石墨加工切削刀具

石墨加工切削刀具

石墨平头铣刀

与铜电极相比,石墨电极具有电极消耗少、加工速度快、机械加工性能好、加工精度高、热变形小、重量轻、表面处理容易、耐高温、加工温度高、电极粘结性好等优点。石墨虽然是一种非常容易切削的材料,但用作电火花加工电极的石墨材料必须具有足够的强度,以免在运行和电火花加工过程中损坏。同时,电极形状(薄壁、小圆角、尖锐变化等)也对石墨电极的晶粒大小和强度提出了更高的要求。这导致石墨工件在加工过程中容易崩塌,刀具容易磨损。

刀具磨损是石墨电极加工中最重要的问题,磨损量不仅影响刀具损耗成本、加工时间、加工质量,还影响电极电火花加工工件材料的表面质量,是优化高速加工的重要参数。石墨电极材料加工中刀具的主要磨损区域是前刀面和后刀面。在前刀面上,刀具与断屑区冲击接触产生冲击磨料磨损,沿刀具表面滑动的切屑产生滑动摩擦磨损。

石墨平头铣刀

选择石墨加工刀具时应注意以下因素

石墨加工刀具材料

刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素,对加工效率、加工质量、加工成本及刀具耐用度等都有很大影响。刀具材料越硬,其耐磨性越好,硬度越高,冲击韧性越低,材料越脆。硬度与韧性是一对矛盾体,也是刀具材料要解决的一个关键问题。对于 石墨工具对于普通TiAlN涂层可以适当选择韧性相对较好,即钴含量稍高的材料;对于金刚石涂层石墨工具,可以适当选择硬度相对较高的,即钴含量稍低的材料。

石墨加工刀具几何角度

为石墨专用工具选择正确的几何角度有助于减少工具振动,从而使石墨工件不易碎裂。

前角

采用负前角加工石墨时,刀具刃口强度较好,抗冲击、摩擦性能好;随着负前角绝对值的减小,刀面背面磨损面积变化不大,但整体呈减小趋势;采用正前角加工时,随着前角的增大,刀具刃口强度减弱,导致刀面背面磨损加剧,采用负前角加工时,切削阻力较大,使切削振动增大;采用较大的正前角加工时,刀具磨损严重,切削振动也较大。

后角

若后角增大,刀具刃口强度下降,刀具后部磨损面积逐渐增大。当刀具后角过大时,切削振动增大。

螺旋角

螺旋角较小时,同一切削刃上切入石墨工件的刀片长度长,切削阻力大,刀具承受的切削冲击力大,因此刀具磨损、铣削力和切削振动都比较大。螺旋角较大时,铣削力的方向偏离工件表面较大,石墨材料破碎引起的切削冲击加剧,因此刀具磨损、铣削力和切削振动也增大。所以刀具角度变化对刀具磨损、铣削力和切削振动的影响是前角、后角和螺旋角综合的结果,所以选择时一定要多加注意。

石墨平头铣刀

石墨加工工具涂层

金刚石涂层刀具具有硬度高、耐磨性好、摩擦系数低的优点。

现阶段,金刚石涂层是石墨加工刀具的最佳选择,也最能体现石墨刀具的优越性能。因为它兼具了天然金刚石的硬度和硬质合金的强度和断裂韧性。但目前在国内,金刚石涂层技术近些年已经有了很大的进步,在普通刀具的基础上,通过优化刀具的角度、选择材料、改进普通涂层的结构等,在一定程度上还是可以应用在石墨加工中的。

金刚石涂层刀具的几何角度与普通涂层刀具有着本质的区别,因此,在设计金刚石涂层刀具时,由于石墨加工的特殊性,可以在不降低刀具刃口耐磨性的前提下,适当加大几何角度,加大容屑槽。对于普通的TiAlN涂层,虽然其耐磨性与未涂层刀具相比有明显的提高,但与金刚石涂层相比,加工石墨时应适当减小几何角度,以增加其耐磨性。

刀具刃口强化

刀具刃口钝化是一个不被广泛重视但又十分重要的问题。用金刚石砂轮刃磨的硬质合金刀具,其刃口均存在不同程度的微观缺口(即微小崩刃和锯齿)。石墨的高速切削对刀具的性能和稳定性提出了更高的要求,特别是金刚石涂层刀具,在涂层前必须进行钝化处理,以保证涂层的牢固性和使用寿命。刀具钝化的目的是解决刀具刃磨后刃口出现微观缺口的问题,降低其锋利度,达到刃口光滑平整、坚固耐用的目的。

石墨平头铣刀

切削加工条件

切削条件的选择对刀具寿命有相当大的影响。

切割 方法(自己的 填写和 填充)

顺铣的切削振动比逆铣小。顺铣时,刀具的切削厚度由最大减小到零,刀具切入工件后,不会因切不进切屑而产生刀具跳动,工艺系统刚性好,切削振动小。逆铣时,刀具的切削厚度由零增大到最大,在刀具切削的初始阶段。由于切削厚度较薄,会在工件表面划出一条痕迹,此时如果切削刃遇到石墨材料中的硬点或工件表面残留的切屑颗粒,就会引起刀具跳动或振动,因此逆铣的切削振动相对较大。

吹气(r 累积)和 电火花加工 大号液体

及时清理工件表面的石墨粉尘,有利于减少刀具的二次磨损,延长刀具寿命,同时也减少了石墨粉尘对机床丝杠、导轨的影响。

其他 阿特斯

选择适当的高转速及相应的大进给率。

综合以上几点,刀具材料、几何角度、涂层、刃口强化及切削加工条件对刀具寿命起着不同的作用,各有千秋,相辅相成。好的石墨刀具应具有石墨粉排屑槽光滑、使用寿命长、能进行深雕、节省加工成本等特点。

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