石墨高速加工的刀具選用

高速切削時，對不同的工件材料選用與其合理匹（pǐ）配（pèi）的刀具材料和適應的加工
方式等切削條件，才能（néng）獲得最佳的切削效果。目前（qián）生產中廣（guǎng）泛應用的刀具材料主
要有金剛石、立方（fāng）氮（dàn）化硼、陶瓷刀（dāo）具、塗層刀具和TiC(N)基硬質合金刀具(金
屬陶瓷)和粉末冶金（jīn）高速鋼(PM HSS)等[22,23,28,32,531。
高速切削（xuē）時，隨著切削速度的提高，切削力減小（xiǎo），切削溫度上升很快，達到
一定值後上升逐漸趨緩。因此高速切削造成刀具（jù）損壞的最主要原因是切（qiē）削力和切
削溫度作用（yòng）下的機械摩擦、粘（zhān）結、化學（xué）磨損、崩刃、破碎以及塑性變形等（děng）磨（mó）損和
破損。金屬高速切削對刀具材料最主要的要求是高溫時的良好力學性能、熱物理
性（xìng）能、抗粘結性能、化學穩定性（xìng）(氧化性、擴（kuò）散（sàn）性、溶解度等)和抗熱震性能以
及抗塗層破裂（liè）性能（néng）等[28,53,541。在石墨高速加工中，由於石墨材料的高磨蝕性、脆
性、石墨切屑形（xíng）成的斷續性以及（jí）高速銑削的斷（duàn）續切削本質的影（yǐng）響，刀具表（biǎo）麵在高
速銑削過程中的交（jiāo）變切削應力和切削衝擊的作用下，容易發生早期破損、快速磨
損甚至破損失效，因此（cǐ）石墨高速加工用的刀具要求具有較高的耐磨（mó）粒磨損（sǔn）性和抗 衝擊性。

 肖氏硬度—生選用適合於高速加工的刀具時，需要從提高耐用度、可靠性和安全性的角度，

對刀具基體（tǐ）與塗層材料和刀具（jù）與工件材料匹配進行綜合考慮。適用於石墨加工的
刀（dāo）具（jù）材料目前主要有金剛石刀（dāo）具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、硬質合金刀具和（hé）
高速鋼。各種材料的刀具在切削石墨電極時刀具磨損量隨切削時間幾（jǐ）乎都（dōu）呈直線
上升148,561。石墨（mò）切削加工應選用與石墨材料硬度相適應的刀具，如圖l一6所示。
各種刀具材料（liào）加工石墨（mò）時的使用壽（shòu）命排（pái）序大致（zhì）為：

CVD金剛石塗層（céng）刀具>PCD聚晶金剛石刀具（jù）>陶瓷刀具>塗層硬質合（hé）金刀具>硬質合金（jīn）刀具>高速鋼16l，其中，

CVD金（jīn）剛（gāng）石塗層刀具的（de）使用壽命是硬質合金的8～lO倍【57l，陶瓷是硬質合金的（de）3～7
倍【5們（men），硬質合金是高速鋼的6。7倍（bèi）1561。
CVD金（jīn）剛石塗層刀具的允許切削速度比硬質合金刀具高2～3倍，切削刃鋒利
且一致（zhì）性好，摩擦因數低，可在高轉速和低進給下實現薄壁石墨電極的高速高精
密加工157J。PCD聚晶金剛石刀具（jù）具有重（chóng）刃（rèn）磨（mó）性好和刀具成本（běn）低等優點，但（dàn）由於受
刀具外形和（hé）結構的（de）限製而不適合於複雜結構石墨電極的（de）細節加工。立方氮化硼刀
具（jù）具（jù）有較高的（de）硬度和耐磨（mó）性，是加（jiā）工超（chāo）硬碳．石墨複合（hé）材料的比較理（lǐ）想的刀具，可
提高（gāo）生產率和（hé）加工質量，但存在刀具韌性（xìng）不足和易（yì）崩刃現象f5舯，因此在高速銑削
加工中較少使用，多用於（yú）車削加工。陶瓷刀具極容易破損，刃口經常出現崩刃，
因而適用於石墨的車削精加工；采用A1203．TiC係陶瓷車刀精車石墨零件的幾何
精（jīng）度可達O．002mm，表麵粗糙度（dù）可穩定在Ra O．32 gm[591。
顯然，CVD金剛石塗層刀具從切削性能上來說是適用於石墨高速銑削的最佳（jiā）
刀具”。”，但是由於目前刀具的製造工藝尚不穩定，刀具價格非常昂貴（guì），從而限製
了其在石墨加工領域的應用和推廣。因此（cǐ），目前適用於石墨高速（sù）銑削的刀具仍（réng）然
是硬（yìng）質合金刀具，經濟型塗（tú）層超細晶粒硬質合金銑刀由於塗層耐磨性較高、硬質
合金基體韌性好、性價比相對較高而在石墨加工中得到了廣泛的應用。目前常用
於石墨加（jiā）工的普通刀具塗層有AITiN和TiAIN等，AITiN具有（yǒu）表麵硬（yìng）度高(4500～
4900HV)、摩擦因數小和導熱率低等優點，比TiAIN塗層硬度(2600～2800 HV)
高，因此更適用於石墨加工。