石墨薄片电极铣削加工分析


0    引    言
模具上窄槽( 非贯通) 、深骨位、细小特征等难以直接加工到位的地方一般要拆镶件或需放电加工  ,不 宜拆镶件的部位就需要放电加工  ,进行放电加工就需 要制作电极( 铜公) 。电极常用材料一般有铜和石墨两种  ,因铜电极放电效率较低  ,铜质地较软  ,薄片电极 在加工时容易变形等  ,石墨电极因其本身所具有的优 良性能在模具放电加工中获得了广泛应用  ,但因石墨 本身所具有的特性( 如非均质、脆性大等)  ,薄片石墨电极在加工中易出现的断裂、崩角、刀具磨损严重等问题亟待解决 。
1    薄片石墨电极加工难点分析
1.1    石墨电极优点
与铜电极相比  ,石墨电极具有放电效率高、损耗小、重量轻、切削容易等优点在模具行业获得了越来越广泛的应用  ,且很多时候为保证产品外观质量  ,需拆整体电极  ,而整体电极存在各种隐性清角  ,利用石墨的易修整性  ,可大大减少了电极数量  ,提升放电效率[1] 。
1.2    薄片石墨电极加工难点
相比于薄片铜电极  ,薄片石墨电极具有较高的硬度  ,加工不易变形  ,但因为石墨脆性大  ,结构不均匀  , 加工时极易发生断裂、崩角; 石墨硬度高  ,刀柄较长容易出现弹刀、刀具易磨损加剧等问题[2] 。常见薄片 石墨电极结构如图 1  所示 。
2    影响薄片石墨电极加工质量因素分析
2.1    石墨特性
石墨电极坯料是由颗粒在一定压力下压制成型的  ,这就造成了其结构的不均匀、多孔性  ,再加上石墨比较脆  ,导致切削加工中容易出现崩角、断裂 。为减少石墨本身特性对加工影响  ,优先采用西格里、东洋碳素等国际品牌的坯料  ,国产石墨普遍颗粒大、结构疏松、难以制作高质量的薄片电极  ,多用于粗公 。
2.2    刀具因素
薄片电极由于其结构的特殊性  ,小的振动、冲击都可能导致加工失败 。因此  ,薄片电极加工切削力要 尽可能小、尽可能保持切削力稳定、减小切削冲击  ,刀 具选用不合理、刀具磨损均会引起切削力变化  ,产生切削冲击 。
2.3    编程策略
采用合理的编程策略、减小切削力及切削力变化 引起的冲击、振动  ,提高加工过程稳定性是获得高质量薄片电极的关键因素之一 。如粗加工预留较大的加工余量  ,补强薄片电极刚性和强度  ,精加工一次走刀完成切削可降低断裂的风险; 先加工薄片电极顶面再加工侧面  ,可提高顶部强度  ,避免顶面加工时加工崩角现象等[3] 。
2.4    切削参数选用
合理的加工参数对薄片电极加工质量、刀具耐用 度等有重要影响 。切削力的影响因素非常多  ,切削方 式、切削参数( 切削速度、进给速度、切削深度等) 对切削力大小、切削稳定性有显著影响 。选择合理加工 参数  ,减小切入、切出时切削力变化导致的振动、冲击 可减少薄片电极崩角、断裂的发生  ,刀具切入切出刀应尽量采用沿轮廓的切向或斜向切入方式  ,减小切削 力变化引起的振动、冲击 。
2.5    机    床
高速铣削与常规铣削相比  ,效率提升 30% 以上  ,切削力下降 30%以上  ,刀具寿命提高了 70%  ,切削振动几乎消失[4] 。采用高速机进行加工、机床主轴精 度高、振动小、切削力小、表面质量好、热变形小、可有效减少因切削冲击、表面凹坑导致的折断、崩角现象 。

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放电作为模具加工中几种最常用加工方式之一  , 在模具窄槽、骨位等部位加工中具有不可替代的作 用  ,薄片石墨电极因石墨材料自身特性和薄片电极结构特殊性  ,加工难度较大 。通过采用合理的编程策略、设置合理的切削参数、选用合理的切削刀具  ,取得了良好的加工效果  ,有效解决了石墨薄片电极加工中容易出现断裂、崩角现象  ,对缩短模具交期著、降低成本、提升企业经济效益有重要意义 。同时也为为类似结构薄片石墨电极加工提供了有益参考 。

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