普通車床加工石墨密封環的要點所在

普通車床加工石墨密封環的要點所在

一．石墨加工過程中的主要問題
1.石墨是一中具有自潤滑性、耐高溫、抗氧化、熱膨脹系數較小、摩擦系數低、密度小和可加工好的固體自潤滑材料，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、鹽等介質下工作。由于石墨具備以上優異的性能，所以得到了非常廣泛的應用!石墨的生產、石墨的零部件加工同時也具有越來越廣泛的市場空間。
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度！以免在使用裝配過程當中受到損壞，同時零件的形狀壁薄、圓角銳角等也對石墨的晶體尺寸和強度受到很高的要求，這些因素導致石墨工件在加工過程當中易碎、崩裂。
3.由于石墨材料的特殊性，導致石墨產品在實際的生產中加工尺寸等精度難以保證！尤其是在普通硬質合金車刀加工時每1002MM大約可磨損0.05MM-0.08MM而且表面容易出現掉渣等現象，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候容易出現崩角、棱邊鋸齒等現象。所以相對于鋼件材料加工來說難度大大的提高。
二．刀具材質及其在生產中的應用
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、加工時間、加工質量。而且還影響工件加工的表面質量，是優化高速加工的主要參數！石墨材料對刀具磨損的主要區域為前刀面和后刀面。在前刀面上刀具與破碎切削區的沖擊產生磨粒磨損，沿工件表面滑動的切削產生摩擦磨損，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，對加工效率和加工質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，硬度和韌性是相對矛盾的，也是刀具材料所應克服的一個關鍵。對于石墨刀具而言，如果產品單一，結構簡單，批量生產可采用普通的TIAIN涂層刀塊，可在選材上適當選擇韌性相對好一些的，也就是含鈷量高一點的，對于精鋼石涂層的石墨刀具，可選擇硬度相對好一點的，也就是含鈷量低一些的。對于產品種類多，結構復雜，則可以選用一般的硬質合金刀具。其優點是在機動性和可塑性強，但缺點也是很明顯，磨損非常嚴重！需要頻繁的刃磨刀具。經過實踐證明YG3X硬質合金刀具具有硬度高，耐磨好，有一定的沖擊韌性，而且價格成本便宜，基本上可以勝任大部分石墨產品的加工適合一般的工廠加工需求。
3.刀具的幾何形狀
石墨刀具易應選擇適當的幾何角度，有助于減少刀具的震動石墨也不容易崩缺，采用副前角加工石墨時刀具刃口強度要好，耐摩擦和抗沖擊性要好！隨著副前角的絕對值的減小，后刀面的磨損面積變化大，但前角總體呈減小趨勢！采用正前角加工石墨，隨著前角的增大刀具的刃口強度被削弱，反而導致刀具后刀面磨損加劇，后角增大刀具刃口強度降低，后刀面的磨損面積逐漸增大，刀具后角增大后切削震動加強，經多年實踐摸索出來的經驗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.石墨刀具在實際生產中的應用
（1）外圓車刀：由于石墨切削形成粉末狀故在切削過程當中不必考慮切削會劃傷工件，為了提高生產工作效率，在車刀和機床剛性足夠的基礎上，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生廢品，正常情況下車刀安裝相對于卡盤端面的夾角為6°-12°之間，視角因每臺車床的性能而定。
（2）切斷刀：能否順利的切斷環形的石墨環件對于石墨加工而言有著非常重要的意義！它不但影響產品的廢品率同時也直接影響加工效率，因為石墨環在切斷時極易出現棱邊鋸齒和掉渣現象，過去的加工方法切斷石墨環時采用的是外切截斷方法，但在實際應用中并不理想，加工速度太慢，刀具刃磨復雜，當刀具不快時在單邊切削時工件就已經掉下來了。從而產生廢品！現在改進的方法是：用刀劍直接切削使切削下來的工件內空角帶有保護角，克服了棱邊鋸齒和崩牙的現象并且提高了產效率的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：這種車刀是我們現在加工石墨環形工件中應用比較廣泛的一種，由于石墨材料特別的脆，在加工光軸和通孔的時候平斷面容易產生崩角的現象，所以在加工時通常使用“軟接觸”的方法進行切削，也就是現在一端倒出30°左右的角作為過渡空刀，在由另一車刀進行另一端同樣用30°的車刀進行倒角，這樣做可以有效的防止崩牙現象。但這種方法用起來過于繁瑣，影響加工效率。通過實踐應用，用圓弧車刀直接車削，也可達到以上效果。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。（過大會使切削力增大；過小則圓弧過渡不夠，易產生崩牙現象。）加工時的精車吃刀量不超過1MM，進給量為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會對加工造成那些影響。
1.切削速度：用YG3X硬質合金車刀車削石墨密封環時主軸轉數不宜過高，那樣會加快刀具的磨損，轉數過低又達不到光潔度要求，一般選擇560／MIN-280／MIN,根據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，粗加工時可進行大吃刀量切削，最大吃刀量可達單邊10MM,但對于薄壁工件為了避免工件經擠壓碎裂，吃刀量也不易過大，一般為5MM-6MM為宜。
3.進給量：石墨材料晶體顆粒較硬，尤其是用硬質合金車刀切削時，進給量不宜過大，那樣會是加工表面因擠壓而形成“麻點”,狀缺陷，從而導致表面光潔度不夠造成廢品！進給量過小，又會影響加工效率，以及延長刀具車削時間，使刀具磨損加具以下是我多年來積累的經驗值，如圖所示：
產品規格
（） 加工面 ? 吃刀量MM（單面） ? 進給量（MM／轉） ? 主軸轉數（轉／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：這類工件大多壁厚。
（2）臺階較多用傳統的三爪卡盤車削難度很大。
（3）裝夾的時候容易碎裂，如果用胎具裝夾有太被繁瑣，而且工件需要多次裝夾，浪費時間降低工作效率，經實踐證明應采用自定心六爪卡盤，六爪卡盤的優勢在于六點接觸時接觸面積大，受力均勻，定位性好，可進行多次，多基準面的裝夾從而保證了工件的形位公差，適合多種復雜零件的加工。
薄壁零件的加工：一般來說用六爪卡盤裝夾工件，當壁厚在5MM時加工時易碎裂，形位公差很難保證！車削時最好以兩次切削，以防止過渡擠壓使工件產生應力，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。粗車內孔時盡量采用二次切削的方式來加工，防治石墨在切削時產生應力，產生碎裂。
2.切斷總長8MM,總長留2MM,卡￠97.7外圓車車￠93.4。
3.夾￠93.4，總長車至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。
結束語：
綜上所述，石墨密封環的加工相對于普通的鋼件來說難度較大！以上的石墨加工經驗值都是我個人多年從石墨加工生產實踐總結出來的，目前我的加工方法和工藝在生產中得到了廣泛的推廣和應用，提高了工作效率，降低了成本的消耗。受到了公司領導的好評！目前我國的石墨加工水平同國外相比還有很大差距，隨著科學的發展，石墨產品以其本身的特點和低廉的價格在密封產品中得到了廣泛的應用，以上有不當之處還望指正！我相信通過我們不斷的努力和學習以后我們還會有更先進的加工方法和工藝，一定會超越國外的石墨加工水平。
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