Анализ материалов, геометрических углов и покрытий для графитовых режущих инструментов

Источение инструмента - это самый важный проблем в механической обработке графитовых электродов. Количество износа влияет не только на стоимость износа инструмента, время обработки, качество обработки, но и на качество поверхности материала заготовки, обработанной электродной электроэрозией. Это важный параметр для оптимизации высокоскоростной обработки. Основные области износа инструмента при обработке материала графитовых электродов - это передняя и задняя поверхности. На передней поверхности режущей части инструмента ударный контакт между инструментом и зоной разрыва стружки приводит к ударно-абразивному износу, а преобладающим является скользящий трение и износ вдоль поверхности инструмента.

Материал инструмента - это основной фактор, определяющий режущие свойства инструмента, который оказывает большое влияние на производительность обработки, качество обработки, стоимость обработки и долговечность инструмента. Чем тверже материал инструмента, тем лучше его износостойкость, чем выше твердость, тем ниже ударная вязкость, тем более хрупким является материал. Твердость и вязкость противоречат друг другу, и это также ключевой вопрос, который необходимо решить при разработке материалов для режущего инструмента. Для графитовых режущих инструментов можно выбирать обычное покрытие Tiain при относительно хорошей вязкости материала, то есть при немного более высоком содержании кобальта. Для графитовых режущих инструментов с покрытием алмаза следует выбирать материал с относительно высокой твердостью, то есть с низким содержанием кобальта.

Геометрический угол инструмента

Для специального инструмента для графита необходимо выбирать правильный геометрический угол, что поможет уменьшить вибрацию инструмента, а следовательно, графитовый заготовок будет менее склонен к обрушению.
Передний угол
При обработке графита с использованием отрицательного переднего угла режущая кромка инструмента обладает высокой прочностью, хорошей ударостойкостью и низким коэффициентом трения. С уменьшением абсолютного значения отрицательного переднего угла область износа режущей кромки меняется незначительно, но в целом имеет тенденцию к уменьшению. При обработке с положительным передним углом с увеличением его значения прочность режущей кромки снижается, что приводит к износу задней поверхности режущей кромки. При использовании отрицательного переднего угла сопротивление резанию велико, а вибрация резания увеличивается. При использовании большого положительного переднего угла износ инструмента значителен, а вибрация резания также велика.
Задний угол
Если задний угол увеличивается, прочность режущей кромки снижается, а область износа передней поверхности постепенно увеличивается. При слишком большом заднем угле вибрация резания усиливается.
Спиральный угол
Когда угол винтовой линии невелик, длина лезвия графитового заготовки, которую можно обработать на одном режущем крае, больше, сопротивление резанию выше, а сила резания, действующая на инструмент, также увеличивается. Поэтому износ инструмента, сила фрезерования и вибрация при резании становятся более значительными. Когда угол винтовой линии велик, направление силы фрезерования, действующей на поверхность заготовки, значительное, а резание графитового материала сопровождается ударными нагрузками, обусловленными разрушением материала, что приводит к увеличению износа, силы фрезерования и вибрации при резании. Эти явления связаны с углами наклона и углом винтовой линии режущего инструмента, поэтому необходимо быть особенно внимательным при их выборе.

Инструменты с алмазной покрытием обладают высокой твердостью, хорошей износостойкостью и низким коэффициентом трения.
На текущем этапе алмазное покрытие является лучшим выбором для инструментов обработки графита и позволяет максимально проявить преимущества графитных инструментов. Преимущество твердосплавных инструментов с алмазным покрытием заключается в том, что они сочетают в себе твердость натурального алмаза с прочностью и вязкостью разрушения твердосплавов. Однако в настоящее время в Китае технология алмазного покрытия еще находится на начальном этапе развития, а затраты на ее освоение весьма значительны. Поэтому в ближайшее время алмазное покрытие не должно ожидать значительного развития. Тем не менее, можно оптимизировать углы инструмента, подобрать материал и улучшить структуру обычного покрытия на основе обычных инструментов. В определенной степени такие инструменты могут быть применены в обработке графита.

Геометрический угол инструментов с алмазной покрытием существенно отличается от угла обычных покрытий. Поэтому при проектировании инструментов с алмазной покрытией, учитывая особенности обработки графита, геометрический угол можно соответствующим образом увеличить, а канавку для стружки расширить, не снижая износостойкости режущей кромки. Хотя износостойкость обычных покрытий типа Tiain значительно улучшается по сравнению с инструментами без покрытия, геометрический угол графитовых покрытий должен быть уменьшен для повышения износостойкости по сравнению с алмазными покрытиями.