Schwierige Materialien prozesssicher bearbeiten

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GGB Heilbronn GmbH

Fastems Sales Agent: Gennaro Teta (omnino technology)

Walter (Schweiz) AG

Mapal Schweiz AG

MAPAL Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG

Hohe Anforderungen für die Ventilführungsbearbeitung

Letztere jedoch stellt hohe Anforderungen an die für die Ventilführungsbearbeitung eingesetzten Reibwerkzeuge. Grundsätzlich stehen mehrere Werkzeuglösungen von Mapal zur Verfügung, wobei Führungsleistenwerkzeuge bis zu Durchmessern um 6 mm erste Wahl sind. Für kleinere Durchmesser kommt die PKD-Vollkopf-Technologie zum Einsatz, bei der durch einen speziellen Lötprozess ein Werkzeugkopf aus Voll-PKD stirnseitig auf einen Vollhartmetall-Grundkörper aufgebracht wird.

6-schneidige Ventilführungsreibahle mit D = 5 mm

Durch den innovativen Herstellungsprozess können die Werkzeuge mit sehr vielen Schneiden ausgestattet werden. So hat in einem aktuellen Anwendungsbeispiel eine Ventilführungsreibahle mit Durchmesser 5 mm sechs Schneiden. Die mit dem Werkzeug erreichten Zylinderformwerte sind hervorragend; zusätzlich konnte die Standzeit im Vergleich zum herkömmlich bestückten Werkzeug um das Dreifache gesteigert werden.

Prozesssicheres Fräsen von Aluminiumhybridbauteilen

Der Motorblock als schwerstes Einzelbauteil wird im Zusammenhang mit Gewichtsoptimierungsmassnahmen besonders stark unter die Lupe genommen. Die Umstellung von Grauguss auf Aluminiumwerkstoffe brachte Gewichtseinsparungen von 40 bis 50 %. Jedoch zeigt Aluminium Schwächen im Wärmedehnungskoeffizient, wodurch sich Lageraufweitungen ergeben würden.

Anspruchsvoll: Grauguss-Inlets in das Aluminiumgehäuse

Durch Eisenwerkstoffe im Hauptlagerbereich lässt sich dies beherrschen. Heute werden im Serienbetrieb die Vorteile beider Werkstoffe verbunden, indem Grauguss-Inlets in das Aluminiumgehäuse eingegossen werden.

Diese Kombination stellt für beide Materialien betreffende Zerspanungsoperationen eine echte Herausforderung dar, erfordern sie doch grundsätzlich unterschiedliche Schneidstoffe und auch verschiedene Schnittgeschwindigkeiten.

Dieser Konflikt führt im Regelfall bei der Bearbeitung zu ungenügenden Standzeiten, insbesondere wenn bestimmte Oberflächenwerte erreicht werden müssen.

Lösung: monolithischer PKD-Planfräser HP-FaceMill

Ein Lösungsansatz für die Planbearbeitung des Zylinderkurbelgehäuses ist der monolithische PKD-Planfräser HP-FaceMill mit fest gelöteten PKD-Schneiden und einem soliden Stahlgrundkörper. Der Durchbruch bei der Bearbeitung gelang durch den Einsatz des Fräsers mit den für Grauguss gängigen Schnittgeschwindigkeiten. Selbst in einem für PKD-Werkzeuge niedrigen Drehzahlbereich lassen sich aufgrund der hohen Schneidenanzahl im Werkzeug respektable Vorschubwerte erzielen.

Alternative Bearbeitungsstrategien für Inconel und Titan

Neben der Anpassung der Werkzeugtechnik an die spezifischen Anforderungen neuer Werkstoffe kann auch der Einsatz einer neuen Bearbeitungsstrategie zum Erfolg führen.

Trochoides Fräsen von Titan oder Inconel

Ein Beispiel ist hier das trochoide Fräsen von Titan oder Inconel. Durch die hohe Festigkeit dieser Werkstoffe ist die Belastung der Schneiden bei normalen Frässtrategien sehr hoch. Insbesondere die hohen Temperaturen führen zu schnellem Verschleiss.

Um dem entgegenzuwirken, muss mit geringen Schnittwerten und Eingriffstiefen gearbeitet werden, was zu langen Bearbeitungszeiten insbesondere in der Volumenzerspanung führt.

Superlegierungen: maximale Eingriffswinkel 40°.

Anders beim trochoiden Fräsen, bei dem der Fräser hochdynamisch auf einer trochoiden Bahn geführt wird. Dabei wird je nach Werkstoff der maximale Eingriffswinkel definiert. Bei Superlegierungen liegt er beispielsweise nur bei ca. 40°.

Dadurch sind die Eingriffszeit des Fräsers sehr kurz und die thermische Belastung stark reduziert. Geringe Schnittbreiten und damit kleinere Schnittkräfte erlauben höhere axiale Schnitttiefen, sodass hohe Zerspanungsvolumina erzielt werden können.

Beim dynamischen trochoiden Fräsen wird entlang der trochoiden Bahn die Vorschubgeschwindigkeit moduliert, sodass die Spanmittendicke konstant ist und eine gleichmässige Belastung auf die Schneide wirkt.

Hochdynamische Maschine – passende CAM-Software

Für das trochoide Fräsen sind eine geeignete Maschine mit hochdynamischen Achsen und schneller Steuerung und eine geeignete CAM-Software Grundvoraussetzungen. Speziell optimierte Fräser bringen zusätzlich weitere Vorteile. Da bei dem Verfahren mit sehr hohen Drehzahlen gearbeitet wird, besteht bei herkömmlichen Fräsern die Gefahr von Schwingungen.

Um dies zu vermeiden, setzt Mapal auf optimierte Vollhartmetall-Fräser des OptiMill-Programms mit ungleicher Schneidenteilung und variablem Drallwinkel, die auch bei hohen Schnittdaten weniger zum Schwingen neigen.<<

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