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Drehen von Titan

19.09.2018

Die eingesetzten Drehwerkzeuge

Das Drehen von Titan ist vergleichbar mit dem Drehen anderer schwer zu bearbeitender Metalle, da schon eine kleine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit zu einem starken Anstieg des Werkzeugverschleißes führen kann.
Das Drehen von Titan unterscheidet sich allerdings von anderen Metallen in Hinblick auf das Risikos der örtlichen Überhitzung. Dank der geringen Wärmeleitfähigkeit des Metalls kann zu aggressives Drehen sogar eine Verbrennungsgefahr darstellen. Mit anderen Worten. Mit Titan kann es mehr als einen Grund geben, warum die Schnittgeschwindigkeit nicht erhöht werden kann. Und dennoch kann die Produktionsgeschwindigkeit noch gesteigert werden. Ein Zerspanungsbetrieb, der Titan dreht, kann die Bearbeitungsgeschwindigkeit sogar erhöhen, während die Schnittgeschwindigkeit konstant bleibt. Um dies zu erreichen, muss nicht eine leistungsfähigere oder höherwertige Drehmaschine verwendet werden, aber es sind Werkzeuge erforderlich, die die Kraft der vorhandenen Maschine ausnutzen können. Und es sind Werkzeuge erforderlich, die eventuelle Schwächen der Drehmaschine in Bezug auf die Steifigkeit ausgleichen können.
Es gibt mindestens zwei Gründe, die beim Drehen von Titan eine erhöhte Präzision fordern:
Erstens wird das Material meistens für sehr hochwertige Bauteile verwendet - also nicht nur Komponenten, die im Flugzeugbau verwendet werden, sondern beispielsweise auch medizinische Teile. Zerspanungsbetriebe in Deutschland werden zunehmend in höherwertige Arbeiten ausführen, was bedeutet, dass ein wachsender Prozentsatz dieser Unternehmen dieses Material bearbeiten muss.

Die Schnittgeschwindigkeit

Ein weiterer Grund für die Drehbearbeitung von Titan bezieht sich auf die Verfahren zum effektiven Arbeiten, wenn das Material schwierig zu schneiden ist oder die mögliche Schnittgeschwindigkeit nur niedrig ist. Nicht jede Dreherei hat die Möglichkeit, hohe Spindeldrehzahlen und hohe Vorschubgeschwindigkeiten gleichzeitig zu realisieren. Eine höhere Produktivität läßt sich aber nur erreichen, wenn die Schnittgeschwindigkeit erhöht wird.
Die grundsätzliche Wahl des Zerspanungswerkzeugs muss die erste Überlegung sein. Hartmetall könnte die richtige Wahl sein, aber der Zerspanungstechniker ist daran gewöhnt, Hartmetall als das bessere Schneidwerkzeug anzusehen, und es routinemäßig für alle schwierigen Arbeiten einzusetzen. Bei Titan kann moderner Hochgeschwindigkeitsstahl die bessere Alternative sein.
Die Verschleißfestigkeit, mit der durch Hartmetall eine hohe Schnittgeschwindigkeit erreicht werden kann, hat aber ihren Preis. Dieser Preis wird in der Fähigkeit des Werkzeugs gesehen, Brüchen und Absplitterungen zu widerstehen; denn Hartmetall ist im Allgemeinen spröder als der Drehstahl. Dies ist beim hochpräzisen Drehen von Titan von Bedeutung, weil normalerweise nicht der Verschleiß das Versagen des Werkzeugs in diesem Material verursacht, sondern das Absplittern oder Abbrechen des Drehwerkzeugs. Außerdem kann es aufgrund der lokalen Wärmeentwicklung unmöglich sein, die Schneidgeschwindigkeit auszunutzen, die Carbid eigentlich ermöglichen würde. Diese beiden Faktoren deuten schon an, dass ein Kompromiss in Bezug auf die Widerstandsfähigkeit möglicherweise nicht lohnend ist. Ein härteres Werkzeug - also ein Schnellschnittstahl - kann einen tieferen Schnitt ausführen, ohne dass befürchtet werden muss, durch Stöße die Kanten absplittern lassen. Insbesondere bei einer weniger stabilen Werkzeugmaschine kann dieses Werkzeugmaterial eine höhere Zerspanungsrate sowohl durch die Schnitttiefe als durch die Geschwindigkeit ermöglichen.

Sinterwerkzeuge

Nur wenige Zerspaner erkennen, dass es mehr als eine Art von Schnellarbeitsstahl gibt. Während HSS-Werkzeuge durch ein Verfahren hergestellt werden, das eine Wärmebehandlung beinhaltet, kann alternativ durch Sintern ein Werkzeug hergestellt werden, das eine einheitlichere Struktur mit genauer kontrollierten Eigenschaften aufweist. Gesinterte Werkzeuge sind teurer, bieten aber im Allgemeinen eine bessere Leistung und Hitzebeständigkeit.
Schnitte mit geringem radialen Eintauchen ermöglichen eine sehr hohe Geschwindigkeit; bei solchen Schnitten ist nicht nur die Verschleißfestigkeit wichtig, sondern auch die Beibehaltung der Verschleißfestigkeit bei hohen Werkzeugtemperaturen, was ein beschichtetes Hartmetallwerkzeug erfordert.