最適化されたCFRP加工

航空宇宙産業はプロセスの変更に多大な労力を必要とするため、すでに監査済みの機能プロセスの変更に二の足を踏んでしまいがちです。しかし、コスト圧力が高まるにつれ、業界は可能な限り効率的な生産を行う必要に迫られてきています。航空機メーカーはこれまで、クランプ技術を高性能化への障壁として認識してきました。大型の炭素繊維部品は通常、真空クランプ技術で固定されます。吸盤の保持力には限界があるため、振動の上昇を防ぐためには比較的値の低い切断速度が必要となります。その結果、品質が損なわれ、形状や位置の公差に狂いが生じる可能性があるのです。

新しいクランピング技術によって、メーカーは切削値を上げることができるようになりました。しかし、これに伴って新たな問題が発生しました。加工条件が変わると、それまで完璧に機能していたフライスカッターにかかる負荷が増大するため、破損のリスクが高まってしまうのです。MAPALの超硬ソリッドフライス工具のプロダクトマネージャーであるティム・ローマー氏は「超大手メーカーでさえ、工具を限界まで使用した後に工具破損の影響を受けていました。」と説明しています。MAPALは市場の要求に応えるべく、行動を起こし、OptiMill-Composite-Speed-Plusを開発しました。

溝形状に対する要求も、送り、切り込み深さ、切削幅が切りくずの厚さに影響する金属加工とは異なります。CFRPのすくい角は、1刃あたりの送りが小さいため、わずかにしかかみ合いません、MAPALは切削ウェッジを最大限安定するように設計しました。

新しいOptiMill-Composite-Speed-Plusは最適化されたエンベロープ曲線を持ち、てこ力を低減することで、耐欠損性を高めています。これは実際によく機能しているとローマー氏が説明しています。「典型的な航空部品は、スタック、つまり複合材パネルで構成され、通常5～15mmを加工します。短い工具で十分です。」従来の工具はDIN6527の規定よりも長かったが、新しい工具シリーズはほぼ規格に適合しています。MAPALは直径4～20 mmの工具を提供しています。

OptiMill-Composite-Speed-Plusは、革新的なダイヤモンドコーティングを施した研磨炭素繊維の加工においても、高い工具寿命を保証します。均一な層厚散布と、CVDプロセスでダイヤモンドをコーティングする際の高い再現性の技術においてMAPALは卓越しています。従来のコーティング技術では、刃先よりも先端が厚い不規則な層が形成されることがよくありました。このプロセスでは、刃先の丸みが異なるため、切削圧力が変動し、磨耗が生じてしまうのです。

刃先の長さにわたって均一な層厚は、プロセスの信頼性に貢献します。切れ刃のどの部分であっても、安定した性能を発揮することができます。このことは、高さに関係なく、スタックの円周加工にも工具を使用できることを意味します。ユーザーは、摩耗する最後までフライスカッターを使用し、その後再調整して新しい刃先で加工を続けることもあります。ショルダーフライスカッターは、幅広い用途に適しています。そのため円周加工に加えて、スロット、エッジ、ポケットの加工にも使用されます。

Zu den Besonderheiten der CFK-Zerspanung gehört, dass die heute verfügbaren Werkzeuge unterschiedliche Bearbeitungsqualitäten an den Werkstücken erzeugen. Der Anwender muss nach vorhandenem Werkstoffverbund entscheiden, welche Qualitätsanforderungen an das Bauteil gestellt sind und demnach die ideale Werkzeugwahl treffen. Oftmals sind es Verbindungsstellen, für die besonders saubere Kanten verlangt werden. MAPAL bietet seine Fräser in zwei verschiedenen Varianten an. Das rechtsspiralisierte Modell erzeugt eine ziehende Wirkung und dadurch axiale Zugkräfte, während die linksspiralisierte Variante schiebend wirkt und somit Druckkräfte in axialer Richtung bildet. Die Fibrecatcher arbeiten der durch die jeweilige Spiralisierung entstehenden Kräftewirkung entgegen.

Das Vorgängermodell verfügte noch über eine dritte, neutrale Variante. Mit der Weiterentwicklung entfällt diese, da die neuen Werkzeuge die Axialkräfte um bis zu 40 Prozent reduzieren. Damit übernehmen die beiden Ausführungen des Neuprodukts auch alle Aufgaben, für die bisher die neutrale Version zum Einsatz kam. In punkto Standzeit, Laufruhe, Produktivität und Schnittqualität sind die neuen Werkzeuge um bis zu 30 Prozent besser als ihre Vorgänger. 

Während sich die Luftfahrt-Branche noch von der Corona-Delle erholt, wächst der Einsatz von CFK in anderen Bereichen rasch an. Neben dem Automobilbau und Rennsport rückt hier der Consumer-Bereich in den Fokus. Hersteller von Sportgeräten wie Fahrrädern, Skiern, Snowboards oder Angeln bedienen sich immer häufiger des modernen Materials.

Mit seinen scharfen Schneiden bietet sich der OptiMill-Composite-Speed-Plus darüber hinaus auch für die Zerspanung von Thermoplasten und Duroplasten an. Da diese Kunststoffe nicht abrasiv sind, wird hier auf eine Beschichtung verzichtet und mit scharfen Schneidkanten gearbeitet. Die unbeschichteten Fräswerkzeuge lösen die bisherigen Routerwerkzeuge ab, denen sie vor allem in der Schnittqualität weit überlegen sind. Auch für die Bearbeitung von Glasfaserwerkstoffen empfiehlt MAPAL die unbeschichteten Werkzeuge.