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模具中石墨材质CNC加工技术
发布时间：
2020-07-21
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模具中石墨CNC加工技术分享：从设备、治具到刀具
石墨型模具配件
石墨在模具和模具零配件中都会被用到，石墨有良好的物理和化学性能，主要体现在：良好的导热和导电性，耐高温耐腐蚀性，良好的润滑和抗磨性，易加工，可用以机构复杂且精度要求很高的模具及模具零部件。
石墨材料广泛应用于玻璃成型模具，由于其具有化学稳定性，不易受熔融玻璃的浸润，不会改变玻璃的成分，石墨材料耐热冲击性能良好，尺寸随温度变化小等特点，所以近年来在玻璃制造中成为不可缺少的模具材料，可以用它来制造玻璃管，弯管，漏斗及其它各种异型玻璃瓶的铸模。
电火花加工性能：速度快：重量轻、损耗小、无毛刺、易抛光、成本低
1. 如何选用石墨加工设备?
（1）吸尘强度要高
石墨加工对机器要求很严格，粉末不只对机器造成伤害，对人也会造成一定的伤害，所以对设备吸尘强度的建议是：
1）变频器控制吸尘器运作，减少震动源
2）吸尘口靠近加工区域，快速吸尘
3）定时吹尘设计，使角落里沉淀的石墨粉尘被吹起，并吸走，不会滞留在机器内部
4）刀库门带吹气装置，防止石墨粉尘进入刀库，粘上刀柄影响加工精度
（2）机床密封性很重要
刀库的密封包括Y轴的设计的密封都要做到很严格，机床的密封性如果做得不好的话，设备进入粉尘，基本上不超过3个月，有些电子元件就慢慢损坏。建议Y轴防尘罩一体化设计，防护性能升级。
（3） 一般需用固态导轨油
石墨的设备一般用固态导轨油，石墨的导轨油还是会滴油的原因是油污时间一长就会沉淀，产生废油，废油也会慢慢滴到石墨或是机台里面，建议：
1）导轨油一旦滴落石墨表面，即毁坏材料；
2）使用滴油回收装置，定时吸油，废油回收。
2. 设计好加工治具
真空治具
上图是一个真空治具，一个治具可以做两个或多个的产品。目前很多都是真空吸附台，一个机台上可以装大的、小的，达3~4个。有的石墨加工用的是工装，但这是做模具电极的；做石墨模具一般都会采用真空吸附台，加工尺寸稳定，变形量也小。
3. 选好刀具
石墨加工的难点也在刀具上面，刀具磨损的非常快，国内普通的刀具也就3-4个小时，好一点的5个小时。国外的进口刀具大大概也就6-8个小时。选择刀具时尽量选择平底带R刀，不要选择平底刀（开粗精修的时候）。因为平底刀的刀尖是锋利的，切削出来石墨会容易崩。石墨比较硬也比较脆，用太过尖利的去切它，会容易崩掉。所以我们现在切削时都会选带点R角的刀具（0.5R或是0.2R）。
球刀一般是用来精修。损耗最大是如下图的R刀，一套模具其加工时间要2个小时，做的精细的要3个小时。现在国内也在努力的研究刀具的材质和涂层，希望它的加工时间变的更久成本会降低。
4. 在不同加工阶段下设置好参数、选好刀具
1) 开粗
开粗石墨加工路径
如下图是简单的石墨加工路径，是开粗的路径，旁边是放大的开粗的切削深度，每刀的加工量。
参数的设置：
切削量：2~3mm
加工速度：3~4m/min
主轴转速：10000~12000rpm
刀具的选择：
开粗刀：四刃，10~12mm
（直径过小：速度慢，加工没效率）
（直径过大：刀摆大，影响加工精度）
开粗的效果图
2) 中粗
中粗石墨加工路径
参数的设置：
切削量：0.5mm
加工速度：3m/min
主轴转速：15000rpm
刀具的选择：
R刀：R3（带曲面，曲面稍微大，适合曲面开粗）
中粗的效果图
3) 精修
精修石墨加工路径
如上图是精修的加工路径，精修加工爬坡的曲面很多种路径：0°、45°、90°、包括环形的都有在切削，目前切削效果最好的还是90°的，90°普遍来说是比较好的。一般用R刀精修，效果也是比较好的，但是国外的机床用圆鼻刀，这对机床精度要求很高。像牧野、米克朗的切出的精度就很高，用圆鼻刀切出来也会很亮，基本上切出来不用抛光。
参数的设置：
切削量：0.03mm
加工速度：3m/min
主轴转速：22000rpm
刀具的选择：
凸模：R刀：R2（曲面小，可设置高转速，震动小，提高加工效果）
凹模：圆鼻刀（平底带R刀） （6R0.5 / 4R0.2）
（6&4代表直径，0.5&0.2代表R角度，R角度越小，表示加工范围越小，加工更精细，可处理凹模中角落位置加工。）
精修效果图
二、石墨CNC加工中会遇到哪些问题及如何解决
1. 刀线问题
1）刀具问题：建议尽量使用高质量刀具。目前刀具材质以及涂层配方，多进口为宜。国内刀具的材质和涂层还在继续深入研究当中。
2）后处理：配合数控系统的专用后处理程序。
2. 暗纹问题
机床、刀具等都会影响精度，产生暗纹。
1）系统问题：系统设置需调整，选择“高精修”模式，配合系统专用后处理；
2）走刀方式：建议最好两轴同时移动，而非三轴同时移动。45°一般使用三轴同时动，三轴同时动的话效果没那么好，容易产生刀纹。