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Zerspanung Schwer zerspanbare Werkstoffe erfordern optimierte Prozessketten

| Autor / Redakteur: Frank Barthelmä, Steffen Reich und Petra Preiss / Rüdiger Kroh

Bereits bei der Planung von Fertigungsprozessen gilt es, die erforderlichen Maschinen- und Werkzeugkonzepte sowie die Bearbeitungsstrategien zu berücksichtigen. So konnte die Bearbeitung schwer spanbarer Werkstoffe durch neue Schneidstoffe, optimale Schneidenmikrogeometrien und neuartige Beschichtungen verbessert werden.

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Die Präzisionsbearbeitung komplexer Bauteile erfordert innovative Werkzeugkonzepte. (Bild: GFE)
Die Präzisionsbearbeitung komplexer Bauteile erfordert innovative Werkzeugkonzepte. (Bild: GFE)

Woran denkt ein Fertigungstechniker, wenn er vor die Aufgabe gestellt wird, ein neues Bauteil mit verbesserten Eigenschaften gegenüber dem Vorgänger herzustellen? Sicherlich wird er vordergründig den zu bearbeitenden Werkstoff betrachten – reicht die Palette doch von den bekannten Stahl- und Gusswerkstoffen bis hin zu hochfesten Legierungen einerseits und immer mehr Leichtbauwerkstoffen andererseits. Titan und Titanlegierungen spielen insbesondere in der Luft- und Raumfahrt eine ebenso wichtige Rolle wie CFK und GFK in den unterschiedlichen Anwendungsbereichen wie Automobilindustrie, Windenergieanlagen oder im Maschinenbau.

Prozessketten in der Zerspanung haben sich verändert

Weiterhin müssen die Betrachtungen auf die Komplexität des Bearbeitungsprozesses ausgerichtet werden. Nicht die einzelne Bearbeitungsoperation, sondern die technischen Abläufe insgesamt, die dafür erforderlichen Maschinen- und Werkzeugkonzepte sowie die Bearbeitungsstrategien – all das sind Fragen, die bereits bei der Planung der Fertigungsprozesse berücksichtigt werden müssen. Neben der rein technischen Machbarkeit spielen selbstverständlich auch die Wirtschaftlichkeitsanforderungen eine entscheidende Rolle, das heißt, eine ganzheitliche Kostenbetrachtung ist ebenso notwendig wie die zu erreichende Qualität des Bauteils.

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Im Zuge der Verkürzung von Prozessketten in der spanenden Bearbeitung sind in der Fertigungstechnik der vergangenen Jahre weitreichende Verbesserungen erreicht worden, indem man die traditionelle Bearbeitungsfolge Weichbearbeitung – Wärmebehandlung – Hartbearbeitung durch Schleifen ersetzt hat durch die Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide als Endbearbeitungsverfahren. Neben der Minimierung der Hauptzeiten wurde eine enorme Senkung des Bearbeitungsaufwandes pro Bauteil dadurch erreicht, dass zwischengelagerte Transport- und Liegezeiten wegfallen sowie die Anzahl der zum Einsatz kommenden Maschinen reduziert wurde.

Komplexe Geometrien in einer Aufspannung herstellen

Eine Bearbeitung durch das Drehfräsen eröffnet weitreichende Möglichkeiten, Bauteile mit komplexen Geometrien und Konturen in einer Aufspannung herzustellen. Zudem ist es möglich, solche Oberflächenstrukturen zu erzeugen, die für das spätere tribologische Einsatzverhalten der Bauteile notwendig sind.

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