1、E D M 讲 座,技术研发部 伊丹弘明,2003.9.9,日本东洋炭素株式会社 TOYO TANSO CO.,LTD,各向同性石墨在模具制造中的应用,今天要讲的主要内容,1.使用石墨的优越性 2.EDM电火花加工原理 3.石墨优越性的原因 4.东洋炭素的放电加工材料 5.放电选材的依据 6.石墨的机械加工技术 7.石墨的放电加工技术 8.东洋炭素的质量管理体系,1.石墨的优越性（与铜相比）1,1.降低模具制造的总成本，缩短模具制造的周期虽然石墨的单价比铜要高很多倍，但从综合的效益考虑，它具有铜无法替代的优越性A.石墨的机加工速度比铜快，在正确的使用条件下可以达到铜的3-5。B.无需像铜那样因
2、为去毛刺而消耗大量工时C.石墨的放电速度快，粗放电加工为铜的1.5-3倍,1.石墨的优越性（与铜相比）2,2.提升产品的质量现在质量决定着企业的发展，石墨电极在正确的使用条件下能达到更好的加工效果A.国外石墨电极与铜电极用量的比较GR: JAPAN: 7:3 USA 9:1 EUROPE 7:3而在国内这个比例仅为3:7以下。B.石墨的消耗少C.石墨的热膨胀系数小，模具精度高D.电极可以粘结，满足大件和复杂模具的需要E.表面易加工，F.比重小,2.EDM电火花放电原理,电极,工件,放电加工液,电极,工件,放电加工液,电极,工件,放电加工液,电极,工件,放电加工液,电极,工件,放电加工液,电极,
3、工件,放电加工液,+,电压增加,放电柱形成,熔融,气化,爆炸,冷却,+,+,+,+,石墨优越性的原因源于它的物理化学特性和生产工艺程序 物理特性：A.石墨的熔点比铜高得多石墨为：3650度，铜仅仅1000度B.石墨的单位面积电流最大值为7安培铜的单位面积电流最大值为5安培但随着加工面的增加，由于铜熔点低，它的总电流量受限，而石墨总的电流量的允许值却可以放的很大。因此石墨可以进行大电流放电加工,3.石墨优越性的原因1,3.石墨优越性的原因2,化学特性：加工液的补偿作用减少了石墨电极的损耗,3.石墨优越性的原因3,生产工艺程序 1.可以缩短交货期，3台加工机相当于原来5台加工的能力 2.适合NC化
4、编程 3。由于不用去毛刺，因此可以易于实现自动化,4.东洋炭素的放电加工材料,4.东洋炭素的放电加工材料,大型高速放电石墨：ISEM-3,特性 平均粒径 10m 体积密度 1.85Mg/m3 硬度 60shore D 电阻率 9.5m 抗折强度 50MPa,用途 锻造型 压铸型,放电速度,4.东洋炭素的放电加工材料,大型低消耗石墨：ISEM-8,特性 平均粒径 8m 体积密度 1.78Mg/m3 硬度 65shore D 电阻率 13.5m 抗折强度 52MPa,用途 锻造型 压铸型 塑料成型,4.东洋炭素的放电加工材料,精密低消耗石墨：TTK-50,特性 平均粒径 5m 体积密度 1.82M
5、g/m3 硬度 70shore D 电阻率 13.0m 抗折强度 60MPa用途 锻造型 压铸型 塑料成型,4.东洋炭素的放电加工材料,精密低消耗石墨：ISO-63,特性 平均粒径 5m 体积密度 1.80Mg/m3 硬度 78shore D 电阻率 16.1m 抗折强度 71MPa用途 锻造型 压铸型 塑料成型 精密型,4.东洋炭素的放电加工材料,超微粒子高精度石墨：ISO-88,特性 平均粒径 3m 体积密度 1.90Mg/m3 硬度 90shore D 电阻率 17.0m 抗折强度 100MPa用途 塑料成型 精密型,4.东洋炭素的放电加工材料,超微粒子高精度石墨：TTK-4,特性 平均
6、粒径 4m 体积密度 1.77Mg/m3 硬度 66shore D 电阻率 14.2m 抗折强度 76MPa用途 塑料成型 精密型,4.东洋炭素的放电加工材料,石墨RIB 电极,5.放电选材的依据,石墨推荐材质 铸造型,注入熔化的金属后成型,圆体发动机头模具,5.放电选材的依据,石墨推荐材质 锻造型,把材料用模具压制成型,摩托车机轴箱模具,5.放电选材的依据,石墨推荐材质 压铸成型,给熔化的金属施压并把它注入模具中压制成型,5.放电选材的依据,石墨推荐材质 压制成型,把板放到模具上压紧使其变形后成型,5.放电选材的依据,石墨推荐材质 橡胶型,汽车用轮胎模具,5.放电选材的依据,石墨推荐材质 玻
7、璃型,5.放电选材的依据,石墨推荐材质 塑料成型,电话模具,5.放电选材的依据,各种用途石墨材质的推荐表,ISO-63同等消耗重視、機械加工性望、TTK-50推奨。 ISO-88機械加工性良物、面粗度更良、TTK-4推奨。,中文化 必要,6.石墨的机械加工技术,刀具推荐材质,TTK-50,TTK-4,6.石墨的机械加工技术,缺角对策,减少进刀量 使用损耗小的工具 顺铣加工 使用垫板、提高最终端面的刚性 端部进行低速加工 上面的曲面与侧面的角部发生小缺口时、先进行上面的加工再进行侧面的加工 刀具的输送间距量为刀具直径的1/2以下 立铣刀的扭转角太大的话崩角就会增多，30左右为宜,6.石墨的机械加
8、工技术,采用顺铣可以减少缺角,6.石墨的机械加工技术,电极机械加工推荐条件 方形立铣刀 (4枚刀),6.石墨的机械加工技术,电极机械加工推荐条件 圆立铣刀 (2枚刀),6.石墨的机械加工技术,电极机械加工推荐条件 圆立铣刀 (4枚刀),6.石墨的机械加工技术,机械加工技术技巧 孔加工,切入表面时注意钻头不要晃动为防止中心偏移、孔加工部分用立铣刀进行平加工 注意加工屑的排出若排出不良，最坏可导致钻头折损一次的加工深度为径的1.5倍以下加工变深的话，加工深度还要进一步缩小,6.石墨的机械加工技术,电极固定孔的强度加强,把金属制的弹簧螺丝插入螺栓孔,6.石墨的机械加工技术,使用弹簧螺丝可以增强强度,
9、使用弹簧螺丝、螺栓强度可提高37%47%,抗拉破坏载荷 测定结果（数）,6.石墨的机械加工技术,粉尘对策,集尘装置 SMART,6.石墨的机械加工技术,粉尘对策,没有集尘设备作业人员带防尘口罩,7.石墨的放电加工技术,放电要求特性,放电加工速度 电极消耗 光洁度,7.石墨的放电加工技术,放电加工条件 (公司内部试验规格）,7.石墨的放电加工技术,放电特性,TTK-4,TTK-50,7.石墨的放电加工技术,石墨粒径与放电面状态,若使用粒径小的材质，工件放电面就不弯曲，光洁度好。,粒径 大 放电集中度 ：大 工件光洁度 ：粗糙 工件面弯曲 ：大,粒径 小 放电集中度 ：小 工件光洁度 ：好 工件面
10、弯曲 ：小,7.石墨的放电加工技术,推荐 单侧间隙量电极材质：ISEM-3,8、 目标光洁度：15Rz,7.石墨的放电加工技术,推荐 单侧间隙量电极材质：ISEM-3,8、 目标光洁度：15Rz,7.石墨的放电加工技术,推荐 单侧间隙量电极材质：ISO-88、TTK-4 目标光洁度：8Rz,7.石墨的放电加工技术,喷流孔的基准,7.石墨的放电加工技术,东洋炭素拥有的放电加工机,Sodick Linear AQ35L加工槽内尺寸：750550320 线制动的高应答性 高速Jump 36m/min,7.石墨的放电加工技术,缩短放电时间 建议,建议使用对粗电极消耗少的材质 理由消耗多的粗电极 放电残
11、留余量多 精放电时负担大 放电时间长,7.石墨的放电加工技术,缩短放电时间 建议,红色部分：加工余量,粗加工,电极消耗：小 电极消耗：大,想去除的部分,7.石墨的放电加工技术,缩短放电时间 建议,粗加工时用消耗少材质的理由,角部负担：大,精加工,7.石墨的放电加工技术,缩短筋加工时间,加工深度与加工稳定度浅 加工稳定深 加工不稳定 加工屑排出困难加工屑排出对策与加工深度成比例大点设定电极的上下运动幅度 泵作用会使加工屑排出能力增加,7.石墨的放电加工技术,缩短筋加工时间,加工液喷出孔的设定方法加工屑的排出很难与深度成比例在筋部开孔困难 加工液从筋的根部喷出,面向筋部斜着设定孔,7.石墨的放电加
12、工技术,缩短筋加工时间,为缩短加工时间、使用有消耗条件 估计好电极消耗、加长端部 一次放电后、进行再次机械加工,7.石墨的放电加工技术,扣碗形状加工,设置透气孔 为防止因气体爆炸而导致工作物电极位置的偏离 排出气体孔的出口使用金属管或塑料管，在加工液面上方：希望排放到大气中防止加工屑的回落,7.石墨的放电加工技术,电极消耗不明显的加工方法,摇动加工,7.石墨的放电加工技术,镜面加工,面变光滑有以下理由因混入粉末，极间距离变宽 放电点易被冷却 电位梯度高的点分布，放电分散,7.石墨的放电加工技术,镜面加工,不同工件材质的光洁度的优良,7.石墨的放电加工技术,所谓不稳定放电,因为加工屑排出情况不好
13、、电力条件不恰当等原因而产生集中放电、电弧。 看起来放电火花稀少、并有红色火花出现。放电声音也变得不规则。 加工一不稳定，加工电流就不按所设定的电流值工作，会变小。一变得不稳定、瞬间内为维持正常的放电状态各个控制开始启动。,7.石墨的放电加工技术,加工不稳定现象（波动）（低消耗加工时）,电极的下降速度太快 电极与工件的短路现象反复过大的加工电流（峰值电流：大、Off time：窄） 产生电弧现象、加工间隙的电压下降制动传送引起波动,7.石墨的放电加工技术,加工不稳定现象（波动）（有消耗加工时）,电极的下降速度太快 过大的加工电流 加工液的喷流压力过大 电极机械振动电极与工件接触后短路,7.石墨
14、的放电加工技术,放电不稳定时的对策(Sodick 放电加工机),暂时改变加工条件参数 稳定后再还原把制动速度变慢S 大把Jump速度变慢JS 小把Off time延长OFF 大把电弧检测灵敏度变弱ALV 小,7.石墨的放电加工技术,稳定加工的基准,能听到放电声音连续不间断通过的为所设定的加工电流,7.石墨的放电加工技术,EDM问题粒状突起物,7.石墨的放电加工技术,电力条件与电极消耗率的关系,若为同一电力条件的话，使用高级品牌的电极消耗率会变低。,7.石墨的放电加工技术,EDM问题异常消耗,7.石墨的放电加工技术,EDM问题,7.石墨的放电加工技术,EDM问题,7.石墨的放电加工技术,EDM问
15、题,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因（贯穿加工时）,加工入口处产生毛刺,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因（贯穿加工时）,加工侧面产生凹陷,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因 （贯穿加工时）,中央部的单侧间隙变大,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因 （贯穿加工时）,取出前的侧面间隙大,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因 （贯穿加工时）,加工侧面的光洁度不均匀,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因 （附底加工时）,入口间隙大,7.石墨的放电加工技术,异常加工与其原因 （附底加工时）,加工底面的光洁度不均匀,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因 （附底加工时
16、）,加工底面产生弯曲,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因 （附底加工时）,加工底面产生凹陷,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因 （附底加工时）,有炭化物异常生成,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因 （开始加工时）,开始加工时不稳定,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因,现象开始加工时加工不稳定可考虑到的因素工件上存有切削屑、毛刺，导致集中放电对策要完全除掉附着在工件上的切削屑。毛刺切削时产生的毛刺用砂轮机或锉刀去除。也要去除因工件热处理所产生的氧化膜，涂料，锈等。,7.石墨的放电加工技术,石墨电极生锈了,现象放电后的石墨电极若受暴晒的话，表面会生锈。原因放电加工时附着于表
17、面的工件的成分（铁）因氧化而生锈。,7.石墨的放电加工技术,放电加工液 放电加工液的任务,使放电加工长时间持续、稳定的进行输送作用把气体、加工屑、焦油从间隙中排出来冷却放电柱的作用包住放电柱、提高放电能量密度冷却加工屑使金属蒸气固体化、防止它附着在电极上冷却放电残留离子恢复放电间隙的电绝缘,7.石墨的放电加工技术,放电加工液条件,粘度低 气化点燃点低 绝缘性好 作业安全 冷却能力高 不腐蚀工作物 科学上稳定 能长时间维持稳定的放电加工特性,7.石墨的放电加工技术,放电加工液劣化的影响,放电不稳定 加工速度慢 附有焦油 易发生电弧 间隙大 加工精度差 放电面的弯曲、不平较大,7.石墨的放电加工技术,替换放电加工液时注意,替换加工液时需全部替换若混有旧的加工液会加速劣化,东洋炭素的品质管理体制,对每个石墨块进行批号管理 把握制造履历一般物理特性根据批号紧急处理事件,谢谢大家 ，欢迎提问！ THANKS!,
