Branchen Special

Composites

_ KomPETEnz in DEr zErSPAnunG

Compositesintelligent bearbeiten.

Prin

ted

in G

erm

any

671

4441

(08/

2014

) DE

HiGHteCHzerSpAnen.

unter den Composite-Werkstoffen ist der kohlenfaserverstärkte Kunststoff (CFK) der bekannteste. CFK ist ein schlüsseltech-nologischer Werkstoff, der dann eingesetzt wird, wenn hohe gewichtsspezifische Festigkeit und Steifigkeit gefordert sind: zum Beispiel im Fahrzeugbau, bei der Herstellung von Sport- geräten oder in der Luft- und raumfahrtindustrie. Die beson-deren Eigenschaften von CFK bringen im Flugzeugbau eine erhöhte reichweite und weniger Energieverbrauch. Aufgrund der höheren Steifigkeit ist außerdem ein höherer Kabinendruck möglich. Die exzellente Korrosionsbeständigkeit von CFK erlaubt eine höhere Luftfeuchtigkeit in der Kabine, was die Passagiere vor allem auf Langstrecken zu schätzen wissen. CFK ist außer-dem anspruchslos, was Wartung und Pflege angeht.

Anspruchsvoll ist dagegen die zerspanung von CFK. Hier gilt es, Delamination und Faserüberstand zu eliminieren. Die abrasiven Fasern schließen eine Bearbeitung mit konventionellen zerspa-nungswerkzeugen aus. Besondere Verbundwerkstoffe (Stacks), wie CFK und Titan erschweren die Bearbeitung zusätzlich durch konträre Werkstoffeigenschaften.

Als Komplettanbieter mit jahrelanger Erfahrung bieten wir ihnen die passenden zerspanungslösungen für CFK und ähnliche Werkstoffe. Stellvertretend zeigen wir ihnen hier eine Auswahl unserer Hightech-Bohrwerkzeuge für Composites, wie sie in der Luft- und raumfahrtindustrie zum Einsatz kommen. unsere Spezialisten freuen sich auf ihre Aufgabe. Sprechen Sie mit uns!

1

AFt1p 130° SpitzenwinkelGeometrie für Stacks aus Faserver-bundwerkstoffen und metall. Schnei-dengeometrie für Titan-Werkstoffe optimiert mit integrierten Kühlkanälen für Emulsionen und mmS-Bearbeitung.

reconditioning: 2–3 mal

PKD VEin TECHnoLoGiE

PKD Vein

gelöteter PKD zum Senken

interne Kühlkanäle

Die PKD Vein Werkzeuge von Walter ermöglichen beim Bohren in CFK und Titan hohe Schnittgeschwindigkeiten und eine exzellente maßhaltigkeit bei

minimalem Verschleiß. Bei diesen Werkzeugen befindet sich im Hart-metall-Kopf ein gesintertes PKD Vein. Der Werkzeugkopf ist auf den Schaft

Hartmetall-KopfHM-Kopf mit pKD

auf rohling gelötetSinter-prozess

gelötet, die Geometrie präzise geschliffen und schleiferodiert. So baut man Hightech-Werkzeuge für anspruchsvolle Aufgaben.

AF3p 125°/90° SpitzenwinkelGeometrie speziell für unidirektionale Fasern und andere Faserwerkstoffe mit hohem Delaminationsrisiko. Für multi-direktionale Fasern bzw. Gewebe eben-falls gut einsetzbar.

reconditioning: 2–4 mal

AFe1p Form e-AnschliffGeometrie für gewölbte CFK-Bauteile, dünne Werkstoffe und Aramidfaser. Das Werkzeug kann alternativ zur AF3P-Geometrie eingesetzt werden.

reconditioning: 1–2 mal

Walter Titex PKD Vein BohrsenkerDas PKD Vein* wird bei 1500° C und 60.000 bar gesintert und macht diesen Bohrsenker zu einem besonderen Hightech-Werkzeug für beste zer-spanungswerte ohne Ausfransungen und geringe Gratbildung in Titan.* Vein = englisch für Vene.

PKD

reaktions- kammer

Hartmetall-Kopf

mit PKD-PulvergefüllterHm-Kopf

Lötverbindung Hartmetall- rohling

zur Bearbeitung von CFK-rumpf-schalen und deren Anbauteilen wer-den CnC-gesteuerte Flächennietan-lagen, Flextrack und roboter sowie

CFK FLuGzEuGrumPF Bohrvorschubeinheiten und Hand-bohrmaschinen eingesetzt. Walter hat für jede dieser Anwendungen, ob mit mmS, trocken oder Emulsion, das

richtige zerspanungswerkzeug. Bei der CFK-Bearbeitung setzen wir auf PKD- und diamantbeschichtete Voll-hartmetallwerkzeuge. Diese Schneid-

Walter Titex Bohrsenker mit Stufe AF1D für Fensterrahmen

Die Vorbohrstufe ermöglicht einfaches Positionieren der Bohrvorschubeinheit mit C-Bügel. Die Senkung wird direkt im „one-shot-drilling-Verfahren“ zeitsparend eingebracht. Die Diamant-beschichtung erhöht deutlich die Standzeit.

Walter Titex Bohrsenker AF1D für Längs- und Quernähte

Der Walter Titex Bohrsenker AF1D mit Diamantbeschichtung, ohne Pilot-spitze, bietet die gleichen Eigenschaf-ten wie mit Pilotstufe, jedoch reduziert sich die Bearbeitungszeit aufgrund des kürzeren An- und Überlaufwegs.

Walter Titex PKD Vein Bohrsenker AF3P für Längs- und Quernähte

Die Walter PKD Vein Technologie steht für hohe Standzeit und mehrfaches 100%-reconditioning bei gleichbleiben-der Bohrungsqualität. Die Vorzüge des PKD-Schneidstoffes sind gleichmäßige und langsame Verschleißbildung.

Handbohrmaschinemanuelle Bohroperation

BVe (Bohrvor-schub einheit)Bohren mit kon-stanten Schnitt-parametern

roboterCnC-Bohroperation mit mäßiger Stabili-tät von maschine, Einspannung und Werkstück

Flächennietanlage/ Bearbeitungs-zentrumCnC-Bohroperation

3

stoffe bieten große Standmenge und eine sehr gute Bohrungsqualität. Für eine optimale Schichthaftung sind Hartmetallsubstrat und Diamantbe-

schichtung perfekt aufeinander ab-gestimmt. Hohe Standzeit und vor allem die Prozesssicherheit stehen für uns an erster Stelle. Das Verhält-

nis zwischen Bohrungsqualität, Be-arbeitungsgeschwindigkeit und Wirt-schaftlichkeit wird für jede Aufgabe individuell angepasst.

Walter Titex Bohrer AFF1D für mäßige Bearbeitungsverhältnisse

Der Walter Titex AFF1D Bohrer mit vier Schneiden und Dia mant beschich tung wurde speziell für labile Aufspannungen entwickelt und eignet sich hervorra-gend für roboter-Anwendungen. Trotz hoher Standzeit ist keine nacharbeit bei gewobenem Kupfervlies am Boh-rungsaustritt erforderlich.

Walter Titex Bohrer mFF1 für das manuelle Vor- und Vollbohren

Dieser Titex Bohrer mit sichelförmiger Schneidengeometrie erzeugt saubere Bohrungen ohne Faserüberstand. mit der zentrierspitze lässt sich das Werk-zeug präzise positionieren. Ein ideales Werkzeug für Handbohrmaschinen.

Walter Titex Bohrer AF1D Allround CFK-Bohrwerkzeug

Die AF1D Geometrie mit Diamant-beschichtung ist geeignet zum Bohren in uni- und multidirektionalen Kohlen-faserverbundwerkstoffen. Auch mit Bohrvorschubeinheit bietet die Geome-trie dank Selbstzentrierungseigen-schaft exzellente rundheit und maß-haltigkeit.

Walter Titex Bohrer mFA1 für manuelles Aufbohren

Der mFA1 mit drei Schneiden eignet sich besonders, um manuell aufzuboh-ren. Aufgrund drei optimal verteilter Führungsfasen erzeugt der Bohrer auch unter schwierigen technischen Bedingungen maßhaltige Bohrungen.

STACK FLuGzEuGrumPF

Walter Titex PKD Vein Bohrsenker AFT1P für Außenhaut-Spant- Bohrungen

innere Kühlkanäle und eine Schutz fase an der PKD Vein Schneide sorgen für beste zerspanungswerte im CFK-Titan-Verbund. Hohe Schnitt geschwindigkeit, praktisch keine Ausfransung im CFK und geringe Gratbildung am Titan machen dieses Werkzeug zur ersten Wahl.

Walter Titex Bohrer mit Stufe AFT4A für Spant-Clip-Bohrungen

Dieses Werkzeug wurde speziell für den Einsatz mit Bohrvorschubeinheiten entwickelt. Polierte Spannuten und eine glatte, hitzebeständige ACn-Beschichtung (Aluminium-Chromnitrid-Schicht) sorgen für optimalen Spanab-transport.

Walter Titex Aufbohrwerkzeug mFT2 für CFK-Ti-Bohrungen

Dieses Aufbohrwerkzeug ist links gedrallt und schiebt die Späne nach vorne durch die Vorbohrung. Wenn die Bohrfolge CFK‡Titan ist, können die Titanspäne das CFK nicht beschädigen. Bei umgekehrter Bohrfolge empfiehlt sich dieses Werkzeug mit rechtsdrall.

Walter Titex Bohrer mit Stufe mFA4 für CFK-Al-Bohrungen

Das Werkzeug kann zum manuellen Voll- oder Aufbohren verwendet wer-den. Vier Führungsfasen stabilisieren das Werkzeug und die sekundären nuten verhindern Aufschweißungen beim Trockenbohren von Aluminium.

Stacks bestehen aus mindestens zwei materialien, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen können. Häufig vorkommende Composite-metall-Verbunde sind CFK und Titan

oder CFK und Aluminium. Trotz der unterschiedlichen Werkstoffeigen-schaften müssen maßhaltige Bohrun-gen über einen langen Standweg gewährleistet werden. Das ist die

Herausforderung an die Werkzeug-entwicklung. CFK ist ein sehr abrasiv wirkender Werkstoff und führt schnell zu verrundeten Schneidkanten. Titan hingegen ist ein zäher Werkstoff mit

5

Floorgrid Bild

Walter Titex Bohrer mit Stufe AFT1n für Spant-Clip-Bohrungen

Die nHC-Beschichtung (ta-C Kohlen-stoffschicht) mit einer Härte von 5000 HV hemmt den Verschleiß. Die glatte Schicht reduziert die Aufbau-schneidenbildung. Die vier Schneiden des Bohrers erhöhen außerdem deut-lich die Standzeit.

Walter Titex Bohrer AFT3A für Stackmaterial

Die bewährte Geometrie des Walter Titex A3366 Bohrers wurde mit inter-nen Kühlkanälen, polierten Spannuten und der ACn-Beschichtung für die Stack-Bearbeitung perfektioniert und für hohe Vorschübe ausgelegt.

Walter Titex Bohrer mFT1 für manuelles Vorbohren

Ein zuverlässiges Walter Werkzeug zum Vorbohren von Stacks mit der Hand-bohrmaschine. Geeignet für kleine Durchmesser in CFK, Titan und Alumi-nium-Werkstoffverbunden.

sehr geringer Wärmeleitfähigkeit. Wird also in CFK-Ti gebohrt, wirkt sich die verrundete Schneide im CFK negativ auf Delamination und Faser-überstände aus, im Titan erzeugt sie

zusätzliche reibwärme. Walter setzt daher auf verschleißarme PKD Vein Werkzeuge und auf VHm (Vollhartme-tall) sowie beschichtetes VHm, je nach Aufgabe. zudem werden opti-

mierte Schneidengeometrien für ein bestmögliches Ergebnis entwickelt und angeboten.

Flugzeugflügel beinhalten Werkstoff-verbunde aus CFK, Titan, Aluminium und rostfreiem Stahl sowie Sandwich-materialien wie z.B. Aluminium Honey-comb. zudem variieren die material-

STACK FLuGzEuGFLÜGELstärken der Werkstoffverbunde erheblich. Von wenigen millimetern der Vorflügelaußenhaut bis hin zu 15 x d Bohrungen zum Flügelmittel-kasten hin.

Auch die Durchmesser der Bohrungen variieren stärker als im rumpfseg-ment und erreichen Durchmesser von über 30 mm.

Walter Titex Bohrer mit Stufe mFA5 für manuelles Aufbohren

Der Walter Titex mFA5 ist für das manuelle Aufbohren von CFK-Al- und Al-Al-Verbunden konzipiert. Der gerin-ge Drall des Werkzeugs verringert die Geschwindigkeit beim Austritt des Bohrers.

Walter Titex PKD Vein Bohrsenker AFA1P für Tragflächenhaut- Versteifungsrippen

Die Schneidengeometrie des AFA1P ist speziell auf CFK-Al-Stacks ausgelegt. Eine scharfe Schneide und die iK für mmS- oder nassbearbeitung reduzie-ren die Gratbildung auf ein minimum selbst bei platiniertem rein-Aluminium.

Walter Titex Bohrer AFA1n für Flügelholm-Versteifungsrippen

Die vier Schneiden des AFA1n ermög-lichen eine hohe Standzeit in metall-Composite-Werkstoffverbunden sowie geringe Faserüberstände. Die nicht-metallische nHC-Beschichtung (ta-C Kohlenstoffschicht) reduziert zudem Aufbauschneidenbildung.

Walter B4017 Point Drill zum Vollbohren

ideal für das CFK-Aluminium one-shot-drilling. Wirtschaftliche Lösung für Bohrungsdurchmesser von 12–38 mm. maximale Prozesssicherheit durch optimale Bohrspitze in bewährtem Xtra·tec® Point Drill Körper und geringe Bohrungstoleranz durch zusätzliche Führungsfasen.

7

Der Aufbau des Seitenleitwerks hat Ähnlichkeiten mit der Struktur des Flügelkastens, sowohl von den materi-alien her wie auch vom Bohrloch-durchmesser. Beim Seitenleitwerk

STACK SEiTEnLEiTWErK wie auch beim Flügel oder den rumpf-segmenten handelt es sich um dyna-misch belastete, sicherheitsrelevante Bauteile, bei denen die Toleranzen für die Bohrlochqualität sehr klein ausfal-

len und die Prozesssicherheit der Bearbeitung und der Bauteilqualität im Vordergrund stehen.

Walter Prototyp ConeFit* Senker für Ti, Stähle und Al

Der zapfen des Senkers hilft bei der Positionierung des Werkzeugs und bei der Einhaltung der zentrizität von Bohrung zu Senkung. Das Werkzeug ist als z = 2 oder z = 3 erhältlich und bietet sich an für Senkungen ab 10 mm und um Kosten einzusparen.

* kombinierbar mit dem gesamten ConeFit Halterprogramm.

Walter Titex Bohrer mit Stufe AFT1A für Ti-Stahl-Verbund

Dieses Werkzeug wurde speziell für den Einsatz mit Bohrvorschubeinheiten entwickelt. Polierte Spannuten und eine glatte, hitzebeständige ACn-Beschichtung sorgen für optimalen Spanabtransport.

Walter Titex Bohrer mit Stufe mFA4 für CFK-Al

Das Werkzeug kann zum manuellen Voll- oder Aufbohren verwendet wer-den. Vier Führungsfasen stabilisieren das Werkzeug und die sekundären nuten verhindern Aufschweißungen beim Trockenbohren von Aluminium.

Walter Titex Bohrer AFT2: 16 x Dc Bohrer für CFK-Ti

Der Titex Bohrer AFT2 ist ein 16 x Dc Werkzeug und eignet sich für tiefe Vorbohrlöcher. Die Werkstoffe CFK und Titan, aber auch rostfreier Stahl kön-nen mit diesem Werkzeug bear beitet werden.

d1

Lcl5

l1

Dc

l2

d1

Lcl5

l1

Dc

l2

SCHniTTDATEn unD WErKzEuGABmESSunG

GeometrieMaterial CFK UD

(uni direktional)CFK MD

(multidirektional)

thermoplast mit Kohlen-stofffaser

CFK-Al CFK-tiAl-ti

Bearbeitung trocken trocken trocken MMS MMS

pKD

Vei

n

AF3p Vc [m/min]f [mm]

100 – 3000,04 – 0,08

100 – 3000,04 – 0,12

100 – 3000,04 – 0,20 – –

AFe1p Vc [m/min]f [mm]

80 – 2000,04 – 0,08

80 – 2000,04 – 0,10

80 – 2000,04 – 0,15 – –

AFA1p Vc [m/min]f [mm]

80 – 2000,04 – 0,08

80 – 2000,04 – 0,10

80 – 2000,04 – 0,15

80 – 2000,04 – 0,10 –

AFt1p Vc [m/min]f [mm]

80 – 1800,04 – 0,08

80 – 1800,04 – 0,10

80 – 1800,04 – 0,15 – 10 – 25

0,05 – 0,06

Har

tmet

all m

it u

nd o

hne

dive

rse

Bes

chic

htun

gen

AF1D /AFF1D

Vc [m/min]f [mm]

80 – 2000,04 – 0,08

80 – 2000,04 – 0,12

80 – 2000,04 – 0,20 – –

AFA1n Vc [m/min]f [mm]

80 – 1600,04 – 0,08

80 – 1600,04 – 0,12

80 – 1600,04 – 0,20

30 – 900,07 –

B4017 mit p6004 WSp

Vc [m/min]f [mm]

60 – 1000,03 – 0,05

60 – 1000,03 – 0,06

60 – 1000,04 – 0,10

10 – 1000,04 – 0,30 –

AFt1n /AFt1A

Vc [m/min]f [mm]

60 – 1400,04 – 0,08

60 – 1400,04 – 0,10

60 – 1400,04 – 0,20 – 10 – 20

0,07

AFt2 Vc [m/min]f [mm] – – – – 10 – 20

0,05 – 0,10

AFt3A Vc [m/min]f [mm]

80 – 1200,04 – 0,06

80 – 1200,04 – 0,08

80 – 1200,04 – 0,12 – 10 – 20

0,05 – 0,13

AFt4A Vc [m/min]f [mm]

60 – 1200,04 – 0,07

60 – 1200,04 – 0,09

60 – 1200,04 – 0,15 – 10 – 20

0,05 – 0,10

ConeFit Senker

Vc [m/min]f [mm] – – – 20 – 100

0,08 – 0,2020 – 60

0,08 – 0,10

VFA1A / VFt1A

Vc [m/min]f [mm]

30 – 600,03 – 0,075

30 – 600,03 – 0,075

30 – 600,03 – 0,075

300,075

150,075

MFF1 Vc [m/min] 15 – 60 15 – 60 15 – 60 – –

MFA1 / MFA4 /MFA5 Vc [m/min] – – – 5 – 45 –

MFt1 / MFt2 Vc [m/min] – – – 5 – 45 5 – 15

Hinweis: Beim Bohren von Stacks mit einem Parameter verwendet man die CFK-Al bzw. CFK-Ti, AL-Ti Spalte. Wenn zwischen den Werkstoffen die Parameter geändert werden, verwendet man für Faserwerkstoffe die CFK Parameter, für Aluminium die CFK-Al Werte und für Ti die CFK-Ti Daten.

Die Schnittdatentabelle enthält Start-werte für die Composite Bearbeitung. Viele dieser Anwendungen sind einma-lig und bedürfen angepasster Schnitt-parameter und Werkzeuge. um die

Bohrungsqualität zu verbessern, kön-nen die Schnittgeschwindigkeit erhöht und der Vorschub reduziert werden. Geringer Vorschub und hohe Schnitt-geschwindigkeit verkürzen jedoch die

typ Dc [mm] d1 [mm] d2 [mm] l1 [mm] l2 [mm]

Hartmetall Bohrer

ohne iKmit iK

2,5 – 254,0 – 25

≤ 25≤ 25

––

≤ 300≤ 300

≤ 15 x d / 150≤ 15 x d / 150

pKD Vein Bohrer

ohne iKmit iK

2,5 – 12,84,7 – 12,8

≤ 16≤ 16

––

≤ 170≤ 170

≤ 10 x d / 100≤ 10 x d / 100

Hartmetall Bohrsenker

ohne iKmit iK

2,5 – 214,0 – 21

≤ 25≤ 25

≤ 2,5 x d1*≤ 2,5 x d1*

≤ 300≤ 300

≤ 15 x d / 250≤ 15 x d / 250

pKD Vein Bohrsenker

ohne iKmit iK

4,0 – 104,7 – 10

≤ 16≤ 16

≤ 2,5 x d1≤ 2,5 x d1

≤ 170≤ 170

≤ 10 x d / 100≤ 10 x d / 100

* Faktor Stufensprung bei Werkzeugen mit drei Schneiden nur 1,4 x d1 und bei mFT2 und AFT2 kein Stufensprung möglich

l5 > 20 mm; Lc = l2 – 5 mm

Werkzeug-Standzeit. Es empfiehlt sich ein schrittweises Herantasten an optimale zerspanungsparameter, bei denen die Balance zwischen Boh-rungsqualität und Standzeit stimmt.

Sch

liffb

ild v

on C

FK*

Wär

meb

ildau

fnah

me

von

tita

n

Vibrationsbohren

9

Konventionelles Bohren(ohne Vibration)

*Quelle: IWT Bremen

CFK

ti

Bohrrichtung

Bohrrichtung Bohrrichtung

Bohrer Bohrer

ti6Al4V ti6Al4V

TECHnoLoGiE ViBrATionSBoHrEn

Walter Titex Vibrationsbohrer VFT1A

Der Vibrationsbohrer für Bearbeitungs-zentren und Flächennietanlagen arbei-tet prozesssicher. Dieses Werkzeug eignet sich für CFK-Ti-Verbunde mit großer materialstärke und hohen Toleranzanforderungen.

zur Bearbeitung von Stack-mate-rialien, insbesondere CFK-Ti-Verbun-den, empfiehlt sich das Vibra tions-bohren. Dabei wird das Bohrwerkzeug in der Vorschubrichtung zusätzlich

ausgelenkt. Die Auslenkung ent-spricht einer Sinuswelle, wobei die Werkzeugschneiden ständig im Eingriff sind. im Tal der Sinuswelle erfolgt bei minimalem Vorschub wert

ein kontrollierter Span bruch. Der kurze Span senkt die Prozess-temperatur und verbessert die ober-flächenqualität und maßhaltigkeit der gesamten Bohrung.

Walter Titex Vibrationsbohrer VFA1A mit Stufe

Der Vibrationsbohrer mit Stufe eignet sich besonders für C-Bügel-Bohrvor-schub einheiten. Die Schneidengeome-trie sowie die optionale Beschichtung sind an den Vibrationsbohrprozess angepasst, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Prin

ted

in G

erm

any

671

4441

(08/

2014

) DE

Walter AG

Derendinger Straße 53, 72072 Tübingen Postfach 2049, 72010 Tübingen Deutschland www.walter-tools.com

Walter Deutschland GmbH Frankfurt, Germany +49 (0) 69 78902-100, service.de@walter-tools.com Walter (Schweiz) AG Solothurn, Schweiz +41 (0) 32 617 40 72, service.ch@walter-tools.com Walter Austria GmbH Wien, Austria +43 (1) 5127300-0, service.at@walter-tools.com