Trochoidales Fräsen vs. konventionelles Fräsen für Titan-Flugzeugbauteile

Tis niedrige Wärmeleitfähigkeit und hohe Festigkeit machen es berüchtigt schwierig zu bearbeiten. Mit luftfahrt-OEMs die engere Toleranzen und kürzere Lieferzeiten fordern, hersteller muss zwischen der Präzision des trochoidalen Verfahrens und der geschwindigkeit des konventionellen fräsens entschieden werden. Diese Analyse aus 2025 vergleicht beide Methoden anhand realer Produktionsdaten von Turbinenschaufeln.

Methodik

1. Versuchsaufbau

• Werkstück: Ti-6Al-4V ELI (Werkstoffnummer 23), Blöcke 50×80×150 mm.

• Werkzeuge:

Trochoidal: Sandvik Coromant R217.69-1610.0-09-4A (Ø16 mm, 4 Schneiden).

Konventionell: Kennametal HARVI Ultra 8X (Ø20 mm, 5 Schneiden).

•Maschine: DMG MORI DMU 80 monoBLOCK (HSK-A63, 15.000 U/min).

2.Messprotokoll

•Schnittkräfte: Dynamometer Kistler 9257B.

•Werkzeugverschleiß: Digitales Mikroskop Olympus DSX1000 (ISO 8688-2).

•Oberflächenrauheit: Mitutoyo Surftest SJ-410 (Ra, Rz).

Ergebnisse und Analyse

1.Fräsen von dünnwandigen Bauteilen (3 mm Wandstärke)

• Trochoidal: Toleranz von ±0,05 mm eingehalten gegenüber ±0,12 mm bei konventionellem Verfahren.

• Werkzeuglebensdauer: 47 Bauteile/Werkzeug (trochoidal) gegenüber 18 Bauteile/Werkzeug (konventionell).

2.Roughing Efficiency

• Konventionell: Entfernt 28 cm³/min vs. trochoidales 23 cm³/min bei gleicher Vorschubrate von 0,3 mm/Zahn.

Diskussion

1.Wann Trochoidal gewinnt

• Komplexe Geometrien: Taschenfräsen, dünne Rippen (<5 mm).

• Schwer zugängliche Bereiche: Reduzierte radiale Eingriffstiefe minimiert Ablenkung.

2.Konventionelle Vorteile

• Großes Zerspanvolumen: Geradlinige Bahnen ermöglichen höhere Vorschubgeschwindigkeiten.

• Alte Maschinen: Erfordert keine fortschrittliche CAM-Software.

Fazit

Für Luftfahrt-Titan:

• Trochoidales Fräsen: Erste Wahl für kritische Merkmale und schwer zu kühlende Zonen.

•Konventionelles Fräsen: Schneller für einfache Geometrien mit ausreichendem Kühlmittelzugang.

Zukünftige Forschung und Entwicklung sollte die Erforschung von KI-optimierten Pfad-Mischungen anstellen.