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石墨切削加工工藝

發(fā)布時間:2019-12-09 點(diǎn)擊次數(shù):4173


石墨材料的傳統(tǒng)機(jī)械加工方法有車削、銑削、磨 削、鋸削等,但都只能實(shí)現(xiàn)形狀簡單、精度不高的石墨件加工。隨著石墨高速加工中心、刀具以及相關(guān)配套技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用,這些傳統(tǒng)加工方法已經(jīng)逐漸被高速加工技術(shù)所取代。實(shí)踐表明: 由于石墨的硬脆特性,在加工時刀具磨損較為嚴(yán)重,因此,建議使用硬質(zhì)合金或金剛石涂層的刀具。


切削加工工藝措施


由于石墨具有特殊性,為實(shí)現(xiàn)石墨零件的高質(zhì)量加工,必須采取相應(yīng)的工藝措施來保證。石墨材料粗加工時,刀具可直接在工件上進(jìn)刀,采用相對較大的切削參數(shù); 精加工時為避免崩碎的發(fā)生,經(jīng)常采取使用耐磨性好的刀具,減小刀具的切入量,并保證切削刀具的螺距切入量小于刀具直徑 1 /2,加工兩端部時進(jìn)行減速加工等工藝措施。

切削加工時還需要合理安排走刀路線,在加工內(nèi)外形輪廓時,應(yīng)盡可能采用環(huán)繞等高切削,可使得被切削部分受力部位始終比較厚、強(qiáng)度比較高,防止工件斷裂。在加工平面或槽時,盡可能選擇斜線或螺旋進(jìn)刀; 避免在零件工作面上形成島嶼,避免在工作面上切離工件。

另外,切削方式也是影響石墨切削加工的重要因素,順銑時的切削振動小于逆銑的切削振動,順銑時的刀具切入厚度從最大減小到零,刀具切入工件后不會出現(xiàn)彈刀現(xiàn)象,故一般石墨加工選擇順銑。

在加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜的石墨工件時,除了要按以上的考慮優(yōu)化加工工藝外,還要根據(jù)具體的情況采取一些特殊的措施,以達(dá)到最佳的切削效果。


石墨制品

切削加工刀具


石墨高速加工中,由于石墨材料的硬度、切屑形成的斷續(xù)性以及高速切削特性的影響,切削過程中形成交變切削應(yīng)力并產(chǎn)生一定的沖擊振動,刀具容易發(fā)生前刀面和后刀面的磨損,嚴(yán)重影響刀具的使用壽命,因此石墨高速加工用的刀具要求具有較高的耐磨損性和抗沖擊性。

金剛石涂層刀具具有高硬度、高耐磨性、摩擦系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn),目前金剛石涂層刀具是石墨加工的最佳選擇。

石墨加工刀具還需要選擇合適的幾何角度,這樣有助于減小刀具的振動、提高加工質(zhì)量,而且可以降低刀具磨損。德國學(xué)者對石墨切削機(jī)理研究顯示,石墨切削過程中石墨去除和刀具前角有密切關(guān)系。負(fù)前角切削增加了壓應(yīng)力,有利于促進(jìn)材料的破碎,提高了加工效率,同時避免產(chǎn)生大尺寸的石墨碎片。

石墨高速切削的常用刀具結(jié)構(gòu)類型有立銑刀、球頭刀和圓角銑刀。立銑刀一般主要用于平面和形狀比較簡單的曲面加工,球頭銑刀是加工曲面的理想刀具,而圓角銑刀兼有球頭刀和立銑刀的特點(diǎn),對曲面和平面都可進(jìn)行加工。


切削參數(shù)


石墨高速切削時選用合理的切削參數(shù)對于工件加工質(zhì)量、效率的提高有著重要的意義,由于石墨高速加工的切削過程非常復(fù)雜,選擇切削用量和加工策略時,需要考慮工件結(jié)構(gòu)、機(jī)床特性、刀具等多方面因素,這主要依靠大量的切削加工實(shí)驗(yàn)。

對于石墨材料,在粗加工過程中需要選擇高轉(zhuǎn)速、快速進(jìn)給、大吃刀量的切削參數(shù),可以有效提高加工效率; 但由于石墨在加工過程中易產(chǎn)生崩角現(xiàn)象,尤其在棱邊等位置易形成鋸齒狀,在這些部位應(yīng)適當(dāng)降低進(jìn)給速度,不宜大吃刀量。

對于薄壁結(jié)構(gòu)石墨件,容易發(fā)生邊角崩碎的原因主要是由切削沖擊、讓刀和彈刀以及切削力波動所造成。降低切削力可以減少讓刀和彈刀,提高薄壁結(jié)構(gòu)石墨件的表面加工質(zhì)量,減小邊角崩碎和折斷。

石墨高速加工中心的主軸轉(zhuǎn)速一般較大,在機(jī)床主軸功率允許的前提下,選取較高的切削速度,可有效地降低切削力,加工效率也可得到顯著提高; 在選定主軸轉(zhuǎn)速的情況下,每齒進(jìn)給量應(yīng)與主軸轉(zhuǎn)速相適應(yīng),以防止進(jìn)給太快吃刀量大造成崩刃現(xiàn)象。通常石墨切削加工在石墨專用機(jī)床上進(jìn)行,機(jī)床轉(zhuǎn)速一般為 3000 ~ 5000r /min,進(jìn)給速度一般為 0. 5 ~ 1m /min,粗加工時選擇相對低的轉(zhuǎn)速,精加工時選擇高的轉(zhuǎn)速。對于石墨高速加工中心來說,機(jī)床轉(zhuǎn)速較高,一般選擇在 10000 ~20000r /min 之間,進(jìn)給速度一般在 1 ~ 10m /min 之間。


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