Guhring oHG

NOWOCZESNE NARZĘDZIATak produkują najlepsi

• MECHANIK NR 8-9/2013

a) b)

Rys. 1. Frezowanie materiałów kompozytowych: a) klasyczne, b) kom-presyjne – frezem kompresyjnym

Obróbka materiałówdla przemysłu lotniczego

Przemysł lotniczy jest jednym z nielicznych, w których kryzys nie przyniósł taknegatywnych skutków, jak w większości gałęzi przemysłu na całym świecie.Produkcja lotnicza rozwija się nadal w bardzo szybkim tempie. O jej poziomienajlepiej świadczą portfele zamówień wszystkich światowych producentów wypeł-nione na wiele lat do przodu.

W Polsce najlepiej o kondycji przemysłu lotniczego

mówi rosnąca z roku na rok liczba firm zrzeszonych

w Dolinie Lotniczej. Obecnie członkami Doliny jest już

ponad 100 polskich firm.

Grupa Guhring od dziesiątków lat współpracuje z naj-

większymi światowymi producentami przemysłu lotni-

czego. Do najważniejszych możemy zaliczyć: Airbus

(Tuluza, Hamburg, Stade, Nordenham, Brema); Boeing

(Seattle, Auburn, Everret, Renton, El Segundo, Fred-

rickson, Portland, St. Louis); EADS (Augsburg); Euro-

copter (Donauworth); MTU (Monachium); Lockheed

Martin (Marietta, Dallas/Fort Worth); Northrop Grum-

man (Palmdale, El Segundo); Spirit (Wichita, Arkan-

sas); Alenia (Grotaglie, Turyn).

Kontynuowanie współpracy z tym przemysłem wyma-

ga od producenta narzędzi nieustannego rozwoju oferty

poprzez dostosowanie konstrukcji narzędzi i materia-

łów, z jakich są one wykonywane, do wymagań stawia-

nych przez coraz trudniejsze do obróbki materiały sto-

sowane powszechnie w nowych konstrukcjach samo-

lotów, helikopterów, silników czy innych ich komponen-

tów.

Obecne konstrukcje w przemyśle lotniczym bazują na

stopach tytanu, niklu, magnezu lub innych superstopach

(Inconel, Waspalloy...), a przede wszystkim na materia-

łach kompozytowych na bazie włókien węglowych

CFRP (Carbon Fibre Reinforced Plastics) produkowa-

nych w bardzo wielu odmianach, a także na materiałach

składających się z wielu różnych warstw, np. kompozy-

tów CFRP, tytanu, aluminium czy miedzi.

Przypomnijmy, że udział materiałów kompozytowych

w Boeingu 787 – tzw. Dreamlinerze – wynosi 59% masy

całkowitej samolotu! O tak dużym zastosowaniu mate-

riałów kompozytowych zadecydowały ich cechy. Mate-

riał ten jest bardzo lekki i jednocześnie charakteryzuje

się dużą odpornością na zniszczenie. Poprawna obrób-

ka takich materiałów wymaga jednak spełnienia wielu

specjalnych warunków, zarówno co do użytych narzę-

dzi, jak i prowadzenia procesu obróbki.

Kompozyt ten składa się z żywicy i włókna węglowego.

Włókna węglowe mogą być ułożone krzyżowo – jak

w typowym materiale tkanym lub wzdłużnie (jednokierun-

kowo) – bez krzyżowania. „Płótno” z włókien węglowych

jest pokryte żywicą, a następnie umieszczane w formie,

gdzie w specjalnym piecu (autoklawie), pod wysokim

ciśnieniem, jest „wypiekane”. Tak uzyskane części mu-

szą być poddane obróbce mechanicznej w celu zapew-

nienia dokładności kształtów czy otworów. Ekstremalna

wytrzymałość mechaniczna i bardzo wysoka odporność

na ścieranie powodują, że zużycie narzędzi do obróbki

tych materiałów następuje niezwykle szybko. Nawet małe

zaokrąglenie krawędzi skrawającej powoduje, że skrawa-

nie staje się niemożliwe, gdyż efektem użycia stępionego

narzędzia jest rozklejenie, czyli oddzielenie włókna od

żywicy, nazywane delaminacją. Dlatego delaminacja jest

podstawowym kryterium oceny przydatności narzędzi.

Sposób obróbki, konstrukcje narzędzi i parametry

obróbki nowoczesnych metalowych materiałów „lotni-

czych” były wielokrotnie prezentowane przez nas w Me-chaniku i innych wydawnictwach.

Obecnie przedstawimy kilka nowych konstrukcji na-

rzędzi do obróbki materiałów kompozytowych i wie-

lowarstwowych.

Frezowanie kompresyjne

Zapewnienie braku delaminacji przy frezowaniu mate-

riałów kompozytowych jest bardzo trudne. Już niewiel-

kie stępienie narzędzia lub niewłaściwe zamocowanie

MECHANIK NR 8-9/2013 •

a) b) c)

a) b)

Rys. 2. Przykłady frezów firmy Guhring do frezowania kompresyj-nego: a) frez węglikowy o lewo-prawoskrętnych ostrzach skrawają-cych, b) frez kompresyjny o dużym skręcie ostrzy opracowany dlamateriałów cienkich i typu plaster miodu, c) frez kompresyjny z ost-rzami PKD

Rys. 3. Wsteczne wyprowadzenie chłodziwa

Rys. 4. Zjawisko delaminacji na wejściu do otworu przy obróbcemateriału wielowarstwowego

Rys. 5. Wiertło z łamaczem wiórów (a) oraz dwustopniowa konstruk-cja wiertła umożliwiająca poprawne wykończenie otworu (b)

materiału powoduje powstawanie delaminacji (rys. 1a).Aby przeciwdziałać temu zjawisku, opracowano zupeł-

nie nową konstrukcję frezu, w którym ukształtowanie

krawędzi skrawających powoduje, że siły skrawania

wciskają niejako włókna materiału do wewnątrz. Stąd

wzięła się nazwa frezowanie kompresyjne. Istotę obró-

bki pokazuje rys. 1b.

Obecnie firma Guhring oferuje kilka typów frezów do

frezowania kompresyjnego:

� monolityczne frezy węglikowe o lewo-prawoskręt-

nych ostrzach skrawających (rys. 2a),

� frezy kompresyjne o dużym skręcie ostrzy, opra-

cowane dla materiałów cienkich i typu plaster miodu

(rys. 2b),

� frezy kompresyjne z ostrzami PKD (jedno ostrze

lewo-, drugie prawoskrętne) (rys. 2c).

Chłodzenie powietrzem

„z wstecznym wyprowadzeniem”

Kolejną trudnością przy obróbce materiałów kom-

pozytowych jest dobór chłodzenia. Chłodzenie emulsją

jest wprawdzie najefektywniejsze, lecz powoduje na-

stępne problemy – koszt utylizacji mieszanki, tj. pyłu

CFRP + chłodziwa, jest bardzo wysoki; powstaje też

konieczność dodatkowego mycia detali. Chłodzenie po-

wietrzem jest skuteczne, ale mniej efektywne oraz nie

jest bez wad – pył jest nie tylko bardzo szkodliwy

dla zdrowia, ale może też uszkodzić części obrabiarki.

W celu uniknięcia tych problemów opracowano narzę-

dzia z wewnętrznym chłodzeniem, ale z wylotem skiero-

wanym wstecz, oraz przykrycie strefy skrawania dodat-

kową przestrzenią z wyciągiem pyłów. Rys. 3 ilustruje

istotę tego rozwiązania. Takie prowadzenie obróbki

gwarantuje wyższą trwałość narzędzi oraz czysty, bez-

pieczny proces skrawania.

Wiercenie materiałów wielowarstwowych

Wiercenie otworów w materiałach wielowarstwowych

stanowi również dużą trudność, ponieważ konieczne

jest zapewnienie odpowiedniej ich jakości i dokładności

(rys. 4). W pierwszej warstwie z CFRP widoczna jest

delaminacja na wejściu otworu. Na przejściu do warstwy

tytanu widoczne są wyraźne ubytki włókien, przy wyj-

ściu z trzeciej warstwy aluminiowej zauważamy duże

zadziory. Jednym z czynników złej jakości powierzchni

otworu są długie wióry powstające w czasie wiercenia

tytanu.

Aby przeciwdziałać tym zjawiskom, Guhring opraco-

wał specjalną konstrukcję wiertła z łamaczem wiórów,

a także dwustopniową konstrukcję, w której ukształ-

towanie drugiego stopnia zapewnia dokładne wykoń-

czenie otworu (rys. 5).

• MECHANIK NR 8-9/2013

GUHRING Sp. z o.o.al. Zagłębia Dąbrowskiego 21, 41-300 Dąbrowa Górnicza

DZIAŁ HANDLOWY

tel. 32 428 70 19fax 32 428 70 44e-mail: handel@guehring.pl

DZIAŁ LOGISTYKI

tel. 32 428 70 00fax 32 428 70 22e-mail: logistyka@guehring.pl

DZIAŁ PRODUKCJII REGENERACJI

tel. 32 428 70 32; 32 428 70 25fax 32 428 70 66; 32 428 70 99e-mail: centrum@guehring.pl

Rys. 6. Wiertło o specjalnej konstrukcji, która nie powoduje delaminacji

Rys. 7. Przystawka do wiercenia z kontrolą prostopadłości

Rys. 8. Urządzenie do zapewnienia stałego posuwu w czasie ręcz-nego wiercenia

Rys. 9. Ideogram pracy przyrządu do fazowania z obu stron

Ręczne wiercenie otworów

Bardzo często niezbędne jest ręczne wiercenie ot-

worów w elementach konstrukcji lub poszycia, która to

czynność jest bardzo trudna. Zapewnienie prostopadło-

ści otworu, dokładności pozycjonowania oraz odpowied-

niej jakości i braku zadziorów na wyjściu jest dużym

wyzwaniem. Dla takich operacji firma Guhring opraco-

wała wiele rozwiązań, które ułatwiają ich prowadzenie.

Oto niektóre z nich:

� wiertło o specjalnej konstrukcji i kącie ostrza 90°powodującym, że osiowa siła wiercenia jest znacznie

łatwiejsza do utrzymania (rys. 6), co przeciwdziała wyry-

waniu włókien lub zadziorów przy wyjściu z otworu;

� specjalny przyrząd do ręcznego wiercenia, wypo-

sażony w trzy diody informujące o utrzymywaniu lub

braku pionowej pozycji w czasie wiercenia (rys. 7);

� specjalne urządzenie do zapewnienia stałego po-

suwu w czasie ręcznego wiercenia (rys. 8);

� przyrząd do fazowania otworów z obu stron (rys. 9)

oraz wiele innych rozwiązań (narzędzia składane, na-

rzędzia łączone HSS/HM; pokrycia diamentowe, spec-

jalne pokrycia przeciwnarostowe) dostosowanych do

indywidualnych potrzeb Klienta.

Zainteresowanych prosimy o kontakt z naszymi Inżynierami Sprzedaży lub Działem Handlowym.

Opracował R. Subbotko