[发明专利]一种注塑模的薄片石墨电极加工工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种注塑模的薄片石墨电极加工工艺方法。

背景技术

石墨作为EDM电极材料，以其高切削性、重量轻、成形快、膨胀率极小、损耗小、修整容易等优点，在模具行业已得到广泛应用；数控专用石墨雕铣机加工模具加强筋时，特别像如图1所示上端尺寸为1.2mm，根部尺寸为1.5mm，高度为30～40mm产品常用加强筋尺寸的薄壁石墨电极数控铣加工时，半成品电极经常出现以下几个方面的问题：1）石墨电极顶端薄壁筋顶面易崩碎；2）上端处尺寸为1.2mm上口尺寸加工难以到位；上述问题，在生产实际中通常处理方法如用细砂皮去修正等方法，简单粗糙，且耗时耗力，电极报废率高，因而，有必要从系统工艺方法的思维角度出发，寻找合理的加工工艺方法，以提高电极的加工成品率，提高生产效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种注塑模的薄片石墨电极加工工艺方法，设计合理，工作稳定，安全可靠，使用便利。为解决上述现有的技术问题，本发明采用如下方案：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。

作为优选，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。

作为优选，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。