1、石墨电极放电技巧,石金精密科技（深圳）有限公司 技术服务部 编制 2009年3月,石墨电极放电加工的特点,1. 大电极或粗加工效率显著2. 小电极或精加工优势不明显3. 电参数完全不同于铜电极参数4. 薄片电极放电不会发生变形5. 对电流敏感容易出现异常放电6. 损耗小源于碳元素之间的结合7. 面粗度达不到铜电极的高标准,放电加工的基本原理,放电加工形成的基本条件：1). 构成物质:电极、被加工体、电解液2). 脉冲电源生成装置3). 电极和被加工体之间要有适当的距离,放电加工基本原理,1). 电极向工件表面靠近，相互间产生高电压，电解液开始电离变成等离子体的能量柱。 2). 能量柱形成后,低
2、电压能从电极传送至工件表面。 3). 由于电子在电极两端流动,产生了极高的热能,并在电化学反应的作用下，产生一个氢气泡。 4). 在放电时,能量柱下面的材料将处于熔融状态。 5). 在休止时,氢气泡发生内爆,这部分加工液就气化,熔化的材料通过周围的加工液而泠却、凝固,并被释放出去。 6). 在放电周期结束时,由于材料被移除,工件上产生了一个凹腔。这是放电加工的最小单位,紧接着下一个放电周期又开始了。,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,工件,放电加工液,+,电压增加,放电柱形成,熔融,气化,爆炸,冷却,+
3、,+,+,+,放电火加工原理,石墨电极放电参数的特点, 峰值电流 (IP),特点：峰值电流越大，电极损耗越小，面粗度越大；在一定面积条件下，加工速度也越快。峰值电流 12 A时，电极损耗达到最小值；峰值电流 32 A时，加工开始变得不稳定。 选用标准：按电流密度选用：电流密度 - 在电极的单位面积上所规定能承受的电流值，称之为电极的电流密度。 实验得出：铜电极：6-8 A/cm 石墨电极：5-7 A/cm,石墨电极放电参数的特点, 脉宽 (ON),定义：脉冲宽度是加到电极和工件上放电间隙两端的电压脉冲的持续时间。 特点：脉宽越大，电极损耗越小，面粗度越大；在某种电流条件下,加工速度也越快。峰值
4、电流12 A时,加工速度随脉宽的增大而增加 峰值电流16 A时,加工速度随脉宽的增大反减小 实验表明：在脉宽150 s时,石墨电极的损耗值可降至1% 以下,实现低损耗加工目标,但不能超过420 s.,石墨电极放电参数的特点, 脉间 (OFF),定义：脉间是两个电压脉冲之间的间隔时间 作用：让放电自动辙消,消除电离, 让加工液介质清除杂物,并为下一次放电作准备 特点： 理论上：脉间时间越长,放电稳定,加工速度减小 实际上：脉间100 s时,电极损耗达到最小脉间100 s时,放电时间长,电极损耗大脉间100 s时,加工变不稳定或烧蚀,石墨电极放电参数的特点, 间隙电压 (V),定义：电极和工件之间
5、放电间隙的宽度,也称开路电压 特点：电压越高，放电间隙越宽，加工越稳定，但不集中，加工速度变慢，电极损耗增加。 实验证明：间隙电压120V时，电极损耗最小，加工速度最快，表面粗糙度值最小。,石墨与铜放电参数差异,石墨电极放电参数标准:用“大电流，小脉宽” 组成放电脉冲,来提高加工速度和减少电极损耗.铜电极放电参数标准:用“小电流，大脉宽” 组成放电脉冲,来提高加工速度和减少电极损耗.,非放电参数对石墨电极的影响,1). 起跳高度和放电时间2). 伺服速度3). 火花位4). 电极的接触面积5). 加工液质量6). 放电机台的性能,细,小,快,放电加工特性要求,速度,面粗度,损耗,放电特性与电参
6、数关系,休止,电流脉宽,电极损耗,面粗度,加工速度,脉宽影响大,脉宽影响大,电流影响大,影响稳定性,提高加工速度,建议 使用尽量大的加工电流理由电流越大 放电脉冲能量越大 放电加工速度越快,石墨放电工艺,提高加工速度,建议 缩短脉冲间隔时间理由在脉宽一定时,缩短脉间隔时间 脉冲能量利用率高 工件蚀除量大 放电速度快,石墨放电工艺,提高加工速度,建议 粗电极使用消耗少的材料理由消耗多的粗电极 放电残留余量多 精放电时负担大 放电时间长,石墨放电工艺,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,石墨放电工艺,角部负担：大, 精加工,石墨放电工艺,提高加工速度, 确保加工
7、稳定性浅 加工屑排出容易 加工稳定深 加工屑排出困难 加工不稳定 加工屑排出对策与加工深度成比例设定电极的上下运动幅度大点 冲液会使加工屑排出能力增加,建议 ,石墨放电工艺,良好的冲液方法 获得稳定加工 放电速度提高,石墨放电工艺,压力式 真空抽吸,冲洗式 侧面喷流,浸泡式 上下移动,提高加工速度,特点: 电极磨损程度较高 但需较长时间进行预处理及电极钻孔 小电极钻孔不方便,压力式冲液,冲洗式冲液,封闭式: 排屑困难,易积炭 加工速度慢,敞开式: 排屑容易,加工速度快 缺口处损耗大,表面粗,浸泡式冲液,特点:放电时间随深度增加而延长排屑彻底,不易积炭,更适合窄深加工和大平面加工二次放电少,降低
8、电极损耗,建议 使用较大的峰值电流理由峰值电流越大 放电加工速度越快 电极损耗越小,石墨放电工艺,降低电极损耗,建议 尽量使用较大的脉宽理由脉宽越大 电极损耗越小 但加工越不稳定,石墨放电工艺,降低电极损耗,建议 使用低损耗的电极材料理由电极材料损耗小 可以直接降低损耗,石墨放电工艺,降低电极损耗,建议 预留最小的加工余量给精加工理由余量小 放电时间短 电极磨损小,石墨放电工艺,降低电极损耗,建议 缩短小脉冲放电时间理由小脉冲放电时间短 电极受放电反作用少 电极磨损小,石墨放电工艺,提高表面质量,建议 使用较小的脉宽理由脉宽小 放电的蚀痕浅 表面质量高,石墨放电工艺,提高表面质量,建议 采用摇
9、动加工 可获得均匀、平滑的表面,石墨放电工艺,提高表面质量,建议 提高电极表面光洁度理由 电极本身光洁度越好 加工的面粗度就越细,石墨放电工艺,提高表面质量,建议 选用高等级石墨材料理由 质量优良石墨 粒径小 高强度 低磨损 加工表面质量佳,石墨放电工艺,提高表面质量,建议 混入粉末加工理由 极间距离变宽电位梯度高、点分布,放电分散放电点易被冷却 加工表面效果好,石墨放电工艺,石墨电参数设置(普通火花机),参数设定 建议 ,电流: 1. 按电流密度（57安培/cm）2. 按电极给定的火花位大小确定电流大小 脉宽: 脉宽(ON)=(1015)峰值电流(单位: s) 休止: 休止(OFF)=(1/
10、21)脉宽(单位: s) 其它: 参考铜电极工艺,石墨电参数设置 (MAKINO),1). 特殊设置: G132 D60 Q21 A32 F3 M2 U8 R30 W1 O1(注: D60可省; Q21若无可用Q2; A用32或34) 2). 选用模型:M30 大面积电极: 粗、精加工普通电极: 粗、精加工 (视加工要求)组合肋电极: 粗加工 (肋长20mm以上可用)M54 / M55 普通电极: 粗、精加工肋电极: 粗、精加工M53 细小电极: 粗、精加工 (5mm以下),参数设定 建议 ,石墨电参数设置(MAKINO),参数设定 建议 ,3). 工序段确立起始工序段 根据电极火花位大小决定
11、 受电极放电面积影响 面积大 靠前面积小 (肋) 靠后 考虑电极损耗结束工序段 根据加工表面粗糙度确定 考虑留给精加工的余量 考虑放电时间,石墨电参数设置(MAKINO),实例说明 (以模型 M54 为例),表中,8工序与9工序的火花位相差不大,在放电应用时8工序与9工序相比, 其加工速度快,电极损耗小;但在小面积(肋)加工时,8工序的稳定性则要比9工序差,从而影响加工速度.所以电极放电面积的大小是工序段选择的关键.,石墨电参数设置(MAKINO),实例说明 (以模型 M54 为例),工序8与工序9的参数差异,石墨电参数设置(MAKINO),实例说明 (以模型 M54 为例),调整加工速度,平
12、衡放电时间,控制机头速度,石墨电参数设置(CHAMILLES),参数设定 建议 ,GGAC (粗石墨) 强调 加工速度GMAC (中石墨) 均衡 电极损耗GFAC (细石墨) 重视 表面粗造度,1). 石墨材料选用,石墨电参数设置(CHAMILLES),2). 加工类型 (一),C (标准加工) 适用所有加工特点:均衡加工速度、电极损耗、表面粗糙度在合理范围相对某些特殊加工要求并无明显优势,L (深槽加工)适用骨条、深槽小电极加工特点:加工速度最快使用Pilot Epxert = (B R U 自动优化)不适合大或重电极在DOWN加工有效,石墨电参数设置(CHAMILLES),3). 加工类型
13、 (二),B(大型腔加工)适用于粗加工特点: 面粗度和损耗一般加工最稳定放电最有效,F (大面积加工)适用于幼纹放电(VDI 22 以下)特点:加工深度浅表面粗细均匀,石墨电参数设置(CHAMILLES),4). 加工类型 (三),M (微细加工)适用于清角加工特点：面积1010 mm 以下电极损耗少大面积电极放电会不稳定,P (抛光加工)只用于铜对钢 特点：镜面加工专用面积20mm不能使用冲油,石墨电参数设置(CHAMILLES),E条件尾数定义： 4 脉宽大，损公少，速度慢 3 脉宽、损公、速度其次 2 脉宽偏小，损公较大，速度最快 1 脉宽小，损公最大，速度偏慢 0 脉宽最小，为精加工中
14、的标准加工 8 精加工中的电容放电精加工束度最快，损公最大，光洁度一般 9 精加工中的电容放电精加工速度比0快，但比8 慢，损公最小表面光洁度最好,石墨电参数设置(CHAMILLES),加工条件选递减原则：1. 强调加工速度时: P-A-AP-A-A2. 重视电极损耗时: P-P-AP-P-A,石墨电极放电方案,大型电极加工,特点： 整体放电 加工速度快 面粗度较大 技术难点: 电极装夹困难 中间加工屑难以排出,应用参数：建议 峰值电流：4560 （A） 脉宽：350450 （s） 脉间：3060 （s）,汽车中网电极,石墨电极放电方案,喇叭网孔电极加工,特点: 电极容易制作,无毛剌 重量轻,
15、放电均匀 技术难点: 条形电极易变形 网孔多排屑困难 壁薄易损耗 难加工到高质量表面,应用参数：建议 峰值电流：815 （A） 脉宽：100180 （s） 脉间：45100 （s）,电视机喇叭网电极,石墨电极放电方案,深肋电极加工,特点: 电极不变形 技术难点: 排屑困难 易积炭,应用参数：建议 峰值电流：810 （A） 脉宽：75100 （s） 脉间：4575 （s）,石墨电极放电方案,纹面电极加工,特点: 放电面纹理均匀 石墨等级不同, 获得的面粗度不同 技术难点: 难得到高表面光洁度 加工方案: 选用高等级石墨电极,应用参数：建议 382-372-352-342-322-312-292-
16、273-253-242-229-209-189,充电器电极,石墨电极放电方案,微细电极加工,特点： 电极小而薄 不变形 可加工高度小 加工速度慢 技术难点： 放电不稳定 棱角损耗大,应用参数：建议 峰值电流：11.2 （A） 脉宽：1218 （s） 脉间：2030 （s）,CPU插口电极,石墨电极放电方案,深孔电极加工,特点： 电极细而长 加工不变形 放电速度慢 技术难点： 放电不稳定 排屑困难 易积炭,模具浇口电极,应用参数：建议 峰值电流：24 （A） 脉宽：2040 （s） 脉间：2545 （s）,扣碗形状加工,特点: 电极易加工和修整 技术难点: 加工屑和气体难排出 而产生“放炮” 加
17、工方案: 设置透气孔 ,排出气体 浸液加工,方便排屑,石墨电极放电方案,应用参数：建议使用常规放电参数,开始放电不稳定,石墨放电常见问题及处理, 初始放电接触面小 较大的放电能量 造成不稳定放电 改用小能量参数稳定后改为正常参数,开始放电不稳定,石墨放电常见问题及处理, 放电部位有毛剌氧化层生锈等异物 放电传导不良 造成放电不稳定 清除异物再加工,不稳定放电现象,加工屑排出情况不好电力条件不恰当等 产生集中放电、电弧、积炭看 放电火花稀少有红色火花出现听 放电声音变得不规则变 加工不稳定设定的电流值变小各个控制开始启动,石墨放电常见问题及处理,不稳定放电现象,石墨放电常见问题及处理,加工不稳定
18、原因及处理,. 过大的加工电流 确定合理的峰值电流. 加工间隙电压下降 升高开路电压. 加工液的喷流压力过大 减小冲液压力选取合理冲液方式,石墨放电常见问题及处理,加工不稳定原因及处理,. 放电加工液劣化的影响 定期更换加工液或滤网. 电极的下降速度太快 降低伺服速度. 电极与工件接触后短路 增加脉冲间隔时间. 制动传送引起波动 加强电极装夹牢固性,石墨放电常见问题及处理,粒状突起物,石墨放电常见问题及处理,异常消耗,石墨放电常见问题及处理,石墨放电常见问题及处理,异常消耗 （同上）,石墨放电常见问题及处理, 烧蚀,由于放电电流过大而造成拉弧不稳定放电； 减小电流或脉冲能量，选用合理的放电参数。,石墨放电常见问题及处理, 烧蚀 （同上）, 积炭,石墨放电常见问题及处理,尖角集中放电形成高温区,电蚀产物趋向粘附在相对高温点而形成积炭；减小脉宽,缩短放电时间,改善冲液质量,经常检查和清除粘附物.,石墨放电常见问题及处理, 加工面粗糙,放电时,长时间的小电流放电,或精加工电极表面存在“砂孔”,在精放时产生“掉粉”式损耗。提高精工电极的表面质量和控制精加工时间可以避免这种现象发生。,多谢合作 ！,
