石墨是一種常見的非金屬材料，呈黑色，具有耐高低溫性、良好的導電導熱性、良好的潤滑性和穩定的化學特性，導電性好，可用做電火花加工中的電極。與傳統的銅電極相比,石墨具有耐高溫、放電消耗小、熱變形小等諸多優點，在精密復雜件以及大尺寸電極加工方面表現出更好的適應性，已逐步取代銅電極成為電火花加工電極的主流。另外，石墨耐磨材料能在高速、高溫、高壓的條件下使用，不需要潤滑油，很多設備廣泛采用石墨材料制成的活寒杯，密封圈和軸承等。

       目前石墨材料在機械、冶金、化工、國防等領域都得到廣泛的應用，石墨零件種類較多、零件結構較復雜、尺寸精度及表面質是要求較高，國內針對石墨機械加工的研究尚不夠深入，進行機械加工時，容易出現刀具磨損嚴重，工件產生裂紋或折斷、邊角崩碎等現象。國產石墨加工機床也相對較少。國外石墨加工主要采用石墨加工中心進行高速加工，目前已成為石墨機械加工的主要發展方向。

       石墨切削加工性能分析

       石墨屬于非均質結構的脆性材料，石墨切削加工是通過石墨材料的脆性斷裂生成不連續的切屑顆粒或粉末來實現的。針對石墨材料的切削機理，國內外學者做了大量研究，國外學者認為石墨切屑形成過程大致是在刀具切削刃與工件接觸時，刀尖處有擠壓破碎，形成細小切屑和細小凹坑，并產生了一條裂紋，裂紋會向刀尖前下方延伸擴展，形成斷烈凹坑，工件的一部分因刀具推進發生破碎，形成切屑。國內學者認為石墨顆粒極其微細，刀具切削刃的刀尖圓弧較大，因而切削刃的作用類似于擠壓，刀具——工件接觸區的石墨材料受刀具前刀面及刀尖部分的擠壓作用，產生脆性斷裂，從而形成崩碎切屑。

       石墨切削加工過程中，由于工件圓角或拐角處切削方向的改變、機床加速度的變化、刀具切入和切出的方向和角度變化、切削振動等原因，對石墨工件造成一定沖擊，導致石墨件邊角脆性崩碎、刀具磨損嚴重等問題。尤其在加工棱角以及薄窄筋類石墨件時，更容易發生工件的崩角和碎裂，這也成為石墨機械加工的一個難點。

       石墨切削加工工藝

       石墨材料的傳統機械加工方法有車削、鐵削、磨削、鋸削等，但都只能實現形狀簡單，精度不高的石墨件加工。隨著石墨高速加工中心、刀具以及相關配套技術的快速發展和應用，這些傳統加工方法已經逐漸被高速加工技術所取代。實踐表明：由干石墨的硬脆特性，在加工時刀具磨損較為嚴重，因此，建議使用金剛石涂層的刀具（PCD刀具）。

• 切削加工工藝措施

       由于石墨具有特殊性，為實現石墨零件的高質量加工，必須采取相應的工藝措施來保證。石墨材料粗加工時，刀具可直接在工件上進刀，采用相對較大的切削參數；精加工時為避免崩碎的發生，經常采取使用耐磨性好的刀具，且減小刀具的切入量，并保證切削刀具的螺距切入量小于刀具直徑1/2，加工兩端部時進行減速加工等工藝措施。切削加工時還需要合理安排走刀路線，在加工內外形輪廊時，應盡可能采用環繞等高切削，可使得被切削部分受力部位始終比較厚、強度比較高，防止工件斷裂。在加工平面或槽時，盡可能選擇斜線或螺旋進刀；避免在零件工作面上形成島嶼 避免在工作面上切離工件。另外，切削方式也是影響石器切削加工的重要因素，順銑時的切削振動小于逆銑的切削振動，順銑時的刀具切入厚度從最大減小到零，刀具切入工件后不會出現彈刀現象，故一般石墨加工選擇順銑。

       在加工結構復雜的石墨工件時，除了要按以上的考慮優化加工工藝外，還要根據具體的情況采取一些特殊的措施，以達到最佳的切削效果。

• 切削加工刀具

       石墨屬于非金屬材料，所以一般多采用金剛石刀具進行加工，金剛石刀具具有極高的硬度與耐磨性、低摩擦系數、高彈性模量、高熱導、低熱膨脹系數，以及與非鐵金屬親和力小等優點，金剛石刀具分為天然金剛石、單晶金剛石、PCD金剛石和CVD金剛石四類結構，其中用于加工石墨的主要以PCD刀具為主。

       PCD刀具是人工合成的一種多晶金剛石刀具，可以制成PCD車刀片、PCD銑刀片、PCD鉆頭、PCD鉸刀等。對于石墨相關部件的加工，常用的有PCD車刀、PCD銑刀、PCD鉆頭以及金剛石涂層刀具。

       石墨銑刀刀具材質影響著高速銑削加工技術的廣泛使用。現在適用于高速銑削的刀具有：涂層石墨銑刀、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)刀具、聚晶金剛石(PCD)刀具等。刀具材質的選擇對加工效率、加工質量以及加工成本和石墨電極刀具的壽數等有著重要的影響。經過大量的實驗及應用，金剛石石墨銑刀是目前高速銑削加工石墨電極較為理想的刀具材質，金剛石石墨銑刀促進石墨電極高速銑削加工的優勢：高的硬度和耐磨性：· 高速銑削加工石墨電極，刀具材質的硬度有必要遠高于石墨材料的硬度。刀具材料的硬度愈高，其耐磨性愈好，而金剛石是目前發現的最硬的超硬材料，如CDW025和CDW302粒度的金剛石刀具的耐磨性是最好的；高的強度和耐性：· 金剛石刀具材質有很高的強度和耐性，可接受較大切削力、振動和沖擊，聚晶金剛石（PCD）刀具和CVD金剛石涂層刀具，均是采用硬質合金刀具為基體，在切削部位焊接或涂覆金剛石材質，結合金剛石的高硬度和硬質合金的高韌性，避免刀具脆性斷裂；

HPD石墨銑刀常用的規格型號

• 切削參數

       石墨高速切削時選用合理的切削參數對于工件加工質量、效率的提高有著重要的意義，由于石墨高速加工的切削過程非常復雜，選擇切削用量和加工策略時，需要考慮工件結構、機床特性、刀具等多方面因素，這主要依靠大量的切削實驗。對于石墨材料，在粗加工程中需要選擇高轉速、快速進給、大吃刀量的切削參數，可以有效提高加工效率，但由于石墨在加工過程中易產生崩角現象，尤其在棱邊等位置易形成鋸齒狀，在這些部位應適當降低進給速度，不宜大吃刀量。

       對于薄壁結構石墨件，容易發生邊角崩碎的原因主要是由切削沖擊、讓刀和彈刀以及切削力波動所造成。降低切削力可以減少讓刀和彈刀，提高薄壁結構石墨件的表面加工質量，減小邊角崩碎和折斷。石墨高速加工中心的主軸轉速一般較大，在機床主軸功率允許的前提下，選取較高的切削速度可有效地降低切削力，加工效率也可得到顯著提高；在選定主軸轉速的情況下，每齒進給量應與主軸轉速相適應，以防止進給太快吃刀量大造成崩刃現象。通常石墨切削加工在石墨專用機床上進行，機床轉速一般為3000~5000r/min，進給速度一般為0.5~1m/min，粗加工時選擇相對低的轉速，精加工時選擇高的轉速。對于石墨高速加工中心來說機床轉速較高，一般選擇在10000~20000r/min之間，進給速度一般在1~10m/min之間。