日本東洋石墨電極

1、E D M 講 座,技術研發(fā)部 伊丹弘明,2003.9.9,日本東洋炭素株式會社TOYO TANSO CO.,LTD,,各向同性石墨在模具制造中的應用,,,今天要講的主要內容,1.使用石墨的優(yōu)越性2.EDM電火花加工原理3.石墨優(yōu)越性的原因4.東洋炭素的放電加工材料5.放電選材的依據6.石墨的機械加工技術7.石墨的放電加工技術8.東洋炭素的質量管理體系,1.石墨的優(yōu)越性（與銅相比）1,1.降低模具制造的總成本，縮短

2、模具制造的周期 雖然石墨的單價比銅要高很多倍，但從綜合的效益考慮，它具有銅無法替代的優(yōu)越性 A.石墨的機加工速度比銅快，在正確的使用條件下可以達到銅的3-5。 B.無需像銅那樣因為去毛刺而消耗大量工時 C.石墨的放電速度快，粗放電加工為銅的1.5-3倍,1.石墨的優(yōu)越性（與銅相比）2,2.提升產品的質量 現(xiàn)在質量決定著企業(yè)的發(fā)展，石墨電極在正確的使用條件下能達到更好的加工效果 A.國外石墨電極

3、與銅電極用量的比較 GR: JAPAN: 7:3 USA 9:1 EUROPE 7:3 而在國內這個比例僅為3:7以下。 B.石墨的消耗少 C.石墨的熱膨脹系數(shù)小，模具精度高 D.電極可以粘結，滿足大件和復雜模具的需要 E.表面易加工， F.比重小,2.EDM電火花放電原理,,,電極,工件,放電加工液,電極,工件,放電加工液,電極,工件,放電加工液,電極,工件,放電加工液,電極

4、,工件,放電加工液,電極,工件,放電加工液,+,—,電壓增加,放電柱形成,熔融,氣化,爆炸,冷卻,,,,,+,—,—,—,—,+,+,+,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,石墨優(yōu)越性的原因源于它的物理化學特性和生產工藝程序物理特性： A.石墨的熔點比銅高得多 石墨為：3650度，銅僅僅1000度 B.石墨的單位面積電流最大值為7安培 銅的單位面積電流最大值為

5、5安培 但隨著加工面的增加，由于銅熔點低，它的總電流量受限，而石墨總的電流量的允許值卻可以放的很大。因此石墨可以進行大電流放電加工,3.石墨優(yōu)越性的原因1,3.石墨優(yōu)越性的原因2,化學特性：加工液的補償作用減少了石墨電極的損耗,3.石墨優(yōu)越性的原因3,生產工藝程序1.可以縮短交貨期，3臺加工機相當于原來5臺加工的能力2.適合NC化編程3。由于不用去毛刺，因此可以易于實現(xiàn)自動化,4.東洋炭素的放電加工材料,,,4.東洋炭

6、素的放電加工材料,大型高速放電石墨：ISEM-3,特性平均粒徑　　10μm體積密度　　1.85Mg/m3硬度　　　　　60shore D電阻率 　　9.5μΩ?m抗折強度　　50MPa,用途?鍛造型?壓鑄型,放電速度,,4.東洋炭素的放電加工材料,大型低消耗石墨：ISEM-8,特性平均粒徑　　8μm體積密度　　1.78Mg/m3硬度　　　　　65shore D電阻率 　　13.5μΩ?m抗折強度　　5

7、2MPa,用途?鍛造型?壓鑄型?塑料成型,,4.東洋炭素的放電加工材料,精密低消耗石墨：TTK-50,特性平均粒徑　　5μm體積密度　　1.82Mg/m3硬度　　　　70shore D電阻率 　　13.0μΩ?m抗折強度　　60MPa用途鍛造型壓鑄型塑料成型,,4.東洋炭素的放電加工材料,精密低消耗石墨：ISO-63,特性平均粒徑　　5μm體積密度　　1.80Mg/m3硬度　　　　78shore D

8、電阻率 　　16.1μΩ?m抗折強度　　71MPa用途鍛造型壓鑄型塑料成型精密型,,4.東洋炭素的放電加工材料,超微粒子高精度石墨：ISO-88,特性平均粒徑　　3μm體積密度　　1.90Mg/m3硬度　　　　90shore D電阻率 　　17.0μΩ?m抗折強度　　100MPa用途塑料成型精密型,,4.東洋炭素的放電加工材料,超微粒子高精度石墨：TTK-4,特性平均粒徑　　4μm體積密

9、度　　1.77Mg/m3硬度　　　　66shore D電阻率 　　14.2μΩ?m抗折強度　　76MPa用途塑料成型精密型,,4.東洋炭素的放電加工材料,石墨RIB 電極,,5.放電選材的依據,石墨推薦材質　鑄造型,,注入熔化的金屬后成型,圓體發(fā)動機頭模具,,5.放電選材的依據,石墨推薦材質　鍛造型,,把材料用模具壓制成型,摩托車機軸箱模具,,5.放電選材的依據,石墨推薦材質　壓鑄成型,,給熔化的金屬施壓并把它注入

10、模具中壓制成型,,5.放電選材的依據,石墨推薦材質　壓制成型,,把板放到模具上壓緊使其變形后成型,,5.放電選材的依據,石墨推薦材質　橡膠型,,汽車用輪胎模具,,5.放電選材的依據,石墨推薦材質　玻璃型,,,5.放電選材的依據,石墨推薦材質　塑料成型,,電話模具,,5.放電選材的依據,各種用途石墨材質的推薦表,,?ISO-63と同等な消耗重視で、機械加工性を望むなら、TTK-50を推奨。?ISO-88よりも機械加工性の良い物で、面粗度

11、を更に良くしたいならば、TTK-4を推奨。,中文化必要,,6.石墨的機械加工技術,刀具推薦材質,,TTK-50,TTK-4,,,6.石墨的機械加工技術,缺角對策,減少進刀量使用損耗小的工具順銑加工使用墊板、提高最終端面的剛性端部進行低速加工上面的曲面與側面的角部發(fā)生小缺口時、先進行上面的加工再進行側面的加工刀具的輸送間距量為刀具直徑的1/2以下立銑刀的扭轉角太大的話崩角就會增多，30°左右為宜,,6.石墨的機械

12、加工技術,采用順銑可以減少缺角,,6.石墨的機械加工技術,電極機械加工推薦條件方形立銑刀 (4枚刀),,6.石墨的機械加工技術,電極機械加工推薦條件圓立銑刀 (2枚刀),,,6.石墨的機械加工技術,電極機械加工推薦條件圓立銑刀 (4枚刀),,,6.石墨的機械加工技術,機械加工技術技巧　孔加工,,切入表面時注意鉆頭不要晃動　　為防止中心偏移、孔加工部分用立銑刀進行平加工注意加工屑的排出　　若排出不良，最壞可導致鉆頭折損　　一

13、次的加工深度為徑的1.5倍以下　　加工變深的話，加工深度還要進一步縮小,,6.石墨的機械加工技術,電極固定孔的強度加強,,把金屬制的彈簧螺絲插入螺栓孔,,,6.石墨的機械加工技術,使用彈簧螺絲可以增強強度,,使用彈簧螺絲、螺栓強度可提高37%~47%,抗拉破壞載荷 測定結果（ｎ數(shù)＝４）,6.石墨的機械加工技術,粉塵對策,,集塵裝置SMART,6.石墨的機械加工技術,粉塵對策,,沒有集塵設備作業(yè)人員帶防塵口罩,,7.石墨的放電加工技術

14、,放電要求特性,,放電加工速度電極消耗光潔度,,7.石墨的放電加工技術,放電加工條件 (公司內部試驗規(guī)格）,,,7.石墨的放電加工技術,放電特性,,TTK-4,,TTK-50,,,,7.石墨的放電加工技術,石墨粒徑與放電面狀態(tài),,若使用粒徑小的材質，工件放電面就不彎曲，光潔度好。,粒徑　大放電集中度　?。捍蠊ぜ鉂嵍?　：粗糙工件面彎曲 ：大,粒徑　小放電集中度　?。盒」ぜ鉂嵍??。汉霉ぜ鎻?/p>

15、曲 ：小,,7.石墨的放電加工技術,推薦 單側間隙量電極材質：ISEM-3,8、 目標光潔度：15μRz,,,7.石墨的放電加工技術,推薦 單側間隙量電極材質：ISEM-3,8、 目標光潔度：15μRz,,,7.石墨的放電加工技術,推薦 單側間隙量電極材質：ISO-88、TTK-4　目標光潔度：8μRz,,,7.石墨的放電加工技術,噴流孔的基準,,,7.石墨的放電加工技術,東洋炭素擁有的放電加工機,,Sodick　L

16、inear AQ35L加工槽內尺寸：750×550×320㎜線制動的高應答性高速Jump　36m/min,,7.石墨的放電加工技術,縮短放電時間　建議,,建議　使用對粗電極消耗少的材質理由　消耗多的粗電極　　　　　?　放電殘留余量多　　　　　　　?　精放電時負擔大　　　　　　　　　　?　放電時間長,,7.石墨的放電加工技術,縮短放電時間　建議,,,,,,紅色部分：加工余量,粗加工,電極消耗：小

17、　　電極消耗：大,想去除的部分,,7.石墨的放電加工技術,縮短放電時間　建議,,粗加工時用消耗少材質的理由,角部負擔：大,精加工,,7.石墨的放電加工技術,縮短筋加工時間①,,加工深度與加工穩(wěn)定度淺　→　加工穩(wěn)定深　→　加工不穩(wěn)定 加工屑排出困難加工屑排出對策　　　　與加工深度成比例　　　　　大點設定電極的上下運動幅度　　　　→　泵作用會使加工屑排出能力增加,,7.石墨的放電加工技術,縮短筋加工時間②,,加工液噴出

18、孔的設定方法　　　加工屑的排出很難與深度成比例　　　　在筋部開孔困難　　　　　　?　加工液從筋的根部噴出,面向筋部斜著設定孔,,7.石墨的放電加工技術,縮短筋加工時間③,,為縮短加工時間、使用有消耗條件估計好電極消耗、加長端部一次放電后、進行再次機械加工,,7.石墨的放電加工技術,扣碗形狀加工,,設置透氣孔 　　　為防止因氣體爆炸而導致工作物·電極位置的偏離排出氣體　　孔的出口使用金屬管或塑料管，在加工液

19、面上方：希望排放到大氣中　　　防止加工屑的回落,,7.石墨的放電加工技術,電極消耗不明顯的加工方法,,搖動加工,,7.石墨的放電加工技術,鏡面加工,,面變光滑有以下理由因混入粉末，極間距離變寬放電點易被冷卻電位梯度高的點分布，放電分散,,7.石墨的放電加工技術,鏡面加工,,不同工件材質的光潔度的優(yōu)良,,7.石墨的放電加工技術,所謂不穩(wěn)定放電,,因為加工屑排出情況不好、電力條件不恰當?shù)仍蚨a生集中放電、電弧。看起來放電火花稀

20、少、并有紅色火花出現(xiàn)。放電聲音也變得不規(guī)則。加工一不穩(wěn)定，加工電流就不按所設定的電流值工作，會變小。一變得不穩(wěn)定、瞬間內為維持正常的放電狀態(tài)各個控制開始啟動。,,7.石墨的放電加工技術,加工不穩(wěn)定現(xiàn)象（波動）（低消耗加工時）,,電極的下降速度太快　　　　?　電極與工件的短路現(xiàn)象反復過大的加工電流（峰值電流：大、Off time：窄）　　　　?　產生電弧現(xiàn)象、　　　　　　加工間隙的電壓下降　　　　　　制動傳送引起波動

21、,,7.石墨的放電加工技術,加工不穩(wěn)定現(xiàn)象（波動）（有消耗加工時）,,電極的下降速度太快過大的加工電流加工液的噴流壓力過大　　　　?電極機械振動　　　　　　電極與工件接觸后短路,,7.石墨的放電加工技術,放電不穩(wěn)定時的對策(Sodick 放電加工機),,暫時改變加工條件參數(shù)穩(wěn)定后再還原①把制動速度變慢　　　　　S　→　大②把Jump速度變慢　　　　　JS　→　小③把Off time延長　　　　

22、　OFF　→　大④把電弧檢測靈敏度變弱　　　　　ALV　→　小,,7.石墨的放電加工技術,穩(wěn)定加工的基準,,能聽到放電聲音連續(xù)不間斷通過的為所設定的加工電流,,7.石墨的放電加工技術,EDM問題①粒狀突起物,,,7.石墨的放電加工技術,電力條件與電極消耗率的關系,,若為同一電力條件的話，使用高級品牌的電極消耗率會變低。,,7.石墨的放電加工技術,EDM問題②異常消耗,,,7.石墨的放電加工技術,EDM問題,,,7.石墨的放

23、電加工技術,EDM問題,,,7.石墨的放電加工技術,EDM問題,,,7.石墨的放電加工技術,異常放電與其原因①（貫穿加工時）,,加工入口處產生毛刺,,7.石墨的放電加工技術,異常放電與其原因②（貫穿加工時）,,加工側面產生凹陷,,7.石墨的放電加工技術,異常放電與其原因③（貫穿加工時）,,中央部的單側間隙變大,,7.石墨的放電加工技術,異常放電與其原因④（貫穿加工時）,,取出前的側面間隙大,,7.石墨的放電加工技術,異常放電與其原因

24、⑤（貫穿加工時）,,加工側面的光潔度不均勻,,7.石墨的放電加工技術,異常放電與其原因⑥（附底加工時）,,入口間隙大,,7.石墨的放電加工技術,異常加工與其原因⑦（附底加工時）,,加工底面的光潔度不均勻,,7.石墨的放電加工技術,異常放電與其原因⑧（附底加工時）,,加工底面產生彎曲,,7.石墨的放電加工技術,異常放電與其原因⑨（附底加工時）,,加工底面產生凹陷,,7.石墨的放電加工技術,異常放電與其原因⑩（附底加工時）,,有

25、炭化物異常生成,,7.石墨的放電加工技術,異常放電與其原因?（開始加工時）,,開始加工時不穩(wěn)定,7.石墨的放電加工技術,異常放電與其原因?,,現(xiàn)象　　　開始加工時加工不穩(wěn)定可考慮到的因素　　　工件上存有切削屑、毛刺，導致集中放電對策　　　要完全除掉附著在工件上的切削屑。 毛刺切削時產生的毛刺用砂輪機或銼刀去除?！　　∫惨コ蚬ぜ崽幚硭a生的氧化膜，涂料，銹等。,7.石墨的放電加工技術,石墨電極生

26、銹了,,現(xiàn)象　　放電后的石墨電極若受暴曬的話，表面會生銹。原因　　放電加工時附著于表面的工件的成分（鐵）因氧化而生銹。,7.石墨的放電加工技術,放電加工液放電加工液的任務,,使放電加工長時間持續(xù)、穩(wěn)定的進行?、佥斔妥饔谩　　　“褮怏w、加工屑、焦油從間隙中排出來?、诶鋮s放電柱的作用　　　　包住放電柱、提高放電能量密度　③冷卻加工屑　　　　使金屬蒸氣固體化、防止它附著在電極上?、芾鋮s放電殘留離子　　　　恢復放電間隙

27、的電絕緣,7.石墨的放電加工技術,放電加工液條件,,①粘度低②氣化點·燃點低③絕緣性好④作業(yè)安全⑤冷卻能力高⑥不腐蝕工作物⑦科學上穩(wěn)定⑧能長時間維持穩(wěn)定的放電加工特性,7.石墨的放電加工技術,放電加工液劣化的影響,,①放電不穩(wěn)定　　　　　　　?　加工速度慢②附有焦油?　易發(fā)生電弧③間隙大　　　　　　　?　加工精度差④放電面的彎曲、不平較大,7.石墨的放電加工技術,替換放電加工液時注意,,替換加工