Anwendungen fordern den Werkzeugbau heraus
Die beschleunigte Entwicklung im Flug- und Fahrzeugsektor eröffnet neue Möglichkeiten für Komponentenkonzepte auf Grundlage von Materialien wie etwa Superlegierungen und superharten Stählen. Im Rahmen des Modernisierungsprozesses von Produktionslinien unterziehen die Hersteller jene Bearbeitungsprozesse einer Generalüberholung, die zur Fertigung von Demonstratorteilen verwendet werden. So wurde 2011 das EU-finanzierten Projekt QUICKPRO (Quick process and tool design for advanced multi-axis milling of hard-to-machine materials) auf den Weg gebracht. Ziel von QUICKPRO war die Erforschung der Auswahl der geeignetsten Werkzeuge für unterschiedlichste Bearbeitungsaufgaben sowie das Ableiten qualifizierter Schlussfolgerungen. Die QUICKPRO-Partner konzentrierten sich auf Schneidwerkzeuge zum Bohren, Drehen und Fräsen, die beim Einsatz an schwer zerspanbaren Materialien hohen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Diese extremen Bedingungen resultieren oftmals in kurzen Werkzeugstandzeiten, langen Bearbeitungszeiten sowie Werkstückoberflächen von schlechter Qualität. Dreh- und Angelpunkt ist die Bestimmung der optimalen Bedingungen für Schneidwerkzeuge, insbesondere im Hinblick auf Substratmaterial und Beschichtungen der Werkzeuge. Die QUICKPRO-Partner untersuchten die technologischen Fortschritte im Zusammenhang mit der Makro- und Mikrogeometrie der Werkzeugschneidkanten und Werkzeugbeschichtungen sowie Prozessparametern und Frässtrategien. Die Werkzeuge wurden auf einem Prüfstand getestet, der auf eine Bewertung die Werkzeug-Material-Bearbeitungsparameter ausgelegt ist. Man bewertete Qualität und Haftung der Beschichtungen auf dem Werkzeugsubstrat bei verschiedenen Temperaturen mit Hilfe von Schlagversuchen, die in einer zweiten, speziell entwickelten Testanlage durchgeführt wurden. Nach der Erprobung arbeiteten die QUICKPRO-Partner an der Erstellung von Bearbeitungsstrategien für das Fräsen komplexer Geometrien. Es wurden ungünstige Werkzeugeingriffsbedingungen vermieden, um Werkzeugwege zu erzielen, die eine längere Werkzeugstandzeit und eine gesteigerte Oberflächenqualität der Teile ermöglichen. Ergebnis des QUICKPRO-Projekts ist ein genormtes Verfahren zur Erstellung von technischen Daten für das System aus Werkzeug-Material-Bearbeitungsparametern. Mit der Übernahme dieses Ansatzes wird die für die Entwicklung von Schneidstrategien erforderliche Zeit deutlich reduziert werden. Das bislang ungenutzte Potenzial des Mehrachsenbearbeitungsprozesses kann nun genutzt werden, wodurch die Produktivität von Kleinunternehmen deutlich erhöht wird und man ihnen behilflich sein kann, die Kundenanforderungen zu erfüllen.
Schlüsselbegriffe
Hochleistungsmaterialien, Hochleistungswerkstoffe, Mehrachsbearbeitung, Superlegierungen, Werkzeugbeschichtungen, Aufpralltests
