è dotato di un mandrino ad alte prestazioni che funziona fino a 30.000 giri al minuto e fornisce una potenza di 140 kilowatt in modalità continua (modalità S1). In modalità S6, è possibile richiedere temporaneamente potenze fino a 175 kilowatt. "Poiché i 140 kilowatt sono già disponibili a 19.000 giri al minuto, è possibile ottenere elevate potenze già nella gamma di giri medi, il che offre alcuni vantaggi", spiega Dominik Merz.
Solo il portautensile HSK-A63/80 utilizzato standard da bavius preoccupava il cliente statunitense. Per esperienza e motivi di stabilità, preferiva uno più grande. Tuttavia, ciò avrebbe notevolmente limitato la potenza di lavorazione disponibile dell'impianto. "Per poter raggiungere 30.000 giri, l'AeroCell 160 è dotata di un portautensile HSK 63/80, che grazie alle sue superfici di appoggio più ampie offre la necessaria stabilità anche con lunghe sporgenze", spiega Stefan Diem, tecnico applicativo di bavius. "Con un portautensile da 100, sarebbero stati possibili solo 20.000 giri al minuto. Questo inizialmente non era un'opzione per bavius e avrebbe limitato i vantaggi della macchina." Dominik Merz aggiunge: "In particolare, la lavorazione di tali pezzi, che spesso dura diverse ore, avviene per il 70 o 80 percento con utensili corti. In produzione si nota rapidamente se l'utente può sfruttare la piena velocità e la piena potenza."
Per dimostrare al cliente che il supporto più piccolo offre la necessaria stabilità anche con utensili lunghi, il team di bavius ha concordato con il cliente un test dal vivo in condizioni reali presso bavius a Baienfurt. Il piano: in un blocco di leghe di alluminio EN-AW 7012 (AlZn6Mg2Cu) di dimensioni 600 × 780 × 500 millimetri, doveva essere realizzata una tasca a forma di V di 170 × 626 millimetri e profonda 260 millimetri, come si trova tipicamente nei componenti strutturali per l'aviazione.
Soluzione su misura
„Ci siamo messi in contatto con il nostro partner di lunga data ISCAR per assemblare il pacchetto di utensili ottimale per la sgrossatura e la finitura“, spiega Stefan Diem. Michele Piccolantonio, consulenza e vendita progetti di attrezzature, Calogero La Quatra, specialista di prodotto Multi Master, utensili in carburo solido e PCD, e Anton Kress, specialista di prodotto fresatura, hanno ricevuto la descrizione del compito e insieme al team bavius hanno creato un set perfettamente adattato al compito e al materiale.
„L'alluminio può essere generalmente lavorato in modo rapido e semplice, ma ha comunque le sue peculiarità“, afferma Anton Kress. Qui sono necessari sistemi ad alta positività con taglienti molto affilati e lucidati per prevenire l'adesione dei trucioli sulla lama e sulla superficie, al fine di lavorare in modo sicuro. Ciò comporta anche forze di taglio inferiori durante la lavorazione. Questo porta enormi vantaggi nell'uso di utensili lunghi e riduce notevolmente il deflessione e le vibrazioni.
„I criteri di selezione importanti erano quindi, tra l'altro, che utilizziamo utensili standard a taglio morbido, che supportano la grande dinamicità della macchina, consentono alte velocità di rotazione e funzionano in modo sicuro per mantenere alta la disponibilità dell'impianto“, afferma Michele Piccolantonio. „Nella sgrossatura, inoltre, dovrebbero essere possibili tassi di asportazione molto elevati – parola chiave lavorazione ad alto volume – e nella finitura superfici di alta qualità“, aggiunge Anton Kress. Alla fine è stato creato un set di utensili con frese delle famiglie HELIALU, MegaAlu e MULTIMASTER.
Rimuovere rapidamente molto materiale
Per rimuovere grandi quantità di materiale in breve tempo, sono stati utilizzati fresatori HELIALU con raffreddamento JHP mirato di 50 millimetri di diametro. Per la sgrossatura del contorno superficiale e la prima parte della tasca, il fresatore era previsto come utensile monoblocco con una lunghezza di 110 millimetri, dotato di quattro inserti intercambiabili (WSP) con due bordi di taglio elicoidali. I bordi di taglio affilati, lunghi 22 millimetri, con angolo di attacco altamente positivo e superfici di truciolo lucidate, tagliano in modo morbido e garantiscono un eccellente flusso di truciolo.
„Così abbiamo fresato a una velocità di 25.400 giri al minuto e siamo riusciti a estrarre fino a 148 kilowatt dall'albero“, si rallegrano Stefan Diem. „Con un avanzamento di 25.400 millimetri al minuto e una profondità di taglio di 16,5 millimetri, siamo riusciti a rimuovere fino a 14,5 litri di materiale al minuto.“ Le aree più profonde della tasca sono state lavorate da bavius con frese HELIALU a innesto di lunghezze 157, 207 e 257 millimetri, equipaggiate con WSP da 14, in modo sicuro per il processo – con velocità fino a 28.000 giri al minuto, una potenza fino a 65 kilowatt e avanzamenti fino a 16.500 millimetri al minuto. „È stato davvero impressionante come la macchina ha attraversato il materiale“, dice Dominik Merz.
Con quattro frese MegaAlu in metallo duro integrale a tre taglienti con un diametro di 25 millimetri e lunghezze da 5xD a 8xD, bavius ha ridotto i raggi degli angoli da R50 e R25 a R12,5 e ha fresato la tasca fino alla sua profondità finale di 260 millimetri. „Per questo utilizziamo anche le uniche eccezioni allo standard. Le due frese da 7xD e 8xD sono strumenti speciali“, dice Calogero La Quatra. „Il vantaggio particolare di questi specialisti in alluminio a tre taglienti: hanno una distribuzione irregolare e grazie alla loro particolare geometria delle lame, il processo è praticamente privo di vibrazioni anche con sporgenze così elevate.“
Qualità superficiale di alto livello grazie alle frese MULTIMASTER
Nella produzione di componenti aeronautici non si tratta solo di rimuovere rapidamente grandi quantità di materiale. È altrettanto importante avere una alta qualità delle superfici dei componenti. Questo rende la finitura un processo cruciale. Per il test sono stati utilizzati frese a sfera e frese a barile VHM avvitabili della famiglia MULTIMASTER di ISCAR con lunghezze degli utensili comprese tra 155 e 293 millimetri. Con velocità dell'albero comprese tra 21.000 e 27.000 giri al minuto, sono state create superfici fini e prive di righe sul fondo e sulle pareti della tasca in pochi minuti, con profondità di rugosità di 6,5 micrometri.
Per la finitura del fondo della tasca è stata utilizzata una fresa a sfera EBA a tre taglienti con un diametro di 16 millimetri e un raggio di 8. Montata su un gambo da 200, lo strumento misura 280 millimetri. Per rifinire i lati più grandi della tasca, bavius ha utilizzato la fresa a barile EOBA a forma di goccia con un diametro di 16 millimetri, quattro bordi di taglio e un raggio di profilo di 75 sul gambo da 200. „Questa fresa a barile rifinisce fino a nove volte più velocemente di una fresa a sfera comparabile. Questo è dovuto al fatto che il raggio funge da fattore matematico e quindi i salti di linea possono essere aumentati di un fattore assiale“, spiega Calogero La Quatra. „E questo a bassa velocità e indipendentemente dai parametri di taglio.“
Risultato del test supera le aspettative
In sole tre ore sono stati rimossi circa 70 chilogrammi di materiale, la tasca è stata fresata in modo sicuro e nella qualità richiesta nel blocco. „La combinazione di un impianto dinamico e potente e di uno strumento adeguato riduce i tempi di lavorazione e aumenta notevolmente la produttività“, riassume Stefan Diem il risultato. „E come previsto, anche gli strumenti a lunga sporgenza con il portautensile da 63/80 hanno funzionato in modo assolutamente stabile e privo di vibrazioni.“
Con un HELIALU lungo 357 millimetri e con un diametro di 50 millimetri, i costruttori di macchine hanno spinto questo test di stabilità al limite: oltre alla tasca a V, hanno fresato in modo sicuro un'altra cavità nel blocco di alluminio con un avanzamento di 8.100 millimetri al minuto e una velocità dell'albero di 18.000 giri al minuto.
„Il test ha superato tutte le aspettative. Il cliente era completamente convinto e così entusiasta che avrebbe voluto portare via la macchina subito“, dice Dominik Merz. „Grazie all'interazione tra la nostra AeroCell dinamica e gli strumenti innovativi di ISCAR, siamo riusciti a offrirgli una soluzione efficiente.“
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