普通車床加工石墨密封環(huán)的要點(diǎn)所在

普通車床加工石墨密封環(huán)的要點(diǎn)所在

一．石墨加工過程中的主要問題
1.石墨是一中具有自潤(rùn)滑性、耐高溫、抗氧化、熱膨脹系數(shù)較小、摩擦系數(shù)低、密度小和可加工好的固體自潤(rùn)滑材料，它可在高速、高壓或低速重載干摩擦的工況條件或在水、油、氨、丙烷、酸、堿、鹽等介質(zhì)下工作。由于石墨具備以上優(yōu)異的性能，所以得到了非常廣泛的應(yīng)用!石墨的生產(chǎn)、石墨的零部件加工同時(shí)也具有越來越廣泛的市場(chǎng)空間。
2.石墨是一種脆性材料，盡管比較容易切削，但作為密封端面的石墨材料必須要有足夠的強(qiáng)度！以免在使用裝配過程當(dāng)中受到損壞，同時(shí)零件的形狀壁薄、圓角銳角等也對(duì)石墨的晶體尺寸和強(qiáng)度受到很高的要求，這些因素導(dǎo)致石墨工件在加工過程當(dāng)中易碎、崩裂。
3.由于石墨材料的特殊性，導(dǎo)致石墨產(chǎn)品在實(shí)際的生產(chǎn)中加工尺寸等精度難以保證！尤其是在普通硬質(zhì)合金車刀加工時(shí)每1002MM大約可磨損0.05MM-0.08MM而且表面容易出現(xiàn)掉渣等現(xiàn)象，故常常需配合研磨來完成切削，切削精度及表面粗糙度要求。再則由于材料較脆、硬度較高在車光軸、通孔、平端面以及切切斷的時(shí)候容易出現(xiàn)崩角、棱邊鋸齒等現(xiàn)象。所以相對(duì)于鋼件材料加工來說難度大大的提高。
二．刀具材質(zhì)及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用
1.刀具在石墨加工中的要求
刀具磨損是石墨加工中最重要的問題，磨損量不僅影響刀具使用壽命、加工時(shí)間、加工質(zhì)量。而且還影響工件加工的表面質(zhì)量，是優(yōu)化高速加工的主要參數(shù)！石墨材料對(duì)刀具磨損的主要區(qū)域?yàn)榍暗睹婧秃蟮睹?。在前刀面上刀具與破碎切削區(qū)的沖擊產(chǎn)生磨粒磨損，沿工件表面滑動(dòng)的切削產(chǎn)生摩擦磨損，所以加工石墨的刀具必須具備很好的耐磨性。
2.刀具材料
刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素，對(duì)加工效率和加工質(zhì)量以及刀具使用壽命影響很大。刀具材料越硬其耐磨性就越好，硬度越高沖擊韌性越低，材料越脆，硬度和韌性是相對(duì)矛盾的，也是刀具材料所應(yīng)克服的一個(gè)關(guān)鍵。對(duì)于石墨刀具而言，如果產(chǎn)品單一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，批量生產(chǎn)可采用普通的TIAIN涂層刀塊，可在選材上適當(dāng)選擇韌性相對(duì)好一些的，也就是含鈷量高一點(diǎn)的，對(duì)于精鋼石涂層的石墨刀具，可選擇硬度相對(duì)好一點(diǎn)的，也就是含鈷量低一些的。對(duì)于產(chǎn)品種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，則可以選用一般的硬質(zhì)合金刀具。其優(yōu)點(diǎn)是在機(jī)動(dòng)性和可塑性強(qiáng)，但缺點(diǎn)也是很明顯，磨損非常嚴(yán)重！需要頻繁的刃磨刀具。經(jīng)過實(shí)踐證明YG3X硬質(zhì)合金刀具具有硬度高，耐磨好，有一定的沖擊韌性，而且價(jià)格成本便宜，基本上可以勝任大部分石墨產(chǎn)品的加工適合一般的工廠加工需求。
3.刀具的幾何形狀
石墨刀具易應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)膸缀谓嵌?，有助于減少刀具的震動(dòng)石墨也不容易崩缺，采用副前角加工石墨時(shí)刀具刃口強(qiáng)度要好，耐摩擦和抗沖擊性要好！隨著副前角的絕對(duì)值的減小，后刀面的磨損面積變化大，但前角總體呈減小趨勢(shì)！采用正前角加工石墨，隨著前角的增大刀具的刃口強(qiáng)度被削弱，反而導(dǎo)致刀具后刀面磨損加劇，后角增大刀具刃口強(qiáng)度降低，后刀面的磨損面積逐漸增大，刀具后角增大后切削震動(dòng)加強(qiáng)，經(jīng)多年實(shí)踐摸索出來的經(jīng)驗(yàn)石墨車刀正確的角度，前角1-3°，后角宜刃磨成8-10°（不要磨切斷槽）
4.石墨刀具在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用
（1）外圓車刀：由于石墨切削形成粉末狀故在切削過程當(dāng)中不必考慮切削會(huì)劃傷工件，為了提高生產(chǎn)工作效率，在車刀和機(jī)床剛性足夠的基礎(chǔ)上，不必粗車可以直接精車完成，但是吃刀深度不宜過大（一般來說7MM一下為宜）,但是對(duì)車刀的安裝角度有很大要求，角度過大容易讓刀，角度過直容易扎刀產(chǎn)生廢品，正常情況下車刀安裝相對(duì)于卡盤端面的夾角為6°-12°之間，視角因每臺(tái)車床的性能而定。
（2）切斷刀：能否順利的切斷環(huán)形的石墨環(huán)件對(duì)于石墨加工而言有著非常重要的意義！它不但影響產(chǎn)品的廢品率同時(shí)也直接影響加工效率，因?yàn)槭h(huán)在切斷時(shí)極易出現(xiàn)棱邊鋸齒和掉渣現(xiàn)象，過去的加工方法切斷石墨環(huán)時(shí)采用的是外切截?cái)喾椒?，但在?shí)際應(yīng)用中并不理想，加工速度太慢，刀具刃磨復(fù)雜，當(dāng)?shù)毒卟豢鞎r(shí)在單邊切削時(shí)工件就已經(jīng)掉下來了。從而產(chǎn)生廢品！現(xiàn)在改進(jìn)的方法是：用刀劍直接切削使切削下來的工件內(nèi)空角帶有保護(hù)角，克服了棱邊鋸齒和崩牙的現(xiàn)象并且提高了產(chǎn)效率的60％以上，其具體的刀具角度為（如圖）：尖角最好刃磨成90°形狀，前角為0°，后腳刃磨成6°- 8°，副后角為2°- 3°，刃磨時(shí)盡量保證切刀兩面一致，或者更靠近被切方向的主切削，稍長(zhǎng)一些，但不宜過大，用肉眼能看的出為宜，大約在0.1MM-0.2MM之間，切刀寬度也不易過寬，應(yīng)為2.5MM-1.5MM,否則使切削增容易撅掉工件。
（3）45°圓弧車刀：這種車刀是我們現(xiàn)在加工石墨環(huán)形工件中應(yīng)用比較廣泛的一種，由于石墨材料特別的脆，在加工光軸和通孔的時(shí)候平斷面容易產(chǎn)生崩角的現(xiàn)象，所以在加工時(shí)通常使用“軟接觸”的方法進(jìn)行切削，也就是現(xiàn)在一端倒出30°左右的角作為過渡空刀，在由另一車刀進(jìn)行另一端同樣用30°的車刀進(jìn)行倒角，這樣做可以有效的防止崩牙現(xiàn)象。但這種方法用起來過于繁瑣，影響加工效率。通過實(shí)踐應(yīng)用，用圓弧車刀直接車削，也可達(dá)到以上效果。而且速度較快。效率可提升30%左右。一般情況下，圓弧車刀的R角需磨成R5-R7之間。（過大會(huì)使切削力增大；過小則圓弧過渡不夠，易產(chǎn)生崩牙現(xiàn)象。）加工時(shí)的精車吃刀量不超過1MM，進(jìn)給量為0.141MM-0.175MM。
三.用普通車床車削石墨切削用量的選擇
由于石墨晶體顆粒比較硬，如果切削量選擇不當(dāng)會(huì)對(duì)加工造成那些影響。
1.切削速度：用YG3X硬質(zhì)合金車刀車削石墨密封環(huán)時(shí)主軸轉(zhuǎn)數(shù)不宜過高，那樣會(huì)加快刀具的磨損，轉(zhuǎn)數(shù)過低又達(dá)不到光潔度要求，一般選擇560／MIN-280／MIN,根據(jù)工件的周徑大小來決定。
2.吃刀深度：與鋼件相比較石墨的密度較低，粗加工時(shí)可進(jìn)行大吃刀量切削，最大吃刀量可達(dá)單邊10MM,但對(duì)于薄壁工件為了避免工件經(jīng)擠壓碎裂，吃刀量也不易過大，一般為5MM-6MM為宜。
3.進(jìn)給量：石墨材料晶體顆粒較硬，尤其是用硬質(zhì)合金車刀切削時(shí)，進(jìn)給量不宜過大，那樣會(huì)是加工表面因擠壓而形成“麻點(diǎn)”,狀缺陷，從而導(dǎo)致表面光潔度不夠造成廢品！進(jìn)給量過小，又會(huì)影響加工效率，以及延長(zhǎng)刀具車削時(shí)間，使刀具磨損加具以下是我多年來積累的經(jīng)驗(yàn)值，如圖所示：
產(chǎn)品規(guī)格
（） 加工面 ? 吃刀量MM（單面） ? 進(jìn)給量（MM／轉(zhuǎn)） ? 主軸轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)／分）
? 粗車 精車 粗車 精車 粗車 精車
外徑≤ ? 外徑 3-10 ? 1-3 0.241 0.175 350 560
內(nèi)孔 2-5 ≤0.5 0.175 0.175 350 ? 560
端面 2-5 ≤1 ? 0.483 0.483 350 560
≥外徑≥
外徑 ? 3-10 1-3 0.241 0.175 180 450
內(nèi)孔 2-5 ≤0.5 0.175 0.175 180 450
端面 2-5 ≤1 ? 0.483 0.483 ? 280 450
3．加工石墨密封的裝夾以及薄壁零件的加工
（1）石墨密封環(huán)：這類工件大多壁厚。
（2）臺(tái)階較多用傳統(tǒng)的三爪卡盤車削難度很大。
（3）裝夾的時(shí)候容易碎裂，如果用胎具裝夾有太被繁瑣，而且工件需要多次裝夾，浪費(fèi)時(shí)間降低工作效率，經(jīng)實(shí)踐證明應(yīng)采用自定心六爪卡盤，六爪卡盤的優(yōu)勢(shì)在于六點(diǎn)接觸時(shí)接觸面積大，受力均勻，定位性好，可進(jìn)行多次，多基準(zhǔn)面的裝夾從而保證了工件的形位公差，適合多種復(fù)雜零件的加工。
薄壁零件的加工：一般來說用六爪卡盤裝夾工件，當(dāng)壁厚在5MM時(shí)加工時(shí)易碎裂，形位公差很難保證！車削時(shí)最好以兩次切削，以防止過渡擠壓使工件產(chǎn)生應(yīng)力，并且要保證車刀的鋒利，要留夾頭10MM為宜，安排合理的工藝，選擇正確的車削方法。
1.用六爪卡盤裝夾毛胚，并找正，車￠99.7，￠81至尺寸。粗車內(nèi)孔時(shí)盡量采用二次切削的方式來加工，防治石墨在切削時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力，產(chǎn)生碎裂。
2.切斷總長(zhǎng)8MM,總長(zhǎng)留2MM,卡￠97.7外圓車車￠93.4。
3.夾￠93.4，總長(zhǎng)車至7.4MM，車￠91至尺寸，車￠94至尺寸，采用徑向切削。
4.鉗工鉆孔，小心做好防碎處理，做孔深5.8MM,最薄處不低于1MM。
5.找正裝夾，車5.4至尺寸，90°車刀沿軸向二次車削完成。
結(jié)束語(yǔ)：
綜上所述，石墨密封環(huán)的加工相對(duì)于普通的鋼件來說難度較大！以上的石墨加工經(jīng)驗(yàn)值都是我個(gè)人多年從石墨加工生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)出來的，目前我的加工方法和工藝在生產(chǎn)中得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，提高了工作效率，降低了成本的消耗。受到了公司領(lǐng)導(dǎo)的好評(píng)！目前我國(guó)的石墨加工水平同國(guó)外相比還有很大差距，隨著科學(xué)的發(fā)展，石墨產(chǎn)品以其本身的特點(diǎn)和低廉的價(jià)格在密封產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，以上有不當(dāng)之處還望指正！我相信通過我們不斷的努力和學(xué)習(xí)以后我們還會(huì)有更先進(jìn)的加工方法和工藝，一定會(huì)超越國(guó)外的石墨加工水平。
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