與石墨的搏斗：加工指南

石墨是一種較軟的材料，但實際上是最難加工的材料之一。機械師在使用數(shù)控機床加工這些零件時，需要考慮工具、冷卻液的使用和人身安全。這個“放大鏡”柱將檢查材料特性，要考慮的關鍵加工技術(shù)，以及適當選擇刀具的技巧，以在這個棘手的材料中取得成功。

什么是石墨？

石墨是碳的同素異形體，但這兩個術(shù)語并不簡單地互換。碳是一種元素，可以形成幾個不同的同素異形體，包括石墨、金剛石和富勒石。石墨恰好是最穩(wěn)定的碳形態(tài)，也是最常見的，因為在標準條件下，碳自然會以石墨的形式出現(xiàn)。

石墨以其優(yōu)異的導電性和耐高溫、耐腐蝕性而得到了廣泛的認可。這使得它成為航空航天、電極、核能、能源和軍事工業(yè)中高溫高壓環(huán)境中的常見材料。

盡管石墨可以輕松地處理強烈的高壓情況，但它實際上是一種非常柔軟、耐磨、易碎的材料。這在加工時會帶來嚴重的挑戰(zhàn)，因為石墨會腐蝕刀具，并嚴重縮短刀具的使用壽命。然而，有了適當?shù)墓ぞ吆图夹g(shù)，就有辦法優(yōu)化石墨加工，使其比競爭對手更具成本效益。

石墨加工技術(shù)

由于石墨是一種軟而脆的材料，因此在使用數(shù)控機床加工時需要特別考慮以避免產(chǎn)生碎屑。為了得到一個好的切割，建議您采取輕芯片負載和使用較低的進給率在石墨。如果你要在一個快速的進給速度下進行一個大的切割，你會開始切割石墨，并可能導致它完全斷裂。為了給出一個比較點，石墨的切屑載荷與鋁材料的切屑載荷相似，但不到進給速度的一半。

為了給你一個石墨的速度和進給的想法，這里是一個例子，使用1/4’工具CVD金剛石涂層，4槽方銑刀。如果該工具在780 SFM的標準轉(zhuǎn)速12000下運行，則對于140 IPM的進給率，建議的芯片負載為.00292。

在機器設置方面，要記住的一個主要提示是始終避免使用冷卻液。石墨是一種相當多孔的材料，因此它可以吸收冷卻液并充當“冷卻液海綿”，這將導致成品零件出現(xiàn)問題。在機器內(nèi)部和工裝上，冷卻液實際上會與石墨粉塵發(fā)生反應，產(chǎn)生研磨漿，這將在加工過程中造成問題。建議在加工石墨時使用真空系統(tǒng)清除材料。否則，涂層刀具應能夠干燥運行。

加工石墨時要注意的另一件事是，由于石墨不會產(chǎn)生碎屑，而是一團非常磨蝕的灰塵，如果沒有適當?shù)淖o理，它可能對操作員和機器有害。操作人員應佩戴防護面罩，避免吸入石墨粉塵。適當?shù)耐L和保持車間的空氣質(zhì)量也是在石墨中工作時保護機械師的關鍵。

由于石墨粉塵也具有極強的導電性，它很容易損壞數(shù)控機床內(nèi)部的非保護電路，從而導致重大電氣問題。雖然不建議使用冷卻液，但真空系統(tǒng)有助于清除灰塵，防止灰塵在機器內(nèi)部積聚過多，防止出現(xiàn)嚴重問題。

石墨加工用刀具

如前所述，石墨是一個臭名昭著的刀具殺手，由于其極易磨損的性質(zhì)。即使是最高質(zhì)量的硬質(zhì)合金立銑刀，如果不涂層，在大多數(shù)工作中也會很快磨損。這種極端磨損可能會迫使在操作過程中更換刀具，這可能導致在嘗試重新啟動磨損刀具停止的操作時零件出現(xiàn)缺陷。

石墨加工中，選擇刀具時，涂層和切削刃是最重要的考慮因素。刀具幾何的凹槽計數(shù)、螺旋角和其他關鍵特征最終在購買工具時僅次于涂層。

對于石墨加工，建議盡可能使用CVD（化學氣相沉積）金剛石涂層，以最大限度地提高刀具壽命和刀具性能。這些涂層直接生長到硬質(zhì)合金端銑刀中，提高硬度，并使工具具有比PVD金剛石涂層厚5倍的涂層層。CVD金剛石涂層雖然不是最鋒利的邊緣，但由于金剛石層較厚，它比其他金剛石涂層提供了更長的刀具壽命。

盡管CVD涂層刀具的初始加工成本可能高于未涂層刀具，但由于CVD涂層刀具的刀具壽命比未涂層刀具長得多，這使得每個零件的成本顯著降低。在像石墨這樣的難磨材料中，在石墨的耐磨性完全磨損切削刃之前，無涂層硬質(zhì)合金刀具將持續(xù)很短的時間。使用CVD涂層刀具將使您在競爭中領先一大步，使您的機器在更換刀具的停機時間更短的情況下保持運行，并最終實現(xiàn)可觀的成本節(jié)約。

總的來說，石墨是一種很難用數(shù)控機床加工的材料，但只要有合適的刀具、合適的速度和進給量，你很快就能制造出高質(zhì)量的零件。