Es quiekt, aber es kreischt nicht

Eine neue Technologie führt die Titanbearbeitung zu neuen Höchstleistungen. Anwender aus der Luft- und Raumfahrt melden deutliche Verkürzungen der 5-Achsen-Bearbeitungs-Zeit sowie erhebliche Verbesserungen beim Lastausgleich

2424

Fünf-Achsen-Bearbeitungen sind nicht billig. Und die Bearbeitung komplizierter Bauteile für die Luft- und Raumfahrt aus Werkstücken aus massivem Titan kann Tage, sogar Wochen in Anspruch nehmen. Angesichts von Stundensätzen von 200 Euro oder mehr für hochentwickelte fünfachsige Werkzeugmaschinen ist die Suche nach einer bedeutenden Verbesserung der Titanbearbeitung etwas, das die Hersteller von Luft- und Raumfahrtbauelementen ernst nehmen – sehr ernst.

Das ist der Grund, warum das neue Konzept der Mill 1-14™-Walzenstirnfräser und ihrer patentierten lastoptimierten Schneidplattenteilung (LOIS™) des Werkzeugherstellers Kennametal Inc. (Latrobe, Pennsylvania) von der Luft- und Raumfahrtindustrie mit so großer Begeisterung begrüßt wird. „Ein Kunde, der nicht genannt werden möchte, berichtete, er habe durch den Einsatz von Mill 1-14 beim Fräsen eines Fünf-Achsen-Teils über 20 Stunden gespart“, sagt Dennis McNamara, Produkt Manager. „Dieser Kunde programmiert jetzt andere Titanwerkstücke neu, um die Prozessverbesserungen nutzen zu können.“

Walzenstirnfräser, im Grunde spiralförmige Fräserkörper mit Wendeschneidplatten, sind bestimmt für „alle Kunden, die eine größere axiale Schnitttiefe wünschen als dies mit einem Standard-Schaftfräser möglich ist“, meint McNamara. „Die Kunden wollen immer eine größere axiale Schnitttiefe als die Höhe der heute verwendeten einzelnen Schneidplatte.“

Mill 1-14 stellt ein vollständiges Programm von Walzenstirnfräsern dar, welche die dringend benötigte Flexibilität und Vielseitigkeit aufweisen. Die Mill 1-14- Walzenstirnfräser können mit zwei, drei oder vier Zahnreihen versehen sein, und kundenspezifische Werkzeuge sind mit bis zu 13 Zahnreihen erhältlich. „Am häufigsten werden wohl Fräser mit zwei Zahnreihen gewählt werden“, erwartet McNamara. „Die Kunden können dadurch die axiale Schnitttiefe mit geringen zusätzlichen Kosten erhöhen.“

Die Kunden erreichen auch eine große Vielseitigkeit beim Spiralfräsen. Die Mill 1 14- Walzenstirnfräser eignen sich für mittlere bis schwere Schruppoperationen und zum Halb- bis Feinschlichten bei Anwendungen wie Konturprofil-, Langloch-, Rampen- und Spiralrampenfräsen aus dem Vollen, sowie Nutenfräsen.

Beim herkömmlichen Spiralfräsen bestimmen Durchmesser, Plattenanzahl und Spiralwinkel die maximale Anzahl von gleichzeitig im Eingriff befindlichen Schneiden. Theoretisch kann eine größere Anzahl von gleichzeitig im Eingriff befindlichen Schneiden den Schnitt glätten, jedoch auch die Leistungsaufnahme der Werkzeugmaschine erhöhen.

„In der Praxis verursacht bei herkömmlichen Wendeplatten-Spiralfräsern eine Gleichteilung der Schneidplatten häufig einen ungleichmäßigen Lastbedarf an der Maschine“, sagt Jim Waggle, Ingenieur bei Kennametal. Als Antwort darauf hat Kennametal das LOIS™ (Load-Optimized Insert Spacing = lastoptimierte Plattenteilung) entwickelt. Dadurch zeichnet sich die Leistung der Mill 1 14-Fräser aus, indem der „Sweet Spot“ der Plattenteilung in Bezug auf Drehmoment und Leistung der Maschine gefunden wird.

„Das Konzept war keineswegs leicht zu entwickeln“, erklärt Waggle, „die LOIS-Modelle scheinen zwar eine Ungleichteilung aufzuweisen, ihre Platten sind jedoch so geteilt, dass die Bearbeitung optimiert, Vibrationen minimiert und ungleichmäßige Leistungsbedingungen verringert werden.“

Die Zerspanungsbelastungen können aus vielerlei Gründen schwanken, und Hersteller, die mit dem Fräsen von Titan vertraut sind, erkennen den Klang eines Spiralfräsers beim Profilfräsen in einem Radius. Der Fräser reagiert auf einen größeren Kontaktbereich; mit LOIS gibt es diesen Effekt nicht. „Wenn die Zuschauer kein Kreischen, sondern nur ein Quieken hören, bleibt ihnen der Mund offen stehen“, erzählt McNamara.

Die Mill 1-14-Platten selbst sind ebenfalls speziell konstruiert, um die Zerspanungsvielseitigkeit zu erhöhen. Innovative Mikrogeometrie-Merkmale ermöglichen höhere Leistungen, eine große Vielfalt von Spanwinkeln, eine negative Freifläche und eine kleine Honung. Dies führt unter Anderem zu signifikant kürzeren Zykluszeiten und niedrigeren Schnittkräften. Die Testergebnisse bei der Bearbeitung von 90°-Wänden waren ebenfalls ausgezeichnet.

Einen Beitrag zur Plattenstabilität der Mill1-14-Fräser leisten patentierte axiale Stützzapfen. Die Zapfen tragen dazu bei, alle Plattenbasen fluchtend auszurichten, wodurch die Oberflächengüte verbessert und die Standzeit verlängert wird. Die Zapfen sind Ersatzteile und können bei Bedarf ausgetauscht werden.

Eine weitere Steigerung der Leistung der Mill 1-14-Fräser bringen die integrierten Kühldüsen. Andere Fräser haben einfach nur Bohrungen im Werkzeugkörper. Diese leiten das Kühlmittel nicht gezielt auf den Zerspanungsbereich. Das Problem besteht darin, dass beim Start der Spindel eine große Menge des Kühlmittels nicht zum Schneidbereich hin und sogar von ihm weg geleitet wird. Bei Mill 1-14 kann der Anwender bis zu neun verschiedene Kühlmitteldüsen für einen gleichbleibenden, konzentrierten Kühlmittelfluss konfigurieren.

„Bei allen Mill 1-14- Walzenstirnfräsern kann der Anwender alternative Düsen kaufen, die an den Kühlmittelfluss an seiner Maschine angepasst sind“, sagt McNamara. „Da es zahlreiche Maschinenarten mit unterschiedlichen Kühlmittelpumpen gibt, hat der Kunde jetzt die Wahl. Es gibt sogar eine am Ende des Fräsers ausmündende Düse, die auch zum Reinigen der Werkzeugmaschine verwendet werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Kühlmitteldruck einen Spänestau in den Fräsertaschen verhindert.“

Bild 1: Die Walzenstirnfräser Mill 1-14™ von Kennametal sind ein Frässystemprogramm mit 2 bis hin zu 13 Zahnreihen für kundenspezifische Anwendungen. Dank ihrer großen Vielseitigkeit eignen sich die Fräser zum Schruppen, Schlichten, Profil-, Rampen-, Langloch- und Nutenfräsen.

Bild 2: Die Mill 1-14-Fräser können mit neun verschienene Düsengrößen ausgestattet werden, um die Leistung zu verbessern.

Bild 3: Die Geometriemerkmale tragen bei einer Vielzahl von Fräsaufgaben zur Leistung der Mill 1-14-Schneidplatten bei.

Kontakt:

www.kennametal.com