Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Werkzeugspannsystem mit hoher Vibrationsdämpfung zur Titanbearbeitung

04.06.2009
In der Luft- und Raumfahrtindustrie kommen verstärkt schwer zerspanbare Werkstoffe wie Titan zum Einsatz. Mit einem Hochleistungs-Werkzeugspannsystem sowie einer optimierten Frässtrategie steigerte der Triebwerkshersteller MTU die Produktivität bei der Titan-Blisk-Herstellung deutlich. Die die Bearbeitungszeit sank um 42%, die Werkzeugkosten verringerten sich um 76%.
Mit dem Werkzeugspannsystem wurde es möglich, die innovative Frässtrategie zu realisieren und die Bearbeitungszeit um 42% zu senken.

Insbesondere die Luft- und Raumfahrtindustrie, aber auch Automobilbauer setzen Hightech-Materialien wie kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) oder Titan ein, um noch leichtere und kraftstoffsparendere Modelle als bisher anzubieten. Aktuelle Beispiele wie Boeing 787 oder Airbus A 350 und A 380 zeigen: Insbesondere Titan und Verbundwerkstoffe aus Kunststoff und Kohlefasern, die mit Titanschichten verbacken sind, schicken sich an, den klassischen Werkstoff Aluminium im Flugzeugbau zu verdrängen.

Einen Haken hat die Sache aber: So vorteilhaft die Eigenschaften des zähen, elastischen und korrosionsbeständigen Leichtmetalls Titan sind, so schwer gestaltet sich dessen Zerspanung. Sie verlangt den eingesetzten Maschinen und Werkzeugen auch angesichts der hohen thermischen und mechanischen Belastungen alles ab. Die perfekte Kombination aller am Prozess maßgeblich beteiligten Parameter ist die Grundlage für eine optimale Bearbeitung. Dafür gilt es, Maschine, Aufspannung des Werkstücks, Werkzeugspannsystem und Zerspanstrategie auf den Prüfstand zu stellen.

Scheibe und Schaufel bestehen aus einem Stück

Die komplette Analyse des Zerspanprozesses hatte auch beim führenden deutschen Triebwerkshersteller MTU Aero Engines durchschlagenden Erfolg bei der Herstellung von innovativen Titan-Blisks. Das sind integrale Rotor-Konstruktionen, bei der Scheibe und Schaufel beziehungsweise Blatt (Blade + Disk = Blisk) aus einem Stück bestehen. Das macht Schaufelfüße und Scheibennuten überflüssig.

Um dieses komplexe Bauteil qualitativ hochwertig, aber kostenoptimiert zu fertigen, setzten die MTU-Spezialisten bei der Frässtrategie und dem Werkzeugspannsystem an. Trochoides Taumelfräsen mit umlaufender Blattbearbeitung beim Vor- und Fertigfräsen spart nun im Vergleich zur konventionellen Bearbeitung unter anderem den vorher hohen Anteil an Stechfräs- und Schaufelzwischenraum-Schruppen ein.

Werkzeug muss absolut vibrationsfrei arbeiten

Bei der Bearbeitung der dünnwandigen Titan-Schaufeln kommt es darauf an, dass das Werkzeug absolut vibrationsfrei arbeitet. Nur so lässt sich überhaupt die neue Frässtrategie prozesssicher einsetzen. Das schafft nur ein Hightech-Werkzeughaltesystem.

Dazu holten sich die Triebwerksbauer den Werkzeugspannspezialisten Rego-Fix mit ins Boot. Die Schweizer bieten mit ihrem Spannsystem Pow-R-Grip die richtige Lösung an: Durch deren spezielle funktionale Grenzflächen zwischen Werkzeug und Spannzange sowie zwischen Spannzange und Werkzeughalter wird eine hohe Vibrationsdämpfung erreicht. So sorgt das Spannsystem mit Haltekräften bis über 1000 Nm dafür, dass auch bei der Bearbeitung schwer zerspanbarer Materialien das Werkzeug sicher gehalten wird.

Kühlmittelzufuhr kann intern oder extern erfolgen

Die zu 100% feingewuchteten Werkzeugaufnahmen tragen zusätzlich zur Schwingungs- und Vibrationsdämpfung und zum genauen Werkzeugrundlauf bei. Durch ihre schlanke Bauweise können damit auch komplexe Bauteile problemlos gefertigt werden. Zudem kann das System mit interner Kühlmittelzuführung sowohl durch das Werkzeug als auch peripher entlang des Werkzeugschaftes oder aber klassisch mit externer Kühlschmierstoff-Zuführung eingesetzt werden. Das Werkzeugspannsystem sichert MTU eine Rundlaufgenauigkeit mit Abweichungen von weniger als 3 µm gemessen auf einer Länge von 3 × D.

Bearbeitungszeit wurde um 42% gesenkt

Der Erfolg der neu abgestimmten Prozesskette kann sich sehen lassen: Die Bearbeitungszeit konnte um 42% und die Werkzeugkosten um 76% gesenkt werden. In Verbindung mit der innovativen Frässtrategie trägt das Pow-R-Grip-Spannfutter bei der Bliskbearbeitung maßgeblich zum Erfolg bei.

Der Ansatz, Optimierungspotenziale aus der Betrachtung der einzelnen Komponenten im gesamten Zerspanprozess zu erschließen, hat sich bei MTU bewährt. Viele Anwender setzen jedoch zum Optimieren zuerst beim Verbrauchsgut Werkzeug an, das im Schnitt jedoch nur 1% des Einsparpotenzials am gesamten Zerspanprozess ausmacht. Das Werkzeughaltesystem als Schnittstelle zwischen Schneidwerkzeug und CNC-Maschine liegt leider viel seltener im Fokus der Betrachtungen, obwohl damit viel deutlicher die Produktivität gesteigert und Kosten gesenkt werden können.

Martin Brönnimann ist Leiter Produktentwicklung bei der Rego-Fix AG, Tenniken/Schweiz.

Martin Brönnimann | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/spanende_fertigung/articles/190366/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht CI-Maschine von EMAG ECM: Hocheffektive Lösung für das Entgraten von komplexen Bauteilen
12.04.2018 | EMAG GmbH & Co. KG

nachricht Kaltmassivumformung: auch komplexe Bauteilherstellung virtuell und kostengünstig designen
29.03.2018 | Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Von der Genexpression zur Mikrostruktur des Gehirns

24.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Bestrahlungserfolg bei Hirntumoren lässt sich mit kombinierter PET/MRT vorhersagen

24.04.2018 | Medizintechnik

RWI/ISL-Containerumschlag-Index auf hohem Niveau deutlich rückläufig

24.04.2018 | Wirtschaft Finanzen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics