Komplette Prozesskette im Fokus der Titanbearbeitung

Zerspanung Komplette Prozesskette im Fokus der Titanbearbeitung

31.08.2011Redakteur: Bernhard Kuttkat

Der Werkstoff Titan stellt an die spanende Bearbeitung besondere Anforderungen. Grundsätzlich lässt er sich zwar mit herkömmlichen Maschinen und Werkzeugen bearbeiten, der potenzielle Anwender ist aber gut beraten, angepasste Strategien zu nutzen.

Anbieter zum Thema

Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

Schages GmbH & Co.KG

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

CERATIZIT Austria GmbH

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Bei der Titanbearbeitung wird das Werkzeug mechanisch und thermisch stark beansprucht. Deshalb, so Dr.-Ing. Jens Köhler, Bereichsleiter Fertigungsverfahren am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz-Universität Hannover, „ist ein stabiler Schneidkeil mit einem positiven Spanwinkel erforderlich“.

Gleichzeitig neige der Fräsprozess zum Rattern. Die Ratterneigung kann werkzeugseitig über die Schneidenmikrogeometrie reduziert werden, Werkzeugaufnahmen sollten möglichst steif ausgeführt sein (HSK 100).

Kraftspannfutter bieten Vorteile bei der Titanbearbeitung

Weiterhin sind Kraftspannfutter aufgrund des Dämpfungsvermögens vorteilhaft. Die Spindel sollte wegen der hohen Zerspankräfte über ein hohes Drehmoment verfügen. „Die Spindelleistung ist maßgebend“, so Köhler. Darüber hinaus sollte auch die Spindel gute Dämpfungseigenschaften aufweisen.

Für die Titanzerspanung ist eine spezielle Strategie wie Roll-on-Entry beim Eintritt in die Nut zu berücksichtigen. Große Umschlingungswinkel des Werkzeugs in Kombination mit hoher Schnitttiefe seien möglichst zu vermeiden. Dies sollte bei der Programmierung der NC-Pfade berücksichtigt werden. Die Hitzeentwicklung und Späneabfuhr kann über eine hinreichende Kühlschmierstoff-Zufuhr beeinflusst werden.

Schlechte Wärmeleitung des Titans erhöht Werkzeugverschleiß

Insbesondere die schlechte Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs Titan, so Dr.-Ing. Uwe Schleinkofer, Forschungsleiter der Ceratizit Austria GmbH, Reutte, „führt zusammen mit den hohen Zerpanungstemperaturen zu starken Belastungen des Schneidkantenbereiches, die sich durch chemische Reaktionen und Verschweißungen zwischen Werkstückmaterial und Schneidenoberfläche noch verstärken“.

Daraus ergeben sich für die Titanzerspanung folgende Anforderungen: eine äußerst schnittige, positive Schneide gepaart mit einer sehr verschleißfesten und warmfesten Zerspanungssorte. Deshalb ist es wichtig, dass die Werkzeuge sehr verschleißbeständig und stabil ausgelegt sind, eine hohe chemische Stabilität aufweisen, geringe Reibeigenschaften besitzen und optimal zu kühlen sind.

Bei der Titanbearbeitung muss die ganze Prozesskette stimmen

Für eine erfolgreiche Titanbearbeitung, so Joachim Hornung, zuständig für Erstausrüster bei der Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH, Tübingen, „muss die komplette Prozesskette stimmen“. Das beginne mit der richtigen Werkzeugauswahl (Substrat/Geometrie/ Beschichtung), bis hin zu Werkzeugaufnahmen mit präzisem Formschluss und hoher Rundlaufgenauigkeit. Von der Maschinenseite seien für eine hohe Zerspanleistung drehmomentstarke Werkzeugspindeln und moderne, dynamische Fünf-Achs-Bearbeitungszentren gefragt.

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