石墨電極高速切削的切削力和切削溫度

　　通常用常規的車削、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雜性的要求持續增加。高速加工的高加工表面質量和高加工精度使得石墨電極的高速加工已成為模具EDM加工中的一個熱點，許多生產廠家都已推出了石墨高速加工中心。例如Makino SNC64數控高速石墨銑床、R?:ders RFM系列機床等，主軸轉速通常在10000～60000r/min，進給速度可達60m/min 以上，加工壁厚小于1mm，最小圓角半徑小于0.2mm。

圖1 車削燒結炭和石墨時的切削過程

圖2 石墨高速銑削過程和刀具磨損形態

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碳(2000℃以下燒結)和石墨(2500℃以上燒結)的車削過程(圖1)，認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，產生了一條裂紋擴展，工件的一部分因刀具推進發生破碎，形成切屑。碳相材料切削時的大多數裂紋向下擴展，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展，大多數切屑沿前刀面滑動，因而產生刀具月牙洼磨損。

　　K?:nig(1998)在研究石墨高速銑削過程后認為: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，形成細小切屑和細小凹坑，切削產生的裂紋會向刀尖前下方延伸擴展，再擴展到自由表面，形成斷裂凹坑，并可用斷裂力學來解釋：切屑與刀具前刀面的接觸狀態分為切削接觸沖擊區和切屑沿前刀面的滑移區，它們分別導致不同的刀具磨損形態(圖2)。

　　影響切削過程的因素主要有:切削速度、切削進給量、刀具幾何參數、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。而實驗測得石墨材料的車削溫度均不高，在Vc =500m/min 左右時，最高溫度在160～300℃之間，且與切削速度呈線性關系。據此推論，即使Vc = 500m/min，切削溫度也不會超過500℃，對切削過程的影響不太大(圖3)。