Manche mögen`s heiß! Keramikfräser – das Richtige zur Zerspanung von Luftfahrtkomponenten

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Flugzeugteile müssen besonderen Sicherheitsanforderungen genügen, weshalb sie aus nicht unbedingt zerspanungsfreudlichen Metallen bestehen. Doch auch die kriegt man bearbeitungsmäßig in den Griff.

Die meisten Luftfahrtbauteile werden aus hitzebeständigen Superlegierungen (HRSA) und Nickelbasislegierungen hergestellt, was besondere Anforderungen an die Fertigungstechnologen stellt, informiert der schwedische Werkzeughersteller Sandvik Coromant. Dazu gehören Komponenten wie Verdichterläufer, Turbinenscheiben, Gehäuse und Blisks, die es prozesssicher zu zerspanen gilt. Obwohl viele Hersteller dafür konventionelle Vollhartmetall-Fräser verwendeten stießen diese Werkzeuge aber bei Nickelbasislegierungen an ihre Leistungsgrenzen. Und Nickelbasislegierungen werden auch in Zukunft eine wichtige Rolle in der Luftfahrtindustrie spielen, so die Schweden. Doch es gibt Alternativen für die Zerspanung derselben.

Keramikfräser halten besonders hohe Temperaturen aus

In einem von starkem Wettbewerb geprägten globalen Umfeld suchen Fertigungsunternehmen in der Luftfahrtindustrie auch immer wieder nach Innovationen, die in der Lage sind, die Produktivität und/oder die Werkzeugstandzeit deutlich zu verbessern. Keramische Schaftfräser könnten genau diesen Fortschritt bringen, indem sie bei Prozessen wie Eck- und Planfräsen im Vergleich zu Vollhartmetal-Werkzeugen etwa mit 20- bis 30-Mal höherer Bearbeitungsgeschwindigkeit gefahren werden könnten. Diese Leistungen sind vor allem deshalb möglich, weil Keramikfräser ihre Härte auch bei den hohen Temperaturen behalten, die bei der Zerspanung von Nickelbasislegierungen zwangsläufig auftreten, wie Sandvik Coromant erklärt.

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Der Coromill 316 mit gelötetem Keramikwechselkopf ist beispielsweise so ein produktives Werkzeugsystem für die Schruppbearbeitung von Triebwerksanwendungen in ISO S-Werkstoffen. Vor allem das Wechselkopfkonzept ermögliche eine hohe Prozessflexibilität. Erhältlich sind eine 6-schneidige Version mit geradem Eckenradius für das hochproduktive Besäumen sowie eine 4-schneidige Variante, die durch ihre Hochvorschub-Stirnflächengeometrie das Planfräsen unterstützt.

So zerspant man Nickelbasislegierungen noch prozesssicherer

Die auf Siliziumnitrid basierende Keramiksorte des neuesten Coromill 316 bringe einen Zerspanungsprozess ins Spiel, der sich von der Bearbeitung mit herkömmlichen Vollhartmetall-Werkzeugen deutlich unterscheide. Denn die Sorte S1KU SiAlON wurde speziell für die anspruchsvolle Bearbeitung von Nickelbasislegierungen entwickelt. Das Keramiksystem SiAlON hat eine chemische Zusammensetzung aus Aluminiumoxid und Siliziumnitrid (Al203+Si3N4). Das sei eine Kombination, die eine hohe Verschleißbeständigkeit auch bei hohen Temperaturen ins Feld führe. Und aufgrund der negativen Geometrie arbeitet ein solcher Keramikfräser mit einer extrem zähen Schneidkante. Die Werkzeuge verfügen außerdem über eine Negativschutzfase, die den Zerspanungsprozess solch schwer zu bearbeitenden Werkstoffen stabilisiert, wie es weiter heißt.

Das ist bei der Zerspanung von Nickelbasislegierungen auch noch wichtig

In allen Anwendungsfällen wird ein stabiles Setup empfohlen – und zwar immer ohne den Einsatz von Kühlschmierstoff (KSS), so Sandvik Coromant. Fertigungsbetriebe sollten deshalb stattdessen Druckluft verwenden, weil der KSS bei den hohen Temperaturen bei der Zerspanung von Nickelbasislegierungen einfach verdampfen würde. Außerdem begünstigt der Einsatz von KSS die Gefahr von Temperaturschocks für das Fräswerkzeug, was auf Kosten der Standzeit geht. Wichtig seien hohe Spindeldrehzahlen von mindestens 13.000 Umdrehungen pro Minute. Sandvik Coromant empfiehlt außerdem das Gleichlauffräsen mit einem programmierten Werkzeugweg, der das Werkzeug in ständigem Kontakt mit dem Werkstück hält.

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