許多客戶在選購(gòu)石墨材質(zhì)時(shí)除了價(jià)格外往往會(huì)問(wèn)這樣的問(wèn)題:“這種石墨放電面最高能達(dá)到多少粗糙度?”當(dāng)然,單純作為一個(gè)問(wèn)題無(wú)可厚非,但要確切回答這個(gè)問(wèn)題是缺乏前提條件的。因?yàn)閷?duì)于這個(gè)問(wèn)題來(lái)說(shuō),相比之下,放電加工設(shè)備本身的性能技術(shù)指標(biāo)要重要的多。另外,在電火花放電工藝特點(diǎn)方面還存在一個(gè)加工面積與表面粗糙度關(guān)系的問(wèn)題,即在放電條件不變的條件下,通常情況下加工面積越大,要達(dá)到一個(gè)好的粗糙度要求越難。因此,要回答這樣的問(wèn)題絕不是一個(gè)簡(jiǎn)單的評(píng)判問(wèn)題。當(dāng)然,在絕大多數(shù)條件確定的加工場(chǎng)合下,不同品質(zhì)石墨的放電加工表現(xiàn)還是可以作一評(píng)判的。表 1 為采用東洋炭素提供的不同等級(jí)的電加工專用石墨在相同的放電條件下加工出來(lái)的紋面效果。
表 1 不同等級(jí)石墨材質(zhì)的放電效果測(cè)試實(shí)驗(yàn)
由于條件最終設(shè)定值為 4μmRy,所以,再好的材料,也只能達(dá)到該粗糙度左右的品質(zhì),實(shí)際上通過(guò)追加更微細(xì)的放電條件, TTK-4、TTK-8 品種的石墨材料可以達(dá)到更好的粗糙度標(biāo)準(zhǔn),如表 1 所示的加工面積,TTK-8 放電面的最佳粗糙度值可達(dá) 2μRy 左右。但對(duì)于顆粒度較粗的石墨品種, 即使使用細(xì)微的放電條件,仍不能達(dá)到該條件應(yīng)能達(dá)到的粗糙度效果。
除了放電面的粗糙度指標(biāo)外,電極的耐損耗特性對(duì)于選材來(lái)說(shuō)也是非常重要的。精密模具的加工,尺寸及形狀要求特別高,而這主要取決于電極的精度,若在加工過(guò)程中,電極損耗嚴(yán)重,想要加工出高精度的模具幾乎是不可能的。而對(duì)于目前放電加工這種加工方式來(lái)說(shuō),要電極完全沒有損耗似乎也是不可能的,這就要求多支電極進(jìn)行精度修整,最終做到符合被加工模具的質(zhì)量及精度要求。通常,石墨材料的耐損特性和制造該石墨所采用的原料性質(zhì)及制造工藝有密切關(guān)系,而對(duì)于確定特性的石墨材質(zhì)來(lái)說(shuō),其耐電蝕性能和所使用的脈沖條件又有很大的關(guān)系,在峰值電流一定的條件下,石墨電極的損耗與脈寬之間的關(guān)系和其他金屬材料相似,隨著脈寬的減小,電極損耗是逐漸增大的;在實(shí)施大電流、大脈寬的粗加工條件下,等級(jí)高的石墨品種和普通石墨品種在耐損耗特性上的差距并不大,隨著脈沖能量的逐漸降低,脈寬的逐漸減小,不同檔次的石墨耐損特性差距逐漸顯現(xiàn)出來(lái),圖 1 為不同檔次的石墨品種與脈寬之間的大致關(guān)系曲線。
表 2 記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是在三菱 EA-12D 型電火花專用設(shè)備上采用固定加工參數(shù)對(duì)東洋炭素部份不同級(jí)別的電加工專用石墨進(jìn)行的加工效率和電極損耗性能指標(biāo)的測(cè)試得到的加工效率和電極損耗的關(guān)系曲線,供大家選材時(shí)參考。為了圖表數(shù)據(jù)明朗,這里采用了損耗相對(duì)較大的有損放電參數(shù),以突出不同材料間的對(duì)比性。
實(shí)驗(yàn)條件如下:工件材料 NAK80;放電面積 20 mm×20mm;放電回路 TP(石墨——鋼);加工深度 20mm。
表 2 不同型號(hào)石墨的放電試驗(yàn)
電極材料在放電過(guò)程中的損耗大小受很多因素影響,在同一臺(tái)機(jī)床、相同加工參數(shù)的條件下, 用不同特性的石墨材料對(duì)同一種被加工材料上進(jìn)行放電損耗測(cè)試,比較的是不同特性電極材料的損耗特性,這是材料間的相對(duì)比較;如果用不同的加工參數(shù)對(duì)工件實(shí)施放電,即使是同一款電極材料, 電極所產(chǎn)生的損耗也是有很大差異的,對(duì)于石墨來(lái)說(shuō),小能量的放電條件所產(chǎn)生的電極損耗遠(yuǎn)大于大能量的加工條件。由于加工條件對(duì)電極損耗有很大的關(guān)系,因此依據(jù)加工條件對(duì)電極損耗的影響程度可以分為無(wú)損加工條件、微損加工條件和有損加工條件等幾項(xiàng)。無(wú)損加工條件一般是指電器損耗在 0.5%以下的加工條件,一般為粗加工條件,微損加工條件指的是 0.5~2%左右的放電加工條件,而大于 2%以上的加工條件則被稱為有損加工條件。需要指出的是,不同形狀的電極,即使使用相同的放電參數(shù),實(shí)際發(fā)生的損耗有可能是不同的,如薄片狀的或放電面積很小的電極在實(shí)施放電加工時(shí),端面損耗較放電面積較大的電極要大。不能簡(jiǎn)單認(rèn)為有損耗的加工條件是不好的加工條件,實(shí)際上加工粗糙度要求非常高的精細(xì)紋面及微細(xì)精密型腔的加工所采用的微細(xì)放電條件都為電極損耗很大的有損加工條件,另外加工不少有色金屬所采用的加工條件大多也為有損加工條件,加工深窄槽形腔時(shí),為了提高加工效率,其加工策略往往也是使用損耗較大的有損加工條件。
專業(yè)電加工設(shè)備制造廠商,在提供給客戶加工設(shè)備的同時(shí),還會(huì)向客戶提供完整的加工參數(shù)使用說(shuō)明,在說(shuō)明中或以圖表形式或以文字形式標(biāo)注出所用加工參數(shù)的大致?lián)p耗程度,以便客戶正確選用加工條件。表 3 為 MAKINO 電火花成形加工機(jī)所提供的其中第 38 號(hào)加工模型表。其中電極損耗一欄即為在該放電規(guī)準(zhǔn)條件下的大致電極損耗百分比。
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當(dāng)然,也可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定采用哪些石墨電極材料來(lái)加工所需模具。以加強(qiáng)筋(骨位)電極為例,厚度>2mm 可以采用 ISEM-8 及相等級(jí)別材質(zhì);厚度在 1~2mm 之間,可考慮使用 ISO-63 及相等品質(zhì)材質(zhì);而厚度<1mm 則建議采用 TTK-4 以上品質(zhì)石墨。上述建議是基于電加工的電極損耗及電極的制作等兩方面角度加以考量。厚度大于 2mm 的加強(qiáng)筋電極,往往可以留有較大的放電間隙,即電極的縮小量可以做到 0.15~0.2mm/side,相對(duì)此放電間隙的放電規(guī)準(zhǔn)損耗都比較小,甚至可做到無(wú)損耗加工,一定程度上彌補(bǔ)了較低檔次電極材料易損耗的缺陷。厚度在 1~2mm 的電極,一般電極縮小量為 0.1~0.15mm/side,縮小量較小時(shí),所用的加工參數(shù)的損耗特性有所上升, 需要電極材料本身的耐損特性加以彌補(bǔ),而厚度在 1mm 以下的電極,其單面縮小量往往在 0.1mm 以下,對(duì)應(yīng)這種間隙的放電參數(shù)損耗會(huì)很大,可能超過(guò) 5%(視放電間隙而定),這就要求電極材質(zhì)本身的耐蝕性強(qiáng),以減少損耗。需要說(shuō)明的是,電火花加工設(shè)備說(shuō)明書中所列出的某條件的損耗值僅是在特定條件下作出的實(shí)驗(yàn)值,并不是確定值,不同的電極材料或工件材料,即使采用相同的放電參數(shù)進(jìn)行加工,其電極的損耗狀況也是不同的,特別是石墨材質(zhì)。就耐蝕特性來(lái)說(shuō),高檔石墨材質(zhì)性能往往數(shù)倍優(yōu)于低端石墨,特別在電極細(xì)節(jié)處的表現(xiàn)。
對(duì)于那些注重于型腔的細(xì)節(jié)部位及精密模具加工場(chǎng)合,則必須注重電極材料的耐損特性,由于加工中心加工的特點(diǎn),預(yù)加工不到位的部位往往是模具型腔的一些細(xì)節(jié)部位,對(duì)于電火花加工來(lái)說(shuō)也是加工余量最大的部位,比如說(shuō)清角、加強(qiáng)筋型腔等。由于此時(shí)一般不需要大能量的加工規(guī)準(zhǔn), 電極的縮小量也不會(huì)很大,相對(duì)來(lái)說(shuō)電極的損耗會(huì)大一些,特別是加工量比較大的部位的損耗,此時(shí)應(yīng)考慮采用耐損特性好一些的中檔石墨材質(zhì)的電極進(jìn)行粗加工,繼而再采用中、高檔石墨電極繼續(xù)進(jìn)行精加工,直至加工符合要求。
2020-10
的挑戰(zhàn)。 而新興的納米制造技術(shù)將突破傳統(tǒng)半導(dǎo)體制造工藝的極限,克服短通道效應(yīng)、寄生電容、互聯(lián)延遲以及功耗過(guò)大等問(wèn)題,使微電子器件向著更小、更快、更冷發(fā)展。石墨烯自 2004 年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)一直受到全世界研究者們極大的關(guān)注和研究[1-2]。 由于其優(yōu)異的電學(xué)、物理、光學(xué)等性質(zhì),被譽(yù)為… [了解更多]
2020-10
0 引言石墨加工過(guò)程中,各類機(jī)床利用高速旋轉(zhuǎn)的刀具對(duì)石墨的外形進(jìn)行加工。 受旋轉(zhuǎn)刀具與工件材料之間剪切力的影響,工件材料將產(chǎn)生大量帶初速度的石墨粉塵。 但我國(guó)石墨加工企業(yè)除塵系統(tǒng)相對(duì)落后,使得石墨材料在加工過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度粉塵不能被迅速的處理掉,導(dǎo)致加工車間粉塵濃度嚴(yán)重超標(biāo),給… [了解更多]
2020-10
1 引言存在易變形、崩碎斷裂和刀具磨損嚴(yán)重等問(wèn)題,加工表面質(zhì)量難以直接準(zhǔn)確測(cè)量 。表面粗糙度是衡量零件加工產(chǎn)品質(zhì)量的核心指標(biāo),常見的測(cè)量方法有對(duì)試樣表面進(jìn)行光切、樣塊和粗糙度儀等接觸式直接測(cè)量法、非接觸式測(cè)量法以及納米表面粗糙度分析法[2]。直接測(cè)量時(shí)存在接觸工件的探針易磨損、誤… [了解更多]
2020-10
0 引 言石墨材料相對(duì)于銅材料在加工效率、精密微細(xì)零部件加工和自動(dòng)化生產(chǎn)加工中優(yōu)勢(shì)顯著,石墨電極在模具制造中逐漸取代銅電極被廣泛應(yīng)用于電火花成形加工(簡(jiǎn)稱EDM)。近年來(lái)自動(dòng)化生產(chǎn)以單件、個(gè)性化、零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高精度的特征在模具行業(yè)逐漸推廣。對(duì)精密微細(xì)電極的要求也越來(lái)越苛刻,提升… [了解更多]
2020-10
石墨電極經(jīng)錐螺紋相互連接后,才可以進(jìn)入電冶煉爐里進(jìn)行使用。 多年實(shí)踐證實(shí)電爐中的石墨電極斷裂的事故 90%發(fā)生在電極連接部位,所以石墨電極質(zhì)量的重點(diǎn)就是理化指標(biāo)和機(jī)械加工兩項(xiàng)[1]。石墨電極經(jīng)一系列工序處理后合格的毛坯進(jìn)入最后一道工序———機(jī)械加工,除了簡(jiǎn)單的外圓加工外,就是加工… [了解更多]