Ein neuer Prozess zur Bearbeitung hitzebeständiger Legierungsteile hat den Werkzeugverschleiß um 15 % reduziert

Wenn die Bearbeitung von harten Legierungen sich anfühlt, als würde man durch Feuer schneiden

Ich erinnere mich noch an das Geräusch — dieses scharfe, reibende Geräusch, wenn ein Hartmetall-Wendeschneidplättchen bei hohen Vorschubraten auf Inconel 718 trifft. Die Funken, der Geruch erhitzten Kühlmittels und die Frustration, wenn Werkzeuge mitten im Zyklus ausfallen.
Wenn Sie jemals Legierungen wie Inconel, Hastelloy oder Titan bearbeitet haben hitzebeständige Legierungen wie Inconel, Hastelloy oder Titan, wissen Sie, dass der Werkzeugverschleiß der unsichtbare Feind ist, der Produktivität und Gewinn frisst.

In den letzten sechs Monaten hat unser Team einen neuen Hybridprozess kombinierend adaptive Vorschubregelung und Hochdruck-Kühlmittelzufuhr , der speziell für diese schwer zu bearbeitenden Materialien entwickelt wurde. Das Ergebnis? Eine bestätigte 15%ige Reduzierung des Werkzeugverschleißes , und bis zu 11 % kürzere Bearbeitungszeit ohne die Oberflächenqualität zu beeinträchtigen.

Was macht hitzebeständige Legierungen so schwer bearbeitbar?

Hitzebeständige Legierungen (HRAs) behalten ihre Festigkeit über 800 °C bei. Während dies ideal für Luftfahrt- oder Turbinenteile ist, stellt es eine echte Herausforderung für die Standzeit von Werkzeugen dar.
Typische Probleme sind:

• Überhöhte Schnitttemperaturen die zu Kantenabplatzungen führen.

• Aufbauschneide aufgrund einer schlechten Spanabfuhr.

• Harte Karbiddiffusion während andauernden Kontakts mit hoher Hitze.

Vor unserem neuen Verfahren hielten Werkzeugeinsätze oft nicht länger als 40–50 Minuten Schneidzeit bevor sie ersetzt werden mussten – eine kostspielige Routine bei der Kleinserienfertigung.

Das neue Hybridverfahren: Praxisnahe Tests und Daten

Wir führten drei Prozessänderungen während der Testphase auf einem DMG Mori NLX 2500 Drehzentrum verwendung Kennametal KC5010 Einsätze und Unbekannt 718 stäbe (Ø80 mm).

Wesentlicher Schlüsselpunkt:
Die adaptiver Vorschubalgorithmus passt die Vorschubgeschwindigkeit automatisch basierend auf dem Schneidwiderstand an. Wenn das Werkzeug auf härtere Stellen oder erhöhte Temperaturen trifft, wird der Vorschub vorübergehend reduziert, wodurch Mikroabplatzungen verhindert und der Verschleißverlauf des Werkzeugs stabilisiert werden.

In der Zwischenzeit, hochdruckkühlmittelstrahlen bei 12 MPa verbessern die Späneabfuhr und senken die Kontakttemperatur um etwa 80°C , basierend auf unseren Thermoelementmessungen im Maschineninneren.

Warum dies für Beschaffung und Produktionsplanung wichtig ist

Für Einkäufer und Produktionsingenieure bedeutet diese Verbesserung eine direkte Kosteneffizienz.

• 15 % längere Werkzeuglebensdauer bedeutet geringeren Einsatzverbrauch pro Charge.

• 11 % kürzere Bearbeitungszeiten führen zu einer schnelleren Durchlaufzeit.

• Gleichmäßige Oberflächenqualität reduziert Nacharbeit bei der Inspektion.

Wenn Sie HRAs in luft- und Raumfahrt , energie , oder medizin anwendungen bearbeiten, kann die Integration einer adaptiven Vorschubsteuerung mit Hochdruckkühlschmierung die Kosten für die Ausrüstungserweiterung schnell ausgleichen – gewöhnlich innerhalb von unter drei Monaten Produktion .

So implementieren Sie diesen Prozess in Ihrem Betrieb

Hier ist eine einfache Schritt-für-Schritt-Anleitung, wenn Sie diese Methode einführen möchten:

1. Kühlmittelsystem aufrüsten – Pumpen verwenden, die 10–15 MPa bewältigen können.

2. Installieren Sie Software zur Überwachung der Vorschubgeschwindigkeit – Verfügbar in den meisten modernen CNC-Steuerungen.

3. Geschützte Hartmetall-Einsätze auswählen – Beschichtungen mit TiAlN oder AlTiN wählen, die eine hohe Härtestabilität bei hohen Temperaturen aufweisen.

4. Probebearbeitungen durchführen – Beginnen Sie mit 90 % der aktuellen Schnittparameter und passen Sie diese adaptiv an.

5. Verschleißrate überwachen – Verwenden Sie ein Werkzeugmikroskop, um die Verschleißbreite (VB) alle 15 Minuten Betriebszeit zu quantifizieren.

Tipp: Viele CNC-Steuerungen, wie FANUC und Siemens, ermöglichen eine dynamische Vorschubübersteuerung in Abhängigkeit von der Spindellast – wodurch eine halbautomatisierte adaptive Steuerung ohne größere Softwareinvestitionen möglich wird.

Expertenmeinung: Wohin sich diese Technologie entwickelt

Der nächste Schritt bei der Optimierung des Zerspanens ist Künstliche Intelligenz-basierte prädiktive Verschleißanalyse , bei der Sensoren Vibration, Schnittkraft und Temperatur überwachen, um einen Werkzeugverschleiß vorherzusagen, bevor er eintritt.
Wir haben bereits mit Tests dieser Technologie in unserer Produktionslinie begonnen – die ersten Daten zeigen weitere 5–8 % Steigerung der Werkzeugauslastung .

Für Einkaufsteams, die Lieferanten bewerten, werden Fabriken, die adaptive Vorschubregelung und Kühlschmierstoffoptimierung integrieren, klare Vorteile hinsichtlich bearbeitungszeit, Oberflächenintegrität und Kosten pro Bauteil aufweisen – insbesondere bei hochwertigen Bauteilen aus Luftfahrt- und Medizinlegierungen.