CFK-Pinolen bieten der Zerspanung Ansätze für Verbesserungen

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Aufgrund der höheren Kosten eines CFK-Bauteils ist der Einsatz aus wirtschaftlichen Gründen zu hinterfragen. Niedrigere Gesamtsystemkosten oder eine höhere Maschinenproduktivität müssen den Anstieg der Bauteilkosten kompensieren.

Leichtmetallbearbeitung profitiert vom Werkstoff CFK

Sowohl unter wirtschaftlichen als auch unter energetischen Gründen kann eine Leichtbaukonstruktion positive Effekte erzielen. Dabei sind jedoch verschiedene Kriterien zu berücksichtigen, die vor allem aus der Bearbeitungsaufgabe resultieren. Während die Leichtmetallbearbeitung kurze Operationszeiten erfordert und somit hohe Achsgeschwindigkeiten und -beschleunigungen, verbunden mit kurzen Werkzeugwechselzeiten, erfüllen Steifigkeit, Vorschubkräfte und Drehmoment der Hauptspindel überwiegend die Anforderungen der Stahl- und Gussbearbeitung (Tabelle).

Bei der Bearbeitung von Leichtmetallen wie Aluminium wird die Hauptspindel aufgrund der Schnittgeschwindigkeiten für hohe Drehzahlen ausgelegt. Diese Drehzahlen lassen sich mit Spindeln kleinerer Durchmesser und geringerer Masse erzielen. Dagegen ist bei der Bearbeitung von Gusseisen ein hohes Drehmoment bei niedrigeren Drehzahlen leistungsbestimmend.

Zur Erzielung höchster Wirtschaftlichkeit sind die einzelnen Kenngrößen – Verfahrgeschwindigkeit, Achsbeschleunigung, Spindelcharakteristik – optimal aufeinander abzustimmen. Die Beschleunigungszeiten der Spindel auf Bearbeitungsdrehzahl müssen mit den Verfahrzeiten der Achsen übereinstimmen. Leichtbaukomponenten können dabei zur Reduzierung unproduktiver Nebenzeiten genutzt werden. So lassen sich bei gleichem Vorschubmotor und erhöhter Steigung des Kungelgewindetriebs (40 anstatt 20 mm) eine Verdoppelung der Beschleunigung sowie eine Erhöhung der Eilganggeschwindigkeit erzielen.

Damit wird eine Reduzierung der Zykluszeit um 7 % bei einem typischen Spektrum von Verfahrbewegungen erzielt. Die geringeren maximalen Vorschubkräfte sind bei der Bearbeitung von Leichtmetallkomponenten in der Regel nicht von Bedeutung. Die Reduzierung der Taktzeiten steigert die Produktivität (Anzahl der pro Zeiteinheit produzierten Gutteile) und damit den Energieeinsatz pro produziertem Gutteil.

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