Flygindustrin är inte bara en av de största användarna av skärande verktyg, utan även en av de viktigaste branscherna för att driva på utvecklingen. Flygindustrin försöker ständigt effektivisera tillverkningen av flygplanskomponenter, öka flygsäkerheten och minska potentiella miljöskador.
För att nå dessa mål måste flygindustrin ständigt förbättra konstruktionen av flygplansmotorer och flygplanskroppar för att bättre kunna skydda flygplan mot skador från farliga faktorer som blixtnedslag och isbildning. Detta har lett till att branschen ställt en rad krav, bland annat på införandet av material som kräver ny produktionsteknik och utveckling av lämpliga maskiner och skärverktyg. Flygplanstillverkarna behöver hantera komplexa delar som tillverkas av olika material med hjälp av olika bearbetningsstrategier. Flygindustrin anses därför utgöra en stor och ledande kraft för att driva utvecklingen av skärverktyg framåt.
Många material som används för att tillverka flygplanskomponenter har undermåliga bearbetningsegenskaper. Titan, med sitt imponerande förhållande mellan hållfasthet och vikt, högtemperaturtåliga superlegeringar (HRSA) som inte mister sin hållfasthet under hög termisk belastning samt kompositer är material som är svåra att bearbeta. För att kunna öka produktionshastigheten och förbättra produktiviteten måste tillverkare av flygplanskomponenter använda maskiner som klarar avancerad bearbetning. Under sådana förhållanden spelar skärverktygen en mycket viktig roll. De kan också utgöra den svagaste länken i hela tillverkningssystemet vilket kan minska produktiviteten. Kunder från flygplanssektorn förväntar sig bättre prestanda och tillförlitlighet från skärverktygen, vilket både utmanar och inspirerar verktygstillverkarna att utveckla och integrera – ibland okonventionella – lösningar i sina produkter för att infria dessa förväntningar.

Basmaterial
De flesta skärverktyg tillverkas fortfarande av hårdmetall. På senare år har ISCAR lanserat flera hårdmetallsorter specifikt utformade för material som används i flygindustrin, till exempel IC 5820. Sorten förenar fördelarna med ett nytt substrat, en hård CVD-beläggning och en efterbehandling som avsevärt ökar stöttåligheten och värmebeständigheten. Skär av den här sorten är främst avsedda för fräsning av titan. Kylvätska under högt tryck (HPC) förbättrar avsevärt hårdmetallsortens prestanda.
Keramik, ett annat verktygsmaterial, har betydligt högre varmhårdhet och kemisk tröghet än hårdmetall. Keramik säkerställer därför mycket högre skärhastigheter och eliminerar diffusionsslitage. En av ISCAR:s senaste innovationer, en produktgrupp med solida pinnfräsar av keramik, är avsedd för bearbetning av HRSA. Dessa pinnfräsar är gjorda av SiAlON – en typ av kiselnitridbaserad keramik som består av kisel (Si), aluminium (Al), syre (O) och kväve (N). Jämfört med verktyg av solid hårdmetall möjliggör pinnfräsarna upp till 50 gånger högre skärhastighet, vilket kan minska antalet bearbetningstimmar radikalt.
För svarvapplikationer har ISCAR utökat sin serie med SiAlON-vändskär för bearbetning av HRSA-material. De nya produkterna (fig. 1) har redan visat sig effektiva inom svarvning av motordelar i superlegeringar som Waspaloy samt olika Inconel- och Rene-kvaliteter. Till skillnad från annan kiselnitridkeramik har SiAlON högre oxidationsbeständighet men mindre seghet. Nyckeln till SiAlON-skärens tillförlitlighet är därför att använda rätt eggpreparering. ISCAR:s nya TE-eggeometri har utvecklats för att öka verktygets livslängd vid tunga lastförhållanden inom grov och intermittent bearbetning.

Avancerad geometri
Att förbättra skärgeometrin är viktigt inom utvecklingen av skärverktyg. Skärgeometri är ett ämne för teoretisk och experimentell forskning, och framsteg inom forskningen har lett till ett nytt kraftfullt instrument som är till hjälp vid utformningen av verktyg: 3D-datormodellering av spånbildning. ISCAR:s utvecklings-team använder modellering för att finna optimala skärgeometrier och forma spånytan på vändskär och utbytbara skärhuvuden.
F3S-spånformaren för de mest populära ISO-skären, till exempel CNMG, WNMG och SNMG, har utformats specifikt för finsvarvning av högtemperaturtåliga legeringar och andra exotiska material (fig. 2). Det säkerställer mjuk bearbetning med goda spånbrytningsresultat.
Den anmärkningsvärda arbetskapaciteten hos denna skärgeometri är ett direkt resultat av spånflödesmodellering.

Flexibel anpassning
Flygplansprodukter kan variera oerhört i fråga om material, mått, form, komplexitet och så vidare. För att tillverka ett så mångfacetterat utbud av produkter behövs många maskiner och tekniska processer. Alla standardskärverktyg är inte optimala för att utföra viss bearbetning med maximal produktivitet och flygindustrin är följaktligen en storförbrukare av kundanpassade verktyg.
En kund som tillverkar komponenter av titan kan vara intresserad av lösningar bestående av vändskärsfräsar och hållare ur standardsortimentet, medan en annan kund som tillverkar liknande delar kan föredra specialfräsar för direktmontering i maskinspindeln. ISCAR har utvecklat produktgrupperna MULTI-MASTER och SUMOCHAM som är roterande verktyg med utbytbara huvuden och många hållardelar för att säkerställa olika alternativ för verktygsmontering, vilket förenklar anpassningen och minskar behovet av kostsamma skräddarsydda produkter.
Ännu ett exempel på enklare anpassning återfinns i ISCAR:s nyligen lanserade modulära borrar för multispindelmaskiner och automatsvarvar. Dessa SUMOCHAM-borrar har en gängad FLEXFIT-anslutning (fig. 3). Multispindelmaskiner har vanligen ett begränsat utrymme för verktyg, vilket innebär att de verktyg som används behöver vara så korta som möjligt för att undvika kollisioner. Ett brett utbud av FLEXFIT-gängadaptrar och skaft med spännplatta har konstruerats för att passa borrarna och minimera överhänget.
För att möta efterfrågan från flygplanssektorn har Iscar även utökat produktgruppen MULTI-MASTER genom att lansera en ny gänganslutning som utökar diameterområdet för de utbytbara pinnfräshuvudena till 32 mm.

Bearbetning av aluminium
Även om bearbetning av aluminium kan synas vara en ytterst enkel process, så utgör faktiskt bearbetning av aluminium ett helt tekniskt område med sina egna lagar och utmaningar. Behovet av att öka produktiviteten och avverkningen vid fräsning av aluminium, i synnerhet stora delar av flygplanets kropp, har fått maskintillverkare att utveckla fräsmaskiner med kraftiga spindlar – upp till 150 kW – och spindelhastigheter på upp till 33 000 varv/min. För att möta den här efterfrågan har ISCAR utökat sin produktgrupp med 90° vändskärsfräsar genom att lansera nya verktyg med stora skär som möjliggör bearbetning med ett skärdjup på 22 mm (fig. 4). Verktygen har konstruerats för att eliminera radiell förskjutning av skäret, som kan förekomma på grund av höga centrifugalkrafter under mycket hög rotationshastighet. Konceptet möjliggör fräsning i rotationshastigheter på upp till 31 000 varv/min.
För hålbearbetning har ISCAR utvecklat nya skär för borrning av aluminium med vändskärsborrar från DR-TWIST-serien. Skären är periferislipade och har vassa skäreggar och polerad spånyta för mjuk bearbetning och för att undvika påkletning.
ISCAR:s skärverktygsprogram för flygsektorn utgår från flera principer: de komplexa behoven i sektorn, beaktande av trender inom metallbearbetning samt drivkraften att stärka partnerskapet med verktygsförbrukarna. ISCAR är övertygade om att en strategi som utgår från dessa tre principer kan förverkliga de innovativa idéer för effektiv bearbetning av de svårbearbetade material som utmärker det här utmanande och dynamiska området.

fig1


fig2


fig3


fig4