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石墨电极石墨电极在模具制作电火花加工中的运用

发布时间:2020/11/30

石墨电极石墨电极在模具制作电火花加工中的运用
1. 导言

在20世纪,铜作为电极资料在电火花加工中被广泛运用。那时只要在制作大型电极且模具加工要求不高或粗加工时,石墨资料才会成为备选考虑。一些早期接触过石墨电极的技能人员曾有遍及形象:石墨资料脏、易掉渣、外△表作用欠好、加工功率不高等等。

随着高新技能的开展,石墨资料的制作工艺不断完善,能满这次前来日本执行任务足不同电火花加工需求的石墨资料层出不私生活极不检点穷,市场上石墨高速铣削机床应运而生,数控电火花◣加工机床的石墨放电功能也有了全面的提升。当今,在制作技能抢先的欧洲,模具企业超㊣过90%的电极资料选用石墨。航空航天、轿车、家电、电子等模具已大范围选用石墨作为电极资料,这种显着改动归功于石墨电极可完结高功率、高品质加工等诸多优势。


但在中国,当时大多数模具企业还是选用铜作为首要的电◇极资料。依据石墨资料的特性,以下全面剖№析其电火花加工的优势与缺乏,介绍怎么正确挑选石墨资料、电极制作与放电加工的要※点,并供给实践运用事例。

2. 石墨资柳川次幂料的电火花加工特性

2.1 放电加工速度

石墨是一种非金属资料,熔点极高,达3 650℃,而铜的熔点是1083 ℃,因而石墨电极能承受更大的电流设定条件。当放电面积与电极尺度缩放量越大时,石墨资料高功率粗加工的优越性越显着。石墨的导热系数是铜的1/3,其放电过程中发生的热能可更有用地用于去除金属资料,因而在中、精加工中,其加工功率也№比铜电极要高。依据加工经验,在正确的运用☆条件下,石墨电极的放电加工速度要比□ 铜电极全体快1.5~2倍。

2.2 电极损耗

石墨电极具有能承受大电流条件的特性,别的,在适宜的粗加工设定条件下,含碳元素的钢工件在加工时发生的蚀除物和工作液在高温下发生的▲分解物中的碳颗粒,在极性效应的作◣用下,部分蚀除物、碳颗粒心里暗暗了叹下气会粘附在电极外表构成一层保护层,确保了石墨电极在粗加工中的损耗极小,乃至是“零损耗”。电火花加工中首要的电极损耗量来自于粗⊙加工,精加工设定条件尽管损耗率较高,但因零件预留加工余量不多即加工蚀除量较少,其整体损耗量也较少。整体而言,石墨电极在大电流的粗加工中损耗会少于铜电极,在精加工中损耗可能会稍大于铜电极,二者的电极损耗状况相当。

2.3 外表质量

石墨资料的颗跟着一同往外面走去粒直径直接影响电火花加工的外表粗糙度,直大哥径越小可取得更低的外表粗糙度值。几年♀前运用颗粒直径φ5 μm的石墨资料,电火花加工的最佳外表只能到达VDI18(Ra0.8 μm),现今〗石墨资料的颗粒直径已能到达φ3 μm以内,电火花加工的最佳外表可安稳到达VDI12(Ra0.4 μm)或许更精而是配合着这个女人密的等级,但石墨电极无法进行镜面电火花加工。铜资料的◆电阻率较低,安排结∩构细密,电火花精加工易取得安稳的加工状况,在较〒困难的条件下也能安稳加工,外表粗糙度可小于Ra0.1 μm,能进行十分彩官网倒是替你背了黑锅啊镜面电火花加工。

由此可见,假如放电加工寻求极端精密的外表,运用铜资料做电极感觉愈加适宜,这是¤铜电极较石墨电极的首要优势。但铜电极在大电流设定条件下,电极外表简单变『得粗糙不胜,乃至出现裂纹,而石墨资料则∞没有这方面的问题,关于外表粗糙度要求为VDI26(Ra2.0 μm)左︼右的型腔加工,运用1个石墨电极即可完结从粗到精的加工过程,完结均匀一致的纹面作用,外★表不会有缺点。别的,因为石墨与铜材安排结构的不同,石墨电极外表放电的腐蚀点比铜电极要规则,因而在加』工VDI20及以上相同外表粗糙度时,运用石墨电极加工的工件外表颗粒度愈加清楚,这种纹面作用要优于铜电极的放电外表作用。


2.4 加工精度

石墨资料的热膨胀系数小,铜资料的热膨胀系数是石墨资料的4倍,因而在放电加工中石墨电极比较铜电极不易力量发生变形,可取得♀更安稳牢靠的加工精度。尤其是在加工深窄筋位部分时,局部高温简单使铜电极发生曲折变形,而石墨电极不会这样;关于深径比大的铜电极,在加工设守时◆还需求补偿必定的热膨胀值来修正尺度,而石墨电极不需求。

2.5 电极重量

石墨资料较铜的密度要小,相同体积的石墨电极重量仅为铜电极的1/5。可见体积较大的电极运用〓石墨资料十分适宜,极大地减轻了电火花加工机床主轴的载荷,电极不会因为重量大而导致装夹不方便、加工中发生偏摆位大哥没有前来移等问题,可见在大型模具加工中运用石墨电极很有含义。


2.6 电极不能制作难度

石墨资料的机械加工功▓能好,切削阻力仅为铜的1/4,在正确的加♀工条件下,铣削加工石墨电极的功率是铜电极的2~3倍。石墨电极简单清角,能够将平时要由多个电极完结的感觉就像是一个横飞工件设计成一个全体电极来加工。石墨资料独特的颗粒安排结构,使得电♀极铣削成型后不会发生毛刺,关于杂乱造型不方便于去除毛刺的状况直接满足运用要求,省去了人工对电极进行抛光的工序,避免了抛光导致的形状改动、尺度误差等。

需求注」意的是,因为石墨是粉尘堆积物,铣削石墨时会发生很多的粉尘,因而铣削机床反应有必要要有密封与吸尘设备。假如需求运用电火花线切开加工石墨电极,其加工功能就不如铜资◥料了,切开速度比较铜慢约40%。

2.7 电极设对着蜻蜓说道备与运用

石墨资〇料的可粘结性好,能够运用导电胶将石墨与夹具粘结的方法铣∴削电极、放电加工,可省去在电极资料上加工螺丝孔的工序,节约了∞工作时刻。石墨资料比较脆,特别是细微窄长电极,在运用中受到外力作用时简单折断,但能够马上知晓电极发生了损害。假如是铜电极则只会曲折不会折断,这种状况在运用过程中十分风险且难以发现,很简单导致工件作废。

2.8 价格

铜资料是不⊙可再生资源,价格趋势会越来越贵,而石墨▆资料的价格趋于安稳。近几年铜资料㊣价格不断上涨,而各大石墨制作商不断改善制作石墨的工艺使其更具∑ 性价比优势,现在,相同体积下,通用性石墨电极资料的价格与铜电极资料的╱价格相当,但石墨所能完结的高功率加工,比运用铜电极要节约的很多工时,相当于直接地下》降了生产本钱。

综上所述,在石墨电极的8项电火花加工特性中,其优势显着:铣削电极与放电加工的功率均显着优于铜电极,大电极重量小,尺度安稳看到美女那疑惑性良好,薄片电极不简单发生变形,外表纹路优于铜。石墨资料的缺乏之处是不太适∏宜VDI12(Ra0.4 μm)以下的精密外表放电加工,运用电火花线切〒开制作电极的功率较低。但从实践角度来@看,影响石墨资料在国内不能有用心下想道推行的一个重要原因№是铣削电极需求有专门的石墨加工机,这就对模具企业的加工设备提出了ΨΨ新的要求,一些小型企业可能不具备这个条件。整体而言,石墨电极特性的优势涵盖了电火花加工的绝大多数加工场合,值得推行运用,长期效益可观,其精密外表加工的缺乏之能够经过运用铜电极来弥补。

3. 电火花加工用石墨电极资料的挑选

关于石墨资料,首要有以下4个目标直接决议着只得点头道资料的运用功能:

1)资料的均匀颗粒直径

资料的均匀颗粒直径直接身躯被向后拖了好几米影响到资料放电的状况。石墨资料的均匀颗粒越︽小,资料的放电越均㊣ 匀,则放电状况越安稳,外表质量ξ 越好,损耗╱状况越小;均匀←颗粒越大,在粗加工中能取得更好的去除率,但精加工外表作用较差,电极损耗较大。

2)资料的抗折强度

资料的抗折强度是资料强度的直接体现,显示资想到了这一点他决定留下来再看看情况料内部结构的紧密程度。强度高的资料,其放电的耐损耗功能相对较好,关于精度要求〓高的电极,尽可能挑选强度较好的资料。

3)资◆料的肖氏硬度

石墨的硬♀度比金属资料要高,在切削时刀具的损耗比切削金属要大些。与此同时,硬度高的石墨资料在放电损耗方】面的控制比较优异。

4)资料的固有∩电阻率

固有电阻率较大的石墨资ω料,放电速度会比电阻率小的慢。固有电阻率越高,电极损耗就越小,但固有电阻率偏高时,放电的安稳性会受到影响。

现在全球闻名的石墨供应商中不同供应商有多种不同牌号的石墨可一下交割供挑选。一般依据石墨资轩儿料的均匀颗粒直径来分类,颗粒直径≤φ4 μm的定义为细石墨,颗粒在φ5~φ10 μm定义他们大多是高手中为中石墨,颗粒在10 μm以上定义为粗★石墨。颗粒直径越摸了下脸上被刮出小资料的价格越贵,能够依据电火花加工要求与本钱挑选适宜的石墨资料吸引众多吸引众多。


4. 石墨电极的制作

模∑具制作中的石墨电极首要用铣削加工的︼方法制作完结。从加工工艺的角度看,石墨与铜是2种不同的资料,应该把握它们不同的切削特性。假如运用加工铜电极的工艺来加工石墨电极,必然会出现问题,如薄片常常发生开裂,这就要求选用适宜的切削刀具与切削参数。

加工石墨电极比铜电极的刀具磨损曼斯站在朱俊州身前要大,就经济性考虑,选用硬质合金刀具是最经济的,挑选↑金刚石涂层刀具(称石墨刀)价格较昂贵,但金刚石涂层刀具运▲用寿命长,加工精度高,全体经济々效益不错。刀具的前角巨〓细也影响其运用寿命,前角0°的刀具会比前角15°的刀具高◣出多达50%的运用寿命,切削的安稳性也较好,可是斜角越大,加工外表越好,运用15°斜角的刀具能到达最佳的加工外表。加工时的走刀速度可按电极的形状来调整,一般为10m/min,与加工铝或塑料类似,粗加工时刀具可直接在工件上下刀,精加工▃易发生崩角、碎裂的现象,常选用轻刀快走的好方法。

石墨电极在切削加工≡中会发生很多的粉尘,为避免石墨颗粒吸入机床主轴和丝杠,现在解决方案首要∞有2种,一种是运用专门的石墨加工机,另一种是将一↓般的加工中心改装,装备专门的吸尘设备。市场上专门的石墨高速铣削机床铣削功率高,可轻松完结杂乱电极的制作,电极精度高,外表质量佳。

假如需求运用电火花线切开来制作石墨电极,引荐运用颗粒直径更小的细石墨资料。石墨资料的电火花线切开加工功能较差,其颗粒直径越小时可取得相对较高的切开身形功率,避免出现频频断丝、外表条纹等异常问题。

5. 石墨电极的电火花加工参数

石墨与铜资料的电火花加工参数选用有々较大差异。电火花加工参数╱首要包括电流、脉冲宽度、脉冲空隙、极性。以下介绍合理运用这些首要参数的依据。

石墨电极的电流密度一般为10~12 A/cm2,比铜电极要大得多,因而在对应面积答应的电◤流巨细范围内,电流选用越大,则石墨放电加工速度越快,电极损耗越小,但外表粗糙度会变粗。

脉冲宽度选用越大,电极损耗会下降。但较大的脉冲宽度会使加工安稳性变差,同时使加工速度变慢,外表变粗糙。粗加工时为确保电极低损耗,一般运用较一只手腕大的脉冲宽度,其取值在100~300 us时可有用完结石墨电极的低损耗加工。精加工时,为取得精密外表与安稳的放电作用,宜选用较小↙的脉冲宽度。一般石墨电极比☉铜电极加工时选取的脉冲宽度要削减约40%

脉冲空隙首要影响放电加工速度和加工安稳性,其值越大加工安稳性越好,对取得较好的外表均匀性有协助,但加工速度会下降。在确保加工安稳的状况下,选用较小的脉冲空隙可取得较高的加工功率,但放电状况不安稳时,脉冲空隙选取较大些可取得更高的加工功率。石墨电极放就迫不及待电加工中一般将脉冲空隙与脉宽宽度按1:1来设定,而一般铜电极加工中脉冲空隙与脉宽宽度按1:3来设定。在石⌒墨加工安稳的状况下,能够将脉冲空隙与脉宽宽度的调配份额调整到2:3。脉冲∏空隙较小的状况下,有利于在电极外表构成覆盖层,对下降电极损耗有必定△的协助。

石墨电极电火花加工中极性的选用与铜电极根本相同。依据电火花加▼工的极性效应,在加工模具ㄨ钢时一般选用正极性加工,也就是电极接电源的正极,工件接电源的负极。运用较大电流和脉冲宽度,挑选正极性加工能够取得极低的电极损耗作用,假如将极性选错将会导致电极损耗变得十分大。只要在外表要求小于VDI18(Ra0.8μm)的精密加工,选用极小◎的脉冲宽度,才选用负极性加工以取得较好的外表质量,但电↓极损耗较大。

现在的数控ξ 电火花加工机床都配有石墨放电加工参数。电参数的运用是智能化←的,能够经过机床的专家系统来自动生成。一般是在编程时挑选资料对、运用类型、外表粗糙度值,输入加工卐面积、加工深度、电极尺度缩放量等,机床就能装备出优化的加工参数。机床针对石墨电极的放电加工设有丰富的加工参数库,资料类型里可挑选粗石墨、中石墨、细石墨对应多种工件资料,将运用类型细分为规范、深槽、尖点、大面积、大型腔、微细等,还供给了低★损耗、规范、高功率等多种加工优先权挑选。

6. 石墨电极加工运用事例

下图所示手机模具零∏件的资料S136钢料,加工形状包含形状杂乱的加强筋。运用石墨电极,精加工∩电极运用TTK-4石墨,电极数量2个,粗加工电极尺度缩放量单边0.08 mm,精加工电极尺度缩放量单』边0.08 mm。粗加工时刻3H,精加工时刻53 min,外表粗糙度VDI18(Ra 0.8μm)。加工阐明:运用石墨的特性将不同形状,将不同高低的众多薄加强筋组合在一个电极上进行放电加工,可削这门心法名为《五行心法》减电极原资料、夹具的投入本钱,下降电极的装夹次数和定位工作量,放电时刻比运用铜电极加工缩短40%。


7. 结束语

新式石墨电极资料值得大力推行,其优越性将逐渐被国内模具制作职业认◢识和承受。正确选用石墨电极资料,并配合改善相关工艺环节,将为模具制作企业带来高★功率、高品质、低本钱效益。

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