Compositeteile möglichst wirtschaftlich zerspanen

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Wirtschaftliche Betrachtung der Werkzeugart

Vier Werkzeugtypen sollten im Zuge der ökonomischen Analyse unter die Lupe genommen werden. Alle hatten den gleichen Durchmesser und wurden in voller Ausnutzung der Schneidlänge in etwa 25 mm dickem CFK geführt. Dazu gehörten eins aus Vollhartmetall, CVD-diamantbeschichtetes Vollhartmetall, PKD gelötet und PKD in 3D-Form eingesintert (PCD veined). Folgende Ergebnisse kristallisierten sich bei einer linearen Schnittlänge von rund 70 m heraus: Der unbeschichtete Vollhartmetallfräser musste 16 Mal ausgetauscht werden. Diamantbeschichtete Werkzeuge wurden nur vier Mal gewechselt, mussten aber verschrottet werden. Die PKD-Varianten hielten genauso lange, konnten aber zum Nachschleifen eingeschickt werden. Nur zwei Mal gewechselt werden musste das Werkzeug mit der eingesinterten PKD-Variante. Auch diese PKD-Variante kann nachgeschliffen werden.

Bezieht man die Werkzeugkosten auf die bearbeitete Frässtrecke, liegt das CVD-diamantbeschichtete Werkzeug in Führung. Zusätzliche Kosten für Logistik und Nachschleifen fallen dabei nicht an (Bild 6).

Insgesamt betrachtet, ist die Wahl der passenden Werkzeugvariante hinsichtlich einer möglichst wirtschaftlichen CFK-Bearbeitung der Schlüssel zum Erfolg. Eine weitere Erkenntnis ist, dass die Schneide bei der CFK-Zerspanung wegen der geringen Temperaturentwicklung im Vergleich zur Metallbearbeitung weniger scharf sein kann. Deshalb funktionieren CVD-Diamantschichten so gut, obwohl sie rundere Schneidkanten besitzen. Nutzt man dazu die passende Zerspanungsstrategie, wie die im Gegenlauf ausgeführte Trockenbearbeitung, spielt das Werkzeug seine Vorteile erst richtig aus. MM

Literatur

[1] Atarsia, A., Mueller-Hummel, P., Lamba, S.: High requirements on Edge milling for Aerospace CFRP parts, SAE International, 2014 Salt Lake City, Utah, USA, September 23-25, Oral Presentation

[2] Firewalker A.: The All-New A350XWB Advanced Technology Twinjet! Introducing the all-new A350XWB Advanced Technology Twinjet¸ Thursday, 14 Feb., 2013

[3] Brinksmeier, E., Fangmann, S., Meyer, I.: Orbital drilling kinematics, Production Process; 2008 - Springer

[4] Richter, J., Müller-Hummel, P.: Bearbeitung von CFRP-Bauteilen im Flugzeugbau. Schmalkalden, Schmalkalder Werkzeugtagung 2008.

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