GUIDA ALLE APPLICAZIONI. Superleghe resistenti al calore

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1 GUIDA ALLE APPLICAZIONI Superleghe resistenti al calore

2 High pressure coolant machining for better productivity and results Maggiori informazioni Informazioni pratiche e tecniche di applicazione sono disponibili nei nostri cataloghi, manuali e guide applicative, quali PluraGuide. CoroGuide web è un catalogo basato su Internet che include un modulo di dati di taglio (disponibile anche su CD), dove si possono trovare i parametri di taglio consigliati per la vostra specifica applicazione. Visitate i nostri siti web per le ultime notizie!

3 Indice Introduzione 2 1. Superleghe resistenti al calore 3 Gruppi di leghe 4 Lavorabilità/condizione del materiale grezzo 5 Tipi di componenti comuni 7 Richiesta di refrigerante 8 2. Tornitura di materiali a base di nichel 9 Fasi di lavorazione 9 Tipici meccanismi di usura 11 Scelta della forma degli inserti 13 Materiali da taglio 21 Qualità degli inserti ceramici 22 Qualità degli inserti di metallo duro 26 SCL lavorazione prevedibile 28 Geometrie e controllo truciolo 31 Scelte iniziali consigliate per HRSA a base di nichel 34 Tailor Made 36 Soluzioni speciali 37 Soluzioni per componenti/ caratteristiche geometriche Tornitura di materiali a base di cobalto 51 Considerazioni sul processo 52 Tipici meccanismi di usura 53 Scelta della forma dell inserto 54 Utensili ottimizzati per lavorazione interna 55 Scelte iniziali consigliate per HRSA a base di cobalto 57 Qualità degli inserti di metallo duro 58 Soluzione speciale 58 Soluzioni per componenti/ caratteristiche geometriche Fresatura di HRSA 60 Processo di pianificazione della produzione 61 Tipici componenti 61 Metodo di lavorazione 62 Sistema di fresatura 64 Processo di fresatura con inserti multitaglienti 65 Spianatura con inserti di metallo duro 68 Fresatura a candela (frontale e radiale/angolo di registrazione 90 ) nelle HRSA 77 Fresatura con inserti ceramici 82 Utensile integrale di metallo duro CoroMill Plura nella lavorazione delle HRSA 87 Testina intercambiabile CoroMill 316 nella lavorazione di HRSA 97 Soluzioni per componenti/ caratteristiche geometriche 98 Dati di taglio iniziali consigliati Foratura nelle HRSA 104 Tipi di fori e metodi di foratura 104 Utensili per foratura 106 Avanzamento in rampa circolare dal pieno 107 Interpolazione circolare di fori esistenti 108 Smussatura/sbavatura in tirata 109 Fresatura di filetti 110 Dati di taglio iniziali consigliati 112 Soluzioni per componenti/ caratteristiche geometriche Dati tecnici HRSA Elenco di riferimento dei materiali 120

4 Introduzione Questa guida alle applicazioni si concentra sull ottimizzazione della lavorazione di superleghe resistenti al calore (HRSA). Per uno dei gruppi di materiale più impegnativi da lavorare, gli utensili ottimizzati sono naturalmente un requisito indispensabile, come pure il modo di applicarli correttamente. Vi guideremo attraverso i più comuni tipi di materiale e le applicazioni di lavorazione. Il nostro scopo è fornire consigli sulle applicazioni e sui processi in modo da aiutarvi ad usare i nostri prodotti nel modo più produttivo possibile, con la massima affidabilità del processo e la più alta qualità dei componenti. l nostro obiettivo è quello di supportare i clienti con soluzioni di utensili complete che soddisfano la riduzione dei costi e iniziative di miglioramento della qualità. Produttività, qualità e affidabilità sono i nostri interessi più importanti. Quando parliamo di produttività noterete che la misuriamo in cm3/min. È importante capire la relazione fra la combinazione di velocità, avanzamento e profondità del taglio, non soltanto la velocità di taglio da sola, che è spesso il parametro più deleterio quando si considera la vita dell'utensile. 2

5 Superleghe resistenti al calore HRSA Le superleghe resistenti al calore (HRSA) sono una famiglia di leghe utilizzate in vari settori industriali: Motori aerospaziali sezioni turbina e combustione. Turbine a gas stazionarie sezioni turbina e combustione. Petrolio e gas Medicale applicazioni marine. impianti protesici articolari. Le caratteristiche che rendono interessanti queste leghe sono: Mantenimento della resistenza e durezza alle alte temperature. Resistenza alla corrosione. Motori aerospaziali Turbine a gas stazionarie Petrolio e gas Medicale 3

6 Gruppi di leghe Le HRSA rientrano in tre gruppi: leghe a base di nichel, a base di ferro ed a base di cobalto. Le proprietà fisiche ed il comportamento nella lavorazione di ciascuna di esse variano considerevolmente, sia a causa della natura chimica della lega che del relativo trattamento metallurgico che ricevono durante la fabbricazione. La ricottura o l invecchiamento dei metalli è particolarmente influente sulle caratteristiche di lavora zione successive. Le leghe a base di nichel sono le più largamente utilizzate, e attualmente rappresentano oltre il 50% del peso dei motori aeronautici avanzati. La tendenza è che l uso di queste leghe aumenterà nei nuovi motori per il futuro. I tipi comuni includono: Inconel 718, Waspaloy, Udimet 720 invecchiati artificialmente Inconel 625 soluzione rinforzata (non temprabile) Le leghe a base di ferro sono state ricavate da acciai inossidabili austenitici. Alcune hanno coefficienti di espansione termica molto bassi (come Incoloy 909), che le rendono particolarmente adatte per alberi, anelli e tubi di rivestimento. Tuttavia, hanno le più basse proprietà di resistenza a caldo rispetto agli altri due gruppi. I tipi più comuni sono: Inconel 909 A286 Greek Ascoloy Le leghe a base di cobalto mostrano una resistenza alla corrosione a caldo superiore alle alte temperature rispetto alle leghe a base di nichel. Esse sono più costose e anche più difficili da lavorare a causa della loro grande vestibilità. L'utilizzo di turbine è limitato alle parti di combustione nelle zone più calde del motore. Il loro principale campo di impiego è rappresentato da innesti chirurgici, che sfruttano la loro intrinseca resistenza alla corrosione. I tipi più comuni sono: CoCr Haynes 25 Stellite 31 Le più comuni HRSA (per l'elenco completo vedere a pagina 120). Gruppo di leghe Nichel Ferro Cobalto Codice Materiale Durezza HB Ricotte MC S2.0.Z.AN CMC 20.2 Inconell 718 Inconell Inconell Hastelloy S Hastelloy X 160 Nimonic PK Udimet 720 Waspaloy MC P5.0.Z.AN CMC 05.3 Greek Ascoloy 300 MC M1.0.Z.PH CMC 05.4 A MC S2.0.Z.AN CMC Incoloy 909 MC S3.0.Z.AG CMC 20.3 Haynes 25 Stellite Stellite 31 Invecchiate 4

7 Con una diffusione così vasta di materiali sotto la denominazione generica di HRSA il comportamento di lavorazione può variare notevolmente anche all'interno dello stesso gruppo di leghe. In realtà, lo stesso materiale può avere numerose raccomandazioni sulla lavorazione. Durezza HB Jethete M PH Austenitici Acciai inossidabili Calore generato durante il taglio (tendenza alla deformazione plastica) Crucible A286 Incoloy 800 Sanicro 30 Incoloy 901 Incoloy 901 Leghe base Fe Nimonic 1023 Inconel 718 Nimonic PK 33 Waspaloy Nimonic 90 Nimonic 105 Nimonic 263 Inconel 625 Leghe base Ni Nimonic 80A Nimonic 75 = Acciai inossidabili Tendenza all usura ad intaglio Leghe invecchiate artificialmente in condizioni ricotte = Trattato termica mente (invecchiato) = Solubilizzato (ricotto) Lavorabilità/condizione di materiale grezzo Trattamento termico Ricottura riscaldamento a temperatura controllata seguito da raffreddamento a temperatura controllata. Trattamento di solubilizzazione riscaldamento seguito da raffreddamento rapido Invecchiamento raffreddamento lento dopo trattamento di solubilizzazione Peso in % Nichel & cobalto <30HRC <30HRC fino a 48HRC Lo stato del trattamento termico influisce sulla durezza del componente e quindi sui meccanismi di usura. La formazione del truciolo è un buon indicatore della durezza: con i materiali duri è più facile spezzare il truciolo. I materiali induriti hanno aumentato le temperature di taglio e mostrano una tendenza a formare un intaglio sul tagliente ad una determinata profondità di taglio. Per ovviare a ciò, è richiesta una combinazione di piccolo angolo di registrazione e substrato duro che offra una barriera termica. Qualità d inserto con maggiore tenacità sono necessarie per resistere al martellamento del truciolo, anche se hanno una minore resistenza alla deformazione plastica; generalmente in queste condizioni si ha uno sviluppo della temperatura di taglio non eccessivo. 5

8 Confronto di usura in funzione della durezza del materiale e della qualità d inserto CNMX 1204A1-SM v c 50 m/min, f n 0.25 mm/giro, a p 1.5 mm Materiale duro (dopo il trattamento) Materiale tenero (prima del trattamento) GC1105 S05F GC1105 S05F 6 min 12 min 7 min 3.5 min Martellamento truciolo Metodo di produzione della materia prima A seconda delle esigenze di dimensione, forma e resistenza del componente saranno adottati vari metodi di produzione per il materiale semilavorato. Il metodo di produzione varia la lavorabilità del materiale modificando di conseguenza le caratteristiche di usura. Materiale Componenti Vantaggio/idoneità Lavorabilità Forgiato grande elevata resistenza media Pezzo fuso forma complessa bassa resistenza insufficiente Spezzone barra diametro < 200 mm disponibilità/resistenza buona Ciascuno di questi tipi di materie prime influisce direttamente sulla microstruttura della lega, e così anche sul successivo comportamento di lavorazione: I materiali forgiati hanno una dimensione del grano più fine di quelli ottenuti con la fusione, il che migliora la resistenza ed il flusso dei grani del componente. Nella lavorazione dei materiali forgiati, è buona norma ridurre la velocità ed aumentare l'avanzamento per ottenere il massimo vo lume di asportazione truciolo con una buona durata dell'utensile. Nei materiali ottenuti per fusione si applica la regola opposta: bassi avanzamenti (spessore truciolo 0.1 mm) e alte velocità sono solitamente i parametri più favorevoli. I pezzi ottenuti per fusione hanno scarsa lavorabilità e tendono ad essere più sensibili all'usura ad intaglio e per abrasione. Entrambi i tipi di usura sono facilmente individuabili a causa della loro superficie visibilmente chiazzata (effetto a buccia di arancia). Gli spezzoni di barra hanno la forma più semplice di materiale grezzo da gestire. L intaglio non rappresenta un grande problema e quindi consente l impiego di qualità d inserto più dure e più resistenti all usura rispetto ai materiali forgiati. 6

9 Tipi di componenti comuni Tipici componenti di HRSA; un indicazione dei diversi metodi di lavorazione implicati per ciascuno di essi include: Componenti aerospaziali e turbine a gas a base di nichel Componente Tornitura Fresatura Foratura Altri Dischi 60% 10% 5% 25% Casse 45% 40% 15% Anelli 95% 5% Blisk Giranti 10% 50% 40% Alberi 70% 5% 25% Componenti medicali CoCr Componente Tornitura Fresatura Foratura Altri Coppa 90% 10% Testa 90% 10% 7

10 Richiesta di refrigerante Il refrigerante dovrebbe essere applicato in tutte le operazioni escluse quelle di fresatura con inserti ceramici. Il suo volume dovrebbe essere elevato e ben direzionato. Il refrigerante ad alta pressione (fino a 80 bar) ora è comunemente disponibile e mostra i risultati positivi in termini di durata e resistenza dell utensile. Gli appositi utensili HPC con ugelli in posizione fissa orientano il liquido refrigerante con elevata velocità direttamente nell esatto punto tra l inserto e il truciolo. Per la fresatura e la foratura, tutti gli utensili con adduzione interna di refrigerante possono beneficiare del sistema HPC; questi utensili possono adottare ugelli di dimensioni inferiori. Per la tornitura, utilizzare una portata di almeno 20 l/min e una pressione di base di 70 bar. Per la fresatura e la foratura, utilizzare una portata di almeno 50 l/min per sopportare più ugelli presenti sulla fresa e sui diametri punta più grandi. Il sistema HPC migliora il controllo truciolo CNGG SGF v c 65 m/min, a p 1.0 mm, f n 0.2 mm/giro Inconel 718 Utensile CoroTurn HP, 80 bar Utensile convenzionale Confronto di trucioli prodotti con un utensile CoroTurn HP rispetto a un utensile convenzionale e pressione standard del liquido refrigerante. Flusso richiesto per il diametro dell'ugello specificato e pompa ad alta pressione di 80 bar La pressione (p) che colpisce la zona di taglio dipende dal numero e dal diametro degli ugelli (d) e dal flusso (ν) fornito dalla pompa. Una portata più elevata è necessaria per gli utensili con molti canali di scarico o con grande diametro del foro per il liquido di raffreddamento. Flusso, ν litres/min Diametro ugello, d 0.5 mm 1.0 mm 1.5 mm 2.0 mm 2.5 mm 3.0 mm 3.5 mm Numero di ugelli 8

11 2. Tornitura di materiali a base di nichel motore aerospaziale e turbine a gas stazionarie Classificazione delle fasi di lavorazione Il ciclo di produzione per la lavorazione di un componente HRSA può essere suddiviso in tre fasi distinte, ciascuna con esigenze specifiche in materia di attrezzamento e superficie lavorata. FSM Prima fase di lavorazione profondità di taglio fino a 10 mm I componenti forgiati presentano spesso una crosta o una scaglia ruvida ed irregolare. Sono generalmente lavorati in fonderia allo stato non trattato (la durezza è in genere di 26 HRc), fino ad ottenere la forma base del componente. Le qualità di metallo duro rivestite sono utilizzate ad elevate velocità di avanzamento, grandi profondità di taglio e basse velocità. E possibile usare anche inserti ceramici quando le condizioni della macchina e della forgiatura sono buone. In questo caso, le priorità principali sono produttività ed elevato volume di asportazione truciolo; infatti, circa l 80% del peso originale verrà rimosso nel processo di lavorazione globale mentre la quantità più grande mediante FSM. Le forme dei componenti sono semplici, per cui è possibile usare comuni utensili di tornitura standard. In questa fase, a molti par Materiale da asportare ticolari critici viene asportato un anello per eseguire l analisi del materiale. L inserto CoroCut in geometria -TF in combinazione con la qualità GC1105 è ideale per questo tipo di operazione. 9

12 ISM Fase di lavorazione intermedia profondità di taglio da 0.5 a 5 mm In questa fase il materiale si trova principalmente nella condizione finale di durezza/ invecchiamento, (la durezza è in genere HRC) avendo subito una sorta di trattamento termico dopo la lavorazione mediante FSM. La fase di ISM implica la profilatura del componente con profondità di taglio variabili a tolleranze medie, dove la produttività è importante ma la sicurezza dell'inserto è ugualmente vitale. In questa area, la ceramica offre la migliore produttività dove la stabilità lo consente. A causa della forma complessa dei componenti, ISM può implicare un elevato numero di operazioni di scanalatura, esecuzione di recessi e profilatura, che possono richiedere una grande quantità di utensili speciali. Materiale da asportare LSM Ultima fase di lavorazione profondità di taglio da 0.2 a 1 mm LSM rappresenta la minima quantità di asportazione del materiale, ma impone una qualità superficiale assolutamente elevata. Per questa fase critica di produzione, gli utensili, i percorsi utensile ed i dati di taglio sono a volte "certificati" dai produttori finali di motori aerospaziali. Queste parti dovrebbero essere lavorate con qualità di metallo duro, per garantire una minima zona di deforma zione e corrette tensioni interne residue nella superficie del componente finito. Materiale da asportare I più importanti fattori che influenzano le tensioni interne residue sono: Velocità non superiore a 60 m/min per i particolari critici. Usura dell utensile massimo 0.2 mm usare S05F per la migliore durata tagliente. 10 Spessore truciolo (combinazione di avanzamento/raggio) lo spessore truciolo troppo basso (inferiore a 0.1 millimetri) genera più calore e incrudisce la superficie - per gli inserti rotondi ed i grandi raggi, è possibile aumentare l avanzamento (vedere pagina 18).

13 Tipici meccanismi di usura Con le qualità di metallo duro dominano due meccanismi di usura - usura per deforma zione plastica ed usura ad intaglio. È importante individuare qual è la più prominente prima di scegliere la qualità corretta ed il metodo di lavorazione più adatto. L usura ad intaglio sul tagliente è un usura meccanica che si concentra nella profondità di taglio. Il grado di usura ad intaglio è direttamente correlato a: Intaglio minimo Intaglio massimo Angolo di registrazione/angolo di attacco Inserti rotondi C/DNMG 95 Profondità di taglio Geometria Durezza del materiale Condizione del materiale Qualità Al di sotto del raggio di punta Positiva Condizione prima del trattamento Barra Metallo duro a grana fine rivestito PVD (GC1105) Forgiato CVD (S05F) Al di sopra del raggio di punta Negativa Trattato Pezzo fuso Ceramica (CC6060/CC6065/CC670) A causa di questi fattori, l intaglio è l usura più critica per la fase ISM dove il materiale è duro e la profondità di taglio è relativamente grande. Per ridurre l usura ad intaglio, utilizzare l angolo di attacco più piccolo possibile. Resistenza all'usura sul fianco Durezza a caldo Ceramica Metallo duro Macrotenacità Tornitura CC6060, CC6065 CC670 CC670 S05F GC1105 GC1115 H13A GC1125 GC2025 GC2035 Scanalatura GC1105 H13A GC1125 GC2135 GC1145 La deformazione plastica (PD)/usura sul fianco uniforme è la conseguenza della combinazione di alte temperature ed alte pressioni sul tagliente. Questa usura è molto più di un problema specifico di una qualità rispetto all usura ad intaglio, che è più legata all applicazione. La buona resistenza all'usura e la durezza a caldo ridurranno la probabilità di deformazione plastica. In caso di eccessiva usura sul fianco, utilizzare una qualità più resistente all'usura o ridurre la velocità di taglio. 11

14 Usura per sfaldamento superficiale - questo tipo di usura è comune per gli inserti ceramici nella lavorazione di HRSA. Frammenti del materiale dell'utensile si perdono attorno al petto dell'inserto, e quando il fianco dell'inserto raggiunge un certo grado di usura, la pressione del pezzo contro la periferia diventerà sufficientemente elevata da strappare piccole falde lungo il filo tagliente. L area recentemente sfaldata formerà successivamente un nuovo tagliente affilato che asporterà nuovamente bene ed il processo di taglio potrà continuare a lungo in queste circostanze senza presentare una minaccia alla qualità generale, nelle operazioni di sgrossatura o semifinitura meno sensibili. Nelle operazioni di finitura, dove la qualità superficiale e/o formazione di bave è importante, lo sfaldamento superficiale può essere critico. Questa tendenza aumenta con elevate velocità di avanzamento a causa di un aumento della pressione radiale. Piccole falde vengono perse tutt attorno al petto dell inserto Per ridurre lo sfaldamento superficiale In condizioni stabili: Diminuire la pressione di taglio riducendo l area del truciolo: Velocità di avanzamento Profondità di taglio, a p Arco in presa Usare tecniche di programmazione ottimizzate Usare la qualità CC670 che è più robusta grazie al rinforzo con whisker. In condizioni instabili dove lo sfaldamento superficiale ha causato vibrazioni: Ridurre l'angolo di impregno con le tecniche di programmazione Usare CC6065 piuttosto che CC

15 Scelta della forma dell inserto Angolo di registrazione k r Con un inserto standard tipo C/D/SNMG per sgrossatura, l'angolo di registrazione/ attacco è costante indipendentemente dalla profondità del taglio. Tuttavia, con gli inserti rotondi l'angolo di registrazione varia da 0 a 90 in funzione del rapporto fra profondità del taglio e diametro. CNMX CNMG DNMG SNMG RCMT Effetto dell angolo di registrazione L'usura ad intaglio sugli inserti è il problema più importante quando si lavorano le HRSA. L intaglio peggiore si verifica quando la profondità di taglio è più grande del raggio di punta e l angolo di registrazione, o di attacco, di 90. (La profondità di taglio è il fattore influenzante: con una profondità di taglio più piccola del raggio di punta, l'angolo di registrazione effettivo viene ridotto anche quando l'angolo sull'inserto stesso è 90 ). Seguendo alcune regole generali, l usura può essere controllata consentendo l utilizzo di qualità più produttive. Usare l angolo di registrazione più piccolo possibile (max. 60 min. 25 ) es. SNMG, CNMX dove k r = 45. Inserti rotondi non usare angoli di regi strazione più grandi di 45 o diametri di 0.15 x. ap h ex k r h ex = f n x 0.71 Effetto dell angolo di registrazione sul meccanismo di usura Basse CNMG 95 SNMG 75 Forze radiali f n h ex = spessore truciolo a p h ex h ex f n Lavorazione in rampa programmare una profondità di taglio variabile nell operazione di taglio. Questo sistema distribuisce l intaglio sull intero tagliente, offrendo una durata utensile più lunga ed uno sviluppo di usura più prevedibile. Questo metodo è usato prevalentemente con gli inserti ceramici e principalmente con gli inserti rotondi. SNMG 45 Rotondo f n Alte Materiale: Inconel 718 (46 HRC) a p 2.0 mm, f n 0.25 mm/giro, v c 50 m/min 5 min. time di contatto. Intaglio Senza intaglio 13

16 Scelta dell inserto più adatto alla lavorazione Migliore produttività FSM ISM in prossimità di spallamenti esecuzione di tasche Profondità di taglio LSM Pareti sottili 14

17 Inserto Xcel lavorazione altamente produttiva in un raccordo Esempi di lavorazione Cassa Anello Una soluzione di utensili per la tornitura di semisgrossatura in spallamenti abbina una miriade di vantaggi di progettazione combinando i benefici di un inserto quadrato ed uno romboidale in un singolo utensile: minore usura ad intaglio ed avanzamenti più elevati rispetto agli inserti rombici forze radiali ridotte e spessore truciolo costante rispetto agli inserti rotondi accessibilità più grande negli spazi limitati rispetto agli inserti quadrati, oltre che avere la capacità di lavorare in due direzioni e fornire un valore di compensazione lunghezza conosciuto per il posizionamento preciso del tagliente. Durata tagliente maggiore, lavorazione sicura e aumento dei dati di taglio - tutti i migliori vantaggi possibili che sono disponibili da un unico utensile. Due dimensioni di smusso sono disponibili per soddisfare profondità di taglio fino a 2,7 mm nella fase di lavorazione intermedia, ISM. Sono offerti in diverse qualità, tutte con prestazioni comprovate nel campo dei materiali ISO S. Tipo -C CNMX-SM Tipo -C SNMG Codice inserto CNMX 1204A1-SM 1.7 CNMX 1204A2-SM 2.7 a p max, mm Qualità consigliate come scelta prioritaria <35 HRC S05F >35 HRC GC1105 Titanio H13A Base ferro GC

18 Gli inserti sono utilizzabili su un utensile standard CNMG, ma richiedono un nuovo supporto per adattare la loro configurazione. Nuovi supporti per utensili T-Max P con bloccaggio a leva per utensili CoroTurn RC Test di durata tagliente Inconel 718 (46 HRC) ap 1.7 mm, fn 0.25 mm/giro 20 H 15 F G min 10 A B E 5 C D v c 50 m/min 0 CNMG GC1105 CNMG S05F CNMX GC1105 CNMX S05F v c 40 m/min CNMG CNMX v c 50 m/min v c 50 m/min GC1105 S05F GC1105 S05F A 6 min C 2 min E 6 min G 12 min v c 40 m/min v c 40 m/min GC1105 S05F GC1105 S05F B 6 min D 2 min F 12 min H 18 min 16

19 Tornitura di superleghe resistenti al calore Xcel consente di raddoppiare la produttività nelle HRSA a base di nichel, attraverso l aumento dei dati di taglio ed una durata tagliente più lunga. Dati Materiale: NIMONIC PE 16 Diametro anello: 650 mm Profondità di taglio: 1.7 mm Concorrente Xcel Inserto: Avanzamento: Velocità di taglio: Numero di componenti/tagliente: Concorrente 0.2 mm/giro 32 m/min 1 pezz CNMX A2-SM qualità GC mm/giro 50 m/min 2 pezzi Risultato Aumento di produttività: oltre il 100 % Riduzione del tempo di taglio: da 8 min a 3.5 min 17

20 Inserti rotondi ed inserti CoroCut con geometria -RO Gli inserti rotondi sono i più robusti e consentono elevata produttività. I componenti aerospaziali sono generalmente grandi, con grandi raggi e profili misti progettati per eliminare gli alti punti di sollecitazione e consentire l impiego degli inserti rotondi. Angolo di registrazione k r Le prestazioni migliori si ottengono quando l'angolo di registrazione è al di sotto di 45. Ciò dà una profondità di un taglio di 0.15 x il diametro dell inserto (la massima profondità di taglio dovrebbe essere non più grande di 0.25 x il diametro). ic k r a p Per profondità di taglio superiori al 25% del diametro, è meglio usare gli inserti quadrati con un angolo di registrazione costante di 45. cosk r = (0.5iC a p ) 0.5iC Attenzione! Questo principio si applica agli inserti standard, quando la profondità di taglio è inferiore al raggio di punta. 18

21 Spessore truciolo Con gli inserti rotondi lo spessore truciolo varia in funzione dell angolo di re gistrazione. Con bassi rapporti di a p /ic, l avanzamento può essere incrementato al fine di aumentare lo spessore truciolo al livello desiderato. ic f n k r Lo spessore truciolo h ex consigliato per HRSA è: h ex Metallo duro Ceramica da 0.1 a 0.35 mm da 0.08 a 0.15 mm f n = h ex sink r Profondità di taglio rispetto al rapporto diametro a p /ic Profondità di taglio per diametro inserto, in mm Angolo di registrazione κ r Valore di varia zione avanzamento Avanzamento min/max mm/giro h ex 0.1 mm h ex 0.35 mm Esempio Inserto CoroCut RO, diametro 6. Una profondità di taglio di 0.9 mm dà un angolo di registrazione di k r = 46. Per lavorare con: Spessore minimo truciolo 1 mm, l avanzamento corretto è 0.14 mm/giro. Spessore minimo truciolo 0.35, l avanzamento corretto 0.49 mm/giro. Finitura superficiale La finitura superficiale generata ha una relazione diretta sia con la dimensione del raggio di punta che con la velocità di avanzamento. Per produrre una determinata finitura superficiale, un raggio di punta piccolo richiede una velocità di avanzamento più bassa di un raggio di punta grande, realiz zando tuttavia una produttività più bassa. Pertanto, per ottenere la massima produtti vità, il raggio di punta dovrebbe essere il più grande come possibile - il più grande fra tutti gli inserti rotondi. Massimo avanzamento f n mm/giro per ottenere una finitura superficiale pari a R max 8.0 R a 1.6 µm N7 f n Dimensione raggio di punta mm Diametro inserto mm

22 Suggerimenti applicativi Il truciolo ammatassato è un problema che si verifica con gli inserti rotondi quando si esegue la lavorazione dei raccordi mediante tornitura a tuffo o profilatura. Una grande area dell inserto rimane in contatto per tutto il tempo, creando un elevata pressione di taglio che richiede una riduzione dell avanza mento. Per eliminare questo problema, il diametro dell inserto dovrebbe essere il più piccolo possibile, rispetto al raggio da generare. Suggerimenti 1) non entrare mai a tuffo direttamente nel taglio. 2) avanzare ininterrottamente all interno del taglio. 3) sgrossatura - raggio programmato con la stessa dimensione del diametro dell inserto. 4) finitura il diametro dell inserto non deve essere più grande di 1,75 x il raggio programmato + Inserto troppo grande per il raggio Inserto sottodimensionato per il raggio + Raggio sovradimensionato per l inserto Suggerimenti per la programmazione A causa del problema di ammatassamento trucioli nei raccordi, l avanzamento deve essere ridotto man mano che l entità del taglio aumenta. Più grande sarà la differenza fra il raggio ed il diametro dell'inserto, minore sarà la velocità di avanzamento da diminuire. Tuttavia un buon punto di partenza è usare metà (50%) dell avanza mento nell'esecuzione del raggio rispetto alle passate parallele. La lavorazione del particolare geometrico del componente deve essere suddivisa in fasi in modo da non lavorare simultaneamente una faccia e un diametro, poiché questo aumenterà natural mente la profondità di taglio e causerà l ammatassamento dei trucioli. Faccia e diametro + Solo diametro Tornitura trocoidale Suddividendo il componente in fasi gestibili, 50% f n max. fn max. questo metodo può essere usato per tutte le esigenze di profilatura. La direzione delle passate può essere alternata usando gli inserti CoroCut e RCGX che consentono di sfruttare al meglio i loro taglienti. 20 Raggio programmato = diametro inserto 50% f n max.

23 Materiali da taglio La scelta delle qualità nella lavorazione di HRSA non dovrebbe essere considerata in termini di finitura e sgrossatura. La Deformazione Plastica (PD) è presente in tutte le operazioni, comunque la formazione di usura ad intaglio è causata dall'angolo di registrazione dell'inserto. Meccanismi di usura per sezione profondità di taglio (a p ) mm 8 5 Tenacità/PD taglio interrotto Resistenza a PD taglio continuo 0.5 Resistenza a PD e ad usura ad intaglio Resistenza a PD In pratica questo significa che la scelta della qualità è ottimizzata in funzione della forma dell'inserto. Una qualità versatile in grado di operare in tutti i campi è GC1105. Il diagramma mostra la scelta della qualità più produttiva in base alla forma dell'inserto. profondità di taglio (a p ) mm º 75º 60º 45º 30º 15º Angolo di registrazione (k r ) Qualità ottimizzata per sezione GC2015 taglio interrotto GC1105/ceramica taglio continuo Resistenza a PD e ad usura ad intaglio GC1105 GC1115 (GC1125 interrotto) GC1105 Forma ottimizzata per sezione profondità di taglio (a p ) mm Resistenza a PD Ceramica S05F (GC1105) S05F (GC1105) 90º 75º 60º 45º 30º 15º Angolo di registrazione (k r ) 2015 interrotto S05F FSM = 26 HRC ISM LSM = = 46 HRC 46 HRC 0.5 S05F S05F Produttività Q cm3/min 1105 S05F S05F 670 S05F Intaglio = profondità di taglio dell intaglio 90º 75º 60º 45º 30º 15º Angolo di registrazione (k r ) 21

24 Qualità degli inserti ceramici I materiali da taglio in ceramica offrono eccellente produttività nelle operazioni di sgrossatura in FSM ed in ISM. La loro applicazione differisce notevolmente rispetto al metallo duro per via della loro: Resistenza alle elevate temperature consente di impiegare alte velocità di taglio per produrre un truciolo altamente plasticizzato e reciso di netto. Bassa tenacità - può causare al tagliente scheggiature, sfaldamento della parte superiore ed usura ad intaglio. Entrambi i fattori comportano l applica zione delle seguenti regole per una buona riuscita della lavorazione: Ottimizzare l'angolo di registrazione a circa 45 per ridurre l intaglio, usare inserti rotondi o quadrati. Massimo spessore truciolo - tra 0,08 e 0,15 mm. Metodi di programmazione ottimizzati per ridurre al minimo l intaglio in entrata e nelle lunghe passate. - controllare l arco di taglio in presa nei raccordi. Ceramica 45º Metallo duro >45º Ci sono 2 tipi di ceramica sviluppati per l impiego nelle HRSA: Sialon (Silicio, Alluminio, Ossigeno, Azoto) una combinazione di nitruro di silicio e ossido di alluminio. Possiede la migliore stabilità chimica che resiste all usura ad intaglio: - CC6060 scelta ottimizzata per lunghi tempi di contatto in materiali puliti con RNGN e per profilatura/esecuzione di tasche con tecniche di programmazione ottimizzate. - CC ottimizzata per applicazioni di sgrossatura pesante, a tuffo e lavorazione diretta nel raccordo. Ceramica rinforzata con whisker per fornire maggiore tenacità e macroresistenza rispetto ai tradizionali inserti ceramici, incluse le fibre: - CC670 scelta prioritaria per la lavorazione di componenti forgiati con scaglia grezza ed ovalità. 0.5 mm mm 22

25 Campo di applicazioni delle qualità Macrotenacità CC670 CC6065 Resistenza all usura ad intaglio CC6060 Considerazioni sulla programmazione Programmazione diretta nei raccordi/metodo a tuffo Programmata con interpolazione in entrata ed in uscita dal raccordo. Crosta, scaglia, ovalità Forgiatura di elevata qualità Materiale semilavorato Considerazione sui materiali Prima fase di lavorazione 26 HRc Fase di lavorazione intermedia 46 HRc Parametri di taglio La velocità dovrebbe essere bilanciata per generare sufficiente calore nella zona di taglio al fine di plasticizzare il tagliente, ma non in modo eccessivo da sbilanciare la ceramica. L'avanzamento dovrebbe essere selezionato per fornire uno spessore truciolo che sia sufficientemente elevato da non incrudire il materiale, ma non in modo tale da causare la scheggiatura del tagliente. Avanzamenti e profondità di taglio richiedono una riduzione della velocità di taglio. Queste limitazioni cambieranno in funzione della durezza del materiale del componente e della dimensione del grano. v c Incrudimento del materiale del pezzo Durata tagliente breve temperatura di taglio troppo elevata CC6060 CC6065 CC670 Scheggiatura del filo tagliente temperatura di taglio troppo elevata Sfaldamento superiore elevata pressione di taglio h ex Valori dei dati di taglio iniziali consigliati (RNGN 12, RCGX 12) Inconel 718 (da 38 fino a 46 HRc) Qualità Velocità di taglio, v c Profondità di taglio, a p Avanzamento, f n CC m/min 2 mm 0.1 a 0.15 mm/giro CC m/min 2 mm 0.15 a 0.2 mm/giro CC m/min 2-3 mm 0.15 a 0.2 mm/giro 23

26 Suggerimenti applicativi per inserti rotondi Eliminazione degli inconvenienti meccanismi di usura Sfaldamento superiore Usura ad intaglio Causa Rimedio Causa Rimedio Pressione di taglio troppo alta Ridurre l avanzamento Ridurre a p sull inserto rotondo Usare CC670 Materiale da taglio sensibile Specifico per HRSA Tecniche di programmazione accurate Ridurre l angolo di registrazione Usare CC6060, CC6065 Suggerimenti applicativi per gli inserti ceramici Scelta degli inserti Dove è possibile usare inserti rotondi o quadrati con un piccolo angolo di registrazione e un grande raggio di punta. Usare sempre l'angolo di punta dell'inserto più robusto. Gli inserti di elevato spessore forniscono una robustezza supplementare. Pre-smussatura Proteggere l'inserto dalla formazione di scheggiature/intagli quando entra per primo nel pezzo Per evitare l usura ad intaglio durante la smussatura, usare un avanzamento a 90 per produrre lo smusso. La tornitura in prossimità di spallamenti è possibile: Interpolando fino allo spallamento con un raggio della stessa dimensione del diametro dell'inserto, per impedire l aumento della profondità di taglio. Riducendo del 50% l avanzamento (f n /2) quando ci si avvicina allo spallamento a causa dell aumento della profondità di taglio. Bassa Bassa Produttività Forze radiali f n /2 f n f n /2 Alta Alta 24

27 Usura ad intaglio L usura ad intaglio può essere minimizzata con la buona pianificazione ed alcuni consigli generali: Usare inserti rotondi ogni volta che è possibile accertarsi che il rapporto fra profondità di taglio e diametro dell'inserto non ecceda il 25%. Usare l angolo di registrazione di 45º quando la profondità di taglio supera del 25% il IC. Azione di interpolazione ininterrotta nella programmazione per eliminare la necessità di presmussare e per minimizzare l'usura ad intaglio. Ci sarà un punto di contatto in cui l'inserto urta la scaglia o la superficie dura nell angolo del componente ed un punto diverso nella linea della profondità di taglio (a p ). mm mm L avanzamento in rampa assicura che non si sparga il danno lungo il filo tagliente. La profondità di taglio dovrebbe essere variata fra il 25% nel IC ed il 15% (non avanzare in rampa fino a zero). Le passate multiple con profondità di taglio variabili possono essere un'alternativa. Per gli inserti RCGX/RPGX, programmare in entrambi le direzioni per utilizzare più taglienti sull'inserto. 25

28 Qualità di metallo duro GC1105 Un metallo duro a grana fine rivestito di TiAlN mediante PVD con buone proprietà di durezza a caldo e tenacità. È ottimizzato per inserti con angolo di registrazione di 45, ma è una qualità versatile che offre efficaci prestazioni in tutte le fasi di lavorazione FSM, e ISM e LSM. Il rivestimento offre un ottima adesione che è richiesta per bassi avanzamenti e piccole profondità di taglio. SGF è un inserto rettificato con taglienti affilati che, in combinazione con la qualità GC1105, diventa eccezionale per la superfinitura su componenti instabili a bassi avanzamenti. GC1115 Un metallo duro a micrograna che fornisce sicurezza nelle operazioni che richiedono taglienti particolarmente tenaci, come ad esempio per ridurre i problemi di usura ad intaglio o di martellamento truciolo. Il rivestimento PVD contiene TiAlN per conferire tenacità al filo tagliente e un ossido di cromo alluminio per fornire resistenza contro la formazione di tagliente di riporto ed usura per craterizzazione. Un buon equilibrio di te nacità e resistenza all'usura rende GC1115 ideale anche per le condizioni più instabili. S05F Metallo duro a grana fine rivestito CVD con eccellenti proprietà di durezza a caldo. È ottimizzato per applicazioni con un angolo di registrazione di 45º (inserti quadrati, rotondi, CoroCut -RO e finitura). Il rivestimento CVD offre un eccellente barriera termica che consente maggiore produttività e durata tagliente attraverso le lavorazioni ISM e LSM. E una qualità studiata per ottimizzare la produttività che non tiene conto delle applicazioni con angoli di registrazione superiori a 75, a causa della scarsa resistenza all usura ad intaglio. Quando occorre una soluzione più sicura, nelle operazioni che richiedono taglienti con maggiore tenacità. H13A Quando è richiesta una maggiore macrotenacità, oppure una qualità non rivestita. GC1115 GC1105 Scelta prioritaria S05F Quando è necessaria una maggiore resistenza alle alte temperature ed all usura con angoli di registrazione inferiori a

29 Confronto della finitura superficiale Rugosità superficiale, Ra mm S05F H13A = Nuovo inserti 0.5 = Inserto usurato Avanzamento, mm/giro Test di integrità superficiale hanno dimostrato che S05F, applicata a vc a 40m/min, dà profondità di deformazione e presenza di tensioni interne residue costanti e di scarsa entità, a confronto con inserti nuovi ed usurati. La precisione dimensionale e la mancanza di conicità sono anche considerate per eliminare la necessità di ri-lavorazioni o passate finali senza incremento. Entrambe sono il risultato di usura minima sul tagliente posteriore rispetto ad altre qualità. CNMG H13A Usura che causa insoddisfacente superficie con inserto usurato. CNMG SF S05F Applicazioni con S05F resistenza a PD 45º 45º 45º 45º 75º a p a p a p a p a p CNMG/DNMG RCMX/RO SNMG/CNMX SNMG Applicazioni con GC1105 resistenza all usura ad intaglio 95º a p CNMG/DNMG TF/GF 27

30 Lunghezza di taglio a spirale (SCL) lavorazione prevedibile SCL è stata introdotta da Sandvik Coromant per lavorare le HRSA a causa della durata tagliente generalmente troppo breve. Un inserto lavora normalmente una passata e quindi viene sostituito. E pertanto importante saper prevedere: Sgrossatura aggiungere un arresto nel programma per cambiare l inserto. Finitura - i dati di taglio che garantiscono il completamento di una passata con una usura prevedibile, in modo da non dovere effettuare la sostituzione durante il taglio o eseguire nuovamente la passata. SCL è un metodo per calcolare la lunghezza di taglio richiesta per un determinato particolare geometrico e quindi confermare le nostre specifiche raccomandazioni per assicurare un processo affidabile. Ogni grafico relativo alla SCL è unico e applicabile soltanto per quell'inserto, geometria, qualità, profondità di taglio e materiale. Per la finitura forniamo un campo di velocità di taglio che considera esigenze di lunghezze di taglio diverse. Per la sgrossatura abbiamo individuato i parametri ottimali per ogni tipo di inserto e vi forniamo una sola lunghezza. Applicazione flusso del processo Sgrossatura 1) Scegliere il tipo di inserto ottimale adatto al componente/processo 2) Usare v c, a p e f n ottimizzati per quella forma di inserto/applicazione e annotare la capacità della SCL, es.: CNMX 1204A1-SM S05F v c 50 m/min, f n 0.35 mm, a p 1.7 mm. 3) Annotare la capacità di SCL per quell inserto SCL = 450 m, vedere a pagina 30. 4) Calcolare SCL in base alla forma del componente Dia = 450 mm, l m =150 mm D m1 x π l m SCL = x 1000 f n 450 x SCL = x = 606 m ) Confermare la SCL calcolata con le capacità dell inserto programmare il numero delle sostituzioni inserto richieste, es.: 606/450 2 taglienti richiesti Finitura f n 1) Scegliere il tipo di inserto ottimale adatto al componente/processo 450 x SCL = x = 1414 m l m D m1 2) Usare ap ottimizzata per quella forma di inserto/applicazione e scegliere l avanzamento, es.: CNMG SF 1105 f n 0.15 mm, a p 0.25 mm 3) Calcolare SCL in base alla forma del componente, es.: Dia = 450 mm, l m = 150 mm 4) Scegliere la velocità di taglio da: CNMG SF 1105 a p 0.25, f n 0.15 mm, es. diagramma. v c = 50 m/min Attenzione: Come eseguire il calcolo, vedere pagine

31 Suggerimenti per SCL Tutte le prove di taglio per queste raccomandazioni di dati si riferiscono a Inconel 718 (46 HRc) e si sono riscontrate essere corrette per altre leghe di nichel con la stessa durezza - Udimet 720, Waspaloy. LSM/finitura SCL m a p 0.25 mm f n 0.15 mm/giro Velocità di taglio m/min SCL m CNGG SGF 1105 CNMG SF 1105 CNMG SF S05F CNMG SM a p 0.25 mm f n 0.25 mm/giro Velocità di taglio m/min SCL per geometria CoroCut RO, S05F a p 0.25 mm f n (variabile) SCL m Finitura superficiale per la dimensione del raggio Finitura superficiale R a E B B B C D E Avanzamento mm/giro B D A B B E C E A Avanzamento mm/giro A = CNMG SF S05F B = N123H RO S05F C = N123J RO S05F D = N123L RO S05F E = RCMT 1204M0-SM S05F = Nuovo = Usurato 29

32 Sgrossatura Durata v c a p f n tagliente SCL Q Q tot m/min mm mm/r min m cm 3 /min cm 3 95º CNMG SMR º CNMX 1204A2-SM S05F SNMG SMR S05F º SNMG SM S05F RCMT 1204M0-SM S05F >45º RNGN T

33 Diagrammi di controllo truciolo Velocità di taglio 65 m/min, Inconel HRc k r 45 ISM a p mm SNMG SMR a p mm CNMX 1204A2-SM f n mm/giro Inserti rotondi ISM/LSM RCMT 1204M0-SM a p mm f n mm/giro N123J RO a p mm f n mm/giro f n mm/giro 32

34 k r 95 ISM CNMG SM a p mm 2.0 a p mm 2.0 CNMG SMR f n mm/giro k r 95 LSM VBGT UM a p mm f n mm/giro DNGG SGF a p mm f n mm/giro f n mm/giro a p mm 2.0 CNGG SGF a p mm 2.0 CNMG SF f n mm/giro f n mm/giro 33

35 Scanalatura e profilatura Fase di lavora zione 1a scelta 2a scelta Velocità di taglio, m/min Avanzamento, mm/giro Profondità di taglio, mm Tipo di inserto Commenti ISM GC1105 GC TF Per scanalatura di sgrossatura usare il raggio più grande possibile. 5E S05F GC a p max x D Per profilatura. RO 4P CC Per scanalatura di sgrossatura in buone condizioni LSM GC1105 GC a 0.5 GF Per scanalatura di finitura. Usare raggio 0.4 dove è possibile. 4G S05F GC a 0.5 Per profilatura di finitura. RO 4P 35

36 Tailor Made All intermo di numerose famiglie di prodotti Sandvik Coromant, la gamma disponibile di inserti ed utensili non è limitata specificamente alle gamme elencate nei cataloghi. L attrezzamento progettato secondo le singole richieste dei clienti è disponibile attraverso il servizio Tailor Made, che consente ai clienti di specificare le loro esigenze di utensili per particolari operazioni della lavorazione. Il servizio Tailor Made fornirà un offerta ed un disegno di proposta entro 24 ore dalla richiesta del cliente, e gli utensili finiti entro giorni dal ricevimento dell ordine, che può essere inviata anche via Internet per assicurare la risposta più rapida. Dettagli sull offerta Tailor Made e moduli di ordinazione sono disponibili nelle pubblicazioni Sandvik Coromant e su Internet all indirizzo: Scanalatura di finitura con Tailor Made CoroCut. 1 2 Tailor Made con CoroCut. 5 Scanalatura di finitura con piccolo raggio. 36

37 Soluzioni speciali per l industria aerospaziale Abbiamo progettato soluzioni speciali secondo specifiche richieste di applicazione nell'industria aerospaziale. Le soluzioni saranno sviluppate in base a un componente specifico per ulteriori dettagli contattare lo specialista Sandvik Coromant. Inserti angolati CoroCut per scanalatura Pareti sottili e forme complesse per componenti di motori aerei implicano una richiesta di inserti per scanalatura e profilatura entro spazi strettamente limitati. Gli inserti e gli utensili standard spesso non offrono la combinazione di accessibilità e rigidità sufficienti, che è richiesta nei materiali con difficile lavorabilità. Per superare questi ostacoli, Sandvik Coromant ha sviluppato inserti speciali che utilizzano l eccezionale stabilità del disegno delle sedi inserto CoroCut, fornendo di conseguenza sicurezza e produttività E possibile ordinare inserti speciali rettificati secondo le proprie specifiche richieste: Ordinate secondo le "vostre" specifiche esigenze indicando: Larghezza l a Profondità iw Raggi r ε 1, r ε 2 Formatrucioli Limitazioni larghezza/profondità Qualità disponibili: GC1105 scelta prioritaria per applicazioni su HRSA H13A per passate a taglio interrotto ed applicazioni in generale Tipici particolari/applicazioni che si trovano nelle casse, nei dischi, negli anelli e negli alberi Esecuzione sinistra Disco, albero Esecuzione destra Segmento paletta/statore Carcassa 37

38 Inserti standard e semilavorati per la rettifica fai-da-te Una gamma di inserti destri e sinistri CoroCut 90º sono disponibili come standard nella qualità GC1115. GS RS Gamma standard: Design a 90º, destro e sinistro Dimensioni sedi H e L Larghezza (l a ) 2, 3 e 4 mm Geometrie GS e RS Per la rettifica fai-da-te, sono disponibili semilavorati come standard nelle qualità H13A, H10F e H10. Semilavorati a 90 Dimensioni sedi H e L RG...-BG LX...-BG Larghezza (l a ) 6 mm Semilavorati a 45 e a forma di T Misura sede L Larghezza (l a ) 6 mm NX...-BG Campo di applicazione Avanzamento: Scanalatura completa da 0.05 a 0.1 mm/giro Profilatura fino a 0.2 mm/giro Massima profondità di taglio iw, mm = sede tagliente a L 2 = sede tagliente a H Larghezza inserto - l a, mm 38

39 Scanalatura e profilatura profonde I componenti dei dischi e degli spoon hanno cavità profonde che devono essere lavorate dal pieno o finite a macchina dopo la salda tura. Il rapporto tra grande profondità e dimensione lama per l utensile indica che c è un elevata tendenza alle vibrazioni. La soluzione per la paletta è sviluppata per ottimizzare questa difficile applicazione che offre massima rigidità e minima vibrazione e quindi elevata produttività dove sono richiesti utensili lunghi e sottili. Meccanismo antivibrante incorporato nella lama. Adattatore mandrino Coromant Capto (C6 o C8) Albero ovale Accoppiamento millerighe Lama di elevato spessore Refrigerante sopra e sotto. Meccanismo antivibrante Una soluzione brevettata è applicata quando il rapporto tra lunghezza e lama è maggiore di 5:1. I dischi di me tallo duro sono assemblati nella lama che contrasta le vibrazioni indotte dal processo di taglio. L effetto è che la profondità è in genere 4 volte più grande della profondità di taglio ottenibile. Effetto sull inserto Ceramica RCGX T v c 250 m/min, a p 1.5 mm f n 0.15 mm/giro (G1), f n mm/giro (G2/G3) Non antivibrante Antivibrante 39

40 S-RCMX SM Utilizzabile sugli utensili per inserti ceramici riducendo sia il numero di utensili richiesti che di sostituzioni inserto: Operazioni di finitura Produzione mista di titanio e HRSA Soluzione sicura con rompitrucioli che fornisce eccellente produttività e controllo truciolo. S-RCMX SM, dia. 6 mm S-RCMX SM dia. 9 mm S-RCMX SM, dia. 12 mm S05F scelta prioritaria per HRSA H13A scelta prioritaria per titanio S-SNMM-SR Una geometria ottimizzata per la lavorazione di HRSA, con crosta forgiata, in condizione non trattata (26 HRC). Per operare con la più grande profondità di taglio, riducendo al minimo il taglio interrotto nella scaglia, usare: ic 19 o 25 k r 75 S-SNMM SR 2015 o 2025 S-SNMM SR 2015 o 2025 S-WCMX-GM Geometria ottimizzata con eccellente controllo truciolo. Alta produttività per le operazioni a tuffo. Larga scanalatura profonda - 16 mm Inserti con fissaggio a vite senza staffa superiore Può essere usato con HPC o UHPC S GM WCMX GC scelta prioritaria per HRSA H13A - scelta prioritaria per il titanio 40

41 Inserti ceramici CSGX per scanalatura Utilizzabili su utensili RCGX/RPGX con fondo a V. CSGX T , larghezza 6.35 mm CSGX T , larghezza 9.75 mm CSGX T , larghezza 12.7 mm Elevato volume di truciolo asportato uso effettivo in: Lavorazione nel raccordo dopo inserto quadrato Scanalatura larga usare metodo a torretta Seal-fin Portautensile speciale per inserti standard R44 destro L45 sinistro Ottimizzato per una buona stabilità e precisione nelle passate di profilatura Ugello per alta pressione Buon controllo del truciolo Profondità di taglio (a r ) 8 mm N123E RO larghezza 2,0 mm GC S05F scelta prioritaria per HRSA 41

42 Soluzioni Sandvik Coromant per lavorare le caratteristiche geometriche dei componenti FSM 26 HRc Rimozione di crosta. k r 75º per profondità di taglio (a p ) più grandi. Inserto Qualità Velocità Profondità di di taglio, m/min taglio, mm Geometria Avanzamento, mm/ giro Durata tagliente, min* Volume di SCL, truciolo m asportato cm 3 /min S-SNMM SR GC S-SNMM SR GC *Per Inconel 718 (26 HRC). FSM 26 HRc Pulizia del materiale. Inserto Qualità Velocità Profondità di di taglio, m/min taglio, mm Geometria Avanzamento, mm/ giro Durata tagliente, min* SCL, m Volume di truciolo asportato cm 3 /min SNMG SM GC RNGN CC *Per Inconel 718 (26 HRC). FSM 26 HRc Rimozione anello di prova. Scanalatura di 2 mm dopo il diametro esterno dell anello di prova. Scanalatura di arresto di 2 mm, senza lamatura. Lamatura con inserto di metallo duro della larghezza di 1 mm. Ceramica 6.35 mm T01020 CC670 v c 300 m/min f n 0.07 mm/giro Metallo duro 6 mm N123K TF 1105 v c 50 m/min f n 0.12 mm/giro 42

43 ISM 46 HRC Sgrossatura con elevata profondità di taglio. Max. angolo di inclinazione 40 per DSDNN 25 per DSSNL/R Inserto Qualità Velocità Profondità di di taglio, m/min taglio, mm Geometria Avanzamento, mm/ giro Durata tagliente, min* Volume di SCL, truciolo m asportato cm 3 /min SNMG SM S05F SNMG SMR S05F *Per Inconel 718 (46 HRC). ISM 46 HRC Lavorazione nel raccordo Ceramica. Inserto Qualità Velocità Profondità di di taglio, m/min taglio, mm Geometria Avanzamento, mm/ giro Durata tagliente, min* SCL, m Volume di truciolo asportato cm 3 /min RNGN CC RNGN CC *Per Inconel 718 (46 HRC). Metallo duro. Inserto Qualità Velocità di taglio, m/min Profondità di taglio, mm Geometria Avanzamento, mm/ giro Durata tagliente, min* Volume di SCL, truciolo m asportato cm 3 /min CNMX 1204A1 SM S05F CNMX 1204A2 SM S05F *Per Inconel 718 (46 HRC). 43

44 ISM 46 HRC Profilatura ed esecuzione di tasche. Ceramica. RNGN v c 300 m/min a p 2.0 mm f n 0.15 mm/giro mm 670 v c 300 m/min l a 9.5/6 mm f n 0.07 mm/giro RCGX v c 300 m/min a p 1.5 mm f n 0.15 mm/giro Metallo duro. RCGX v c 300 m/min a p 1.5 mm f n 0.15 mm/giro Q 68 cm 3 /min Inserto Qualità Velocità Profondità di di taglio, m/min taglio, mm Geometria Avanzamento, mm/ giro Durata tagliente, min* SCL, m Volume di truciolo asportato cm 3 /min RCMT 10T3M0 SM S05F RCMT 1204M0 SM S05F *Per Inconel 718 (46 HRC). 44

45 ISM 46 HRC Profilatura ed esecuzione di tasche. CoroCut. Usare il metodo di tornitura trocoidale descritta a pagina 20 Inserto Qualità Velocità Profondità di di taglio, m/min taglio, mm Geometria Avanzamento, mm/ giro Durata tagliente, min* Volume di SCL, truciolo m asportato cm 3 /min N123L RO S05F N123J RO S05F N123H RO S05F *Per Inconel 718 (46 HRC). CoroTurn SL70 Il sistema di lame ed adattatori CoroTurn SL70 è progettato per eseguire la maggiore parte delle caratteristiche geometriche di profili e tasche nei componenti complessi, senza bisogno di utensili speciali o modificati. Offre eccellente stabilità ed accessibilità. Utensili di tornitura e inserti per la lavorazione di dischi, casse, corone ed alberi in HRSA. Refrigerante sulla staffa per inserti ceramici. Le lame per inserti di metallo duro hanno ugelli per refrigerante ad alta pressione, come standard. CoroTurn SL70 per lavorazione flessibile 45

46 ISM 46 HRC Scanalatura larga. Inserto Qualità Velocità Profondità di di taglio, m/min taglio, mm Geometria Avanzamento, mm/ giro Durata tagliente, min* Volume di SCL, truciolo m asportato cm 3 /min Scanalatura stretta T01020 CC T01020 CC CSGX T01020 CC N123K TF GC N123L TF GC *Per Inconel 718 (46 HRC). Inserto Qualità Velocità Profondità di di taglio, m/min taglio, mm Geometria Avanzamento, mm/ giro Durata tagliente, min* Volume di SCL, truciolo m asportato cm 3 /min Raggio completo di scanalatura stretta. N123G GF GC N123G TF GC *Per Inconel 718 (46 HRC). Inserto Qualità Velocità Profondità di di taglio, m/min taglio, mm Geometria Avanzamento, mm/ giro Durata tagliente, min* SCL, m Volume di truciolo asportato cm 3 /min N123F RO S05F *Per Inconel 718 (46 HRC). 46

47 ISM 46 HRC Scanalature, attacchi speciali ed inserti standard Seal-fin. N123E RO S05F v c 50 m/min a p 0.5 mm f n 0.25 mm/giro Scanalature con lame su disco/spool. N123H TF 1105 v c 40 m/min f n 0.1 mm/giro N123G RO S05F v c 50 m/min a p 0.5 mm f n 0.25 mm/giro Inserto speciale CoroCut GC1105 v c 50 m/min a p 0.5 mm f n 0.25 mm/giro Scanalature sulle palette dello statore. Inserto CoroCut 90, GC1115 v c 30 m/min l a 2 mm f n 0.1 mm/giro Inserto CoroCut 90, GC1115 v c 30 m/min a p 0.25 mm f n 0.15 mm/giro 47

48 ISM 46 HRC Anelli Operazione 1a Operazione 1b Operazione Inserto Qualità Velocità di taglio, m/min Profondità di taglio, mm Geometria Avanzamento, mm/ giro 1a CNMG SM GC b N123G GF GC /0.12 Operazione 1c Operazione 1d Qualità Velocità di taglio, m/min Profondità di taglio, mm Operazione Inserto Geometria Avanzamento, mm/ giro 1c DNMG SM GC d DNMG SM GC Operazione 1e Operazione 1f Qualità Velocità di taglio, m/min Profondità di taglio, mm Operazione Inserto Geometria Avanzamento, mm/ giro 1e N123G GF GC /0.12 1f N123G GF GC /

49 ISM 46 HRC Inserto Qualità Velocità Profondità di di taglio, m/min taglio, mm Pareti sottili/instabili. Geometria Avanzamento, mm/ giro Durata ta gli ente, min* Volume di SCL, truciolo m asportato cm 3 /min CNMG SM GC CNMG SM GC *Per Inconel 718 (46 HRC). Lavorazione interna. Selezione del tipo di barra Barre di alesatura antivibranti di acciaio Barre di alesatura di acciaio Barre di alesatura di acciaio DNMG SM 1105 v c 50 m/min, a p 2 mm, f n 0.15 mm/giro DNMG SM 1105 v c 50 m/min, a p 2 mm, f n 0.15 mm/giro RNGN T v c 200 m/min, a p 2 mm, f n 0.15 mm/giro 1 Ø 2 Ø 3 Ø 4 Ø 5 Ø 6 Ø 7 Ø 8 Ø 9 Ø 10 Ø Per sporgenze fino a 14 x dm m, usare le barre di alesatura Silent Tools rinforzate con metallo duro. 49

50 LSM 46 HRC Inserti rotondi. Inserto Qualità Velocità Profondità di di taglio, m/min taglio, mm Geometria Avanzamento, mm/ giro Durata tagliente, min* Volume di SCL, truciolo m asportato cm 3 /min RCMT 1204M0 SM S05F RCMT 10T3M0 SM S05F RCMT 0803M0 SM S05F *For Inconel 718 (46 HRC). CoroCut. Inserto Qualità Velocità Profondità di di taglio, m/min taglio, mm Geometria Avanzamento, mm/ giro Durata tagliente, min* Volume di SCL, truciolo m asportato cm 3 /min Componenti con pareti sottili. N123J RO S05F N123H RO S05F N123H RO S05F N123G RO S05F *For Inconel 718 (46 HRC). Inserto Qualità Velocità Profondità di di taglio, m/min taglio, mm Geometria Avanzamento, mm/ giro Durata tagliente, min* SCL, m Volume di truciolo asportato cm 3 /min CNGG SGF GC CNGG SGF GC *For Inconel 718 (46 HRC). 50

51 3. Tornitura di materiali a base di cobalto settore medicale Caratteristiche dei materiali + resistente all usura (durezza HRc). + può essere fuso in forme complesse. + elevata resistenza alla corrosione. + più robusto dell acciaio inossidabile. pesa il doppio dell acciaio inossidabile. molto più fragile all'impatto. Le leghe a base di cobalto nel settore medicale sono principalmente di due tipi: CoCrMo e CoNiCrMo. Le leghe di CoCrMo sono usate nelle applicazioni come viti di fissaggio, piastre dell osso, della spalla, del ginocchio e sostituzione dell'anca. In questo capitolo della guida applicativa focalizziamo la lavorazione delle giunture anca-femore nel gruppo di materiali CoCrMo. Composizioni chimiche di alcune leghe a base di Co per impianti CoCr28Mo6 ASTM F75 Vitallium (Howmedica, Inc) Haynes-Stellite 21 (Cabot Corp.) Protasul-2 (Sulzer AG) Micrograin-Zimaloy (Zimmer) Co Cr Mo Mn Si Ni Fe C Max 1.0 Max 1.0 Max 1.0 Max 0.75 Max 0.35 CoCrMo ASTM F799 CoCrMo fucinato CoCrMo termomeccanico FHS (Forgiato ad alta resistenza) Co Cr Mo Mn Si Ni Fe C N Max 1.0 Max 1.0 Max 1.0 Max 1.5 Max 0.35 Max

52 Considerazioni sul processo Condizione dei componenti I pezzi fucinati sono ricavati da fusioni o spezzoni di barre e, quindi, hanno una determinata influenza sul processo; il semilavorato fuso ha meno materiale da rimuovere, la crosta tenace, e può causare difficoltà se l'inserto non viene completamente impegnato alla prima passata. La barra richiede molto più materiale da rimuovere e normalmente viene effettuata un operazione di foratura vedere le solu zioni speciali a pagina 58. Limiti di lavorazione Il metodo di lavorazione e la produttività sono limitati dalla scarsa lavorabilità del materiale, dal difficile accesso alla sfera interna ed anche dal fissaggio poco stabile. Normalmente il pezzo ottenuto per fusione ha una matarozza per il fissaggio durante la lavorazione, che viene rimossa in seguito. Fase di lavorazione classificazione Processo/operazione 1 Sfera interna. Foratura di sgrossatura barra. Tornitura di sgrossatura profondità di taglio fino a 1 mm. Tornitura di semifinitura profondità di taglio mm. Tornitura di finitura profondità di taglio mm. Troncatura della matarozza. Processo/operazione 2 Sfera esterna Tornitura di sgrossatura profondità di taglio fino a 1 mm. Tornitura di semifinitura profondità di taglio mm. Tornitura di finitura profondità di taglio Troncatura barra. 52

53 Tipici meccanismi di usura Usura ad intaglio Usura meccanica concentrata nella profondità di taglio. Questa usura riduce la vita dell utensile drasticamente e produce una bava sul componente. Rimedio: È un'usura riferita all applicazione che viene facilmente risolta sostituendo l angolo di registrazione (forma dell inserto) piuttosto che la qualità dell inserto. Usura per abrasione Principalmente causata dalle particelle dure che strofinano o abradono il tagliente. L'usura per craterizzazione Formata dall'asportazione del materiale dell utensile sul petto dell'inserto attraverso l'azione abrasiva delle particelle dure. Rimedio: Selezionare una geometria d inserto positiva. Ridurre la velocità per ottenere una temperatura più bassa. 53

54 Scelta della forma dell inserto Dai meccanismi di usura si può notare che una riduzione dell'angolo di registrazione (k r ) presenta due chiari vantaggi: L usura ad intaglio ridotta consente una formazione di usura più prevedibile e quindi migliora la produttività Spessore del truciolo ridotto - con un inserto di tipo -D o -V lo spessore del truciolo (h ex ) è uguale all avanzamento mentre la lunghezza di taglio è uguale alla profondità di taglio. Usando una profondità di taglio al di sotto del raggio si riduce l avanzamento e si aumenta la lunghezza del tagliente. Entrambi i vantaggi forniscono come risultato finale una temperatura più bassa e quindi una lunghezza di taglio più lunga e la possibilità di una produttività più elevata. Una riduzione dell'angolo di registrazione senza ridurre la profondità del taglio si realizza usando un raggio grande - in pratica un inserto rotondo. Lo schema sottostante mostra l'effetto del raggio di punta sulla durata tagliente. Un aumento di 6 volte con la stessa qualità. ic k r a p Durata tagliente: 3 min. Raggio: 0.8 mm Durata tagliente: 18 min. Raggio: 3.2 mm Effetto del raggio di punta Usura, mm Materiale CoCr28Mo6, v c 50 m/min, f n 0.15 mm/giro, a p 1 mm (CNMG 1204xx-QM 1105) Tempo di contatto, min Raggio di punta 0.8 mm Raggio di punta 1.2 mm Raggio di punta 1.6 mm Raggio di punta 3.2 mm

55 Utensili ottimizzati per la lavorazione interna Per ottenere i vantaggi offerti applicando raggi di grandi dimensioni, Sandvik Coromant ha sviluppato una serie di utensili che apriranno la strada ai processi tradizionali, fornendo sia un aumento di produttività che di durata tagliente. Sono disponibili due inserti nei seguenti tipi: Tipo di inserto Dim. inserto, mm Barra di alesatura diametro, mm DCMT 7 16 DCMT Rotondo 8 16 Rotondo v c 70 m/min, f n 0.1 mm/giro, a p 0.5 mm, materiale: cromo cobalto Utensile: A20M-ADXCL 11-R Inserto: DCGT 11T308-UM 1115 Utensile: A20M-SRXDL 08-R Inserto: R E-PL componente. 10 componenti. 55

56 Geometrie degli inserti rotondi R E-PL 1030 o 1010 R E-PL 1030 o rettificati alla periferia. + taglio leggero. + minori vibrazioni/forze di taglio. R E-PH, 1030 R E-PH, sinterizzazione diretta. + esigenza di fissaggio stabile. 0.1 mm 0.2 mm Effetto dell avanzamento Sfacciatura al centro Cromo cobalto D c 46 mm, v c 70 m/min, a p 0.5 mm, GC1030 Tempo di contatto, min Avanzamento, f n mm/giro = R E-PL = R M-PH Effetto della velocità Sfacciatura al centro Cromo cobalto D c 46 mm, f n 0.1 mm/r, a p 0.5 mm, GC1030 Tempo di contatto, min = R E-PL = R M-PH Velocità, v c m/min Esempio: D c 46 mm A v c 70 m/min, f n 0.1 mm/giro, la durata per passata sarebbe 29 sec. A v c 70 m/min, f n 0.15 mm/giro, la durata per passata sarebbe 20 sec. Esempio: D c 46 mm A v c 50 m/min, f n 0.1 mm/giro, la durata per passata sarebbe 41 sec. A v c 80 m/min, f n 0.1 mm/giro, la durata per passata sarebbe 25 sec. 56

57 Scelte iniziali consigliate per HRSA a base di cobalto Tornitura di sgrossatura Fase di lavorazione Operazione Interna PL GC1010 PH GC1030 Velocità di taglio, m/min Scelta Scelta prioritaria secondaria Avanzamento, mm/giro Profon dità di taglio, mm Fino a 1.0 Volume di truciolo asportato cm 3 /min Tipo di inserto 12 R Esterna SM GC1105 SM S05F* Fino a RCMT 10 RO GC1105 RO S05F* Fino a N123J Tornitura di semifinitura Interna PL GC R UM GC1105 UM GC DCGT 11 DCGT 07 Esterna SM GC1105 SM S05F* RCMT 10 RO GC1105 RO S05F* N123J GC1105 S05F* DNGG 0.12 Interna PM CT530 PL GC R Tornitura di finitura Esterna PF CT5015 UM GC DCMT DCGT GC1105 S05F* DNGG 0.12 RO CB7015 RO GC N123J N123J Troncatura CM GC N123G Scanalatura GF GC N123G *S05F non consigliata per sfacciatura al centro. 57

58 Qualità degli inserti di metallo duro GC1105 Particolare rivestimento sottile di TiAlN mediante PVD, su substrato a grana fine. Eccellente adesione al substrato anche sui taglienti affilati, buona durezza a caldo. GC1115 Esclusivo rivestimento PVD a base di ossidi su un metallo duro a micrograna. Buona resistenza contro la formazione di tagliente di riporto ed usura per craterizzazione. Ideale per le condizioni più instabili. GC1125 Metallo duro a micrograna con rivestimento PVD. Buona resistenza agli shock termici ed all usura ad intaglio. Scelta prioritaria per le operazioni di troncatura. GC1030 Esclusivo rivestimento multistrato di TiAlN mediante PVD. Migliore resistenza all usura rispetto a GC1025 con stessa tenacità. Elevata sicurezza del filo tagliente. GC1010 Metallo duro a micrograna con rivestimento PVD. Resistenza alla deformazione plastica ed all usura sul fianco grazie alla durezza a caldo. GC 5015 Cermet non rivestito. Eccellente resistenza alla formazione di tagliente di riporto ed alla deformazione plastica. S05F Sottile rivestimento CVD su un substrato a grana fine. Per applicazioni dove l usura ad intaglio non è un problema importante; vale a dire con inserti rotondi e finitura con piccolo angolo di registrazione. CT530 Qualità cermet non rivestita. Per operazioni di finitura. CB7015 Qualità di CBN con rivestimento con legante ceramico per tagli continui. Per buona finitura superficiale. Soluzione speciale Sviluppata per ottimizzare la sgrossatura su una barra. Punta speciale Coromant U dia mm WCMX, GC1020, H13A Dati di taglio consigliati per titanio e cromo cobalto. Velocità v c = m/min. Avanzamento f n = mm/giro. 58

59 Fresatura di HRSA Nella fresatura delle superleghe ci sono alcune esigenze di processo che devono essere rispettate. La fresatura di leghe resistenti alle alte temperature richiede spesso equipaggiamenti più rigidi e potenti rispetto alla fresatura di acciai al carbonio. La precisione della fresa sia nelle direzioni radiali che assiali è essenziale per mantenere un carico costante sul dente ed effettuare un operazione regolare, nonché per impedire la rottura prematura di singoli denti della fresa. I taglienti devono essere affilati con un arrotondamento del filo tagliente ottimizzato, per impedire l'aderenza del truciolo nel punto in cui il tagliente esce dalla fresa. Il numero di denti effettivamente nel taglio durante il ciclo di fresatura deve essere il più alto possibile. Ciò fornirà una buona produttività, a condizione che la stabilità sia sufficientemente buona. Le velocità di taglio per le superleghe sono generalmente basse. Una regola comune suggerisce di impiegare una velocità di taglio ragionevolmente bassa congiuntamente ad un avanzamento mo deratamente alto per il dente, al fine di produrre uno spessore truciolo di 0.1 millimetri, che impedisce l incrudimento del materiale. Il refrigerante deve essere applicato in grande quantità tutt attorno al tagliente quando le velocità di taglio sono basse, al fine di ridurre l'adesione del truciolo. Il refrigerante erogato attraverso il mandrino della macchina utensile è consigliato per la lavorazione dei materiali in HRSA. Il refrigerante ad alta pressione (HPC) migliora la durata tagliente. (Per la fresatura con inserti ceramici non è ne cessario l impiego di refrigerante). La geometria del tagliente dovrebbe essere sempre positiva. Per le profondità di taglio inferiori a 5 millimetri, l'angolo di registrazione dovrebbe essere inferiore a 45. In pratica, è consigliato un inserto rotondo con angolo superiore positivo. Se si sta considerando l impiego di frese speciali per un'applicazione, è essenziale consentire lo spazio sufficiente fra ogni dente per un'efficace evacuazione dei trucioli intorno al tagliente. L'usura sul fianco intorno al tagliente non dovrebbe eccedere 0.2 mm per R390, 0.3 mm per gli inserti rotondi di metallo duro e 0.6 mm per quelli in ceramica, altrimenti la probabilità di rotture catastrofiche dei taglienti aumenterà velocemente. La migliore esperienza suggerisce di sostituire i taglienti a intervalli frequenti, per garantire un processo affidabile. Si dovrebbe usare la fresatura concorde, per ottenere il più piccolo spessore del truciolo dove il tagliente esce dal taglio e ridurre qualsiasi aderenza al truciolo. La lavorazione delle superleghe a base di ferro e solubilizzate, e delle superleghe a base di (Inconel 625), è normalmente più semplice di quella delle superleghe a base di nichel e cobalto. 60

60 Processo di pianificazione della produzione Per ottimizzare un'operazione è necessario considerare tutti gli aspetti della lavorazione: Tipo di operazione? Percorsi utensile? Fresatura concorde o discorde? Tipo di utensile e materiale? Cambio della sequenza di operazioni? L'ottimizzazione di quanto sopra è naturalmente necessaria, tuttavia, per realizzare un processo affidabile e produttivo questi fattori devono essere combinati con il processo ed il know-how di applicazione. Queste informa zioni considerano in quale ordine sviluppare un processo ottimizzato per la fresatura di HRSA e trattano importanti fattori di successo per ogni fase. Processo di pianificazione della produzione ottimizzato 1 Analisi dei componenti 2 Metodo di lavorazione 3 Scelta del sistema di fresatura 4 Dati di taglio, scelta dell utensile 5 Programma CAM Tipici componenti Grazie alle loro eccellenti caratteristiche metallurgiche, le HRSA vengono usate in numerose industrie che comprendono: Motori aerospaziali Componenti della combustione & turbine, supporti di montaggio Componenti automobilistici selezionati Turbocompressori, valvole di scarico Componenti medicali Odontoiatria, dispositivi protesici Componenti di veicoli spaziali Rivestimenti riscaldati aerodinamicamente, ricambi per motori a razzo Impianti per l energia nucleare Gambi delle valvole, cinematismi Industria petrolifera - Applicazioni marine La domanda di gran lunga più comune delle HRSA è per i motori degli aerei. L'uso delle HRSA nella parte di combustione del motore è in aumento. Ciò è caratterizzato dal fatto che, mentre nel 1950 soltanto circa il 10% del peso totale di un motore di turbina a gas di un velivolo era costituito da superleghe, oggi questa percentuale è salita al 50% nei motori moderni. È previsto che le HRSA continueranno ad essere usate estesamente nelle parti della combustione dei motori aerei, e gli sviluppi recenti hanno già visto la futura generazione di HRSA che verranno implementate nella produzione. 61

61 Tipici componenti aerospaziali Camere di combustione Dischi Anelli Palette/blisk Supporti di montaggio Metodo di lavorazione Caratteristiche La maggior parte dei componenti in HRSA sono particolari critici del motore aereo con caratteristiche geometriche complesse da lavorare. Per esempio quando si lavora una cassa l operazione che richiede più tempo è la lavorazione della fascia tra i mozzi. La progettazione e l'applicazione accurata dei moderni materiali da taglio possono ridurre drasticamente il tempo ciclo. La pianificazione dell'ordine delle operazioni, per ridurre la distorsione dei pezzi, è inoltre un fattore importante quando si decide il metodo di lavorazione. Requisito macchina Orizzontale/Verticale Per i componenti più grandi come le casse in cui ci sono molte caratteristiche differenti e dove l'accesso costituisce un problema, è meglio utilizzare una macchina orizzontale. Ciò rende anche più semplice evacuare i trucioli, impedendone la rilavorazione, ed ottenere una durata tagliente più sicura. Per alcuni componenti di anelli e di supporti di montaggio, le macchine utensili verticali possono migliorare la stabilità. Configurazione 3/4/5 assi Su macchine orizzontali è normale avere quattro o cinque assi per ottenere una buona accessibilità, ad esempio per casse e superfici chiuse. Per i particolari più complessi (profili 3D, blisk) vengono usate macchine rigide a 5 assi, con cinque controlli di accesso completamente simultanei. Velocità di rotazione del mandrino Tre metodi di taglio impongono esigenze di rotazione mandrino diverse: a) Utensili integrali di metallo duro (bassa coppia) la velocità di taglio (v c ) è tra 30 e 100 m/min. Per diametri fresa da 8 a 16 mm, questo fornirà un esigenza di giri/min compresa tra 4000 e 600 giri/min. b) Inserti di metallo duro (elevata coppia) la velocità di taglio (v c ) è normalmente limitata ad un massimo di 40 m/min, per diametri fresa da 25 mm a 80 mm questo comporterà un esigenza di giri/min compresa tra 500 giri/min e 159 giri/min. c) Inserti ceramici (coppia e potenza elevate) normalmente le velocità di taglio (v c ) raggiungono i 1000 m/min, per diametri fresa di 50 mm questo richiederà 6365 giri/min. Avanzamento tavola Per la sgrossatura, usando inserti di metallo duro, l'avanzamento tavola è naturalmente relativamente basso, in quanto si pone l esigenza sulla stabilità piuttosto che sulla velocità. Per la sgrossatura, con inserti ceramici, l'avanzamento tavola può essere intorno ai 2.5 m/min. Mentre questo non è un avanzamento tavola estremo, particolare attenzione deve essere prestata al sistema di controllo che deve essere in grado di cambiare la direzione di avanzamento con questi valori, per evitare errori di profilo, ecc. 62

62 Esigenza di potenza/coppia Fondamentalmente, l esigenza di potenza varia con la quantità di metallo da asportare, lo spessore medio del truciolo, la geometria della fresa e la velocità. Più grande è il volume di truciolo asportato (Q cm 3 /min) maggiore sarà la richiesta di potenza. Con velocità di rotazione mandrino per sgrossatura molto più basse di quelle per i materiali meno esotici, grande importanza si pone sulla disponibilità di potenza e coppia a bassi numeri di giri/min (una macchina con insufficiente potenza e coppia produrrà uno spessore truciolo variabile con conseguenti prestazioni instabili). Il diagramma sottostante mostra schematicamente il rischio di una tipica macchina utensile con insufficiente potenza a bassi numeri di giri/min. La maggior parte delle leghe di HRSA si incrudiscono durante la lavorazione ed hanno resistenza e gommosità talmente elevate che non sono tipiche in altri materiali. Per ridurre al minimo le vibrazioni e l incrudi mento della lega è consigliabile adottare un equipaggiamento per lavorazione pesante, con cono mandrino ISO 50 (o equivalente). Refrigerante A differenza della fresatura della maggior parte di altri materiali, il refrigerante è consigliato sempre per agevolare la rimozione dei trucioli, P c controllare il calore nel tagliente kw e per impedire la ri-lavorazione dei trucioli. Il refrigerante ad alta pressione (70 bar) applicato attraverso il mandrino/gli utensili ed esternamente offre buoni vantaggi rispetto alla bassa pressione. Fissaggio La forma ed il fissaggio del componente è di grande importanza. I componenti dei motori aerospaziali hanno spesso pareti sottili e numerosissimi caratteristiche complesse che generano facilmente deformazione e vibrazione. Ciò è spesso la ragione per la quale le casse hanno dispositivi complessi per ridurre le vibrazioni e sostenere il pezzo in relazione alla direzione delle forze di taglio. Gli utensili da taglio leggeri con geometrie positive possono contribuire ad assicurare un'operazione di lavorazione sicura e priva di deformazioni. Stabilità La condizione e la stabilità della macchina hanno un effetto sulla qualità superficiale e possono alterare la vita dell utensile. L'usura eccessiva dei cuscinetti del mandrino o il meccanismo di avanzamento può provocare una mediocre struttura superficiale. Oltre a verificare la stabilità della macchina, dovrebbero essere considerati altri fattori quali la sporgenza dell utensile, l accoppia mento Coromant Capto, gli adattatori antivibranti, ecc. Rischio di potenza troppo bassa con grandi diametri e velocità di taglio bassa. n m/min 63

63 Sistema di fresatura La fresatura moderna è un metodo di lavorazione molto universale. Negli ultimi anni, congiuntamente con gli sviluppi delle macchine utensili, la fresatura si è evoluta in un metodo in grado di lavorare una gamma molto vasta di configurazioni. La scelta del concetto di fresa non è più diretta - oltre a tutte le applica zioni convenzionali, la fresatura è diventata un forte concorrente per produrre fori, filetti, cavità e superfici che in precedenza venivano tornite, forate, maschiate, ecc. (Vedi capitolo relativo alla foratura). Gli sviluppi dell attrezza mento hanno inoltre contribuito alle nuove possibilità con aumenti di produttività, affidabilità e costanza di qualità, rese possibile con gli inserti multitaglienti e di ceramica. Lo scopo è avere un metodo adatto per la macchina utensile ed il particolare da lavorare ottenendo il massimo volume di truciolo asportato (Q cm 3 /min), che può essere bilanciato con una durata economica dell utensile. Per la fresatura ci sono molte variabili da considerare: D c z n k r a p max a e max Tipi di versioni Frese per spianatura diametro fresa numero effettivo di denti angolo di registrazione massima profondità di taglio massima profondità radiale Inserti rotondi 45º 90º CoroMill 300 CoroMill 245 CoroMill 390 Fresa a candela Inserti rotondi 90º Integrali di metallo duro Testina intercambiabile CoroMill 300 CoroMill 390 CoroMill Plura CoroMill 316 Fresa ad inserti ceramici Testa sferica S-R120R/CoroMill 300C Fresa a testa sferica CoroMill

64 Il diametro della fresa viene selezionato in base all operazione ed alla capacità della macchina. La scelta dell'inserto di ceramica, di metallo duro o sotto forma di utensile integrale di metallo è determinata dai calcoli di produttività, dalle esigenze superficiali e dalle limitazioni del processo (macchina, bloccaggio, ecc). Il tipo di inserto/k r r (rotondo, 45º, o 90º) ed il numero di denti selezionati avranno un effetto drastico sul metodo di lavorazione ed infine sulla durata tagliente e sul volume di Q. Di conseguenza, il tipo di particolare ed il metodo di lavorazione influenzeranno il tipo di sistema di fresatura che dovrebbe essere selezionato. Processo di fresatura Direzione della fresatura Durante l operazione di fresatura, il pezzo può essere avanzato verso o contro la direzione di rotazione e questo influisce sulla natura dell inizio e della fine del taglio. Nella fresatura discorde lo spessore del truciolo inizia da zero ed aumenta fino alla fine del taglio. Ci sono elevate forze di taglio che tendono ad allontanare la fresa dal pezzo. L inserto viene spinto nella zona di taglio, creando un effetto di strisciamento o bruciatura che incrudisce la superficie. Nella fresatura concorde, l inserto inizia a tagliare creando un elevato spessore truciolo. Questo evita l effetto bruciatura con minore calore e tendenza all'incrudimento. Per la lavorazione delle HRSA usare sempre la fresatura concorde con inserti di metallo duro. Fresatura discorde + Fresatura concorde 65

65 Fresatura con inserti multitaglienti Diametro e posizionamento della fresa La scelta del diametro della fresa viene soli tamente operata sulla base della larghezza del pezzo considerando anche la disponibilità di potenza della macchina. La posizione della fresa in relazione all impegno del pezzo ed al numero di denti in presa sono tutti fattori essenziali per una buona riuscita dell operazione. Nel lavorazione in una singola passata, è consigliabile un diametro fresa che sia il 20 30% più grande della larghezza del pezzo da lavorare. La fresa dovrebbe essere sempre posizionata fuori dal centro per produrre il truciolo più sottile quando esce dal pezzo. Se si devono effettuare numerose passate, si dovrebbe effettuare un taglio radiale (a e ) pari al 75% di D c per garantire una buona formazione truciolo ed un carico sul tagliente adatto. Evitare di posizionare la fresa sul centro del pezzo. Considerazioni sull entrata ed uscita dal pezzo Ogni volta che uno degli inserti della fresa entra nel taglio, il tagliente viene sottoposto ad un carico d urto variabile. Il giusto tipo di contatto iniziale, e finale, fra il tagliente ed il materiale è un aspetto importante del processo di fresatura. Il posizionamento corretto della fresa è importante all entrata ed all uscita del pezzo evitare sempre un truciolo di elevato spessore in uscita. 66

66 Nella fresatura di copiatura il posizionamento della fresa può essere predefinito, comunque per la spianatura dove la posizione della fresa è più flessibile è facile operare un posizionamento sbagliato. 1) a e non dovrebbe essere più grande del 75% del diametro della fresa e non meno del 30% - almeno 2 denti in presa (se z n 2). Avanzamento in interpolazione Prog. rad. = ( D e ) ) La fresa dovrebbe essere disassata per fornire uno spessore truciolo il più vicino possibile allo zero in uscita dal taglio. 3) L entrata nel pezzo dovrebbe essere programmata accuratamente fino a che la fresa non sia entrata completamente nel taglio con uno dei seguenti metodi: Avanzamento ridotto in entrata 2 mm Truciolo di elevato spessore all uscita del taglio finché la fresa non è impegnata completamente Inoltre, quando si fresano grandi aree superficiali del pezzo, scegliere un percorso utensile che mantenga la fresa in contatto completo piuttosto che effettuare numerose passate parallele. Quando si cambia direzione, includere un percorso utensile radiale per mantenere la fresa in movimento, evitando tendenze di vibrazione e sosta. Qui sotto, gli inserti usurati con gli stessi dati taglio e la stessa durata tagliente in Waspalloy dimostrano l importanza di mantenere la fresa in contatto con il pezzo. + Numerose entrate ed uscite. Contatto costante. 67

67 Spianatura con inserti di metallo duro Effetto del tipo di inserto Spessore truciolo, forze di taglio e durata tagliente sono influenzati dalla scelta del tipo di inserto nella fresatura di HRSA. R Q22-12H, z n 5, R245-12T3E-ML GC2040 R Q22-12H, z n 7, R E-MM GC2040 D c 50 mm, v c 30 m/min, a e 32 mm (70%), a p 2 mm Materiale: Inconel 718 (42 HRC) Tempo di contatto R Q22-11H, z n 7, R390-11T308E-ML GC2040 Truciolo asportato, cm 3 CoroMill 300 Produttività ottimale Avanzamento mm/dente Avanzamento mm/dente Suggerimento per la spianatura in generale di HRSA usare frese con inserti rotondi ogni volta che è possibile, per aumentare l effetto di assottigliamento del truciolo: CoroMill a scelta 2a scelta 3a scelta Inserti rotondi 45º 90º CoroMill 300 CoroMill 245 CoroMill

68 Tipiche tipologie di usura nella fresatura di HRSA Usura sul fianco Rapida usura sul fianco che causa mediocre finitura superficiale o pezzo fuori tolleranza. Causa: Velocità di taglio troppo alta o insufficiente resistenza all usura. Rimedio: Ridurre la velocità di taglio. Scegliere una qualità più resistente all usura. Causa: Spessore truciolo troppo sottile. Rimedio: Aumentare l avanzamento. Usura ad intaglio Usura ad intaglio che causa mediocre finitura superficiale e rischio di rottura inserto. Causa: Incrudimento dei materiali. Rimedio: Scegliere un inserto rotondo/ridurre a p. Le cause comuni di deterioramento dell uten sile sono costituite da eccessiva usura sul fianco, intaglio nel tagliente e incapacità di soddisfare le esigenze di finitura superficiale e precisione. Altri fattori contribuenti includono l eccessiva profondità del cratere e la distruzione del filo tagliente. Le HRSA in oltre tendono ad incrudirsi rendendo le successive passate più soggette all usura ad intaglio. Scelta prioritaria Complementare GC1030 Qualità di metallo duro rivestita di TiAlN con rivestimento PVD per la fresatura di superleghe resistenti al calore a medie velocità. Buona resistenza alla formazione di tagliente di riporto ed alla deformazione plastica. S40T La combinazione di metallo duro di elevata tenacità con rivestimento CVD sottile rende questa qualità resistente alle vibrazioni e alle altre condizioni di taglio difficili. Consente una durata tagliente più lunga ed una maggiore sicurezza. S30T La combinazione di metallo duro a micrograna con rivestimento PVD resistente all'usura consente taglienti molto affilati in grado di resistere alle microscheggiature per fatica. Consente velocità di taglio superiori e durata più lunga. GC2040 Metallo duro tenace con rivestimento CVD-MT per la fresatura di leghe fuse resistenti al calore. Buona resistenza alle alte temperature. 69

69 CoroMill 300 Sistema di fresatura di spianatura con inserti rotondi positivi Per le frese CoroMill 300 sono disponibili tre principali geometrie studiate per la lavorazione di HRSA: Condizioni buone Scelta prioritaria Condizioni difficili E-PL E-MM M-MM CoroMill 300 Elevata affilatezza e precisione dei taglienti. Geometria positiva con taglienti rinforzati. Scelta prioritaria con S30T. Elevata affilatezza e precisione dei taglienti in combinazione con sicurezza. Scelta prioritaria per applicazioni con S40T. Buona scelta per condizioni generali. Il tagliente rinforzato nella qualità GC2040 offre maggiore sicurezza rispetto alle geometrie E-PL ed E-MM. Qualità/geometria consigliate per la fresatura di HRSA Utensile R Q22-12H z n 7, D c 51 mm, v c 30 m/min, a e 36 mm, a p 1.5 mm, f z 0.2 mm/dente, h ex 0.12 mm Materiale: Inconel 718 (40 HRC) Tempo di contatto 100 = Tempo medio di contatto GC2030 S30T GC2040 S40T GC1030 R E-MM R E-PL R E-MM R E-PL R E-PM Raccomandazione: durata tagliente più lunga e massimo volume di truciolo asportato sono ottenibili con l inserto in qualità GC1030 e geometria E-PM. 70

70 Effetto della velocità di taglio, v c La velocità superficiale e la durezza del materiale sono il fattore più importante per determinare la durata degli utensili nella lavorazione di superleghe. Le tempera ture di taglio per le HRSA sono in genere da 750 a 1020ºC. Queste temperature sono sufficientemente alte che l'ossidazione e l incrudimento diventano i fattori contribuenti all usura totale dell utensile. I risultati sottostanti indicano che un aumento di 5 m/min della velocità di taglio riduce del 30% la vita dell utensile ed il materiale totale da rimuovere. Utensile R Q22-12H, inserto R E-PL S40T z n 7, D c 51 mm, a e 36 mm, a p 2 mm, f z 0.24 mm/dente, h ex 0.18 mm, Materiale: Inconel 718 (44 HRC) Tempo di contatto 20 Volume di truciolo asportato totale, cm = Tempo medio di contatto = Volume medio di truciolo rimosso v c 25 m/min v c 30 m/min v c 35 m/min 0 Raccomandazione: per la sgrossatura con inserti in metallo duro, non si devono superare le velocità massime definite per le qualità (più duro è il materiale lavorato, più basso sarà il valore della velocità): Scelta prioritaria: GC1030 max v c m/min S40T max v c m/min Complementare: S30T max v c m/min GC2040 max v c m/min 71

71 Effetto dell avanzamento per dente, f z Come con altri materiali da lavorare, anche l avanzamento e la profondità di taglio sono importanti per la durata tagliente quando si lavorano le HRSA. L avanzamento per dente viene calcolato dallo spessore truciolo (h ex ) massimo consigliato, che varia dall avanzamento per dente in funzione dei seguenti due fattori: Angolo di registrazione (k r ) applicato Per gli inserti con angolo di registrazione di 45º e quelli rotondi si crea un effetto di assottigliamento del truciolo, che consente avanzamenti maggiori rispetto agli inserti con angolo di registrazione k r 90º. Max. spessore truciolo ic h ex = f z sin κ r f z h ex Inserti rotondi h ex = f z 4a p ( 2a p ) 2 ic ic Larghezza di taglio (a e )/impegno radiale impegno radiale, (a e /D c ) Questa è la larghezza del componente impegnato nel taglio in relazione al diametro della fresa. E la distanza attraverso la superficie che viene lavorata dall utensile. Quando a e è inferiore alla metà del diametro, lo spessore massimo del truciolo viene ridotto in relazione a f z ; pertanto l avanzamento può essere aumentato. Rapporto profondità di taglio/diametro, a e /D c Angolo di registrazione, a Valore di modifica, f n f z mm/dente dà uno spessore truciolo in mm: 72 h ex h ex h ex

72 Effetto della geometria/f z Il grafico sottostante mostra l'effetto della geometria in funzione dell'avanzamento/ dente. Utensile R Q22-12H, z n 7, D c 51 mm, v c 30 m/min, a e 36 mm, a p 2 mm, Materiale: Inconel 718 (44 HRC) Tempo di contatto Volume di truciolo asportato totale, cm = Tempo medio di contatto = Volume medio di truciolo rimosso S40T S40T S40T R E-PL R E-PL R E-PL h ex 0.12 mm h ex 0.18 mm h ex 0.24 mm f z 0.16 mm/dente f z 0.24 mm/dente f z 0.32 mm/dente 0 Suggerimento la massima produttività ed il massimo volume di truciolo asportato sono stati ottenuti usando la geometria E-PL ad un avanzamento per dente di 0.16 mm (0.12 mm h ex ). Geometria Min. Max. E-PL E-MM M-PM 0.08 mm 0.18 mm 0.1 mm 0.22 mm 0.15 mm 0.3 mm 73

73 Effetto di a p /angolo di registrazione La scelta corretta della profondità di taglio/ angolo di registrazione nella spianatura delle HRSA ha un effetto sulla durata tagliente e produttività. Malgrado i limiti sulla profondità di taglio quando si utilizzano frese con inserti rotondi, queste frese costituiscono ancora il metodo più produttivo nella fresatura delle HRSA. A differenza delle tipiche strutture aerospaziali di titanio, i componenti delle HRSA tendono ad avere geometrie che richiedono elevati volumi di asportazione truciolo, ma non elevate profondità di taglio ad esempio per le palette, le casse, ecc. Questo consente l ottimizzazione dell angolo di registrazione a profondità di taglio variabili. Rapporto profondità di taglio/ diametro a p /ic Profondità di taglio per diametro inserto, in mm Angolo di registrazione κ r ic k r a p Qualità/geometrie consigliate per fresatura di HRSA Utensile R Q22-12H, inserto R E-MM 2040 z n 7, D c 51 mm, v c 30 m/min, a e 36 mm, f z 0.3 mm/dente Materiale: Inconel 718 (40 HRC) Tempo di contatto Volume di truciolo asportato totale, cm = Tempo medio di contatto = Volume medio di truciolo rimosso a p 1.0 mm a p 1.5 mm a p 2.0 mm h ex 0.16 mm h ex 0.18 mm h ex 0.21 mm 0 Suggerimento la profondità di taglio più produttiva è 1 mm; questo consente un angolo di registrazione pari al 33 quando si esegue la fresatura con inserti rotondi. 74

74 Effetto della durezza con la geometria e la qualità E-PL 1030 Si può notare che nei materiali più duri la nuova geometria e qualità E-PL 1030 resiste al calore che si sviluppa durante il taglio molto meglio della geometria e qualità E-PL S40T. Il substrato più duro in combinazione con la microgeometria ha una migliore resistenza all usura ad intaglio ed alla deformazione plastica. Utensile R Q22-12H, D c 51 mm, f z 0.24 mm/dente, h ex 0.18 mm, a p 2 mm, a e 36 mm, v c 30 m/min Materiale: Inconel 718 Tempo di contatto Volume di truciolo asportato totale, cm = Tempo medio di contatto = Volume medio di truciolo rimosso S30T E-PL S40T E-PL GC1030 E-PM GC1030 E-PL GC2040 E-MM GC1030 E-PM Lotto più sicuro (44 HRc) Lotto più duro (46 HRc) 0 Durezza 40 HRC Durezza 44 HRC E-MM min E-PM min E-PL S30T 10 min E-PL S40T 33 min Durezza 46 HRC E-PM min E-PL min 75

75 Effetto della durezza del materiale Piccole variazioni nella durezza del materiale avranno un effetto significativo sulla durata degli utensili. Utensile R Q22-12H, D c 51 mm, f z 0.24 mm/dente, h ex 0.18 mm, a p 2 mm, a e 36 mm, v c 30 m/min Materiale: Inconel 718 min HRC R E-MM 2040 Sommario Spianatura di HRSA con inserti di metallo duro CoroMill 300 (fresa con inserti rotondi) fornisce ottime prestazioni. Le qualità S40T/GC1030 offrono le migliori prestazioni. Usare le geometrie E-MM/E-PL ad eccezione di elevatissimi carichi sul truciolo (>0.3 mm/dente), laddove M-MH offre una robustezza tagliente migliore. Aumentare la velocità di taglio riduce notevolmente la durata tagliente; una velocità di 25 m/min offre il miglior equilibrio tra durata tagliente e produttività. Le frese a passo normale con refrigerante attraverso il mandrino forniscono la massima produttività. La a durata del tagliente si riduce con un aumento della profondità assiale di taglio (a p ). l volume di truciolo asportato è meno profon- influenzato e, lavorando ad una a p = 1 mm, si ottiene un 30% in più nel volume asportato di volume rimosso come ad una a p = 1,5 mm. CoroMill 300 Parametri ottimali: Inserto GC1030 E-PM Avanzamento per dente 0.2 mm Velocità di taglio 25 m/min Profondità di taglio assiale 1 mm Migliore tenacità/sicurezza Inserto S40T E-PL Avanzamento per dente 0.2 mm Velocità di taglio 25 m/min Profondità di taglio assiale 1 mm Migliore produttività/durata tagliente 76

76 CoroMill 390 fresatura frontale e radiale/angolo di registrazione di 90 L angolo di registrazione di 90 è il più sfavorevole per la fresatura delle HRSA a causa delle elevate tendenze alla formazione di intagli. Tuttavia, la fresatura di spallamenti e di profili sono le operazioni richieste dalle caratteristiche geometriche di componenti quali, ad esempio: staffe di Contornatura/finitura piccolo impegno radiale a e = 12.5% di D c. montaggio, casse, anelli (corone dentate), interpolazione circolare di grandi fori, esecuzione di cave, ecc. Qualità, geometria e dati di taglio dovrebbero essere scelti in base alla percentuale di impegno radiale. Qualità GC2040 E-ML Qualità S30T E-PL + Applicazione contornatura con piccolo impegno radiale Utensile R A25-11H z n 4, D c 25 mm, v c 35 m/min, a e 3.1 mm (12.5% di D c ), a p 5 mm, h ex 0.07 mm, f z 0.11 mm/dente Materiale: Inconel 718 (40 HRC) Tempo di contatto Volume di truciolo asportato totale, cm = Tempo medio di contatto = Volume medio di truciolo asportato GC1030 GC1030 GC1030 S30T GC2040 S40T GC E-PL 08M-PL 08M-PM 08M-PL 08M-MM 08M-PL 08E-ML 0 Suggerimento con piccolo rapporto di impegno (12.5%), la qualità consigliata è S30T in geometria E-ML. 77

77 CoroMill 390 Spianatura aumento dell impegno a e = da 25 a 75% di D c. Qualità GC1030 M-PL Qualità S30T E-PL + Applicazione aumento dell impegno radiale/condizioni estreme Utensile R A25-11H z n 4, D c 25 mm, v c 35 m/min, a e 19 mm (75% di D c ), a p 5 mm, h ex 0.07 mm, f z 0.07 mm/dente Materiale: Inconel 718 (40 HRC) Tempo di contatto Volume di truciolo asportato totale, cm = Tempo medio di contatto = Volume medio di truciolo asportato S30T S30T GC1030 S40T GC2040 S30T GC E-ML 08M-PM 08M-PM 08M-PL 08M-MM 08M-PL 08E-ML 0 Suggerimento la più elevata durata tagliente ed il più alto rapporto di impegno, pari al 75%, è stato ottenuto usando l inserto S30T M-PL. 78

78 Effetto dello spessore truciolo, h ex Utensile R A25-11H z n 4, D c 25 mm, v c 25 m/min, a p 5 mm, Materiale: Inconel 718 (44 HRC) Tempo di contatto 50 Volume di truciolo asportato totale, cm = Tempo medio di contatto = Volume medio di truciolo asportato h ex 0.07 mm h ex 0.13 mm h ex 0.07 mm h ex 0.1 mm h ex 0.13 mm f z 0.11 mm/dente f z 0.20 mm/dente f z 0.07 mm/dente f z 0.1 mm/dente f z 0.13 mm/dente a e 3.1 mm (12.5% di D c ) a e 12.5 mm (50% di D c ) S30T E-ML S30T E-ML 0 Suggerimento Per piccolo impegno radiale, qualità/geometria S30T E-ML spessore truciolo 0.07 mm. Per grande impegno radiale, qualità/geometria S30T E-ML spessore truciolo 0.1 mm. 79

79 Effetto della velocità di taglio, v c Un attenta considerazione deve essere fatta quando si seleziona la velocità di taglio per la fresatura di materiali in HRSA con utensili a candela. Ridurre la velocità di taglio se aumenta l impegno radiale. Utensile R A25-11H z n 4, D c 25 mm, a p 5 mm, Materiale: Inconel 718 (40 HRC) Tempo di contatto = Tempo medio di contatto = Volume medio di truciolo asportato Volume di truciolo asportato totale, cm v c 35 m/min v c 30 m/min v c 25 m/min v c 35 m/min v c 30 m/min v c 25 m/min h ex 0.07 mm, f z 0.11 mm h ex 0.11 mm, f z 0.11 mm a e 3.1 mm (12.5% di D c ) a e 12.5 mm (50% di D c ) S30T E-ML S30T E-ML 0 Suggerimento La più elevata durata tagliente ed il massimo volume di truciolo asportato sono stati ottenuti usando S30T E-ML a 25 m/min. L inserto più produttivo ad una velocità di taglio più alta è stato S30T E-ML a 35 m/min, con rapporto di impegno del 50% e avanzamento/ dente di 0.1 mm. 80

80 Rapporto di impegno (a e /D c ) Il grafico qui sotto indica che aumentando sensibilmente la profondità di taglio radiale, diminuisce notevolmente la durata tagliente. Utensile R A25-11H, Inserto GC2040 E-ML, z n 4, D c 25 mm, v c 30 m/min, a e 12.5 mm (50% di D c ), h ex 0.1 mm, a p 5 mm, Materiale: Inconel 718 (40 HRC) Tempo di contatto Volume di truciolo asportato totale, cm = Tempo medio di contatto = Volume medio di truciolo asportato f z 0.12 mm f z 0.1 mm f z 0.1 mm a e 6.25 mm (25% di D c ) a e 12.5 mm (50% di D c ) a e mm (75% di D c ) 0 Raccomandazione: il rapporto di impegno radiale per inserto al di sotto del 50% fornisce il massimo volume di truciolo asportato. 81

81 Sommario fresatura frontale e radiale/angolo di registrazione di 90 nelle HRSA Contornatura/interpolazione circolare di foro esistente La qualità S30T esegue meglio con rapporti di impegno più piccoli. Per la qualità S30T, la geometria E-ML esegue meglio nella media, indipendentemente dalla condizione di taglio impiegata. a e = 12.5% di D c, f z 0.11 mm (h ex 0.07 mm) CoroMill 390 Impegno più elevato/esecuzione di cave/ avanzamento circolare in rampa A rapporti di impegno più elevati, la quali tà S30T E-ML offre le migliori prestazioni. a e = 50% di D c, f z 0.1 mm (h ex 0.1 mm) Fresatura con inserti ceramici Le proprietà degli inserti ceramici hanno una resistenza al calore molto più alta degli inserti di metallo duro, rendendoli un'opzione eccellente per lavorare le HRSA dove sono presenti le alte temperature di taglio. La fresa tura con inserti ceramici avviene normalmente ad una velocità da 20 a 30 volte superiore a quella con gli inserti di metallo duro, anche se ad avanzamenti più bassi, ottenendo di con seguenza una produttività più elevata. Tuttavia, a causa della forte tendenza alla formazione di intaglio che gli inserti ceramici mostrano, vengono usati principalmente inserti rotondi, che garantiscono un piccolo angolo d'entrata. La ceramica ha un effetto negativo sull'integrità e sul tipo e forma della superficie e pertanto non viene usata per lavorare il componente vicino alla forma finita. A causa della mancanza di tenacità di questi inserti, vengono impiegati gli inserti rotondi che sono in grado di eliminare la tendenza all intaglio. La principale applicazione per la fresatura con inserti ceramici è la lavorazione di casse ed equipaggiamenti per trivellazione petrolifera, grazie ai volumi di asportazione truciolo decisamente più elevati rispetto a quelli ottenuti con gli inserti di duro, in combinazione con una grande rimozione del sovrametallo. Programma di frese: contattare il tecnico di vendita Sandvik Coromant di zona per l'ordinazione. 82

82 S-R120R D 3 D c D 5m l 1 Coromant Capto S-R120R-038C5-12X C S-R120R-051C6-12X C S-R120R-068C6-12X C Supporto Vite del supporto Chiave per la vite del supporto RNGN RNGN CoroMill 300C Inserto D 3 Passo, (X) D c Dimensione l 1 l 2 Coromant Capto 9 36 R300C-036C3-09M 4 27 C R300C-044C4-09M 4 35 C R300C-036C3-12M 3 24 C R300C-044C4-12M 4 32 C R300C-054C5-12M 4 42 C5 50 Attacco cilindrico 6 20 R300C-020A16-06M R300C-025A20-06M R300C-032A25-06M R300C-025A20-09M R300C-032A25-09M R300C-040A32-09M R300C-032A25-12M R300C-040A32-12M R300C-050A32-12M Attacco a manicotto R300C-040Q16-12M R300C-050Q22-12M Staffa Chiave RPNG E RPNG E RPNG E

83 Fresatura con inserti ceramici e refrigerante Nella fresatura con inserti di ceramica il refrigerante non dovrebbe essere usato. Nella maggior parte delle operazioni, l impiego del refrigerante ha un effetto negativo sulla durata tagliente. Ciò è dovuto all'aumento delle variazioni termiche con il raffreddamento ed il riscaldamento della zona di taglio, quando l'inserto entra e quindi esce dal pezzo. Ciò aumenta la probabilità di sfaldare la parte superiore degli inserti in Senza refrigerante ceramica. Tuttavia, una quantità minimale di refrigerante MQL (Minimum Quantity Lubrication) potrebbe avere un effetto positivo quando diminuisce il calore nel processo di lavorazione. Sotto è riportato un esempio dell'effetto sull usura/durata tagliente con e senza refrigerante. Entrambi gli inserti hanno lavorato con gli stessi parametri di taglio e per lo stesso lasso tempo. Con refrigerante Effetto della velocità di taglio, v c La fresatura con inserti ceramici, a causa del taglio interrotto, è un operazione con variazioni termiche più frequenti della tornitura. Per questo motivo velocità da 700 a 1000 m/min vengono adottate rispetto ai m/min della tornitura. L'alta velocità di taglio usata nella fresatura con inserti ceramici aumenta la temperatura del truciolo rendendo la temperatura più costante. Sfaldamento superiore La velocità di taglio dovrebbe essere bilanciata per generare abbastanza calore nella zona di taglio, ma non troppo elevata da sbilanciare la ceramica. Una velocità di taglio troppo bassa può dare luogo allo sfaldamento superiore dell'inserto, mentre una velocità di taglio troppo può provocare la rottura dell'inserto. Usura sul fianco uniforme Fresa con inserti ceramica, Qualità degli inserti CC6060, z n 4, D 3 63 mm, v c 700 m/min, a e 32 mm, f z 0.1 mm/dente, a p 1.5 mm, Materiale: Waspalloy Fresa con inserti ceramica, Qualità degli inserti CC6060, z n 4, D 3 63 mm, v c 1000 m/min, a e 32 mm, f z 0.1 mm/dente, a p 1.5 mm, Materiale: Waspalloy Suggerimento una velocità di taglio di 1000 m/min fornisce la velocità più bilanciata. 84

84 Effetto dell avanzamento del dente, f z Come con gli inserti di metallo duro (rotondi) lo spessore del truciolo varia in funzione dall'angolo di registrazione. Con i rapporti bassi di a p /ic l avanzamento può essere aumentato per incrementare lo spessore truciolo al livello voluto. La scelta del corretto valore di h ex nella fresatura con inserti Sfaldamento superiore/usura sul fianco di ceramica è critica. Variare sempre l avanzamento in funzione dell angolo di registrazione, max. spessore truciolo (h ex ). Usura sul fianco uniforme Fresa con inserti ceramici, qualità inserti CC6060, z n 4, D 3 63 mm, v c 1000 m/min, a e 32 mm, f z 0.12 mm/dente, a p 1.5 mm, Materiale: Waspalloy Risultato l avanzamento per dente troppo elevato produce eccessivo calore e sfaldamento superiore. Effetto di a p /angolo di registrazione La scelta della corretta profondità di taglio/ angolo di inclinazione nella spianatura delle HRSA ha un effetto sulla durata tagliente e sulla produttività. Nella fresatura con inserti di ceramica l'angolo di registrazione è Fresa con inserti ceramici, qualità inserti CC6060, z n 4, D 3 63 mm, v c 1000 m/min, a e 32 mm, f z 0.1 mm/dente, a p 1.5 mm, Materiale: Waspalloy Risultato l avanzamento per dente corretto per l applicazione produce un modello di usura omogeneo. critico a causa della scarsa resistenza alla formazione dell intaglio, le prestazioni sono migliori con profondità di taglio a p fra 1.5 e 2.5 mm (k r = da 40 a 50º) Confronto della ceramica con il metallo duro fresatura di Inconel 718 Mantenere l impegno costante dove è possibile entrare nel taglio dolcemente. Applicazione Refrigerante Inserto Velocità di taglio, v c (m/min) Diametro, D 3 (mm) Velocità di rotazione mandrino, n (giri/min) Velocità di avanzamento, f z (mm/dente) Numero di denti, z n Profondità di taglio, a p (mm) Impegno radiale, a e (mm) Volume di truciolo asportato, Q (cm 3 /min) Durata tagliente, (min) Totale materiale asportato, Q t (cm 3 ) Ceramica Fresatura concorde/discorde A secco RNGN E Metallo duro Fresatura discorde/concorde A umido R E-MM

85 Scelta della qualità ed effetto della direzione di fresatura D 3 63 mm, z n 4, v c 1000 m/min, a e 32 mm, f z 0.11 mm/dente, h ex 0.07 mm, a p 1.5 mm (senza refrigerante) Materiale: Inconel 718 (40 HRC) Tempo di contatto RNGN 670 RNGN 6080 RNGN 6060 RNGN 670 RNGN 6080 RNGN 6060 Fresatura concorde Fresatura discorde Il diagramma mostra che: La nuova qualità a base di Sialon CC6060 offre prestazioni eccezionali. La fresatura discorde fornisce una durata tagliente più lunga ed un usura più costante rispetto alla fresatura concorde, grazie alla ridotta forza d impatto all entrata del materiale dell inserto ceramico, che è il più adatto. Dati di taglio raccomandati La velocità deve essere bilanciata per creare sufficiente calore nella zona di taglio in modo da plastificare i trucioli, ma non così alta da sbilanciare la ceramica. L avanzamento, f z, dovrebbe essere selezionato per garantire un spessore del truciolo, h ex, sufficientemente elevato in modo da non incrudire il materiale, ma non così alto da causare lo sgretolamento del tagliente. Avanzamenti e profondità di taglio molto alti richiedono una riduzione della velocità di taglio, v c. v c Incrudimento del materiale del pezzo Breve durata tagliente temperatura di taglio troppo alta Campo di applicazioni CC6060 Sgretolamento del tagliente temperatura di taglio troppo bassa Sfaldamento superiore pressione di taglio alta h ex 86

86 Utensile integrale di metallo duro CoroMill Plura nella lavorazione di HRSA A causa dell elevata durezza a caldo e tenacità, le HRSA costituiscono uno dei più difficili materiali da lavorare e richiedono utensili con specifiche caratteristiche. Il risultato è, tradizionalmente, basse velocità di taglio e quindi insoddisfacente produttività/costi di lavorazione più alti. I metodi di Lavorazione ad Alta Velocità (HSM) offrono un mezzo efficace per aumentare la produttività e fresare componenti complessi con pareti sottili. Gli elevati avanzamenti non consentono di tra sferire molto calore al componente, grazie al breve tempo di contatto, rispetto ai metodi di fresatura tradizionali. Tuttavia, sono richieste piccole passate radiali per mantenere piccolo lo spessore truciolo e consentire velocità di avanzamento più elevate. Avanzamento più veloce della propagazione di calore Fresatura tradizionale, tempo per la propagazione del calore HSM utilizza elevato numero di giri e grandi profondità di taglio assiale (a p ), ma solo con piccoli impegni radiali (a e ) e avanzamenti per dente (f z ). Questo è possibile grazie a: Fattore Spessore truciolo sottile Piccolo arco in presa Effetto Forza di taglio/flessione minori Temperatura ridotta nella zona di taglio Beneficio Profondità assiali più grandi Velocità più alte Questo metodo richiede una macchina con capacità di elevata velocità di rotazione mandrino ed elevati avanzamenti senza ulteriori esigenze di rigidità. 87

87 Processi usando i metodi della Lavorazione ad Alta Velocità (HSM) Fresatura trocoidale Un metodo per sgrossatura/elevata rimozione del materiale usato in uno spazio o in una cava confinati. Un continuo percorso a spirale che avanza nella direzione radiale per formare una scanalatura o un profilo. Richiede programmazione e capacità macchina specifiche. Fresatura per piani Un metodo per semisgrossatura usato per produrre un profilo. Utilizza passate multiple per ridurre l impegno radiale. Richiede una macchina con elevato numero di giri e capacità dinamiche. Profilatura Un metodo per finitura usato per produrre un profilo finito, ad esempio la fresatura sul fianco che riduce il numero di passate assiali. Richiede una macchina con elevato numero di giri e tecniche di programmazione specifiche per la lavorazione simultanea di blisk/ girante su 5 assi. Componenti/particolari per l applicazione della HSM Alcuni dei componenti tipici che possono essere lavorati usando utensili CoroMill Plura e metodi HSM sono per esempio blisk, giranti, turbine (LPT e HPT) e collettore di scarico. Cave alberi Blisk/girante Creste casse 88

88 Suggerimenti applicativi Fresatura concorde È quasi sempre più favorevole applicare la fresatura concorde che quella discorde. Quando il tagliente entra in contatto, nella fresatura concorde, lo spessore del truciolo raggiunge il suo massimo valore, mentre nella fresatura discorde rimane a zero. La durata tagliente è generalmente più breve nella fresatura discorde a causa del fatto che viene generata una quantità molto più elevata di calore dovuta all azione di attrito che av viene all entrata. Le forze radiali sono inoltre considerevolmente più alte nella fresatura discorde. Fresatura concorde. Fresatura discorde. Evitare eccessiva flessione Per evitare un eccessiva flessione dell'utensile e mantenere un elevato livello di tolleranza e precisione geometrica sul componente da lavorare, si dovrebbero applicare passate radiali poco profonde (a e ). È importante utilizzare un utensile con un diametro di nucleo massimo (maggiore rigidezza alla flessione). l = sporgenza D c = diametro utensile F = forza radiale δ = flessione E = modulo di rigidità dell utensile δ F x l 3 E x (π x D c 4) Riducendo del 20% la sporgenza diminuisce del 50 % la flessione dell utensile. Aumentando del 20% D c (da 10 a 12 mm) diminuisce del 50 % la flessione dell utensile. 89

89 Portautensile Uno dei principali test di verifica per deci dere la scelta sia dell utensile che del dispositivo di tenuta consiste nell avere il più piccolo errore di run-out. Ciò mantiene uno spessore truciolo uniforme su ogni tagliente e quindi una distribuzione di carico costante. Il valore letto sul comparatore (TIR) non dovrebbe essere superiore a 10 micron. Una buona regola pratica insegna che per ogni 10 micron che si aggiungono all errore di run-out, la durata tagliente si riduce del 50%! Un mandrino idromeccanico CoroGrip o uno con bloccaggio termico dovrebbe essere usato per: Ridurre al minimo l errore di run-out - Maggiore durata tagliente. Stabilità Ridurre le vibrazioni per operare profondità di taglio più alte. Forze di bloccaggio Resistere all espulsione delle frese con elevato angolo d elica. Durata tagliente TIR Programmazione della velocità di avanzamento (avanzamento periferico e centrale dell utensile) Nella programmazione con l avanzamento applicato al centro dell utensile, l avanzamento deve essere ridotto quando si produce un raggio interno o un movimento circolare (G2 o G3), se non si utilizza la compensa zione del raggio. Questo è dovuto al fatto che l utensile deve avanzare più velocemente alla periferia che al centro per la stessa rotazione angolare. Avanzamento costante Avanzamento ridotto per raggio v fm = n x f z x z n D vf = D m D c v f = D vf x v fm D m 90

90 Meccanismi di usura L'usura tipica osservata sugli utensili CoroMill Plura nel caso di Inconel è una microscheggiatura piuttosto che un usura sul fianco. Il filo tagliente comincia a sgretolarsi prima di giungere alla rottura totale del tagliente. La transizione dalla micro-scheggiatura è esponenziale, quindi una volta che viene rilevata questa usura l inserto dovrebbe essere immediatamente sostituito. Ciò può essere controllato con il misuratore di potenza/carico o attraverso il rumore. Utensile R AK26P 1620, v c 75 m/min, h ex 0.04 mm, a p 10 mm, a e 0.5 mm, f z 0.1 mm/dente, 15 minuti di contatto Materiale: Inconel 718 (42 HRC) Configurazione fresa e parametri di taglio ottimizzati Numero di scanalature (z n ) Inconel è un materiale che tende all incollamento e può causare problemi di intasamento truciolo. Di conseguenza, anche se con HSM, è bene impiegare un piccolo impegno radiale con trucioli sottili; non sono consigliabili frese a candela con scanalature multiple e passo stretto (usate nell acciaio temprato). Il truciolo sottile prodotto può dimostrarsi catastrofico se si incolla al tagliente e può portare alla sua rottura completa. Un equilibrio dovrebbe essere raggiunto tra produttività (scanalature multiple) e sicurezza (numero inferiore di scanalature). Ad esempio, quattro scanalature si sono rivelate essere ottimali nella gamma di diametri da 8 a 12 mm. Un diagramma di confronto per la fresatura frontale e radiale, rettilinea, è mostrato qui sotto. Durata tagliente rispetto al numero di scanalature, v c 100 m/min, a p 10 mm, h ex 0.02 mm, a e 0.5 mm, f z 0.05 mm/dente Materiale: Inconel 718 (42 HRC) Durata tagliente, min R AK26P R AK26L R215.3C AC26H 1620/4 scanalature 1620/6 scanalature 1610/12 scanalature 91

91 Angolo d elica L angolo d elica di una fresa a candela è definito come l'angolo del tagliente relativo alla mezzeria dell utensile. L elica influenza le prestazioni dell utensile interessando principalmente il flusso dei trucioli e le forze di taglio, mentre determina la lunghezza d impegno del tagliente per una determinata profondità di taglio. Più grande è l angolo d elica, maggiore sarà la lunghezza tagliente consentendone una durata più lunga ed anche un entrata ed un uscita dal pezzo più graduale. Questo abbassa le forze radiali che tendono ad allontanare la fresa a candela dal pezzo e viceversa. Il risultato è un azione di taglio più regolare con meno flessione. Nella maggior parte dei casi, è consigliabile un elevato angolo d elica per le operazioni di finitura ed un piccolo angolo d elica per quelle di sgrossatura grazie alla maggiore robustezza. Un angolo d elica di 50 è idealmente adatto per la fresatura di Inconel, quando le passate radiali (a e ) sono inferiori al 20% del diametro della fresa D c, ad esempio nella fresatura trocoidale, per piani e di finitura Angolo d elica x D c = 12 mm θ = 50 LCE = 49 mm θ = 50 x θ = 30 D c = 12 mm θ = 30 LCE = 37 mm Il diagramma mostra la lunghezza del tagliente aumentata (LCE) in conseguenza dell'au mento dell'angolo d'elica. Un elevato angolo d'elica aumenta la tendenza della fresa a sfilarsi dal mandrino. Per ovviare a questo problema, è consigliabile l impiego del mandrino idromeccanico o di uno con bloccaggio a deformazione termica. LCE x LCE x θ = 40 θ = 60 p D p D 92

92 Geometria dell angolo La principale usura osservata nel caso di HSM in Inconel è la microscheggiatura del tagliente. Una fresa a candela raggiata è sempre meglio di una con smussi o angoli affilati. Confronto tra fresa a candela con raggio e smusso v c 100 m/min, a p 10 mm, h ex 0.02 mm, a e 0.5 mm, f z 0.05 mm/dente Materiale: Inconel 718 Minuti = Totale del metallo asportato = Durata tagliente R GAK26P R AK26P 1620/R3 1620/Smusso cm Velocità di taglio (v c ) Grazie agli impegni radiali relativamente piccoli in HSM, è possibile utilizzare una velocità di taglio (v c ) più elevata, da 75 a 100 m/min, ottenendo un migliore equilibrio tra produttività e durata tagliente. Il diagramma evidenzia la differenza di prestazioni in relazione alla velocità di taglio. Durata tagliente rispetto alla velocità di taglio R GAK26P 1620, a p 10 mm, a e 0.5 mm, h ex 0.02 mm, f z 0.05 mm/dente Materiale: Inconel 718 Durata tagliente, min Velocità di taglio, m/min 93

93 Spessore truciolo (h ex ) Il piccolo impegno radiale riduce lo spessore del truciolo rispetto all'avanzamento per dente. L'utilizzo dello spessore truciolo ottimizzato è fondamentale nell'ottimizzazione della fresatura di finitura, per piani e trocoidale. Nel diagramma si può notare che una Durata tagliente rispetto a spessore truciolo a e 0.5 mm (4% di D c ) R GAK26P 1620 v c 75 m/min, a p 10 mm, Materiale: Inconel min cm Spessore truciolo, f z 0.1 mm mm/dente ridu zione dello spessore del truciolo diminuisce la rimozione del materiale a causa dell attrito piuttosto che del taglio. La vita dell utensile si accorcia in ugual misura, quasi del 50%, quando lo spessore truciolo viene aumentato da 0.04 a mm (25%). I migliori risultati si ottengono quando lo spessore è di 0.04 mm. Durata tagliente rispetto a spessore truciolo a e 1.0 mm (8% di D c ) R GAK26P 1620 v c 75 m/min, a p 10 mm Materiale: Inconel 718 Durata tagliente min Totale del metallo asportato 87 cm Spessore truciolo, f z 0.08 mm mm/dente Lo spessore truciolo è un fattore influenzato dall'avanzamento per dente e dall'angolo di registrazione (impegno radiale e diametro della fresa). Ogni tipo di tagliente ha uno spessore truciolo ottimale per una particolare operazione e materiale (0.04 mm per CoroMill Plura in Inconel). La velocità di avanzamento selezionata dovrebbe essere quella che dà l avanzamento ottimale per il relativo impegno radiale (a e ). 94 Profondità di taglio rispetto al rapporto diametro a e /D c Profondità di taglio per il diametro della fresa, mm Angolo di registrazione α Variazione avanzamento % % % % % % % % Avanzamento f z per 0.04 h ex

94 Passata radiale (a e ) Per le applicazioni di sgrossatura si può notare nel diagramma che il massimo materiale totale asportato, quando si lavora a spessore truciolo e velocità costanti, si ottiene con a e = 1.0 mm. Ciò equivale ad un 8% di a e /D c e dovrebbe essere usato come base quando sono richieste operazioni di sgrossatura. Metallo totale asportato e durata tagliente rispetto alla passata radiale R GAK26P 1620, v c 75 m/min, a p 10 mm, h ex 0.04 mm Materiale: Inconel 718 min cm Durata tagliente Passata radiale, a e mm Totale del metallo asportato Fresatura trocoidale Questo è un processo stabilito per acciai temprati ed alluminio. Il processo pone piccole esigenze di stabilità e può essere un metodo estremamente produttivo e sicuro. Ciò è vantaggioso particolarmente dove i componenti sono grandi e costosi e richiedono una soluzione produttiva sicura. Selezione dei parametri Come si può notare, durante la fresatura trocoidale, la massima larghezza di taglio a e max non è uguale all'incremento - w programmato. La max. profondità di taglio radiale (a e ) non dovrebbe superare il 20% del diametro della fresa. Suggerimenti per iniziare la fresatura trocoidale: Larghezza della cava Larghezza Profondità a p Diametro fresa, mm D c = 65% della larghezza della cava Incremento, mm w = 8% di D c Profondità di taglio assiale, mm a p = 1 a 1.5 x D c Velocità di taglio, m/min v c = 75 Avanzamento/dente, mm f z = 0.05 w a e max 95

95 Consigli fondamentali per HSM Come si può rilevare dal diagramma, R GAK26P 1620 è la fresa ottimizzata per HSM in Inconel. Metallo totale asportato e durata tagliente rispetto alla passata radiale Materiale: Inconel 718 v c 100 m/min, a e 0.5 mm, a p 10 mm, f z 0.05 mm/dente, h ex 0.02 mm min = Totale del metallo asportato = Durata tagliente cm R R215.3C R R R R AC26L 1620 AC26H 1610 GAK26P 1620 GAK26P 1630 AK26P 1630 AK26P Dati di taglio iniziali consigliati per la fresatura delle HRSA con CoroMill Plura Finitura x D c 0.25 di Sgrossatura v c, m/min a p, mm a e, mm h ex mm f z mm/dente Durata tagliente, min x D c 8% D c Profondità di taglio rispetto al rapporto diametro a e /D c % % % % % % % % Scegliere l avanzamento in funzione della profondità di taglio radiale in percentuale Es.: sgrossatura: D c 12 mm, a e 0.9 mm, f z 0.08 mm Es.: finitura: D c 10 mm, a e 0.25 mm, f z 0.13 mm Profondità di taglio per il diametro della fresa, mm Angolo di registrazione α Variazione avanzamento Avanzamento f z per 0.04 h ex 96

96 Testina intercambiabile CoroMill 316 nella lavorazione di HRSA CoroMill 316 è un complemento al nostro attuale programma di utensili integrali di metallo duro. La geometria degli inserti è basata sugli utensili CoroMill Plura. Applicazioni di sgrossatura, semifinitura e finitura nella meccanica generale. Soluzioni economiche rispetto agli utensili CoroMill Plura per i diametri maggiori Numerose forme e attacchi Adatta per le operazioni che richiedono un elevata lunghezza, per esempio nelle tasche profonde Alta precisione nelle operazioni di finitura con lunghe sporgenze Diametro della fresa Metallo totale asportato e durata tagliente rispetto alla passata radiale Materiale: Inconel 718 (43 HRC) v c 75/100 m/min, a e 0.5 mm, a p 6.5 mm, f z 0.05 mm/dente, h ex 0.02 mm min = Totale del metallo asportato = Durata tagliente SM P SM P m/min 100 m/min cm Dati di taglio iniziali consigliati per la fresatura di materiali in HRSA con CoroMill 316 Finitura v c, m/min a p, mm a e, mm h ex mm f z mm/dente Durata tagliente, min 75 > to

97 Soluzioni basate sulle caratteristiche geometriche/componenti Cassa Caratteristica geometrica: Sgrossatura di fascia per piastra di supporto Materiale Inconel 718 Fresa R Q22-12H Diametro fresa, D 3 50 mm Inserto R E-PL 1030 Numero di denti, z n 5 Velocità di taglio, v c 35 m/min Velocità di rotazione mandrino, n 223 giri/min Avanzamento tavola, v f 311 mm/min Avanzamento per dente, f z 0.25 mm Profondità di taglio assiale, a p 2.5 mm Profondità di taglio radiale, a e 38 mm Metallo asportato, Q 27.7 cm 3 /min Caratteristica geometrica: Fresatura di sgrossatura di fascia sul fondo Materiale Inconel 718 Fresa S-R210R-068C6-12X05 Diametro fresa, D 3 80 mm Inserto RNGN E 6060 Numero di denti, z n 5 Velocità di taglio, v c 1000 m/min Velocità di rotazione mandrino, n 4136 giri/min Avanzamento tavola, v f 2068 mm/min Avanzamento per dente, f z 0.1 mm Profondità di taglio assiale, a p 2 mm Profondità di taglio radiale, a e 50 mm Metallo asportato, Q 207 cm 3 /min 98

98 Caratteristica geometrica: Lavorazione di raggio Materiale Inconel 718 Fresa R216-20B Diametro fresa, D c 20 mm Inserto R216-20T3E-M 2040 Numero di denti, z n 2 Velocità di taglio, v c 50 m/min Velocità di rotazione mandrino, n 447 giri/min Avanzamento tavola, v f 143 mm/min Avanzamento per dente, f z 0.15 mm Profondità di taglio assiale, a p 3 mm Profondità di taglio radiale, a e 3-5 mm Metallo asportato, Q 5 cm 3 /min Caratteristica geometrica: Fresatura di finitura di lato frontale accensione Materiale Inconel 718 Fresa R Q22-08H Diametro fresa, D 3 50 mm Inserto R E-PL 1030 Numero di denti, z n 8 Velocità di taglio, v c 45 m/min Velocità di rotazione mandrino, n 259 giri/min Avanzamento tavola, v f 622 mm/min Avanzamento per dente, f z 0.26 mm Profondità di taglio assiale, a p 0.7 mm Profondità di taglio radiale, a e 38 mm Metallo asportato, Q 17 cm 3 /min 99

99 Caratteristica geometrica: Foro in piastra Ø 59 mm profondità 20 mm Metodo Avanzamento in rampa circolare dal pieno Materiale Inconel 718 Fresa CoroMill 300 R C3-12H Diametro fresa, D 3 35 mm Inserto R E-MM 2040 Numero di denti, z n 4 Velocità di taglio, v c 25 m/min Velocità di rotazione mandrino, n 227 giri/min Avanzamento tavola, v f 76 mm/min Avanzamento per dente, f z 0.2 mm Profondità di taglio assiale, a p 2 mm Profondità di taglio radiale, a e Completa Durata 11 min Metallo asportato, Q 5 cm 3 /min Anelli - smerli Caratteristica geometrica: Fresatura di smerli su anello Materiale Inconel 718 Fresa CoroMill 390 CoroMill Plura Diametro fresa, D c 16 mm 12 mm Inserto R390-11T308M- R PL DAK26P 1620 Numero di denti, z n 2 4 Velocità di taglio, v c 30 m/min 75 m/min Velocità di rotazione mandrino, n 600 giri/min 2000 giri/min Avanzamento tavola, v f 120 mm/min 637 mm/min Avanzamento per dente, f z 0.1 mm 0.08 mm Profondità di taglio assiale, a p 5 mm 5 mm Profondità di taglio radiale, a e 2 mm 1 mm Metallo asportato, Q 1.2 cm 3 /min 3.2 cm 3 /min 100

100 Caratteristica geometrica: Esecuzione di cave Metodo Fresatura trocoidale Materiale Inconel 718 Fresa R EAK19P 1620 Diametro fresa, D c 8 mm Numero di denti, z n 4 Velocità di taglio, v c 75 m/min Velocità di rotazione mandrino, n 3000 giri/min Avanzamento tavola, v f 200 mm/min Avanzamento per dente, f z 0.05 mm Profondità di taglio assiale, a p 8 mm Profondità di taglio radiale, w 0.67 mm Durata 5.64 min Metallo asportato, Q 1.0 cm 3 /min Caratteristica geometrica: Lavorazione di Blisk Sgrossatura Finitura Metodo Fresatura a tuffo Fresatura con percorso punto a punto Materiale Inconel 718 Inconel 718 Fresa R AP096H1 Fresa a candela conica con Xceed (Fresa Gannet) testa sferica (speciale) Diametro fresa, D c 16 mm 7 mm Numero di denti, z n 4 4 Velocità di taglio, v c 50 m/min 75 m/min Velocità di rotazione mandrino, n 995 giri/min 3410 giri/min Avanzamento tavola, v f 60 mm/min 546 mm/min Avanzamento per dente, f z mm 0.04 mm Profondità di taglio assiale, a p 4.8 mm 0.23 mm Profondità di taglio radiale, w 16 mm 0.5 mm Metallo asportato, Q 28 cm 3 /min 101

101 Dati di taglio iniziali consigliati Tipo Applicazione Spianatura Scelta degli utensili Max. profondità di taglio a p mm Passata radiale a e mm Velocità di taglio v c m/min Avanzamento f z mm/dente CoroMill 300 R E-PL GC Rotondo a p mediopiccola R E-MM GC R E-PL G R E-MM GC % di D c k r 45 a p CoroMill 245 mediogrande R245-12T3E-ML GC k r 90 In prossimità di R390-11T308E-ML GC2040 CoroMill spallamenti Diametro fresa. D c mm Fresatura di cave chiuse Scelta degli utensili Max. profondità di Velocità di taglio v c m/min Avanzamento f z taglio a p mm mm/dente CoroMill R390-11T308E-ML GC R E-ML GC CoroMill Plura 6 20 R xx050-AKxxP GC x D c Diametro fresa. D c mm Fresatura laterale Scelta degli utensili Max. profondità di taglio a p mm Fresa a candela CoroMill R390-11T308M-PL GC % R390-11T308E-ML GC % R M-PL GC % R E-ML GC % CoroMill Plura 6 20 R xx050-AKxxP GC x D c 6 20 R xx050-AKxxP GC x D c Passata radiale a e mm Velocità di taglio v c m/min Max. spessore truciolo h ex mm 8%

102 Fresatura con inserti ceramici Tipo Rotondo Applicazione a p mediopiccola Scelta degli utensili Max. profondità di taglio a p mm Passata radiale a e mm Velocità di taglio v c m/min Avanzamento f z mm/dente Fresatura di cave aperte RNGN E % di D c CC6060 Fresa Larghezza mm Diametro mm Fresatura di cave aperte CoroMill frese a disco Dimensione inserto N331 Inserto rotondo Velocità di taglio v c m/min Max. spessore truciolo h ex mm N/L/R331.1A-04-WL GC N/L/R331.1A-05-WL GC (N/L/R331.1A) N/L/R331.1A-08-WL GC1030 RCHT 10T3M0-PL GC N/L/R331.1A-11-WL GC1030 RCHT 1204M0-PL GC (RCHT) N/L/R331.1A-14-WL GC1030 RCHT 1606M0-PL GC

103 Foratura delle HRSA Tipi di fori e metodi di foratura La foratura nelle HRSA può essere suddivisa in 5 aree distinte: > Ø 16 fori passanti per assemblaggio Nei motori aerospaziali, le casse, le flange, gli anelli, i dischi, gli alberi, ecc. hanno fori generalmente identici, relativamente piccoli ed eseguiti in grande numero. Si trovano spesso nei diametri e con limita zioni adatte per le punte integrali di metallo duro. Per i componenti critici il foro viene spesso realizzato in 5 fasi per garantire qualità e omogeneità. 1. foratura 2. barenatura (usando una fresa di forma) per concentricità 3. barenatura di finitura (usando una fresa di forma) 4. smussatura frontale 5. smussatura posteriore Questa è una delle operazioni finali dove l affidabilità è primaria e, poiché ci possono essere centinaia di fori su un solo componente, questa operazione può naturalmente diventare un processo estremamente lungo. Da Ø 12 a Ø 60 mm fori passanti in componenti stabili Nell industria dei cuscinetti, petrolifera, estrattiva e meccanica, dove i componenti sono stabili, le punte ad inserti multitaglienti sono usate per le operazioni di prima sgrossatura sui torni o sui centri di lavoro. Le operazioni successive possono includere la barenatura e la tornitura. 104

104 Da Ø 20 a Ø 80 mm fori passanti in componenti con pareti sottili o instabili Per le casse aerospaziali, che sono grandi componenti con pareti sottili e fori per il mozzo di elevato diametro, usare l avanzamento in rampa circolare per produrre il foro. Questo metodo, sebbene non sia rapido come la foratura, ha il vantaggio di produrre basse forze di taglio assiali che forniscono il processo più affidabile. Fori passanti da Ø 60 a Ø 110 mm fino ad una profondità di 4 x il diametro Per l industria petrolifera ed estrattiva e dei cuscinetti, dove sono richiesti tubi ed anelli, la foratura ad enucleare su tornio è usata come metodo per conservare la carota per altri componenti, a causa dell elevato costo di materiale. Questo metodo riduce anche la potenza richiesta ed il tempo di produzione. Per i fori più profondi, la barra viene sottoposta a foratura ad enucleare da entrambi i lati. Fori profondi -> 10 x il diametro Gli alberi dei motori aerei e degli equipaggiamenti petroliferi e per l estrazione di gas hanno fori profondi. Sono impiegate punte per foratura profonda ad inserti multitaglienti che richiedono una bussola o un preforo per iniziare a forare. Dopo la foratura, per finire il foro vengono usate barre di alesatura antivibranti o testine di alesatura speciali con pattini di supporto. Tradizionalmente, questa operazione viene effettuata su alesatrici o macchine per foratura profonda speciali, ma oggi vengono sempre più effettuate su macchine per tornitura-fresatura o macchine multi-task. 105

105 Avanzamento in rampa circolare dal pieno La fresatura di fori è un processo flessibile in grado di produrre una gamma di dimensioni di foro con ogni fresa. Genera basse forze di taglio assiali e gestisce bene sia le entrate che le uscite interrotte che costituiscono un problema nella lavorazione di superfici ricurve come le casse. Diametro fresa e foro La lavorazione in rampa richiede una fresa in grado di operare assialmente. La scelta del diametro è molto importante quando si utilizzano frese che non hanno taglienti centrali. Il diametro della fresa, meno il raggio dell'inserto, non dovrebbe eccedere la metà del diametro del foro. Questo garantisce che non rimanga alcun piolo. D m Max D 3 = + 0.5iC 2 Min D m = (D 3 0.5iC) x 2 Avanzamento del centro della fresa D vf D vf = D m D 3 Esempio D m = 58 D 3 = 35 v c = 25 f z = 0.2 D vf = 18 a p = 2 z n = 4 n = 227 v fm = 182 v f = 76 Velocità di avanzamento L avanzamento deve essere ridotto nelle applicazioni interne a causa della periferia dell utensile che si muove più velocemente del suo asse. La programmazione della velocità di avanzamento (mm/min) sulla maggior parte delle fresatrici/sistemi CAM è basata sull asse del mandrino che richiede un calcolo ma nuale. Avanzamenti programmati v fm quando si usa la compensazione del raggio v f quando si usa l avanzamento del centro della fresa v fm = n x f z x z n v f = D vf D m x v fm 107

106 Interpolazione circolare di foro esistente I diametri dei fori possono essere finiti usando l'interpolazione circolare quale alternativa alla barenatura, in funzione della finitura superficiale richiesta. L avanzamento (v f ) deve essere ridotto rispetto a quello della fresatura lineare nelle applicazioni interne. La periferia dell utensile si muoverà più velocemente del suo asse. La programma zione della velocità di avanzamento (mm/min) sulla maggior parte delle fresatrici/sistemi CAM è basata sull asse del mandrino. L impegno radiale (a e ) aumenta rispetto a quello di una passata rettilinea che aumenta lo spessore del truciolo, h ex. L effetto di questi due fattori viene esagerato con l aumento del diametro della fresa relativo alla dimensione del foro. Dal diagramma è possibile selezionare la corretta riduzione dell avanzamento ri spetto al taglio rettilineo. Tenendo conto della stabilità, usare D c = 0.4 x D m e ridurre del 50% l avanzamento rispetto al valore normale. f z f z = sinθ v fm = n x f z x z n D vf v f = x v fm D m Fattore di riduzione dell'avanzamento del centro dell'utensile per un determinato rapporto tra diametro foro e diametro fresa (D c /D m ) e spessore truciolo costante. Fattore di riduzione dell avanzamento % 10% 15% 20% 25% Percentuale a e /D c 20% 40% 60% 80% 108

107 Smussatura in tirata/sbavatura Nella lavorazione di componenti dei motori aerospaziali, un operazione scabrosa e spesso trascurata è la sbavatura dei fori. Usando una CoroMill 327 o un utensile CoroTurn XS per la smussatura in tirata è possibile aumentare la produttività, ottenendo un processo ripetibile, meccanizzato e sicuro ed eliminando la necessità dell'operazione di sbavatura manuale e dell'uso di utensili speciali. L utensile CoroTurn XS deve essere usato insieme con l adattatore Coromant Capto per fornire il corretto ingombro quando viene usato nelle applicazioni rotanti. CoroTurn XS Adattatore Inserto Dimensione min. foro Max. profondità foro C4-CXS CXS-05T R 7 15 CXS-05T R 20 C4-CXS CXS-06T R 8 20 CXS-06T R 25 C4CXS CXS-07T R 9 20 CXS-07T R 40 CoroMill 327 Adattatore Inserto Dimensione min. foro Max. profondità foro R CH R CH Programmazione del metodo di sequenza 1. Posizionare la fresa centralmente sopra il foro eseguito con la fresa rotante (v c 75) e spostarla assialmente fino alla profondità della flangia (Z = altezza flangia dimensione smusso). 2. Avanzare la fresa fino all impegno con la compensazione del raggio (Y = raggio foro). 3. Interpolare a 360 (f z 0.1 mm). 4. Arretrare fino al centro del foro. 5. Ritrarre la fresa. Punto di offset per la lunghezza ed il raggio dell utensile. 109

108 Fresatura di filetti Molti fori in una tipica cassa dei motori aerospaziali richiedono la filettatura. Lavorare il filetto in fori molto piccoli può rivelarsi un operazione difficile che, tuttavia, può essere eseguita usando un maschio. Comunque, nelle HRSA questo può causare problemi di intasamento del truciolo causando la rottura del maschio ed, infine, il recupero di un componente costoso. Un altro metodo per produrre filettature è la fresatura. Le principali opzioni per la fresatura di filetti con utensili Sandvik Coromant sono la filettatura a punta singola con CoroMill 327 e CoroMill 328, e la filettatura a punta multipla con CoroMill Plura. Tutti gli utensili sono in grado di produrre filettature con lo stesso passo su diametri diversi usando un solo utensile. Ø 3,2 Ø 11.7 Ø 39 Passo CoroMill Plura CoroMill 327 CoroMill mm t.p.i mm 24 5 t.p.i mm 16 4 t.p.i. Dia. Fresa (D c ), mm Filettatura a punta singola CoroMill 327 Progettata per fori superiori ai 12 mm, CoroMill 327 offre inserti per filettature metriche, UN e Whitworth. Gli inserti frontali sono posizionati nelle scanalature per il montaggio sicuro, e il liquido refrigerante che passa attraverso l utensile favorisce l evacuazione truciolo, fornendo prestazioni affidabili, senza interruzioni. CoroMill 327 è disponibile nelle versatile qualità GC1025 per tutti i tipi di materiale. CoroMill 327 è disponibile con attacchi Weldon, in acciaio o integrali di metallo duro. 110

109 CoroMill 328 Per fori con diametro superiore a 39 mm, CoroMill 328 offre inserti per filettature metriche e UN. Gli inserti sono montati in apposite sedi per il posizionamento stabile e sicuro, con 3 taglienti per inserto. CoroMill 328 è disponibile per il montaggio con attacco Weldon, a manicotto e con foro per sede di chiavetta. Filettatura a punta multipla CoroMill Plura Le filettature sono fresate in un unica passata e questo utensile a punta multipla realizza un profilo completo corretto, con le opzioni di filettatura disponibili: metrica a 60, UNC/UNF e NPT/NPTF. Progettato per le filettature di piccole dimensioni ed in due scelte di qualità ottimizzate, con o senza adduzione interna di liquido refrigerante, questo utensile è ideale per la produzione di serie. Principali considerazioni Per ottenere i migliori risultati in un'operazione di fresatura dei filetti, occorre sempre tenere in considerazione i seguenti punti. Scelta del diametro di taglio: Un diametro più piccolo taglio contribuirà al raggiungimento di filettature di qualità superiore. Il percorso utensile è importante: Il percorso utensile consente di realizzare filettature destre o sinistre, usando la fresatura concorde o discorde. Tenere sempre impegnata la fresa per filettatura e ritrarla in un percorso fluido, cioè in interpolazione in entrata ed in uscita dal taglio. Scegliere sempre correttamente l incremento per dente: Lavorare sempre con piccoli valori di incremento per dente (hex molto piccolo) per ottenere la migliore qualità. Calcolare sempre il corretto incremento richiesto dal software della macchina: Per garantire il corretto carico sull inserto. Possono essere necessarie diverse passate d incremento: Nelle applicazioni difficili, può essere necessario suddividere l'operazione in diverse passate d incremento per ottenere filettature di qualità superiore. Attenzione: Informazioni dettagliate sulla fresatura dei filetti sono riportate nella guida alle applicazioni di Filettatura, C-2920: 031. Contattare il proprio specialista Sandvik Coromant di zona per ulteriori informazioni. 111

110 Dati di taglio iniziali consigliati Dia. punta D c mm Esecuzione di fori corti Scelta dell utensile Velocità di taglio v c m/min Avanzamento f n mm/giro CoroDrill Delta-C R Qualità GC1220, da 30 fino a bar, max. run-out 0.02 mm CoroDrill 880 Inserto periferico = -LM H13A Inserto centrale = -LM Foratura profonda Dia. punta D c mm Scelta dell utensile Velocità di taglio v c m/min Avanzamento f n mm/giro CoroDrill 800 Inserto centrale GC Inserto intermedio GC Inserto periferico GC Pattino del supporto PM1 T-Max Inserto centrale, -23 GC1025 Inserto intermedio, GC1025/H13A Inserto periferico, -23 H13A Pattino del supporto S2 Dia. punta D c mm Foratura ad enucleare Scelta dell utensile Velocità di taglio v c m/min Avanzamento f n mm/giro T-Max U WCMX 06T308R (più grande a richiesta) 112

111 Avanzamento in rampa circolare dal pieno Sistema di fresatura Diametro della fresa Dia. min. foro D m min mm Scelta dell inserto Max. profondità di taglio/ passo a p mm Velocità di taglio v c m/min Avanzamento* f z mm/dente CoroMill 390 fresa a candela CoroMill R390-11T331E-ML R E-MM *Ridurre l avanzamento nella programmazione dell avanzamento del centro dell utensile. Dia. fresa D c mm Dia. min. foro D c = 80% D m D m mm Fresatura circolare dal preforo Scelta dell utensile Max. profondità di taglio/ passo a p mm Velocità di taglio v c m/min Passata radiale ottimale a e mm Avanzamento* f z mm/ dente 80% 60% 40% 20% CoroMill Plura 4 5 R CAK11P R CAK13P R CAK13P R EAK19P R EAK22P R GAK26P CoroMill R390-11T308M-PM *Ridurre l avanzamento nella programmazione dell avanzamento del centro dell utensile. Fattore di riduzione dell avanzamento quando si usa l avan za mento del centro dell utensile: dia. della fresa relativo al foro D c /D m 113

112 Soluzioni per componente/caratteristica geometrica Albero Inconel mm A Ø 12 mm Ø 120 mm 1500 mm B 114

113 Foratura nell industria aerospaziale motore aero OPERAZIONE A Ø 12 mm, profondità foro 20 mm 1. Foratura CoroDrill Delta-C R846 Ø mm R A1A 1220 v c 25 m/min f n 0.1 mm/giro OPERAZIONE B Ø 120 mm, profondità foro 1500 mm 1. Foratura T-Max DHD, Ø 110 mm Qualità inserto B2D1 v c 43 m/min f n 0.23 mm/giro 2. Barenatura di finitura Alternativa 1 CoroMill Plura R Ø mm R CAK26P 1620 v c 40 m/min f n 0.2 mm/giro 2. Barenatura di finitura Alternativa 2 Barra di alesatura R429 Inserto TCEX 06T1 02L-F 1105 v c 35 m/min f n 0.08 mm/giro 2. Barenatura di sgrossatura foro Ø mm CoroTurn SL Barra di alesatura Silent Tools, Ø 80 mm DNMG v c 40 m/min f n 0.2 mm/giro a p 2.0 mm 3. Smussatura Inserto 327R CH 1025 Corpo b30EC-06 v c 75 m/min f z 0.1 mm/dente 3. Barenatura di finitura foro Ø mm CoroTurn SL Barra di alesatura Silent Tools, Ø 80 mm DNMG SM 1105 v c 40 m/min f n 0.2 mm/giro a p 0.25 mm 115

114 Ø 22 mm Soluzioni per componente/caratteristica geometrica Cassa Waspalloy CMC mm Ø 60 mm B A 5 mm Ø 8.00 mm D C 5/16-24 UNF 15 mm 116

115 Esecuzione di fori nell'industria aerospaziale - motore aereo OPERAZIONE A Ø 22 mm, profondità foro 20 mm 1 Foratura CoroDrill 880 Ø mm Inserto centrale LM 1044 Inserto periferico LM 1044 v c 30 m/min f n 0.05 mm/giro OPERAZIONE B Ø 60 mm, profondità foro 20 mm 1. Avanzamento in rampa circolare foro Ø 59 mm CoroMill 300 Ø 35 mm R E-MM 2040 v c 25 m/min f z 0.2 mm/dente a p 2.0 mm 2. Fresatura circolare foro Ø 22 mm CoroMill Plura R Ø mm R CAK26P 1620 v c 75 m/min a e 0.5 mm f z 0.1 mm/dente a p 10 mm 2. Avanzamento in rampa circolare foro Ø 60 mm CoroMill Plura R Ø mm R CAK26P 1620 v c 75 m/min f z 0.1 mm/dente a p 10 mm 3. Smussatura Coromant Capto CoroTurn XS C4-CXS CXS-06T R 1025 v c 75 m/min f z 0.1 mm/dente 3. Smussatura Coromant Capto CoroTurn XS C4-CXS CXS-06T R 1025 v c 75 m/min f z 0.1 mm/dente OPERAZIONE C 5/16-24 UNF, profondità foro 15 mm OPERAZIONE D Ø 8 mm, profondità foro 5 mm 1. Foratura CoroDrill Delta-C R846 Ø 6.90 mm R A1A 1220 v c 25 m/min f n 0.1 mm/giro 1. Foratura CoroDrill Delta-C R846 Ø 7.00 mm R A1A 1220 v c 25 m/min f n 0.1 mm/giro 2. Smussatura Coromant Capto CoroTurn XS C4-CXS CXS-05T R 1025 v c 75 m/min f z 0.1 mm/dente 2. Barenatura di finitura CoroMill Plura R Ø 8.00 mm R CAK26P 1620 v c 40 m/min f n 0.2 mm/giro 3. Fresatura di filetti CoroMill Plura R217.33C060240AC13N 1630 v c 75 m/min f z 0.07 mm/dente 3. Smussatura Coromant Capto CoroTurn XS C4-CXS CXS-05T R 1025 v c 75 m/min f z 0.1 mm/dente 117

116 Dati tecnici Tornitura Terminologia ed unità di misura D m = Diametro lavorato mm v c = Velocità di taglio m/min n = Velocità di rotazione mandrino r/min T c = Tempo di lavorazione min Q = Volume di asportazione truciolo cm 3 /min l m = Lunghezza lavorata mm P c = Potenza netta kw k c 0,4 = Forza di taglio specifica N/mm 2 per spessore truciolo 0.4 mm f n = Avanzamento al giro mm/giro κ r = Angolo di registrazione gradi R max = Altezza del profilo µm r ε = Raggio di punta inserto mm a p = Profondità di taglio mm h ex = Max. spessore truciolo mm SCL = Lunghezza di taglio a spirale m Formule Velocità di taglio (m/min) v c = D m π n 1000 Velocità di rotazione mandrino (giri/min) n = v c 1000 π D m Volume di truciolo asportato (cm 3 /min) Q = v c a p f n Potenza richiesta (kw) Tempo di lavorazione (min) P c = v c a p f n k c f n sin κ r Constante n T c = l m f n n Altezza del profilo (µm) R max = f n r ε Max. spessore truciolo Forme degli inserti: C, D, S, T, V, W Inserti rotondi h ex = f n sin κ r h ex = f n 4a p ( 2a p ) 2 ic ic SCL (Lunghezza di Taglio a Spirale) dati in mm risultato in m Tornitura esterna o interna Sfacciatura Taglio conico SCL = D m x π x l m SCL = D m1 +D m2 x π x l m f n f n ( ) SCL = D m1 +D m2 x π ( ) x l m f n Come calcolare: l m2 Tempo di lavorazione (min) Tc = SCL v c l m2 = (l m1 ) 2 + ( D m1 - D m2)

117 Fresatura Terminologia ed unità di misura D cap = Diametro di taglio nella reale profondità di taglio, a p mm l m = Lunghezza lavorata mm a p = Profondità di taglio mm a e = Impegno radiale mm v c = Velocità di taglio m/min Q = Volume di asportazione truciolo cm 3 /min T c = Tempo di lavorazione min z n = Numero totale di denti nella fresa pezzo f z = Avanzamento per dente mm f n = Avanzamento per giro mm v f = Avanzamento tavola (Velocità di avanzamento) mm/min h ex = Max. spessore truciolo mm h m = Spessore truciolo medio mm z c = Numero effettivo di denti pezzo k c1 = Forza di taglio specifica (per h ex =1 mm) N/mm 2 n = Velocità di rotazione mandrino giri/min P c = Potenza di taglio netta kw κ r = Angolo di registrazione gradi m c = Aumento della forza di taglio specifica (k c ) in conseguenza dello spessore truciolo ic γ 0 = cerchio inscritto = Angolo effettivo di taglio Formule Velocità di taglio (m/min) Velocità di rotazione mandrino (giri/min) Avanzamento tavola (velocità di avanzamento) (mm/min) v c = D cap π n 1000 n = v c 1000 π D cap v f = f z n z n Avanzamento per dente (mm) Avanzamento per giro (mm/giro) Volume di truciolo asportato (cm 3 ) Forza di taglio specifica (N/mm 2 ) Spessore medio truciolo (mm) (Fresatura a disco) quando a e /D c 0.1 v f f z = n z c f n = v f n Q = a p a e v f 1000 h m f z a e Dcap ( 100 ) γ k c = k c1 h m -mc 1-0 Spessore medio truciolo (mm) quando a e /D c 0.1 h m = sin κ r 180 a e f z π D cap arcsin a ( e D cap ) Tempo di lavorazione (min) T c = l mvf Potenza netta (kw) P c = a p a e v f k c

118 HRSA Elenco di riferimento dei materiali Condizione materiale Base -Ni Ricottura o solubilizzazione Invecchiamento o solubilizzazione Continua Designazione commerciale Durezza Ricottura Brinell HB Codice Composizione nominale, contenuto approx. in % Invecchiamento Ni Cr Co Fe Mo C Mn Haynes ) ) Haynes ) ) ) Haynes ) ) 5.0 2) ) Haynes X ) ) ) MC S2.0.Z.AN CMC 20.2 Haynes ) ) ) Incoloy Bilanciato ) 1.0 3) Nimocast PE Nimocast PD Nimocast PK Nimocast MC S2.0.Z.AN CMC 20.2 Nimocast Refractaloy Bilanciato Rene Bilanciato Rene Bilanciato Rene Bilanciato Rene Rene Bilanciato Rene Bilanciato TRW TRW VIA - - Bilanciato Hastelloy B* ) 1.0 3) ) 1.0 2) MC S2.0.Z.AG CMC 20.2 Hastelloy S* ) ) 3.0 2) ) 0.5 Hastelloy W* ) ) 1.0 2) Hastelloy X* ) ) Haynes HR ) 33 1) 2.5 2) Haynes HR ) ) 1.0 2) MC S2.0.Z.AN CMC Haynes 214* ) ) Haynes ) ) 3.0 2) Haynes 242* ) ) 2.0 2) ) 0.8 2) Incoloy 825* min ) 1.0 2) Incoloy Bilanciato ) Incoloy Bilanciato ) - Incoloy Bilanciato ) 2.0 2) Inconel 600* ) 1.0 2) Inconel 601* ) ) 1.0 2) Inconel 603 XL - - Bilanciato ) 0.3 2) 0.3 2) Inconel 617* - - min ) ) MC S2.0.Z.AN CMC Inconel 625* min ) 5.0 3) ) 0.5 2) Inconel min ) 0.5 2) Inconel ) ) 1.0 2) Nimonic 75* Bilanciato ) ) Udimet Bilanciato Udimet Bilanciato Udimet D Bilanciato ) ) Udimet R Bilanciato ) ) - MC S2.0.Z.AN CMC Nimonic Bilanciato Astroloy* Bilanciato Hastelloy R-235* Haynes R ) ) Incoloy 901* MC S2.0.Z.AG CMC Incoloy 903* Bilanciato Incoloy Bilanciato Incoloy ) Bilanciato ) 1.0 2) Inconel 706* ) Bilanciato ) ) Inconel 718* ) Bilanciato ) ) Inconel 722* Bilanciato Inconel X-750* min ) ) 1.0 2) Inconel 751** - - min ) 0.5 2) Inconel 783* ) ) 0.5 2) Inconel HX - - Bilanciato ) MC S2.0.Z.AG CMC ) Bilanciato 2) Massimo 3) Residuo * Queste leghe possono essere temprate attraverso un processo di invecchiamento. 120

119 USA USA UK Francia Germania Germania Si Al Ti Altri SAE AMS BS ANFOR Werkst. Nr DIN ) ) ) 0.6 2) 2.4 2) 0.2 2) N ) 0.4 2) 0.4 2) N ) NC15TNbA - - N ) / N S HC202 NC20N HC204 NK15CAT LW NiFe33Cr17Mo S-NiCr13Al16MoNb A - HC203 NC13AD S-NiCr13Al16MoNb SS A - HC203 NC13AD - G-NiCr13A16MoNb Z6NKCDT NC14K NiCo15Cr10MoAlTi NiTa9Co8W6CrAl ) ) 5396A ND37FeV S-NiMo30 N ) ) * N ) 5390A NC22FeD N N ) N ) ) DIN No N DIN No N ) 0.5 2) ) 0.2 2) NC21FeDU NiCr21Mo N ) N ) N ,06* N ) ) NC15Fe NiCr15Fe N ) ) NiCr23Fe N ) 0.5 2) 0.5 2) ) ) 1.0 2) a - N ) 0.4 2) 0.4 2) NC22FeDNB NiCr22Mo9Nd N ) ) N ) ) N ) ) - - HR5, 203,-4 NC20T NiCr20Ti N ) N ) N N AISI * ZSNCDT42 LW NiFe33Cr14MoTi N N ) N ) N ) 0.4 2) N ) HR8 NC19FeNB LW NiCr19Fe19NbMo N NC16FeTi - NiCr16FeTi N ) G NC16FeTNb NiCr16FeTi N N ) R ) N06002 Altri 121

120 Condizione materiale Invecchiamento o solubilizzazione Fusione o fusione ed invecchiamento Base -Co Designazione commerciale Durezza Ricottura Brinell HB Invecchiamento Codice ) Ni Cr Co Fe Mo C Mn Jethete M-252* MAR-M 246* MAR-M 421* MAR-M 432* Nimocast 80* Nimocast 90* MC S2.0.Z.AG CMC Nimonic 80A* Bilanciato ) 3.0 1) ) Nimonic 81* Bilanciato Nimonic 90* Bilanciato ) ) 1.0 1) Nimonic ) ) 1.0 1) Nimonic 105* Bilanciato ) ) 1.0 1) Nimonic 115* Bilanciato ) ) Nimonic 901* ) Bilanciato ) 0.5 1) Nimonic 263* Bilanciato ) ) Nimonic PE16* ) Bilanciato ) Nimonic PK33* Bilanciato ) ) 0.5 1) Rene Bilanciato Waspaloy - - Bilanciato ) ) 1.0 1) Waspaloy* b ) ) MC S2.0.Z.AG CMC GMR 235* GMR 235D* IN-100* Jessop G39* Jessop G64* MC S2.0.C.NS CMC Jessop G81* MAR-M 200* Air Resist Bilanciato Air Resist Bilanciato Altemp S FSX Bilanciato HS Bilanciato MC S3.0.Z.AG CMC 20.3 HS HS Bilanciato HS Jessop Jessop Jessop MC S3.0.Z.AG CMC 20.3 Jetalloy L Bilanciato M Bilanciato M Bilanciato M Bilanciato MC S3.0.Z.AG CMC 20.3 MAR-M Bilanciato MAR-M Bilanciato MAR-M Bilanciato MAR-M Bilanciato MAR-M Bilanciato Refreactaloy V MC S3.0.Z.AG CMC 20.3 WI Jessop X Bilanciato Jessop X Bilanciato Jessop X Jessop X MC S3.0.Z.AG CMC 20.3 Composizione nominale, contenuto approx. in % Continua 1) Bilanciato * Queste leghe possono essere temprate attraverso un processo di invecchiamento. 122

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