Snijgereedschap
Bij het bewerken van grafiet met hoge snelheid ontstaan, door de hardheid van het grafietmateriaal, de onderbreking van de spaanafvoer en de invloed van de hoge snijsnelheid, wisselende snijspanningen tijdens het bewerkingsproces en een zekere impacttrilling. Hierdoor is het gereedschap gevoelig voor slijtage aan de spaan- en flankvlakken, wat de levensduur ervan aanzienlijk verkort. Daarom vereist het gereedschap dat gebruikt wordt voor het bewerken van grafiet met hoge snelheid een hoge slijtvastheid en slagvastheid.
Diamantgecoate gereedschappen hebben als voordelen een hoge hardheid, hoge slijtvastheid en een lage wrijvingscoëfficiënt. Momenteel zijn diamantgecoate gereedschappen de beste keuze voor de bewerking van grafiet.
Bij het bewerken van grafiet is het ook belangrijk om een geschikte geometrische hoek te kiezen. Deze hoek helpt om trillingen te verminderen, de bewerkingskwaliteit te verbeteren en slijtage te beperken. Onderzoek van Duitse wetenschappers naar het snijmechanisme van grafiet toont aan dat de grafietverwijdering tijdens het snijden nauw samenhangt met de spaanhoek van het gereedschap. Snijden met een negatieve spaanhoek verhoogt de drukspanning, wat gunstig is voor het verpulveren van het materiaal, het verbeteren van de bewerkingsefficiëntie en het voorkomen van de vorming van grote grafietfragmenten.
Veelvoorkomende gereedschapsstructuren voor het snel snijden van grafiet zijn vingerfrezen, kogelfrezen en afrondingsfrezen. Vingerfrezen worden over het algemeen gebruikt voor oppervlaktebewerking van relatief eenvoudige vlakken en vormen. Kogelfrezen zijn ideale gereedschappen voor het bewerken van gebogen oppervlakken. Afrondingsfrezen combineren de eigenschappen van kogelfrezen en vingerfrezen en kunnen worden gebruikt voor zowel gebogen als vlakke oppervlakken.
Snijparameters
De keuze van geschikte snijparameters tijdens het hogesnelheidssnijden van grafiet is van groot belang voor de verbetering van de bewerkingskwaliteit en -efficiëntie. Omdat het snijproces van grafiet bij hogesnelheidsbewerking zeer complex is, moet bij de keuze van snijparameters en bewerkingsstrategieën rekening worden gehouden met de structuur van het werkstuk, de kenmerken van de machine, het gereedschap, enzovoort. Er zijn veel factoren die een rol spelen, en de uiteindelijke keuze is grotendeels gebaseerd op een groot aantal snijproeven.
Voor grafietmaterialen is het noodzakelijk om snijparameters te kiezen met een hoge snelheid, snelle aanvoer en een grote gereedschapsaanvoer tijdens de voorbewerking, wat de bewerkingsefficiëntie effectief kan verbeteren. Grafiet is echter gevoelig voor afbrokkeling tijdens het bewerkingsproces, met name aan de randen, waardoor gemakkelijk een gekartelde vorm kan ontstaan. De aanvoersnelheid moet op deze plaatsen daarom worden verlaagd en een grote gereedschapsaanvoer is niet aan te raden.
Bij dunwandige grafietonderdelen wordt het afbrokkelen van randen en hoeken voornamelijk veroorzaakt door de impact van het snijden, de beweging van het mes en de elasticiteit ervan, en door schommelingen in de snijkracht. Door de snijkracht te verminderen, kan de beweging van het mes en de kogelvormige structuur worden beperkt, de oppervlaktekwaliteit van dunwandige grafietonderdelen worden verbeterd en het afbrokkelen en breken van hoeken worden verminderd.
De spindelsnelheid van een hogesnelheidsbewerkingscentrum voor grafiet is over het algemeen hoger. Als het spindelvermogen van de machine dit toelaat, kan het kiezen van een hogere snijsnelheid de snijkracht effectief verminderen en de bewerkingsefficiëntie aanzienlijk verbeteren. Bij het kiezen van de juiste spindelsnelheid moet de voeding per tand hierop worden afgestemd om te voorkomen dat een te hoge voeding en een te grote hoeveelheid gereedschap leiden tot spaandering. Grafietbewerking wordt meestal uitgevoerd op een speciale grafietmachine, waarbij de machinesnelheid doorgaans 3000 tot 5000 tpm bedraagt en de voeding 0,5 tot 1 m/min. Een relatief lage snelheid wordt gekozen voor voorbewerking en een hoge snelheid voor nabewerking. Bij hogesnelheidsbewerkingscentra voor grafiet is de machinesnelheid relatief hoog, doorgaans tussen 10.000 en 20.000 tpm, en de voeding tussen 1 en 10 m/min.
Grafiet hogesnelheidsbewerkingscentrum
Bij het snijden van grafiet komt een grote hoeveelheid stof vrij, wat het milieu vervuilt, de gezondheid van werknemers aantast en de machines beschadigt. Daarom moeten machines voor de grafietbewerking zijn uitgerust met goede stofwerende en stofafzuigende voorzieningen. Omdat grafiet een geleidend materiaal is, moeten de elektrische componenten van de machine naar behoren worden beschermd om te voorkomen dat het tijdens de bewerking vrijkomende grafietstof in de elektrische componenten van de machine terechtkomt en veiligheidsrisico's zoals kortsluiting veroorzaakt.
Grafiet hogesnelheidsbewerkingscentra maken gebruik van een elektrische hogesnelheidsspindel om hoge snelheden te bereiken en de trillingen van de machine te verminderen. Daarom is een constructie met een laag zwaartepunt noodzakelijk. Het voedingsmechanisme maakt meestal gebruik van een snelle en zeer nauwkeurige kogelspindeloverbrenging en is voorzien van stofafzuigingsvoorzieningen [7]. De spindelsnelheid van een grafiet hogesnelheidsbewerkingscentrum ligt doorgaans tussen de 10.000 en 60.000 tpm, de voedingssnelheid kan oplopen tot 60 m/min en de te bewerken wanddikte kan minder dan 0,2 mm bedragen. De oppervlaktekwaliteit en bewerkingsnauwkeurigheid van de onderdelen zijn hoog, wat momenteel de belangrijkste methode is om zeer efficiënte en zeer nauwkeurige bewerking van grafiet te realiseren.
Door de wijdverbreide toepassing van grafietmaterialen en de ontwikkeling van snelle grafietbewerkingstechnologie is het aantal hoogwaardige grafietbewerkingsmachines in binnen- en buitenland gestaag toegenomen. Figuur 1 toont de snelle grafietbewerkingscentra die door enkele binnenlandse en buitenlandse fabrikanten worden geproduceerd.
De OKK GR400 heeft een laag zwaartepunt en een brugconstructie om de mechanische trillingen van de machine te minimaliseren. De machine maakt gebruik van C3 precisieschroeven en rolgeleidingen om een hoge acceleratie te garanderen en de bewerkingstijd te verkorten. De volledig gesloten bovenkap van plaatstaal, voorzien van spatbescherming, voorkomt dat grafietstof binnendringt. De stofwerende maatregelen van de Haicheng VMC-7G1 bestaan niet uit de gebruikelijke stofzuigmethode, maar uit een watergordijnafdichting en een speciaal stofafscheidingsapparaat. Bewegende onderdelen zoals geleiderails en schroefstangen zijn bovendien voorzien van beschermkappen en een krachtig schraapmechanisme om een langdurige en stabiele werking van de machine te garanderen.
Uit de specificaties van het grafiet hogesnelheidsbewerkingscentrum in Tabel 1 blijkt dat de spindelsnelheid en de voedingssnelheid van de machine zeer hoog zijn, wat kenmerkend is voor grafiet hogesnelheidsbewerking. Vergeleken met buitenlandse grafietbewerkingscentra verschillen de specificaties van binnenlandse grafietbewerkingscentra weinig. Door de assemblage, technologie en het ontwerp van de machine is de bewerkingsnauwkeurigheid van de machines relatief laag. Met de wijdverbreide toepassing van grafiet in de maakindustrie trekken grafiet hogesnelheidsbewerkingscentra steeds meer aandacht. Hoogwaardige en efficiënte grafietbewerkingscentra worden ontworpen en geproduceerd. De geoptimaliseerde bewerkingstechnologie wordt toegepast om de eigenschappen en prestaties van grafiet optimaal te benutten en de bewerkingsefficiëntie en de kwaliteit van de onderdelen te verbeteren. Dit is van groot belang voor de verbetering van de grafietbewerkingstechnologie in ons land.
Samenvattend
Dit artikel bespreekt hoofdzakelijk het bewerkingsproces van grafiet vanuit de aspecten van grafieteigenschappen, het snijproces en de structuur van een hogesnelheidsbewerkingscentrum voor grafiet. Met de voortdurende ontwikkeling van werktuigmachine- en gereedschapstechnologie is diepgaand onderzoek naar de hogesnelheidsbewerking van grafiet, door middel van snijproeven en praktische toepassingen, noodzakelijk om het technische niveau van grafietbewerking in theorie en praktijk te verbeteren.
Geplaatst op: 23 februari 2021