刀具磨損是石墨電極加(jiā)工中最重要的問題。磨損量不僅影(yǐng)響刀(dāo)具損耗費用、加工時(shí)間、加工質量而且(qiě)影響電極EDM加工工件材料的表(biǎo)麵質量是(shì)優化高速加工的重要(yào)參數。石墨電極(jí)材料(liào)加工的主要刀具磨損區域為前刀麵和後刀麵(miàn)。在前刀麵上刀(dāo)具與(yǔ)破碎切屑區的衝(chōng)擊接觸產生衝擊磨粒磨損沿工具表麵滑動的切屑產(chǎn)生滑動摩擦磨(mó)損。
石墨電極(jí)與銅電(diàn)極相(xiàng)比具有電(diàn)極消耗小、加工速(sù)度(dù)快、機械加工性能好、加工精度高、熱(rè)變形小、重量(liàng)輕、表麵處理容易、耐高溫、加工溫度高、電極可粘結等優點。盡(jìn)管石墨(mò)是一種非(fēi)常容易切削(xuē)的材料但由於(yú)用作(zuò)EDM電極的石墨材料必須具有足夠的強(qiáng)度以免在操(cāo)作和EDM加工過程中受到破(pò)壞,同時電極形狀(薄壁、小圓角、銳變)等也對石墨電極的晶粒尺寸和(hé)強度提出較高的要求這導致(zhì)在加工過程中石墨工件容易崩碎刀(dāo)具容易磨損。
影響刀(dāo)具磨損的幾點事項:
1、刀具材料
刀具材料是決定刀具切削性能的根(gēn)本因素,對於加工(gōng)效率、加工質量、加工成本以(yǐ)及刀具耐用度影響很大(dà)。刀具材料越硬,其耐磨性(xìng)越好,硬度越高,衝擊韌性越低,材料越脆。硬度和韌性是一對矛盾,也是刀具材料所應克服的一(yī)個關鍵。對於石(shí)墨(mò)刀(dāo)具,普通的TiAlN塗層可在選(xuǎn)材上適當選擇(zé)韌性相(xiàng)對較好一點的,也就(jiù)是鈷含量稍高一點的,對於金剛石塗層石墨刀具,可在選材上適當選擇硬度(dù)相對較好一點的,也就(jiù)是鈷含量稍低一點的;
2、刀具的幾何角度
石墨刀具選擇合適的幾何角度,有(yǒu)助(zhù)於減(jiǎn)小刀具的振動,反過來(lái),石墨工件(jiàn)也不容易崩缺, (1)前角,采用負前角加工石(shí)墨時,刀具刃(rèn),強(qiáng)度較好,耐衝擊和摩(mó)擦的性能(néng)好,隨著負(fù)前角絕對值的減小,後刀麵(miàn)磨損麵(miàn)積變化不大,但(dàn)總體呈減小趨勢,采用正前角加工時,隨著前角的增大,刀具刃口強(qiáng)度被削弱,反而導致後(hòu)刀麵磨損加劇。負前角加工時,切削阻力大,增(zēng)大了切削振動,采用(yòng)大正前角加工時,刀具(jù)磨(mó)損嚴重,切削振動(dòng)也較大。
(1)後角,如果後(hòu)角的增大,則刀具刃口強(qiáng)度降(jiàng)低,後刀麵磨損麵積逐漸增大。刀具後角過大(dà)後,切削振動(dòng)加強。
(2)螺旋角,螺旋角較小時(shí),同一切削刃上同時切入石墨工件的刃長最長,切削阻力最大,刀具承受的切(qiē)削(xuē)衝擊力最(zuì)大,因而刀具磨損、銑削力和(hé)切削振動都是最(zuì)大的。當螺旋角去較大時,銑削合力的方向偏離工件表麵的程度大,石墨(mò)材(cái)料因崩碎而(ér)造成的切削(xuē)衝擊加劇,因而刀具(jù)磨損、銑削力和切削振動也都(dōu)有所增大。因此,刀具角(jiǎo)度變化(huà)對刀具磨損、銑削力和切削振動的影響(xiǎng)是前角、後角及螺旋角綜合產生的,所以在(zài)選(xuǎn)擇方麵一定要(yào)多加注意。
通過對石墨材料的加工特(tè)性做了大量的科學測試,PARA刀具優化了相關刀具的幾何角度(dù),從而使得刀具的整體切削性能大大提高。
3、刀具的塗(tú)層
金剛石塗層刀具的硬(yìng)度高、耐磨性好、摩擦係數低等優點,現(xiàn)階段金剛(gāng)石(shí)塗層是石(shí)墨加(jiā)工(gōng)刀具的最佳選擇,也最能體現石(shí)墨刀具優(yōu)越的使用性能,金剛石塗(tú)層的硬質合金刀具的優點是綜合了天然金(jīn)剛石的硬度和硬質合金的強度及斷裂韌性,但是在國內金剛石塗層技術還處於起(qǐ)步階段,還有成本的投入都是(shì)很大的,所以金(jīn)剛石塗層在(zài)近期不會有太大(dà)發展,不過我們可以在(zài)普通刀具的基礎上,優化刀具的角度,選材等方麵和改善普通塗層的結構,在某種程度上是可以在石墨加工當中(zhōng)應用的。
金剛石塗層刀具和普通塗層刀具的幾何角度有本質的區別,所以在設計金剛(gāng)石塗層刀具時,由於石墨加工的特殊性,其幾何角度(dù)可適當放大,容削槽也(yě)變大,也不會降低其刀具鋒(fēng)口的耐磨性(xìng),對於普通的TiAlN塗層,雖(suī)然比無塗(tú)層的刀具耐磨有顯著的提高,但比起金剛石(shí)塗層來說,在(zài)加工石墨時它的幾何角(jiǎo)度應適當放小,以增加其耐磨性(xìng)。
對金剛石塗層來說(shuō),目前世界(jiè)上眾多的塗層(céng)公司均投入大量的人力和物力來研究開發相關塗層技術,但是至今為止,國外成熟而又經(jīng)濟的塗層(céng)公司僅僅限於歐洲,PARA作為一款優秀的石墨加工刀具同樣采用目(mù)前世界最先進的塗層技(jì)術對刀具進行表麵處理,以確保加工壽命的同時,保證刀(dāo)具的經濟實用。
4、刀(dāo)具刃口的強化
技術總結石墨刀具的特點
刀具刃口鈍化(huà)技術是一個還不被人們普遍重視,而又是十分(fèn)重要的(de)問題。金剛石砂輪刃磨後的硬質合金刀具刃口,存在程度不同的微觀缺口(即微小崩刃與鋸口)。石墨高速切削加工刀具性(xìng)能和穩定性提出了更高的要求,特別是金剛(gāng)石塗層刀具在塗層前必須經過刀口的鈍化處理,才能保證塗(tú)層的牢固性和使用壽命。刀具鈍化目的就是解決上述刃磨後(hòu)的刀(dāo)具刃口微(wēi)觀缺口的缺陷,使其鋒值減少或消除,達到圓滑平整,既鋒利堅固又耐用的目的。
5、刀具的(de)機(jī)械加工條件
選擇適當的加工(gōng)條(tiáo)件對於刀具的壽命有相當大的影響。
(1)切削方式(順銑和逆銑(xǐ)),順銑時的切削振動小於逆(nì)銑的切削振動。順銑時的刀具切入厚度從最大減小到零,刀(dāo)具切入工件(jiàn)後不會出現因切不下切屑而造成的(de)彈刀現象,工藝係統的剛性好,切削振動小,逆銑時,刀 具(jù)的切入厚(hòu)度從零增加到最大,刀(dāo)具切入初(chū)期因切削厚度薄將在工件表麵(miàn)劃擦一段(duàn)路徑,此時刃口如果遇到石墨材料中的硬質點或殘留在工件表麵的切(qiē)屑顆粒(lì),都將(jiāng)引起刀具的彈刀或顫振,因此逆銑的切削振動大,;
(2)吹氣(或吸塵),和浸漬電火花液加工,及時清理工件表麵(miàn)的石墨粉塵,有利於減小刀具二次(cì)磨損,延長刀(dāo)具的使(shǐ)用壽命,減(jiǎn)少石墨粉塵對機(jī)床絲杠和導軌的影響;
(3)選(xuǎn)擇(zé)合適的高(gāo)轉速及相應的大進給量(liàng)。
綜述以(yǐ)上幾點,刀具的材料、幾何角度、塗層、刃口的強化(huà)及機械加(jiā)工條件,在(zài)刀具的使(shǐ)用(yòng)壽命中扮演者不同(tóng)的角色,缺一不可,相(xiàng)輔相成(chéng)的。一把好的石墨刀具,應具備流暢的(de)石墨粉排屑槽、長的使用壽命、能夠深雕刻加工、能節約加工(gōng)成本。