高性能石墨作為電極材料，具有強(qiáng)度高、電極消耗小、加工速度快、熱變形小和加工溫度高等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)汽車、家電、通信和電子等行業(yè)制品的模具電火花加工制造中應(yīng)用日益廣泛，尤其在薄壁或微細(xì)電極制造和應(yīng)用方面具有銅電極無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。加工石墨電極的時(shí)候，其壁厚越薄高度越高，加工難度越大，掌握薄壁石墨材質(zhì)的加工是石墨電極加工的高端操作，是有一定的技術(shù)難度的。石墨的數(shù)控加工需要的是專業(yè)的數(shù)控機(jī)床，鑫騰輝數(shù)控推出了專門針對(duì)石墨材質(zhì)的數(shù)控石墨精雕機(jī)，為石墨制品的加工提供了專業(yè)的生產(chǎn)工具。石墨精雕機(jī)廠家聯(lián)系電話：136_998_99025。
加工薄壁石墨電極主要技術(shù)問(wèn)題分析和加工難點(diǎn)
石墨材料作為電極前需要經(jīng)過(guò)成型加工，而機(jī)械切削加工是工件成型的主要工藝手段。石墨材料具有不同于金屬的特性，決定了石墨在切削加工過(guò)程中具有獨(dú)特的性質(zhì)。

（1）加工過(guò)程中石墨電極容易發(fā)生邊角崩碎的原因主要有：①切削沖擊。在石墨電極銑削過(guò)程中刀具在圓角或拐角處機(jī)床進(jìn)給方向的改變時(shí)，機(jī)床的加減速度特性將導(dǎo)致在拐角處的進(jìn)給量減小以及銑刀切入角增大，從而引起切削力增大和加工振動(dòng)，刀具切入切出以及刀具磨損和破損等等，都有可能加大刀具對(duì)薄壁產(chǎn)生的沖擊載荷，從而導(dǎo)致薄壁電極發(fā)生邊角脆性崩碎。②讓刀和彈刀。在石墨電極銑削過(guò)程中，當(dāng)?shù)毒咔腥牍ぜr(shí)，薄壁在切削力作用下將向背離刀具的方向發(fā)生彈性變形并產(chǎn)生讓刀導(dǎo)致刀具的實(shí)際切削量小于切削量而產(chǎn)生欠切，薄壁的壁厚越薄，高度越高，彈性變形量就越大，讓刀現(xiàn)象就越嚴(yán)重，當(dāng)彈性變形超過(guò)薄壁的應(yīng)力極限時(shí)，薄壁便會(huì)出現(xiàn)邊角崩碎現(xiàn)象。此外，當(dāng)薄壁彈性變形結(jié)束后將朝向刀具的方向發(fā)生回彈，并與刀具發(fā)生碰撞產(chǎn)生沖擊，當(dāng)沖擊過(guò)大時(shí)，將導(dǎo)致薄壁發(fā)生邊角崩碎。③切削力波動(dòng)。切削力與讓刀和彈刀之間具有相互的因果關(guān)系，讓刀和彈刀主要是由切削力過(guò)大而產(chǎn)生，同時(shí)讓刀和彈刀又會(huì)導(dǎo)致切削力波動(dòng)，從而加大刀具對(duì)薄壁產(chǎn)生的切削沖擊，這樣就又加劇讓刀和彈刀的產(chǎn)生。因此，降低切削力必然可以減少讓刀和彈刀的發(fā)生和降低讓刀和彈刀的程度，提高薄壁石墨電極的表面加工質(zhì)量，又可減少切削力的波動(dòng)變化，從而提高切削過(guò)程的穩(wěn)定性，減少薄壁石墨電極的邊角崩碎和折斷現(xiàn)象。
（2）已加工表面質(zhì)量和尺寸精度難以保證。薄壁石墨電極在加工過(guò)程中出現(xiàn)的由讓刀和彈刀引起的欠切將導(dǎo)致使加工后的薄壁厚度大于名義壁厚，而由刀具偏擺引起的過(guò)切將導(dǎo)致使加工后的薄壁厚度小于名義壁厚，由此極易引起薄壁石墨電極的加工尺寸超出規(guī)定的公差要求，而其加工精度不易保證。薄壁已加工表面上的欠切部位，引起加工表面凹凸不平，從而造成工件表面質(zhì)量下降，并使已加工表面出現(xiàn)波紋狀。由于上述幾個(gè)問(wèn)題的存在，直接影響薄壁石墨電極銑削的質(zhì)量和效率，所以在銑削過(guò)程中，必須采取必要的技術(shù)措施加以解決。

2 銑削中采取的基本技術(shù)措施
銑削中的基本技術(shù)措施是指在加工過(guò)程中所注意的問(wèn)題，它包括：選用正確銑削編程策略、合理選擇銑削工藝參數(shù)、合理選擇刀具材料及其合理選擇切削用量等技術(shù)措施。（1）選用正確銑削編程策略。選用適合于薄壁石墨電極銑削的編程策略，決定了該薄壁石墨電極銑削加工的可能性、加工質(zhì)量、加工精度和加工效率，是成功實(shí)現(xiàn)薄壁石墨電極銑削的關(guān)鍵措施。高效高精度的銑削編程策略可提高加工過(guò)程的穩(wěn)定性，保證切削載荷恒定，保持穩(wěn)定的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以及避免走刀方向和加速度的突然變化，從而減少切削沖擊，減少讓刀的彈刀的產(chǎn)生，提高薄壁已加工表面質(zhì)量，減少薄壁邊角崩碎的產(chǎn)生。
（2）合理選擇銑削工藝參數(shù)。對(duì)于薄壁石墨電極銑削的工件已加工表面質(zhì)量和刀具耐用度起著決定性作用。影響切削力的因素較多，切削參數(shù)、銑削方式、刀具角度和石墨材料性能等切削條件對(duì)切削力具有顯著影響，通過(guò)選取合理的切削參數(shù)、刀具角度和銑削方式可有效地減小切削力及其產(chǎn)生的切削沖擊，減小讓刀和彈刀現(xiàn)象的發(fā)生，并可選取強(qiáng)度較高的石墨材料，以提高薄壁石墨電極的結(jié)構(gòu)剛性，從而減小薄壁石墨電極的邊角崩碎。
（3）合理選擇刀具材料。①刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素，對(duì)于加工效率、加工質(zhì)量、加工成本以及刀具耐用度影響很大。刀具材料越硬，其耐磨性越好，硬度越高，沖擊韌性越低，材料
越脆。硬度和韌性是一對(duì)矛盾，也是刀具材料所應(yīng)克服的一個(gè)關(guān)鍵。②正確選擇銑刀的切削角度。石墨刀具選擇合適的幾何角度，有助于減小刀具的振動(dòng)，反過(guò)來(lái)，石墨工件也不容易崩缺。
（4）合理選擇切削用量。銑削加工切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度等。由于切削用量直接影響到生產(chǎn)效率、加工精度、表面粗糙度以及銑刀的壽命等一系列問(wèn)題，鑒于該零件材料的加工性能具有特殊性，應(yīng)合理選擇切削用量。

3 加工薄壁石墨電極的數(shù)控加工程序總方案
（1）加工準(zhǔn)備。①編程軟件該零件的數(shù)控加工程序是基于軟件MasterCAM9.1生成的。該軟件無(wú)須畫出實(shí)體，只需按1：1正確畫出要加工的輪廓線，選擇適當(dāng)?shù)膱D形和參數(shù)即可生成用于加工的程序。②設(shè)備選用VMC850加工中心進(jìn)行加工(臺(tái)灣喬福機(jī)械有限公司制造，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC Oi，機(jī)床最高轉(zhuǎn)速8000r/min)。③刀具的選擇進(jìn)口超微粒全鎢鋼刀，刀具磨損量極微小。④工件的裝夾采用墊板裝夾方法，首先將石墨毛坯底面基準(zhǔn)加工后，在中間鉆兩個(gè)M16作工藝螺絲孔，再準(zhǔn)備一件400mm×300mm的平行墊板，墊板可根據(jù)零件大小鉆多個(gè)工藝通孔（如圖），然后把石墨毛坯放在墊板上用兩個(gè)16mm內(nèi)六角螺釘擰緊。⑤石墨毛坯在加工之前先在煤油中浸泡數(shù)小時(shí)，降低其脆性。
（2）銑削加工過(guò)程。
①基本外形加工。因?yàn)樵撾姌O只需加工正面，對(duì)刀后第一步先用pocket平面挖槽的加工方法去除（片周圍區(qū)域的材料。粗加工后不換刀而是直接轉(zhuǎn)用Contour輪廓加工方法精加工外形和下部基準(zhǔn)分別到尺寸。刀具φ16mm，粗加工刀具轉(zhuǎn)速n=3000r/min，每層背吃刀量1.0mm，進(jìn)給速度 ν f=1000mm/min。精加工轉(zhuǎn)速 n=4500r/min，每層背吃刀量11.0mm，進(jìn)給速度νf=300mm/min。外形輪廓已加工出單邊0.1mm的電火花間隙；暫時(shí)先保留薄片部分及各薄片之問(wèn)部位的材料。
②電極斜面和圓弧面粗銑。第二步使用Surface Rough Pocket編程即曲面粗加工的形式進(jìn)行斜面粗銑削，為節(jié)省時(shí)間仍繼續(xù)使用φ16mmR2的圓角銑刀，轉(zhuǎn)速3500r/min，進(jìn)給速度νf=2500mm/min，每層背吃刀量0. 7mm。③電極斜面和圓弧面精加工。第三步采用Surface Finish Parallel的編程方法精加工曲面，使用直徑為φ10mm的二刃球形銑刀；刀具轉(zhuǎn)速為6000r/min；進(jìn)給速度為3000mm/min；進(jìn)刀角度為315°；為保證斜面足夠的精度和良好的表面質(zhì)量，斜面和圓弧面精度參數(shù)Tolerance值設(shè)為0.005，每行進(jìn)刀間距為0.15mm。加工時(shí)刀具路徑模擬效果，如果沒(méi)有先進(jìn)行曲面粗加工(即第二步Surface Rough Pocket加工)而直接進(jìn)行斜面和圓弧面精銑，會(huì)使φ10mm球形刀精銑的切削量較大，刀具振動(dòng)大，表面粗糙度值增大達(dá)不到快速精銑的目的甚至有可能斷刀。采用 315°的進(jìn)刀角度目的是使加工行間距均勻，工件表面質(zhì)量提高。

④薄片外形精加工。在曲面精加工之后再進(jìn)行薄壁形狀的精加工成形，如果先加工外形輪廓后加工頂部斜面和圓弧面，則此時(shí)薄壁形狀太高，在刀具切削力的作用下石墨電極頂部常會(huì)發(fā)生崩角崩邊現(xiàn)象，造成加工失敗，這也是薄片電極加工中最容易出現(xiàn)的問(wèn)題。同時(shí)，由于薄片之間為10mm窄槽，只能用直徑較小的刀具加工薄片外形。故取直徑為8mm端銑刀，轉(zhuǎn)速8000r/min，進(jìn)給速度νf=400mm/min，加工完曲面再加工電極外形時(shí)還要注意每次下刀深度不能太大，刀具直徑小，故易產(chǎn)生搶刀過(guò)切；每層背吃刀量?jī)H取0.4mm；而轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度則取高些，以達(dá)到一定的效率。其中外形加工余量參數(shù)(XY stock to leave)取-0.1mm是電極預(yù)留火花加工間隙。抬刀選擇參數(shù)(Keep tool down)選為不抬刀，因?yàn)樵谳喞庀碌?，已確定是在安全的空位下刀，所以不需要設(shè)定抬刀，以節(jié)約刀具空運(yùn)行時(shí)間，提高效率。薄壁石墨電極加工工藝路線規(guī)劃對(duì)加工的成敗具有決定性的作用，同樣的加工方法和參數(shù)設(shè)定，按不同的加工順序進(jìn)行，得到的效果截然不同。
一種經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明可行的工藝方案：粗銑外形基準(zhǔn)，邊框加工→斜面和圓弧面等高粗加工→斜面和圓弧面精加工→精加工薄壁外形。
  從合理選擇刀具及材料、切削用量、刀具工藝流程等方面探討了曲面薄壁石墨電極的加工工藝，并在實(shí)際加工中得到了驗(yàn)證，為數(shù)控加工工藝人員提供了解決難加工材料問(wèn)題的參考方案，有助于更加有效地發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的作用。鑫騰輝數(shù)控專業(yè)生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床近十年，石墨精雕機(jī)更是我們的主推產(chǎn)品，廠家聯(lián)系電話：136_998_99025。