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，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。石墨恰好是最穩定的碳形態，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。

石墨以其優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、能源和軍事工業中高溫高壓環境中的常見材料。

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，因為石墨會腐蝕刀具，并嚴重縮短刀具的使用壽命。然而，有了適當的工具和技術，就有辦法優化石墨加工，使其比競爭對手更具成本效益。

石墨加工技術

由于石墨是一種軟而脆的材料，因此在使用數控機床加工時需要特別考慮以避免產生碎屑。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問題。在機器內部和工裝上，冷卻液實際上會與石墨粉塵發生反應，產生研磨漿，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，由于石墨不會產生碎屑，而是一團非常磨蝕的灰塵，如果沒有適當的護理，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。適當的通風和保持車間的空氣質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，它很容易損壞數控機床內部的非保護電路，從而導致重大電氣問題。雖然不建議使用冷卻液，但真空系統有助于清除灰塵，防止灰塵在機器內部積聚過多，防止出現嚴重問題。

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。即使是最高質量的硬質合金立銑刀，如果不涂層，在大多數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、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，無涂層硬質合金刀具將持續很短的時間。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，并最終實現可觀的成本節約。

總的來說，石墨是一種很難用數控機床加工的材料，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量的零件。