烏蘭察布石墨電極高速加工
作者：admin 發(fā)布日期：2018/6/2 關(guān)注次數(shù)：
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1、石墨電極材料特性
烏蘭察布石墨電極在高溫下強(qiáng)度較好、低熱膨脹系數(shù)、較好的可加工性和良好的熱、電導(dǎo)率,因此石墨電極廣泛應(yīng)用 于冶金、電爐、電火花加工等領(lǐng)域。在電火花加工 方面,新型石墨電極材料及其加工技術(shù)的發(fā)展擴(kuò)展了電火花加工的應(yīng)用范圍,提高了其使用性能。
石墨電極與銅電極相比具有電極消耗小、加工速度快、機(jī)械加工性能好、加工精度高、熱變形小、重量輕、表面處理容易、耐高溫、加工溫度高、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,但由于用作EDM電極的石墨材料必須具有足夠的強(qiáng)度以免在操作和EDM加工過程中受到破壞,同時(shí)電極形狀(薄壁、小圓角、銳變)等也對(duì)石墨電極的晶粒尺寸和強(qiáng)度提出較高的要求,這導(dǎo)致在加工過程中石墨工件容易崩碎,刀具容易磨損。因此如何防止工件崩碎、提高表面加工質(zhì)量、降低加工刀具成本成為石墨電極加工的一個(gè)重要問題。
2、石墨材料切削機(jī)理及特點(diǎn)
Masuda(1996)用高速攝影觀察了燒結(jié)碳(2000℃以下燒結(jié))和石墨(2500℃以上燒結(jié))的車削過程，認(rèn)為兩者的切屑形成過程如下：在刀具切削刃與工件接觸時(shí)，產(chǎn)生不斷擴(kuò)展的裂紋，并且接觸處因刀具的進(jìn)給發(fā)生脆性破碎，不斷形成切屑。故主要的切削形成機(jī)理為脆性破裂。
Konig在1998年，研究了石墨高速銑削過程。發(fā)現(xiàn)：石墨切屑的形成與陶瓷等脆性材料有很大相似之處，在刀尖處有擠壓破碎，形成細(xì)小切屑和細(xì)小凹坑，切削產(chǎn)生的裂紋會(huì)向刀尖前下方延伸擴(kuò)展，再擴(kuò)展到自由表面，形成斷裂凹坑,并可用斷裂力學(xué)來解釋；切屑與刀具前刀面的接觸狀態(tài)分為切削接觸沖擊區(qū)和切屑沿前刀面的滑移區(qū)，它們分別導(dǎo)致不同的刀具磨損形態(tài)。
石墨電極材料的切削力只有切削鋁、銅等韌性金屬的10%左右,因此切削力通常不是研究的重點(diǎn)。而實(shí)驗(yàn)測(cè)得石墨材料的車削溫度均不高，在Vc= 500m/min左右時(shí)，最高溫度在160-300℃之間,且與切削速度呈線性關(guān)系。據(jù)此推論，即使Vc=500m/min，切削溫度也不會(huì)超過500℃，所以切削溫度對(duì)切削過程的影響也不太大。研究表明，石墨材料加工，主要的矛盾集中在磨損。
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?刀具與破碎切屑區(qū)的沖擊接觸產(chǎn)生沖擊磨粒磨損,沿工具表面滑動(dòng)的切屑產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦磨損。
影響磨損的主要因素：刀具材質(zhì)等級(jí)、切削線速度、進(jìn)給量、刀具角度等。
硬質(zhì)合金刀具加工石墨電極材料時(shí)的磨損機(jī)理如下：在滑動(dòng)區(qū)因微切削和表面疲勞破壞而產(chǎn)生磨損；最終導(dǎo)致刀具粘結(jié)相(Co)磨粒磨損和耐磨損相（WC）的磨損、產(chǎn)生裂紋和斷裂脫落。聚晶金剛石刀具磨損是由石墨切屑對(duì)粘結(jié)相的磨損以及金剛石本身破碎后引起的二次磨粒磨損組成。金剛石薄膜刀具表面通常有強(qiáng)烈的石墨粘附，沒有月牙洼磨損。它屬于宏觀沖擊磨損，而不是機(jī)械磨料磨損。金剛石薄膜刀具的壽命可達(dá)普通硬質(zhì)合金刀具的100倍， 并優(yōu)于PCD刀具。故最適合的石墨電極高速加工刀具為：金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具。
石墨電極高速加工時(shí)，如果切削速度增大，雖然大面積磨損的風(fēng)險(xiǎn)增加了，但月牙洼磨損截面積減小。隨著切削速度的增大，在摩擦面生成的石墨潤(rùn)滑膜增厚，表面磨損系數(shù)減小，所以刀具壽命得以大大增加，這也是在石墨切削時(shí)，通常采用高速加工策略的一個(gè)重要原因。
提高銑刀每齒進(jìn)給量，或者增加每齒的切削寬度，增加了平均切屑厚度， 因此切削沖擊上升，刀具磨損上升。
烏蘭察布石墨電極在高溫下強(qiáng)度較好、低熱膨脹系數(shù)、較好的可加工性和良好的熱、電導(dǎo)率,因此石墨電極廣泛應(yīng)用 于冶金、電爐、電火花加工等領(lǐng)域。在電火花加工 方面,新型石墨電極材料及其加工技術(shù)的發(fā)展擴(kuò)展了電火花加工的應(yīng)用范圍,提高了其使用性能。
石墨電極與銅電極相比具有電極消耗小、加工速度快、機(jī)械加工性能好、加工精度高、熱變形小、重量輕、表面處理容易、耐高溫、加工溫度高、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,但由于用作EDM電極的石墨材料必須具有足夠的強(qiáng)度以免在操作和EDM加工過程中受到破壞,同時(shí)電極形狀(薄壁、小圓角、銳變)等也對(duì)石墨電極的晶粒尺寸和強(qiáng)度提出較高的要求,這導(dǎo)致在加工過程中石墨工件容易崩碎,刀具容易磨損。因此如何防止工件崩碎、提高表面加工質(zhì)量、降低加工刀具成本成為石墨電極加工的一個(gè)重要問題。
2、石墨材料切削機(jī)理及特點(diǎn)
Masuda(1996)用高速攝影觀察了燒結(jié)碳(2000℃以下燒結(jié))和石墨(2500℃以上燒結(jié))的車削過程，認(rèn)為兩者的切屑形成過程如下：在刀具切削刃與工件接觸時(shí)，產(chǎn)生不斷擴(kuò)展的裂紋，并且接觸處因刀具的進(jìn)給發(fā)生脆性破碎，不斷形成切屑。故主要的切削形成機(jī)理為脆性破裂。
Konig在1998年，研究了石墨高速銑削過程。發(fā)現(xiàn)：石墨切屑的形成與陶瓷等脆性材料有很大相似之處，在刀尖處有擠壓破碎，形成細(xì)小切屑和細(xì)小凹坑，切削產(chǎn)生的裂紋會(huì)向刀尖前下方延伸擴(kuò)展，再擴(kuò)展到自由表面，形成斷裂凹坑,并可用斷裂力學(xué)來解釋；切屑與刀具前刀面的接觸狀態(tài)分為切削接觸沖擊區(qū)和切屑沿前刀面的滑移區(qū)，它們分別導(dǎo)致不同的刀具磨損形態(tài)。
石墨電極材料的切削力只有切削鋁、銅等韌性金屬的10%左右,因此切削力通常不是研究的重點(diǎn)。而實(shí)驗(yàn)測(cè)得石墨材料的車削溫度均不高，在Vc= 500m/min左右時(shí)，最高溫度在160-300℃之間,且與切削速度呈線性關(guān)系。據(jù)此推論，即使Vc=500m/min，切削溫度也不會(huì)超過500℃，所以切削溫度對(duì)切削過程的影響也不太大。研究表明，石墨材料加工，主要的矛盾集中在磨損。
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?刀具與破碎切屑區(qū)的沖擊接觸產(chǎn)生沖擊磨粒磨損,沿工具表面滑動(dòng)的切屑產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦磨損。
影響磨損的主要因素：刀具材質(zhì)等級(jí)、切削線速度、進(jìn)給量、刀具角度等。
硬質(zhì)合金刀具加工石墨電極材料時(shí)的磨損機(jī)理如下：在滑動(dòng)區(qū)因微切削和表面疲勞破壞而產(chǎn)生磨損；最終導(dǎo)致刀具粘結(jié)相(Co)磨粒磨損和耐磨損相（WC）的磨損、產(chǎn)生裂紋和斷裂脫落。聚晶金剛石刀具磨損是由石墨切屑對(duì)粘結(jié)相的磨損以及金剛石本身破碎后引起的二次磨粒磨損組成。金剛石薄膜刀具表面通常有強(qiáng)烈的石墨粘附，沒有月牙洼磨損。它屬于宏觀沖擊磨損，而不是機(jī)械磨料磨損。金剛石薄膜刀具的壽命可達(dá)普通硬質(zhì)合金刀具的100倍， 并優(yōu)于PCD刀具。故最適合的石墨電極高速加工刀具為：金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具。
石墨電極高速加工時(shí)，如果切削速度增大，雖然大面積磨損的風(fēng)險(xiǎn)增加了，但月牙洼磨損截面積減小。隨著切削速度的增大，在摩擦面生成的石墨潤(rùn)滑膜增厚，表面磨損系數(shù)減小，所以刀具壽命得以大大增加，這也是在石墨切削時(shí)，通常采用高速加工策略的一個(gè)重要原因。
提高銑刀每齒進(jìn)給量，或者增加每齒的切削寬度，增加了平均切屑厚度， 因此切削沖擊上升，刀具磨損上升。
刀具前角增大，改變了切屑顆粒沖擊角度；后角增大，則刀具鋒利性增大，后刀面磨損減??；主偏角的變化，改變了切削受力方向和實(shí)際切削面積，因此隨著主偏角增大，刀具磨損也下降，刀具耐用度得到提高。高速銑削常用球頭銑刀和平底銑刀進(jìn)行加工。當(dāng)采用球頭立銑刀加工曲面，其切削速度從外到里是下降的，因此刀具頂部易于磨損。平底立銑刀可加工臺(tái)階輪廓，加工余量波動(dòng)強(qiáng)烈，加工出的工具輪廓波動(dòng)使精加工刀具受到強(qiáng)烈損害。相同條件下這兩種刀具比較，平底立銑刀的切削距離比球頭刀的長(zhǎng)。
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