1. Auswahl von Werkzeugmaterial und Geometrie
Die Werkzeugauswahl ist für die Bearbeitung von reinem Kupfer von entscheidender Bedeutung. Reines Kupfer erzeugt lange, kontinuierliche Späne und haftet leicht an der Schneidkante, was zu einer Aufbauschneide (BUE) und einer schlechten Oberflächenqualität führt.
Am häufigsten werden Hartmetallwerkzeuge mit hoher Härte und Verschleißfestigkeit gewählt. Unbeschichtetes feinkörniges Hartmetall oder Werkzeuge mit einer glatten TiN-Beschichtung können Reibung und Adhäsion verringern. Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl werden auch für die Bearbeitung mit niedriger-Geschwindigkeit verwendet, nutzen sich jedoch schneller ab.
Die Werkzeuggeometrie sollte sich auf die Reduzierung von Schnittkraft und Haftung konzentrieren. Ein großer Spanwinkel wird empfohlen, um Verformung und Schnittwärme zu reduzieren. Eine scharfe Schneidkante trägt dazu bei, Materialextrusion und -anhaftung zu minimieren. Ein richtiger Freiwinkel verhindert Reibung zwischen der Werkzeugflanke und dem Werkstück. Polierte Spanflächen sind äußerst vorteilhaft, um das Anhaften von Spänen zu reduzieren und den Spanfluss zu verbessern.
2. Optimierung der Schnittparameter
Reines Kupfer ist weich, aber klebrig, daher führen unangemessene Parameter zu starkem Werkzeugverschleiß und schlechter Oberflächengüte.
Im Allgemeinen sind eine hohe Schnittgeschwindigkeit, ein mäßiger Vorschub und eine angemessene Schnitttiefe geeignet. Hohe Geschwindigkeit hilft dabei, Späne zu brechen und die Aufbaukante zu reduzieren. Allerdings beschleunigt eine zu hohe Drehzahl den Werkzeugverschleiß.
Die Vorschubgeschwindigkeit sollte nicht zu gering sein, da dies eher zu Reibung und Extrusion als zum Schneiden führen kann. Ein mäßiger Vorschub trägt zur Bildung stabiler Späne bei. Die Schnitttiefe wird durch die Steifigkeit des Teils bestimmt; Ein zu flacher Schnitt führt häufig zu einer schlechten Oberflächenqualität aufgrund von Werkzeugabrieb.
3. Spankontrolle und -entfernung
Reines Kupfer bildet typischerweise lange, lockige und ungebrochene Späne, die sich leicht um das Werkzeug oder Werkstück wickeln, die bearbeitete Oberfläche zerkratzen oder sogar ein Sicherheitsrisiko darstellen können.
Eine effektive Spankontrolle umfasst:
Verwendung von Werkzeugen mit Spanbrecherrillen, um Späne zu rollen und zu brechen.
Tragen Sie ausreichend Schneidflüssigkeit auf, um die Späne wegzuspülen.
Anpassen der Schnittparameter, um den Spanbruch zu fördern.
Eine regelmäßige Spanentfernung während der Bearbeitung ist für die Aufrechterhaltung der Oberflächengüte und Maßhaltigkeit unerlässlich.
4. Anwendung der Schneidflüssigkeit
Schneidflüssigkeit ist bei der Bearbeitung von reinem Kupfer äußerst wichtig. Es sorgt für Kühlung, Schmierung und Spänespülung und reduziert so Anhaftungen und Aufbauschneiden erheblich.
Üblicherweise werden Schneidflüssigkeiten auf Mineralölbasis oder emulgierte Öle mit guter Schmierfähigkeit verwendet. Sie reduzieren die Reibung zwischen Werkzeug, Span und Werkstück, senken die Schnitttemperatur, verbessern die Oberflächengüte und verlängern die Werkzeuglebensdauer. Eine Trockenbearbeitung wird im Allgemeinen nicht empfohlen, außer unter besonderen Hochgeschwindigkeitsbedingungen.
5. Werkstückbefestigung und Steifigkeit
Reines Kupfer hat eine geringe Steifigkeit und lässt sich unter Klemm- oder Schnittkräften leicht verformen. Eine übermäßige-Klemmung führt zu einer elastischen oder plastischen Verformung, was zu Maßfehlern führt.
Befestigungsprinzipien:
Verwenden Sie eine gleichmäßige Klemmkraft, um lokale Verformungen zu vermeiden.
Vergrößern Sie die Kontaktfläche, um den Druck zu verringern.
Stützen Sie dünnwandige Teile ausreichend ab, um Vibrationen vorzubeugen.
Sorgen Sie für einen stabilen Aufbau, um Rattern zu vermeiden, die zu einer schlechten Oberflächenrauheit führen.
6. Kontrolle der Oberflächenqualität und -toleranz
Aufgrund seiner hohen Duktilität ist reines Kupfer anfällig für Rückfederung, Gratbildung und eine schlechte Oberflächenbeschaffenheit.
Um die Qualität zu verbessern:
Halten Sie stets scharfe Werkzeuge bereit.
Führen Sie abschließende Schlichtdurchgänge mit kleinem Vorschub und angemessener Geschwindigkeit durch.
Grate sofort nach der Bearbeitung entfernen.
Kontrollieren Sie die Umgebungstemperatur, da Kupfer eine relativ hohe Wärmeausdehnung aufweist, die sich auf die Präzisionsabmessungen auswirkt.
7. Vermeidung von Kontamination und Oxidation
Die Oberfläche aus reinem Kupfer ist chemisch aktiv und kann durch Schneidflüssigkeit, Staub oder Handschweiß leicht oxidiert oder verunreinigt werden.
Für Teile, die anschließend beschichtet, geschweißt, poliert oder zusammengebaut werden müssen, sind eine Reinigung nach der Bearbeitung und eine Antioxidationsbehandlung erforderlich. Durch die richtige Lagerung können Verfärbungen und Leistungseinbußen verhindert werden.
Zusammenfassung
Die Bearbeitung von reinem Kupfer erfordert eine umfassende Kontrolle über Werkzeuge, Parameter, Spanmanagement, Schneidflüssigkeit, Spannvorrichtungen und Nachbearbeitung. Die zentrale Herausforderung besteht darin, seine Klebrigkeit, geringe Steifigkeit und Adhäsionsneigung zu überwinden. Mit einem angemessenen Prozessdesign und einem strengen Betrieb können Teile aus reinem Kupfer eine hohe Maßgenauigkeit und eine hervorragende Oberflächenqualität erreichen und so den Anforderungen elektrischer, thermischer, mechanischer und dekorativer Anwendungen gerecht werden.
