Mit der Entwicklung der Hochtechnologie wurde der Herstellungsprozess von Graphitmaterialien kontinuierlich verbessert. Graphit Hochgeschwindigkeitsfräsmaschinen sind auf dem Markt erschienen. Graphitmaterialien, die unterschiedliche Verarbeitungsanforderungen erfüllen können, tauchen in einem endlosen Strom auf, und die Graphitentladungsleistung von CNC-EDM-Maschinen wurde ebenfalls umfassend verbessert.
Graphit hat eine hohe Temperaturfestigkeit, einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, eine gute Bearbeitbarkeit und eine gute thermische und elektrische Leitfähigkeit. Es wird derzeit häufig in Graphitprodukten wie Graphitelektroden, Graphitformen, Graphittiegeln, 3D-Heißbiegeformen (hauptsächlich Heißbiegeformen für Handyglas) usw. verwendet. In Europa, wo die Fertigungstechnologie führend ist, haben mehr als 90% der Elektrodenmaterialien von Formherstellern Graphit übernommen.
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Werkzeugmaterial. Das Werkzeugmaterial ist ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Schneidleistung des Werkzeugs und hat einen großen Einfluss auf die Verarbeitungseffizienz, Verarbeitungsqualität, Verarbeitungskosten und Werkzeughaltbarkeit. Je härter das Werkzeugmaterial ist, desto besser ist seine Verschleißfestigkeit, aber je höher die Härte ist, desto geringer ist die Schlagzähigkeit und desto spröder ist das Material. Härte und Zähigkeit sind widersprüchlich, ein Problem, das Werkzeugmaterialien lösen sollten. Für Graphitwerkzeuge können bei gewöhnlichen TiAlN-Beschichtungen Materialien mit relativ besserer Zähigkeit, d. h. etwas höherem Kobaltgehalt, angemessen ausgewählt werden. Für diamantbeschichtete Graphitwerkzeuge können Materialien mit relativ höherer Härte, d. h. etwas niedrigerem Kobaltgehalt, angemessen ausgewählt werden. Für polykristalline Diamant-PCD-Werkzeuge können grobkörnige Sorten mit besserer Verschleißfestigkeit ausgewählt werden.
Werkzeuggeometrie. Die Wahl der geeigneten Geometrie für graphitspezifische Werkzeuge trägt dazu bei, die Werkzeugvibration zu verringern, und Graphitwerkstücke brechen dadurch nicht so leicht.
Werkzeugbeschichtung. Diamantbeschichtete Schaftfräser haben die Vorteile einer hohen Härte, guten Verschleißfestigkeit und eines geringen Reibungsfaktors. In diesem Stadium ist die Diamantbeschichtung die beste Wahl für Graphitverarbeitungswerkzeuge und kann die überlegene Leistung von Graphitwerkzeugen am besten widerspiegeln.
Der Zweck der Werkzeugpassivierung besteht darin, die Defekte der mikroskopischen Kerben an der Werkzeugkante nach dem Schärfen zu beheben. Reduzieren oder eliminieren Sie den Kantenwert, um das Ziel von Glätte, Ebenheit, Schärfe, Festigkeit und Haltbarkeit zu erreichen.
Bearbeitungsbedingungen des Werkzeugs. Die Wahl geeigneter Bearbeitungsbedingungen hat erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer des Werkzeugs.
Basierend auf den oben genannten Punkten spielen Material, geometrischer Winkel, Beschichtung, Kantenverstärkung und Bearbeitungsbedingungen des Werkzeugs unterschiedliche Rollen für die Lebensdauer des Werkzeugs und sind unverzichtbar und ergänzen sich. Ein gutes Graphitwerkzeug sollte eine glatte Graphitpulver-Spannut, eine lange Lebensdauer und tiefe Gravuren aufweisen und Verarbeitungskosten sparen können.
Zu beachtende Faktoren bei der Bestimmung des geometrischen Winkels eines Graphitfräsers
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Beim Bearbeiten von Graphit mit einem negativen Spanwinkel ist die Schneidenfestigkeit besser und die Schlag- und Reibungsfestigkeit gut. Wenn der absolute Wert des negativen Spanwinkels abnimmt, ändert sich der Verschleißbereich der hinteren Werkzeugfläche nicht wesentlich. Insgesamt zeigt sich jedoch eine abnehmende Tendenz. Beim Bearbeiten mit einem positiven Spanwinkel nimmt die Schneidenfestigkeit mit zunehmendem Spanwinkel ab. Stattdessen führt dies zu einem erhöhten Verschleiß der hinteren Werkzeugfläche. Beim Bearbeiten mit einem negativen Spanwinkel ist der Schnittwiderstand groß, was die Schnittvibration erhöht. Beim Bearbeiten mit einem großen positiven Spanwinkel ist der Werkzeugverschleiß stark und die Schnittvibration ebenfalls groß.
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Wenn der hintere Winkel zunimmt, nimmt die Festigkeit der Werkzeugschneide ab und der Verschleißbereich der hinteren Werkzeugfläche nimmt allmählich zu. Wenn der hintere Werkzeugwinkel zu groß ist, werden die Schnittvibrationen verstärkt.
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Bei einem kleinen Spiralwinkel ist die Klingenlänge derselben Schneide, die gleichzeitig in das Graphitwerkstück schneidet, länger, der Schneidwiderstand ist größer und die vom Werkzeug aufgenommene Schneidschlagkraft ist groß. Daher sind Werkzeugverschleiß, Fräskraft und Schneidvibration relativ groß. Bei einem großen Spiralwinkel weicht die Richtung der Fräskraft stark von der Werkstückoberfläche ab und der durch das Brechen des Graphitmaterials verursachte Schneidschlag wird verstärkt. Daher werden auch Werkzeugverschleiß, Fräskraft und Schneidvibration erhöht.
Der Einfluss der Werkzeugwinkeländerung auf Werkzeugverschleiß, Fräskraft und Schnittvibration ist daher eine Kombination aus Spanwinkel, Rückwinkel und Spiralwinkel, sodass bei der Auswahl besondere Aufmerksamkeit geboten ist.
Bauformen von Graphit-Bearbeitungswerkzeugen
Je nach Bearbeitungsverfahren und Bearbeitungsanforderungen müssen unterschiedliche graphitspezifische Werkzeuge ausgewählt werden.
Die Werkzeugstrukturen von Graphitfräswerkzeugen umfassen stabförmige Fräser und Fräseinsätze. Zu den Typen gehören: PCD-Schaftfräser, PCD-Kugelkopffräser, PCD-Einschneidfräser, PCD-Zweischneidfräser, PCD-Schlitzfräser, PCD-Fasenfräser, Diamant-PCD-Planfräser, PCD-Fräseinsätze und CVD-Diamant-beschichtete Schaftfräser usw.
Die Werkzeugstrukturen von Graphitdrehwerkzeugen werden in zusammengesetzte PCD-Einsätze und geschweißte Drehwerkzeuge unterteilt, darunter: PCD-Einsätze, geschweißte PCD-Drehwerkzeuge, PCD-Stoßwerkzeuge, PCD-Außendrehwerkzeuge, PCD-Stoßwerkzeuge usw.
Zu den Formen der Graphit-Lochbearbeitungswerkzeuge gehören: PCD-Bohrer, PCD-Innendrehwerkzeuge, PCD-Bohrwerkzeuge, PCD-Fräswerkzeuge, CVD-Diamant-beschichtete Bohrer usw.
Erweiterung: PKD-Werkzeuge und CVD-Diamant beschichtete Werkzeuge
Werkzeuge aus polykristallinem Diamant-PCD und CVD-Diamantbeschichtung sind die ideale Werkzeugwahl für die Bearbeitung von Graphitmaterialien. CVD-Diamantbeschichtungen haben die Vorteile einer hohen Härte und guten Verschleißfestigkeit. Die Kosten für diamantbeschichtete Werkzeuge sind jedoch nach wie vor hoch, und da die Fertigungstechnologie für PCD-Werkzeuge immer ausgereifter wird, sind auch die Kosten und der Preis gesunken. Daher wird die Anwendung von PCD-Werkzeugen im Bereich der Bearbeitung von Graphitmaterialien immer umfangreicher.
Im Allgemeinen wird für Graphitwerkzeuge zur Bearbeitung von Mikrodurchmessern und kleinen Löchern empfohlen, CVD-Diamant-beschichtete Werkzeuge zu wählen, wie Graphitbohrer und Graphit-Schaftfräser mit kleinen Mikrodurchmessern unter 3 mm. Die Wirkung der Verwendung von CVD-Diamant-beschichteten Graphitwerkzeugen ist besser. Für Graphitwerkzeuge mit größeren Durchmessern ist es kostengünstiger, polykristalline Diamant-PCD-Graphitwerkzeuge zu wählen. PCD-Werkzeuge können in verschiedenen Strukturformen hergestellt werden, wie z. B. PCD-Drehwerkzeuge, PCD-Bohrer, PCD-Schaftfräser, PCD-Kugelkopffräser, PCD-Fräseinsätze, PCD-Schlitzfräser, PCD-Bohrfräser usw.
