提高銑削加工石墨電極的效率

目前，對(duì)于淬硬鋼材材質(zhì)的工件加工，高速加工中心得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。于是，在模具EDM加工領(lǐng)域，有些人認(rèn)為，采用石墨電極放電加工的方法已經(jīng)過(guò)時(shí)了，其實(shí)不然。在高速加工中，尤其是在銑削加工淬硬鋼材的各種型腔或復(fù)雜的三維外形時(shí)，徑向跳動(dòng)誤差和刀具的偏差會(huì)導(dǎo)致刀具的斷裂，從而造成加工中斷，并且影響最終的加工質(zhì)量。此外，在加工時(shí)間上，對(duì)于淬硬鋼材的加工所消耗的時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于銑削加工石墨電極所需的時(shí)間。因此，提高銑削加工石墨電極的效率，對(duì)于模具制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，仍然占有十分重要的地位。
高速銑削加工石墨電極的基礎(chǔ)
    在加工石墨材質(zhì)的零件時(shí)，“高速”是制造企業(yè)追求的永恒目標(biāo)，而主軸轉(zhuǎn)速可以達(dá)到30000～60000r/min的高速加工中心可以提供極高的進(jìn)給速度。
    在這些高速加工中心上，用于驅(qū)動(dòng)主軸的電機(jī)體積較小、重量較輕，因此其產(chǎn)生的切削力也比較低，從而降低了刀具在加工中斷裂的可能性。
1.主軸
    為了有效地加工出優(yōu)質(zhì)的零件，避免刀具在生產(chǎn)過(guò)程中斷裂，所使用的刀具越小，其所需要的主軸速度也就越高。當(dāng)使用微型刀具銑削、鉆削和雕刻石墨電極時(shí)，采用60000r/min以下轉(zhuǎn)速范圍的高頻主軸比較理想。高速加工技術(shù)采用極高的轉(zhuǎn)速、較小的步距，但卻大幅度地提高了進(jìn)給速度。
    由于運(yùn)動(dòng)速度非常快，加工中產(chǎn)生的熱量沒(méi)有足夠的時(shí)間傳導(dǎo)到零件之中，因此也不會(huì)因?yàn)槭軣岫�產(chǎn)生精度不穩(wěn)定等問(wèn)題。
2.幾何形狀
   用于銑削加工電極的刀具的幾何形狀對(duì)加工的質(zhì)量和效率起著一個(gè)關(guān)鍵的作用。普通的CNC機(jī)床不可能通過(guò)改造而變成可有效使用微型刀具的機(jī)床，同樣，普通的刀具幾何形狀（對(duì)于大型刀具而言）也不可能按比例縮小成微型刀具。因?yàn)�，即使將較大直徑的刀具按比例縮小成較小的刀具，那么它也無(wú)法承受加工中較高的進(jìn)給速度，而且也不可能達(dá)到令人滿意的表面粗糙度。
3.刀具的磨損
    高轉(zhuǎn)速加工條件下，要求刀具必須具有很好的動(dòng)平衡性能，并具有較大的切屑空間以保證適當(dāng)?shù)嘏懦�切屑。刀具的磨損依舊是制造者所關(guān)注的問(wèn)題。使用專用刀具涂層是防止過(guò)度磨損的一種有力武器。如TiAlN涂層、AlCrN涂層，對(duì)研磨性材料加工也顯示出很高的效率。
注意事項(xiàng)
1.防塵
由于石墨是一種易于磨損的材料，因此保護(hù)環(huán)境防止石墨粉塵飛濺是極為重要的。在求購(gòu)石墨加工機(jī)床時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
（1）機(jī)床應(yīng)具有密封保護(hù)的線性導(dǎo)軌，滾珠絲杠應(yīng)具有正壓氣流防塵特性，防止研磨性材料進(jìn)入高速加工中心的運(yùn)動(dòng)部件。
（2）所有的運(yùn)動(dòng)控制電子元件和電機(jī)應(yīng)采用密封防護(hù)罩保護(hù)，防止機(jī)床控制系統(tǒng)受到污染。
（3）應(yīng)配有全套密封防護(hù)裝置，與安全鎖配套使用，并與一個(gè)吸塵氣流系統(tǒng)連接。這套加工系統(tǒng)對(duì)加工石墨、玻璃纖維復(fù)合材料、陶瓷或任何研磨性一類的材料都非常理想。
2.刀具長(zhǎng)度的測(cè)量
    先進(jìn)的機(jī)床還應(yīng)具備另一個(gè)特點(diǎn)：這一機(jī)床應(yīng)有利于石墨的銑削加工，其刀具的長(zhǎng)度可以因刀具的磨損而得到補(bǔ)償。這一刀具傳感器替代系統(tǒng)由3個(gè)獨(dú)立而聯(lián)合工作的元件組成：
（1）換刀裝置。換刀裝置實(shí)際上是一個(gè)托架或一個(gè)托盤，上面放置有備用刀具的空間和放置斷裂刀具的空置插座。機(jī)床操作員可將托架和備用刀具儲(chǔ)存在一起，如果當(dāng)夜間無(wú)燈光作業(yè)或無(wú)人化生產(chǎn)操作時(shí)刀具發(fā)生斷裂，可以馬上提供這些備用刀具。
（2）刀具檢測(cè)儀。刀具檢測(cè)儀是一個(gè)可測(cè)量刀具長(zhǎng)度的機(jī)械式傳感器。實(shí)際上，這一儀器可首先應(yīng)用于刀具磨損或發(fā)生斷裂情況時(shí)的檢測(cè)。
（3）軟件。軟件是一個(gè)宏程序，在執(zhí)行許多行的代碼以后，可設(shè)置對(duì)運(yùn)行刀具進(jìn)行檢查。例如，一個(gè)刀具檢查的宏程序可在執(zhí)行每500行代碼以后開(kāi)始檢查。這種檢查稱為“假定”式聲明，即將刀具的實(shí)際測(cè)量值與系統(tǒng)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值相比較，如果小于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值，則更換刀具。
結(jié)語(yǔ)
    對(duì)于淬硬鋼材進(jìn)行一步到位的高速銑削加工，高速加工中心的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了很高的水平。從而為石墨電極的銑削加工提供了必要的工作效率和加工質(zhì)量。在模具制造業(yè)中，這一工藝是非常有發(fā)展前途的，相信在未來(lái)一個(gè)時(shí)期內(nèi)，這一工藝很可能成為這個(gè)行業(yè)的中流砥柱。