Gu ¨ hring oHG NOWOCZESNE NARZĘDZIA Tak produkują najlepsi • MECHANIK NR 8-9/2013 a) b) Rys. 1. Frezowanie materiałów kompozytowych: a) klasyczne, b) kom- presyjne – frezem kompresyjnym Obróbka materiałów dla przemysłu lotniczego Przemysł lotniczy jest jednym z nielicznych, w których kryzys nie przyniósł tak negatywnych skutków, jak w większości gałęzi przemysłu na całym świecie. Produkcja lotnicza rozwija się nadal w bardzo szybkim tempie. O jej poziomie najlepiej świadczą portfele zamówień wszystkich światowych producentów wypeł- nione na wiele lat do przodu. W Polsce najlepiej o kondycji przemysłu lotniczego mówi rosnąca z roku na rok liczba firm zrzeszonych w Dolinie Lotniczej. Obecnie członkami Doliny jest już ponad 100 polskich firm. Grupa Gu ¨ hring od dziesiątków lat współpracuje z naj- większymi światowymi producentami przemysłu lotni- czego. Do najważniejszych możemy zaliczyć: Airbus (Tuluza, Hamburg, Stade, Nordenham, Brema); Boeing (Seattle, Auburn, Everret, Renton, El Segundo, Fred- rickson, Portland, St. Louis); EADS (Augsburg); Euro- copter (Donauworth); MTU (Monachium); Lockheed Martin (Marietta, Dallas/Fort Worth); Northrop Grum- man (Palmdale, El Segundo); Spirit (Wichita, Arkan- sas); Alenia (Grotaglie, Turyn). Kontynuowanie współpracy z tym przemysłem wyma- ga od producenta narzędzi nieustannego rozwoju oferty poprzez dostosowanie konstrukcji narzędzi i materia- łów, z jakich są one wykonywane, do wymagań stawia- nych przez coraz trudniejsze do obróbki materiały sto- sowane powszechnie w nowych konstrukcjach samo- lotów, helikopterów, silników czy innych ich komponen- tów. Obecne konstrukcje w przemyśle lotniczym bazują na stopach tytanu, niklu, magnezu lub innych superstopach (Inconel, Waspalloy...), a przede wszystkim na materia- łach kompozytowych na bazie włókien węglowych CFRP (Carbon Fibre Reinforced Plastics) produkowa- nych w bardzo wielu odmianach, a także na materiałach składających się z wielu różnych warstw, np. kompozy- tów CFRP, tytanu, aluminium czy miedzi. Przypomnijmy, że udział materiałów kompozytowych w Boeingu 787 – tzw. Dreamlinerze – wynosi 59% masy całkowitej samolotu! O tak dużym zastosowaniu mate- riałów kompozytowych zadecydowały ich cechy. Mate- riał ten jest bardzo lekki i jednocześnie charakteryzuje się dużą odpornością na zniszczenie. Poprawna obrób- ka takich materiałów wymaga jednak spełnienia wielu specjalnych warunków, zarówno co do użytych narzę- dzi, jak i prowadzenia procesu obróbki. Kompozyt ten składa się z żywicy i włókna węglowego. Włókna węglowe mogą być ułożone krzyżowo – jak w typowym materiale tkanym lub wzdłużnie (jednokierun- kowo) – bez krzyżowania. „Płótno” z włókien węglowych jest pokryte żywicą, a następnie umieszczane w formie, gdzie w specjalnym piecu (autoklawie), pod wysokim ciśnieniem, jest „wypiekane”. Tak uzyskane części mu- szą być poddane obróbce mechanicznej w celu zapew- nienia dokładności kształtów czy otworów. Ekstremalna wytrzymałość mechaniczna i bardzo wysoka odporność na ścieranie powodują, że zużycie narzędzi do obróbki tych materiałów następuje niezwykle szybko. Nawet małe zaokrąglenie krawędzi skrawającej powoduje, że skrawa- nie staje się niemożliwe, gdyż efektem użycia stępionego narzędzia jest rozklejenie, czyli oddzielenie włókna od żywicy, nazywane delaminacją. Dlatego delaminacja jest podstawowym kryterium oceny przydatności narzędzi. Sposób obróbki, konstrukcje narzędzi i parametry obróbki nowoczesnych metalowych materiałów „lotni- czych” były wielokrotnie prezentowane przez nas w Me- chaniku i innych wydawnictwach. Obecnie przedstawimy kilka nowych konstrukcji na- rzędzi do obróbki materiałów kompozytowych i wie- lowarstwowych. Frezowanie kompresyjne Zapewnienie braku delaminacji przy frezowaniu mate- riałów kompozytowych jest bardzo trudne. Już niewiel- kie stępienie narzędzia lub niewłaściwe zamocowanie
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Guhring oHG
NOWOCZESNE NARZĘDZIATak produkują najlepsi
• MECHANIK NR 8-9/2013
a) b)
Rys. 1. Frezowanie materiałów kompozytowych: a) klasyczne, b) kom-presyjne – frezem kompresyjnym
Obróbka materiałówdla przemysłu lotniczego
Przemysł lotniczy jest jednym z nielicznych, w których kryzys nie przyniósł taknegatywnych skutków, jak w większości gałęzi przemysłu na całym świecie.Produkcja lotnicza rozwija się nadal w bardzo szybkim tempie. O jej poziomienajlepiej świadczą portfele zamówień wszystkich światowych producentów wypeł-nione na wiele lat do przodu.
W Polsce najlepiej o kondycji przemysłu lotniczego
mówi rosnąca z roku na rok liczba firm zrzeszonych
w Dolinie Lotniczej. Obecnie członkami Doliny jest już
ponad 100 polskich firm.
Grupa Guhring od dziesiątków lat współpracuje z naj-
większymi światowymi producentami przemysłu lotni-
czego. Do najważniejszych możemy zaliczyć: Airbus
(Tuluza, Hamburg, Stade, Nordenham, Brema); Boeing
(Seattle, Auburn, Everret, Renton, El Segundo, Fred-
rickson, Portland, St. Louis); EADS (Augsburg); Euro-
copter (Donauworth); MTU (Monachium); Lockheed
Martin (Marietta, Dallas/Fort Worth); Northrop Grum-
man (Palmdale, El Segundo); Spirit (Wichita, Arkan-
sas); Alenia (Grotaglie, Turyn).
Kontynuowanie współpracy z tym przemysłem wyma-
ga od producenta narzędzi nieustannego rozwoju oferty
poprzez dostosowanie konstrukcji narzędzi i materia-
łów, z jakich są one wykonywane, do wymagań stawia-
nych przez coraz trudniejsze do obróbki materiały sto-
sowane powszechnie w nowych konstrukcjach samo-
lotów, helikopterów, silników czy innych ich komponen-
tów.
Obecne konstrukcje w przemyśle lotniczym bazują na
stopach tytanu, niklu, magnezu lub innych superstopach
(Inconel, Waspalloy...), a przede wszystkim na materia-
nych w bardzo wielu odmianach, a także na materiałach
składających się z wielu różnych warstw, np. kompozy-
tów CFRP, tytanu, aluminium czy miedzi.
Przypomnijmy, że udział materiałów kompozytowych
w Boeingu 787 – tzw. Dreamlinerze – wynosi 59% masy
całkowitej samolotu! O tak dużym zastosowaniu mate-
riałów kompozytowych zadecydowały ich cechy. Mate-
riał ten jest bardzo lekki i jednocześnie charakteryzuje
się dużą odpornością na zniszczenie. Poprawna obrób-
ka takich materiałów wymaga jednak spełnienia wielu
specjalnych warunków, zarówno co do użytych narzę-
dzi, jak i prowadzenia procesu obróbki.
Kompozyt ten składa się z żywicy i włókna węglowego.
Włókna węglowe mogą być ułożone krzyżowo – jak
w typowym materiale tkanym lub wzdłużnie (jednokierun-
kowo) – bez krzyżowania. „Płótno” z włókien węglowych
jest pokryte żywicą, a następnie umieszczane w formie,
gdzie w specjalnym piecu (autoklawie), pod wysokim
ciśnieniem, jest „wypiekane”. Tak uzyskane części mu-
szą być poddane obróbce mechanicznej w celu zapew-
nienia dokładności kształtów czy otworów. Ekstremalna
wytrzymałość mechaniczna i bardzo wysoka odporność
na ścieranie powodują, że zużycie narzędzi do obróbki
tych materiałów następuje niezwykle szybko. Nawet małe
zaokrąglenie krawędzi skrawającej powoduje, że skrawa-
nie staje się niemożliwe, gdyż efektem użycia stępionego
narzędzia jest rozklejenie, czyli oddzielenie włókna od
żywicy, nazywane delaminacją. Dlatego delaminacja jest
podstawowym kryterium oceny przydatności narzędzi.
Sposób obróbki, konstrukcje narzędzi i parametry
obróbki nowoczesnych metalowych materiałów „lotni-
czych” były wielokrotnie prezentowane przez nas w Me-chaniku i innych wydawnictwach.
Obecnie przedstawimy kilka nowych konstrukcji na-
rzędzi do obróbki materiałów kompozytowych i wie-
lowarstwowych.
Frezowanie kompresyjne
Zapewnienie braku delaminacji przy frezowaniu mate-
riałów kompozytowych jest bardzo trudne. Już niewiel-
kie stępienie narzędzia lub niewłaściwe zamocowanie
MECHANIK NR 8-9/2013 •
a) b) c)
a) b)
Rys. 2. Przykłady frezów firmy Guhring do frezowania kompresyj-nego: a) frez węglikowy o lewo-prawoskrętnych ostrzach skrawają-cych, b) frez kompresyjny o dużym skręcie ostrzy opracowany dlamateriałów cienkich i typu plaster miodu, c) frez kompresyjny z ost-rzami PKD
Rys. 3. Wsteczne wyprowadzenie chłodziwa
Rys. 4. Zjawisko delaminacji na wejściu do otworu przy obróbcemateriału wielowarstwowego
Rys. 5. Wiertło z łamaczem wiórów (a) oraz dwustopniowa konstruk-cja wiertła umożliwiająca poprawne wykończenie otworu (b)
materiału powoduje powstawanie delaminacji (rys. 1a).Aby przeciwdziałać temu zjawisku, opracowano zupeł-
nie nową konstrukcję frezu, w którym ukształtowanie
krawędzi skrawających powoduje, że siły skrawania
wciskają niejako włókna materiału do wewnątrz. Stąd
wzięła się nazwa frezowanie kompresyjne. Istotę obró-
bki pokazuje rys. 1b.
Obecnie firma Guhring oferuje kilka typów frezów do
frezowania kompresyjnego:
� monolityczne frezy węglikowe o lewo-prawoskręt-
nych ostrzach skrawających (rys. 2a),
� frezy kompresyjne o dużym skręcie ostrzy, opra-
cowane dla materiałów cienkich i typu plaster miodu
(rys. 2b),
� frezy kompresyjne z ostrzami PKD (jedno ostrze
lewo-, drugie prawoskrętne) (rys. 2c).
Chłodzenie powietrzem
„z wstecznym wyprowadzeniem”
Kolejną trudnością przy obróbce materiałów kom-
pozytowych jest dobór chłodzenia. Chłodzenie emulsją
jest wprawdzie najefektywniejsze, lecz powoduje na-
stępne problemy – koszt utylizacji mieszanki, tj. pyłu
CFRP + chłodziwa, jest bardzo wysoki; powstaje też