Technische Universität Wien Institut für Fertigungstechnik und Hochleistungslasertechnik Seite 1 Organigramm des Institutes Institut für Fertigungstechnik und Hochleistungslasertechnik o.univ.prof.dr. D. Schuöcker Spanende Fertigungstechnik Univ.Prof.Dr. F. Bleicher Laser und Umformtechnik o.univ.prof. Dr. D. Schuöcker Administration/ Lehre Labor für Fertigungstechnik Dr. R. Mertz Rechnerintegrierte Fertigung ao.univ.prof.dr. B. Kittl Produktionsmesstechnik ao.univ.prof.dr. N. Durakbasa Produktionstechnik Univ.Prof.Dr. F. Bleicher Intelligent Manufacturing Systems ao.univ.prof. Dr. B. Katalinic Messlabor ao.univ.prof.dr. N. Durakbasa Labor für Produktionstechnik Univ.Prof.Dr. F. Bleicher Seite 2
Arbeitsgebiete Spanende Fertigungstechnik Spanende Fertigungstechnik ao.univ.prof.dr. F. Bleicher Prod.-automatisierung Steuerungskonzepte Systemoptimierung Simulation NC-Programmierung, CAM Softwareentwicklung Roboterprogrammierung Produktionsmesstechnik Statische, dynamische und thermische Untersuchung von Werkzeugmaschinen Prozess/Technologie Zerspanung Umformtechnik Montage-, Fügetechnik Grundlagenuntersuchungen Prozessentwicklung Verschleißuntersuchung Kühlschmiertechnik Messtechnische Analyse Simulation Werkzeugmaschinen Entwicklung von neuen Maschinenkonzepten Berechnung und Konstruktion (CAD-FEM) Messtechnische Analyse Optimierung von Komponenten Simulation (FEM) Erprobung Messtechnik Seite 3 Schneidstoffe Technologische Trends Schneidstoff Beschichtung Werkzeuggeometrie: Möglichkeiten der Zerspanungsoptimierung Univ.Prof. DI Dr. F. Bleicher 17. September 2009 Institut für Fertigungstechnik Labor und Hochleistungslasertechnik für Produktionstechnik
Inhaltsübersicht 1 Trends in der Zerspanungstechnik 2 Zerspanungsprozess als System 3 Einfluss der Werkzeuggeometrie 4 Überblick zu Schneidstoffen 5 Überblick zu Beschichtungen 6 Moderne Schneidstoffe Keramik/CBN/PKD 7 Alternative Bearbeitungsstrategien Seite 5 Inhaltsübersicht 1 Trends in der Zerspanungstechnik 2 Zerspanungsprozess als System 3 Einfluss der Werkzeuggeometrie 4 Überblick zu Schneidstoffen 5 Überblick zu Beschichtungen 6 Moderne Schneidstoffe Keramik/CBN/PKD 7 Alternative Bearbeitungsstrategien Seite 6
Innovative Produkte als Prozesstreiber Innovative Produkte bringen neue Anforderungen an Fertigungsverfahren und Maschinen, die schneller, genauer, billiger, sicherer, platzsparender und ressourcenschonender eingesetzt werden sollen. Größe Komplexität Auswirkung auf Prozess Ganzheitliche Betrachtung Produkt Trends Präzision Werkstoff Ökologie/Nachhaltigkeit Maschine Innovationen Gesamtprozess Kosten Losgröße/Flexibilität WZ- Systeme Seite 7 Größe - Mikrobearbeitung Seite 8
Größe - Makrobearbeitung Quelle: Dörries Scharmann Achsen Z-Achse 670 mm A-/B-Achse, Raumkegel ±40 Geschwindigkeiten Z-Achse 50 m/min A-/B-Achse, voller Raumkegel < 1s/80 Beschleunigung alle Achsen 9,81 m/s² Seite 9 Komplexität - Integralbauteile KFZ Rahmenlehre Dimensionen Länge: ~ 2.000 mm Breite: ~ 1.200 mm Höhe: ~ 850 mm Material: Al Zerspanvolumen: 93% Anteil 5X-Bearbeitung: 70% Gewicht Fertigteil: 200 kg Quellen: EADS Ausgsburg, MTU Aero Engines, ALIMEX Dimensionen Länge: 1.920mm Breite: 1.161 mm Höhe: 116 mm Material: Al Zerspanvolumen: 95% Anzahl Taschen: 104 Min. Wandstärke: 2,0 mm Anteil 5X-Bearbeitung: 80% Gewicht Fertigteil: 17,4 kg Seite 10
Steigerung der Produktivität, Nachhaltigkeit Ansätze zur Reduzierung von Fertigungskosten durch HPC Quelle: Garant Handbuch Zerspanung Ziel der Hochleistungszerspanung Reduzierung der Fertigungskosten um 10 30% Steigerung des Zeitspanvolumens um 200 500% HPC High Performance Cutting Steigerung von a e und a p HSC High Speed Cutting Steigerung von n (v c ), Reduktion von f z Trockenbohren Al-Guss Fräsen einer Al-Knetlegierung unter Einsatz der MMS KSS 150l/Tag MMS 1l/Tag (20ml/h) Seite 11 Inhaltsübersicht 1 Trends in der Zerspanungstechnik 2 Zerspanungsprozess als System 3 Einfluss der Werkzeuggeometrie 4 Überblick zu Schneidstoffen 5 Überblick zu Beschichtungen 6 Moderne Schneidstoffe Keramik/CBN/PKD 7 Alternative Bearbeitungsstrategien Seite 12
Skalierung des Zerspanungsprozesses Zeitmaßstab Betrachtung einzelner Gitterdefekte Betrachtung von Versetzungsstrukturen, Subkörnern und einkristallinem Werkstoffverhalten Makroebene Mesoebene Mikroebene Mikrostruktur (Gefüge) Makrogeometrie Nanoebene Längenmaßstab Seite 13 Grunglagen der Zerspanungslehre 1 - Makro Victor-Kienzle-Gleichung F = k b h K K K K k c c γ v ver sch c k = h c1.1 mc A f κ a p h b Werkstück Werkzeug v c ferritischer St austenitischer St, Al Quelle: nach Tönshoff Seite 14
Grunglagen der Zerspanungslehre 2 - Meso Victor-Kienzle-Gleichung F = k b h K K K K c c γ v ver sch nach Ernst/Merchant F = F sin 2φ c z F z ( ) τ φ = cos φ+ρ γ sin φ bh bh FT φ =τmax sin 2φ k sin φ c = τ 2 sin φ max sin 2φ k (,, ε ε& T) k = c f 2 sin φ 3 1 τ max = k f Gestaltänderungsenergiehypothese ( εε& T) kf,, sin 2φ Fc = b h 2 3 sin φ 3 Seite 15 Reale Beanspruchung 100 mm 10 4 1/s 10 5 1/s 10 6 1/s 60km/min 600km/min 6000km/min Probe Seite 16
Konstitutives Werkstoffverhalten Fließ- und Verfestigungsverhalten von C45E Fließspannung k f [MPa] 1200 1000 800 Ø1x1, 10-3 s -1 Ø2x2, 10-3 s -1 Ø4x4, 10-3 s -1 600 Ø6x6, 10-3 s -1 Ø1x1, 10 2 s -1 400 Ø2x2, 10 2 s -1 Ø4x4, 10 2 s -1 Ø6x6, 10 2 s -1 200 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0 0 10 20 30 40 50 Plastische Stauchung ε p [%] Beschreibung über konventionelle konstitutive Gleichungen möglich Technische Spannung σ [MPa] 2000 RT, 10 2 s -1 1500 1000 Johnson-Cook-Modell m n ε& T T R σ= ( A+ Bε ) 1+ ln 1 ε& 0 TS TR Zerilli-Armstrong-Modell ferritischer St austenitischer St, Al Umformgrad φ [-] krz 500 ( ln &) ( ln &) σ=δσ + exp G B β +β ε T + K ε kfz 1/2 σ=δσ G + B1ε exp β 0 +β1 ε T n 0 0 1 0 200 C, 10 2 s -1 400 C, 10 2 s -1 600 C, 10 2 s -1 700 C, 10 2 s -1 A 574 Δσ G 288 B 2339 B 0 2245 C 0,0474 β 0 0,0132 n 0,533 β 1 0,00088 m 0,201 K 0 861 n 0,348 Seite 17 FEM-Simulation - Versagensmodell Seite 18
Inhaltsübersicht 1 Trends in der Zerspanungstechnik 2 Zerspanungsprozess als System 3 Einfluss der Werkzeuggeometrie 4 Überblick zu Schneidstoffen 5 Überblick zu Beschichtungen 6 Moderne Schneidstoffe Keramik/CBN/PKD 7 Alternative Bearbeitungsstrategien Seite 19 Optimieren der Werkzeuggeometrie Schnittkraftverhältnis bei profilierten Werkzeugen Quelle: Fraisa Seite 20
Genauigkeit - Hochpräzision an der Schneide Spandickenverteilung optimieren Prinzip Wiper-Geometrie Quelle: SECO Tools GmbH Seite 21 Schneidkantenausführung an Werkzeugen Werkzeugschneiden-Modifikationen Schneidkante scharf Schneidkante gefast Schneidkante verrundet (Radius) Schneidkante gefast und verrundet Schneidkante verrundet (Wasserfall) Alu, hochwarmfeste Leg., Titan Gußbearb. (CBN), Stahlbearbeitung Gußbearbeitung (HM-K) Stahlbearbeitung (HM-P) Schwerzerspanung (Cermets) Seite 22
Inhaltsübersicht 1 Trends in der Zerspanungstechnik 2 Zerspanungsprozess als System 3 Einfluss der Werkzeuggeometrie 4 Überblick zu Schneidstoffen 5 Überblick zu Beschichtungen 6 Moderne Schneidstoffe Keramik/CBN/PKD 7 Alternative Bearbeitungsstrategien Seite 23 Entwicklung der Schneidstoffe Seite 24
Schneidstoffe und Abkürzung nach ISO 513 Quelle: WALTER Seite 25 Eigenschaften von Schneidstoffen Hartmetalle - pulvermetallurgisch hergestellt (cemented carbide) bestehen aus den sehr harten und hochschmelzenden Karbiden der Metalle Wolfram (W), Titan (Ti), Tantal (Ta), Niob (Nb), und Molybdän (Mo) als den Trägern der Härte und Verschleißfestigkeit sowie den niedrigschmelzenden Bindemetallen der Eisengruppe, vor allem Kobalt (Co), mit der Aufgabe, die relativ spröden Karbide zu einem festen Körper zu verbinden. Diese hochschmelzenden Karbide geben der Hartmetallegierung ihre große Härte und Verschleißfestigkeit. Zähigkeit durch prozentualen Anteil von Kobalt als Bindemetall bestimmt Hauptpartikel differieren in Größen zwischen 0,5-5 μm zwischen 80 und 95% des Gesamtvolumens vom Schneidstoff Seite 26
Pulvermetallurgische Herstellung von HM Einfluß der Legierungselemente Wolframkarbid (WC) - hohe Härte und Verschleißfestigkeit. Die Löslichkeit von WC in Kobalt bei Sintertemperatur bewirkt einen guten Zusammenhalt und ein porenfreies Gefüge. Titankarbid (TiC) - hohe Härte und geringe Diffusionsneigung. TiC erhöht die Diffusionsbeständigkeit und damit die Kolkverschleißfestigkeit, jedoch wird die innere Bindefestigkeit und damit die Zähigkeit des Schneidstoffes verringert. Tantalkarbid (TaC) - erhöht die Diffussionsbeständigkeit, wenn auch nicht in gleichem Maße wie TiC. TaC beeinträchtigt die innere Bindefestigkeit des Gefüges nicht. Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und Temperaturfestigkeit werden verbessert. TaC wird häufig auch als Kornwachstumshemmer in Feinkornsorten verwendet. Kobalt (Co) - Der Kobaltanteil bestimmt im wesentlichen die Zähigkeit. Verschleißfestigkeit durch die Härte die Hochtemperaturfestigkeit, die Diffusionsfestigkeit und die Oxidationsbeständigkeit bestimmt. Zähigkeit schließt die Widerstandsfähigkeit gegen Schlag- und Stoßbeanspruchung ein und wird durch die Biegebruchfestigkeit und die Rissfestigkeit mitbestimmt. Die Zähigkeit nimmt mit steigendem Kobalt (Co) - Gehalt zu. Anwendungshauptgruppe P durch Zulegieren von TiC und TaC entstehende Hartmetalle halten dem Verschleißangriff durch Kolkung aufgrund ihrer Diffusionsträgheit wesentlich besser stand und werden daher für die Bearbeitung von Stahlwerkstoffen eingesetzt. Die Anwendungshauptgruppe M ist ähnlich der Gruppe P, jedoch differieren die beiden Gruppen in TiC- und TaC- Gehalten. Bei P überwiegt der TiC - Anteil, bei M der TaC Anteil; Mehrbereichshartmetalle z.b. P15 / M20. Seite 27 Klassifizierung von HM nach DIN ISO 513 Seite 28
Herstellung von Hartmetall - 1 Seite 29 Herstellung von Hartmetall - 2 Seite 30
Herstellung von Hartmetall - 3 Seite 31 Hartmetalle und Cermets Cermets Unter dem Begriff Cermet werden Hartmetalle zusammengefaßt, die auf der Basis von TiC und TiN als Hartphase und Ni und Co als Bindephase bestehen. Cermets besitzen eine hohe Verschleißfestigkeit und eine geringe Adhäsionsneigung gegenüber Stahlwerkstoffen. Aufgrund ihrer charaktaristischen Eigenschaften sind Cermets speziell geeignet für die Fein- und Schlichtbearbeitung. Cermets finden Anwendung, wo stabile Verhältnisse sind und keine unterbrochenen Schnitte und keine zu großen Schnitttiefen auftreten. Seite 32
Inhaltsübersicht 1 Trends in der Zerspanungstechnik 2 Zerspanungsprozess als System 3 Einfluss der Werkzeuggeometrie 4 Überblick zu Schneidstoffen 5 Überblick zu Beschichtungen 6 Moderne Schneidstoffe Keramik/CBN/PKD 7 Alternative Bearbeitungsstrategien Seite 33 Beschichtung Das Substrat bestimmt Zähigkeit und Festigkeit, die Beschichtung prägt die Verschleißfestigkeit und chemische Beständigkeit. Als Schichtsysteme werden Titankarbid (TiC), Titannitrid (TiN), Titankarbonnitrid (TiCN), Aluminiumoxid (Al203) teilweise unter Zugabe von weiteren Elementen eingesetzt. Hartstoffbeschichtungen mit mehrlagigem Aufbau haben sich gegenüber einlagigen Schichten durchgesetzt. Titankarbid (TiC) - ausgesprochen harte Verbindung Aluminiumoxid (Al2O3) (schwarze Farbe) chemische Barriere und Hitzebarriere zwischen Werkzeug und Span Titannitrid (TiN) (gelbe Farbe) nicht ganz so hart, besitzt aber einen niedrigeren Reibungskoeffizienten, auf Spanfläche größere Kolkverschleißfestigkeit auszeichnet; für niedrigere Schnittemperaturen Titancarbonitrid (TiCN) (graue Farbe) neben Verschleißfestigkeit ausgezeichnete Bindungseigenschaften; oftmals erste Schicht auf dem Substrat für verbesserte Schichthaftung Viellagenschichten - positive Eigenschaften verschiedener Hartstoffschichten kombinieren; bestehen aus Kombinationen von Titannitrid (TiN), Titancarbonnitrid (TiCN) und Aluminiumoxid (Al2O3). Seite 34
CVD-Beschichtung Seite 35 PVD-Beschichtung Ca. 500 C PVD-Verfahren - Möglichkeit, sehr scharfe Schneidkanten zu beschichten; PVDbeschichtete Hartmetalle günstig für unterbrochenen Schnitt, Anwendung oft in multifunktionaler Mehrlagenschicht Seite 36
Vergleich CVD/PVD, Al 2 O 3 -Beschichtung Quelle: WALTER Seite 37 Entwicklung der CVD/PVD-Beschichtung Quelle: Oerlikon Balzers Seite 38
Schneidstoffeigenschaften Oberflächen unpoliert und poliert Quelle: IFW Hannover, Ceratizit, Kennametal Seite 39 Inhaltsübersicht 1 Trends in der Zerspanungstechnik 2 Zerspanungsprozess als System 3 Einfluss der Werkzeuggeometrie 4 Überblick zu Schneidstoffen 5 Überblick zu Beschichtungen 6 Moderne Schneidstoffe Keramik/CBN/PKD 7 Alternative Bearbeitungsstrategien Seite 40
Schneidkeramik Schneidkeramik auf Siliziumnitridbasis - nichtoxidischen Keramiken, Siliziumnitride (Si3N4) und der Sialone (Mischung aus Si3N4 und Al2O3, Si - Al - O - N) Entwicklung aus geeigneten hochtemperaturfesten Materialien für den Triebwerks- und Motorenbau Siliziumkeramiken besitzen die größten Bruchzähigkeiten unter den Keramiken Siliziumnitrid - Nadeln sind in eine hochzähe, temperaturfeste Korngrenzenphase eingebettet Nadeln liegen ungerichtet im Raum und sind teilweise miteinander verhakt. Nadeln bewirken Rissablenkung und Rissverzweigung, wodurch die Bruchzähigkeit gegenüber anderen Keramiken stark erhöht wird. Temperaturfestigkeit wird von der Korngrenzenphase bestimmt Siliziumnitridkeramiken werden auch beschichtet - erweitert das Einsatzgebiet auf GGG- Werkstoffe Einsatzgebiete liegen gleich der Oxidkeramik Bearbeitung von Gusseisen im Triebwerksbau von Nickelbasislegierungen Schruppen von Gusseisenwerkstoffen auch unter ungünstigen Schnittbedingungen wie stark unterbrochener Schnitt und schwankendem Aufmaß Seite 41 CBN und PKD Kubisch kristallines Bornitrid (CBN) - CBN-Werkzeugschneiden bestehen aus einer ca. 0,8 bis 1 mm dicken Schicht aus kubischem Bornitrid, die durch Presssintern fast untrennbar auf eine Hartmetall-Unterschicht aufgebracht ist. CBN ist nach dem Diamant der zweithärteste Schneidstoff Hartzerspanung Arbeitsschritt schleifen eingespart werden soll Langandauernde Maßhaltigkeit und somit hohe Standzeiten sehr gute Oberfläche für Schlichten von perlitischem Grauguß (Ferritgehalt < 5%) eingesetzt Schneiden der CBN - Werkzeuge sind mit relativ großen Radien versehen, um die vorgenannten Ansprüche zu erfüllen Bearbeitungsfälle, wo der Diamant durch seine Kohlenstoffbeschaffenheit nicht einsetzbar ist Polykristalline (synthetische) Diamanten (PKD) PKD-Werkzeugschneiden bestehen aus einer Schicht von Diamantkristallen, die durch Presssintern auf eine Hartmetall-Unterschicht aufgebracht wurden. Diamantschicht beträgt ca. 0,5 bis 0,7 mm unregelmäßige Orientierung der Diamantkristalle (im Vergleich zum Naturdiamant) bedeutet eine einheitlich hohe Härte und Verschleißfestigkeit in allen Richtungen Kristallverklebung der Diamantschicht führt zu einer wesentlich verminderten Gefahr der Splitterung infolge von Stoßwirkung durch den HM-Unterträger erfährt die Diamantschicht eine feste Unterstützung Erhöhung der Stoßfestigkeit Einsatz wird durch die maximale Einsatztemperatur von 600 C limitiert Einsatzgebiete sind Bearbeitung aller NE-Metalle, Holz, Kunststoff, Gestein usw. speziell im Automobil- und Motorenbau bei der Bearbeitung von Aluminium mit Siliziumgehalten größer 12% Seite 42
PKD- und CBN-Werkzeugausführung Möglichkeiten der Werkzeugausführungen Quelle: Kieninger Seite 43 PKD - Schneidstoffe PKD - Schneidstoffe (mittlere Korngrößen) Schneidstoff-Hersteller: Compax Compax General Compax Electric De Beers 1500 (PKD 1500) 1300 (PKD 1300) 1600 (PKD 1600) CTB 025 (PKD 025) CTB 010 (PKD 010) CTB 002 (PKD 002) CTC 002 (PKD 002C) 25 5 2 25 10 2 2 CTC 002 CTC 002 (PKD 002C) Zunahme der Verschleißfestigkeit CTB 002 CTB (PKD 002) 002 (abrasive Werkstoffe), CTB 010 CTB (PKD 010) 010 Schneidkantenschartigkeit CTB 025 CTB (PKD 025) Compax Compax 1600 (PKD 1600) Zunahme der Verschleißfestigkeit Compax Compax 1300 (PKD 1300) (abrasive Werkstoffe), Schneidkantenschart. Compax Compax 1500 (PKD 1500) CBN-Bezeichnung PKD-Bezeichnung Hersteller (Hersteller) (Kieninger) PKD-Schneidstoffe Binder-Phase / -Typ metallisch (Co >) metallisch (Co) metallisch (Co) metallisch (Co) metallisch (Co) metallisch (Co) metallisch (Co) 0 5 10 15 20 25 mittlere Korngröße [µm] [µm] Quelle: Kieninger Seite 44
CBN - Schneidstoffe CBN - Schneidstoffe (mittlere Korngrößen) BZN 6000 BZN 8100 BZN 7000 S DBC 50 DBC 80 Amborite (CBN (CBN 6000) (CBN 8100) (CBN 7000) (CBN 50) (CBN 80) Amborite) Amborite (CBN 2 2 AMB Amborite) 90 GE-Alternative CBN 6000 15 2 6 8 DBC 80 DBA (CBN 80) GE-Alternative CBN 6000 DBC 50 DBC (CBN 50) GE-Alternative CBN 8100 BZN 7000 BZN S (CBN 7000 7000) S BZN 8100 BZN (CBN 8100) BZN 6000 BZN (CBN 6000) CBN-Bezeichnung Hersteller (Kieninger) (Hersteller) CBN-Schneidstoffe Schneidstoff-Hersteller: General Electric De Beers Zunahme der Verschleißfestigkeit, (abrasive Werkstoffe) Zunahme der Verschleißfestigkeit (abrasive Werkstoffe) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 mittlere Korngröße [µm] [µm] Quelle: Kieninger Seite 45 CBN - Schneidstoffe CBN - Schneidstoffe (CBN-Anteile [%]) Schneidstoff-Hersteller: General Electric De Beers BZN 6000 BZN 8100 BZN 7000 S DBC 50 DBC 80 Amborite (CBN (CBN 6000) (CBN 8100) (CBN 7000) (CBN 50) (CBN 80) Amborite) 93 65 82 Amborite (CBN Amborite) 50 80 90 CBN-Bezeichnung Hersteller (Kieninger) (Hersteller) AMB 90 DBA 80 DBC 50 BZN 7000 S BZN 8100 BZN 6000 DBC 80 (CBN 80) DBC 50 (CBN 50) BZN 7000 S (CBN 7000) BZN 8100 (CBN 8100) BZN 6000 (CBN 6000) CBN-Schneidstoffe Binder-Phase / -Typ keramisch (Al) keramisch (Ti/Al) keramisch (TiC) keramisch (TiC) keramisch (TiC) metallisch (Co) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 CBN Anteil [%] CBN-Anteil [%] (Gewichts-Anteil) Quelle: Kieninger Seite 46
CBN - Schneidstoffe Gefüge von CBN-Schneidstoffen (am Beispiel von GE Superabrasives - Schneidstoffen) BZN 6000 BZN 8100 BZN 7000 90 Vol% CBN 65 Vol% CBN Metall-Bindung TiN-Bindung 2 µm mittlere Korngröße 2 µm mittlere Korngröße Zunahme der Verschleißfestigkeit 82 Vol% CBN Keramik-Bindung 15 µm mittlere Korngröße Quelle: Kieninger Seite 47 Anwendungsrichtlinien von PKD am Beispiel von GE Superabrasives - PKD-Schneidstoffen (Compax) Quelle: Kieninger Seite 48
Anwendungsrichtlinien von CBN am Beispiel von GE Superabrasives - CBN-Schneidstoffen (BZN) Quelle: Kieninger Seite 49 Werkstoff-Leichtbau und warmfeste Materialien TiAl6V4 Inconel In718 In100 Titan Nickel Neue Werkstoffe und Bauweisen Titan-Aluminide PMC: Polymer Matrix Composites MMC: Metal Matrix Composites CMC: Cermic Metal Composites Quelle: Airbus, MTU Aero Engines Seite 50
Wärmephysikalische Eigenschaften von WZ Steigerung der Schnittgeschwindigkeit durch den Einsatz harter Schneidstoffe mit hoher Warmverschleißfestigkeit - Bearbeitung von In718 Quelle: WZL Aachen Seite 51 Inhaltsübersicht 1 Trends in der Zerspanungstechnik 2 Zerspanungsprozess als System 3 Einfluss der Werkzeuggeometrie 4 Überblick zu Schneidstoffen 5 Überblick zu Beschichtungen 6 Moderne Schneidstoffe Keramik/CBN/PKD 7 Alternative Bearbeitungsstrategien Seite 52
Alternative Bearbeitungsstrategien Verfahrensalternativen zum konventionellen Fräsen Bohrzirkularfräsen/ Orbitalbohren Trochoides Fräsen Tauchfräsen Zirkulare Zustellung in Z- Richtung Herstellung unterschiedlicher Bohrungsdurchmesser möglich Fräswerkzeug rotiert zentrisch um seine Achse Überlagerung einer Kreisbewegung mit einer Linearbewegung Deutlich reduzierter Umschlingungswinkel Zustellung in axialer Richtung nur axiale Belastung des Fräsers Vermeidung der Durchbiegung von lange auskragenden Fräswerkzeugen Ramping ohne ramping Quelle: Seco Tools, Kennametal, Greenleaf Seite 53 Kryogene Kühlung - Faserverbund-Wkst. Einsatz von einfach-genuteten Fräsern mit negativem Drallwinkel Verhinderung von Delamination durch Einsatz der CO 2 -Kühlung Schnittgeschwindigkeit v c = 113 m/min Vorschub f = 250 mm/min neg. Drallwinkel Seite 54
Innovation liegt in der Detaillösung Seite 55 Schneidstoffe Technologische Trends Schneidstoff Beschichtung Werkzeuggeometrie: Möglichkeiten der Zerspanungsoptimierung Univ.Prof. DI Dr. F. Bleicher 17. September 2009 Institut für Fertigungstechnik Labor und Hochleistungslasertechnik für Produktionstechnik