Режущий инструмент
При высокоскоростной обработке графита из-за твердости графитового материала, прерывания процесса стружкообразования и влияния высокоскоростных характеристик резания в процессе резания возникают переменные напряжения резания и генерируются определенные ударные вибрации, а инструмент подвержен абразивному износу передней и боковой поверхностей, что серьезно влияет на срок службы инструмента. Поэтому инструмент, используемый для высокоскоростной обработки графита, должен обладать высокой износостойкостью и ударопрочностью.
Алмазные инструменты обладают такими преимуществами, как высокая твердость, высокая износостойкость и низкий коэффициент трения. В настоящее время алмазные инструменты являются наилучшим выбором для обработки графита.
При обработке графита также необходимо выбирать подходящий геометрический угол, что помогает снизить вибрацию инструмента, улучшить качество обработки и уменьшить износ инструмента. Исследования немецких ученых, посвященные механизму резания графита, показывают, что удаление графита в процессе резания тесно связано с передним углом инструмента. Резание с отрицательным передним углом увеличивает сжимающее напряжение, что способствует измельчению материала, повышению эффективности обработки и предотвращению образования крупных графитовых фрагментов.
К распространенным типам инструментов для высокоскоростной обработки графита относятся концевые фрезы, шаровые концевые фрезы и фрезы для обработки скруглений. Концевые фрезы обычно используются для обработки поверхностей относительно простых плоскостей и форм. Шаровые концевые фрезы идеально подходят для обработки криволинейных поверхностей. Фрезы для обработки скруглений обладают характеристиками как шаровых концевых фрез, так и концевых фрез и могут использоваться как для криволинейных, так и для плоских поверхностей.
Параметры резки
Выбор оптимальных параметров резания при высокоскоростной обработке графита имеет большое значение для повышения качества и эффективности обработки заготовки. Поскольку процесс высокоскоростной обработки графита очень сложен, при выборе параметров резания и стратегий обработки необходимо учитывать структуру заготовки, характеристики станка, инструменты и т. д. Существует множество факторов, которые в основном зависят от большого количества экспериментов по резанию.
Для обработки графитовых материалов в процессе черновой обработки необходимо выбирать параметры резания с высокой скоростью, быстрой подачей и большим количеством инструмента, что позволяет эффективно повысить эффективность обработки; однако, поскольку графит склонен к образованию сколов в процессе обработки, особенно на кромках и т. д., легко образуются зазубренные края, поэтому скорость подачи в этих местах следует соответствующим образом снижать, и не рекомендуется использовать большое количество инструмента.
В случае тонкостенных деталей из графита основными причинами сколов на кромках и углах являются ударные нагрузки при резке, колебания силы резания, возникающие при работе ножа и его упругом воздействии. Снижение силы резания позволяет уменьшить воздействие ножа и пулевидного ножа, улучшить качество обработки поверхности тонкостенных деталей из графита и снизить сколы и поломки углов.
Скорость вращения шпинделя высокоскоростных обрабатывающих центров для обработки графита обычно выше. Если мощность шпинделя станка позволяет, выбор более высокой скорости резания может эффективно снизить усилие резания и значительно повысить эффективность обработки; при выборе скорости вращения шпинделя величина подачи на зуб должна быть адаптирована к скорости вращения шпинделя, чтобы предотвратить слишком быструю подачу и большой объем инструмента, вызывающие сколы. Обработка графита обычно осуществляется на специальном станке для обработки графита, скорость вращения станка обычно составляет 3000–5000 об/мин, а скорость подачи — 0,5–1 м/мин; для черновой обработки выбирается относительно низкая скорость, а для чистовой — высокая. Для высокоскоростных обрабатывающих центров для обработки графита скорость вращения станка обычно выше, от 10000 до 20000 об/мин, а скорость подачи — от 1 до 10 м/мин.
Графитовый высокоскоростной обрабатывающий центр
При резке графита образуется большое количество пыли, которая загрязняет окружающую среду, негативно влияет на здоровье рабочих и наносит вред станкам. Поэтому станки для обработки графита должны быть оснащены хорошими пылезащитными и пылеотводящими устройствами. Поскольку графит является проводящим веществом, для предотвращения попадания графитовой пыли, образующейся в процессе обработки, в электрические компоненты станка и возникновения аварийных ситуаций, таких как короткие замыкания, электрические компоненты станка должны быть соответствующим образом защищены.
В высокоскоростных обрабатывающих центрах для обработки графита используется высокоскоростной электрический шпиндель, что позволяет достичь высокой скорости и снизить вибрацию станка; необходимо разработать конструкцию с низким центром тяжести. Механизм подачи в основном использует высокоскоростную и высокоточную шариковинтовую передачу, а также предусмотрены пылезащитные устройства [7]. Скорость вращения шпинделя высокоскоростного обрабатывающего центра для обработки графита обычно составляет от 10000 до 60000 об/мин, скорость подачи может достигать 60 м/мин, а толщина обрабатываемой стенки может быть менее 0,2 мм, что обеспечивает высокое качество и точность обработки поверхности деталей. Это основной метод достижения высокой эффективности и точности обработки графита в настоящее время.
Благодаря широкому применению графитовых материалов и развитию высокоскоростных технологий обработки графита, в стране и за рубежом постепенно увеличивается количество высокопроизводительного оборудования для обработки графита. На рисунке 1 показаны высокоскоростные обрабатывающие центры для обработки графита, выпускаемые некоторыми отечественными и зарубежными производителями.
Станок OKK GR400 имеет низкий центр тяжести и мостовую конструкцию, что минимизирует механические вибрации; в нем используются прецизионные винтовые и роликовые направляющие C3, обеспечивающие высокое ускорение станка и сокращающие время обработки; а также установлены защитные кожухи. Полностью закрытая металлическая конструкция верхней крышки станка предотвращает попадание графитовой пыли. В пылезащитной системе Haicheng VMC-7G1 используется не распространенный метод вакуумной очистки, а водяная завеса и специальное пылеотделительное устройство. Подвижные части, такие как направляющие и винтовые стержни, также оснащены защитными кожухами и мощным скребковым устройством, что обеспечивает длительную стабильную работу станка.
Как видно из технических характеристик высокоскоростного обрабатывающего центра для обработки графита, представленных в таблице 1, скорость вращения шпинделя и скорость подачи станка очень высоки, что является характерной чертой высокоскоростной обработки графита. По сравнению с зарубежными странами, отечественные обрабатывающие центры для обработки графита имеют незначительные отличия в технических характеристиках. Из-за особенностей сборки, технологии и конструкции станков точность обработки относительно низка. С широким распространением графита в обрабатывающей промышленности высокоскоростные обрабатывающие центры для обработки графита привлекают все больше внимания. Проектируются и производятся высокопроизводительные и высокоэффективные обрабатывающие центры для обработки графита. Применяются оптимизированные технологии обработки, позволяющие в полной мере использовать его характеристики и возможности для повышения эффективности обработки графита. Эффективность обработки и качество деталей имеют большое значение для совершенствования технологии обработки графита в нашей стране.
подводить итоги
В данной статье рассматривается процесс обработки графита с точки зрения характеристик графита, процесса резания и структуры высокоскоростного обрабатывающего центра для графита. В связи с непрерывным развитием станкостроительной и инструментальной техники, технология высокоскоростной обработки графита нуждается в углубленных исследованиях посредством испытаний резания и практического применения для повышения технического уровня обработки графита как в теории, так и на практике.
Дата публикации: 23 февраля 2021 г.