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发表于 2015-5-7 22:10:35
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数控编程之石墨电极铣削加工要点 [复制链接]
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发表于 2014-12-18 08:56:40 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励
一. 石墨电极的类型
(1) 自由表面成形电极:
特点: 其有圆角调节面,无锐利腔体和边角；
刀具选用: 球形铣刀；
缺点: 加工路径长,耗时多。
(2) 棱柱面电极:
特点: 由棱柱几何面构成,无圆角,有最简单的弯曲面,柱面和锐角边；
刀具选用: 平底铣刀、球形铣刀；
缺点: 需考虑若干特殊位置的加工状态。
二. 刀具几何参数要求:
前角: 在6°左右较好， 精加工时，在6～10°之间；
后角: 应小于15°；
主偏角: 与侧刃磨损无关,因此主偏角小于30°较好,太大则不适于精加工。
三. 切削参数选择原则:
(1) 根据机床、刀具夹头等给定条件确定刀具齿数，防止刀具振动；
(2) 在切削刀具强度、切削深度和切削宽度范围内，计算最大许可每齿进给量；
(3) 依据机床进给和机床进给加速度特性，在恒定每齿进给量时确定最大切削转速；
(4)最终选定稳定的最大主轴转速，并与每齿进给量相适应。
四. 电极机械加工推荐参数
(1) 平底铣刀 (4枚刀)
(2) 球形铣刀 (2枚刀)
(3) 球形铣刀 (4枚刀)
五. 石墨电极加工策略:
石墨电极粗加工和精加工的策略是不同的。一般粗加工应为精加工留较少的余量，所以在使用小直径刀具时，应采用高进给(切削进给和走刀进给)。在使刀具磨损量最小化的前提下，获得高的单位切削体积和单刀刃有效切入量，残余切削量要满足精加工的要求；
精加工的目标是以最短的加工时间获得最高的加工质量，应使最佳表面质量与最小刀具磨损量之比最佳化。加工时应提高加工速度、缩短加工时间，使切入量变化引起的加工过程不稳定最小化，使刀具寿命最大化。
(1) 粗加工策略:
石墨电极切削是在块料上进行的，加工余量很容易描述，其加工目标就是在最短时间内切除最大量的材料。粗加工可以采用仿形铣削或轮廓铣削的方式；
仿形铣削采用球头铣刀，切削深度和切削宽度均在变化中，切削深度小，刀具磨损快，加工时间长；
轮廓铣削采用平底铣刀,加工时间短,刀具磨损小,切削宽度固定,没有太多的往复运动,可以有很大的进给量。
粗加工工艺的优劣取决于根据工具表面轮廓曲线函数进行的NC 编程，使得可沿包络等高线进行快速、简易的铣削加工。
(2) 精加工策略:
精加工目标是使加工稳定，有较小的形状误差和良好的表面质量，减小刀具磨损量,以及降低加工成本。在精加工中，要考虑到刀具质量的临界条件和加工过程稳定可靠性，对弯角处理要考虑铣削方向对加工精度和表面质量的影响，以及刀具承载和机床振动等。
沿平面轮廓铣削时的最佳策略应是采用逆铣和平面轮廓铣削的组合. 沿曲面进给铣削时会出现拉铣(向上走刀)或钻铣(向下走刀)现象，刀具的变形会导致工件轮廓偏差。钻铣的轮廓偏差小于拉铣加工，而逆铣加工轮廓偏差也优于顺铣。
(3) 棱柱面加工:
棱柱面加工的主要问题是模具局部边角的断裂，主要考虑切削力的作用方向。
加工底板边：顺铣时表面粗糙度变化不大，底边角边质量好，但逆铣时表面粗糙度值变大，底边角边质量下降.为获得高质量边角，应先对其边进行顺铣加工。
加工立板：两侧边在顺铣时受力方向各不相同，即一边是压入，一边是压出(图13b)。因此实际进给方向在切削各边角时必须有所改变。
加工立板顶面边角：应通过改变逆铣时的切入点位置使切入位置可避免工件角边破碎。刀具角度如主偏角等对这种崩边有很大影响，一般控制在30°左右。
(4) 为了防止加工过程中产生缺角，还可采取以下措施:
① 在电极加工前先在加工液中浸泡：
② 使用耐磨性好的刀具：
③ 采用顺铣(向下走刀)的方法进行加工：
④ 切削时减少刀具的切入量：
⑤ 切削刀具的螺距切入量小于刀具直径的1/2：
⑥ 加工两端部时进行减速加工：
⑦ 加工下方时使用垫板增强终端面的刚性：
⑧ 在对上面的弯曲部与侧面之间的角部进行加工时，如果容易产生细小裂缝，则应在完成上面弯曲部的加工后，再对侧面进行精加工。
(5) 切屑处理
尽管石墨是一种很稳定的材料，对人体健康没有直接不良影响，用肥皂很容易清洗干净。但是石墨切屑可能以粉尘、污染物等形式影响环境安全，此外粉尘也对人体有害。因此加工时最好使用吸尘设备和口罩。
切屑形态是通过粉屑、断裂切屑以及所使用的切削介质来影响刀具磨损的。强烈吹风可避免石墨颗粒的二次磨损。加工浸渍电解质后的石墨时，刀具磨损急剧下降。 此外必须高度重视石墨粉末的清理，应配有将精加工石墨粉吸入潮湿装置的设备，在粗加工时则要有清洁循环并间断地过滤选择适当的加工条件对于刀具的寿命有相当大的影响。
六. 石墨电极铣削加工条件
（1）切削方式（顺铣和逆铣），顺铣时的切削振动小于逆铣的切削振动。顺铣时的刀具切入厚度从最大减小到零，刀具切入工件后不会出现因切不下切屑而造成的弹刀现象，工艺系统的刚性好，切削振动小；逆铣时，刀具的切入厚度从零增加到最大，刀具切入初期因切削厚度薄将在工件表面划擦一段路径，此时刃口如果遇到石墨材料中的硬质点或残留在工件表面的切屑颗粒，都将引起刀具的弹刀或颤振，因此逆铣的切削振动大；
（2）吹气（或吸尘）和浸渍电火花液加工，及时清理工件表面的石墨粉尘，有利于减小刀具二次磨损，延长刀具的使用寿命，减少石墨粉尘对机床丝杠和导轨的影响；
（3）选择合适的高转速及相应的大进给量。
综述以上几点，刀具的材料、几何角度、涂层、刃口的强化及机械加工条件，在刀具的使用寿命中扮演者不同的角色，缺一不可，相辅相成的。一把好的石墨刀具，应具备流畅的石墨粉排屑槽、长的使用寿命、能够深雕刻加工、能节约加工成本。
七. 减少石墨铣削崩角措施
本帖隐藏的内容
1. 在电极加工前先在电火花加工液中浸泡；
2. 使用耐磨性好的刀具；
3. 采用顺铣加工；
4. 切削时减小刀具直径的每齿进给量；
5. 径向切深应小于刀具直径的确1/2；
6. 加工两端部时进行减速加工；
7. 加工下方时使用垫板增强终端面的刚性；
8. 在对上面的弯曲部与侧面之间的角部进行加工时,如果容易产生细小裂缝,则应在完成上面弯曲部的加工后,再对侧面进行精加工；
9. 加工之前先在工件的切出端铣削一小段距离可有效地避免切出边崩角,,类似于车削时对圆柱形工件进行端面倒角；
10. 在石墨工件末端处倒角或在末端留出加工余量在后道工序中去除,以便于刀具切出,可有效避免石墨工件崩角；
11. 避免使用方头切断刀,防止加工完成前发生石墨崩角现象；
12. 建议选用后角为20°的镶刀片。
八. 合理设定火花位
根据放电面积和电极特点合理设置放电火花位，特殊情况时最好与ＥＤＭ部门沟通，共同商定所用火花位的大小。也可以参考下表来设定火花位的大小。
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