Novinka od Kennametalu: monolitní keramická fréza Beyond

Opracování vysokopevnostních materiálů vyžaduje nástroje pro vyšší řezné síly. Patentované slitiny na bázi niklu používané např. v plynových a parních turbínách patří mezi nejpevnější materiály na světě. Byly vyvinuty pro provoz v elektrárnách pro vysoké teploty. To přináší nejen zvýšení potřebného výkonu, ale i zvýšení účinnosti a redukci nebo eliminaci škodlivých emisí. Superslitiny jako Inconel, Waspaloy, Rene a další vstupují do hry při výrobě lopatek turbín a dalších dílů, které vyžadují vysokou pevnost, odolnost proti tečení při vysokých teplotách, fázovou stabilitu a odolnost vůči oxidaci a korozi.
Avšak obrábění takových materiálů může být pomalou, pracnou a nákladově výraznou zkušeností. Celokarbidové nástroje obvykle mohou v těchto materiálech dosáhnout rychlostí mezi 65 a 200 SFM (20 až 60 m.min-1) při omezené životnosti nástrojů. Nové monolitní keramické stopkové frézy Beyond KYS40TM však představují žádané zásadní zlepšení při obrábění vysokopevnostních slitin na bázi niklu, jelikož hrubování zrychlí až na 3300 SFM (1000 m.min-1) při životnosti nástrojů dva až třikrát delší, než mají srovnatelné monolitní karbidové nástroje.

Za hranice dosavadních možností
Řezné nástroje zhotovené z keramiky, převážně z oxidu hlinitého (Al2O3) existovaly již počátkem 20. století - patenty na keramické řezné nástroje byly vydány v Německu v roce 1913 a komerčně byly tyto nástroje dostupné v USA v roce 1950. Dnes jsou zastupovány keramickými výměnnými břitovými destičkami, které mohou být využívány při vyšších řezných rychlostech ve vybraných aplikacích. Monolitní keramické frézy ale byly k vidění zřídka, jelikož takové nástroje byly křehčí než karbidové a nepracovaly dobře. Mnoho výrobců turbín si z důvodu vysoké spotřeby těchto nástrojů přitom zavedlo vlastní výrobu monolitních karbidových fréz.
Nový materiál SiAlON KYS40 od Kennametalu a celková konstrukce monolitní keramické frézy nyní nabízí unikátní možnosti pro hrubování tepelně odolných slitin na bázi niklu. Řezné rychlosti v superslitinách na bázi niklu mohou být až 20x vyšší ve srovnání s celokarbidovými frézami. Je to díky výjimečné odolnosti keramiky vůči žáru a silnějším řezným hranám, přičemž životnost nástroje může být 5krát i vícekrát delší.
Mechanismus a indikace opotřebení u monolitní keramické frézy jsou zcela odlišné od karbidové a dovolují práci daleko za bodem, kdy by bylo třeba karbidový nástroj vyměnit. To je také důvodem, proč je nová fréza řady KYS40 představována jako nástroj dovolující obrábění za hranicemi regulérního opotřebení.

Obrábění turbínových lopatek
Téměř všechna elektrická energie na zemi je generována turbínami. Výroba, řízení a údržba těchto rozhodujících komponent jsou zásadní pro udržení nepřetržitých dodávek energie, což vyvíjí velký tlak na výrobce, aby neustále inovovali své obráběcí strategie. Nová řada keramiky Beyond KYS40 v obou verzích – čtyřbřité i 6břité – přináší zvětšený průřez jádra, který zlepšuje tuhost nástroje a snižuje odchylku ve vysokých řezných rychlostech. Optimalizovaná geometrie a 40stupňový úhel šroubovice zlepšují řezný proces a odvod třísek.
Při hrubování tvaru malé turbínové lopatky vyrobené z Inconelu 718 obráběním za sucha, bylo s čtyřbřitou EADE stopkovou frézou dosaženo rychlosti 645 m.min-1 (2116 SFM) a posuvu 0,03 mm/zub (0,0012 IPT). Hloubka řezu byla 0,5 mm a šířka 11,4 mm. Ve srovnání s konvenčním řešením bylo při hrubování čtyřbřitou EADE frézou dosaženo trojnásobné dráhy za kratší dobu, což v praxi znamená, že tato aplikace přinesla třikrát více vyfrézovaných dílů.
Šestibřitá EADE keramická fréza byla testována při kopírovacím frézování pevných lopatek rotoru, vyráběných z Inconnelu 718, s použitím stlačeného vzduchu pro odstraňování třísek. Na rozdíl od konvenčního karbidového nástroje vytváří třísky, jež mají blíže k prachu než k tradičním zkrouceným třískám, a vyžaduje pouze stlačený vzduch pro vyfoukání třísek z místa řezu. Testovací podmínky byly: řezná rychlost 679 m.min-1 (2228 SFM), posuv 0,03 mm/zub (0,0012 IPT) a měnicí se hloubka řezu až do 0,5 mm. Výsledkem byly dva segmenty rotoru obrobené jedním nástrojem za 12 minut strojního času.
Nové monolitní keramické frézy jsou také uvedeny v nové aplikaci pro iPad „Kennametal Innovations“, kterou lze zdarma stáhnout z iTunes App Store. Jednoduchá navigace v této aplikaci usnadňuje vyhledávání prostřednictvím klíčových slov pro nalezení specifických nástrojových řešení a produktových skupin.
Kennametal nabízí nové monolitní keramické frézy KYS40 v rozsahu od 3/16 do 1/2 palce (4–12 mm) ve dvou variantách: 6břitá verze pro čelní frézování a kopírování a čtyřbřitá verze s krčkem pro frézování drážek a kapsování. Obě produktové řady rovněž dobře umožňují rampování, spirální interpolaci a trochoidální obrábění.
Práce s nástrojem nevyžaduje použití speciálního upínání, plně dostačuje použití běžného vysokovýkonného upínače nebo hydraulického upínače, který ale musí být schopen pracovat ve vysokých otáčkách nutných pro obrábění superslitin. Pro zajištění nejvyšší životnosti nástroje je doporučeno následné vyvážení.
 

Publikováno: 23. 10. 2013 | Počet zobrazení: 3030 701