POCO技术手册_第10章

第十章电极的加工第一节传统加工法人们可用通用设备加工石墨，但必须提供相应的除尘设备，控制石墨加工造成的污染。

您可以根据加工规模和类型使用多种有效的除尘系统和方法。

如果没有除尘设备，就无法进行石墨加工。

不同等级石墨的密度、强度、挠曲强度和抗压强度均不同，这些属性会影响其本身的可加工性和刀具所受的压力及其磨损。

通常在特定的加工情况下，电极的尺寸和形状将决定使用石墨的品牌和等级。

只有使用数控电火花机床对优质石墨进行加工才能得到高精度的电极。

1．通用加工准则加工石墨应使用标准的加工方法, 包括保持刀具的刚度，尽量使用刀具的副后角和正前角进行切削，确保刀具的锋利，降低刀具所受的压力等。

不同的加工情况要求的操作参数可能与下列通用准则稍有出入。

2．锯削用此方法进行加工时应使用转速为2100- 3100平方英尺/分钟的标准碳钢锯条。

锯齿分布为每英寸10个。

首先调整进给量，以免锯齿超负荷或锯条被卡住。

调整动力最恰当的方法就是不断增加进给量，直到每次完成切削时，锯条在锯穿石墨的刹那产生轻微的加速为止。

不同的锯条使用的进给量和调整量都不同，所以即使在相似的设备上进行加工，也必须经过试验才能确定进给量。

您还得降低锯臂，使之同工件之间保持6mm的最大间隙，从而确保锯条的刚度。

材料导板的各个部位应保持一定的刚度，以防石墨移动、锯条弯曲、降低加工精度、损坏锯条。

3．车削相对于一般的石墨，用高强度石墨加工长棒和圆柱可用转速较高的车削进行加工。

由于大型圆柱加工时不会发生偏移，所以可以用于深度切削。

切削深度为25mm的特殊刀具可以加工直径为100mm、长1000mm的圆柱。

加工时应降低进给速度，粗加工为0.13mm/转，精加工为0.025-0.076mm/转。

加工深度与表面光洁度有非同寻常的关系。

车削石墨时，切削深度为0.38-0.50mm 的加工比深度仅为0.13mm的最终的表面光洁度好，这是因为石墨被切削时，不像金属以塑性流变的方式切开，而是碎裂，也因此，加工石墨时无需另开断屑槽。

过大的压力会使石墨加工部位在未完成切削之前崩掉，因此加工中不能使用方鼻形的刀具，而应使用20度锐角的斜角刀具。

通常进行车削加工时，我们建议您使用优质的碳化钨硬质合金刀具或金刚石刀具，用正前角加工，前角半径为0.40~0.80mm。

工装支持——与其他石墨相比，高强度石墨可以装夹得更紧些，因为它们能产生更大的刀具压力，但也不宜夹得过紧。

可能的话，使用弹簧夹固定石墨。

这样可以减少换件时间，降低加工成本。

加工时应按常规方法适当调整活顶尖，以防材料在顶尖上自由转动。

同时应避免活顶尖过载。

石墨加工中不能使用死顶尖，因其磨损很快。

可以使用托架，但一定要用活转子。

固定的铜尖会在石墨上刻出凹痕。

您必须调整转子的压力，使石墨始终处于中心位置旋转。

转子不得过载。

加工石墨时不宜使用跟刀架。

4．铣削为了避免加工时刀具颤动，须调整好镶条，固定住加工材料，并降低工具进给率。

刀具的崩刃和磨损是立铣时经常碰到的问题。

摩擦会产生过大的压力，刀具经常因此而崩刃。

由于刀具的磨损无法避免，所以我们必须经常检查并更换刀具。

优质品牌的端面铣削刀具如强生、Basset、Wendt-Sonis 等比较耐损耗。

铣刀脱离工件时总会造成石墨崩块。

为了防止崩块，您应该使用锋利的刀具，正前角和低进给速度进行加工。

这样有助于减轻刀具应力，减少石墨的碎裂。

另一个有效避免石墨崩块的方法是先在铣削末端出口处铣掉一部分，然后再从头铣削。

图10-1。

我们可以利用石墨加工出高精度的电极。

（资料由航空技术有限公司提供，康奈提格洲，克伦威尔）加工深度和刀具负载直接取决于设备功率、刚性及装夹方法。

刀具颤动或装夹不牢固会造成机床超载，损坏工件。

如果可以保持适当的刀具刚度，使用恰当的装夹方法，您的机床会在工件材料受损前停止工作。

以下图表（图10-2和图10-3）阐明了进给率、每分钟转数和铣刀直径之间的关系。

图10-2。

加工石墨中推荐加工速度。

图10-3。

石墨加工中推荐刀具负荷。

5．攻丝对石墨进行通孔攻丝应使用常规丝锥，无需切削液。

我们可以使用多种方法在石墨上攻出盲孔。

用底锥加工盲孔易使丝扣破碎，而使用标准丝锥就可减少这种情况。

或者您也可以使用标准丝锥先加工到尽量深，然后再用底锥完成攻丝。

6．钻孔选择、设计刀具时必须考虑钻孔的数目和尺寸。

小钻削量加工——可使用高速钢钻头进行为数不多的钻孔。

由于石墨对高速钢钻头顶端和刀刃处磨损很严重，所以应该检查钻头的使用状况。

而且由于刀具的磨损，随后加工的钻孔形状会发生改变，内壁无法保持垂直。

大钻削量加工——加工直径超过1.60mm的大孔时应该使用优质的硬质合金钻头，因为它耐磨损，可以减少维修和换刀次数。

尽管此类钻头使用寿命比高速钢钻头长，但当直径小于4.20mm时，硬质合金钻头很易碎。

所以加工小孔时还是应该使用高速钢钻头。

图10-4。

在石墨上进行钻孔加工时，工作台始终保持设定的距离。

主轴被包裹着，有助于收集石墨粉尘。

金刚石钻头(PCD)的使用寿命最长。

但加工直径小于6.3mm的孔时，钻头表面的金刚石会脱离基体。

这是由于杂质堵塞在钻孔中，摩擦生热引起的。

深孔加工——多数深孔（深度大于直径3倍）加工面临的问题是杂质难以清除。

杂质的积聚、高转速和低进给率都会增加摩擦，从而聚集热能损坏钻头。

为了防止刀具的损坏，可在钻头上开一个环形啄槽，快速引出大量粉尘。

高速麻花钻头由于其表面有许多凹槽，所以能够最大程度的避免这个问题。

在实际加工中，可以使用有中心冷却孔的钻头，通过注入压缩空气将钻孔底部的杂质带出。

直径小于0.80mm的钻头，进给速度应为0.038~0.050mm/转，直径为0.80~3.175mm 的钻头，进给速度应为0.025~0.076mm/转，更粗的钻头进给速度为0.050~0.127mm/转。

转速由钻头直径和材料决定。

空心钻——空心钻孔时应使用金刚石涂层的刀具，如Diachrome和诺顿等品牌。

利用压强为40-80psi的压缩空气清除空心钻内部的杂质，外部的尘屑由真空吸尘罩收集。

采用手动进给时，应将初始值设在125转/分钟，然后慢慢增加，直到刀具能够稳定加工为止。

然后应该提高加工速度，根据中心孔的大小，达到500-600转/分钟。

枪孔钻——要在石墨上加工出光滑、高精度的孔，可以使用枪孔钻。

与金属不同，石墨加工时不会大片脱落，以致堵塞枪孔或凹槽。

石墨掉落的微粒直径一般在0.025~0.25mm之间，在压缩空气的作用下很容易清除。

使用压缩空气时，钻孔工作部位应放置集尘装置。

7．拉削标准的拉床是为加工金属设计的。

对石墨而言，拉刀齿负重过大，而在拉床退出石墨的时候，过大的压力会造成石墨从根部断裂。

所以，尽可能使用单齿键槽铣刀代替拉刀加工石墨。

在必须使用拉床加工的情况下，在加工面上应留有足够的余量，以便拉削结束后再加工拉削留下的边缘，通常余量为2.50~3.80mm足矣。

键槽铣削——加工石墨使用单齿键槽铣刀能够获得理想的效果。

为提高加工质量,应选用较低的进给(0.025~0.10mm/行程)，并使用锋利的硬质合金刀具。

高速钢刀具可用于短行程的加工，但也很快会变钝，变钝的刀具会造成石墨的碎裂。

并且在刀具退出石墨时造成崩块。

即使进给很小，刀具退出石墨时仍然会产生轻微的崩块。

如果使用高进给率或较钝的刀具，会造成石墨严重的崩块。

8．磨削平面磨削——标准的平面磨床可以加工石墨，但必须保持磨轮的锋利。

最常用的磨轮是绿砂轮，主要组成部分为60碳化硅颗粒。

常用的有诺顿、Carborundum、Cincinnati，或相同品质的砂轮。

使用时将转速设为5300-6000表面英尺/分钟，不要超过生产厂家标签上规定的转速。

总之，重复性高的工作应该使用金刚石磨轮，因为它可以保持原先的尖角和加工精度。

尽管同碳化硅刀具相比，它价格昂贵，加工速度慢，但是它无需经常修补。

粗磨时每行程进给0.127~0.254mm,精磨时每行程进给0.025~0.076mm，横向进刀均为每分钟1422mm。

应避免进刀量过大而使粉尘来不及清除。

清除石墨粉尘最好的方法是将强力真空吸尘罩置于磨轮的前面，并在磨轮的后面吹进压缩空气。

平面磨削的光洁度一般在0.45~0.8μmR a之间。

要得到更好的表面光洁度可以通过改善无火花磨削、使用细砂磨轮等常规方法实现。

通常我们很难加工出小于0.2μmR a 的表面光洁度。

此时唯有研磨可以达到要求。

薄片磨削——加工厚度小于0.25mm的薄片，应先用带锯切下厚度约1mm石墨片，然后进行磨削。

通常我们使用真空吸盘固定薄片。

加工时，首先磨削薄片的一面，去除粗糙面。

然后将薄片翻转，进行精加工。

不断的磨削，直到薄片符合加工的要求。

记住，使用的石墨结构越紧密，强度越高，加工出的成品越薄。

因此，粒径为1μm、挠曲强度为17,000psi的特微石墨远比粒径为20μm、挠曲强度为6,500psi的精细石墨加工效果好。

无心磨削——尽管通常石墨的加工都是在干燥的环境下进行，以免遭到污染，但有时却无法做到这一点。

如果没有冷却液及时带走热量，无心磨削时产生的热能足以损坏磨轮。

图10-5。

吸尘装置应嵌入磨轮的防护罩内。

这里使用真空吸盘固定住工件。

使用热固树脂粘接的碳化硅磨轮进行加工时，横向进刀量设定为每分钟4950mm,可以达到1.6μm R a甚至更好的表面光洁度。

由于高强度的石墨可以承受更大的压力，所以一个边长为8mm的方料可以一次磨到直径为0.6mm的圆棒。

更大的尺寸须在磨削前先加工成八棱形棒料。

无心磨削的精度很高，POCO石墨棒的标准公差可达到0.005mm。

轧辊磨削加工效果一样出色，适用于大批量加工形状复杂的小圆零件。

9．装夹POCO高强度石墨由于挠曲强度高，所以比其他石墨装夹后更牢固。

但装夹过紧也会造成石墨像钢或铝一样发生弯曲。

在柔和的压力下，石墨棒也可以像金属一样产生永久性弯曲变形，尽管其变形不会有金属那么大。

我们可以使用多种装夹方法固定石墨。

最简单的莫过于标准压板，偶尔还使用螺栓和定位梢。

如今还有众多组合装夹系统，可以简化加快工件的装夹工序。

图10-6。

典型刀具系统。

（图片由3R美国系统有限公司提供；新泽西洲，费尔菲尔德）为了取得更好的加工精度，您应该在加工电极和电火花加工时使用同一套装夹系统，这样可以最大限度地减少误差。

如果电极较薄或比较脆弱，您应该在夹具中刻出特定的凹穴，以此固定电极。

真空装夹——如果进行五面加工，那么就得使用真空装夹固定电极。

使用真空装夹能够减少一种或几种工装。

POCO公司经常使用真空吸盘固定工件，进行表面磨削。

动力装夹——气动或液压动力装夹非常适用于大型电极的加工，因为这样可以减少固定各个部分所需的时间。

用液压动力装夹时，必须控制压力，以免压碎石墨。

使用气动系统装夹时，应使用气阀控制活塞，不要猛烈撞击夹具和工件。