Einsatz von Diamantwerkzeugen Nicht eisenhaltige Werkstoffe und betroffene Industriezweige

Transkript

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2 Zusammenfassung Einführung Einsatz von Diamantwerkzeugen Nicht eisenhaltige Werkstoffe und betroffene Industriezweige PKD und CVD Werkzeuge Unterschiede zwischen PKD und CVD Herstellung von PKD und CVD Werkzeugen Schärfe der Schneidkanten Messen und Vergleich Beispiel Werkzeuge Beispiele Dimensionale Genauigkeit und Oberflächengüte Formwerkzeuge und Massenfertigungen- DXF-Profil Anwendungsbeispiele: Schnittbedingungen und Standzeiten der Werkzeuge

3 Einführung die Verwendung «Diamant» Werkzeuge Nicht eisenhaltige Werkstoffe Polykristalliner Diamant PKD / CVD -D Monokristalliner Diamant (ND / MDC) Standzeit Produktivität gute Oberflächengüte Super Finish: (Oberflächengüte für Optik oder Spiegelpoliert)

4 Einführung Die nicht eisenhaltigen Werkstoffe Platin Crimp Vorbereitung, Innen Drehbearbeitungen Gold Silber

5 Einführung Die nicht eisenhaltigen Werkstoffe Kupferlegierungen für die Uhrenindustrie und die Elektronik Messing Kupfer-Beryllium

6 Einführung Die nicht eisenhaltigen Werkstoffe Aluminium Leichte Legierungen Automobil und Luftfahrtindustrie Kohlenstofffaser

7 Einführung Die nicht eisenhaltigen Werkstoffe Die kohlenfaserhaltigen Polymere für medizinesche Implantate Kohlefaserhaltiges PEEK

8 Die Graphitelektroden für die Herstellung von Formwerkzeugen

9 Bearbeitung von Grünkörper aus Keramik und Hartmetall

10 Fertigungsprinzipien

11 Die polykristallinen Diamanten PKD (PCD eng.) (Akronym Poly-Crystalline Diamond). Das Diamantpulver wird unter hohem Druck und hoher Temperatur auf einem Wolframcarbide Träger gesintert (Hartmetall). Dank des Kobalt Basis Bindemittels häufen sich die Diamantkörner zusammen. PKD besteht aus 85 bis 95% Diamant. CVD-D (Chemical Vapour Deposition), (D für Diamant in dicker Schicht). Hauptunterschiede im Vergleich zu PKD : 1 Der Diamant wird nicht auf einen Träger aufgetragen. Die monokristallinen Diamantkörner sind einzeln, ab der gasförmigen Phase abgesetzt und wachsen zusammen. 2 Es hat kein Kobalt Bindemittel. Die Körner können nicht getrennt werden und bilden eine kompakte Schicht aus fast 100% Diamant. PKD 0.50mm CVD 0.50mm Wolframcarbide (Hartmetall)

12 Bearbeitung von ultraharter Baustoff 3 verschiedene Fertigungsverfahren Schleifen oder abrasive Bearbeitungsverfahren EDM Drahterodieren Laserbearbeitung

13 Schleifen Der polykristalline Diamant hat sich in den Fabrikationsprozessen von hoher Produktivität entwickelt. Es ist nicht möglich einen Spanbrecher auf die Spanfläche zu realisieren.

14 EDM Drahterodieren Ausgezeichnetes Prinzip, um Werkzeuge komplexer Formen mit mehreren Radien und Winkeln herzustellen. Es ist nicht möglich ein Spanbrecher auf die Spanfläche zu realisieren

15 Laserfertigung Scharfe schneidkanten. Generell ist die Abrundung der Schneidkante kleiner als 1µm (maximal 2µm). Formwerkzeuge mit ganz kleinen Innenradien (minimal 0.02mm) können bearbeitet werden. Spanbrecher Beispiele Verschiedenartige Formen von Spanbrecher können realisiert werden. Bearbeitung der Schneidkanten und Spanbrecher während der selben Aufspannung.

16 Vergleichstafel Schleifen-EDM-Laser Anschleifen der Schneide Schleifen EDM Laser Mittelmässig Schlecht Problemlos Geometrien Sehr beschränkt Frei Sehr frei (R mini 0.02) Profile Beschränkt durch die Scheiben Beschränkt durch den Fadendurchmesser Radius mini 0.02 Spanbrecher Unmöglich Unmöglich Viele Möglichkeiten CVD Lang und schwierig Unmöglich Problemlos

17 Schneidkanten - Vergleich Fräser Ø6mm PKD und CVD :

18 CVD Schneidkante - Schleifen DIXI CVD Ø 6 Kantenradius1.122 µm

19 PKD Schneidkante - Schleifen DIXI PCD Ø 6 Kantenradius µm

20 PKD Schneidkante - EDM DIXI PCD Ø 6 Kantenradius µm

21 CVD Schneidkante - Laser DIXI CVD Ø 6 Kantenradius µm Rollo CVD

22 PKD Schneidkante - Laser DIXI PCD Ø 6 Kantenradius µm Rollo PCD

23 µm Schneidkantenradius - Messungen 16 Laser Schleiffen EDM Schneidkanten

24 Werkzeug Beispiele

25 Werkzeug Beispiele PKD Formfräser Z=1 Ø2.1 x 1 x Ø4 x 32 SP PKD Schaftfräser Z=1 DIXI PKD Ø 5 x 6,5 x Ø6 x 50 PKD Gravierstichel DIXI 70180

26 Werkzeug Beispiele T-Nutenfräser- PKD Z=4 Ø15 x 2.05 x 8 x Ø10 x 51 - SP Schaftfräser PKD Z=2 Zentrumschnitt Ø 3.5 x 4 x 8 xø 6 x 42 SP Formfräser PKD Z=1 Zentrumschnitt Ø 1.5 x 2 x Ø3 x 7 x Ø6 x 32 SP Formfräser PKD Z=1 Zentrumschnitt Ø 1.5 x 2 x Ø3 x 7 x Ø6 x 32 SP

27 Dimensionellegenauigkeit und Oberflänchengüte

28 Stirnradiusfräser CVD Ø12mm Radius Genauigkeit von ±0.008 mm

29 Torische PKD Fräser Ø8mm Radius 0.5 R0.5

30 Torische PKD Fräser Ø2mm Radius 0.17mm Anz. der Messpunkte 30 R0.17±3µ

31 Qualität der Freiwinkel Oberflächengüte des ersten Freischliffs Ra 0.12 µm

32 Formwerkzeuge

33 Bearbeitetung der Formen nach DXF-Profil Rohling vor der Laserbearbeitung DXF Profil des Wergzeugs Vorgesehenes Freischliff Profil

34 Sehr unterschiedliche Spanbrecherformen

35 Wertvolle Werstoff - Platin Bearbeitungsbeispiel Umfangsbearbeitung: Werkstoff : Werkzeug : Vc : n : Fz : Vf : Standzeit : ae 0.04mm x ap 0.80mm Platin DIXI Ø m/min U/min mm/zahn 350 mm/min 2 Stunden Platin Ergebnisse : - PKD ermöglicht die Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit und die Standzeit des Werkzeugs. - Die Standzeit ist ca. 8 Mal höher als die eines beschichteten Hartmetall Werkzeug.

36 PEEK CFRP medizinisches Implantat Bearbeitungsbeispiel 3D Schlichten : Werkstoff : Werkzeug : Vc : n : Fz : Vf : Standzeit : Kühlung : ae 0.20 mm x ap 0.20 mm Peek CFRP verstärkt mit 30% Kohlenstoffasern DIXI Ø2 Z=1 90 m/min U/min. 0.05mm/Zahn mm/min 4 Stunden Luft Ergebnisse : Die Standzeit des DIXI Ø2 PKD Fräsers ist bis 5 Mal höher als ein Diamant beschichtetes Hartmetall Werkzeug. Peek polymer (30% Kohlenstoffasern)

37 DIXI Platin Bearbeitungsbeispiel Nuten : Werkstoff : Werkzeug : Vc : n : Fz : Vf : Standzeit : ae 6mm x ap 1mm Platin DIXI Ø6 180 m/min U/min mm/zahn mm/min 1 Stunde Ergebnisse : - PKD ermöglicht die Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit und die Standzeit des Werkzeugs. - Die Standzeit ist ca. 5 Mal höher als die eines beschichteten Hartmetall Werkzeug.

38 DIXI PEEK CFRP Bearbeitungsbeispiel Umfangsbearbeitung : Werkstoff : Werkzeug : Ae 0.7 mm x ap 16 mm Peek CFRP verstärkt mit 30% Kohlenstoffasern DIXI Ø10 SP (Schittlänge 18mm) Vc : n : Fz : Vf : Standzeit : Kühlung : 500 m/min U/min mm/zahn mm/min 5 Stunden Luft Peek Polymer (30% Kohlenstoffasern) Ergebnisse : Der DIXI Ø10 PKD Fräser hat eine Standzeit bis 5 Mal höher als ein Diamant Beschichtetes Hartmetall Werkzeug.

39 Der grosse Vorteil im Platin ist reduzierte Gratbildung DIXI PKD Spitzdurchmesser: 0.05mm Bearbeitungsbedigungen: Drehzahl Vorschub beim Tauchen Vorschub :30000U/min :20mm/min :20-40mm/min

40 Danke für Ihre Aufmerksamkeit!