1. EDM-Eigenschaften von Graphitmaterialien.
1.1. Bearbeitungsgeschwindigkeit entladen.
Graphit ist ein nichtmetallisches Material mit einem sehr hohen Schmelzpunkt von 3.650 ° C, während Kupfer einen Schmelzpunkt von 1.083 ° C hat, sodass die Graphitelektrode höheren Stromeinstellungsbedingungen standhalten kann.
Wenn die Entladungsfläche und die Größenordnung der Elektrodengröße größer sind, sind die Vorteile der hocheffizienten Grobbearbeitung von Graphitmaterial offensichtlicher.
Die Wärmeleitfähigkeit von Graphit beträgt 1/3 der von Kupfer, und die beim Entladungsprozess entstehende Wärme kann genutzt werden, um metallische Materialien effektiver zu entfernen.Daher ist die Verarbeitungseffizienz von Graphit bei der mittleren und feinen Verarbeitung höher als die der Kupferelektrode.
Gemäß der Verarbeitungserfahrung ist die Entladungsverarbeitungsgeschwindigkeit der Graphitelektrode unter den richtigen Verwendungsbedingungen 1,5- bis 2-mal schneller als die der Kupferelektrode.
1.2.Elektrodenverbrauch.
Die Graphitelektrode hat den Charakter, dass sie den Hochstrombedingungen standhalten kann, außerdem unter der Bedingung einer geeigneten Schruppeinstellung, einschließlich Kohlenstoffstahlwerkstücken, die während der spanabhebenden Bearbeitung von Inhalten und Arbeitsflüssigkeiten bei Hochtemperaturzersetzung von Kohlenstoffpartikeln, dem Polaritätseffekt, unter entstehen Durch die teilweise Entfernung des Inhalts haften Kohlenstoffpartikel an der Elektrodenoberfläche, um eine Schutzschicht zu bilden, und sorgen dafür, dass die Graphitelektrode bei der Grobbearbeitung einen geringen Verlust oder sogar „null Abfall“ aufweist.
Der Hauptelektrodenverlust beim Erodieren kommt von der Schruppbearbeitung.Obwohl die Verlustrate unter den Einstellbedingungen der Endbearbeitung hoch ist, ist der Gesamtverlust aufgrund der kleinen Bearbeitungszugabe, die für Teile reserviert ist, ebenfalls gering.
Im Allgemeinen ist der Verlust einer Graphitelektrode geringer als der einer Kupferelektrode bei der Grobbearbeitung mit großem Strom und etwas höher als der einer Kupferelektrode bei der Endbearbeitung.Der Elektrodenverlust der Graphitelektrode ist ähnlich.
1.3.Die Oberflächenqualität.
Der Partikeldurchmesser des Graphitmaterials wirkt sich direkt auf die Oberflächenrauhigkeit des EDM aus.Je kleiner der Durchmesser ist, desto geringer kann die Oberflächenrauhigkeit erzielt werden.
Vor einigen Jahren konnte die beste Oberfläche bei Verwendung von Graphitmaterial mit einem Durchmesser von 5 Mikrometern mit Partikeln nur VDI18 Edm (Ra0,8 Mikrometer) erreichen. Heutzutage konnte der Korndurchmesser von Graphitmaterialien innerhalb von 3 Mikrometern von phi die beste Oberfläche erreichen kann stabiles VDI12 Edm (Ra0.4 mu m) oder anspruchsvolleres Niveau erreichen, aber die Graphitelektrode zu Spiegeledm.
Das Kupfermaterial hat einen niedrigen spezifischen Widerstand und eine kompakte Struktur und kann unter schwierigen Bedingungen stabil verarbeitet werden.Die Oberflächenrauheit kann weniger als Ra0,1 m betragen und kann durch Spiegeln bearbeitet werden.
Wenn also die Entladungsbearbeitung eine extrem feine Oberfläche anstrebt, ist es besser geeignet, Kupfermaterial als Elektrode zu verwenden, was der Hauptvorteil der Kupferelektrode gegenüber der Graphitelektrode ist.
Aber Kupferelektrode unter der Bedingung einer großen Stromeinstellung, die Elektrodenoberfläche wird leicht rau, erscheint sogar rissig, und Graphitmaterialien hätten dieses Problem nicht, die Oberflächenrauheitsanforderung für VDI26 (Ra2,0 Mikron) über die Formverarbeitung, unter Verwendung Eine Graphitelektrode kann von der Grob- bis zur Feinbearbeitung erfolgen, realisiert den gleichmäßigen Oberflächeneffekt, die Oberflächendefekte.
Darüber hinaus ist aufgrund der unterschiedlichen Struktur von Graphit und Kupfer der Oberflächenentladungs-Korrosionspunkt der Graphitelektrode regelmäßiger als der der Kupferelektrode.Wenn daher die gleiche Oberflächenrauhigkeit von VDI20 oder höher bearbeitet wird, ist die Oberflächenkörnigkeit des Werkstücks, das durch eine Graphitelektrode bearbeitet wird, ausgeprägter, und dieser Kornoberflächeneffekt ist besser als der Entladungsoberflächeneffekt einer Kupferelektrode.
1.4.Die Bearbeitungsgenauigkeit.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Graphitmaterial ist klein, der Wärmeausdehnungskoeffizient von Kupfermaterial ist 4-mal so hoch wie der von Graphitmaterial, daher ist die Graphitelektrode bei der Entladungsverarbeitung weniger anfällig für Verformungen als die Kupferelektrode, die stabiler und stabiler werden kann zuverlässige Verarbeitungsgenauigkeit.
Besonders wenn tiefe und schmale Rippen verarbeitet werden, führt die lokale hohe Temperatur dazu, dass sich die Kupferelektrode leicht verbiegt, die Graphitelektrode jedoch nicht.
Bei Kupferelektroden mit einem großen Tiefen-Durchmesser-Verhältnis sollte ein gewisser Wärmeausdehnungswert kompensiert werden, um die Größe während der Bearbeitungseinstellung zu korrigieren, während eine Graphitelektrode nicht erforderlich ist.
1.5. Elektrodengewicht.
Das Graphitmaterial ist weniger dicht als Kupfer und das Gewicht der Graphitelektrode bei gleichem Volumen beträgt nur 1/5 der Kupferelektrode.
Es ist ersichtlich, dass die Verwendung von Graphit für großvolumige Elektroden sehr gut geeignet ist, was die Belastung der Spindel der EDM-Werkzeugmaschine stark reduziert.Die Elektrode verursacht aufgrund ihres großen Gewichts keine Unannehmlichkeiten beim Klemmen und erzeugt bei der Bearbeitung eine Durchbiegung, etc. Es ist ersichtlich, dass es von großer Bedeutung ist, Graphitelektroden bei der Formbearbeitung in großem Maßstab zu verwenden.
1.6. Schwierigkeiten bei der Elektrodenherstellung.
Die Bearbeitungsleistung von Graphitmaterial ist gut.Der Schnittwiderstand beträgt nur 1/4 von Kupfer.Unter den richtigen Verarbeitungsbedingungen ist die Effizienz des Fräsens von Graphitelektroden 2- bis 3-mal höher als die von Kupferelektroden.
Graphitelektroden sind leicht abzuwinkeln und können verwendet werden, um das Werkstück, das durch mehrere Elektroden bearbeitet werden soll, zu einer einzigen Elektrode zu verarbeiten.
Die einzigartige Partikelstruktur des Graphitmaterials verhindert das Auftreten von Graten nach dem Elektrodenfräsen und -formen, was die Verwendungsanforderungen direkt erfüllen kann, wenn die Grate bei der komplexen Modellierung nicht leicht entfernt werden können, wodurch der Prozess des manuellen Polierens der Elektrode entfällt und die Form vermieden wird Änderungs- und Größenfehler durch Polieren.
Es sollte beachtet werden, dass das Fräsen von Graphit viel Staub erzeugt, da Graphit eine Staubansammlung ist, so dass die Fräsmaschine eine Dichtung und eine Staubsammelvorrichtung haben muss.
Wenn es notwendig ist, edM zur Verarbeitung von Graphitelektroden zu verwenden, ist die Verarbeitungsleistung nicht so gut wie bei Kupfermaterial, die Schnittgeschwindigkeit ist etwa 40 % langsamer als bei Kupfer.
1.7. Elektrodeninstallation und -verwendung.
Graphitmaterial hat eine gute Bindungseigenschaft.Es kann verwendet werden, um Graphit mit der Halterung zu verbinden, indem die Elektrode gefräst und entladen wird, wodurch das Verfahren zum Bearbeiten von Schraubenlöchern auf dem Elektrodenmaterial und Arbeitszeit eingespart werden kann.
Das Graphitmaterial ist relativ spröde, insbesondere die kleine, schmale und lange Elektrode, die bei äußerer Krafteinwirkung während des Gebrauchs leicht brechen kann, aber sofort erkennen kann, dass die Elektrode beschädigt wurde.
Wenn es sich um eine Kupferelektrode handelt, biegt sie sich nur und bricht nicht, was sehr gefährlich und im Gebrauch schwer zu finden ist und leicht zum Ausschuss des Werkstücks führt.
1.8.Preis.
Kupfermaterial ist ein nicht erneuerbarer Rohstoff, die Preisentwicklung wird immer teurer, während sich der Preis für Graphitmaterial tendenziell stabilisiert.
Der Preis für Kupfermaterial stieg in den letzten Jahren, die großen Hersteller von Graphit, die den Prozess bei der Herstellung von Graphit verbessern, machen ihren Wettbewerbsvorteil, jetzt, unter dem gleichen Volumen, die Allgemeinheit des Preises für Graphitelektrodenmaterial und der Preis für Kupferelektrodenmaterialien ist durchaus, aber Der Graphit kann eine effiziente Verarbeitung erreichen, als die Verwendung von Kupferelektroden, um eine große Anzahl von Arbeitsstunden zu sparen, was einer direkten Reduzierung der Produktionskosten entspricht.
Zusammenfassend sind unter den 8 edM-Eigenschaften der Graphitelektrode ihre Vorteile offensichtlich: Die Effizienz der Fräselektrode und der Entladungsverarbeitung ist deutlich besser als die der Kupferelektrode;Die große Elektrode hat ein geringes Gewicht, eine gute Dimensionsstabilität, eine dünne Elektrode ist nicht leicht zu verformen und die Oberflächenstruktur ist besser als eine Kupferelektrode.
Der Nachteil von Graphitmaterial besteht darin, dass es nicht für die Oberflächenentladungsverarbeitung gemäß VDI12 (Ra0,4 m) geeignet ist und die Effizienz der Verwendung von edM zur Herstellung einer Elektrode gering ist.
Aus praktischer Sicht ist jedoch einer der wichtigsten Gründe für die effektive Förderung von Graphitmaterialien in China, dass zum Fräsen von Elektroden eine spezielle Graphitverarbeitungsmaschine benötigt wird, die neue Anforderungen an die Verarbeitungsausrüstung von Formunternehmen, einigen kleinen Unternehmen, stellt kann diese Bedingung nicht haben.
Im Allgemeinen decken die Vorteile von Graphitelektroden die überwiegende Mehrheit der Erodiervorgänge ab und sind es wert, populär gemacht und angewendet zu werden, mit beträchtlichen langfristigen Vorteilen.Der Mangel an feiner Oberflächenbearbeitung kann durch die Verwendung von Kupferelektroden ausgeglichen werden.
2.Auswahl von Graphitelektrodenmaterialien für EDM
Bei Graphitwerkstoffen gibt es hauptsächlich die folgenden vier Indikatoren, die direkt die Leistungsfähigkeit der Werkstoffe bestimmen:
1) Durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Materials
Der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Materials beeinflußt direkt den Entladungszustand des Materials.
Je kleiner das durchschnittliche Teilchen des Graphitmaterials ist, desto gleichmäßiger ist die Entladung, desto stabiler ist der Entladungszustand, desto besser ist die Oberflächenqualität und desto geringer ist der Verlust.
Je größer die durchschnittliche Teilchengröße ist, desto besser kann die Abtragsrate bei der Grobbearbeitung erzielt werden, aber die Oberflächenwirkung der Endbearbeitung ist schlecht und der Elektrodenverlust groß.
2) Die Biegefestigkeit des Materials
Die Biegefestigkeit eines Materials ist ein direktes Spiegelbild seiner Festigkeit und zeigt die Festigkeit seiner inneren Struktur an.
Das Material mit hoher Festigkeit hat eine relativ gute Entladungswiderstandsleistung.Für die Elektrode mit hoher Präzision sollte das Material mit guter Festigkeit so weit wie möglich ausgewählt werden.
3) Shore-Härte des Materials
Graphit ist härter als Metallwerkstoffe, und der Verlust des Schneidwerkzeugs ist größer als der des Schneidmetalls.
Gleichzeitig ist die hohe Härte des Graphitmaterials bei der Entladungsverlustkontrolle besser.
4) Der Eigenwiderstand des Materials
Die Entladungsrate von Graphitmaterial mit hohem Eigenwiderstand ist langsamer als die mit niedrigem spezifischen Widerstand.
Je höher der inhärente spezifische Widerstand ist, desto kleiner ist der Elektrodenverlust, aber je höher der inhärente spezifische Widerstand ist, wird die Stabilität der Entladung beeinträchtigt.
Derzeit sind viele verschiedene Graphitqualitäten von den weltweit führenden Graphitlieferanten erhältlich.
Im Allgemeinen wird gemäß dem durchschnittlichen Partikeldurchmesser der zu klassifizierenden Graphitmaterialien ein Partikeldurchmesser ≤ 4 m als feiner Graphit definiert, Partikel in 5 bis 10 m werden als mittlerer Graphit definiert, Partikel in 10 m darüber werden als grober Graphit definiert.
Je kleiner der Partikeldurchmesser ist, desto teurer ist das Material, desto geeigneter kann Graphitmaterial gemäß den Anforderungen und Kosten der Funkenerosion ausgewählt werden.
3. Herstellung der Graphitelektrode
Die Graphitelektrode wird hauptsächlich durch Fräsen hergestellt.
Aus verarbeitungstechnischer Sicht sind Graphit und Kupfer zwei unterschiedliche Werkstoffe, deren unterschiedliche Schneideeigenschaften es zu beherrschen gilt.
Wenn die Graphitelektrode nach dem Verfahren der Kupferelektrode verarbeitet wird, treten zwangsläufig Probleme auf, wie z. B. häufiger Bruch des Blechs, was den Einsatz geeigneter Schneidwerkzeuge und Schneidparameter erfordert.
Bearbeitung von Graphitelektroden als Verschleiß von Kupferelektrodenwerkzeugen, aus wirtschaftlicher Sicht ist die Wahl des Hartmetallwerkzeugs am wirtschaftlichsten, der Preis für das Diamantbeschichtungswerkzeug (Graphitmesser genannt) ist teurer, aber das Diamantbeschichtungswerkzeug hat eine lange Lebensdauer und eine hohe Verarbeitungsgenauigkeit. der wirtschaftliche Gesamtnutzen ist gut.
Die Größe des Frontwinkels des Werkzeugs wirkt sich auch auf seine Lebensdauer aus, der 0°-Frontwinkel des Werkzeugs ist bis zu 50 % höher als der 15°-Frontwinkel der Werkzeuglebensdauer, die Schnittstabilität ist auch besser, aber die Je größer der Winkel, desto besser die Bearbeitungsoberfläche, die Verwendung eines 15°-Winkels des Werkzeugs kann die beste Bearbeitungsoberfläche erzielen.
Die Schnittgeschwindigkeit bei der Bearbeitung kann entsprechend der Form der Elektrode eingestellt werden, normalerweise 10 m/min, ähnlich wie bei der Bearbeitung von Aluminium oder Kunststoff, das Schneidwerkzeug kann bei der Grobbearbeitung direkt auf und vom Werkstück entfernt werden, und das Phänomen des Winkels Zusammenbruch und Fragmentierung treten bei der Endbearbeitung leicht auf, und der Weg des schnellen Gehens mit leichten Messern wird häufig übernommen.
Die Graphitelektrode im Schneidprozess erzeugt viel Staub. Um zu vermeiden, dass Graphitpartikel in die Maschinenspindel und -schraube eingeatmet werden, gibt es derzeit zwei Hauptlösungen: Eine besteht darin, eine spezielle Graphitverarbeitungsmaschine zu verwenden, die andere ist das gewöhnliche Bearbeitungszentrum Nachrüstung, ausgestattet mit einer speziellen Staubsammelvorrichtung.
Die spezielle Graphit-Hochgeschwindigkeitsfräsmaschine auf dem Markt hat eine hohe Fräseffizienz und kann die Herstellung komplexer Elektroden mit hoher Präzision und guter Oberflächenqualität problemlos abschließen.
Wenn zur Herstellung einer Graphitelektrode EDM erforderlich ist, wird empfohlen, ein feines Graphitmaterial mit einem kleineren Partikeldurchmesser zu verwenden.
Die Bearbeitungsleistung von Graphit ist schlecht, je kleiner der Partikeldurchmesser ist, desto höher kann die Schneidleistung erzielt werden und die anormalen Probleme, wie häufiges Drahtbrechen und Oberflächenfransen, können vermieden werden.
4.EDM-Parameter der Graphitelektrode
Die Auswahl der EDM-Parameter von Graphit und Kupfer ist sehr unterschiedlich.
Die Parameter der EDM umfassen hauptsächlich Strom, Impulsbreite, Impulsabstand und Polarität.
Im Folgenden wird die Grundlage für eine rationelle Verwendung dieser Hauptparameter beschrieben.
Die Stromdichte der Graphitelektrode beträgt im Allgemeinen 10~12 A/cm2, viel größer als die der Kupferelektrode.Daher gilt innerhalb des zulässigen Strombereichs in dem entsprechenden Bereich, je größer der Strom gewählt wird, desto schneller wird die Graphitentladungsverarbeitungsgeschwindigkeit sein, desto kleiner wird der Elektrodenverlust sein, aber die Oberflächenrauhigkeit wird größer sein.
Je größer die Impulsbreite ist, desto geringer ist der Elektrodenverlust.
Eine größere Impulsbreite verschlechtert jedoch die Verarbeitungsstabilität und die Verarbeitungsgeschwindigkeit wird langsamer und die Oberfläche rauer.
Um einen niedrigen Elektrodenverlust während der Grobbearbeitung sicherzustellen, wird üblicherweise eine relativ große Impulsbreite verwendet, die eine verlustarme Bearbeitung der Graphitelektrode effektiv realisieren kann, wenn der Wert zwischen 100 und 300 US liegt.
Um eine feine Oberfläche und einen stabilen Entladungseffekt zu erhalten, sollte eine kleinere Impulsbreite gewählt werden.
Im Allgemeinen ist die Impulsbreite einer Graphitelektrode etwa 40 % geringer als die einer Kupferelektrode
Die Impulslücke beeinflusst hauptsächlich die Entladungsbearbeitungsgeschwindigkeit und die Bearbeitungsstabilität.Je größer der Wert, desto besser die Bearbeitungsstabilität, was hilfreich ist, um eine bessere Oberflächengleichmäßigkeit zu erhalten, aber die Bearbeitungsgeschwindigkeit wird verringert.
Unter der Bedingung, dass die Verarbeitungsstabilität gewährleistet ist, kann eine höhere Verarbeitungseffizienz erhalten werden, indem ein kleinerer Impulsabstand gewählt wird, aber wenn der Entladungszustand instabil ist, kann eine höhere Verarbeitungseffizienz erhalten werden, indem ein größerer Impulsabstand gewählt wird.
Bei der Graphitelektroden-Entladungsbearbeitung werden Impulsabstand und Impulsbreite normalerweise auf 1:1 eingestellt, während bei der Kupferelektrodenbearbeitung Impulsspalt und Impulsbreite normalerweise auf 1:3 eingestellt werden.
Bei stabiler Graphitverarbeitung kann das Anpassungsverhältnis zwischen Impulsabstand und Impulsbreite auf 2:3 eingestellt werden.
Bei kleinem Impulsabstand ist es vorteilhaft, eine Deckschicht auf der Elektrodenoberfläche zu bilden, was hilfreich ist, um den Elektrodenverlust zu reduzieren.
Die Polaritätsauswahl der Graphitelektrode beim Erodieren ist im Grunde die gleiche wie die der Kupferelektrode.
Gemäß dem Polaritätseffekt von EDM wird bei der Bearbeitung von Gesenkstahl normalerweise eine Bearbeitung mit positiver Polarität verwendet, dh die Elektrode wird mit dem positiven Pol der Stromversorgung und das Werkstück mit dem negativen Pol der Stromversorgung verbunden.
Durch die Verwendung eines großen Stroms und einer großen Impulsbreite kann die Auswahl einer Bearbeitung mit positiver Polarität einen extrem niedrigen Elektrodenverlust erzielen.Wenn die Polarität falsch ist, wird der Elektrodenverlust sehr groß.
Nur wenn die Oberfläche weniger als VDI18 (Ra0,8 m) fein bearbeitet werden muss und die Impulsbreite sehr klein ist, wird die Bearbeitung mit negativer Polarität verwendet, um eine bessere Oberflächenqualität zu erzielen, aber der Elektrodenverlust ist groß.
Jetzt sind CNC-EDM-Werkzeugmaschinen mit Graphitentladungsbearbeitungsparametern ausgestattet.
Die Verwendung elektrischer Parameter ist intelligent und kann vom Expertensystem der Werkzeugmaschine automatisch generiert werden.
Im Allgemeinen kann die Maschine die optimierten Bearbeitungsparameter konfigurieren, indem sie das Materialpaar, den Anwendungstyp, den Oberflächenrauheitswert und die Eingabe des Bearbeitungsbereichs, der Bearbeitungstiefe, der Elektrodengrößenskalierung usw. während der Programmierung auswählt.
Stellen Sie für die Graphitelektrode der Edm-Werkzeugmaschinenbibliothek reiche Verarbeitungsparameter ein, der Materialtyp kann in grobem Graphit, Graphit, Graphit wählen, entspricht einer Vielzahl von Werkstückmaterialien, um den Anwendungstyp für den Standard, tiefe Nut, scharfe Spitze, groß zu unterteilen Bereich, große Kavität, wie fein, bietet auch geringe Verluste, Standard, hohe Effizienz und so weiter die vielen Arten von Verarbeitungspriorität Wahl.
5. Schlussfolgerung
Das neue Graphit-Elektrodenmaterial ist es wert, energisch bekannt gemacht zu werden, und seine Vorteile werden nach und nach von der heimischen Formenbauindustrie erkannt und akzeptiert.
Die richtige Auswahl von Graphitelektrodenmaterialien und die Verbesserung der damit verbundenen technologischen Verbindungen bringen den Formenbauunternehmen eine hohe Effizienz, hohe Qualität und niedrige Kosten
Postzeit: Dez-04-2020