石墨材料的类型

石墨为典型的非均质脆性材料，高速铣削时产生的石墨切屑通常为颗粒状微
细粉尘，即使有强力的吸尘系统也非常容易散落、堆积和粘附在前后刀面及已加
工表面上，与被加工石墨材料一同对切削刀具产生剧烈的摩擦作用，因此石墨切
削加工的刀具磨损和破损非常严重。通常，由刀具磨损所产生的刀具成本占总加
工成本的三分之一以上，同时也导致工件尺寸精度和表面质量不易得到保证。
石墨高速铣削加工过程中，由于下列原因，均可能对石墨工件造成切削冲击，
导致石墨电极边角脆性崩碎：(1)工件圆角或拐角处铣削方向的改变；(2)机床
加速度的突然变化：(3)刀具切入和切出的方向和角度变化；(4)断续铣削加工
的切削振动：(5)刀具磨损和破损等。
目前，在我国石墨电极高速加工企业的实际生产过程中，对于工艺参数的选
择主要还是依赖于编程人员的现场实践经验。由于缺乏系统的石墨高速铣削工艺
技术理论做指导，因此很难针对不同的加工方式、刀具材料、工件材料和形状等
特殊要求对高速铣削工艺参数做出及时合理的选择，这也是制约石墨电极进一步
推广与应用的关键因素之一。
因此，如何从基础理论研究出发，探寻石墨加工刀具磨损机理和加工过程中
工件的破碎机制，合理选择高速铣削工艺，实现低成本、高精度和高效率石墨加
工，是目前石墨加工中急需解决的重要应用基础研究问题。
本文针对硬质合金微铣刀高速铣削石墨过程中出现的刀具磨损严重、石墨电
极边角崩碎、刀具及其几何参数选择缺乏理论指导等问题，采用摩擦学、切削力
学和材料学等理论，以及在线摄影技术、材料微观分析技术和测试分析技术，

通 过大量的正交切削实验、高速铣削实验和摩擦磨损实验，深入研究了石墨正交切
削和高速铣削的切屑形成机理，提出了石墨切削机理模型，系统研究了石墨／硬质
合金副的滑动摩擦磨损和磨粒磨损行为，揭示了硬质合金刀具基体材料及涂层与
石墨的摩擦磨损机理，分析研究了刀具材料、几何角度、工艺参数等对表面加工
质量、切削力和刀具磨损的影响，对石墨高速铣削工艺参数进行了优选，

并在此基础上实现了典型薄壁结构石墨电极的低成本高精度高效率加工。

这些研究对提 高石墨电极高速铣削的加工技术水平具有重要意义，也将为我国模具制造业的发

展带来较大的推动作用和一定的经济效益。