石墨專用刀具的特點(diǎn)與應(yīng)用
石墨電極具有電極消耗小、加工速度快讲侵、機(jī)械加工性能好蚪录、加工精度高、熱變形小耸壮、重量輕粤街、表面處理容易、耐高溫笑驶、加工溫度高职颜、電極可粘結(jié)等優(yōu)點(diǎn)。盡管石墨是一種非常容易切削的材料粤蝎,但由于用作EDM電極的石墨材料必須具有足夠的強(qiáng)度真仲,以免在操作和EDM加工過程中受到破壞,同時(shí)電極形狀(薄壁初澎、小圓角秸应、銳變等)也對(duì)石墨電極的晶粒尺寸和強(qiáng)度提出了較高要求,這導(dǎo)致在加工過程中石墨工件容易崩碎碑宴,刀具容易磨損软啼。
刀具磨損是石墨電極加工中最重要的問題。磨損量不僅影響刀具損耗費(fèi)用延柠、加工時(shí)間祸挪、加工質(zhì)量,而且影響電極EDM加工工件材料的表面質(zhì)量贞间,是優(yōu)化高速加工的重要參數(shù)贿条。石墨電極材料加工的主要刀具磨損區(qū)域?yàn)榍暗睹婧秃蟮睹妗T谇暗睹嫔显鋈龋毒吲c破碎切屑區(qū)的沖擊接觸產(chǎn)生沖擊磨粒磨損整以,沿工具表面滑動(dòng)的切屑產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦磨損胧辽。
影響刀具磨損的主要因素包括:
1 刀具材料
刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素,對(duì)于加工效率勒蜘、加工質(zhì)量悄锈、加工成本以及刀具耐用度影響很大。刀具材料越硬炊惊,其耐磨性越好菌渐,硬度越高,沖擊韌性越低亮钩,材料越脆暖娃。硬度和韌性是一對(duì)矛盾,也是刀具材料所應(yīng)解決的一個(gè)關(guān)鍵問題儒淌。對(duì)于石墨刀具雷昵,普通的TiAlN涂層可在選材上適當(dāng)選擇韌性相對(duì)好一點(diǎn)的荡担,也就是鈷含量稍高一點(diǎn)的品客;對(duì)于金剛石涂層石墨刀具,可在選材上適當(dāng)選擇硬度相對(duì)高一點(diǎn)的准瘪,也就是鈷含量稍低一點(diǎn)的粟翔。
2 刀具幾何角度
石墨專用刀具選擇合適的幾何角度,有助于減小刀具的振動(dòng)讼载,反過來轿秧,石墨工件也不容易崩缺。
2.1 前角
采用負(fù)前角加工石墨時(shí)咨堤,刀具刃口強(qiáng)度較好菇篡,耐沖擊和摩擦的性能好,隨著負(fù)前角絕對(duì)值的減小一喘,后刀面磨損面積變化不大驱还,但總體呈減小趨勢(shì),采用正前角加工時(shí)凸克,隨著前角的增大议蟆,刀具刃口強(qiáng)度被削弱,反而導(dǎo)致后刀面磨損加劇萎战。負(fù)前角加工時(shí)咐容,切削阻力大,增大了切削振動(dòng)蚂维,采用大正前角加工時(shí)戳粒,刀具磨損嚴(yán)重,切削振動(dòng)也較大侦广。
2.2 后角
如果后角增大恼芙,則刀具刃口強(qiáng)度降低重柄,后刀面磨損面積逐漸增大。刀具后角過大后仪丛,切削振動(dòng)加強(qiáng)汤史。
2.3 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(zhǎng)最長(zhǎng)卒粮,切削阻力最大巴锄,刀具承受的切削沖擊力最大,因而刀具磨損钱挺、銑削力和切削振動(dòng)都是最大的惕拍。當(dāng)螺旋角較大時(shí),銑削合力的方向偏離工件表面的程度大辣沧,石墨材料因崩碎而造成的切削沖擊加劇狼棠,因而刀具磨損、銑削力和切削振動(dòng)也都有所增大哀铡。因此杯聚,刀具角度變化對(duì)刀具磨損、銑削力和切削振動(dòng)的影響是前角抒痒、后角及螺旋角綜合產(chǎn)生的幌绍,所以在選擇時(shí)一定要多加注意。
3 刀具涂層
金剛石涂層刀具具有硬度高故响、耐磨性好傀广、摩擦系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)。在現(xiàn)階段彩届,金剛石涂層是石墨加工刀具的最佳選擇伪冰,也最能體現(xiàn)石墨刀具優(yōu)越的使用性能。金剛石涂層硬質(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(qiáng)度及斷裂韌性樟蠕。但是贮聂,目前在國(guó)內(nèi),金剛石涂層技術(shù)還處于起步階段坯墨,還有成本的投入也很大寂汇,所以金剛石涂層在近期不會(huì)有太大發(fā)展。不過捣染,我們可以在普通刀具的基礎(chǔ)上免姻,優(yōu)化刀具的角度、選材和改善普通涂層的結(jié)構(gòu)豌泊,在某種程度上们灵,還是可以在石墨加工中應(yīng)用的。
金剛石涂層刀具與普通涂層刀具的幾何角度有本質(zhì)區(qū)別怔于,因此禀蜒,在設(shè)計(jì)金剛石涂層刀具時(shí)畅刑,由于石墨加工的特殊性,其幾何角度可適當(dāng)放大槐猪,容屑槽也變大喇躲,而不會(huì)降低刀具刃口的耐磨性。對(duì)于普通的TiAlN涂層许食,雖然與無涂層刀具相比继棉,其耐磨性有顯著提高,但比起金剛石涂層來說够菊,在加工石墨時(shí)其幾何角度應(yīng)適當(dāng)減小终琅,以增加其耐磨性。
對(duì)金剛石涂層來說符衔,目前世界上眾多涂層公司均投入大量人力物力來研究開發(fā)相關(guān)技術(shù)找前,但迄今為止,國(guó)外技術(shù)成熟而經(jīng)濟(jì)性又好的涂層公司僅限于歐洲企業(yè)判族。
4 刀具刃口強(qiáng)化
刀具刃口的鈍化是一個(gè)還不被人們普遍重視躺盛,而又十分重要的問題。用金剛石砂輪刃磨后的硬質(zhì)合金刀具切削刃五嫂,存在程度不同的微觀缺口(即微小崩刃與鋸齒)颗品。石墨的高速切削加工對(duì)刀具性能和穩(wěn)定性提出了更高要求,特別是金剛石涂層刀具沃缘,在涂層前必須經(jīng)過刀口鈍化處理,才能保證涂層的牢固性和使用壽命则吟。刀具鈍化的目的槐臀,就是解決刀具刃磨后的刃口微觀缺口的問題,減小其鋒利度氓仲,達(dá)到圓滑平整水慨,既堅(jiān)固又耐用的目的。
5 切削加工條件
切削加工條件的選擇對(duì)于刀具壽命有相當(dāng)大的影響敬扛。
5.1 切削方式(順銑和逆銑)
順銑的切削振動(dòng)小于逆銑现熔。順銑時(shí),刀具切入厚度從最大減小到零滤躺,刀具切入工件后展霸,不會(huì)出現(xiàn)因切不下切屑而造成的彈刀現(xiàn)象,工藝系統(tǒng)剛性好屠途,切削振動(dòng)休杭 ;逆銑時(shí)带诊,刀具的切入厚度從零增加到最大辈喜,刀具切入初期捺柬,因切削厚度薄,將在工件表面劃擦一段路徑砖伴,此時(shí)望泪,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愧汽,因此逆銑的切削振動(dòng)較大贫宫。
5.2 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枝誊,延長(zhǎng)刀具使用壽命况芒,減少石墨粉塵對(duì)機(jī)床絲杠和導(dǎo)軌的影響。
5.3 其它事項(xiàng)
選擇合適的高轉(zhuǎn)速及相應(yīng)的大進(jìn)給量叶撒。
綜合以上各點(diǎn)绝骚,刀具的材料、幾何角度祠够、涂層压汪、刃口強(qiáng)化及切削加工條件,在刀具的使用壽命中扮演著不同的角色古瓤,缺一不可止剖,相輔相成。一把好的石墨刀具落君,應(yīng)具備流暢的石墨粉排屑槽穿香、長(zhǎng)的使用壽命、能夠進(jìn)行深雕刻加工绎速,能節(jié)約加工成本皮获。
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