如何提高石墨電極高速銑（xǐ）削加工技術水平？

     本文針對硬質（zhì）合金微銑刀高速銑削石墨過程中存在的刀具（jù）磨損嚴重、石墨電極邊角碎裂、刀（dāo）具（jù）及其幾（jǐ）何參數（shù）的選擇缺乏理論指導等問題。采用摩擦學、切削力（lì）學和材料學理論（lùn），以及在線攝影技術、材料微觀分析技術和測試分（fèn）析技術，通過大量的正交切削實驗、高速銑削實驗和摩擦磨損實驗，深入研究了石墨正交切削和高速銑削的切屑形成機理（lǐ），提出了石墨切削機理模型。係統研究了石（shí）墨硬質合金副的滑動摩（mó）擦和磨（mó）粒磨損行為（wéi），揭示（shì）了硬質合金刀具基體材料（liào）和石墨塗層的摩（mó）擦磨損機理。分析研究了刀具（jù）材料、幾何角（jiǎo）度和（hé）工（gōng）藝參數（shù）對表麵加工（gōng）質量、切削力和刀具磨損的影響，優化了石墨高速銑削的工藝參數。在（zài）此基礎上，以低成本和高成本實現了典型的薄壁石墨電極。這些研究對提高石墨電極高速銑削（xuē）加工技術水平具有重要意義，也將為我國（guó）模（mó）具製造（zào）業的發展帶來巨大（dà）的推動力和一定的經濟效益。    

    石墨是一種由石墨碳組成的碳材（cái）料，是當今（jīn）工業材料中發展（zhǎn）最快的材料之一。不僅在傳（chuán）統工業行（háng）業(冶（yě）金、化工、機械)中（zhōng）的應用（yòng）日益增多，而且其應用已擴展到更廣泛的高（gāo）科（kē）技領域，如航天（tiān）、航空、電子、電化（huà）學、通訊、核工業、精密機械、生物工程、環境保護等。本文研究的石墨材料是冷等靜壓成型用於電火花加（jiā）工的各向同性（xìng）高性能石墨電極材料(除非另（lìng）有說明，本（běn）文（wén）研究的所有石墨材料簡稱石墨)，在國外應用（yòng）廣泛。美國95%以上的電火花加工用戶選擇石墨作為電極材料，在日本、瑞（ruì）士等其他工業化國家石（shí）墨也占據主（zhǔ）要地位。近年來，石墨作為（wéi）一種電極材料，在我國汽車、家（jiā）電（diàn）、通訊、電子等行業的產品模具電（diàn）火花加工製造（zào）領域得（dé）到了廣泛的應用。石墨的密度約為（wéi）1.55-1.859/em3，僅為銅的1/5。同時石墨可以粘結（jié），所以可以用來製造形狀複雜的大型（xíng）電極。與銅電極材料相比，石墨具有強度高、電極消耗低、熱變形小等優點（diǎn），特別適用於製造薄壁、翅片、微孔等特殊結構複雜型腔模具（jù）的電極。石墨電極（jí）材料已逐漸取代銅電極成為電（diàn）火花（huā）加工的主流電極材料（liào）。

     目（mù）前，在國內石墨電極（jí）高速加工企業的實際生產過程（chéng）中，工藝參數的選擇主要依靠（kào）程序員的現場實（shí）踐（jiàn）經驗。由於石墨高速（sù）銑（xǐ）削技術缺乏係統的理論指導，難以根（gēn）據不同的加工方法、刀具材料、工件（jiàn）材料和形狀及時（shí）合理地選擇高速銑削工藝參（cān）數，這是製約石墨電（diàn）極進一步推（tuī）廣應用的關鍵因（yīn）素之一。因此，如何從基礎理論研究（jiū）上探索石墨加工刀具的磨損機（jī）理和加工過程中工件的破（pò）碎機理，如何合理選擇高速銑削（xuē）工藝實（shí）現低成本、高（gāo）精度、高效率的石墨加工，是當前急（jí）需解決的重要應用基礎研究問題（tí）。

      石墨（mò）的傳統加工方法包括車削、銑削、磨削和鋸切等。，但都隻能實現形狀（zhuàng）簡單、精度低的電極加工。隨著石墨高速加（jiā）工中心、刀（dāo）具及相關配套技術的快速發展、推（tuī）廣和應用，這些傳統的加工方式（shì）逐（zhú）漸被高速加工（gōng）技術所取代。石墨高速加工中心的主（zhǔ）軸（zhóu）轉（zhuǎn）速通常在10000-60000 r/min之間，進給（gěi）速度可（kě）達60m/rain，加工壁厚可小於0.2RAM，最小圓角可小於0.2RAM，表麵加工質量和加工精度高，是目前實現石墨高效高精加工的主要手段[61。隨著模具行業產品結構向大型化、精密化、複雜化和高效化（huà）方向的快速發展，對具有深槽、窄縫和微群（qún）孔的精密微結構模具的需求急劇（jù）增加，這也對製造精密（mì）複雜（zá）模（mó）具的石墨（mò）電極高速（sù）加工技術提出了巨大的需求和更高的更新要求。石墨是一種（zhǒng）典型的非均質脆（cuì）性材料，高速銑削過程中（zhōng）產生的（de）石墨屑通常（cháng）是（shì）顆粒狀的微細粉塵。即使是強有（yǒu）力的吸塵係統，也很容易散落、堆積、粘附在前後刀麵和加工（gōng）麵上，與被加（jiā）工的石（shí）墨材料一起（qǐ）對刀具產生劇烈的摩擦，因此石墨切削時刀具磨損和損壞非常嚴重。通常（cháng）刀具磨（mó）損引起的刀具（jù）成（chéng）本占總加工成本的三分之一以上（shàng），這也導致工件的尺寸（cùn）精度和（hé）表麵質量難以保證。在（zài）石墨高速銑削過程中，由於以下原（yuán）因（yīn），可能會對石墨工件造成切削衝擊，導致石墨電極角部脆斷（duàn）:

(1)工件圓角處銑削方向的改變；

(2)機床加速度突然變化:

(3)刀具切削方（fāng）向和角度的改變；

(4)斷續銑削中（zhōng）的切削振動；

(5)工具磨損和損壞（huài）等。