CNC加工石墨損不損刀

在模具生產(chǎn)過(guò)程中很多CNC從業(yè)者一般都是以加工金屬件為主，很多人并沒(méi)有石墨加工的經(jīng)驗。很多人認為石墨不好銑，非常費刀，事實(shí)是這樣的嗎？事實(shí)上，和銅相比，石墨材料有著(zhù)良好的機械加工性能，切削阻力更小，其銑削加工效率大約是銅的2~3倍，在銑削過(guò)程中要注意以下幾方面。

石墨電極

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刀具材料

刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素，對于加工效率、加工質(zhì)量、加工成本以及刀具耐用度影響很大。刀具材料越硬，其耐磨性越好，硬度越高，沖擊韌性越低，材料越脆。硬度和韌性是一對矛盾，也是刀具材料所應克服的一個(gè)關(guān)鍵。

對于石墨刀具，普通的TiAlN涂層可在選材上適當選擇韌性相對較好一點(diǎn)的，也就是鈷含量稍高一點(diǎn)的；對于金剛石涂層石墨刀具，可在選材上適當選擇硬度相對較好一點(diǎn)的，也就是鈷含量稍低一點(diǎn)的。

石墨雕銑機

02

刀具的幾何角度

石墨刀具選擇合適的幾何角度，有助于減小刀具的振動(dòng)，反過(guò)來(lái)，石墨工件也不容易崩缺。

1）前角，采用負前角加工石墨時(shí)，刀具刃口強度較好，耐沖擊和摩擦的性能好，隨著(zhù)負前角絕對值的減小，后刀面磨損面積變化不大，但總體呈減小趨勢，采用正前角加工時(shí)，隨著(zhù)前角的增大，刀具刃口強度被削弱，反而導致后刀面磨損加劇。負前角加工時(shí)，切削阻力大，增大了切削振動(dòng)，采用大正前角加工時(shí)，刀具磨損嚴重，切削振動(dòng)也較大。

2）后角，如果后角的增大，則刀具刃口強度降低，后刀面磨損面積逐漸增大。刀具后角過(guò)大后，切削振動(dòng)加強。

3）螺旋角，螺旋角較小時(shí)，同一切削刃上同時(shí)切入石墨工件的刃長(cháng)最長(cháng)，切削阻力最大，刀具承受的切削沖擊力最大，因而刀具磨損、銑削力和切削振動(dòng)都是最大的。當螺旋角去較大時(shí)，銑削合力的方向偏離工件表面的程度大，石墨材料因崩碎而造成的切削沖擊加劇，因而刀具磨損、銑削力和切削振動(dòng)也都有所增大。因此，刀具角度變化對刀具磨損、銑削力和切削振動(dòng)的影響是前角、后角及螺旋角綜合產(chǎn)生的，所以在選擇方面一定要多加注意。

03

刀具的涂層

金剛石涂層刀具的硬度高、耐磨性好、摩擦系數低等優(yōu)點(diǎn)，現階段金剛石涂層是石墨加工刀具的最佳選擇，也最能體現石墨刀具優(yōu)越的使用性能；金剛石涂層的硬質(zhì)合金刀具的優(yōu)點(diǎn)是綜合了天然金剛石的硬度和硬質(zhì)合金的強度及斷裂韌性；但是在國內金剛石涂層技術(shù)還處于起步階段，還有成本的投入都是很大的，所以金剛石涂層在近期不會(huì )有太大發(fā)展，不過(guò)我們可以在普通刀具的基礎上，優(yōu)化刀具的角度，選材等方面和改善普通涂層的結構，在某種程度上是可以在石墨加工當中應用的。

金剛石涂層刀具和普通涂層刀具的幾何角度有本質(zhì)的區別，所以在設計金剛石涂層刀具時(shí)，由于石墨加工的特殊性，其幾何角度可適當放大，容削槽也變大，也不會(huì )降低其刀具鋒口的耐磨性；對于普通的TiAlN涂層，雖然比無(wú)涂層的刀具其耐磨有顯著(zhù)的提高，但比起金剛石涂層來(lái)說(shuō)，在加工石墨時(shí)它的幾何角度應適當放小，以增加其耐磨性。

對金剛石涂層來(lái)說(shuō)，目前世界上眾多的涂層公司均投入大量的人力和物力來(lái)研究開(kāi)發(fā)相關(guān)涂層技術(shù)，但是至今為止，國外成熟而又經(jīng)濟的涂層公司僅僅限于歐洲。

04

刀?具刃口的強化

刀具刃口鈍化技術(shù)是一個(gè)還不被人們普遍重視，而又是十分重要的問(wèn)題。金剛石砂輪刃磨后的硬質(zhì)合金刀具刃口，存在程度不同的微觀(guān)缺口(即微小崩刃與鋸口)。

石墨高速切削加工刀具性能和穩定性提出了更高的要求，特別是金剛石涂層刀具在涂層前必須經(jīng)過(guò)刀口的鈍化處理，才能保證涂層的牢固性和使用壽命。刀具鈍化目的就是解決上述刃磨后的刀具刃口微觀(guān)缺口的缺陷，使其鋒值減少或消除，達到圓滑平整，既鋒利堅固又耐用的目的。

05

刀具的機械加工條件

選擇適當的加工條件對于刀具的壽命有相當大的影響。

1）切削方式（順銑和逆銑），順銑時(shí)的切削振動(dòng)小于逆銑的切削振動(dòng)。順銑時(shí)的刀具切入厚度從最大減小到零，刀具切入工件后不會(huì )出現因切不下切屑而造成的彈刀現象，工藝系統的剛性好，切削振動(dòng)??；逆銑時(shí)，刀具的切入厚度從零增加到最大，刀具切入初期因切削厚度薄將在工件表面劃擦一段路徑，此時(shí)刃口如果遇到石墨材料中的硬質(zhì)點(diǎn)或殘留在工件表面的切屑顆粒，都將引起刀具的彈刀或顫振，因此逆銑的切削振動(dòng)大；

2）吹氣（或吸塵）和浸漬電火花液加工，及時(shí)清理工件表面的石墨粉塵，有利于減小刀具二次磨損，延長(cháng)刀具的使用壽命，減少石墨粉塵對機床絲杠和導軌的影響；

3）選擇合適的高轉速及相應的大進(jìn)給量。

綜述以上幾點(diǎn)，刀具的材料、幾何角度、涂層、刃口的強化及機械加工條件，在刀具的使用壽命中扮演者不同的角色，缺一不可，相輔相成的。一把好的石墨刀具，應具備流暢的石墨粉排屑槽、長(cháng)的使用壽命、能夠深雕刻加工、能節約加工成本。