一种注塑模的薄片石墨电极加工工艺方法
专利汇可以提供一种注塑模的薄片石墨电极加工工艺方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种注塑模的薄片 石墨 电极 工艺方法，针对对常用加强筋尺寸的薄壁石墨电极数控铣加工时，半成品电极经常出的上端口易崩脆、尺寸不到位等问题；从系统工艺方法的思维 角 度出发，在石墨材料的预处理、刀具及加工参数的合理选用、数控铣工步的合理安排、选择高速石墨专用加工机、数控程序的编制等五个方面进行了寻找合理的加工工艺方法的探讨，给出了具体的加工方法及工艺参数，为模具企业石墨电极加工提供了有益借鉴；能自动化生产，有效降低同类电极的生产成本，提高工作效率。，下面是一种注塑模的薄片石墨电极加工工艺方法专利的具体信息内容。
1.一种注塑模的薄片石墨电极加工工艺方法，包括石墨材料的预处理，刀具及加工参数的合理选用，数控铣工步的合理安排，选择高速石墨专用加工机，数控程序的编制。
2.根据权利1要求的一种注塑模的薄片石墨电极加工工艺方法，所述石墨材料的预处理：由于石墨自身的制造工艺等特性，造成了材料脆硬性较高，机械加工过程中容易发生崩角；实际加工时，在石墨材质预处理方面包括以下加工工序：1）加工前，将石墨坯材浸泡在煤油或者火花油中，表层渗透0.1-0.3mm的一定深度后取出；2）开粗后精加工前，将半成品浸在火花油中，这是因为石墨渗油只是表层一点，为薄壁筋易崩而采取的有效措施之一；3）采用质量好一点的石墨材料。
3.根据权利1要求的一种注塑模的薄片石墨电极加工工艺方法，所述刀具及加工参数的合理选用；工业用石墨质硬而脆，在CNC加工时对刀具的磨损较为严重，一般建议使用硬质合金或金刚石涂层的刀具；石墨在粗加工时刀具可直接在工件上下刀，精加工时为避免崩角、碎裂的发生，常采用轻刀快走的方式加工；一般而言，石墨在切深小于0.2mm的情况下很少发生崩碎，还会获得较好的侧壁表面质量；因而，刀具的选用，主要考虑刀具磨损方面的问题和选择合理的刀具，如前角较大的刀具以增加其锋利性等两个方面的问题；刀具磨损是石墨电极加工中最重要的问题；磨损量不仅影响刀具损耗费用、加工时间、加工质量，而且影响电极EDM加工工件材料的表面质量，是优化高速加工的重要参数；电极形状如薄壁、小圆角、锐变等也对石墨电极的晶粒尺寸和强度提出较高的要求，处理不当时易导致在加工过程中石墨工件容易崩碎，刀具容易磨损；石墨电极材料加工的主要刀具磨损区域为前刀面和后刀面；在前刀面上，刀具与破碎切屑区的冲击接触产生冲击磨粒磨损，沿工具表面滑动的切屑产生滑动摩擦磨损；1）对于石墨刀具，普通的TiAlN涂层可在选材上适当选择韧性相对较好一点的，也就是钴含量稍高一点的；对于金刚石涂层石墨刀具，可在选材上适当选择硬度相对较好一点的，也就是钴含量稍低一点的；2）石墨刀具选择合适的几何角度，有助于减小刀具的振动，反过来，石墨工件也不容易崩缺：（1）前角，采用负前角加工石墨时，刀具刃口强度较好，耐冲击和摩擦的性能好，随着负前角绝对值的减小，后刀面磨损面积变化不大，但总体呈减小趋势，采用正前角加工时，随着前角的增大，刀具刃口强度被削弱，反而导致后刀面磨损加剧；负前角加工时，切削阻力大，增大了切削振动，采用大正前角加工时，刀具磨损严重，切削振动也较大；（2）后角，如果后角的增大，则刀具刃口强度降低，后刀面磨损面积逐渐增大；刀具后角过大后，切削振动加强；（3）螺旋角，螺旋角较小时，同一切削刃上同时切入石墨工件的刃长最长，切削阻力最大，刀具承受的切削冲击力最大，因而刀具磨损、铣削力和切削振动都是最大的；当螺旋角去较大时，铣削合力的方向偏离工件表面的程度大，石墨材料因崩碎而造成的切削冲击加剧，因而刀具磨损、铣削力和切削振动也都有所增大；因此，刀具角度变化对刀具磨损、铣削力和切削振动的影响是前角、后角及螺旋角综合产生的，所以在选择方面一定要多加注意；3）刀具的涂层 金刚石涂层刀具的硬度高、耐磨性好、摩擦系数低等优点，现阶段金刚石涂层是石墨加工刀具的最佳选择，也最能体现石墨刀具优越的使用性能；4）刀具刃口的强化 金刚石砂轮刃磨后的硬质合金刀具刃口，存在程度不同的微观缺口(即微小崩刃与锯口)；石墨高速切削加工刀具性能和稳定性提出了更高的要求，特别是金刚石涂层刀具在涂层前必须经过刀口的钝化处理，才能保证涂层的牢固性和使用寿命；刀具钝化目的就是解决上述刃磨后的刀具刃口微观缺口的缺陷，使其锋值减少或消除，达到圆滑平整，既锋利坚固又耐用的目的；5）刀具的机械加工条件选择适当的加工条件对于刀具的寿命有相当大的影响：（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；所以，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。
4.根据权利1要求的一种注塑模的薄片石墨电极加工工艺方法，所述数控铣工步的合理安排：从工步排序的角度出发，对细高石墨电极，可以改变传统的的加工方法，新的方法为将薄壁筋两侧面各偏置1mm后，再进行粗加工，完成后从外部进刀精加工顶面，减少筋顶面崩掉的机会，接着去掉两侧保护面，采用环绕等高方式做半精加工，注意的是加工深度只有1mm，就要采取精加工，这样半精加工做1mm，精加工跟着做1mm，一层一层做到底为止；其相应的数控基本参数设置为：开粗时正常情况下按如下处理：1）开粗时正常电极留0.1mm-
0.5mm，骨位电极可留0.5mm-1.0mm加工，如有较小骨位时下切量可适当减小按1mm-1.5mm下刀深度加工；2）电极光刀时优先使用牛鼻刀，如有需要再使用平刀清角；3）所有刀路拐角都要有圆角过渡，拆电极时可调整的R角，要尽量调整到比刀具略大，如将R2的圆角改为R2.3的圆角。
5.根据权利1要求的一种注塑模的薄片石墨电极加工工艺方法，所述选择高速石墨专用加工机专业的石墨电极制作主要采用高速机床来加工，机床稳定性要好，三轴运动要均匀稳定不振动，而且像主轴这些回转精度也要尽可能的好；对一般的机床也可以完成电极的加工，只是编写刀路的工艺与铜电极有所不同；3.石墨电极的加工特点 石墨电极CNC加工时产生的灰尘比较大，可能入侵到机床的导轨丝杆和主轴等，这就要求石墨加工机床有相应的处理石墨灰尘的装置，机床密封性也要好，因为石墨有毒。
6.根据权利1要求的一种注塑模的薄片石墨电极加工工艺方法，所述数控程序的编制：
对于薄筋片电极的加工，在编程时对余量的定义、加工步骤的排列顺序非常重要；粗加工的余量如果定义的过大，则会导致精加工的时间长，加工效率下降；加工余量偏小，可能导致精加工时加工的绷断风险上升；加工顺序也要按照规律进行加工，否则很有可能导致电极崩断、报废；编程方法有多种方法，本司根据长期的编程及加工经验，薄深筋片电极的加工方法有3种：分段加工法，加强形体法和包络线加工法；各种方法均有其独特之处， 常用的分段加工法的具体步骤如下：1）整体粗加工薄筋片电极的加工主要考虑在加工过程中，各加工步骤的余量是否可以提供电极足够的强度，以确保电极不发生崩断；因此，在薄筋片电极加工过程中，一定要对余量进行优化定义；在加工厚度≦1mm的情况下，要求将粗加工的径向余量定义为1mm、轴向余量定义为0.2mm，以确保电极在加工过程中，尤其是切削电极两端的短侧边时，电极不会因强度不足而发生崩断；如果电极的长度较小，应当适当的增加较大侧面部分的余量，确保加工短侧边时的电极强度可以满足实际要求；通常要求电极粗加工后的厚度在2.5～3.0mm之间，以确保电极在后续加工中有足够的强度；2）顶面精加工在粗加工完成后，要对电极的顶面进行精加工，以确保电极端面的崩角不影响最终的加工效果；加工顶面时可以将电极顶面使用端铣刀一次加工到火花位；加工刀具路径方式应当是与电极整体形状一致，按照电极的形状进行仿形加工；如果顶面局部余量>0.5mm，则需要进行分步加工，以确保加工后的表面质量；3）短侧边精加工短侧边的加工是筋片加工中最难控制的，是最容易发生崩断的部分；由于此部分处于边界处，可以考虑旁侧与其他形状的间隙，尽量使用直径较大的刀具，以确保其在加工过程中不会因切削余量或加工深度过大、刀具的强度不够等问题，导致刀具在切削时出现刀具断裂或其他问题；在此部分加工过程中，经常会出现三种情况：1）刀具强度不足，导致加工的过程中出现弹刀，造成波纹状表面或过切；2）刀具的伸长、避空量不足，在加工过程中出现碰刀等严重质量问题；3）切削量或切削深度过大，造成较大的侧向力，导致在加工中电极断裂；推荐方式：在余量大于1mm时尽量进行分步加工；在刀具直径小于4mm时，单次切削量不要超过0.3mm；尽量采用高转速、低进给方式加工；4）长侧边分段长侧边分段加工是为了避免由于半精加工后，电极的下半部分厚度较小，在精加工切削顶部时，由于电极底部强度不够，导致在加工上部时崩断；进行分段处理时，刀具分别将各阶段的半精、精加工完成，再进行下一段的加工；这样可以保证在加工各部分在加工过程中，不会因下部的强度过低，导致精加工时断裂；分段的高度根据电极的厚度确定，推荐采用分段高度h≦10d（d为电极的最小厚度）的方式进行加工；5）长侧边半精加工长侧边半精加工主要是讲粗加工的余量加工到0.00，由精加工将电极的火花位切除；推荐采用包络线方式加工，并且尽量采用螺旋下切；由于其切削量较大，采用拉出下切，再水平切入，会导致切削时由于电极的强度不足而出现轻微的弹性形变，在精加工时出现局部余量大，不易加工；半精加工的切削量应当在可能的情况下设到最大，一般推荐加工至
0余量，即加工量为1mm；6）长侧边精加工 长侧边精加工是加工由0余量到火花位之间的残余待加工量，同样采用包络线方式加工；切削方式基本与半精加工相同，只是为了控制表面粗糙度、电极精度而将加工的主轴转速提高，并将进给速度降低；7）基准水平面精加工 水平基准面的精加工尽量采用较大的刀具，使用平行方式进行加工；由于在加工过程中，刀具的伸长量较大，刀具在加工过程中会由于刀具的震动而导致加工的平面发生崩角不良、刀具成本高等问题；对于非直线形薄筋片电极，在加工中可以根据实际的电极情况，选择适合的加工方法；8）基准精加工基准精加工可以采用较大的切削深度，以提高加工效率；由于基准部分处于边缘范围，加工时可以通过大直径刀具、快速进给来实现；大直径刀具在加工过程中，可以设置较大的切深量，同时刀具不会因侧向力过大而发生弹刀等影响加工效果的不良；以上为薄筋片电极分段加工的具体步骤，具体的应用情况可根据实际电极的情况进行调整。
一种注塑模的薄片石墨电极加工工艺方法
技术领域
背景技术
发明内容
因而，刀具的选用，主要考虑刀具磨损方面的问题和选择合理的刀具，如前角较大的刀具以增加其锋利性等两个方面的问题；刀具磨损是石墨电极加工中最重要的问题；磨损量不仅影响刀具损耗费用、加工时间、加工质量，而且影响电极EDM加工工件材料的表面质量，是优化高速加工的重要参数；电极形状如薄壁、小圆角、锐变等也对石墨电极的晶粒尺寸和强度提出较高的要求，处理不当时易导致在加工过程中石墨工件容易崩碎，刀具容易磨损；石墨电极材料加工的主要刀具磨损区域为前刀面和后刀面。在前刀面上，刀具与破碎切屑区的冲击接触产生冲击磨粒磨损，沿工具表面滑动的切屑产生滑动摩擦磨损；1）对于石墨刀具，普通的TiAlN涂层可在选材上适当选择韧性相对较好一点的，也就是钴含量稍高一点的；对于金刚石涂层石墨刀具，可在选材上适当选择硬度相对较好一点的，也就是钴含量稍低一点的；2）石墨刀具选择合适的几何角度，有助于减小刀具的振动，反过来，石墨工件也不容易崩缺：（1）前角，采用负前角加工石墨时，刀具刃口强度较好，耐冲击和摩擦的性能好，随着负前角绝对值的减小，后刀面磨损面积变化不大，但总体呈减小趋势，采用正前角加工时，随着前角的增大，刀具刃口强度被削弱，反而导致后刀面磨损加剧。负前角加工时，切削阻力大，增大了切削振动，采用大正前角加工时，刀具磨损严重，切削振动也较大；（2）后角，如果后角的增大，则刀具刃口强度降低，后刀面磨损面积逐渐增大。刀具后角过大后，切削振动加强；（3）螺旋角，螺旋角较小时，同一切削刃上同时切入石墨工件的刃长最长，切削阻力最大，刀具承受的切削冲击力最大，因而刀具磨损、铣削力和切削振动都是最大的。当螺旋角去较大时，铣削合力的方向偏离工件表面的程度大，石墨材料因崩碎而造成的切削冲击加剧，因而刀具磨损、铣削力和切削振动也都有所增大。因此，刀具角度变化对刀具磨损、铣削力和切削振动的影响是前角、后角及螺旋角综合产生的，所以在选择方面一定要多加注意；3）刀具的涂层金刚石涂层刀具的硬度高、耐磨性好、摩擦系数低等优点，现阶段金刚石涂层是石墨加工刀具的最佳选择，也最能体现石墨刀具优越的使用性能；4）刀具刃口的强化金刚石砂轮刃磨后的硬质合金刀具刃口，存在程度不同的微观缺口(即微小崩刃与锯口)；石墨高速切削加工刀具性能和稳定性提出了更高的要求，特别是金刚石涂层刀具在涂层前必须经过刀口的钝化处理，才能保证涂层的牢固性和使用寿命。刀具钝化目的就是解决上述刃磨后的刀具刃口微观缺口的缺陷，使其锋值减少或消除，达到圆滑平整，既锋利坚固又耐用的目的；5）刀具的机械加工条件选择适当的加工条件对于刀具的寿命有相当大的影响：（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；所以，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。
附图说明
具体实施方式
（3）螺旋角，螺旋角较小时，同一切削刃上同时切入石墨工件的刃长最长，切削阻力最大，刀具承受的切削冲击力最大，因而刀具磨损、铣削力和切削振动都是最大的。当螺旋角去较大时，铣削合力的方向偏离工件表面的程度大，石墨材料因崩碎而造成的切削冲击加剧，因而刀具磨损、铣削力和切削振动也都有所增大。因此，刀具角度变化对刀具磨损、铣削力和切削振动的影响是前角、后角及螺旋角综合产生的，所以在选择方面一定要多加注意；3）刀具的涂层金刚石涂层刀具的硬度高、耐磨性好、摩擦系数低等优点，现阶段金刚石涂层是石墨加工刀具的最佳选择，也最能体现石墨刀具优越的使用性能；4）刀具刃口的强化金刚石砂轮刃磨后的硬质合金刀具刃口，存在程度不同的微观缺口(即微小崩刃与锯口)；石墨高速切削加工刀具性能和稳定性提出了更高的要求，特别是金刚石涂层刀具在涂层前必须经过刀口的钝化处理，才能保证涂层的牢固性和使用寿命；刀具钝化目的就是解决上述刃磨后的刀具刃口微观缺口的缺陷，使其锋值减少或消除，达到圆滑平整，既锋利坚固又耐用的目的；5）刀具的机械加工条件选择适当的加工条件对于刀具的寿命有相当大的影响：（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；所以，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。
1）开粗时正常电极留0.1mm-0.5mm，骨位电极可留0.5mm-1.0mm加工，如有较小骨位时下切量可适当减小按1mm-1.5mm下刀深度加工；2）电极光刀时优先使用牛鼻刀，如有需要再使用平刀清角；3）所有刀路拐角都要有圆角过渡，拆电极时可调整的R角，要尽量调整到比刀具略大，如将R2的圆角改为R2.3的圆角。
0.3mm；尽量采用高转速、低进给方式加工；4）长侧边分段长侧边分段加工是为了避免由于半精加工后，电极的下半部分厚度较小，在精加工切削顶部时，由于电极底部强度不够，导致在加工上部时崩断；进行分段处理时，刀具分别将各阶段的半精、精加工完成，再进行下一段的加工；这样可以保证在加工各部分在加工过程中，不会因下部的强度过低，导致精加工时断裂；分段的高度根据电极的厚度确定，推荐采用分段高度h≦10d（d为电极的最小厚度）的方式进行加工；5）长侧边半精加工长侧边半精加工主要是讲粗加工的余量加工到
0.00，由精加工将电极的火花位切除；推荐采用包络线方式加工，并且尽量采用螺旋下切；
由于其切削量较大，采用拉出下切，再水平切入，会导致切削时由于电极的强度不足而出现轻微的弹性形变，在精加工时出现局部余量大，不易加工；半精加工的切削量应当在可能的情况下设到最大，一般推荐加工至0余量，即加工量为1mm；6）长侧边精加工长侧边精加工是加工由0余量到火花位之间的残余待加工量，同样采用包络线方式加工；切削方式基本与半精加工相同，只是为了控制表面粗糙度、电极精度而将加工的主轴转速提高，并将进给速度降低；7）基准水平面精加工水平基准面的精加工尽量采用较大的刀具，使用平行方式进行加工；由于在加工过程中，刀具的伸长量较大，刀具在加工过程中会由于刀具的震动而导致加工的平面发生崩角不良、刀具成本高等问题；对于非直线形薄筋片电极，在加工中可以根据实际的电极情况，选择适合的加工方法；8）基准精加工基准精加工可以采用较大的切削深度，以提高加工效率；由于基准部分处于边缘范围，加工时可以通过大直径刀具、快速进给来实现；大直径刀具在加工过程中，可以设置较大的切深量，同时刀具不会因侧向力过大而发生弹刀等影响加工效果的不良；以上为薄筋片电极分段加工的具体步骤，具体的应用情况可根据实际电极的情况进行调整。
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