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