深圳电火花加工用石墨电材料的选择

对于石墨材料，主要有以下4个指标直接决定着材料的使用性能：

1）材料的平均颗粒直径

材料的平均颗粒直径直接影响到材料放电的状况。石墨材料的平均颗粒越小，材料的放电越均匀，则放电状况越稳定，表面质量越好，损耗情况越小；平均颗粒越大，在粗加工中能获得好的去除率，但精加工表面效果较差，电损耗较大。

2）材料的抗折强度

材料的抗折强度是材料强度的直接体现，显示材料内部结构的紧密程度。强度高的材料，其放电的耐损耗性能相对较好，对于精度要求高的电，尽可能选择强度较好的材料。

3）材料的肖氏硬度

石墨的硬度比金属材料要高，在切削时刀具的损耗比切削金属要大些。与此同时，硬度高的石墨材料在放电损耗方面的控制比较优秀。

4）材料的固有电阻率

固有电阻率较大的石墨材料，放电速度会比电阻率小的慢。固有电阻率越高，电损耗就越小，但固有电阻率偏高时，放电的稳定性会受到影响。

目前**的石墨供应商中不同供应商有多种不同牌号的石墨可供选择。通常根据石墨材料的平均颗粒直径来分类，颗粒直径≤φ4 μm的定义为细石墨，颗粒在φ5~φ10 μm定义为中石墨，颗粒在10 μm以上定义为粗石墨。颗粒直径越小材料的价格越贵，可以根据电火花加工要求与成本选择合适的石墨材料。

石墨电的制作

模具制造中的石墨电主要用铣削加工的方法制作完成。从加工工艺的角度看，石墨与铜是2种不同的材料，应该掌握它们不同的切削特性。如果使用加工铜电的工艺来加工石墨电，必然会出现问题，如薄片经常发生断裂，这就要求采用合适的切削刀具与切削参数。

加工石墨电比铜电的刀具磨损要大，就经济性考虑，选用硬质合金刀具是经济的，选择金刚石涂层刀具（称石墨刀）价格较昂贵，但金刚石涂层刀具使用寿命长，加工精度高，整体经济效益不错。刀具的前角大小也影响其使用寿命，前角0°的刀具会比前角15°的刀具高出多达50%的使用寿命，切削的稳定性也较好，但是斜角越大，加工表面越好，使用15°斜角的刀具能达到佳的加工表面。加工时的走刀速度可按电的形状来调整，通常为10m／min，与加工铝或塑料类似，粗加工时刀具可直接在工件上下刀，精加工易发生崩角、碎裂的现象，常采用轻刀快走的方式。

石墨电在切削加工中会产生大量的粉尘，为避免石墨颗粒吸入机床主轴和丝杠，目前解决方案主要有2种，一种是使用专门的石墨加工机，另一种是将普通的加工中心改装，配置专门的吸尘装置。市场上专门的石墨高速铣削机床铣削效率高，可轻松完成复杂电的制造，电精度高，表面质量佳。

如果需要使用电火花线切割来制作石墨电，推荐使用颗粒直径小的细石墨材料。石墨材料的电火花线切割加工性能较差，其颗粒直径越小时可获得相对较高的切割效率，避免出现频繁断丝、表面条纹等异常问题。

石墨电的电火花加工参数

石墨与铜材料的电火花加工参数选用有较大差异。电火花加工参数主要包括电流、脉冲宽度、脉冲间隙、性。以下介绍合理使用这些主要参数的依据。

石墨电的电流密度一般为10~12 A/cm2，比铜电要大得多，因此在对应面积允许的电流大小范围内，电流选用越大，则石墨放电加工速度越快，电损耗越小，但表面粗糙度会变粗。

脉冲宽度选用越大，电损耗会降低。但较大的脉冲宽度会使加工稳定性变差，同时使加工速度变慢，表面变粗糙。粗加工时为保证电低损耗，通常使用较大的脉冲宽度，其取值在100～300 us时可有效实现石墨电的低损耗加工。精加工时，为获得精细表面与稳定的放电效果，宜选用较小的脉冲宽度。一般石墨电比铜电加工时选取的脉冲宽度要减少约40%

脉冲间隙主要影响放电加工速度和加工稳定性，其值越大加工稳定性越好，对获得较好的表面均匀性有帮助，但加工速度会降低。在保证加工稳定的情况下，选用较小的脉冲间隙可获得较高的加工效率，但放电状态不稳定时，脉冲间隙选取较大些可获得高的加工效率。石墨电放电加工中通常将脉冲间隙与脉宽宽度按1:1来设定，而通常铜电加工中脉冲间隙与脉宽宽度按1:3来设定。在石墨加工稳定的情况下，可以将脉冲间隙与脉宽宽度的搭配比例调整到2:3。脉冲间隙较小的情况下，有利于在电表面形成覆盖层，对降低电损耗有一定的帮助。

石墨电电火花加工中性的选用与铜电基本相同。根据电火花加工的性效应，在加工模具钢时通常选用正性加工，也就是电接电源的正，工件接电源的负。使用较大电流和脉冲宽度，选择正性加工可以获得低的电损耗效果，如果将性选错将会导致电损耗变得非常大。只有在表面要求小于VDI18（Ra0.8μm）的精细加工，采用小的脉冲宽度，才选用负性加工以获得较好的表面质量，但电损耗较大。

现在的数控电火花加工机床都配有石墨放电加工参数。电参数的使用是智能化的，可以通过机床的系统来自动生成。通常是在编程时选择材料对、应用类型、表面粗糙度值，输入加工面积、加工深度、电尺寸缩放量等，机床就能配置出优化的加工参数。机床针对石墨电的放电加工设有丰富的加工参数库，材料类型里可选择粗石墨、中石墨、细石墨对应多种工件材料，将应用类型细分为标准、深槽、尖点、大面积、大型腔、微细等，还提供了低损耗、标准、高效率等多种加工**权选择。

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