Grafiet: zacht maar lastig te bewerken

Ondanks het een zacht materiaal te zijn, is grafiet eigenlijk een van de meest moeilijke materialen om te bewerken. Er zijn veel overwegingen die freeswerkers moeten maken in termen van gereedschappen, koelvloeistofgebruik, en persoonlijke veiligheid wanneer het aankomt op het bewerken van deze delen. Deze "In The Loupe" post zal de materiaaleigenschappen, belangrijke bewerkingstechnieken om te overwegen, en tips voor het correct selecteren van snijgereedschappen onderzoeken om succes in dit lastige materiaal te bereiken.

Wat is grafiet?

Terwijl grafiet een allotroop van koolstof is, zijn de twee termen niet simpelweg uitwisselbaar. Koolstof is een element dat zich kan vormen in verschillende allotropen inclusief grafiet, diamant, en fulleriet. Grafiet is toevallig de meest stabiele vorm van koolstof, en is de meest voorkomende, aangezien koolstof natuurlijk voorkomt als grafiet onder standaardcondities.

Grafiet is het meest herkend voor zijn superieure geleiding en weerstand tegen hoge hitte en corrosie. Dit maakt het een veelvoorkomend materiaal in hoge hitte, hoge druk situaties in de luchtvaart, elektrode, kernenergie, energie, en militaire industrieën.

Hoewel grafiet intense hoge-druk situaties met gemak kan aan, is het eigenlijk een erg zacht, abrasief, en broos materiaal. Dit kan ernstige uitdagingen veroorzaken bij bewerking, aangezien grafiet snijgereedschappen kan opvreten, en de bruikbare levensduur van een gereedschap ernstig kan minimaliseren. Echter, met de juiste gereedschappen en technieken, zijn er manieren om grafiet bewerking te optimaliseren om kosten-effectiever te zijn dan de concurrentie.

Grafiet bewerkingstechnieken

Aangezien grafiet zo'n zacht en broos materiaal is, moet speciale overweging gemaakt worden bij bewerking om het scheuren ervan te vermijden. Om een goede snede te krijgen, wordt aanbevolen dat u lichte spanbelasting neemt en lagere voedsnelheden in grafiet gebruikt. Als u een zware snede zou nemen bij een snelle voedsnelheid, zou u beginnen met het scheuren van de grafiet en het volledig kunnen laten breken. Als vergelijkingspunt, zijn spanbelasting voor grafiet vergelijkbaar met die voor aluminium materialen, maar met minder dan half de voedsnelheid.

Om u een idee te geven van snelheden en voedingen voor grafiet, hier is een voorbeeld met een 1/4" Harvey Tool CVD Diamant Gecoate, 4 flute Square End Mill. Als die tool draaide op een standaard RPM van 12.000 bij 780 SFM, zou de aanbevolen spanbelasting .00292 zijn voor een voedsnelheid van 140 IPM.

Wat machine opstelling betreft, is de ene grote tip om te onthouden om altijd het gebruik van koelvloeistof te vermijden. Grafiet is een tamelijk poreus materiaal, en dus kan het koelvloeistof absorberen en fungeren als een "koelvloeistof spons," wat problemen zal veroorzaken met afgeronde delen. Binnen de machine en op de tooling, kan de koelvloeistof eigenlijk reageren met het grafiet stof en een abrasieve slurry creëren, wat problemen zal veroorzaken tijdens bewerking. Een vacuümsysteem wordt aanbevolen voor het wissen van materiaal tijdens het bewerken van grafiet. Anders zouden gecoate gereedschappen droog moeten kunnen draaien.

Een ander ding om te noteren bij het bewerken van grafiet is dat omdat grafiet geen spannen produceert, maar eerder een wolk van erg abrasief stof, het schadelijk kan zijn voor operators en machines zonder de juiste zorg. Operators moeten een beschermend masker dragen om inademing van het grafiet stof te vermijden. Goede ventilatie en het handhaven van luchtkwaliteit in de werkplaats is ook cruciaal voor de bescherming van freeswerkers bij het werken in grafiet.

Aangezien het grafiet stof ook extreem geleidend is, kan het gemakkelijk niet-beschermde circuits binnen uw CNC machine beschädigen, wat grote elektrische problemen kan veroorzaken. Terwijl koelvloeistof niet aanbevolen is, kan een vacuümsysteem helpen het stof te verwijderen, het te voorkomen dat het te veel binnen de machine ophoopt en ernstige problemen te voorkomen.

Snijgereedschappen voor grafiet bewerking

Zoals eerder vermeld, is grafiet een beruchte snijgereedschap-doder door zijn extreem abrasieve aard. Zelfs de hoogste kwaliteit carbide frezen, als ze ongecoat blijven, zullen snel slijten op de meeste taken. Deze extreme slijtage kan een gereedschapswissel tijdens een operatie forceren, wat kan leiden tot een imperfectie in het deel bij het proberen de operatie te hervatten waar het versleten gereedschap stopte.

Bij het selecteren van een snijgereedschap voor grafiet bewerking, is de coating en snijrand de belangrijkste overweging. Flute aantal, helhoeken, en andere sleutelkenmerken van de gereedschapsgeometrie komen uiteindelijk op de tweede plaats ten opzichte van de coating bij het aankopen van tooling.

Voor grafiet bewerking, wordt een CVD (Chemical Vapor Deposition) diamant coating aanbevolen wanneer mogelijk om de levensduur en prestaties van het gereedschap te maximaliseren. Deze coatings worden direct in de carbide frees gegroeid, wat de hardheid verbetert en het gereedschap laat met een coatinglaag die 5 keer dikker is dan een PVD Diamant Coating. Hoewel niet de scherpste rand, biedt de CVD diamant coating veel langere gereedschapslevensduur dan andere diamant coatings door de dikke diamant laag.

Hoewel initiële toolingkosten hoger kunnen zijn met CVD gecoate gereedschappen versus ongecoate gereedschappen, zien CVD gecoate gereedschappen aanzienlijk langere gereedschapslevensduur dan ongecoate gereedschappen, wat de kosten per deel significant laat krimpen. In moeilijke, abrasieve materialen als grafiet, zal het ongecoate carbide gereedschap een korte tijd duren voordat de abrasiviteit van de grafiet de snijrand volledig versleet. Een CVD gecoat gereedschap zal u een been op de concurrentie geven, uw machine laten draaien met minder downtime voor gereedschapswissels, en uiteindelijk substantiële kostenbesparing leveren.

Over het algemeen kan grafiet een moeilijk materiaal zijn om te bewerken, maar met de juiste snijgereedschappen en correcte snelheden en voedingen zult u in geen tijd kwaliteit delen maken. Harvey Tool biedt een wijd aanbod van CVD gecoate frezen in diverse diameters, reaches, en snijlengtes om ervoor te zorgen dat u wat u nodig hebt voor elke klus die uw kant op komt.