石墨作为电火花加工（Electrical Discharge Ma- chining，简称 EDM）电极材料，以其易加工修整、重量轻、放电效率高、热膨胀系数小、损耗小、不易拉弧等优点，在模具行业已得到越来越广泛的应用[1]。为降低机床负荷和人工调整工艺装备难度，大型电极更适宜采用石墨材料。 大型电极，若使用紫铜则重量较大，通常要分拆开为小电极，但有的因精准度也要求很高而不宜分拆；若工件较小，可把工件固定在机械头上，电极固定在机台上，反“极性”加工。 若以上条件不具备时只能使用石墨电极。
现代塑料模具型腔具有越来越大的趋势，型腔数量也越来越多，石墨因其比重轻，不但更适合于制作大型工具电极，而且能设计加工成大型组合电极。

电火花加工也具有局限性，的是加工速度较慢和存在电极损耗[2]，从而影响加工的效率和质量。 为提高电火花加工的效率和质量，应研发并使用大型壳形石墨工具电极。
所谓壳形工具电极，就是把工具电极设计加工成为薄壳形状。 壳形石墨工具电有很多优点， 如减轻电极重量，增加材料的利用率，减少电极损耗，延长电极寿命，减少能耗，提高电火花加工效率和加工精度，降低成本。

1 应用石墨壳形工具电极的效果

1.1 解决提高加工效率与减少电极损耗的矛盾
石墨电极不仅热学性能好，而且在长脉冲粗加工时能吸附游离碳来补偿电极的损耗，相对损耗率低。 提高电火花加工速度的途径在于：提高脉冲频率，增加单个脉冲能量，设法提高工艺系数[3]。 由于消电离时间的制约，通过提高脉冲频率来提高加工速度的空间非常小；在相同工艺条件下，对大型电极而言，提高加工速度的途径在于增加单个脉冲能量。 增加单个脉冲能量主要依靠加大脉冲电流和增加脉冲宽度。 但当脉冲电流增长率太高时，对在热冲击波作用下易于脆裂的工具电极 （如石墨） 的损耗，影响尤为显著，为降低电极损耗，应在放电初期限制脉冲电流的增长率[2]。 无疑，存在着提高加工效率与减少电极损耗的矛盾。
文献[3]对电极表面温度场分布的研究表明，电极表面放电点瞬时温度不仅与瞬时放电总热量（与放电能量成正比）有关，而且与电极材料的导热性能有关。 如果石墨工具电极加工成壳形，减少工具电极的热量，壳形薄壁更利于热传递，即使采用较大的脉冲宽度和较大的脉冲电流进行加工，电极表面温度仍相对较低，依然损耗较少，而工件表面温度仍较高而遭到高效蚀除， 即进一步降低损耗比。因此石墨电极加工成壳形，有利于发挥传热效应的作用，既提高了加工效率，又减少电极损耗。