Welche Schnittgeschwindigkeit wird typischerweise beim Bearbeiten von Inconel 718 verwendet?

Aus Sicht der Zerspanungstechnik ist die Festlegung eines zuverlässigen Ausgangswertes für Schnittgeschwindigkeiten bei der Bearbeitung von Inconel 718 entscheidend, um Produktivität, Werkzeugstandzeit und Bauteilqualität in Einklang zu bringen. Diese nickel-chrombasierte Superlegierung ist bekannt für ihre hohe Festigkeit, starke Kaltverfestigungstendenz und ihre Eigenschaft, auch bei hohen Temperaturen stabil zu bleiben. Daher ist ein konservativer Ansatz unerlässlich. Der typische Startbereich der Schnittgeschwindigkeit für die Superlegierungs-CNC-Bearbeitung von Inconel 718 liegt bei 20 bis 40 Fuß pro Minute (SFM) für Schruppvorgänge mit unbeschichteten oder beschichteten Hartmetallwerkzeugen.

Detaillierte Aufschlüsselung nach Bearbeitung und Werkzeugtyp

Dieser Basisbereich muss in Abhängigkeit von der jeweiligen Bearbeitungsart, dem Werkzeugmaterial und der Schneidengeometrie angepasst werden. Beim CNC-Drehen liegt ein üblicher Startwert bei 30–50 SFM für Schlichtschnitte mit scharfen, positiv angeschliffenen, beschichteten Hartmetalleinsätzen. Beim Einsatz fortschrittlicher Werkzeuge wie Keramikeinsätze (z. B. Siliziumnitrid oder whiskerverstärkte Keramiken) können die Geschwindigkeiten deutlich erhöht werden – auf etwa 400–800 SFM beim Schruppen –, erfordern jedoch eine äußerst steife Maschinenaufspannung und werden meist für Halbschlichtoperationen mit kontrollierter Schnitttiefe verwendet.

Beim CNC-Fräsen, das unterbrochene Schnitte mit thermischen und mechanischen Belastungsspitzen beinhaltet, sind die Anfangsgeschwindigkeiten in der Regel geringer. Mit Hartmetallfräsern empfiehlt es sich, bei 50–150 SFM zu beginnen. Der genaue Wert hängt von Faktoren wie dem Drallwinkel des Werkzeugs, der Anzahl der Schneiden und dem Einsatz von Hochdruckkühlung ab. Niedrigere Geschwindigkeiten innerhalb dieses Bereichs werden bei größeren Werkzeugdurchmessern und gröberen Schruppschnitten gewählt, während höhere Werte für Schlichtoperationen mit kleineren, spezialisierten Werkzeugen möglich sind.

Kritische Faktoren bei der Wahl der Schnittgeschwindigkeit

Die Wahl einer bestimmten Geschwindigkeit innerhalb dieses Bereichs ist keineswegs willkürlich; sie wird durch das Zusammenspiel mehrerer Faktoren bestimmt. Der Hauptbegrenzungsfaktor ist die ausgeprägte Kaltverfestigung des Werkstoffs. Ist die Geschwindigkeit zu niedrig, verweilt das Werkzeug zu lange im Eingriff, wodurch das Material vor der Schneide verfestigt wird. Dies führt zu schnellem Werkzeugverschleiß oder gar Werkzeugausbruch. Umgekehrt erzeugen zu hohe Geschwindigkeiten extreme Hitze an der Werkzeug-Schneidzone, was zur Erweichung des Hartmetalls und plastischer Verformung der Schneide führen kann.

Eine effektive Wärmeableitung ist daher unverzichtbar. Der Einsatz von Hochdruck- und Hochvolumenkühlung ist entscheidend, um Hitze abzuführen, Kaltverfestigung zu vermeiden und Späne effektiv zu brechen. Darüber hinaus ist eine steife CNC-Bearbeitungsumgebung erforderlich, um Vibrationen zu dämpfen und eine konstante Werkzeugbeanspruchung zu gewährleisten – ein Schlüsselfaktor für Maßhaltigkeit und Oberflächengüte bei einem anspruchsvollen Werkstoff wie Inconel 718.

Optimierung und Nachbearbeitungsaspekte

Die angegebenen Startgeschwindigkeiten dienen letztlich als Grundlage für die Prozessoptimierung. Zerspanungstechniker führen Probeschritte durch, erhöhen die Geschwindigkeit schrittweise und überwachen Werkzeugverschleiß, Spanbildung und Werkstücktemperatur, um das optimale Gleichgewicht für eine bestimmte Anwendung zu finden. Ziel ist ein stabiler, effizienter Prozess, der unproduktive Zeiten minimiert und die Bauteilqualität sicherstellt.

Darüber hinaus kann die gewählte Bearbeitungsstrategie den Bedarf an nachfolgenden Behandlungen beeinflussen. Aggressive Schnittparameter, die hohe Eigenspannungen verursachen, können eine Wärmebehandlung für CNC-Bauteile erforderlich machen, um Spannungen abzubauen und die Mikrostruktur wiederherzustellen. Ebenso erfordert die Erreichung der endgültigen Funktionsoberfläche oft spezielle Verfahren wie Elektropolieren für Präzisionsteile oder andere CNC-Oberflächenschutztechniken für Edelstahl, um Leistung und Langlebigkeit zu maximieren.