石墨材料的類型

石墨為典型的非均質脆性材料，高速銑削時產生的石墨切屑通常為顆粒狀微
細粉塵，即使有強力的吸塵系統也非常容易散落、堆積和粘附在前后刀面及已加
工表面上，與被加工石墨材料一同對切削刀具產生劇烈的摩擦作用，因此石墨切
削加工的刀具磨損和破損非常嚴重。通常，由刀具磨損所產生的刀具成本占總加
工成本的三分之一以上，同時也導致工件尺寸精度和表面質量不易得到保證。
石墨高速銑削加工過程中，由于下列原因，均可能對石墨工件造成切削沖擊，
導致石墨電極邊角脆性崩碎：(1)工件圓角或拐角處銑削方向的改變；(2)機床
加速度的突然變化：(3)刀具切入和切出的方向和角度變化；(4)斷續銑削加工
的切削振動：(5)刀具磨損和破損等。
目前，在我國石墨電極高速加工企業的實際生產過程中，對于工藝參數的選
擇主要還是依賴于編程人員的現場實踐經驗。由于缺乏系統的石墨高速銑削工藝
技術理論做指導，因此很難針對不同的加工方式、刀具材料、工件材料和形狀等
特殊要求對高速銑削工藝參數做出及時合理的選擇，這也是制約石墨電極進一步
推廣與應用的關鍵因素之一。
因此，如何從基礎理論研究出發，探尋石墨加工刀具磨損機理和加工過程中
工件的破碎機制，合理選擇高速銑削工藝，實現低成本、高精度和高效率石墨加
工，是目前石墨加工中急需解決的重要應用基礎研究問題。
本文針對硬質合金微銑刀高速銑削石墨過程中出現的刀具磨損嚴重、石墨電
極邊角崩碎、刀具及其幾何參數選擇缺乏理論指導等問題，采用摩擦學、切削力
學和材料學等理論，以及在線攝影技術、材料微觀分析技術和測試分析技術，

通 過大量的正交切削實驗、高速銑削實驗和摩擦磨損實驗，深入研究了石墨正交切
削和高速銑削的切屑形成機理，提出了石墨切削機理模型，系統研究了石墨／硬質
合金副的滑動摩擦磨損和磨粒磨損行為，揭示了硬質合金刀具基體材料及涂層與
石墨的摩擦磨損機理，分析研究了刀具材料、幾何角度、工藝參數等對表面加工
質量、切削力和刀具磨損的影響，對石墨高速銑削工藝參數進行了優選，

并在此基礎上實現了典型薄壁結構石墨電極的低成本高精度高效率加工。

這些研究對提 高石墨電極高速銑削的加工技術水平具有重要意義，也將為我國模具制造業的發

展帶來較大的推動作用和一定的經濟效益。