Geschichte von PCD (Polykristalliner Diamant
Diamant als superhartes Werkzeugmaterial für die Schneidverarbeitung hat eine jahrhundertealte Geschichte. Im Laufe der Werkzeugentwicklung vom Ende des 19. Jahrhunderts bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts wurde das Diamantschneidwerkzeugmaterial hauptsächlich durch Schnellarbeitsstahl repräsentiert;
Im Jahr 1927 wurde in Deutschland erstmals Hartmetall als Werkzeugmaterial entwickelt und fand breite Anwendung.
In den 1950er Jahren wurde in Schweden und den USA synthetischer Diamant hergestellt, und das Schneidwerkzeug ist seitdem in das Zeitalter der superharten Materialien eingetreten.
In den 1970er Jahren wurde mithilfe der Hochdrucksynthesetechnologie polykristalliner Diamant (PCD) synthetisiert, wodurch das Problem der knappen und teuren Naturdiamanten gelöst wurde.
Derzeit wurde das Verarbeitungsspektrum von Diamantwerkzeugen von der traditionellen Metallschneideverarbeitung auf die Steinverarbeitung, Holzverarbeitung, Metallverbundwerkstoffe, Glas, technische Keramik und die Verarbeitung anderer Materialien erweitert. In den letzten Jahren hat die rasante Entwicklung von künstlichen Platten die weitere Anwendung von PCD-Werkzeugen für die Holzverarbeitung gefördert. Insbesondere die Entwicklung von künstlichen Platten wie MDF, Sperrholz, Spanplatten und Verbundböden hat die Nachfrage nach Diamantwerkzeugen in der Holzverarbeitungsindustrie beschleunigt.
Leistungsmerkmale von PKD-Holzbearbeitungswerkzeuge
Eine von einer japanischen Organisation durchgeführte Umfrage zu superharten Schneidwerkzeugen zeigt, dass die wichtigsten Überlegungen bei der Auswahl von PCD-Schneidwerkzeugen auf den Vorteilen der Oberflächengenauigkeit, Maßgenauigkeit und Werkzeuglebensdauer nach der PCD-Werkzeugbearbeitung beruhen. Diamantwerkzeuge haben eine hohe Härte, hohe Druckfestigkeit, gute Wärmeleitfähigkeit und Verschleißfestigkeit, eine lange Lebensdauer und andere Eigenschaften, sodass sie für Holz- und Möbelbearbeitungsunternehmen zu einer Effizienzsteigerung, Reduzierung des Maschinenleerlaufs und Kostenverschwendung bei einem wichtigen Werkzeug geworden sind.
Der wichtigste Leistungsindex des Materials für PCD-Schneidwerkzeuge:
1. Härte von bis zu 8000 HV, 80- bis 120-mal so hoch wie bei Hartmetallwerkzeugen.
2. Wärmeleitfähigkeit von 700 W/mK, 1,5- bis 9-mal so hoch wie bei Hartmetallfräsern, sogar höher als bei PCBN und Kupfer, daher erfolgt die Wärmeübertragung beim Diamantbohrer schnell.
2.Der Reibungskoeffizient beträgt im Allgemeinen nur 0,1 bis 0,3 (der Reibungskoeffizient von Hartmetall beträgt 0,4 bis 1), also polykristalline Diamantschneider kann die Schnittkraft deutlich reduzieren.
4. Der Wärmeausdehnungskoeffizient beträgt nur 0,9 × 10 -6 bis 1,18 × 10 -6, was nur 1/5 von Hartmetallwerkzeugen entspricht. Daher weisen PCD-Werkzeuge eine geringe thermische Verformung und eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit auf.
5. Die Affinität zwischen dem PCD-Diamantschneider und Holzmaterialien ist sehr gering, und die Späne bleiben während des Bearbeitungsprozesses nicht so leicht an der Spitze des Diamantschneidwerkzeugs haften und bilden keinen Spantumor.
Darüber hinaus ist die Lebensdauer von Diamantschneidwerkzeugen 80- bis 250-mal länger als die von herkömmlichen Legierungswerkzeugen. Im tatsächlichen Gebrauch ist es im Allgemeinen nicht erforderlich, die Werkzeuge länger als 3 Monate zu wechseln oder zu schleifen, wodurch die Verarbeitungseffizienz und die Stabilität der Produkte erheblich verbessert werden. Die Präzision von Diamantverarbeitungsprodukten kann 0,005 mm erreichen, es gibt keine Grate oder Ultratoleranzphänomene, das verarbeitete Objekt kann einen Poliereffekt erzielen, was besonders für die Präzisionsverarbeitung von Platten mit hoher Dichte, Platten mit mittlerer Faserdichte, Spanplatten, künstlichem Quarzstein und harten Massivholzmaterialien geeignet ist.
Herstellungsprozess von PCD Fräser
Der Herstellungsprozess von PCD-Werkzeugen umfasst im Wesentlichen zwei Phasen:
1. Herstellung von Diamantklingen: PCD-Schneidklingen bestehen aus natürlichem oder synthetischem Diamantpulver und Bindemittel (das Kobalt, Nickel und andere Metalle enthält), das bei hohen Temperaturen (1.000 bis 2.000 °C) und hohem Druck (5 bis 100.000 Atmosphären) in einem bestimmten Verhältnis gesintert wird. Während des Sinterprozesses bilden die Diamantkristalle aufgrund der Zugabe des Bindemittels eine Bindungsbrücke mit TiC, SiC, Fe, Co, Ni usw. als Hauptbestandteilen, und die Diamantkristalle sind in Form kovalenter Bindungen in das Skelett der Bindungsbrücke eingebettet. Normalerweise werden Verbundscheiben mit einem festen Durchmesser und einer festen Dicke der Scheibe hergestellt, aber sie müssen auch durch Schleifen und Polieren sowie andere entsprechende physikalische und chemische Verarbeitungsschritte zu einem Verbundstück gesintert werden.
2. PKD-Einsatz Verarbeitung: Diamanttrennscheibe Die Verarbeitung umfasst hauptsächlich das Schneiden von Verbundplatten, das Schweißen und Schärfen der Klinge und andere Schritte.
PKD-Wendeschneidplatten werden auf verschiedene Weise mit dem Werkzeughalter verbunden, unter anderem:
1. Mechanische Klemmung – durch den Standard-Messerkörper und kann in eine Vielzahl von Sammelwinkeln der austauschbaren Klingenzusammensetzung gebracht werden, mit schnellem Wechsel und einfachem Nachschärfen der Vorteile – kleine und mittlere Werkzeugmaschinen
2. Integralschweißen – Kompakt und einfach herzustellen, kann zu kleinen Werkzeugen verarbeitet werden – Spezialwerkzeuge oder schwer einzuspannende Werkzeuge, die in kleinen Maschinen verwendet werden.
3.Klemmschweißen – Einsätze werden an den Werkzeugkopf geschweißt, Standardschäfte können verwendet werden, einfaches Schärfen und Anpassen der Position des Werkzeugkopfs – automatische Werkzeugmaschinen, CNC-Werkzeugmaschinen
4. Indexierbar – kompakte Struktur, zuverlässige Klemmung, kein Nachschärfen und Schweißen erforderlich, spart Nebenzeit und verbessert die Werkzeuglebensdauer – Allzweck-Werkzeugmaschinen.
Arten von polykristalline Diamantschneider
Derzeit können Diamantschleifer nach ihrer Zusammensetzung und Struktur in fünf Typen eingeteilt werden:
1. Natürlicher Diamant (ND);
2. Künstlicher polykristalliner Diamant (PCD);
3. Chemische Gasphasenabscheidung mit Diamantbeschichtung (CVD): Hierbei handelt es sich um ein Verfahren, das es Herstellern ermöglicht, eine dünne Beschichtung aufzutragen, die auf atomarer Ebene gebunden ist und in einer sehr gleichmäßigen Schicht abgeschieden wird.
4. Dicker Diamantfilm (CD): Abscheidung von dicken, substratfreien Filmen aus reinem Diamant mit einer Dicke von bis zu 100 µm
5. Beschichteter dünner Diamantfilm (CD): Abscheidung von Diamant-Dünnfilmbeschichtungen mit einer Dicke von weniger als 30 µm direkt auf der Oberfläche des Werkzeugsubstrats
PCD-Diamantwerkzeugqualitäten werden nach der Körnung der Diamantpartikel kategorisiert. Gemäß den Herstellerstandards entsprechen feine, mittlere und grobe PCD-Qualitäten Diamantkörnungen von jeweils etwa 2 μm, 10 μm und 25 μm. Grobe PCD-Qualitäten sind stärker als feine PCD-Qualitäten, weisen eine bessere Abriebfestigkeit und eine längere Lebensdauer bei der Grobbearbeitung auf, aber die Schneidkanten grobkörniger PCD-Diamantwerkzeuge erreichen nur schwer die Glätte der Oberfläche feinkörniger PCD-Werkzeugschneider. Daher können feinkörnige Diamantwerkzeugschneider eine bessere Oberflächengüte erzielen, aber die Verschleißrate ist höher.
Anwendung von PKD-Schneidwerkzeuge in der Holzbearbeitung
1.Brettschneiden: PCD-Diamantbohrer (PKD-Schaftfräser, gerade Diamantbohrer, PCD-2-Schneiden-Spiralbohrer und TCT-Fräser) und PCD-Diamantsägeblätter (Diamant-Kreissägeblätter, Tischsägeblätter, Diamant-Gehrungssägeblätter und Diamant-Stichsägeblätter) werden zum Schneiden verschiedener Holzplatten verwendet, darunter Spanplatten, mitteldichte Faserplatten (MDF), Sperrholz und Furnierschichtholz (LVL). Aufgrund der in diesen Materialien enthaltenen Klebstoffe und harten Bestandteile können PCD-Schneidwerkzeuge diese effektiver verarbeiten, ohne schnell zu verschleißen.
2. Oberflächenbearbeitung: PCD-Diamant-Spiralhobelmesserköpfe werden zum Schaben und Bearbeiten der Oberflächen von Holzmaterialien eingesetzt, um eine glattere und gleichmäßigere Oberflächenqualität zu erzielen. Dies ist entscheidend für die Möbelherstellung und die dekorative Holzbearbeitung, bei der eine hohe Oberflächenqualität unerlässlich ist.
3. Kantenbeschneiden für Kantenanleimmaschinen: PCD-Diamant-Vorfräser werden normalerweise zum Beschneiden der Kanten von Brettern verwendet, um sicherzustellen, dass sie flach, vertikal und präzise sind. Dies ist für die Herstellung von Möbeln, Schränken und dekorativen Platten unerlässlich.
4. Tischlerei: PCD-Werkzeuge werden zum Herstellen von Tischlerverbindungen wie Zapfen (Diamant-Zapfenfräser) und Zapfenlöchern verwendet, um deren Qualität und Genauigkeit sicherzustellen. Dies ist häufig in der Möbelherstellung und Holzverarbeitung erforderlich.
5. Gravur und Dekoration: PCD Diamantfräser können für Holzgravuren und Dekorationsarbeiten verwendet werden. Sie können zum Schneiden komplizierter Muster und dekorativer Elemente verwendet werden und verleihen Holzprodukten so künstlerisches Flair.
6. Schneiden von Spezialmaterialien: PCD-Fräser werden auch zum Schneiden von Spezialmaterialien wie Hochdrucklaminat (HPL) und Kunststofflaminaten verwendet, die anspruchsvoller sein können als normales Holz.
Richtlinien für die Nutzung von PKD-Fräser für die Holzbearbeitung
1. Diamantklingen für Holzbearbeitungsschneider können leicht beschädigt werden. Schützen Sie die Klinge mit einer Gummi- oder Kunststoffkappe, wenn sie nicht funktioniert. Wenn Diamantschneider für Holzbearbeitung auf der Werkzeugmaschine nicht funktionieren, sollten Sie den Diamantschneider in einer separaten Fräserbox aufbewahren.
2. Verwenden Sie bei der Inspektion und Installation nach Möglichkeit optische Instrumente. Platzieren Sie bei der Inspektion zwischen dem Diamantwerkzeug und dem Mikrometer oder Höhenmesser ein Kupfer-Abstandsstück oder einen Kunststoffgegenstand. Dadurch wird eine Beschädigung der Schneide verhindert und die Lebensdauer des Werkzeugs verbessert.
3. Stoppen Sie das Diamant-Holzbearbeitungswerkzeug nicht im Stillstand, während es mit dem Werkstück in Kontakt ist und schneidet.
4. Eine hohe Geschwindigkeit kann den Druck auf die Kante des Diamantschneiders verringern; eine niedrige Geschwindigkeit bewirkt das Gegenteil und verkürzt die Lebensdauer des CNC-PCD-Werkzeugs, daher ist es für das Hochgeschwindigkeitsschneiden geeignet.
5. Vibrationen verkürzen auch die Werkzeuglebensdauer, daher sollte bei der Verarbeitung eine gute Arbeitsumgebung vorhanden sein. Das heißt, die Steifigkeit von CNC-Werkzeugmaschinen, Werkstücken, Vorrichtungen und Systemen sollte gut sein. Das Schneiden und Verarbeiten bei erheblichen Vibrationen sollte sofort gestoppt, verbessert und dann geschnitten werden.
6. Die Lebensdauer von PCD-Werkzeugen beträgt im Allgemeinen das 5- bis 300-fache der Lebensdauer von Hartmetallwerkzeugen. Dies hängt jedoch von der Ausrüstung, den Verarbeitungsmethoden und der Härte des verarbeiteten Materials usw. ab. Gleichzeitig ist es auch erforderlich, auf der Grundlage kontinuierlicher Erfahrung die längste Werkzeuglebensdauer zu erreichen.
7. PCD-Holzfräser sind hart und spröde zugleich. Stöße und Kollisionen können zu Schäden führen.
8. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des PCD-Materials unterscheidet sich von dem des Metalls des Fräserkörpers. Eine plötzliche oder unterbrochene Abkühlung während des Schneidvorgangs kann zu Rissen in der Klinge führen, die zur Verschrottung führen.
9. Versuchen Sie bitte nicht, Messer aus superhartem Material ohne Spezialausrüstung und Fachwissen zu schärfen, gewöhnliche Schärfmethoden führen lediglich zu Schäden am PCD-Werkzeug.
