OBM Indexfähiger Schamfer PCD Fräsmaschine Endmühle Router Bit für Aluminium und Kupfer

TECHNISCHER BERICHT: PCD Schaftfräser

Zweck

Einflügelige und zweiflügelige Polycrystalline Diamond (PCD) Schaftfräser für CNC-Nesting, Nuten und Kantenbearbeitung von Plattenmaterialien, Nichteisenmetallen, Faserverbundwerkstoffen und technischen Kunststoffen. Entwickelt, um Hartmetallwerkzeuge zu ersetzen, bei denen Verschleiß zu übermäßigen Stillstandszeiten der Spindel führt.

Das Verschleißproblem, quantifiziert

Ein Hartmetall-Schaftfräser, der MDF unter Standardproduktionsparametern schneidet, verliert innerhalb von 30–90 Linearmetern Schnittmessung an Schärfe, abhängig von der Plattendichte und dem Harzgehalt. Nach 200 Metern ist die Qualität des Nutenbodens so weit verschlechtert, dass nach den meisten Qualitätsstandards Nacharbeit oder sekundäres Schleifen erforderlich ist. Der Bediener reagiert durch Indexieren oder Austauschen des Werkzeugs – typischerweise 3–8 Mal

pro Schicht auf Hochleistungs-Nesting-Linien.

Jeder Werkzeugwechsel verbraucht 5–8 Minuten unproduktive Spindelzeit (Verzögerung, Entfernung, Installation, Antasten, Erstteilprüfung). Über drei Schichten, die täglich 7.000–12.000 Schrankteile produzieren, stellen die angesammelten Werkzeugwechsel-Ausfallzeiten 5–8 % der verfügbaren Produktionskapazität dar.

Ein PCD-Schaftfräser mit äquivalenter Geometrie, der auf derselben Produktionslinie arbeitet, erreicht 2.000–5.000 Linearmeter, bevor der Kantenverschleiß die Oberflächenqualität zu beeinträchtigen beginnt, und 8.000–15.000+ Linearmeter, bevor die Geometrieänderung die dimensionalen Grenzen erreicht. Werkzeugwechsel werden zu geplanten präventiven Ereignissen, nicht zu reaktiven Unterbrechungen.

Materialstruktur

Substrat: Hartmetall der Güte K10–K20 (6 % Kobalt), HIP-gesintert auf volle Dichte. Härte 91,5–92,0 HRA.

Biegefestigkeit ≥ 3.500 MPa. Schafttoleranz h6, Rundlauf ≤ 3 μm.

Schneidelement: HPHT Polycrystalline Diamond (PCD) Rohling, 10–25 μm durchschnittliche Korngröße (feine Körnung), Diamantvolumenanteil ≥ 90 %. Härte 8.000–10.000 HV. Wärmeleitfähigkeit 500–560 W/m·K. Reibungskoeffizient vs. Aluminium: 0,05–0,10 (trocken).

Bindungsschnittstelle: Vakuumofen hartgelötet, aktives Lotmetallsystem, Prozesstemperatur 680–720 °C, Kammerdruck ≤ 10⁻³ Pa. Scherfestigkeit der Bindung ≥ 200 MPa. Schnittstelle frei von Porosität und intermetallischen Versprödungsphasen.

Kantenpräparation: Gepulster Faserlaser, Wellenlänge 1.064 nm, 0,01 mm Spotdurchmesser, Mehrpass-Konturablation. Kantenradius steuerbar von scharf (≤ 5 μm) bis geschliffen (10–25 μm) je nach Anwendungsanforderung. Kein durch Schleifen induziertes Untergrund-

Mikrorissnetzwerk.

Schneidgeometrie

Anwendungsbezogene Hinweise

Schrank-Nesting (MDF/Melamin/Sperrholz)

Primäre Operation: Durchtrennen und Nuten von verschachtelten Schrankteilen auf CNC-Nesting-Maschinen mit Vakuumtisch. Hauptanforderung: splitterfreie Kanten auf dekorativen Oberflächenschichten. 1-Schneide empfohlen

für kantenkritische Oberflächen bei Frontplatten. 2-Schneiden empfohlen für interne Strukturrillen, bei denen eine Nachbearbeitung üblich ist. PCD eliminiert Melamin-Mikroabplatzungen an der Schnittkante über die gesamte Werkzeuglebensdauer.

Fräsen von Aluminiumplatten und -blechen

Anwendbar auf Aluminium der Serien 1xxx bis 7xxx in Blech-, Platten- und Strangpressform. Die PCD-Schneide sammelt keine Aluminiumablagerungen (Aufbauschneide fehlt aufgrund der chemischen Inertheit von Diamant gegenüber Aluminium). Trocken- oder MQL-Schnitt ist Standard. Kühlmittelzufuhr optional, aber nicht erforderlich. Erreichbare Oberflächengüte Ra: 0,4–0,8 μm auf 6061-T6 bei Produktionsvorschubgeschwindigkeiten.

Zuschnitt von Verbundplatten

CFK- und GFK-Laminate werden ohne Faserausrisse beim Ein- oder Delamination beim Austritt geschnitten. Die Diamantschneide durchtrennt einzelne Fasern, anstatt sie in die

Matrix zu verdrängen. Die Werkzeuglebensdauer beim kontinuierlichen Schneiden von glasfaserverstärkten Platten übertrifft die von Hartmetall um den Faktor 30–80x, abhängig vom Glasgehalt und der Faserorientierung.

Bearbeitung von Acryl und Polycarbonat

Gegossenes und extrudiertes Acryl, PETG und Polycarbonatblech werden ohne lokale Schmelzbildung an der Nutenschnittstelle geschnitten. Die Kante bleibt optisch klar ohne Spannungsweißung. Geeignet für die Herstellung von Displays, Schildern und Lichtleiterplatten, bei denen die Kantenklarheit eine kosmetische Anforderung ist.

Thermisches Verhalten – Die Daten

Bei 18.000 U/min und 0,15 mm/Zahn Vorschub beim Schneiden von 18 mm MDF:

• Gleichgewichtstemperatur der PCD-Schneide: 120–180 °C (weit unter dem Graphitisierungsschwellenwert von Diamant von ca. 700 °C an Luft)

• Gleichgewichtstemperatur der Hartmetallschneide (äquivalente Parameter): 280–380 °C

• Temperatur des PCD-Werkzeugkörpers 40 mm von der

Spitze: ≤ 65 °C

• Temperatur des Hartmetall-Werkzeugkörpers 40 mm von der Spitze: 120–160 °C

Der Temperaturgradient ist entscheidend: kühlerer Werkzeugkörper = geringere thermische Ausdehnung = stabilerer Schneiddurchmesser = konsistentere Nutbreite.

Dimensionsstabilität über die Werkzeuglebensdauer

Hartmetall-Äquivalent nach 200 Linearmetern: Kantenradius ≥ 25 μm, Nutboden Ra ≥ 6,0 μm, Dimensionsverschiebung ≥ 0,05 mm.

Qualifizierung & Bestellung

Ab Lager: Standarddurchmesser 1–20 mm, Schaft 6/8/10/12 mm, Länge