石墨電極高速切削的切削力和切削溫度

　　通常用常規(guī)的車削、銑削、磨削方法可以滿足加工簡單形狀電極的需求，但近年來對電極幾何形狀復(fù)雜性的要求持續(xù)增加。高速加工的高加工表面質(zhì)量和高加工精度使得石墨電極的高速加工已成為模具EDM加工中的一個(gè)熱點(diǎn)，許多生產(chǎn)廠家都已推出了石墨高速加工中心。例如Makino SNC64數(shù)控高速石墨銑床、R?:ders RFM系列機(jī)床等，主軸轉(zhuǎn)速通常在10000～60000r/min，進(jìn)給速度可達(dá)60m/min 以上，加工壁厚小于1mm，最小圓角半徑小于0.2mm。

圖1 車削燒結(jié)炭和石墨時(shí)的切削過程

圖2 石墨高速銑削過程和刀具磨損形態(tài)

圖3 石墨電極材料的切削溫度

　　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(圖1)，認(rèn)為兩者的切屑形成過程大致是:在刀具切削刃與工件接觸時(shí)，產(chǎn)生了一條裂紋擴(kuò)展，工件的一部分因刀具推進(jìn)發(fā)生破碎，形成切屑。碳相材料切削時(shí)的大多數(shù)裂紋向下擴(kuò)展，切屑散落于刀具表面或堆積在前刀面：石墨切削裂紋沿切削方向擴(kuò)展，大多數(shù)切屑沿前刀面滑動(dòng)，因而產(chǎn)生刀具月牙洼磨損。

　　K?:nig(1998)在研究石墨高速銑削過程后認(rèn)為: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)(圖2)。

　　影響切削過程的因素主要有:切削速度、切削進(jìn)給量、刀具幾何參數(shù)、工具材料和刀具磨損。

　　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℃，對切削過程的影響不太大(圖3)。