Wirtschaftliche Titanzerspanung durch Hochgeschwindigkeitsfräsen

Anbieter zum Thema

JUNG Hebe- und Transporttechnik GmbH

trivid GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

PTW Institut für Produktions- management, Technologie und Werkzeugmaschinen

Dieses umfangreiche Belastungskollektiv steht einer effizienten Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Titan naturgemäß entgegen. Bei der Werkzeugbeschädigung handelt es sich fast immer um den sogenannten versagenskritischen Kolkverschleiß.

Unklar ist jedoch derzeit noch, ob dieser eine Folge der viel zitierten chemischen Diffusion ist oder ob hier Spannungsrisse entlang der Isothermen im Schneidstoff den Grund für eine Anfangszerrüttung liefern.

Möglichkeiten zur Prozessbeeinflussung bei der Titanzerspanung

Der Begriff Hochgeschwindigkeitsfräsen setzt laut HSC-Experten Schnittgeschwindigkeiten voraus, die den fünf- bis zehnfachen Wert von konventionellen Verfahren erreichen. Normalerweise kommt es bei solchen Geschwindigkeitswerten zu einer optimierten Produktivität durch abnehmende Schnittkräfte. Dieser Effekt konnte jedoch bei der Titanzerspanung nicht nachgewiesen werden. Dennoch wurde durch Ilgner [1] bewiesen, dass die für das HSC typische Erscheinung des Schnittkraftabfalls durchaus auch bei der Titanzerspanung wirksam ist.

Denn der bei der Bearbeitung von Titan auftretende enorme temperaturbedingte Verschleiß überlagert diese typischen Effekte des Schnittkraftabfalls. Ein Umstand, den die Grafik 2 veranschaulicht. Über alle wichtigen Prozessbestandteile wurde in den letzten Jahren versucht, die Zerspanung von Titanbauteilen effizienter zu machen. Sowohl die Verwendung von Kühlschmierstoffen als auch der Einsatz von Werkzeugbeschichtungen wurde unter wissenschaftlichen und kostentechnischen Aspekten kontrovers diskutiert.

Unter HSC-Bedingungen hat der Kühlschmierstoff zunächst eine vernachlässigbare Wirkung. Wegen der hohen Temperaturen verdampft er einfach. Wie sich jedoch herausstellte, kann eine Hochdruckkühlung hier Abhilfe schaffen. Sie erfüllt zusätzlich die Aufgabe einer verbesserten Spanbeseitigung [2].

Beim Titanfräsen droht versagenskritischer Thermoschock

Dagegen wird, im Zusammenhang mit der HSC-Bearbeitung von TiAl6V4, auch von einem versagenskritischen Thermoschock berichtet. Dieser trete vor allem dann auf, wenn das Material unter Verwendung eines Hartmetallwerkzeugs und der sogenannten Überflutungskühlung zerspant wird. Auch bei neuartigen Kühlstrategien, zum Beispiel bei der Verwendung von kryogenen Kühlmethoden, wirkt sich die thermische Wechselbelastung auf den Schneidstoff beim Fräsen negativ aus.

Beim Drehen von TiAl6V4 unter Bedüsung mit flüssigem Stickstoff konnten jedoch Erfolge erzielt werden. So gelang es, im Vergleich zu konventioneller Kühlschmierung bereits fünffache Standwege mit Hartmetallschneidplatten zu erreichen. Sehr aussichtsreich erscheint in diesem Zusammenhang die Verdüsung von Stickstoff mit einer Beimischung von Ölnebel. Mit diesem Verfahren konnten ebenfalls signifikante Standwegsteigerungen erzielt werden [3].

(ID:28866080)