Keramik-Schaftfräser unterstützen bei der Optimierung der Bearbeitung von Luftfahrtkomponenten
Da Bauteile aus Legierungen auf Nickelbasis in der Luftfahrtindustrie immer häufiger verwendet werden, steigt die Nachfrage nach optimierten Schneidwerkzeugen weiter an. Für gängige Bearbeitungen wie Schulter- und Planfräsen bleibt die Bearbeitung von Legierungen auf Nickelbasis eine Herausforderung. Obwohl diese Werkstoffe hervorragende Leistungen bieten, lassen sie sich aufgrund ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit sowie ihres Potenzials, an Schneidwerkzeugen zu haften, und des Vorhandenseins von Schleifpartikeln in der Legierungsstruktur schlecht bearbeiten.
Aus diesem Grund ist die Produktivität von Hartmetallwerkzeugen in der Regel gering. Darüber hinaus erfordern einige Bauteile aufgrund ihrer Komplexität eine größere Reichweite. Die Prozessflexibilität ist ein weiterer Faktor, der bei vielen Herstellern in der Luftfahrt ganz oben auf der Wunschliste steht. Hier hat sich eine neue Keramik-Schaftfräsertechnologie bewährt, die dazu beiträgt, diese Anforderungen zu erfüllen, und die das Potenzial hat, die Bearbeitung von Triebwerkskomponenten zu optimieren und mit der sich ein erheblicher Wettbewerbsvorteil realisieren lässt.
Hersteller von Triebwerkskomponenten für die Luftfahrt werden mit vielen Herausforderungen konfrontiert. Die meisten dieser Teile werden aus HRSA-/Nickelbasislegierungen hergestellt, die besondere Anforderungen an die Fertigungsingenieure stellen, die für Komponenten wie Verdichterläufer, Turbinenscheiben, Brennergehäuse und Blisks verantwortlich sind.
Bis zu 30 Mal höhere Geschwindigkeit
Obwohl viele Hersteller herkömmliche Vollhartmetall-Schaftfräser verwenden, kommen diese Werkzeuge an ihre Leistungsgrenzen, wenn es um Legierungen auf Nickelbasis geht. In einem hart umkämpften globalen Umfeld suchen Fertigungsbetriebe der Luftfahrtindustrie nach Technologien der nächsten Generation, die in der Lage sind, Faktoren wie Produktivität und/oder Werkzeugstandzeit entscheidend zu verbessern. Keramik-Schaftfräser können genau diesen Entwicklungsschritt ermöglichen und bieten im Vergleich zu Vollhartmetallwerkzeugen eine bis zu 20 - 30 Mal höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit für Bearbeitungen wie Schulter- und Planfräsen. Der Grund für diese beeindruckenden Zeiteinsparungen liegt insbesondere darin, dass Keramik-Fräser ihre Härte bei den hohen Temperaturen, die bei der Bearbeitung von Legierungen auf Nickelbasis auftreten, beibehalten.
Der CoroMill® 316 Keramik-Schaftfräser mit austauschbaren Fräsköpfen für Schruppbearbeitungen ist eine produktive Lösung für Triebwerksanwendungen in der Luftfahrt mit ISO S-Werkstoffen. In erster Linie ermöglicht das Keramik-Fräskonzept mit austauschbaren Fräsköpfen eine inhärente Prozessflexibilität. Erhältlich ist eine sechsschneidige Version mit geradem Eckenradius, die hochproduktives Kantenfräsen ermöglicht, und eine vierschneidige Version, die dank ihrer Geometrie für hohe Vorschübe das Planfräsen unterstützt.
Der CoroMill® 316 Keramik-Schaftfräser ist optimal für schwer zugängliche Stellen oder um die Flexibilität des Wechselkopfsystems zu nutzen.
Das Keramiksubstrat der neuen Schaftfräser ermöglicht einen anderen Schneidprozess als herkömmliche Vollhartmetallwerkzeuge. Die einzigartige Sorte S1KU SiAlON wurde speziell für die anspruchsvolle Bearbeitung von Nickellegierungen entwickelt und wird durch eine negative Geometrie unterstützt, die eine stabile Schneidkante bietet. Letztere verfügt außerdem über eine T-Fase für prozesssichere Bearbeitung.
SiAlON besteht aus Aluminiumoxid und Siliziumnitrid (Al203+Si3N4), eine Kombination, die eine hohe Verschleißfestigkeit auch bei hohen Temperaturen gewährleistet.
Stabile Bearbeitung
Eine stabile Aufspannung ohne Zufuhr von Kühlmittel ist in jedem Fall ratsam. Es sollte stattdessen Druckluft verwendet werden, da das Kühlmittel bei den hohen Temperaturen verbrennen würde. Darüber hinaus entsteht durch die Verwendung von Kühlmittel die Gefahr von Thermoschocks mit negativer Auswirkung auf die Standzeit. Wichtig ist, dass hohe Spindeldrehzahlen von mindestens 13.000 U/min erforderlich sind. Weitere Empfehlungen sind die Verwendung von Gleichlauffräsen sowie eine programmierte Werkzeugbahn, die das Werkzeug in ständigem Kontakt mit dem Material hält.
Gute Spanabfuhr
Eine hohe Schnittgeschwindigkeit erhöht die Schnitttemperatur, wodurch die Späne stark abgeschert werden. Bei dem Verfahren entstehen staubförmige Späne, die sich gut für die Spanabsaugung mit Druckluft eignen.
Keramikfräser behalten ihre Härte bei den hohen Temperaturen, die bei der Bearbeitung von HRSA-Materialien entstehen, und eignen sich daher besonders für die Bearbeitung von Blisks in der Luftfahrt.
Kein Weißschicht-Effekt
Besonders hervorzuheben ist, dass bei der Verwendung der Keramik-Schaftfräser von Sandvik Coromant keine Weißschichtbildung festgestellt wurde. Die Tests wurden für einen breiten Bereich von Schnittgeschwindigkeiten zwischen 375 und 900 m/min durchgeführt, ohne dass dieser unerwünschte Effekt festgestellt wurde. Die weiße Schicht, von der man annimmt, dass sie Risse begünstigt, steht im Zusammenhang mit der Temperatur, die an der Oberfläche eines Werkstücks entsteht, gefolgt von einer schnellen Abkühlung.
Neben dem Eckfräsen und dem Planfräsen können die Keramik-Schaftfräser auch für das Taschenfräsen, die Helixinterpolation, das Tauchfräsen und das Nutfräsen verwendet werden. CoroMil 316 ist Bestandteil des Sandvik Coromant Optimized-Lösungsangebots im Bereich der Vollhartmetallwerkzeuge des Unternehmens.
Der Keramik-Kugelschaftfräser CoroMill® 316 verfügt über eine gelötete Keramik-Hartmetall-Verbindung, die sowohl Festigkeit als auch Flexibilität bietet. Die Kugelkopfgeometrie sorgt für einfacheres und schnelleres Profilfräsen.
Die Fräserserie umfasst auch eine Keramikversion des CoroMill® 316 mit Kugelkopf für die Blisk-Bearbeitung. Diese Profilfräslösung ist sowohl für Schrupp- als auch für Schlichtbearbeitungen geeignet.
