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石墨切削加工工藝

石墨材料的傳統機械加工方法有車削、銑削、磨 削、鋸削等，但都只能實現形狀簡單、精度不高的石墨件加工。隨著石墨高速加工中心、刀具以及相關配套技術的快速發展和應用，這些傳統加工方法已經逐漸被高速加工技術所取代。實踐表明: 由于石墨的硬脆特性，在加工時刀具磨損較為嚴重，因此，建議使用硬質合金或金剛石涂層的刀具。

由于石墨具有特殊性，為實現石墨零件的高質量加工，必須采取相應的工藝措施來保證。石墨材料粗加工時，刀具可直接在工件上進刀，采用相對較大的切削參數; 精加工時為避免崩碎的發生，經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，在加工內外形輪廓時，應盡可能采用環繞等高切削，可使得被切削部分受力部位始終比較厚、強度比較高，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彈刀現象，故一般石墨加工選擇順銑。

在加工結構復雜的石墨工件時，除了要按以上的考慮優化加工工藝外，還要根據具體的情況采取一些特殊的措施，以達到最佳的切削效果。

石墨高速加工中，由于石墨材料的硬度、切屑形成的斷續性以及高速切削特性的影響，切削過程中形成交變切削應力并產生一定的沖擊振動，刀具容易發生前刀面和后刀面的磨損，嚴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、摩擦系數低等優點，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、提高加工質量，而且可以降低刀具磨損。德國學者對石墨切削機理研究顯示，石墨切削過程中石墨去除和刀具前角有密切關系。負前角切削增加了壓應力，有利于促進材料的破碎，提高了加工效率，同時避免產生大尺寸的石墨碎片。

石墨高速切削的常用刀具結構類型有立銑刀、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，對曲面和平面都可進行加工。

石墨高速切削時選用合理的切削參數對于工件加工質量、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雜，選擇切削用量和加工策略時，需要考慮工件結構、機床特性、刀具等多方面因素，這主要依靠大量的切削加工實驗。

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

對于薄壁結構石墨件，容易發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，提高薄壁結構石墨件的表面加工質量，減小邊角崩碎和折斷。

石墨高速加工中心的主軸轉速一般較大，在機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; 在選定主軸轉速的情況下，每齒進給量應與主軸轉速相適應，以防止進給太快吃刀量大造成崩刃現象。通常石墨切削加工在石墨專用機床上進行，機床轉速一般為 3000 ～ 5000r /min，進給速度一般為 0． 5 ～ 1m /min，粗加工時選擇相對低的轉速，精加工時選擇高的轉速。對于石墨高速加工中心來說，機床轉速較高，一般選擇在 10000 ～20000r /min 之間，進給速度一般在 1 ～ 10m /min 之間。

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