Mecanizado Rápido y Seguro de Titanio para Aeroespacial con Herramientas Xpress de Walter

Walter está mejorando el mecanizado de titanio con herramientas especiales

La gama Xpress de Walter, especialista con sede en Tübingen, para la industria aeroespacial está hecha a la medida para los requisitos exigentes de la industria aeroespacial. En particular, sus herramientas de metal duro con dimensiones específicas del cliente están disponibles para entrega dentro de dos a un máximo de tres semanas. Una nueva tecnología de recubrimiento y herramienta innovadora asegura que la vida de la herramienta se duplica en algunos casos.

En la industria aeroespacial, las cosas se hacen un poco diferente en comparación con otros sectores. El peso juega un papel fundamental, y cada gramo menos cuenta. En última instancia, es el peso de un producto lo que determina su rentabilidad, en lugar de los precios de piezas y componentes. No es de extrañar entonces que el titanio esté disfrutando de un crecimiento considerable y popularidad en este sector. Este es el caso especialmente para componentes estructurales para los que también importa la alta resistencia. Ejemplos típicos son puertas y alrededores de marcos de puertas, soportes de tren de aterrizaje, puntales de tren de aterrizaje o rieles de flaps de aterrizaje. El titanio también es resistente a la corrosión y a la temperatura.

Sin embargo, los fabricantes de aviones para aviación civil en particular se encuentran cada vez más sujetos a las presiones de un fabricante en serie, como es familiar, por ejemplo, de la industria automotriz. Hasta ahora, Boeing, Airbus y, en menor medida, Bombardier, han compartido principalmente el mercado entre ellos. Mientras tanto, nuevos competidores de China y Rusia se están preparando para entrar al mercado. La presión para que la fabricación sea lo más rentable posible está por lo tanto aumentando. Walter está haciendo una contribución importante en este sentido con la gama Xpress Aeroespacial.

Desarrollo adicional de los sistemas de herramientas

El desafío: El titanio es más difícil de mecanizar que el aluminio, que se ha usado en gran medida hasta ahora. Su alta reactividad química lleva a que las virutas se fusionen en el filo de corte durante el mecanizado. La mala conductividad térmica del material permite que las temperaturas en el filo de corte aumenten significativamente. Las virutas resultantes son a menudo extremadamente duras y abrasivas. El módulo de elasticidad mínimo lleva fácilmente a la flexión de la pieza de trabajo. Junto con la solidificación del material en la zona del filo, esto reduce la vida del filo de la herramienta incluso a bajas velocidades de corte.

Los costos de herramienta también dependen significativamente de las demandas puestas en el componente y el material, así como en el proceso. Disminuir el espesor de la pared puede causar que las partes se vuelvan extremadamente inestables, por lo que un enfoque importante es la estabilidad de la máquina y la sujeción. Usar la estrategia de refrigerante correcta también tiene una influencia significativa en la vida de la herramienta. Walter está desarrollando continuamente sus sistemas de herramientas con el objetivo de reducir los tiempos de mecanizado. Sustratos de carburo, nuevas tecnologías de recubrimiento y macro- y micro-geometrías de las herramientas de corte juegan un papel importante aquí. La estrategia de mecanizado puede, sin embargo, optimizarse aún más en colaboración con especialistas CAD/CAM.

Todo esto hace posible hoy el corte de alto rendimiento (HPC) y corte de alta dinámica (HDC) para acabado y desbaste de titanio. El fresado dinámico con el Walter Prototype Ti38 Z6-10 y recubrimiento innovador nuevo permite alcanzar velocidades de corte de hasta 140 m/min. Soluciones multi-diente con hasta diez dientes permiten aumentar el avance hasta en un 50 % anchos de contacto bajos. Estas soluciones de herramientas de metal duro sólido pueden lograr en última instancia un aumento en la tasa de remoción de metal de hasta un 50 % en comparación con soluciones convencionales.

El recubrimiento determina la vida de la herramienta

Un ejemplo de las nuevas tecnologías de sustrato y recubrimiento desarrolladas es el recubrimiento basado en PVD (deposición física de vapor) para herramientas de metal duro sólido en la gama Walter Prototype Ti. Este recubrimiento aumenta sustancialmente la vida de la herramienta en comparación con el recubrimiento ANC convencional (nitruro de aluminio cromo) —hasta un 100 % y más. Esto significa que la vida de la herramienta de un marco de ventana hecho de titanio 3.7164 con una resistencia a la tracción de 1250 N/mm² al semi-acabado y acabado usando un Prototype HPC Ti40 ha podido aumentarse en un 154 % de 175 minutos a 444 minutos. Usando un Prototype HDC Ti38 L para acabado del contorno exterior ha extendido la vida de la herramienta en un 116 %. La velocidad se ha aumentado en un 25 % y el volumen de mecanizado en un 23 %.

Una innovación adicional es la tecnología de recubrimiento CVD para el material de herramienta de corte de plaqueta indexable WSM45X, que se usa, por ejemplo, para la fresa de puercoespín Walter BLAXX M3255. El recubrimiento funciona como un escudo de protección contra calor, facilitando velocidades de corte altas de hasta 65 m/min y extendiendo la vida del filo de la herramienta hasta 130 minutos. Esto hace posible duplicar la vida de la herramienta de componentes estructurales de titanio, que típicamente se hacen usando una mezcla de ranurado completo y fresado en escalada a una velocidad de corte de 45 m/min y un avance de 0.12 mm. Una opción adicional es aumentar la velocidad de corte a 65 m/min con una vida de herramienta constante de alrededor de 60 minutos. El fresado de acabado también puede realizarse con filos de corte PCD (diamante policristalino), que se encuentran entre los materiales más duros conocidos.

Una estrategia de refrigerante apropiada debe implementarse en este caso, sin embargo, para mantener la temperatura de mecanizado en el filo de corte por debajo de 600 °C. En general, el fluido de corte y la concentración del medio de enfriamiento tienen una influencia significativa, especialmente en la vida de la herramienta. Es más importante introducir el medio de enfriamiento lo más directamente posible en la zona de trabajo. Esto es facilitado por pasajes de refrigerante especiales en las herramientas. Enfriamiento de alta presión hasta 70 bar es estado del arte para nuevas máquinas herramienta. Soluciones de herramientas especiales para mecanizado criogénico van aún más lejos, trabajando con dióxido de carbono líquido o nitrógeno, que es aún más frío.

De proveedor de herramientas a socio tecnológico

Walter se considera un socio de proceso digital y por lo tanto está desarrollando herramientas que están cada vez más relacionadas con aplicaciones en el sentido de «soluciones de componente». Esto requiere un equipo completo de especialistas. Las habilidades CAD/CAM apropiadas son un prerrequisito clave para la evaluación completa de los procesos. Walter atiende las necesidades de sus clientes y ofrece herramientas, soluciones y servicios a lo largo de todo el proceso.

Con respecto a este desarrollo, Walter desarrolló el proyecto «Soluciones de Componente» en colaboración con el Centro de Investigación de Fabricación Avanzada de la Universidad de Sheffield hace algún tiempo. En el transcurso del proyecto, se desarrollaron estrategias de mecanizado especiales para todas las formas de bolsillo que ocurren para componentes estructurales, usando los programas CAM comúnmente usados en la industria de aviación y aeroespacial. Esta «caja de herramientas» permite derivar rápida y eficientemente un proceso de mecanizado adecuado de un modelo 3D de un componente de cliente.

La más alta calidad en el menor tiempo

«Las cosas buenas vienen a quienes esperan» ya no suena cierto hoy. Incluso las herramientas de alto rendimiento con dimensiones especiales específicas del cliente están sujetas a una inmensa presión de tiempo. Desde principios de año, Walter ha estado ofreciendo el servicio Walter Xpress, establecido desde hace tiempo, especialmente para el sector aeroespacial también. Las soluciones de herramientas Xpress están disponibles para entrega dentro de dos a un máximo de tres semanas. La velocidad comienza desde el proceso de pedido en sí. La solución de software my.Walter permite al cliente diseñar la herramienta en línea ellos mismos o junto con un empleado de servicio de campo capacitado. Con «Walter Online Xpress», el cliente recibe una cotización vinculante incluyendo un dibujo 2D y modelo 3D por correo electrónico dentro de un máximo de una hora. El pedido en sí, que a menudo es un cuello de botella dentro de la empresa, también se acelera significativamente usando la gestión de herramientas de Walter.