EDM電火花石墨CNC加工參數與EDM電火花放電參數量

 

 

很多模具界的朋友現在想用石墨材料來做為放電材料，哪么他們想用石墨來替代銅電極作放電材料，但苦于找不到這方面的資料，現將我收集到的石墨資料，包括CNC加工的一些參數與電火花的一些參數一并發(fā)出來，供大家參考，與人方便，自已方便。

石墨電極的優(yōu)點
注：電火花加工用石墨電極，也稱為銅公

1：模具幾何形狀的日益復雜化以及產品應用的多元化導致對火花機的放電精確度要求越來越高。石墨電極的優(yōu)點是加工較容易，放電加工去除率高，石墨損耗小，因此，部分群基火花機客戶放棄了銅電極而改用石墨電極。另外，有些特殊形狀的電極無法用銅制造，但石墨則較容易成型，而且銅電極較重，不適合加工大電極，這些因素都造成部分群基火花機客戶應用石墨電極。

2：石墨電極較容易加工，且加工速度明顯快于銅電極。比如采用銑削工藝加工石墨，其加工速度較其它金屬加工快2～3倍且不需要額外的人工處理，而銅電極則需要人手挫磨。同樣，如果采用高速石墨加工中心制造電極，速度會更快，效率也更高，還不會產生粉塵問題。在這些加工過程中，選擇硬度合適的工具和石墨可減少刀具單損耗和銅公的破損。如果具體比較石墨電極與銅電極石墨電極的銑削時間，石墨較銅電極快67%，在一般情況下的放電加工中，采用石墨電極的加工要比采用銅電極快58%。這樣一來，加工時間大幅減少，同時也減少了制造成本。

3：石墨電極與傳統(tǒng)銅電極的設計不同。許多模具公司通常在銅電極的粗加工和精加工有不同的預留量，而石墨電極則使用幾乎相同的預留量，這減少了CAD/CAM和機器加工的次數，單是這個原因，就足以在很大程度上提高模具型腔的精度。

當然，模具公司由銅電極轉用石墨電極后，首先應該清楚的是該使用石墨材料以及考慮其他相關因素。如今部分群基火花機客戶采用石墨以電極放電加工，這免除了模具型腔拋光和化學物品拋光的工序卻仍然能達到預期的表面光潔度。如不增加時間和拋光的工序，銅電極不可能制作出這樣的工件。另外，石墨分為不同的等級，在特定的應用程序下使用適當等級的石墨和電火花放電參數才能達到理想的加工效果，若在使用石墨電極的火花機上操作人員使用與銅電極相同的參數，那么結果肯定是令人失望的。如果要嚴格控制電極的物料，可將石墨電極在粗加工時設于非損耗狀態(tài)（損耗少于1%），但銅電極則不使用。

石墨具有以下銅無法比擬的優(yōu)質特性：
 
     CNC加工速度快、切削性高、修整容易：高速銑粗加工較銅塊3倍，高速銑精加工較銅塊5倍，且其強度很高，對于超高（50-90mm）超?。?.2-0.5mm）的電極，加工時不易變形。很多時候產品需要有很好的紋面效果，這就要求做整體的電極，在制作整體的電極時存在種種隱性清角，由于石墨易修整的特性，使得這一難題很容易解決，并且大大減少電極的數量，能實現復雜的幾何造型，而銅公是無法做到的

快速EDM成型、熱膨脹小、損耗低：由于石墨的導電性比銅好，所以它的放電速度比銅快，為銅的3-5倍。且其放電時能承受住較大的電流，電火花粗加工時更為有利。同時，同等體積下，石墨重量為銅的1/5倍，大大減輕EDM的負荷。對于制作大型的電極、整體電極極具優(yōu)勢。石墨的升華溫度為4200.為銅3-4倍（銅的升華溫度為1100）。在高溫下，變形極小（同等電氣條件下為銅的1/3-1/5）不軟化?？梢愿咝А⒌秃牡貙⒎烹娔芰總魉偷焦ぜ?。由于石墨在高溫下強度反而增強，能有效地降低放電損耗（石墨損耗為銅的1/4），保證了加工質量。
 
重量輕，成本低：一套模具的制作成本中，電極的CNC加工時間、EDM時間、電極損耗等占總體成體絕大部分，而這些都是由電極材料本身所決定。石墨與銅相比，石墨的機加工速度和CDM速度都是銅的3-5倍。同時，磨損極小的特性與整體石墨制作，都能減少電極的數量，也就減少了電極的耗材與機加工時間。所有這些，都可降低模具的制作成本。
 
石墨與銅比較
A.石墨優(yōu)點：
1.CNC加工比銅快3倍以上（高速加工機），石墨能加工0.12mm骨位，能做到0.1mm溥片。
2.EDM加工粗加工比銅快3倍以上（大型電極更快）、精加工2倍。合理運用石墨能降低綜合成本、提高機床利用率、增加模具產量。
3.紋面效果好（特別是高端電子產品如：手機、筆記本電腦、高檔汽車喇叭網孔等）
4.加工醫(yī)療器械無污染
B.石墨缺點：
1.石墨無法加工鏡面（目前市場上最好的石墨材料、50*50mm放電面積，夏米爾加混粉也只能加工到CH14、3R-max）
2.石墨線割性能差，比銅要慢并容易斷銅絲。
3.石墨廢料回收無再利用價值。
銅的優(yōu)缺點就不用我介紹了，大家都是專家！

市場上為會有人說石墨用得不好呢？
主要原因有下：1.石墨電極材料選擇有誤2.受本身機床制約3.使用石墨技術不全面
1.石墨材料有等級區(qū)別，就如銅有黃銅、紅銅、銅鎢一樣。石墨等級區(qū)別在于石墨顆粒，目前市場上最高端是顆料1微米、其次是4微米-10微米、再其次是15微米左右、最后是國產等靜壓石墨
材料選擇直接影響CNC和EDM加工效果，如：CNC加工，石墨肖氏硬度55-75最適合機加工，高出75容易崩裂。EDM加工影響加工效率、損耗大、甚至有積碳現像，打壞模具鋼。
比如：你想買一部驕車，速度要求能開150KM/H以上，奇瑞QQ1.0能形？技術再好也沒有用，選錯車！
2.受本身機床制約大部份國產放電機、老式臺灣放電極都沒有放電石墨參數、我見過最好的是OPS放電極加工1mm骨位、寬5mm、加工深度15mm損很控制小于1%。當然也要有好的石墨材料?，F在放電加工機不論是國產和進口的都有加工石墨參數。不同的是進口的分得更細，會有精、細、粗、大部份石墨參數是按照美國POCO步高石墨設定，以它有參照物。
3.石墨放電技術與銅完全不是一樣。
 
 
石墨的特點： 
1.重量輕：比重是銅的1/5，適合制作大型電極
2.機加工性能好：切削阻力為銅的1/3
3.表面易于處理：機加工后無毛刺，易于手工處理
4.耐高溫：溫度達3650℃時升華氣化，能承受更大的電流
5.熱膨脹系數低：為銅的1/4，且受熱不變形
6.放電加工速度快：放電加工速度比銅塊3~5倍，大面積或粗加工時更明顯。
7.電極損耗?。号c銅的比率為2：4，可以無損加工。
石墨電極機加工方法： 
1.刀具要求：鋒利、有較大的前后角和容屑槽
2.刀具材質：硬質合金刀 涂層刀 金剛石刀
3.進刀速度：粗加工5500~8000 精加工4000~6000
4.機臺轉速：粗加工6500~10000轉；精加工6000~20000轉
5.加工余量：粗加工0.6mm；精加工0.3mm
6.切削量：側向切削量為刀徑的1/2~2/3，深度切削量為刀徑的1~1.5倍
7.切削方向：銑削方向使用切好于上切，順銑好于逆銑

石墨CNC切削參數表： 

 

刀具半徑	圓角半徑	裝刀長	加工方式	線速度	RPM	FEED	每刃切削量
10	0	80	粗加工	471	15000	10500	0.35
8	0	80	粗加工	377	15000	10000	0.35
6	0	60	粗加工	302	16000	9600	0.30
4	0	40	粗加工	201	16000	8000	0.25
10	0	75	精加工	471	15000	7500	0.25
8	0	75	精加工	377	15000	7500	0.25
6	0	60	精加工	302	16000	8000	0.25
4	0	35	精加工	226	18000	7200	0.20
2	0	25	精加工	113	18000	5400	0.15
1	0	15	精加工	57	18000	3600	0.10
10	5	75	精加工	471	15000	7500	0.25
8	4	60	精加工	402	16000	7500	0.25
6	3	60	精加工	302	16000	8000	0.25
3	1.5	35	精加工	170	18000	7200	0.2
2	1	25	精加工	113	18000	5400	0.15
1	1.5	15	精加工	57	18000	3600	0.1

石墨放電加工特點： 

 

A：價格便宜，經濟實用。

 

B：能夠受大電流，放電速度快效率高。

 

C：不易變形，適合薄的骨位（Ria）加工。

 

D：目前在鏡面放電方面有待改進。

 

石墨電極綜合加工條件的參數設定：

 

1.粗加工參數組合：

 

①.脈寬：200us，峰值電流：55A，平均電流：25A，得粗糙度：Ra12.5

 

2.中加工參數組合：

 

②.脈寬：100us，峰值電流：30A，平均電流：15A，得粗糙度：Ra9

 

③.脈寬：50us，峰值電流：15A，平均電流：6A，得粗糙度：Ra6.3

 

④.脈寬：25us，峰值電流：12A，平均電流：5A，得粗糙度：Ra4.5

 

⑤.脈寬：12us，峰值電流：8A，平均電流：4A，得粗糙度：Ra3

 

3.精加工參數組合：

 

⑥.脈寬：6us，峰值電流：6A，平均電流：3A，得粗糙度：Ra2.1

 

⑦.脈寬：3.2us，峰值電流：4A，平均電流：1~2A，得粗糙度：Ra2

不同的加工面積的最終光潔度：

 

加工面積（mm2）	VDI	Ra（um）	Rmax（um）
□~50	6~16	0.2~0.6	2~4
□51~100	16~21	0.6~1.12	4~8
□101~200	21~26	1.12~2.0	8~14
□201~300	26~29	2.0~2.8	14~21
□301~400	29~32	2.8~4.0	21~30
□401~500	32~35	4.0~5.6	30~40

應用石墨電極常見問題處理：

 

類型	現象	原因	處理
CNC加工	崩塌	進刀速度過快	降低進刀速度
	表面粗糙	刀具變鈍	使用鋒利刀具
	骨位折斷	余量不夠	增加余量
EDM加工	加工速度慢	加工能量小	加大電流或延長脈寬
	電極損耗大	放電參數不合理	延長脈寬或加大電流
	表面粗糙	加工能量大	減小電流和脈寬
	積炭	參數不合理	減小脈寬或延長休止時間
		加工方法不當	調整放電跳躍方式，調節(jié)沖液方式
環(huán)保	粉塵		有除塵器、吸塵裝置
	煙霧		安裝通風設備
	廢料		專業(yè)回收，統(tǒng)一處理

石墨電極電加工中出現的問題及解決方案
在電火花加工過程中，由于電加工參數的選擇不恰當，或者加工屑排出情況不好等原因產生集中放電拉弧，如看起電火花稀少，并有紅火花出現，放電聲音也變得不規(guī)則，這時產生所謂的不穩(wěn)定放電。加工不穩(wěn)定，加工電流就不按照所設定的電流工作，工作電流變小，并且在加工過程中會出現各種加工缺陷，造成廢品。經常出現以下幾種異常放電現象。
（1）開始加工時放電不穩(wěn)定
石墨電極電加工開始階段，由于工件上存有切削屑、毛刺，導致集中放電；并且由于放電能量大（峰值電流高，脈沖寬度寬），而脈沖間隔過窄，噴流壓力太大，導致開始加工時放電不穩(wěn)定。因此加工前先完全除掉附著在工件上的切削屑、毛刺，并且去除因工件熱處理所產生的氧化膜、涂料、銹等。可以開始時把電流設定在一個較小的值，然后逐步增加到峰值電流，并把噴流壓力設定的小一些。
（2）產生粒狀突起物
在石墨電極電火花加工過程中，加工深度過深易產生電弧，在工件上形成粒狀突起物，致使工件報廢（如圖1）。
 
產生的原因：
脈沖寬度設定過大，電極的邊角部生成顆粒狀突起物，因此引起短路，導致電弧放電；電蝕產物加工屑過多，來不及排出；加工液噴嘴的角度設定的不對，加工液不能充分噴入間隙中，電蝕產物加工屑無法充分排出；加工深度過深時，加工屑不能充分排出，滯留在底部。
解決的方案：
縮短脈沖寬度Ton，延長脈沖間隔Toff，抑制粒狀突起物的產生和電蝕產物加工屑的生產，并且盡量將噴嘴設在電極的側面；如果加工深度過深時，提高電極的振動次數，加快振動速度。
（3）加工地面產生凹陷
在電火花加工過程中，脈沖間隔過小，電極上下振動速度慢，噴流壓力弱，致使電蝕產物加工屑不能充分排出，并且許多電蝕產物粘結在電極地面，形成炭化物塊，在電極上下運動過程中容易脫離，在加工地面產生凹陷（如圖2）。
 
解決方案：
延長脈沖間隔，提高電極振動速度，增加噴流壓力，也可以在加工過程中暫停加工，用毛刷清理一下電極端面和加工底面的加工屑。
（4）入口間隙大
由于石墨電極抬起的速度太慢，下端部加工時間過長，絕對損耗大，而電極入口處的放電間隙存在電蝕產物，導致“二次放電”（已加工表面上由于電蝕產物等的介入而再次進行的非必要放電），使放電間隙擴大，在加工深度方向上產生加工斜度，入口間隙大（如圖3所示）。因此，在加工過程中，石墨電極的抬起速度不能太慢。
 
（5）加工底面產生彎曲或底面粗糙度不均勻
由于脈沖間隔過小，特別使噴流壓力不均勻，極間間隙過小，電蝕產物不能充分排出，并且在加工底面不均勻分布，這樣隨著加工不斷進行，在底面產生彎曲（如圖4(a)所示）或者造成加工底面的粗糙度不均勻（如圖4(b)所示）。
 
解決方案：
加大脈沖間隔，設定恒定的噴流壓力，增大極間間隙，經常檢查排屑情況。