航空宇宙：チタンを迅速かつ安全に加工

ウォルターは特殊工具を使用してチタン加工を改善しています

テュービンゲンを拠点とする航空宇宙産業向けのスペシャリストであるウォルターのXpressシリーズは、航空宇宙産業の厳格な要件を測定するために作られています。特に、顧客固有の寸法の超硬工具は、2週間から最大3週間以内に納品できます。革新的な新しい工具コーティングと工具技術により、場合によっては工具寿命が2倍以上になります。

航空宇宙産業では、他のセクターと比較して、物事は少し異なって行われます。重量は極めて重要な役割を果たし、1グラムごとに重要になります。部品や部品の価格ではなく、最終的には製品の重量が収益性を決定します。チタンがこの分野でかなりの成長と人気を享受しているのも不思議ではありません。これは特に、高強度も重要となる構造部品に当てはまります。典型的な例は、ドアとドアフレームの周囲、着陸装置のサポート、足回りの支柱、または着陸フラップのトラックです。チタンは耐食性と温度にも耐性があります。

しかし、特に民間航空用の航空機のメーカーは、たとえば自動車業界でよく知られているように、シリーズメーカーの圧力にますますさらされていることに気づいています。これまで、ボーイング、エアバス、そして程度は少ないがボンバルディアは、主にそれらの間で市場を共有してきました。その間、中国とロシアからの新しい競争相手は市場に参入する準備をしています。したがって、製造を可能な限り費用効果の高いものにするという圧力が高まっています。 Walterは、この点でXpressAerospaceシリーズに重要な貢献をしています。

ツーリングシステムのさらなる開発

課題：チタンは、これまで主に使用されてきたアルミニウムよりも加工が困難です。その高い化学反応性により、加工中に刃先で切りくずが溶けます。材料の熱伝導率が低いため、刃先の温度が大幅に上昇します。得られる切りくずは、しばしば非常に強靭で研磨性があります。最小の弾性率は、ワークピースの曲げにつながりやすくなります。エッジゾーンでの材料の凝固とともに、これは低速の切削速度でも工具のエッジ寿命を短縮します。

ツールのコストは、プロセスだけでなく、コンポーネントと材料に課せられる要求にも大きく依存します。肉厚を薄くすると部品が非常に不安定になる可能性があるため、機械の安定性と型締が重要な焦点となります。適切なクーラント戦略を使用することも、工具寿命に大きな影響を及ぼします。 Walterは、加工時間を短縮することを目的として、工具システムを継続的に開発しています。ここでは、超硬基板、新しいコーティング技術、切削工具のマクロおよびミクロの形状が重要な役割を果たします。ただし、CAD / CAMスペシャリストと協力して、加工戦略をさらに最適化することもできます。

これにより、今日のチタンの仕上げと荒加工のための高性能切削（HPC）と高性能切削（HDC）が可能になります。 Walter Prototype Ti38 Z6-10と革新的な新しいコーティングを使用した動的フライス盤により、最大140 m/minの切削速度を実現できます。最大10歯のマルチトゥースソリューションにより、低い接触幅でフィードを最大50％増加させることができます。これらの超硬工具ソリューションは、従来のソリューションと比較して、最終的に最大50％の金属除去率の向上を達成できます。

コーティングは工具寿命を決定します

新しく開発された基板およびコーティング技術の例は、ウォルタープロトタイプTi範囲の超硬工具用のPVDベースのコーティング（物理蒸着）です。このコーティングは、従来のANCコーティング（窒化アルミニウムアルミニウム）と比較して、工具寿命を最大100％以上大幅に延長します。これは、プロトタイプHPC Ti40を使用した半仕上げおよび仕上げ時の引張強度が1250N/mm²の3.7164チタン製の窓枠の工具寿命を、175分から444分に154％向上させることができたことを意味します。プロトタイプHDCTi38Lを使用して外側の輪郭を仕上げると、工具寿命が116％延長されました。速度が25％向上し、加工量が23％向上しました。

さらなる革新は、例えばWalterBLAXXM3255ヤマアラシフライス盤に使用されるインデックス可能なインサート切削工具材料WSM45XのCVDコーティング技術です。コーティングは熱保護シールドとして機能し、最大65 m / minの高速切削速度を促進し、工具エッジの寿命を最大130分まで延長します。これにより、チタン構造部品の工具寿命を2倍にすることができます。チタン構造部品は、通常、45 m/minの切削速度と0.12mmの送りでフルスロッティングとクライムミリングを組み合わせて使用​​されます。さらなるオプションは、約60分の一定の工具寿命で切削速度を65 m/minに上げることです。仕上げフライス盤は、PCD（多結晶ダイヤモンド）の刃先を使用して実行することもできます。これは、既知の最も硬い材料の1つです。

ただし、この場合、刃先の加工温度を600°C未満に保つために、適切なクーラント戦略を実行する必要があります。一般に、切削液と冷却媒体の濃度は、特に工具寿命に大きな影響を及ぼします。冷却媒体をできるだけ直接作業ゾーンに導入することが最も重要です。これは、ツールの特別なクーラントスルーによって容易になります。最大70バールの高圧冷却は、新しい工作機械の最先端技術です。極低温加工用の特別なツールソリューションはさらに進んで、さらに低温の液体二酸化炭素または窒素を処理します。

ツールサプライヤーからテクノロジーパートナーへ

Walterは、自身をデジタルプロセスパートナーと見なしているため、「コンポーネントソリューション」という意味でアプリケーションとより密接に関連するツールを開発しています。これには、専門家のチーム全体が必要です。適切なCAD/CAMスキルは、プロセスを完全に評価するための重要な前提条件です。 Walterは顧客のニーズに応え、プロセス全体を通じてツール、ソリューション、サービスを提供しています。

この開発に関して、ウォルターは、シェフィールド大学の先端製造研究センターと共同で「コンポーネントソリューション」プロジェクトを開発しました。プロジェクトの過程で、航空および航空宇宙産業で一般的に使用されるCAMプログラムを使用して、構造コンポーネントで発生するすべてのポケット形状に対して特別な機械加工戦略が開発されました。この「ツールボックス」により、顧客のコンポーネントの3Dモデルから適切な機械加工プロセスを迅速かつ効率的に導き出すことができます。

最短時間で最高の品質

「待つ人には良いことがやってくる」というのは、今日ではもはや真実ではありません。顧客固有の特別な寸法を持つ高性能ツールでさえ、多大な時間的プレッシャーにさらされています。そのため、今年の初めから、ウォルターは、特に航空宇宙セクター向けに、老舗のウォルターエクスプレスサービスを提供してきました。 Xpressツールソリューションは、2週間から最大3週間以内に納品できます。速度は注文プロセス自体から始まります。 my.Walterソフトウェアソリューションを使用すると、顧客はオンラインで、または訓練を受けたフィールドサービス担当者と一緒にツールを設計できます。 「WalterOnlineXpress」を使用すると、顧客は最大1時間以内に2D図面と3Dモデルを含む拘束力のある見積もりを電子メールで受け取ります。社内でボトルネックになることが多い注文自体も、Walterツール管理を使用して大幅に加速されます。