Forschung zum Graphitbearbeitungsprozess 2

Bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Graphit entstehen aufgrund der Härte des Graphitmaterials, der Unterbrechung der Spanbildung und des Einflusses der Hochgeschwindigkeitsschneideigenschaften während des Schneidvorgangs wechselnde Schnittspannungen und es entstehen gewisse Schlagvibrationen, und das Werkzeug neigt dazu, an Spanfläche und Freifläche abzurieben. Die Lebensdauer des Werkzeugs wird daher stark beeinträchtigt, weshalb das für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Graphit verwendete Werkzeug eine hohe Verschleißfestigkeit und Schlagfestigkeit aufweisen muss.

Diamantbeschichtete Werkzeuge zeichnen sich durch hohe Härte, hohe Verschleißfestigkeit und einen niedrigen Reibungskoeffizienten aus. Diamantbeschichtete Werkzeuge sind derzeit die beste Wahl für die Graphitbearbeitung.

Auch bei Graphitbearbeitungswerkzeugen muss ein geeigneter geometrischer Winkel gewählt werden, um Werkzeugvibrationen zu reduzieren, die Bearbeitungsqualität zu verbessern und den Werkzeugverschleiß zu verringern. Deutsche Wissenschaftler haben gezeigt, dass der Graphitabtrag beim Graphitschneiden eng mit dem Spanwinkel des Werkzeugs zusammenhängt. Ein negativer Spanwinkel erhöht die Druckspannung, was die Zerkleinerung des Materials fördert, die Bearbeitungseffizienz verbessert und die Entstehung großer Graphitfragmente verhindert.

Gängige Werkzeugtypen für die Hochgeschwindigkeitszerspanung mit Graphit sind Schaftfräser, Kugelkopffräser und Kehlfräser. Schaftfräser werden üblicherweise für die Oberflächenbearbeitung mit relativ einfachen Ebenen und Formen verwendet. Kugelkopffräser sind ideale Werkzeuge für die Bearbeitung gekrümmter Oberflächen. Kehlfräser verfügen über die Eigenschaften von Kugelkopffräsern und Schaftfräsern und können sowohl für gekrümmte als auch für ebene Oberflächen verwendet werden.

Schnittparameter

Die Auswahl geeigneter Schnittparameter beim Graphit-Hochgeschwindigkeitsschneiden ist für die Verbesserung der Werkstückbearbeitungsqualität und -effizienz von großer Bedeutung. Da der Schneidprozess der Graphit-Hochgeschwindigkeitsbearbeitung sehr komplex ist, müssen bei der Auswahl der Schnittparameter und Bearbeitungsstrategien die Werkstückstruktur, die Werkzeugmaschineneigenschaften, die Werkzeuge usw. berücksichtigt werden. Es gibt viele Faktoren, die hauptsächlich auf einer Vielzahl von Schneidexperimenten beruhen.

Bei Graphitwerkstoffen müssen bei der Grobbearbeitung Schnittparameter mit hoher Geschwindigkeit, schnellem Vorschub und einer großen Werkzeugmenge gewählt werden, um die Bearbeitungseffizienz effektiv zu verbessern. Graphit neigt jedoch während der Bearbeitung zum Absplittern, insbesondere an den Kanten usw. An diesen Stellen bildet sich leicht eine gezackte Form, und die Vorschubgeschwindigkeit sollte an diesen Stellen entsprechend reduziert werden. Es ist nicht ratsam, große Messermengen zu verwenden.

Bei dünnwandigen Graphitteilen sind die Gründe für das Absplittern von Kanten und Ecken hauptsächlich auf Schnittstöße, das Loslassen von Messern und elastischen Messern sowie Schwankungen der Schnittkraft zurückzuführen. Durch die Reduzierung der Schnittkraft können Messer und Kugelmesser reduziert, die Oberflächenbearbeitungsqualität dünnwandiger Graphitteile verbessert und das Absplittern und Brechen von Ecken reduziert werden.

Die Spindeldrehzahl von Graphit-Hochgeschwindigkeitsbearbeitungszentren ist in der Regel höher. Sofern die Spindelleistung der Werkzeugmaschine es zulässt, kann durch eine höhere Schnittgeschwindigkeit die Schnittkraft effektiv reduziert und die Bearbeitungseffizienz deutlich verbessert werden. Bei der Wahl der Spindeldrehzahl sollte der Vorschub pro Zahn an die Spindeldrehzahl angepasst werden, um zu hohe Vorschübe und Werkzeugverluste zu vermeiden. Graphitschneiden wird üblicherweise auf speziellen Graphit-Werkzeugmaschinen durchgeführt. Die Maschinendrehzahl beträgt in der Regel 3000 bis 5000 U/min, der Vorschub 0,5 bis 1 m/min. Für die Schruppbearbeitung wird eine relativ niedrige Drehzahl und für die Schlichtbearbeitung eine hohe Drehzahl gewählt. Bei Graphit-Hochgeschwindigkeitsbearbeitungszentren ist die Drehzahl der Werkzeugmaschine relativ hoch, in der Regel zwischen 10.000 und 20.000 U/min, der Vorschub zwischen 1 und 10 m/min.

Graphit-Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungszentrum

Beim Graphitschneiden entsteht viel Staub, der die Umwelt belastet, die Gesundheit der Arbeiter beeinträchtigt und Werkzeugmaschinen beeinträchtigt. Daher müssen Graphitbearbeitungsmaschinen mit guten Staubschutz- und Staubentfernungsvorrichtungen ausgestattet sein. Da Graphit ein leitfähiger Körper ist, sollten die elektrischen Komponenten der Werkzeugmaschine entsprechend geschützt werden, um zu verhindern, dass der bei der Bearbeitung entstehende Graphitstaub in die elektrischen Komponenten der Werkzeugmaschine gelangt und Sicherheitsunfälle wie Kurzschlüsse verursacht.

Graphit-Hochgeschwindigkeitsbearbeitungszentren verwenden Hochgeschwindigkeits-Elektrospindeln, um hohe Drehzahlen zu erreichen und die Vibrationen der Werkzeugmaschine zu reduzieren. Daher ist eine Konstruktion mit niedrigem Schwerpunkt erforderlich. Der Vorschubmechanismus besteht meist aus einem schnellen und hochpräzisen Kugelumlaufspindelgetriebe und ist mit Staubschutzvorrichtungen ausgestattet [7]. Die Spindeldrehzahl von Graphit-Hochgeschwindigkeitsbearbeitungszentren liegt üblicherweise zwischen 10.000 und 60.000 U/min, die Vorschubgeschwindigkeit kann bis zu 60 m/min betragen und die zu bearbeitende Wandstärke kann weniger als 0,2 mm betragen. Die Oberflächenqualität und Bearbeitungsgenauigkeit der Teile sind hoch. Dies ist derzeit die wichtigste Methode zur Erzielung einer hocheffizienten und hochpräzisen Graphitbearbeitung.

Mit der breiten Anwendung von Graphitmaterialien und der Entwicklung der Hochgeschwindigkeits-Graphitverarbeitungstechnologie hat die Anzahl leistungsstarker Graphitverarbeitungsgeräte im In- und Ausland stetig zugenommen. Abbildung 1 zeigt die von einigen in- und ausländischen Herstellern produzierten Hochgeschwindigkeits-Graphitbearbeitungszentren.

Die GR400 von OKK verfügt über einen niedrigen Schwerpunkt und eine Brückenkonstruktion, um mechanische Vibrationen der Werkzeugmaschine zu minimieren. Die Präzisionsspindel und Rollenführung C3 gewährleisten eine hohe Beschleunigung der Werkzeugmaschine und verkürzen die Bearbeitungszeit. Zusätzlich ist ein Spritzschutz integriert. Die vollständig geschlossene Blechkonstruktion der oberen Maschinenabdeckung verhindert Graphitstaub. Die Staubschutzmaßnahmen der Haicheng VMC-7G1 basieren nicht auf der üblichen Absaugung, sondern auf einer Wasservorhangdichtung und einer speziellen Staubabscheidevorrichtung. Bewegliche Teile wie Führungsschienen und Gewindestangen sind zudem mit Ummantelungen und einer leistungsstarken Abstreifvorrichtung ausgestattet, um einen dauerhaft stabilen Betrieb der Werkzeugmaschine zu gewährleisten.

Aus den Spezifikationsparametern des Hochgeschwindigkeitsbearbeitungszentrums für Graphit in Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die Spindeldrehzahl und die Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine sehr hoch sind, was charakteristisch für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Graphit ist. Im Vergleich mit anderen Ländern weisen inländische Graphitbearbeitungszentren hinsichtlich der Spezifikationen der Werkzeugmaschinen nur geringe Unterschiede auf. Aufgrund der Montage, Technologie und Konstruktion der Werkzeugmaschinen ist die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschinen relativ gering. Mit der zunehmenden Verbreitung von Graphit in der Fertigungsindustrie gewinnen Hochgeschwindigkeitsbearbeitungszentren für Graphit zunehmend an Bedeutung. Es werden leistungsstarke und hocheffiziente Graphitbearbeitungszentren entwickelt und hergestellt. Die optimierte Verarbeitungstechnologie wird eingesetzt, um seine Eigenschaften und Leistung voll auszuschöpfen und den Graphit zu verbessern. Die Verarbeitungseffizienz und -qualität der Teile sind für die Verbesserung der Graphitschneidverarbeitungstechnologie in meinem Land von großer Bedeutung.

um zusammenzufassen

Dieser Artikel befasst sich hauptsächlich mit der Graphitbearbeitung im Hinblick auf die Graphiteigenschaften, den Schneidprozess und den Aufbau eines Graphit-Hochgeschwindigkeitsbearbeitungszentrums. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Werkzeugmaschinen- und Werkzeugtechnologie erfordert die Graphit-Hochgeschwindigkeitsbearbeitungstechnologie eingehende Forschung durch Schneidtests und praktische Anwendungen, um das technische Niveau der Graphitbearbeitung in Theorie und Praxis zu verbessern.