SMM Fertigungsforum 2021 – Blaser Swisslube Erhöhte Standzeiten mit dem optimalen KSS

Bei der Titanzerspanung sind kurze Werkzeugstandzeiten ein grosses Problem. Ein optimal gewählter KSS kann die Werkzeugstandzeit beachtlich verlängern und damit auch die Prozesssicherheit erhöhen, erklärt Tobias Mathys, Process Engineer bei Blaser Swisslube, im Interview mit SMM.

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SMM: Welche Herausforderungen zeigen sich typischerweise bei der Titanzerspanung?

Tobias Mathys: Die kurze Standzeit der Werkzeuge ist eines der Hauptprobleme bei der Titanzerspanung. Gerade bei Bauteilen mit hohem Zerspanvolumen geht ein starker Werkzeugverbrauch einher.

Welches sind aus Ihrer Sicht die anspruchsvollsten Fertigungsprozesse beim Titanzerspanen?

T. Mathys: Dies ist schwierig zu beantworten, denn jede dieser sehr unterschiedlichen Bearbeitungsmethoden hat ihre Besonderheiten und entsprechenden Herausforderungen.

Können Sie diese Herausforderungen werkstofftechnisch erläutern, warum Titan – respektive seine Legierungen – beim Zerspanen so kritisch zu bearbeiten sind?

T. Mathys: Titan besitzt einen tiefen Wärmeleitkoeffizienten. Das heisst, die Wärme wird schlecht durch das Material abgeleitet bei der Bearbeitung. Ein tiefes Elastizitätsmodul im Verhältnis zur Festigkeit. Weiter reagiert Titan bei neuen Oberflächen sehr schnell mit Sauerstoff.

Jetzt zum Thema Kühlschmierstoff: Welche Rolle übernehmen Kühlschmierstoffe beim Zerspanungsprozess?

T. Mathys: Die Hauptaufgabe des Kühlschmierstoffes ist das Kühlen. Wie schon erwähnt, hat Titan einen schlechten Wärmeleitkoeffizienten. Das heisst, das Material wird sehr warm und muss entsprechend gut gekühlt werden. Der Kühlschmierstoff besteht aus mehr als ein Dutzend Inhaltsstoffen, darunter Öle, Emulgatoren und Additive. Dank der optimalen Formulierung und der verwendeten Additive werden das Hartmetall sowie die Beschichtung des Werkzeuges besser geschützt.

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Welches sind beim Titanzerspanen – je nach Prozess (Bohren, Drehen, Fräsen usw.) – die Aufgaben, die der Kühlschmierstoff übernimmt?

T. Mathys: Bei jeder Zerspanung sind die Hauptaufgaben: Kühlen, Schmieren, Spülen. Im Grunde unterscheidet sich dies nicht von anderen Materialien.

Beim Zerspanen anspruchsvoller Werkstoffe steht bei vielen Unternehmen die Prozesssicherheit im Vordergrund. Welche Erfahrungen hat Blaser im Zusammenhang mit den genutzten KSS und der Prozesssicherheit?

T. Mathys: Durch eine passende Kühlschmierstofflösung mit entsprechender Wartung kann die Prozesssicherheit erhöht werden. Denn ein optimal gewählter Kühlschmierstoff kann die Werkzeugstandzeit verlängern und somit zur Prozesssicherheit beitragen. Damit kann das Risiko eines frühzeitigen Werkzeugbruches minimiert werden. (Anm. der Redaktion: Siehe Beispiel im Kasten)

Im Bereich der Hartzerpanung gibt es dagegen nach wie vor Erfahrungswerte, dass beim Hartfräsen mit Wendeplattenfräsern Trocknen besser geeignet sei als mit KSS. Welche Erfahrungen haben Sie diesbezüglich?

T. Mathys: Ja, das stimmt. Es gibt Prozesse, gerade in der Fräsbearbeitung, bei welchen die Trockenbearbeitung eine höhere Standzeit aufweist als die Nassbearbeitung. Jedoch wird hierbei der Faktor der Spülung ausser Acht gelassen. Denn je nach Anwendung kann ein erhöhter Verschleiss durch Spanklemmer am Werkzeug auftreten.

Blaser ist zu 100 Prozent auf KSS-Entwicklung fokussiert. Ist es sinnvoll, ein KSS spezifisch auf Materialien hin zu entwickeln?

T. Mathys: Dies macht insofern Sinn, als die Materialien und Anwendung es zulassen. Das heisst, das Volumen muss gross genug sein, dass bei Anwendern die Maschine ausschliesslich das entsprechende Material bearbeitet. Ich sage nur, Titan und Luftfahrt. SMM

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