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(wèn)題及解決方案



圖1 加工過(guò)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(shuō)，側(cè)邊余量不能小于0.5mm?？紤]到粗加工的崩角可能帶來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程方式，如果在加工水平面過(guò)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(méi)有明顯的瑕疵?？刂品绞降年P(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(guò)大，在加工過(guò)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(guò)小，在加工過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程中，刀具成本占總成本的比例相當(dāng)大。通過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)以及實(shí)際使用信息的反饋和收集。可以發(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(lái)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(lèi)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(guò)長(zhǎng)期以來(lái)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(wú)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(guò)程中會(huì)發(fā)生輕微的刀具彈性形變。常見(jiàn)的切入方式有圓弧方式和直線(xiàn)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(xiàn)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(guò)對(duì)切入、切出點(diǎn)的控制來(lái)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(méi)有切削余量。參見(jiàn)圖1、圖3。

(3) 在圖1中，指示箭頭顯示刀具的前進(jìn)方向；線(xiàn)條較粗的部分是必然會(huì)發(fā)生崩角的部分。在加工過(guò)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(guò)程中，由于A平面已沒(méi)有余量，切出過(guò)程必然發(fā)生崩角。可以改變刀具的切入切出方式，如圖3所示。在圖3中，箭頭線(xiàn)為切入和切出方式指示線(xiàn)；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(guò)程中，避免了崩角影響到加工的電極表面。在切入切出過(guò)程中，圓弧刀具的切削量漸變線(xiàn)斜度逐漸變小。