揭秘石墨电极数控编程加工的精湛工艺

楼市 2025-01-03 06:01 山东

一、石墨电极的类型

(1) 自由表面成形电极精简概述：

特点：设计独特，圆角调节面使表面平滑，提升耐用性，可能优化电场或流体性能。
刀具：球形铣刀贴合曲面，精确加工，减少磨损和误差。
缺点：加工路径长，耗时多；曲面设计增加加工难度和成本，需权衡优点与效率。

(2) 棱柱面电极精简版：

特点：无圆角，含柱面、锐角边，结构简单。
刀具：平底铣刀、球形铣刀适用。
缺点：特殊位置加工需谨慎。

二、刀具几何参数要求

前角: 在6°左右较好，精加工时，在6～10°之间；

后角: 应小于15°；

主偏角: 与侧刃磨损无关,因此主偏角小于30°较好,太大则不适于精加工。

三、切削参数选择原则

(1) 基于机床及夹头条件，选定刀具齿数以避免振动。

(2) 在确保刀具强度及切削参数范围内，计算允许的最大每齿进给量。

(3) 根据机床进给性能及加速度特性，确定恒定每齿进给量下的最大切削转速。

(4) 综合考量，选定稳定的主轴转速，确保与每齿进给量相匹配。

四、电极机械加工推荐参数

(1) 平底铣刀 (4枚刀)

(2) 球形铣刀 (2枚刀)

(3) 球形铣刀 (4枚刀)

五、石墨电极加工策略

石墨电极的粗加工与精加工策略各异。粗加工阶段需为精加工预留适量余量，使用小直径刀具时，倾向于采用高进给率（包括切削进给和走刀进给），旨在提高单位切削体积和单刀刃的有效切入量，同时尽量减轻刀具磨损。此过程中，要确保残余切削量适宜，以满足后续精加工的需求。

精加工的核心目标是追求加工效率与质量的最优化平衡，即在尽可能短的加工时间内达到最高的加工精度。为实现这一目标，需调整加工参数以最大化表面质量与最小化刀具磨损的比例。加工时应提升速度、缩减时间，并尽量减小因切入量变化导致的加工过程波动，从而延长刀具的使用寿命。

(1) 粗加工石墨电极策略：
石墨电极的粗加工旨在迅速去除大量材料。此过程可通过仿形铣削（使用球头铣刀，虽切削深度小但灵活）或轮廓铣削（采用平底铣刀，效率高，磨损小）实现。高效NC编程是关键，确保沿包络等高线快速、稳定地切除材料。

(2) 精加工策略：
精加工注重加工稳定性、形状精度、表面质量和刀具寿命。逆铣与平面轮廓铣削结合是优选，尤其在曲面加工时，需注意拉铣与钻铣的差异，逆铣通常优于顺铣。弯角处理需考虑铣削方向对精度和表面质量的影响，以及刀具负载和机床稳定性。

(3) 棱柱面加工要点：
棱柱面加工需特别关注边角质量，通过合理选择铣削方向（如顺铣底板边以获得良好表面粗糙度和边角质量）和调整刀具角度（如主偏角约30°以减少崩边）来优化。

(4) 防止缺角措施：

加工前浸泡电极于加工液中；
选用耐磨刀具；
优先采用顺铣（向下走刀）；
减少刀具切入量；
刀具螺距切入量小于直径1/2；
两端部减速加工；
使用垫板增强刚性；
顺序加工弯曲部与侧面，避免细小裂缝。

(5) 切屑处理与环境保护：
尽管石墨本身稳定无害，但其切屑可能形成粉尘污染环境，对人体有害。因此，建议使用吸尘设备和口罩进行防护。切屑形态影响刀具磨损，强烈吹风可减少二次磨损。加工浸渍电解质石墨可显著减少刀具磨损。同时，应重视石墨粉末的清理，配备潮湿收集装置，确保加工环境安全。加工条件的选择对刀具寿命有重要影响。

六、石墨电极铣削加工条件

（1）切削方式选择：顺铣相较于逆铣，切削振动更小。顺铣时，刀具切入厚度由大至小渐变至零，有效避免弹刀，工艺系统刚性强，振动小。而逆铣时，切入厚度由零增至最大，初期薄切削易在工件表面划擦，遇硬质点或残留切屑易导致弹刀或颤振，振动较大。

（2）加工环境保养：利用吹气或吸尘装置，并配合电火花液浸渍加工，确保石墨粉尘得到及时清理，从而降低刀具因再次接触粉尘而磨损的风险，延长刀具及机床丝杠、导轨的使用寿命。

（3）加工参数调整：合理设定高转速与大进给量，以优化加工效率，实现高效生产。

综上所述，刀具的选用是一个综合考量过程，需关注材料、几何角度、涂层、刃口强化以及具体的机械加工条件等多个方面。这些因素相互关联，共同作用于刀具寿命。一把出色的石墨刀具，应具备出色的石墨粉排屑能力、长久的使用寿命、深雕刻加工实力以及经济高效的加工成本。

七、减少石墨铣削崩角措施

电极加工前，先浸泡于电火花加工液中预处理。
选用耐磨性能优异的刀具进行加工。
优先采用顺铣方式，以提升加工稳定性。
切削时，适当减小刀具每齿进给量，以保护刀具。
径向切深应控制在刀具直径的一半以内，确保加工安全。
两端部加工时，实施减速操作，防止崩角。
加工下方区域时，使用垫板增强刚性，避免变形。
弯曲部与侧面角部加工，应先完成弯曲部，再精加工侧面，以防细小裂缝。
工件切出端预先铣削小段距离，类似端面倒角，减少崩角风险。
石墨工件末端倒角或留余量后道工序去除，便于刀具顺利切出，防止崩角。
避免使用方头切断刀，预防石墨崩角现象。
推荐使用后角20°的镶刀片，提升加工效果。

八、合理设定火花位

根据放电面积和电极特点合理设置放电火花位，特殊情况时最好与ＥＤＭ部门沟通，共同商定所用火花位的大小。也可以参考下表来设定火花位的大小。

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