石墨电极与铜电极的区别

石墨电极电火花加工机床的发展现状

周玉海;王成勇

【摘 要】介绍国外主流电火花加工机床的主要机型及其基本性能.并以沙迪克Sodicks Ad30ls直线电机驱动高速石墨电极电火花放电加工机床为例,用尖端1×38 mm的1°锥角石墨电极加工深70 mm的型腔,材料为SKD11模具钢,加工后表面粗糙度达Rz 10μm.可为石墨电极放电加工机床选型提供依据.

【期刊名称】《机电工程技术》

【年(卷),期】2018(049)010

【总页数】6页(P1-6)

【关键词】石墨电极;电火花加工机床;机床性能;参数规格

【作 者】周玉海;王成勇

【作者单位】广东工业大学,广东广州 510006;广州铁路职业技术学院,广东广州

510430;广东工业大学,广东广州 510006

【正文语种】中 文

【中图分类】TG661

0 引言

电火花加工机床是利用电火花加工原理加工导电材料的特种加工机床。又称电蚀加工机床、数控电火花机床、电火花、火花机。电火花加工机床主要用于加工各种高硬度材料（如硬质合金和淬火钢等）和复杂形状的模具、零件，以及切割、开槽和去除折断在工件孔内的工具（如钻头和丝锥）等，如电视机喇叭网型腔、手机型腔、扬声器格栅、型腔等。采用CIP（Cold Isostatic Pressing）工艺生产冷等静压石墨具有高强度、低消耗、结构细密、理化特性均匀和各向同性等特性。相比普通模压石墨具有优异的机械物理性能，其颗粒没有择优取向，强度和导电能力等在各方向上都一致，具有组织均匀、颗粒细小、强度高等特点。石墨电极在CAM编程、CNC加工、电极抛光、放电粗加工和放电精加工等工序的时间均比铜电极短，平均节约时间在2倍以上。石墨电极已经取代铜电极成为电火花加工用电极材料，广泛用于电加工修整大体积模具、微细筋槽、微细电极等特殊结构要求的精密电极，具有复杂曲面的汽车轮胎模电极，用于形成模具中窄槽的薄壁电极，成为主流电极。影响石墨电极电火花加工性能（加工速度、加工表面粗糙度和电极损耗）的因素主要有机械系统性能、脉冲电源、控制系统、加工面积、放电参数、工件材料、工作液、电极形状、冲液方式等。本文作者总结石墨电极电火花加工数控机床的特点，石墨电极由于材料和性质与铜电极存在显著差异，因此放电机床选型方面也具备特定的要求，对国内外数控电火花加工机床技术特点及发展趋势进行比较深入和系统的评述，并对数控电火花加工机床的应用与市场拓展进行分析。

Ｍｏｄｅｎ　Ｍ翟ｎ　冀譬　｜　浅谈石墨电极在　模具加工中的应用　近年来随着精密模具及高效模　具（模具周期越来越短）的推出，　人们对模具制作的要求越来越高，　由于铜电极自身种种条件的限制，　已越来越不能满足模具行业的发展　要求。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，　代替铜电极已成为必然。　本文精辟地介绍　一、石墨电极材料特性　了石墨电极材料特性　１．ｃＮｃ加工速度快、切削性　和加　特点，并以挂　高、修整客易　机面板注射模定模芯　石墨机加工速度快，为铜电极　石墨电极为例详细阐　的３～５倍，精加工速度尤其突出，　述了普通石墨电极的　且其强度很高，对于超高（５０～　Ｈ晏’　Ｊ可　ｌｌＰ同．　＾、ｌ　ｌ　口周　Ｉ：ｌＵ　加工方法和编程要　９０ｍｍ）、超薄（Ｏ．２～０．ｂ—ｍｍ）的电　ｍｍ）、趋溥Ｉ　Ｕ．　～．　）酮电　点，通过采用石墨电　极，加工时不易变形。而且在很多　极取代铜电极进行模　时候，产品都需要有很好的纹面效　具制造・大大缩短了　果，这就要求在做电极时尽量做成　不’　面　力＼　［［１吼　ｔ　Ｈ　、里１ｑ　Ｊ　模具的制造周期－提　整体公电极，而整体公电极制作时　高了劳动生产效率，　存在种种隐性清角，由于石墨的易　降低了模具的制造　修整的特性，使得这一难题很容易　成本。　得到解决，并且大大减少了电极的　数量，而铜电极却无法做到。　２．快ｉ舡ＤＭ成形、热膨胀小、　损耗低　由于石墨的导电性比铜好，　所以它的放电速度比铜快，为铜　的３￣５倍。且其放电时能承受住较　大电流，电火花粗加工时更为有　利。同时，同等体积下，石墨重　量为铜的１／５倍，大大减轻ＥＤＭ的负　荷。对于制作大型的电极、整体公　１２４　ＣＡＤ／ＣＡＭ与制造业信息化・ＷＷＷ　ｉｃａｄ　ＣＯｒｎ　ｏｎ　口江苏春兰机械制造有限公司　张晓陆　电极极具优势。石墨的升华温度　为４２００。Ｃ，为铜的３～４倍（铜的升　华温度为１ｉ００ｃＣ　ｏ在高温下，变　形极小（同等电气条件下为铜的　１／３～１／５），不软化。可以高效、低　耗地将放电能量传送到工件上。由　于石墨在高温下强度反而增强，能　有效地降低放电损耗（石墨损耗为　铜的ｉ／４），保证了加工质量。　３．重量轻、成本低　套模具的制作成本中，电极　的ＣＮＣ机加工时间、ＥＤＭ时间、电极　损耗等占总体成本的绝大部分，而　这些都是由电极材料本身所决定。　石墨与铜相比，石墨的机加工速　度和ＥＤＭ速度都是铜的３～５信。同　时，磨损极小的特性与整体公石墨　电极的制作，都能减少电极的数　量，也就减少了电极的耗材与机加　工时问。所有这些，都可大大降低　模具的制作成本。　二、石墨电极机电加工　要求与特点　１．电极的制作　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。　２．ＥＤＭ放电加工　石墨电极就是碳电极。因为　石墨的导电性能好，所以在放电加　工中能节省大量时间，这也是用石　墨做电极的原因之～。　３．石墨电极的加工特点　工业用石墨质硬而脆，在　ＣＮＣ加工时对刀具的磨损较为严　重，　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。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。　三、／ｍ－ｒ石墨电极实例　如图ｌ所示的是挂机面板注射　模定模芯石墨电极，其毛坯尺寸　为１８２ｍｍ　ｘ　４２ｍｍ　ｘ　６５ｍｍ，中间小　槽最大宽度为３．１ｍｍ，最大槽深为　５．１ｍｍ，整体加工高度为６４ｍｍ。　这种类型电极的外形尺寸中等，　形状较为复杂，在石墨电极中为　较普遍的模型。整个模型采用Ｐｒｏ／　ＥＮＧＩＮＥＥＲ的Ｗｉｌｄｆｉｒｅ２．０进行数控加　工，不过，在加工之前先在煤油中　浸泡数．，ｊ，ｌｍＪ－，降低其脆性。由于中　间槽小且不规则，ＣＡＭ的加工策略　为：先粗加工整体外形，再精加工　成形曲面及下端相连曲面，接着　粗加工中间小槽，最后精加工中　间小槽。　图１挂机面板注射模定模芯石墨电极　１、整体粗加工　使用Ｄ　２　０（Ｒ　１）涂层镶　片铣刀，采用螺旋加工方　式（Ｔ　Ｙ　Ｐ　Ｅ～Ｓ　Ｐ　Ｉ　ＲＡ　

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生效期：

主题：电极加工标准 编制：

批准：

一、 范围：本标准规定了电极刀具的选用及编程方法。

本标准适用于恒科精密工业有限公司电极编程时使用。

二、 电极形状

三、 铜电极刀具的选用：

1、开粗刀具选用：铜电极高度在45MM以内时，使用D8R0开粗，如遇长、宽数据都很大的电极可根据实际结构安排其它开粗刀具，如D12R0、D16R0等。铜电极高度在70MM以内时，选用D16R0开粗，如遇其它特大电极，可根据电极实际结构安排其它飞刀类开粗，如：D25R0.8、D32R6等。

Z基准

基准座 放电区域 废料（夹头） 延伸面 精密工业有限公司

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主题：电极加工标准 编制：

批准：

2、半精加工、精加工刀具选用：根据工件形状（如长、宽、高、拐角、斜度、底部R角等等）来选择合适的刀具进行半精与精加工。

附：石墨电极高度范围可适当加大。

四、 电极编程：

电极编程大致分为以下几步：A：建基准 B：开粗

C：光Z基准面以及基准座

D:半精、精加工放电区域

1、 铜电极加工步骤及方法：

①建基准：X、Y基准为电极外周分中，Z轴对刀面为电极毛料底部，如遇特殊情况，X、Y基准可根据须要另定。

②开粗：开粗建毛坯时，X、Y正负方向以电极最大外周为准，单边加大1MM即可。Z正方向可加大10MM。加工时，切削起始点以毛料高度为准，基准座铣深10MM,余量侧面0.1MM、底部0.1MM。

③光Z轴基准面以及基准座：采用开粗刀具光基准座，底部不留余量，侧面留量0.3MM，基准座采用开粗刀具一刀过，进给为1000左右

④半精、精加工放电区域：根据工件形状来选择合适的刀具进行半精与精

石墨电极硫酸铜电解池

石墨电极硫酸铜电解池是一种常见的电化学系统，常用于实验室教学和研究中。这个系统通常包括硫酸铜（CuSO₄）电解质溶液和两个电极，其中至少一个电极是由石墨制成。

下面是一个描述石墨电极硫酸铜电解池的基本过程：

1.电解液准备： 在一个电解池中，首先准备硫酸铜（CuSO₄）溶液。这个溶液是电解质，其中含有铜离子（Cu²₄）和硫酸根离子（SO₄²₄）。电解液的浓度和组成会影响电解过程。

2.电极准备： 在电解池中，至少有两个电极，其中至少一个电极是石墨电极。石墨电极通常用于在电解过程中提供导电性。另一个电极可以是石墨电极或其他材料，具体取决于实验的设计。

3.电解过程： 当电流通过电解池时，硫酸铜中的铜离子（Cu²₄）会在阴极（通常是石墨电极）上还原为固态的铜，同时，在阳极处，固态铜会氧化为铜离子（Cu²₄）。

4.电解产物： 电解的结果是在阴极上得到纯铜沉积，而阳极上的铜溶解。这可以导致电解池中的铜离子浓度发生变化。

这种电解池系统可用于展示电化学反应、电流效应以及电极之间的物质转移。在实际应用中，这样的电解池也可能是一些电镀过程的基础，其中通过电流将金属沉积在一个电极上。

请注意，实际的电解池设计和运行条件可能因研究目的、应用领域和实验条件而异。