曲面薄壁石墨电极的加工


引言
电火花加工是模具制造中不可或缺的加工方式 。常用来加工高硬度、形状复杂等机械切削加工无法或较难加工的零件 。薄壁是电极中的常见典型结构  ,也是加工难点 。结合加工实例  ,本文将探讨如何加工出曲面薄壁电极  ,并保证较好的加工质量 。

1    电极结构分析
曲面薄壁电极多广泛用于注塑模具的制造中  ,本文设计并加工制造一个曲面薄壁石墨电 极  ,用来进一步加工散热风扇的塑胶模具型腔 。此电极是由具有一定高度、均匀排列的薄片组 成  ,顶部和侧面均为复杂曲面形状 。如图1所示 。
此电极总体尺寸为 360 mm×360 mm×
118mm 。其中曲面薄片高度58 mm  ,是直接加工部分  ,放电腐蚀加工出模具型腔中对应深度为52 mm 的 曲 面 深 窄 槽;底部矩形部分高 60mm  ,有一倒角C40mm 是为了便于在实际装夹等操作过程中识别方向  ,是校正和装夹部分 。其形状特点如下:
(1)电极高度较高  ,最高点距底座平面为58mm;
(2)电极薄片厚度为 2 mm 较小  ,顶面有R0.5mm 圆角;
(3)曲面薄片呈环形均匀分布  ,相邻薄片之间最小间距为11.8 mm  ,故加工薄片外形的刀具直径最大可选10mm 。
2    电极材料选择
电极的材料有多种  ,加工中最常用的是紫铜和石墨 。此电极为粗工件  ,属较大型电极  ,与铜相比  ,石墨具有质量轻、成本低、加工速度快、机械加工性能好、热稳定性高、粗加工损耗小、品种可选性多等优点[1]  ,故此项目选石墨作为电极材料最合适 。由于本项目中石墨电极加工对象是塑料模具  ,与压铸、锻造模具相比  ,其表面、精度要求较高  ,故选用日本进口ISEM-8 石
墨  ,其平均粒度为8μm  ,肖氏硬度62 HS  ,抗折强度51 MPa  ,电阻率12.5 Ω•m  ,属于大规格各向同性石墨材料  ,加工速度快  ,适用于大型塑胶模的粗、精加工 。
石墨材料在切削加工过程中具有独特的性质[2]:加工过程中容易发生边角崩碎;已加工表面质量和尺寸精度难以保证 。这些问题直接影响薄壁石墨电极铣削的质量和效率  ,所以在铣削过程中  ,必须采取必要的技术措施加以解决 。

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石墨电极有着诸多优越性  ,工业发达国家铜电极和石墨电极的应用比约为3∶7  ,国内模具界对石墨电极的认识不足  ,应用比约为 7∶3 。本文从产品加工实例出发  ,探讨了石墨电极的选材、曲面薄壁结构的数控编程加工方法和加工经验  ,为曲面薄壁类石墨电极的加工提供了可行的优化参考方案  ,有助于提高复杂石墨电极的加工质量和效率 。

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