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Aug 04, 2023

Keramik-Schaftfräser tragen zur Optimierung der Bearbeitung von Luft- und Raumfahrtkomponenten bei

Da Komponenten aus Nickelbasislegierungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie immer häufiger eingesetzt werden, steigt die Nachfrage nach optimierten Schneidwerkzeugen weiter. Aber trotz ihrer Vorteile,

Da Komponenten aus Nickelbasislegierungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie immer häufiger eingesetzt werden, steigt die Nachfrage nach optimierten Schneidwerkzeugen weiter. Doch trotz ihrer Vorteile sind nickelbasierte Werkstoffe aufgrund ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit, der Gefahr des Anhaftens an Schneidwerkzeugen und des Vorhandenseins abrasiver Partikel in der Legierungsstruktur schlecht bearbeitbar. Aufgrund dieser Probleme ist die Produktivität mit Hartmetallwerkzeugen tendenziell gering. Darüber hinaus bedeutet die Teilekomplexität, dass einige Komponenten eine größere Reichweite erfordern. Hier erklärt Henri Sevonen – Senior Industry Segment Manager – Luft- und Raumfahrt beim Metallschneidespezialisten Sandvik Coromant, wie eine neue Keramik-Schaftfräser-Technologie entstanden ist, um diese Anforderungen zu erfüllen, mit dem Potenzial, die Bearbeitung von Flugzeugtriebwerksteilen zu optimieren und deutlich wettbewerbsfähiger zu machen Gewinne.

Die meisten Teile für die Luft- und Raumfahrt werden aus hitzebeständigen Superlegierungen (HRSAs) und Nickelbasislegierungen hergestellt, was besondere Anforderungen an Produktionsingenieure stellt, die Komponenten wie Spulen, Turbinenscheiben, Verbrennungsgehäuse und Blisks herstellen möchten. Obwohl viele Hersteller herkömmliche Vollhartmetall-Schaftfräser verwenden, stoßen solche Werkzeuge bei Nickelbasislegierungen an ihre Leistungsgrenzen.

In einem hart umkämpften globalen Umfeld suchen Luft- und Raumfahrtmaschinenwerkstätten nach Technologien der nächsten Stufe, die in der Lage sind, Faktoren wie Produktivität und/oder Werkzeuglebensdauer deutlich zu verbessern. Keramik-Schaftfräser können genau diesen Sprung ermöglichen und im Vergleich zu Vollhartmetallwerkzeugen eine bis zu 20- bis 30-mal höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit für Operationen wie Schulter- und Planfräsen bieten. Diese beeindruckenden Fortschritte können vor allem dadurch erzielt werden, dass Keramikfräser ihre Härte auch bei den hohen Temperaturen behalten, die bei der Bearbeitung von Nickelbasislegierungen entstehen.

Der gelötete CoroMill® 316-Schaftfräser mit austauschbarem Keramikkopf für Schruppbearbeitungen ist eine produktive Lösung für Anwendungen in Luft- und Raumfahrtmotoren aus ISO S-Materialien. Das Wechselkopfkonzept ermöglicht zunächst eine inhärente Prozessflexibilität. Außerdem ist eine Version mit sechs Schneiden und einem geraden Eckenradius erhältlich, die hochproduktive Seitenfräsbearbeitungen ermöglicht, und eine Version mit vier Schneiden, die dank ihrer Flächengeometrie mit hohem Vorschub das Planfräsen beschleunigt.

Das Keramiksubstrat der Schaftfräser ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen Vollhartmetallwerkzeugen einen anderen Schneidprozess. Wichtig ist, dass die einzigartige SiAlON-Sorte S1KU speziell für die hervorragende Bearbeitung von Nickellegierungen entwickelt wurde und durch eine negative Geometrie unterstützt wird, die für eine robuste Schneidkante sorgt. Letzteres verfügt außerdem über ein T-Land für einen stabilen Betrieb.

SiAlON hat eine chemische Zusammensetzung aus Aluminiumoxid und Siliziumnitrid (Al203+Si3N4), eine Kombination, die eine hohe Verschleißfestigkeit auch bei erhöhten Temperaturen fördert.

Stabile Bearbeitung

Empfehlenswert ist in jedem Fall ein stabiler Aufbau und immer ohne Kühlmitteleinsatz; Maschinenwerkstätten sollten stattdessen Druckluft verwenden, da das Kühlmittel bei den hohen Temperaturen einfach verbrennen würde. Darüber hinaus begünstigt der Einsatz von Kühlmittel Thermoschocks und wirkt sich negativ auf die Standzeit des Werkzeugs aus. Wichtig ist, dass hohe Spindeldrehzahlen von mindestens 13.000 U/min erforderlich sind. Weitere Empfehlungen umfassen den Einsatz von Gleichlauffräsen sowie einen programmierten Werkzeugweg, der das Werkzeug in ständigem Kontakt mit dem Material hält.

Es ist klar, dass Nickelbasislegierungen in der Zukunft der Luft- und Raumfahrtfertigung eine entscheidende Rolle spielen werden. Allerdings stehen diejenigen, die mit der Herstellung von Triebwerkskomponenten für die Luft- und Raumfahrtindustrie betraut sind, vor vielen Herausforderungen. Nur durch kontinuierliche Werkzeuginnovationen, wie beispielsweise die Keramik-Schaftfräsertechnologie, können Maschinenwerkstätten in der Luft- und Raumfahrtindustrie den Bearbeitungsprozess optimieren.

CoroMill® 316 ist Teil des optimierten Sortiments an Vollrundwerkzeugen von Sandvik Coromant. Weitere Informationen finden Sie auf der Website. Oder besuchen Sie die Wissensressource für Flugtriebwerksanwendungen von Sandvik Coromant aeroknowledge.com.

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