1、E D M 講 座,技術(shù)研發(fā)部 伊丹弘明,2003.9.9,日本東洋炭素株式會(huì)社TOYO TANSO CO.,LTD,,各向同性石墨在模具制造中的應(yīng)用,,,今天要講的主要內(nèi)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(jù)6.石墨的機(jī)械加工技術(shù)7.石墨的放電加工技術(shù)8.東洋炭素的質(zhì)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(jià)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(jī)加工速度比銅快，在正確的使用條件下可以達(dá)到銅的3-5。 B.無需像銅那樣因?yàn)槿ッ潭拇罅抗r(shí) 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(chǎn)品的質(zhì)量 現(xiàn)在質(zhì)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(dá)到更好的加工效果 A.國(guó)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(guó)內(nèi)這個(gè)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(jié)，滿足大件和復(fù)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(xué)特性和生產(chǎn)工藝程序物理特性： A.石墨的熔點(diǎn)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(diǎn)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(jìn)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(xué)特性：加工液的補(bǔ)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(chǎn)工藝程序1.可以縮短交貨期，3臺(tái)加工機(jī)相當(dāng)于原來5臺(tái)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(jù),石墨推薦材質(zhì)　鑄造型,,注入熔化的金屬后成型,圓體發(fā)動(dòng)機(jī)頭模具,,5.放電選材的依據(jù),石墨推薦材質(zhì)　鍛造型,,把材料用模具壓制成型,摩托車機(jī)軸箱模具,,5.放電選材的依據(jù),石墨推薦材質(zhì)　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(jù),石墨推薦材質(zhì)　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(jù),石墨推薦材質(zhì)　橡膠型,,汽車用輪胎模具,,5.放電選材的依據(jù),石墨推薦材質(zhì)　玻璃型,,,5.放電選材的依據(jù),石墨推薦材質(zhì)　塑料成型,,電話模具,,5.放電選材的依據(jù),各種用途石墨材質(zhì)的推薦表,,?ISO-63と同等な消耗重視で、機(jī)械加工性を望むなら、TTK-50を推奨。?ISO-88よりも機(jī)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(jī)械加工技術(shù),刀具推薦材質(zhì),,TTK-50,TTK-4,,,6.石墨的機(jī)械加工技術(shù),缺角對(duì)策,減少進(jìn)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(jìn)行低速加工上面的曲面與側(cè)面的角部發(fā)生小缺口時(shí)、先進(jìn)行上面的加工再進(jìn)行側(cè)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(zhuǎn)角太大的話崩角就會(huì)增多，30°左右為宜,,6.石墨的機(jī)械

12、加工技術(shù),采用順銑可以減少缺角,,6.石墨的機(jī)械加工技術(shù),電極機(jī)械加工推薦條件方形立銑刀 (4枚刀),,6.石墨的機(jī)械加工技術(shù),電極機(jī)械加工推薦條件圓立銑刀 (2枚刀),,,6.石墨的機(jī)械加工技術(shù),電極機(jī)械加工推薦條件圓立銑刀 (4枚刀),,,6.石墨的機(jī)械加工技術(shù),機(jī)械加工技術(shù)技巧　孔加工,,切入表面時(shí)注意鉆頭不要晃動(dòng)　　為防止中心偏移、孔加工部分用立銑刀進(jìn)行平加工注意加工屑的排出　　若排出不良，最壞可導(dǎo)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(jìn)一步縮小,,6.石墨的機(jī)械加工技術(shù),電極固定孔的強(qiáng)度加強(qiáng),,把金屬制的彈簧螺絲插入螺栓孔,,,6.石墨的機(jī)械加工技術(shù),使用彈簧螺絲可以增強(qiáng)強(qiáng)度,,使用彈簧螺絲、螺栓強(qiáng)度可提高37%~47%,抗拉破壞載荷 測(cè)定結(jié)果（ｎ數(shù)＝４）,6.石墨的機(jī)械加工技術(shù),粉塵對(duì)策,,集塵裝置SMART,6.石墨的機(jī)械加工技術(shù),粉塵對(duì)策,,沒有集塵設(shè)備作業(yè)人員帶防塵口罩,,7.石墨的放電加工技術(shù)

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(shù),放電加工條件 (公司內(nèi)部試驗(yàn)規(guī)格）,,,7.石墨的放電加工技術(shù),放電特性,,TTK-4,,TTK-50,,,,7.石墨的放電加工技術(shù),石墨粒徑與放電面狀態(tài),,若使用粒徑小的材質(zhì)，工件放電面就不彎曲，光潔度好。,粒徑　大放電集中度　　：大工件光潔度 ?。捍植诠ぜ鎻澢?：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(shù),推薦 單側(cè)間隙量電極材質(zhì)：ISEM-3,8、 目標(biāo)光潔度：15μRz,,,7.石墨的放電加工技術(shù),推薦 單側(cè)間隙量電極材質(zhì)：ISEM-3,8、 目標(biāo)光潔度：15μRz,,,7.石墨的放電加工技術(shù),推薦 單側(cè)間隙量電極材質(zhì)：ISO-88、TTK-4　目標(biāo)光潔度：8μRz,,,7.石墨的放電加工技術(shù),噴流孔的基準(zhǔn),,,7.石墨的放電加工技術(shù),東洋炭素?fù)碛械姆烹娂庸C(jī),,Sodick　L

16、inear AQ35L加工槽內(nèi)尺寸：750×550×320㎜線制動(dòng)的高應(yīng)答性高速Jump　36m/min,,7.石墨的放電加工技術(shù),縮短放電時(shí)間　建議,,建議　使用對(duì)粗電極消耗少的材質(zhì)理由　消耗多的粗電極　　　　　?　放電殘留余量多　　　　　　　?　精放電時(shí)負(fù)擔(dān)大　　　　　　　　　　?　放電時(shí)間長(zhǎng),,7.石墨的放電加工技術(shù),縮短放電時(shí)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(shù),縮短放電時(shí)間　建議,,粗加工時(shí)用消耗少材質(zhì)的理由,角部負(fù)擔(dān)：大,精加工,,7.石墨的放電加工技術(shù),縮短筋加工時(shí)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(duì)策　　　　與加工深度成比例　　　　　大點(diǎn)設(shè)定電極的上下運(yùn)動(dòng)幅度　　　　→　泵作用會(huì)使加工屑排出能力增加,,7.石墨的放電加工技術(shù),縮短筋加工時(shí)間②,,加工液噴出

18、孔的設(shè)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(shè)定孔,,7.石墨的放電加工技術(shù),縮短筋加工時(shí)間③,,為縮短加工時(shí)間、使用有消耗條件估計(jì)好電極消耗、加長(zhǎng)端部一次放電后、進(jìn)行再次機(jī)械加工,,7.石墨的放電加工技術(shù),扣碗形狀加工,,設(shè)置透氣孔 　　　為防止因氣體爆炸而導(dǎo)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(shù),電極消耗不明顯的加工方法,,搖動(dòng)加工,,7.石墨的放電加工技術(shù),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(diǎn)易被冷卻電位梯度高的點(diǎn)分布，放電分散,,7.石墨的放電加工技術(shù),鏡面加工,,不同工件材質(zhì)的光潔度的優(yōu)良,,7.石墨的放電加工技術(shù),所謂不穩(wěn)定放電,,因?yàn)榧庸ば寂懦銮闆r不好、電力條件不恰當(dāng)?shù)仍蚨a(chǎn)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(shè)定的電流值工作，會(huì)變小。一變得不穩(wěn)定、瞬間內(nèi)為維持正常的放電狀態(tài)各個(gè)控制開始啟動(dòng)。,,7.石墨的放電加工技術(shù),加工不穩(wěn)定現(xiàn)象（波動(dòng)）（低消耗加工時(shí)）,,電極的下降速度太快　　　　?　電極與工件的短路現(xiàn)象反復(fù)過大的加工電流（峰值電流：大、Off time：窄）　　　　?　產(chǎn)生電弧現(xiàn)象、　　　　　　加工間隙的電壓下降　　　　　　制動(dòng)傳送引起波動(dòng)

21、,,7.石墨的放電加工技術(shù),加工不穩(wěn)定現(xiàn)象（波動(dòng)）（有消耗加工時(shí)）,,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(jī)械振動(dòng)　　　　　　電極與工件接觸后短路,,7.石墨的放電加工技術(shù),放電不穩(wěn)定時(shí)的對(duì)策(Sodick 放電加工機(jī)),,暫時(shí)改變加工條件參數(shù)穩(wěn)定后再還原①把制動(dòng)速度變慢　　　　　S　→　大②把Jump速度變慢　　　　　JS　→　?、郯袿ff time延長(zhǎng)　　　　

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

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

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

25、炭化物異常生成,,7.石墨的放電加工技術(shù),異常放電與其原因?（開始加工時(shí)）,,開始加工時(shí)不穩(wěn)定,7.石墨的放電加工技術(shù),異常放電與其原因?,,現(xiàn)象　　　開始加工時(shí)加工不穩(wěn)定可考慮到的因素　　　工件上存有切削屑、毛刺，導(dǎo)致集中放電對(duì)策　　　要完全除掉附著在工件上的切削屑。 毛刺切削時(shí)產(chǎn)生的毛刺用砂輪機(jī)或銼刀去除?！　　∫惨コ蚬ぜ崽幚硭a(chǎn)生的氧化膜，涂料，銹等。,7.石墨的放電加工技術(shù),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(huì)生銹。原因　　放電加工時(shí)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(shù),放電加工液放電加工液的任務(wù),,使放電加工長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)、穩(wěn)定的進(jìn)行　①輸送作用　　　　把氣體、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?、劾鋮s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(fù)放電間隙

27、的電絕緣,7.石墨的放電加工技術(shù),放電加工液條件,,①粘度低②氣化點(diǎn)·燃點(diǎn)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(xué)上穩(wěn)定⑧能長(zhǎng)時(shí)間維持穩(wěn)定的放電加工特性,7.石墨的放電加工技術(shù),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?、坶g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(shù),替換放電加工液時(shí)注意,,替換加工