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Laserunterstütztes Zerspanen Laserunterstütztes Fräsen hochfester Werkstoffe

| Autor / Redakteur: Christian Brecher, Michael Emonts und Jan-Patrick Hermani / Rüdiger Kroh

Bei einem neuen Verfahrensansatz zur laserunterstützten Fräsbearbeitung sind die optischen Komponenten zur Strahlformung und -führung in die konventionelle Motorspindel integriert. Dadurch ist eine gezielte Werkstückbestrahlung möglich, sodass erstmalig komplexe Konturen laserunterstützt gefräst werden können.

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Durch lokale laserinduzierte Erwärmung wird die Werkstofffestigkeit in der Zerspanungszone reduziert. Bild: IPT
Durch lokale laserinduzierte Erwärmung wird die Werkstofffestigkeit in der Zerspanungszone reduziert. Bild: IPT
( Archiv: Vogel Business Media )

Geringe Zeitspanvolumina und kurze Werkzeugstandzeiten sind Ursachen für lange Fertigungszeiten und hohe Kosten bei der spanenden Bearbeitung hochfester Werkstoffe. Die laserunterstützte Zerspanung besitzt dort ein großes Potenzial zur Leistungssteigerung.

Ohne Kühlschmierstoffeinsatz die maximal erreichbaren Spanungsraten steigern

Durch lokale laserinduzierte Erwärmung wird die Werkstofffestigkeit in der Zerspanungszone reduziert und somit der Verformungswiderstand bei der Spanbildung verringert. Daraus resultieren geringere auf die Werkzeugschneide wirkende Kräfte, sodass ohne den Einsatz von Kühlschmierstoffen die maximal erreichbaren Spanungsraten und Werkzeugstandzeiten gesteigert werden können.

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Laserunterstützte Zerspanung kam bisher nur beim Drehen zum Einsatz

Trotz vielversprechender Vorteile wurde das Prinzip der laserunterstützten Zerspanung bisher jedoch ausschließlich beim laserunterstützten Drehen von keramischen Lagerringen umgesetzt. Beim Fräsen hingegen waren lasersystemseitig keine Konzepte zur kompakten und robusten Integration von Strahlführungssystemen verfügbar, die eine mit konventionellen Verfahren vergleichbare Bearbeitungsflexibilität bieten.

So konnte bislang nur ein einige Millimeter von dem Fräsereingriff entfernter Bereich auf der Werkstückoberfläche durch eine peripher angeordnete Bearbeitungsoptik bestrahlt werden. Eine gezielte, auf das Zerspanungsvolumen pro Werkzeugeingriff begrenzte Entfestigung des Werkstoffs war nicht möglich. Daraus ergeben sich signifikante Nachteile in Bezug auf die Flexibilität bei komplexen Bearbeitungsbahnen, weil der Laserbrennfleck ortsfest zum Fräswerkzeug positioniert ist.

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