dihw MAGAZIN 3/2023

Werkzeuge & Werkstoffe
Keramikfräser optimieren die Bearbeitung von
Luftfahrtkomponenten
Mit dem zunehmenden Einsatz von Bauteilen
aus Nickelbasislegierungen in der
Luftfahrtindustrie steigt auch die Nachfrage
nach optimierten Zerspanungswerkzeugen.
Denn trotz ihrer Vorteile sind diese
Werkstoffe aufgrund ihrer geringen
Wärmeleitfähigkeit, der Gefahr des Anhaftens
an den Werkzeugen und des Vorhandenseins
von Schleifpartikeln in der Legierungsstruktur
nur schwer zerspanbar. Diese
Einschränkungen führen dazu, dass die
Produktivität von Hartmetallwerkzeugen in
der Regel gering ist. Darüber hinaus erfordert
die Komplexität einiger Bauteile Werkzeuge
mit gesteigerten Überhängen. Henri
Sevonen, Senior Industry Segment Manager
– Aerospace, erklärt, wie eine neue Keramikfräser-Technologie
dazu beiträgt, die
Anforderungen zu erfüllen und das Potenzial
hat, die Bearbeitung von Flugzeugtriebwerksteilen
zu optimieren und erhebliche
Wettbewerbsvorteile zu erzielen.
Die meisten Luftfahrtbauteile werden
aus hitzebeständigen Superlegierungen
(HRSA) und Nickelbasislegierungen hergestellt,
was besondere Anforderungen
an die Fertigungstechnologen stellt, die
Komponenten wie Verdichterläufer, Turbinenscheiben,
Gehäuse und Blisks zerspanen.
Obwohl viele Hersteller konventionelle
Vollhartmetallfräser verwenden, stoßen
diese Werkzeuge bei Nickelbasislegierungen
an ihre Leistungsgrenzen.
In einem von starkem Wettbewerb geprägten
globalen Umfeld suchen Fertigungsunternehmen
in der Luftfahrtindustrie nach
Technologien der nächsten Generation, die
in der Lage sind, Faktoren wie Produktivität
und/oder Werkzeugstandzeit deutlich zu
verbessern. Keramische Schaftfräser können
genau diesen Fortschritt bringen, indem
sie bei Prozessen wie Eck- und Planfräsen
im Vergleich zu Vollhartmetallwerkzeugen
bis zu 20-30 Mal höhere Bearbeitungsgeschwindigkeiten
ermöglichen. Diese
Leistungen sind vor allem deshalb möglich,
weil Keramikfräser ihre Härte auch bei
den hohen Temperaturen behalten, die bei
der Zerspanung von Nickelbasislegierungen
auftreten.
Der CoroMill® 316 mit gelötetem Keramik-
Wechselkopf ist eine produktive Lösung
für die Schruppbearbeitung von Triebwerksanwendungen
in ISO S-Werkstoffen.
Vor allem das Wechselkopfkonzept ermöglicht
eine hohe Prozessflexibilität. Erhältlich
sind eine sechsschneidige Version
mit geradem Eckenradius für hochproduktive
Besäumen sowie eine vierschneidige
Variante, die durch ihre Hochvorschub-Stirnflächengeometrie
das Planfräsen
unterstützt.
Die auf Siliziumnitrid basierende Keramiksorte
des neuesten CoroMill 316 ermöglicht
einen Zerspanungsprozess, der sich
von der Bearbeitung mit herkömmlichen
Vollhartmetallwerkzeugen unterscheidet.
Die Sorte S1KU SiAlON wurde speziell für
die anspruchsvolle Bearbeitung von Nickelbasislegierungen
entwickelt und bietet
dank ihrer negativen Geometrie eine extrem
zähe Schneidkante. Sie verfügt zudem
über eine Negativschutzfase für einen stabilen
Betrieb.
SiAlON hat eine chemische Zusammensetzung
aus Aluminiumoxid und Siliziumnitrid
(Al203+Si3N4), eine Kombination, die eine
hohe Verschleißbeständigkeit auch bei hohen
Temperaturen gewährleistet.
Stabile Bearbeitung
In allen Anwendungsfällen wird ein stabiles
Setup empfohlen, und zwar immer ohne
den Einsatz von Kühlschmierstoff. Fertigungsbetriebe
sollten stattdessen Druckluft
verwenden, da der Kühlschmierstoff
bei den hohen Temperaturen einfach verdampfen
würde. Außerdem begünstigt der
Einsatz von Kühlschmierstoffen Temperaturschocks
und wirkt sich negativ auf die
Werkzeugstandzeit aus. Wichtig sind hohe
Spindeldrehzahlen von mindestens 13.000
U/min. Weitere Empfehlungen betreffen
das Gleichlauffräsen und einen programmierten
Werkzeugweg, der das Werkzeug
in ständigem Kontakt mit dem Werkstück
hält.
Nickelbasislegierungen werden auch in Zukunft
eine wichtige Rolle in der Luftfahrtindustrie
spielen. Allerdings stehen die Hersteller
von Triebwerkskomponenten vor
zahlreichen Herausforderungen. Nur durch
weitere Werkzeuginnovationen, wie zum
Beispiel die Keramikfräser-Technologie,
werden die Fertigungsbetriebe der Luftfahrtindustrie
in der Lage sein, den Bearbeitungsprozess
zu optimieren.
weitere Infos: www.sandvik.coromant.com
Der CoroMill® 316 mit gelötetem Keramik-Wechselkopf ist ideal für schwer zugängliche Bereiche
oder wenn die Flexibilität des Wechselkopfsystems genutzt werden soll.
Der CoroMill® 316 mit Keramik-Wechselkopf
verfügt über eine gelötete Keramik-Hartmetallverbindung,
die sowohl Festigkeit als auch
Flexibilität bietet – die Wechselkopfgeometrie
ermöglicht eine einfachere und schnellere
Profilbearbeitung.
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