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刀具在石墨加工的应用

发布时间:2010-04-04 点击: 次 【打印此页】【关闭窗口

石墨电极与铜电极相比具有电极消耗小、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、电极可粘结等优点。尽管石墨是一种非常容易切削的材料,但由于用作EDM电极的石墨材料必须具有足够的强度以免在操作和EDM加工过程中受到破坏,同时电极形状(薄壁、小圆角、锐变)等也对石墨电极的晶粒尺寸和强度提出较高的要求,这导致在加工过程中石墨工件容易崩碎,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费用、加工时间、加工质量,而且影响电极EDM加工工件材料的表面质量,是优化高速加工的重要参数。石墨电极材料加工的主要刀具磨损区域为前刀面和后刀面。在前刀面上,刀具与破碎切屑区的冲击接触产生冲击磨粒磨损,沿工具表面滑动的切屑产生滑动摩擦磨损。
  影响刀具磨损的几点事项:
  1、刀具材料
  刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素,对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。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。硬度和韧性是一对矛盾,也是刀具材料所应克服的一个关键。对于石墨刀具,普通的TiAlN涂层可在选材上适当选择韧性相对较好一点的,也就是钴含量稍高一点的;对于金刚石涂层石墨刀具,可在选材上适当选择硬度相对较好一点的,也就是钴含量稍低一点的;
  PARA刀具结合多年的经验,选用欧洲著名品牌的刀具材料.
  2、刀具的几何角度
  石墨刀具选择合适的几何角度,有助于减小刀具的振动,反过来,石墨工件也不容易崩缺;
  (1)前角,采用负前角加工石墨时,刀具刃口强度较好,耐冲击和摩擦的性能好,随着负 前角绝对值的减小,后刀面磨损面积变化不大,但总体呈减小趋势,采用正前角加工时,随着前角的增大,刀具刃口强度被削弱,反而导致后刀面磨损加剧。负前角加工时,切削阻力大,增大了切削振动,采用大正前角加工时,刀具磨损严重,切削振动也较大。
  (2)后角,如果后角的增大,则刀具刃口强度降低,后刀面磨损面积逐渐增大。刀具后角过大后,切削振动加强。
  (3)螺旋角,螺旋角较小时,同一切削刃上同时切入石墨工件的刃长最长,切削阻力最大,刀具承受的切削冲击力最大,因而刀具磨损、铣削力和切削振动都是最大的。当螺旋角去较大时,铣削合力的方向偏离工件表面的程度大,石墨材料因崩碎而造成的切削冲击加剧,因而刀具磨损、铣削力和切削振动也都有所增大。
  因此,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、后角及螺旋角综合产生的,所以在选择方面一定要多加注意。
  通过对石墨材料的加工特性做了大量的科学测试,PARA刀具优化了相关刀具的几何角度,从而使得刀具的整体切削性能大大提高。
  3、刀具的涂层
  金刚石涂层刀具的硬度高、耐磨性好、摩擦系数低等优点,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优越的使用性能;金刚石涂层的硬质合金刀具的优点是综合了天然金刚石的硬度和硬质合金的强度及断裂韧性;但是在国内金刚石涂层技术还处于起步阶段,还有成本的投入都是很大的,所以金刚石涂层在近期不会有太大发展,不过我们可以在普通刀具的基础上,优化刀具的角度,选材等方面和改善普通涂层的结构,在某种程度上是可以在石墨加工当中应用的。


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