石墨是碳的一种同素异形体，尤其石墨的高磨蚀性、耐高温等性能，广泛应用于模具、坩埚、点击、电池、电刷等领域。但由于石墨质坚而脆，所以采用车、铣等常规机械加工方法时，旺旺在加工表面会产生崩损现象。因此车、铣加工石墨模/石墨电极等制品时，切削刀具需具备高的耐磨损性和抗冲击性。本文就重点介绍一下车、铣加工石墨模具/石墨电极等制品的刀具材质选择，及其加工刀具的规格型号选择。

1、石墨制品的介绍

（1）石墨制品之石墨模具的介绍

    模具作为工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备，大到机身外壳，小到一个螺丝，都是根据成型模具，通过冲压、锻压、压铸、挤压、注塑等方式使坯料成为符合产品要求的零件。模具的形状和加工质量、精度决定着产品的外形和质量。近年来随着模具行业飞速发展，石墨以其良好的物理和化学性能逐渐成为模具制作的理想选择材料。

    现如今许多产业部门，如机电、汽车、家电轻工、电器仪表、通讯、军械等行业的发展均依赖于模具工业的技术提高和发展。

(2）石墨制品之石墨电极的介绍

    石墨电极是指以石油焦、沥青焦为骨料，煤沥青为黏结剂，经过原料煅烧、破碎磨粉、配料、混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化和机械加工而制成的一种耐高温石墨质导电材料，称为人造石墨电极（简称石墨电极）。

    石墨电极的优点是加工较容易，放电加工去除率高，石墨损耗小，因此，部分群基火花机客户放弃了铜电极而改用石墨电极。

    目前石墨电极主要用于电弧炼钢炉，矿热电炉，电阻炉等行业，同时石墨电极的毛坯还用于加工成各种坩埚、模具、舟皿和发热体等异型石墨产品。

（3）石墨制品之石墨坩埚的介绍

     石墨坩埚，又称熔铜包、熔铜等，是指以石墨、粘土、硅石和腊石为原料烧制而成的一类坩埚。

    石墨坩埚具有耐高温、导热性能强、热膨胀系数小、抗腐蚀性能好，化学稳定性强，使用寿命长等特点。被广泛用于合金工具钢冶炼和有色金属（紫铜、黄铜、金、银、锌和铅）及其合金的冶炼。

（4）其他石墨制品介绍

    除了以上是那种零部件，石墨广泛用于耐火材料、导电材料、耐磨材料、润滑剂、耐高温密封材料、耐腐蚀材料、隔热材料、吸附材料、摩擦材料和防辐射等材料中，这些材料广泛应用于冶金、石油化工、机械工业、电子产业、核工业和国防等。

    如钢铁工业中电弧高炉和氧气转炉的耐火炉衬、钢水包耐火衬；如电气工业中用于制造电刷、碳棒、碳管电视机显像管的涂层；如拔丝、拉管时的润滑剂；如用于热交换器、反应槽、泵设备；如单晶硅的晶体生长坩埚，支架夹具等；如国防工业中的固体燃料火箭的喷嘴等均属于石墨材料；

    此外，石墨还是轻工业中玻璃和造纸的磨光剂和防锈剂，是制造铅笔、墨汁、黑漆、油墨和人造金刚石、钻石不可缺少的原料。随着现代科学技术和工业的发展，石墨的应用领域还在不断拓宽，已成为高科技领域中新型复合材料的重要原料，在国民经济中具有重要的作用。

2、影响石墨制品加工的三大因素

（1）影响石墨模具/石墨电极等制品加工的刀具因素

    石墨模具/石墨电极等制品的加工方式主要以车削、铣削为主，而且石墨制品质坚而脆，在加工过程中如果刀具选择不正确，很容易产生崩损现象，综合来讲，刀具材质，刀具几何角度，刀具涂层，刀具刃口处理，机床设备等对石墨模具/石墨电极等制品的加工都存在一定的影响。

（2）影响石墨模具/石墨电极等制品加工的机床设备因素

    A.大家都知道石墨加工过程中会产生大量的粉尘，如果机床设备的吸尘强度如果，不仅对机器造成伤害，对人也会造成一定的伤害，所以对机床设备吸尘器要求要强；

    B.机床的密封性直接影响电子元件的使用寿命，如密封性差设备进入粉尘，基本上超不过3个月，有些电子元件就慢慢损坏，所以机床的密封性要好；

    C.石墨导轨油一旦滴到石墨表面，即毁坏材料，所以尽量保证石墨导轨油不滴落，定时吸油，废油回收。

（3）影响石墨模具/石墨电极等制品加工的机械加工因素

    选择适当的石墨加工条件对于石墨刀具的寿命也有相当大的影响，石墨加工刀具的机械加工条件注意事项：

    A.铣削石墨模具/石墨电极等制品时选择顺铣还是逆铣：如加工石墨电极时采用顺铣的切削振动小于逆铣的切削振动；

    B.如何及时清理工件表面的石墨粉尘，采用吹气（或吸尘）和浸渍电火花液加工，有利于减小刀具二次磨损，延长刀具的使用寿命，减少石墨粉尘对机床丝杠和导轨的影响；

    C.机械加工石墨制品时的切削参数如何选择：选择合适的高转速及相应的大进给量。

3、加工石墨的刀具选择—PCD刀具

（1）加工石墨模具/石墨电极等制品的刀具材质选择

    刀具材质是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度都有很大的影响。但由于石墨制品质坚而脆，所以切削刀具需具备高硬度和高耐磨性，足够的强度和冲击韧性，良好的可加工性等性能，目前常用的刀具材质主要以金刚石（PCD）为主。

    金刚石（PCD）刀具有很多种结构，如PCD铣刀，PCD铰刀，PCD钻头，PCD车刀，金刚石涂层刀具等，但在石墨制品领域，主要以PCD车刀和金刚石涂层铣刀为主，目前常用的PCD车刀有CDW302材质和CDW010材质，加工效率高，金刚石涂层铣刀以HPD石墨专用铣刀为主。

（2）石墨加工刀具的几何角度选择

    选择合适的几何角度，加工石墨制品时可有效减小刀具的振动，反过来，石墨工件也不容易崩缺。

    （1）前角：采用负前角（6-10°）加工石墨模具/石墨电极等制品时，刀具刃口强度较好，耐冲击和摩擦的性能好。

    （2）后角：如果后角的增大，则刀具刃口强度降低，后刀面磨损面积逐渐增大。刀具后角过大后，切削振动加强

    （3）螺旋角：螺旋角较小时，同一切削刃上同时切入石墨工件的刃长长，切削阻力大，刀具承受的切削冲击力大，因而刀具磨损、铣削力和切削振动都是很大的 螺旋角较大时，铣削合力的方向偏离工件表面的程度大，石墨材料因崩损而造成的切削冲击加剧，因而刀具磨损、铣削力和切削振动也都有所增大。

    通过对石墨材料的加工特性进行大量的科学测试，HPD石墨铣刀和CDW302/CDW010材质PCD车刀片优化了相关刀具的几何角度，从而使得刀具的整体切削性能大大提高。

（3）石墨加工刀具的切削参数选择

    所谓的切削参数就是切削速度，进给量和吃刀深度三要素，在加工石墨过程中，根据控制切削三要素，来保证石墨模具/石墨电极等制品的高效高精度要求。

    加工石墨过程中采用高转速（切削速度Vc）、快进给（进给量Fr），小切深（吃刀深度ap）进行加工，具体切削参数范围如下表：

（4）石墨加工刀具的涂层选择

   加工石墨刀具应选择金刚石涂层，HPD石墨铣刀采用全新的涂层工艺，先进的涂层后处理技术，使其与基体结合更紧密，耐磨性能，抗氧化性能和润滑性能优异，摩擦力更低，加工表面质量更优，是石墨加工刀具的理想选择，也能体现石墨刀具优越的使用性能。

    HPD石墨铣刀锋利耐磨，减少换刀次数，可以提高近10-20 倍刀具使用寿命；刃口经过特殊优化，有效减小切削阻力，效率更高；同时可在切削速度比硬质合金刀具高2-3倍的情况下对石墨制品进行高效加工，满足加工中心大批量、高效率、高精度的加工要求。

（5）石墨加工刀具的刃口强化

刀具刃口钝化技术是一个还不被人们普遍重视，而又是十分重要 的问题。金刚石砂轮刃磨后的硬质合金刀具刃口，存在程度不同的微观缺口 (即微小崩刃与锯口 )。石墨高速切削加工刀具性能和稳定性提出了更高的要求，特别是金刚石涂 层刀具在涂层前必须经过刀口的钝化处理，才能保证涂层的牢固性和使用寿命。

4、HPD石墨铣刀常用的规格型号

5、HPD石墨铣刀加工石墨电极的方案

当石墨电极在EDM（电火花加工）时，有两个或两个以上方向同时有电作用即为立体电极。如下图所示：立体电极EDM时五个面同时起到放电效果，该类型的电极从一个方向加工不出来，一般需从几个方向加工（即多面加工），加工时尽量使用EROWA夹具以保证精度，同时也方便加工，下面介绍一下立体电极的加工方法：

先用φ12R0.5从顶面整体开粗，并光出电极底座；

Φ3R0.3二次开粗小槽及凹坑；

Φ10R5球头铣刀精光顶面及精兜侧边；

Φ10R0.5精铣平底，精兜侧边下面5mm

（切掉球刀留下的圆角R5）；

Φ2R1球刀和φ1R0.1分别清圆角和利角

（只光顶面和靠近顶面部分）；

后分别从四个侧面加工，

用φ1R0.1和φ1R0.5球头铣刀

清出侧面所有的圆角和利角。