石墨CNC加工技術(shù)交流

石墨CNC加工技術(shù)交流

石墨應(yīng)用問題及解決方案



圖1 加工過程中的崩角示意圖 圖2 粗加工余量設(shè)置方式

如圖2中的加工余量設(shè)置，頂面精加工的切削量為0.2（精加工余量）～0.35（含放電間隙量）mm。按實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，此種情況精加工可造成的崩角范圍約為1.2倍加工切削量，即0.25～0.4mm。也就是說，側(cè)邊余量不能小于0.5mm?？紤]到粗加工的崩角可能帶來的影響，一般采用軸向余量0.2mm，徑向余量0.6～1mm的余量設(shè)定。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的驗(yàn)證，此種方式的加工有效地避免了因崩角的范圍過大而影響到加工電極的表面有崩角發(fā)生的情況。

根據(jù)具體的電極情況，各方向的余量設(shè)置方式有所區(qū)別，需根據(jù)實(shí)際情況而定。如薄片電極制作時(shí)，側(cè)邊的余量要大于1mm；高度越大，側(cè)邊預(yù)留的余量就越大。在精加工電極的基準(zhǔn)面時(shí)，為使崩角情況不影響電極的使用，則側(cè)邊的余量設(shè)置可以和水平面的余量設(shè)置相同。

由于精加工的要求，加工精度較高時(shí)，對(duì)于余量可以分級(jí)設(shè)置(分為粗加工、半精加工和精加工)，以確保在加工過程中不會(huì)出現(xiàn)影響電極質(zhì)量的瑕疵存在。

2．推薦加工順序

以典型的薄片電極為例，電極加工過程的各步驟依次為：整體粗加工→精加工水平面→精加工側(cè)面→精加工基準(zhǔn)水平面→精加工基準(zhǔn)側(cè)面。采用這種過程方式，如果在加工水平面過程中出現(xiàn)了崩角，在對(duì)側(cè)面進(jìn)行精加工時(shí)可以將崩角的部分切削掉，保證產(chǎn)品的表面沒有明顯的瑕疵。控制方式的關(guān)鍵是切削深度、側(cè)邊留的余量以及進(jìn)給速度。

3．切削深度

由于石墨材料的特性因素，切削時(shí)的切削深度對(duì)于加工電極的質(zhì)量有很大的影響。如果切削深度設(shè)置過大，在加工過程中出現(xiàn)崩角的幾率會(huì)明顯增大，并且電極的形位尺寸偏差也會(huì)增大；如果切削深度設(shè)置過小，在加工過程中出現(xiàn)崩角幾率會(huì)大幅降低，但加工時(shí)間則會(huì)成倍上升，綜合加工效率會(huì)有所降低。

根據(jù)目前多數(shù)石墨材料實(shí)際使用的反饋信息及實(shí)際的編程加工經(jīng)驗(yàn)，粗加工切削深度為2mm時(shí)，對(duì)電極崩角的控制和尺寸公差的控制均有較好的效果。在精加工時(shí)，各電極的具體情況不同，各電極可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)切削深度分別設(shè)定。球頭刀具或帶有R角的刀具所加工的表面狀況。對(duì)于頂面為

水平面或帶有一定斜度的電極，在精加工過程中頂面的余量（軸向余量及火花位）可以一次加工完。



4．推薦刀具

在石墨電極制作的過程中，使用的刀具狀況直接影響到加工的崩角。根據(jù)機(jī)械加工關(guān)于切削的力學(xué)原理，如果刀具在切削過程中不是有效地切削入石墨的解理面，而是絕大多數(shù)情況下在加工表面發(fā)生擠壓斷裂。這種情況下，加工的表面粗糙度、崩角狀況等都會(huì)影響被加工電極的質(zhì)量。對(duì)此，良好的刀具起到了對(duì)切削過程中的加工質(zhì)量進(jìn)行控制的作用。

由于石墨材料自身特性的因素，在石墨加工過程中，刀具成本占總成本的比例相當(dāng)大。通過長(zhǎng)期的試驗(yàn)以及實(shí)際使用信息的反饋和收集?？梢园l(fā)現(xiàn)：普通鎢鋼刀的綜合成本高，金剛石涂層刀具的綜合成本低，硬質(zhì)合金刀的綜合成本居中。因此，應(yīng)盡量避免使用普通鎢鋼刀進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)切削，并且要密切關(guān)注普通鎢鋼刀的損耗狀況；盡量使用涂層刀具來進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)切削，尤其在進(jìn)行精度較高的電極加工時(shí)，在條件允許的情況下，選擇金剛石涂層刀具；刀片式銑刀的實(shí)用性要比其他刀具的使用性能好，特別是刀具種類較少時(shí)，刀具的實(shí)用性尤為突出。

5．刀具切入切出方式

刀具切入切出方式的選擇需要考慮的因素比較多。如，刀具的損耗、崩角是否會(huì)發(fā)生等。經(jīng)過長(zhǎng)期以來的試驗(yàn)及材料使用數(shù)據(jù)反饋信息的收集，總結(jié)有以下2點(diǎn)：

5.1 刀具切入

（1） 端銑刀整體下切切入時(shí)，刀具應(yīng)盡量全部拉出切削區(qū)域，先進(jìn)行無切削作用豎直下切，再進(jìn)行水平切入；應(yīng)盡量避免使用有切削的豎直下切方式。在進(jìn)行有切削作用的下切時(shí)，刀具的端面刃口容易磨損。且在磨損后，刀具的切削情況變差，返修后刀具再次使用時(shí)精度較低。

（2） R角刀具或球頭刀具整體切入時(shí)，可采用有切削的斜向切入，而不必采用將刀具全部拉出切削區(qū)域再進(jìn)行下切的方式。一方面，可以改善球頭刀具某一點(diǎn)或某一段連續(xù)切削而導(dǎo)致只有一部分嚴(yán)重?fù)p耗的狀況；另一方面，可以節(jié)約大量的刀具空行程時(shí)間。

（3） 切入時(shí)適合采用切削量漸變的方式切入。如：刀具從材料外部水平切入，切入時(shí)刀具的切削量由零逐漸增加。采用水平直接切入方式，雖不會(huì)像金屬切削那樣發(fā)生“碰刀”等現(xiàn)象，但在刀具切入過程中會(huì)發(fā)生輕微的刀具彈性形變。常見的切入方式有圓弧方式和直線方式兩種：圓弧方式切入快，刀具的空行程多，垂直表面易發(fā)生段差；直線斜向切入，切削力均勻增加，刀具空行程少，端銑刀刀具端部損耗快。



5.2 刀具切出

(1） 余量控制是刀具切出時(shí)需要特別

關(guān)注的。切出點(diǎn)的余量設(shè)置可以有效地降

低崩角的發(fā)生幾率，減小崩角的范圍。在

粗加工時(shí)可以采用余量設(shè)置方式，但在精

加工時(shí)，加工余量為0。 為此，要通過對(duì)切入、切出點(diǎn)的控制來實(shí)現(xiàn)，在

(2) 切出點(diǎn)控制。切出點(diǎn)的控制直接關(guān)系到崩角的發(fā)生幾率。原則上應(yīng)盡量避免在垂直端面交匯處切出時(shí)，與切出方向垂直的側(cè)面（圖1中A平面）沒有切削余量。參見圖1、圖3。

(3) 在圖1中，指示箭頭顯示刀具的前進(jìn)方向；線條較粗的部分是必然會(huì)發(fā)生崩角的部分。在加工過程中由于B平面與刀路投影面相互垂直，在切出時(shí)，B平面上必然會(huì)發(fā)生崩角；A平面在初時(shí)，余量已被切削，在刀具切出過程中，由于A平面已沒有余量，切出過程必然發(fā)生崩角?？梢愿淖兊毒叩那腥肭谐龇绞?，如圖3所示。在圖3中，箭頭線為切入和切出方式指示線；切入和切出均在同一平面內(nèi)，并且有部分覆蓋的范圍。這種方式在應(yīng)用過程中，避免了崩角影響到加工的電極表面。在切入切出過程中，圓弧刀具的切削量漸變線斜度逐漸變小。