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Mapal: Titanzerspanung leicht gemacht

Bei der Werkzeugentwicklung für die Titanbearbeitung folgt Mapal den Anforderungen der Zielmärkte, die hohe Schnittwerte und eine durchdachte Wärmeabfuhr fordern. Die Werkzeug- und Prozesslösungen von Mapal ermöglichen prozesssichere Bearbeitungen auch in schwer zerspanbaren Titanwerkstoffen.

Das breite Spektrum an verfügbaren Durchmessern fängt bei kleinen Größen ab drei Millimetern an, wie sie oft in der Medizintechnik verlangt werden, und geht über die mittleren Größen für Sportwagenkomponenten bis hin zu großen Werkzeugen für Flugzeugbau und Energietechnik. In Tests hat Mapal für seine Werkzeuge gegenüber Mitbewerbern 25 bis 35 Prozent höhere Standzeiten ermittelt.

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Der vierschneidige Vollhartmetall-Fräser Opti-Mill- Titan-HPC ist vielseitig einsetzbar. Er ist auch für kleinere Fertiger interessant, die nicht für jede Bearbeitung einen einzelnen Fräser vorhalten wollen. Das Werkzeug kann sowohl Schruppbearbeitungen als auch einen Finish-Schnitt ausführen. Die spezielle Schneidkantenpräparation erzeugt saubere Oberflächen und erlaubt das Schlichten bis zu einer Arbeitstiefe von 2 × D. Der Kern steigt von der Schneide bis zum Schaft an und verleiht dem Fräser so eine höhere Stabilität. Um einen ruhigen Lauf zu bekommen, sind die Teilung der Schneiden und die Steigung der Spiralen ungleich. Die siliziumhaltige Beschichtung und die polierten Spannuten erweisen sich als sehr hitzebeständig, wirken der Adhäsionsneigung entgegen und gewährleisten somit einen optimalen Spanabtransport.

Die Wendeschneidplatten-Fräser Neo Mill Titan stehen im Standardportfolio als Walzenstirnfräser in Aufsteck- und Schaftvariante sowie als Eckfräser zur Verfügung. Die Topografie der Wendeschneidplatte stellt sicher, dass die Späne optimal geformt und abgeführt werden. Das Schneidstoffkonzept minimiert den Verschleiß und verhindert ein Ankleben des Titans. Mapal bietet die Wendeschneidplatten mit zwei verschiedenen Substraten an. Eine Sorte ist für universelle Anwendungen konzipiert und richtet sich an Kunden, deren Fokus eher auf dem Produktpreis und weniger auf den Kosten pro Bauteil liegt. Die zweite Sorte ist temperaturfester, erlaubt Schnittgeschwindigkeiten bis 70 Meter pro Minute und die Bearbeitung höher vergüteten Titanmaterials. Für die Hochtechnologieschneiden wurde auch der Werkzeugkörper im Hinblick auf den Spanabtransport weiter optimiert. Die Ungleichteilung der Schneiden sorgt für zusätzliche Stabilität und Laufruhe.

Zur Auslegung einer Turnkey-Maschine für die Fertigung von Titanbauteilen für die Aerospace-Industrie hat der Maschinenhersteller F. Zimmermann GmbH als Werkzeug- und Technologiepartner Mapal ins Boot geholt. Der Kunde beauftragte eine hoch individualisierte Portalfräsmaschine, zudem die Vorrichtung, den Werkzeugsatz, die Programmierung des Bauteils sowie das Einfahren der Bearbeitung. Die besondere Herausforderung an der rund 1,50 Meter langen Aufhängung war eine Reihe von zwölf Bohrungen in Laschen, die auf einer Länge von 990 Millimetern nacheinander am Werkstück sitzen. Bei einem Bohrungsdurchmesser von 17 Millimetern ist die Toleranz H7 vorgeschrieben. Die gleiche Genauigkeit wird für die Rechtwinkligkeit der Bohrungslaschen zur Bauteiloberfläche verlangt.

Zuverlässig H7-Qualität erzeugen

Mapal setzte für die Bearbeitung die neueste Generation an Titanwerkzeugen ein. Highlights der Komplettbearbeitung aus dem Vollen waren die 685 Millimeter lange Reihenbohrstange, die zuverlässig H7-Qualität erzeugte, Standzeit einzelner Werkzeuge von bis zu sieben Stunden, eine verhältnismäßig geringe Hitzeentwicklung in der Scherzone und die CAM-Simulation als Grundlage der Frässtrategie. „Unsere Anwendungstechnik macht bei so einem Turnkey-Projekt keine Kompromisse, da kommen nur sehr gute Systempartner infrage“, summiert Steffen Nüssle, Verkaufsleiter Export und Leiter der Anwendungstechnik bei der F. Zimmermann GmbH, die Zusammenarbeit.

Mit dem Wunsch nach einer kürzeren Bearbeitungszeit für ein Titanbauteil ist ein Flugzeugzulieferer auf Mapal zugekommen. Modernste Titanwerkzeuge und eine verbesserte Bearbeitungsstrategie machten eine Zeitersparnis von über drei Stunden pro Teil möglich. Das etwa 85 Millimeter × 70 Millimeter × 100 Millimeter große Bauteil erinnert an einen Bremssattel, ist in der Bearbeitung mit seinen schrägen Flächen, verschiedenen Radien und Übergängen aber durchaus anspruchsvoll. Um das Teil aus einem Titanblock herauszufräsen, kamen bis dahin Vollhartmetallwerkzeuge und einfache Werkzeuge mit Wendeschneidplatten zum Einsatz. Die Prozessdauer von 6:38 Stunden war nicht zufriedenstellend. Mapal überarbeitete die Bearbeitungsstrategie und setzte auf Werkzeuge der aktuellen Generation. Mit den Schnittdaten ergab die Simulation eine Reduktion der Bearbeitungszeit um fast 50 Prozent. Um die Bearbeitungszeit weiter zu optimieren, wurde der komplette Prozess analysiert und Programmiertricks, Werkzeugfeatures und Bearbeitungsstrategien wurden eingesetzt. So kommt der Kunde heute prozesssicher in 3:20 Stunden ans Ziel. Während beim Schlichten überwiegend Vollhartmetall-Werkzeuge zum Zug kommen, um saubere Oberflächen zu erzielen, werden für die Schruppbearbeitung nach Möglichkeit Werkzeuge mit Wendeschneidplatten eingesetzt. Das begrenzt die Anzahl der Werkzeuge, die wegen ihrer komplexen Geometrie zum Nachschleifen geschickt werden müssen, auf ein Minimum und steigert die Nachhaltigkeit der Serienproduktion erheblich.

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