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石墨材质对电火花加工工艺效果的影响

2023年03月08日 15:52:47      来源:东莞市宇匠数控设备有限公司 >> 进入该公司展台      阅读量:5

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许多客户在选购石墨材质时除了价格外往往会问这样的问题:“这种石墨放电面能达到多少粗糙度?”当然,单纯作为一个问题无可厚非,但要确切回答这个问题是缺乏前提条件的。因为对于这个问题来说,相比之下,放电加工设备本身的性能技术指标要重要的多。另外,在电火花放电工艺特点方面还存在一个加工面积与表面粗糙度关系的问题,即在放电条件不变的条件下,通常情况下加工面积越大,要达到一个好的粗糙度要求越难。因此,要回答这样的问题绝不是一个简单的评判问题。当然,在绝大多数条件确定的加工场合下,不同品质石墨的放电加工表现还是可以作一评判的。表 1 为采用东洋炭素提供的不同等级的电加工专用石墨在相同的放电条件下加工出来的纹面效果。
表 1 不同等级石墨材质的放电效果测试实验
由于条件最终设定值为 4μmRy,所以,再好的材料,也只能达到该粗糙度左右的品质,实际上通过追加更微细的放电条件, TTK-4、TTK-8 品种的石墨材料可以达到更好的粗糙度标准,如表 1 所示的加工面积,TTK-8 放电面的粗糙度值可达 2μRy 左右。但对于颗粒度较粗的石墨品种, 即使使用细微的放电条件,仍不能达到该条件应能达到的粗糙度效果。
除了放电面的粗糙度指标外,电极的耐损耗特性对于选材来说也是非常重要的。精密模具的加工,尺寸及形状要求特别高,而这主要取决于电极的精度,若在加工过程中,电极损耗严重,想要加工出高精度的模具几乎是不可能的。而对于目前放电加工这种加工方式来说,要电极没有损耗似乎也是不可能的,这就要求多支电极进行精度修整,最终做到符合被加工模具的质量及精度要求。通常,石墨材料的耐损特性和制造该石墨所采用的原料性质及制造工艺有密切关系,而对于确定特性的石墨材质来说,其耐电蚀性能和所使用的脉冲条件又有很大的关系,在峰值电流一定的条件下,石墨电极的损耗与脉宽之间的关系和其他金属材料相似,随着脉宽的减小,电极损耗是逐渐增大的;在实施大电流、大脉宽的粗加工条件下,等级高的石墨品种和普通石墨品种在耐损耗特性上的差距并不大,随着脉冲能量的逐渐降低,脉宽的逐渐减小,不同档次的石墨耐损特性差距逐渐显现出来,图 1 为不同档次的石墨品种与脉宽之间的大致关系曲线。
表 2 记录的实验数据是在三菱 EA-12D 型电火花专用设备上采用固定加工参数对东洋炭素部份不同级别的电加工专用石墨进行的加工效率和电极损耗性能指标的测试得到的加工效率和电极损耗的关系曲线,供大家选材时参考。为了图表数据明朗,这里采用了损耗相对较大的有损放电参数,以突出不同材料间的对比性。
实验条件如下:工件材料 NAK80;放电面积 20 mm×20mm;放电回路 TP(石墨——钢);加工深度 20mm。
表 2 不同型号石墨的放电试验
电极材料在放电过程中的损耗大小受很多因素影响,在同一台机床、相同加工参数的条件下, 用不同特性的石墨材料对同一种被加工材料上进行放电损耗测试,比较的是不同特性电极材料的损耗特性,这是材料间的相对比较;如果用不同的加工参数对工件实施放电,即使是同一款电极材料, 电极所产生的损耗也是有很大差异的,对于石墨来说,小能量的放电条件所产生的电极损耗远大于大能量的加工条件。由于加工条件对电极损耗有很大的关系,因此依据加工条件对电极损耗的影响程度可以分为无损加工条件、微损加工条件和有损加工条件等几项。无损加工条件一般是指电器损耗在 0.5%以下的加工条件,一般为粗加工条件,微损加工条件指的是 0.5~2%左右的放电加工条件,而大于 2%以上的加工条件则被称为有损加工条件。需要指出的是,不同形状的电极,即使使用相同的放电参数,实际发生的损耗有可能是不同的,如薄片状的或放电面积很小的电极在实施放电加工时,端面损耗较放电面积较大的电极要大。不能简单认为有损耗的加工条件是不好的加工条件,实际上加工粗糙度要求非常高的精细纹面及微细精密型腔的加工所采用的微细放电条件都为电极损耗很大的有损加工条件,另外加工不少有色金属所采用的加工条件大多也为有损加工条件,加工深窄槽形腔时,为了提高加工效率,其加工策略往往也是使用损耗较大的有损加工条件。
专业电加工设备制造厂商,在提供给客户加工设备的同时,还会向客户提供完整的加工参数使用说明,在说明中或以图表形式或以文字形式标注出所用加工参数的大致损耗程度,以便客户正确选用加工条件。表 3 为 MAKINO 电火花成形加工机所提供的其中第 38 号加工模型表。其中电极损耗一栏即为在该放电规准条件下的大致电极损耗百分比。



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