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石墨電極放電技巧 石金精密科技 深圳 有限公司技術服務部編制2009年3月 2020 1 9 1 石墨電極放電加工的特點 1 大電極或粗加工效率顯著2 小電極或精加工優(yōu)勢不明顯3 電參數完全不同于銅電極參數4 薄片電極放電不會發(fā)生變形5 對電流敏感容易出現(xiàn)異常放電6 損耗小源于碳元素之間的結合7 面粗度達不到銅電極的高標準 2020 1 9 2 放電加工的基本原理 放電加工形成的基本條件 1 構成物質 電極 被加工體 電解液2 脈沖電源生成裝置3 電極和被加工體之間要有適當的距離 2020 1 9 3 2020 1 9 4 放電加工基本原理 1 電極向工件表面靠近 相互間產生高電壓 電解液開始電離變成等離子體的能量柱 2 能量柱形成后 低電壓能從電極傳送至工件表面 3 由于電子在電極兩端流動 產生了極高的熱能 并在電化學反應的作用下 產生一個氫氣泡 4 在放電時 能量柱下面的材料將處于熔融狀態(tài) 5 在休止時 氫氣泡發(fā)生內爆 這部分加工液就氣化 熔化的材料通過周圍的加工液而泠卻 凝固 并被釋放出去 6 在放電周期結束時 由于材料被移除 工件上產生了一個凹腔 這是放電加工的最小單位 緊接著下一個放電周期又開始了 2020 1 9 5 電極 工件 放電加工液 電極 工件 放電加工液 電極 工件 放電加工液 電極 工件 放電加工液 電極 工件 放電加工液 電極 工件 放電加工液 電壓增加 放電柱形成 熔融 氣化 爆炸 冷卻 放電火加工原理 2020 1 9 6 石墨電極放電參數的特點 峰值電流 IP 特點 峰值電流越大 電極損耗越小 面粗度越大 在一定面積條件下 加工速度也越快 峰值電流 12A時 電極損耗達到最小值 峰值電流 32A時 加工開始變得不穩(wěn)定 選用標準 按電流密度選用 電流密度 在電極的單位面積上所規(guī)定能承受的電流值 稱之為電極的電流密度 實驗得出 銅電極 6 8A cm 石墨電極 5 7A cm 2020 1 9 7 2020 1 9 8 石墨電極放電參數的特點 脈寬 ON 定義 脈沖寬度是加到電極和工件上放電間隙兩端的電壓脈沖的持續(xù)時間 特點 脈寬越大 電極損耗越小 面粗度越大 在某種電流條件下 加工速度也越快 峰值電流 12A時 加工速度隨脈寬的增大而增加峰值電流 16A時 加工速度隨脈寬的增大反減小實驗表明 在脈寬 150 s時 石墨電極的損耗值可降至1 以下 實現(xiàn)低損耗加工目標 但不能超過420 s 2020 1 9 9 2020 1 9 10 石墨電極放電參數的特點 脈間 OFF 定義 脈間是兩個電壓脈沖之間的間隔時間作用 讓放電自動轍消 消除電離 讓加工液介質清除雜物 并為下一次放電作準備特點 理論上 脈間時間越長 放電穩(wěn)定 加工速度減小實際上 脈間 100 s時 電極損耗達到最小脈間 100 s時 放電時間長 電極損耗大脈間 100 s時 加工變不穩(wěn)定或燒蝕 2020 1 9 11 2020 1 9 12 石墨電極放電參數的特點 間隙電壓 V 定義 電極和工件之間放電間隙的寬度 也稱開路電壓特點 電壓越高 放電間隙越寬 加工越穩(wěn)定 但不集中 加工速度變慢 電極損耗增加 實驗證明 間隙電壓 120V時 電極損耗最小 加工速度最快 表面粗糙度值最小 2020 1 9 13 2020 1 9 14 石墨與銅放電參數差異 石墨電極放電參數標準 用 大電流 小脈寬 組成放電脈沖 來提高加工速度和減少電極損耗 銅電極放電參數標準 用 小電流 大脈寬 組成放電脈沖 來提高加工速度和減少電極損耗 2020 1 9 15 非放電參數對石墨電極的影響 1 起跳高度和放電時間2 伺服速度3 火花位4 電極的接觸面積5 加工液質量6 放電機臺的性能 2020 1 9 16 細 小 快 放電加工特性要求 速度 面粗度 損耗 2020 1 9 17 放電特性與電參數關系 休止 電流脈寬 電極損耗 面粗度 加工速度 脈寬影響大 脈寬影響大 電流影響大 影響穩(wěn)定性 2020 1 9 18 提高加工速度 建議 使用盡量大的加工電流理由電流越大 放電脈沖能量越大 放電加工速度越快 石墨放電工藝 2020 1 9 19 提高加工速度 建議 縮短脈沖間隔時間理由在脈寬一定時 縮短脈間隔時間 脈沖能量利用率高 工件蝕除量大 放電速度快 石墨放電工藝 2020 1 9 20 提高加工速度 建議 粗電極使用消耗少的材料理由消耗多的粗電極 放電殘留余量多 精放電時負擔大 放電時間長 石墨放電工藝 2020 1 9 21 紅色部分 加工余量 粗加工 電極消耗 小電極消耗 大 想去除的部分 石墨放電工藝 2020 1 9 22 角部負擔 大 精加工 石墨放電工藝 2020 1 9 23 提高加工速度 確保加工穩(wěn)定性淺 加工屑排出容易 加工穩(wěn)定深 加工屑排出困難 加工不穩(wěn)定 加工屑排出對策與加工深度成比例設定電極的上下運動幅度大點 沖液會使加工屑排出能力增加 建議 石墨放電工藝 2020 1 9 24 良好的沖液方法 獲得穩(wěn)定加工 放電速度提高 石墨放電工藝 壓力式真空抽吸 沖洗式側面噴流 浸泡式上下移動 提高加工速度 2020 1 9 25 特點 電極磨損程度較高但需較長時間進行預處理及電極鉆孔小電極鉆孔不方便 壓力式沖液 2020 1 9 26 沖洗式沖液 封閉式 排屑困難 易積炭加工速度慢 敞開式 排屑容易 加工速度快缺口處損耗大 表面粗 2020 1 9 27 浸泡式沖液 特點 放電時間隨深度增加而延長排屑徹底 不易積炭 更適合窄深加工和大平面加工二次放電少 2020 1 9 28 降低電極損耗 建議 使用較大的峰值電流理由峰值電流越大 放電加工速度越快 電極損耗越小 石墨放電工藝 2020 1 9 29 降低電極損耗 建議 盡量使用較大的脈寬理由脈寬越大 電極損耗越小 但加工越不穩(wěn)定 石墨放電工藝 2020 1 9 30 降低電極損耗 建議 使用低損耗的電極材料理由電極材料損耗小 可以直接降低損耗 石墨放電工藝 2020 1 9 31 降低電極損耗 建議 預留最小的加工余量給精加工理由余量小 放電時間短 電極磨損小 石墨放電工藝 2020 1 9 32 降低電極損耗 建議 縮短小脈沖放電時間理由小脈沖放電時間短 電極受放電反作用少 電極磨損小 石墨放電工藝 2020 1 9 33 提高表面質量 建議 使用較小的脈寬理由脈寬小 放電的蝕痕淺 表面質量高 石墨放電工藝 2020 1 9 34 提高表面質量 建議 采用搖動加工 可獲得均勻 平滑的表面 石墨放電工藝 2020 1 9 35 提高表面質量 建議 提高電極表面光潔度理由 電極本身光潔度越好 加工的面粗度就越細 石墨放電工藝 2020 1 9 36 2020 1 9 37 提高表面質量 建議 選用高等級石墨材料理由 質量優(yōu)良石墨 粒徑小高強度低磨損 加工表面質量佳 石墨放電工藝 2020 1 9 38 提高表面質量 建議 混入粉末加工理由 極間距離變寬 電位梯度高 點分布 放電分散 放電點易被冷卻 加工表面效果好 石墨放電工藝 2020 1 9 39 石墨電參數設置 普通火花機 參數設定建議 電流 1 按電流密度 5 7安培 cm 2 按電極給定的火花位大小確定電流大小脈寬 脈寬 ON 10 15 峰值電流 單位 s 休止 休止 OFF 1 2 1 脈寬 單位 s 其它 參考銅電極工藝 2020 1 9 40 石墨電參數設置 MAKINO 1 特殊設置 G132D60Q21A32F3M2U8R30W1O1 注 D60可省 Q21若無可用Q2 A用32或34 2 選用模型 M30大面積電極 粗 精加工普通電極 粗 精加工 視加工要求 組合肋電極 粗加工 肋長20mm以上可用 M54 M55普通電極 粗 精加工肋電極 粗 精加工M53細小電極 粗 精加工 5mm以下 參數設定建議 2020 1 9 41 石墨電參數設置 MAKINO 參數設定建議 3 工序段確立起始工序段 根據電極火花位大小決定 受電極放電面積影響 面積大靠前面積小 肋 靠后 考慮電極損耗結束工序段 根據加工表面粗糙度確定 考慮留給精加工的余量 考慮放電時間 2020 1 9 42 石墨電參數設置 MAKINO 實例說明 以模型M54為例 表中 8工序與9工序的火花位相差不大 在放電應用時8工序與9工序相比 其加工速度快 電極損耗小 但在小面積 肋 加工時 8工序的穩(wěn)定性則要比9工序差 從而影響加工速度 所以電極放電面積的大小是工序段選擇的關鍵 2020 1 9 43 石墨電參數設置 MAKINO 實例說明 以模型M54為例 工序8與工序9的參數差異 2020 1 9 44 石墨電參數設置 MAKINO 實例說明 以模型M54為例 調整加工速度 平衡放電時間 控制機頭速度 2020 1 9 45 石墨電參數設置 CHAMILLES 參數設定建議 GGAC 粗石墨 強調加工速度GMAC 中石墨 均衡電極損耗GFAC 細石墨 重視表面粗造度 1 石墨材料選用 2020 1 9 46 石墨電參數設置 CHAMILLES 2 加工類型 一 C 標準加工 適用所有加工特點 均衡加工速度 電極損耗 表面粗糙度在合理范圍 相對某些特殊加工要求并無明顯優(yōu)勢 L 深槽加工 適用骨條 深槽小電極加工特點 加工速度最快 使用PilotEpxert BRU自動優(yōu)化 不適合大或重電極 在DOWN加工有效 2020 1 9 47 石墨電參數設置 CHAMILLES 3 加工類型 二 B 大型腔加工 適用于粗加工特點 面粗度和損耗一般 加工最穩(wěn)定 放電最有效 F 大面積加工 適用于幼紋放電 VDI22以下 特點 加工深度淺 表面粗細均勻 2020 1 9 48 石墨電參數設置 CHAMILLES 4 加工類型 三 M 微細加工 適用于清角加工特點 面積10 10mm以下電極損耗少 大面積電極放電會不穩(wěn)定 P 拋光加工 只用于銅對鋼特點 鏡面加工專用 面積 20mm 不能使用沖油 2020 1 9 49 石墨電參數設置 CHAMILLES E條件尾數定義 4 脈寬大 損公少 速度慢3 脈寬 損公 速度其次2 脈寬偏小 損公較大 速度最快1 脈寬小 損公最大 速度偏慢0 脈寬最小 為精加工中的標準加工8 精加工中的電容放電精加工束度最快 損公最大 光潔度一般9 精加工中的電容放電精加工速度比0快 但比8慢 損公最小表面光潔度最好 2020 1 9 50 石墨電參數設置 CHAMILLES 加工條件選遞減原則 1 強調加工速度時 P A A P A A2 重視電極損耗時 P P A P P A 2020 1 9 51 石墨電極放電方案 大型電極加工 特點 整體放電加工速度快面粗度較大技術難點 電極裝夾困難中間加工屑難以排出 應用參數 建議峰值電流 45 60 A 脈寬 350 450 s 脈間 30 60 s 汽車中網電極 2020 1 9 52 石墨電極放電方案 喇叭網孔電極加工 特點 電極容易制作 無毛剌重量輕 放電均勻技術難點 條形電極易變形網孔多排屑困難壁薄易損耗難加工到高質量表面 應用參數 建議峰值電流 8 15 A 脈寬 100 180 s 脈間 45 100 s 電視機喇叭網電極 2020 1 9 53 石墨電極放電方案 深肋電極加工 特點 電極不變形技術難點 排屑困難易積炭 應用參數 建議峰值電流 8 10 A 脈寬 75 100 s 脈間 45 75 s 2020 1 9 54 石墨電極放電方案 紋面電極加工 特點 放電面紋理均勻石墨等級不同 獲得的面粗度不同技術難點 難得到高表面光潔度加工方案 選用高等級石墨電極 應用參數 建議382 372 352 342 322 312 292 273 253 242 229 209 189 充電器電極 2020 1 9 55 石墨電極放電方案 微細電極加工 特點 電極小而薄不變形可加工高度小加工速度慢技術難點 放電不穩(wěn)定棱角損耗大 應用參數 建議峰值電流 1 1 2 A 脈寬 12 18 s 脈間 20 30 s CPU插口電極 2020 1 9 56 石墨電極放電方案 深孔電極加工 特點 電極細而長加工不變形放電速度慢技術難點 放電不穩(wěn)定排屑困難易積炭 模具澆口電極 應用參數 建議峰值電流 2 4 A 脈寬 20 40 s 脈間 25 45 s 2020 1 9 57 扣碗形狀加工 特點 電極易加工和修整技術難點 加工屑和氣體難排出而產生 放炮 加工方案 設置透氣孔 排出氣體浸液加工 方便排屑 石墨電極放電方案 應用參數 建議使用常規(guī)放電參數 2020 1 9 58 開始放電不穩(wěn)定 石墨放電常見問題及處理 初始放電接觸面小 較大的放電能量 造成不穩(wěn)定放電 改用小能量參數 穩(wěn)定后改為正常參數 2020 1 9 59 開始放電不穩(wěn)定 石墨放電常見問題及處理 放電部位有毛剌氧化層生銹等異物 放電傳導不良 造成放電不穩(wěn)定 清除異物再加工 2020 1 9 60 不穩(wěn)定放電現(xiàn)象 加工屑排出情況不好電力條件不恰當等 產生集中放電 電弧 積炭看 放電火花稀少有紅色火花出現(xiàn)聽 放電聲音變得不規(guī)則變 加工不穩(wěn)定設定的電流值變小各個控制開始啟動 石墨放電常見問題及處理 2020 1 9 61 不穩(wěn)定放電現(xiàn)象 石墨放電常見問題及處理 2020 1 9 62