CNC石墨加工技术的应用与发展

3D玻璃的热弯基本已经确定采用石墨模具，这对CNC来说多了一项石墨加工工艺。因石墨材质本身原因，并不是所有的CNC都可以加工，其中从设备的选择、治具设计、刀具选择等有诸多问题需要注意，据悉，石墨模具方面约占热弯不良率的20%。

一、石墨CNC加工前需做哪些“准备工作”

1. 选好石墨加工设备

（1）吸尘强度要高

石墨加工对机器要求很严格，粉末不只对机器造成伤害，对人也会造成一定的伤害，所以对设备吸尘强度的建议是：

1）变频器控制吸尘器运作，减少震动源

2）吸尘口靠近加工区域，快速吸尘

3）定 时  吹  尘  设计，使角落里沉淀的石墨粉尘被吹起，并吸走，不会滞留在机器内部

4）刀库门带吹气装置，防止石墨粉尘进入刀库，粘上刀柄影响加工精度

（2）机床密封性很重要

刀库的密封包括Y轴的设计的密封都要做到很严格，机床的密封性如果做得不好的话，设备进入粉尘，基本上不超过3个月，有些电子元件就慢慢损坏。建议Y轴防尘罩一体化设计，防护性能升级。

（3） 一般需用固态导轨油

石墨的设备一般用固态导轨油，石墨的导轨油还是会滴油的原因是油污时间一长就会沉淀，产生废油，废油也会慢慢滴到石墨或是机台里面，建议：

1）导轨油一旦滴落石墨表面，即毁坏材料；

2）使用滴油回收装置，定时吸油，废油回收。

2. 设计好加工治具

真空治具

上图是一个真空治具，一个治具可以做两个或多个的产品。目前很多都是真空吸附台，一个机台上可以装大的、小的，达3~4个。有的石墨加工用的是工装，但这是做模具电极的；做石墨模具一般都会采用真空吸附台，加工尺寸稳定，变形量也小。

 

3. 选好刀具

石墨加工的难点也在刀具上面，刀具磨损的非常快，国内普通的刀具也就3-4个小时，好一点的5个小时。国外的进口刀具大大概也就6-8个小时。选择刀具时尽量选择平底带R刀，不要选择平底刀（开粗精修的时候）。因为平底刀的刀尖是锋利的，切削出来石墨会容易崩。石墨比较硬也比较脆，用太过尖利的去切它，会容易崩掉。所以我们现在切削时都会选带点R角的刀具（0.5R或是0.2R）。

 

球刀一般是用来精修。损耗最大是如下图的R刀，一套模具其加工时间要2个小时，做的精细的要3个小时。现在国内也在努力的研究刀具的材质和涂层，希望它的加工时间变的更久成本会降低。

4. 在不同加工阶段下设置好参数、选好刀具

1) 开粗

 

开粗石墨加工路径

如下图是简单的石墨加工路径，是开粗的路径，旁边是放大的开粗的切削深度，每刀的加工量。

参数的设置：

切削量：2~3mm

加工速度：3~4m/min

主轴转速：10000~12000rpm

刀具的选择：

开粗刀：四刃，10~12mm

（直径过小：速度慢，加工没效率）

（直径过大：刀摆大，影响加工精度）

 

开粗的效果图

 

2) 中粗

中粗石墨加工路径

 

如上图是中粗的刀路，一般我们会采用R刀在精修之间中粗一下，这样对减少精修的量，那么精修的刀磨损会小一点。

参数的设置：

切削量：0.5mm

加工速度：3m/min

主轴转速：15000rpm

刀具的选择：

R刀：R3（带曲面，曲面稍微大，适合曲面开粗）

 

中粗的效果图

 

3) 精修

精修石墨加工路径

如上图是精修的加工路径，精修加工爬坡的曲面很多种路径：0°、45°、90°、包括环形的都有在切削，目前切削效果最好的还是90°的，90°普遍来说是比较好的。一般用R刀精修，效果也是比较好的，但是国外的机床用圆鼻刀，这对机床精度要求很高。像牧野、米克朗的切出的精度就很高，用圆鼻刀切出来也会很亮，基本上切出来不用抛光。

参数的设置：

切削量：0.03mm

加工速度：3m/min

主轴转速：22000rpm

刀具的选择：

凸模：R刀：R2（曲面小，可设置高转速，震动小，提高加工效果）

凹模：圆鼻刀（平底带R刀） （6R0.5 / 4R0.2）

（6&4代表直径，0.5&0.2代表R角度，R角度越小，表示加工范围越小，加工更精细，可处理凹模中角落位置加工。）

精修效果图

二、石墨CNC加工中会遇到哪些问题及如何解决

1. 刀线问题

1）刀具问题：建议尽量使用高质量刀具。目前刀具材质以及涂层配方，多进口为宜。国内刀具的材质和涂层还在继续深入研究当中。

2）后处理：配合数控系统的专用后处理程序。

 

2. 暗纹问题

机床、刀具等都会影响精度，产生暗纹。

1）系统问题：系统设置需调整，选择“高精修”模式，配合系统专用后处理；

2）走刀方式：建议最好两轴同时移动，而非三轴同时移动。45°一般使用三轴同时动，三轴同时动的话效果没那么好，容易产生刀纹。