Čvrsti savez

10.05.2018

Nikken i austrijski proizvođač alata Wedco osnažuju suradnju na području visokoučinkovite obrade titana u zrakoplovnoj i svemirskoj industriji. Rezultat je čvrsti »savez« za ekonomičnu i pouzdanu obradu titana, sastavljenu od glodala Wedco ENDURANCE ENDMILL XT-3 i steznih trnova Nikken X-Treme.

Rezna oštrica alata je tijekom rezanja lakog titana snažno toplinski opterećena. Austrijski proizvođač reznih alata Wedco se posljednjih godina intenzivno posvetio tom problemu, a rezultat su posebna glodala za visokobrzinsku obradu titana. Glodala djeluju u kombinaciji sa steznim trnom Nikken X-Treme, koji nudi jedno od najvećih razina osiguranja od izvlačenja i zakretanja na tržištu. Nova obitelj NDURANCE ENDMILL XT-R je plod razvoja internog projekta društva Wedco, nazvanog »ready for take-off 1«.

Tehnički izazovi

Lagani materijal titan radi svojih fizikalnih, mehaničkih i toplinskih svojstava uvrštavamo među teško obradive materijale. Otežano rezanje se pokazuje prije svega u činjenici, da je oštrica alata snažno toplinski opterećena, jer odvojene čestice sa sobom nose vrlo malo topline. Približno 60 posto sve nastale topline tako ostaje u reznom alatu. Uzrok su karakteristična svojstva titana, kao npr. specifična toplinska provodnost i gustoća, koji sprječavaju brzo odvođenje topline s odvojenim česticama i preko obratka. Titan se, radi svog malog modula elastičnosti, također savija pod pritiskom reznog alata, a posljedica su odstupanja mjera i vibracije alata, koji snažno utječu na proces obrade.

Ti6Al4V je klasična alfa-beta legura za zrakoplovnu industriju s uravnoteženim sastavom mikrostrukture. Zahtjevi na alat za glodanje, upinjala alata i obradne strojeve su pri tom materijalu vrlo veliki. »Pri određivanju geometrije smo stoga proveli opsežna vibracijska ispitivanja, kako bismo uklonili negativne pojave, koje utječu na ubrzano trošenje alata,« pojašnjava Horst Payr, tehnički direktor i prokurist u društvi Wedco Tool Competence. Titan je pored toga sklon navarivanju na alat (radi naljepaka i zaljepljivanja).
 

Sila stezanja i tehnologija alata
Stezni trn Nikken X-Treme osigurava visoki stupanj sigurnosti od izvlačenja i zakretanja. »Patentirani četverostruki stezni sustav Sure-lock pri seriji X-Treme ne osigurava samo točno pozicioniranje, već i sprječava pomicanje i izvlačenje glodala, i pri najzahtjevnijim radnim uvjetima,« nastavlja Payr. Drške alata iz serije glodala XT-R su brušene na razred tolerancije h5 i prema specifikacijama okruglosti Wedco, razvijene s varijabilnom aksijalno koncentričnom geometrijom, koja je bila razvijena za zahtjevno rezanje. »Stabilna slobodna duljina drške je osnovni zahtjev za najveću sigurnost od odmicanja, tj. otklona alata pri rezanju utora i džepova. Posebna varijabilna neujednačena izvedba reznog dijela alata omogućuje male odvojene čestice pri svim operacijama, a s time uklanja i vibracije. Posljedično se produljuje postojanost alata, postiže se veća učinkovitost rezanja, te je osigurana zahtijevana pouzdanost procesa,« nabraja Horst Payr.

Pozitivna geometrija prednje površine alata u vezi s prilagođenim slobodnim kutom daje stabilne uvjete rezanja pri glodanju utora do dubine 2 x D. Glodalo XT-R je za dobro odvođenje topline i uklanjanje odvojenih čestica pri obradi utora i džepova opremljeno i s unutrašnjim hlađenjem. »Temperature pri rezanju od 230 do 250 °C se apsorbiraju na mjestu nastajanja, dakle na reznoj oštrici. Na taj način izbjegavamo prijevremeno otkazivanje prevlake i supstrata od tvrdog metala,« uvjeren je Payr.

Vezivo s novim sastavom
Posebna pozornost nije bila posvećena samo geometriji, već i izboru supstrata i prevlake od tvrdog metala. Na temelju triboloških ispitivanja bila je izabrana kvaliteta s ultrafinim zrnima, te s novim sastavom veziva za osnovne legure na bazi titana i nikla. »Rezultat je bitno poboljšana žilavost i toplinska postojanost reznog materijal. Polirane funkcijske površine, provjereno optimiranje trošenja i posebno prilagođena PVD-prevlaka WEZY debljine 2,0-4,0 μm osiguravaju optimalno djelovanje alata.«

Pouzdana obrada komponenata
Pri optimiranju i prilagođavanju parametara rezanja, nisu mislili samo na stupanj odvajanja materijala. U središtu pozornosti je bila prije svega pouzdanost procesa obrade komponenata. Ona je definirana s prosječnim trošenjem čitavog alata 50 μm, koje sprječava lom alata. Kada se postigne granično trošenje, alat je moguće izbrusiti. Polu-standardna serija alata ENDURANCE XT-R u kombinaciji sa steznim trnom Nikken X-Treme Chuck se danas već primjenjuje u serijskoj proizvodnji. »Naše rješenje donosi i učinkovitost i kontrolu, kao i pouzdanost, koje traže zahtjevne komponente i aplikacije u zrakoplovnoj i svemirskoj industriji,« zaključuje Horst Payr.