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发布时间：2023-03-27 点此：31次
石墨电极分为正负两极，加工石墨电极的料时应该注意以下三个方面：1、工业用石墨质硬而脆，在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。
2、石墨在切深在小于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。
3、石墨电极在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。
(1)用于电弧炉炼钢电炉炼钢是石墨电极的主要用户。我国电炉钢产量约占粗钢的18%，炼钢用石墨电极占石墨电极总消耗量的70%~80%。
电炉炼钢利用石墨电极向炉内引入电流，利用电极端与炉料之间电弧产生的高温热源进行熔炼。
(2)用于矿热电炉。矿热炉主要用于生产工业硅和黄磷等。其特征在于导电电极下部埋入炉料中，在料层中形成电弧，利用炉料自身电阻产生的热能加热炉料。其中，电流密度较高的矿热炉需要石墨电极，如每生产1t硅消耗石墨电极约100kg，每生产1t黄磷消耗石墨电极约40kg。
(3)对于电阻炉生产石墨制品的石墨化炉、玻璃熔窑、生产碳化硅的电炉都属于电阻炉，炉内的物料既是发热电阻体，又是被加热物体。通常在电阻炉尾部的炉头壁上嵌有导电的石墨电极，用于此处石墨电极的断续消耗。(4)用于制备异形石墨制品。
电极毛坯还用于加工各种异形石墨制品，如坩埚、模具、舟皿、加热器等。比如应时的玻璃工业，每生产1t的熔管，10t需要石墨电极坯；每生产1t石英砖需要消耗100kg石墨电极坯。
电极容易积碳的几种原因： 1、加工规准使用不当，超出放电截面电流密度承受能力，脉间过小放电能量的施加不是随意的，想加工得快一点就把电流施加得大一点，放电加工规准中一般指的是峰值电流，即脉冲处于导通时流过放电通道的电流，电流作用的时间很短，取决于脉冲导通时间，即脉宽。在加工设备上电流表所显示或模拟电流表所显示的电流值为脉冲电流的平均值，因为脉冲是间隙性放电的。
一般来说，峰值电流是靠投入放电回路功放元件的个数及回路施加的电压决定，和脉宽和脉间无关；而加工电流除了和峰值电流有关系外，还可以通过调节脉宽和脉间来改变。
石墨电极的放电电流密度约6～8（A）/cm2,超过此值则出现异常放电几率随之增加，出现积炭的几率也随之增加。正确处理方法是，正确估算放电面积，按放电面积选择加工参数。例如有一方形电极，其放电面积为3×3（mm），在选择放电参数时首先选择□3的模型号条件，然后根据电极缩小量选择某一合适起始加工条件。这里必须注意的是应根据放电面积来估算放电电流，这种面积的电流正常值应控制在电流密度值的1/9左右，可以适当加得大一些，以不超过2.5A为宜,过大的话则容易产生积炭。
所以，对与一些细小电极的话，没有必要将电极缩小量做得太大。如上例电极，单面0.1的电极缩小量基本足够。进口放电设备其加工参数设置得比较齐全和科学，一般只要根据需要选择即可，但有些台湾机或国产中低挡火花放电机，其加工参数一般不如进口机那么详细，甚至没有专家库供自动选择，只能根据操作员工经验自行选取加工条件。
选取加工条件的原则是一样的，首先估算加工面积，确定放电电流，由于如上所说放电电流与脉宽和脉间有关，所以还必须考虑这两者的搭配关系，特别要注意的是设置合理或足够的脉间，没有足够的脉间时间会使放电通道来不及消电离，放电过程一直处于导通状态，形成电弧放电（即积炭）。在不确定的情况下，宁可把脉冲间隙设置得大一些，提高加工稳定性2、 排屑不良A、 加工深度的影响放电截面积越小，加工深度越深，则排屑越困难，对待这类型腔的加工，提高排屑质量是关键的。提到电火花排屑，目前常规的方法有两种，一种是冲液法，另一种是浸液法，还有就是浸液加工中同时采用冲液法辅助，以提高液体的流动性来加强排屑效果。
就加工精度及排屑效果来讲，浸液式比单纯冲液式方法要好得多，浸液式加工方式其排屑机理是利用主轴的高速运动，造成型腔处于或高压或真空状态，引起液体的强烈扰动达到排屑目的。进口设备，由于主轴运行加速度极高，非常适合这种排屑方法，而且效果非常好。冲液式加工方法，由于液流流向及压力不均匀，排屑有可能不彻底，排屑物聚集的地方，容易形成两次放电，影响型腔的精度；其次也容易引起积炭，所以在条件许可的情况下应尽量采用浸液式加工方法进行加工。
B、加工部位的影响电火花放电部位对是否容易形成积炭是有关系的，并不一定开放式放电加工比加工盲孔放电稳定性要高，只加工一个面有时反而比同时加工全部周面更容易引起加工稳定性变差。原因如下，电火花排屑主要依赖加工液的扰动，或冲刷、或挤压等，液体的流动性越强，排屑越彻底。而在只加工一个面的情况下，由于电极的上下运动不能引起加工液的强力扰动，而且，如果主轴上下跳动的距离比较小的话，电蚀产物不能脱离放电间隙，容易引起加工稳定性变差甚至积炭。
在这种情况下，如果机床性能良好，能实现三轴联动加工的话，最好采取侧向伺服方式加工，使电极在回退时稍微离开加工面一段距离，以便电蚀产物能顺利被冲刷掉。没有条件的话，尽量提升主轴运动幅度，使加工面尽可能暴露在加工液中，以便排除电蚀物。C、 液流处理的影响放电加工中，液流处理是很关键的，液体流动方向应顺着电蚀产物产生的方向，如上例中液流方向不是和放电间隙平行而是垂直于放电间隙的话，那么放电状态有可能变得更糟。象加工上述物品时，但靠浸液加工可能效果不是很好，最好辅之以冲液方法。
D、电极材料质量的影响电极材料质量当然也是容易引起加工异常的主要原因，一般说来石墨材料出现质量问题的几率比铜材会高一些，原因是石墨制造工艺复杂，另外毕竟是一种非金属材料，很多特性是有别于金属材料的。石墨的质量问题一般表现在材质比较疏松，容易掉渣、放电粗糙度不均匀等，但所有这些现象并不等于一定是石墨质量问题，加工状态不好，加工条件用得不恰当同样会引起这些问题，只有在排除了这些可能性后再考虑是否材质问题。
高速加工中心在技术上的发展为提高石墨电极的铣削加工效率和生产质量奠定了基础，特别是对形状复杂和具有薄壁特性的小型电极的铣削加工。在EDM模具加工中使用的石墨电极，需要采用高速加工中心（HSM）来对其铣削加工，因此对HSM机床的需求也在不断地增长。
但是，有一段时间由于在硬质钢材加工方面的技术发展，似乎有可能使石墨电极成为一项过时的技术。
然而，有很多因素决定需要继续生产石墨电极，因此高速加工已成为模具制造业中的一个关键生产工艺。与石墨电极铣削加工所需的时间相比，高刚性硬质钢材的加工仍需要更长的时间。在硬质钢材上铣削加工模具的凹穴、型腔和复杂的3D 型面时，径向跳动误差和刀具的偏差往往会导致刀具断裂。当刀具断裂时，不但会中止钢材的继续加工，而且还会影响产品的质量，导致零件的报废和材料的浪费。
从可以预见的未来考虑，石墨电极将会占据极高的地位，凡是采用效率最高的设备加工石墨电极的模具制造商，将会坚持不懈，扩大与那些决心使用硬质钢材加工的制造商之间的竞争差距。微型刀具的基础就石墨电极而言，对其最有魔力的一个词就是“高速”。高速加工中心的主轴转速可达30000~60000r/min，并能加快进给速度，以缩短加工周期，提高表面以及边缘的质量。
驱动这类主轴所需的电机都比较小，而且较轻，这有利于降低切削力度和减少刀具断裂。这一点是十分关键的，因为许多电极比较复杂，它们的生产会涉及到小型、易断裂的微型刀具（见图1）。 1.主轴刀具越小，所需的主轴速度越高，只有这样才能提高零件的加工质量，避免刀具断裂。
对于转速高达60000r/min的高频主轴而言，采用微型刀具铣削、钻削和雕刻石墨电极最为理想。高速加工技术就是采用特高的转速、较小的跨距，以及大幅度提高的进给率。当你将手从燃烧着的蜡烛火焰上掠过时，如果移动的速度很慢，火焰就会有足够的时间烧伤你的手。
但如果手很快地掠过火焰，那么火焰就没有足够的时间灼伤皮肤。采用微型刀具的高速加工原理也与此相同。移动太快，热量就没有足够的时间反馈到零件内，造成一些问题。采用很小的微型刀具加工石墨或其他材料，实际上不是一件简单容易的事情，尤其是在一台普通的数控机床的40锥度主轴上，很难找到能够夹持这么小刀具的夹头。
因为这种主轴是专门为夹持3in（1in=25.4mm）飞刀而设计的，用于高密度基质材料的深度切削。因此，其扭力很大，很容易使小型刀具断裂，而且效率不高、费用很大。在这种情况下，操作人员可以选用的惟一方法是降低转速和进给率，使机床处于缓慢的工作状态，这样势必功效很低，其加工周期之长是让人无法接受的。如果以更加形象的方式比喻，这好比是一辆半动力卡车与一辆赛车之间的关系。
在现实中，这两者是无法相比的。因为卡车的设计是需要动力和力量来拖拉运输大量的货物，而赛车的设计是需要速度和机动灵活性。实质上，凡是表示其普通数控机床能够使用微型刀具的机床制造商，就好像汽车制造商那样，将阻流板安装在SUV车型上并喷上赛车条纹，然后声称它也具有保时捷汽车同样的质量。事实上，在SUV车型上安装阻流板和喷上赛车条纹后，并不能将其当作赛车使用那样，也不能将一根翻新的高速主轴安装到普通的机床上，希望其能成为可以使用微型刀具的高速加工机床。
2.几何形状如同普通的数控机床一样，不可能翻修成为可以有效使用微型刀具的机床，普通刀具（大型刀具）的几何形状也不可能按比例缩小成微型刀具。用于铣削加工电极的刀具，其几何形状对加工电极的质量和效率起着非常关键的作用。按比例缩小大型刀具的几何形状而制成的小格式刀具，其进给速度和加工的表面质量是无法让人满意的。
当刀具的直径缩小，并且主轴的速度降低时，对刀具的要求也发生了变化。使用镶刀片的普通刀具不适合作为微型刀具。这主要是因为其高转速，而不是刀具的直径。
3.刀具的磨损增加转速需要适当地平衡刀具，以大幅度提高切削的空间，保证切屑能够很好的排除。在铣削加工石墨时，刀具的几何形状有利于提高生产效率和产品质量。但由于这种材料的固有研磨特性，因此刀具的磨损仍然是一个令人关注的问题。专用涂层是保护刀具过度磨损的有力武器。
可以考虑使用的涂层有金刚砂涂层、钢材加工中使用的氮化钛铝合金涂层（TiAlN），以及氮化铝铬合金涂层（AlCrN）。一般用于高硬度铝材（如铸铝或砂铸铝）的加工，总之这种涂层对加工其他研磨性基质材料（如玻璃纤维）显示出了很好的优势。系统性能的考虑1.防尘措施由于石墨是一种研磨性材料，因此对数控机床加工件的保护，使其免受石墨粉尘的侵害是极为重要的（见图2）。
有些机床制造商研发一种解决方案，它可以满足这些特殊应用的需要。 图2 在这台高速铣床上，围绕石墨工件和主轴周围的是一个气缸，从这里能吹出一股螺旋式气流（或涡流），这样就能使灰尘保持运动状态，使其没有沉降的机会，从而达到吸尘的目的寻求石墨加工机床应满足以下要求：（1）线性导轨和滚珠丝杠应采用正压气流保护，防止高速加工中心的运动机构内进入研磨性粉尘。（2）所有运动控制电子元件和电机需采用密封保护，防止机床的控制系统受到污染。（3）带有安全锁的全密封罩需配备气流吸尘系统。
这种加工系统适合于加工石墨、玻璃纤维复合材料、陶瓷或任何带有研磨性的材料（见图3）。 2.刀具长度测量先进的机床还应该具备另外一个特性，机床应该有利于石墨的铣削加工，其刀具的长度测量值应该能补偿刀具的磨损。这种刀具传感器/补偿替换系统由三个独立，但又相互关联的元件组成：(1)刀具交换装置。
刀具交换装置是设有备用刀具空间的一个刀架或一个刀盘，以及用于放置断裂刀具的空置刀位。机床操作人员可以将备用刀具存放到刀架上，这样便于在夜班无灯光操作或无人化操作时，如。
代替紫铜作为放电材料。
使用油冷。风冷会造成石墨粉尘飞扬，一方面有毒，一方面存在安全隐患，（引起电路短路）。
水冷基本不会使用，考虑到CNC的维护和保养。
另外，水对石墨的浸润性不好，起不到除尘的效果。现在还有专门的石墨机，采用密封系统。可以使用风冷，毕竟风冷效果最好。
