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1、E D M 讲 座,技术研发部 伊丹弘明,2003.9.9,日本东洋炭素株式会社 TOYO TANSO CO.,LTD,各向同性石墨在模具制造中的应用,今天要讲的主要内容,1.使用石墨的优越性 2.EDM电火花加工原理 3.石墨优越性的原因 4.东洋炭素的放电加工材料 5.放电选材的依据 6.石墨的机械加工技术 7.石墨的放电加工技术 8.东洋炭素的质量管理体系,1.石墨的优越性（与铜相比）1,1.降低模具制造的总成本，缩短模具制造的周期 虽然石墨的单价比铜要高很多倍，但从综合的效益考虑，它具有铜无法替代的优越性 A.石墨的机加工速度比铜快，在正确的使用条件下可以达到铜的3-5。 B.无需像铜
2、那样因为去毛刺而消耗大量工时 C.石墨的放电速度快，粗放电加工为铜的1.5-3倍,1.石墨的优越性（与铜相比）2,2.提升产品的质量 现在质量决定着企业的发展，石墨电极在正确的使用条件下能达到更好的加工效果 A.国外石墨电极与铜电极用量的比较 GR: JAPAN: 7:3 USA 9:1 EUROPE 7:3 而在国内这个比例仅为3:7以下。 B.石墨的消耗少 C.石墨的热膨胀系数小，模具精度高 D.电极可以粘结，满足大件和复杂模具的需要 E.表面易加工， F.比重小,2.EDM电火花放电原理,电极,工件,放电加工液,电极,工件,放电加工液,电极,工件,放电加工液,电极,工件,放电加工液,电极
3、,工件,放电加工液,电极,工件,放电加工液,+,电压增加,放电柱形成,熔融,气化,爆炸,冷却,+,+,+,+,石墨优越性的原因源于它的物理化学特性和生产工艺程序 物理特性： A.石墨的熔点比铜高得多 石墨为：3650度，铜仅仅1000度 B.石墨的单位面积电流最大值为7安培 铜的单位面积电流最大值为5安培 但随着加工面的增加，由于铜熔点低，它的总电流量受限，而石墨总的电流量的允许值却可以放的很大。因此石墨可以进行大电流放电加工,3.石墨优越性的原因1,3.石墨优越性的原因2,化学特性：加工液的补偿作用减少了石墨电极的损耗,3.石墨优越性的原因3,生产工艺程序 1.可以缩短交货期，3台加工机相当
4、于原来5台加工的能力 2.适合NC化编程 3。由于不用去毛刺，因此可以易于实现自动化,4.东洋炭素的放电加工材料,4.东洋炭素的放电加工材料,大型高速放电石墨：ISEM-3,特性 平均粒径 10m 体积密度 1.85Mg/m3 硬度 60shore D 电阻率 9.5m 抗折强度 50MPa,用途 锻造型 压铸型,放电速度,4.东洋炭素的放电加工材料,大型低消耗石墨：ISEM-8,特性 平均粒径 8m 体积密度 1.78Mg/m3 硬度 65shore D 电阻率 13.5m 抗折强度 52MPa,用途 锻造型 压铸型 塑料成型,4.东洋炭素的放电加工材料,精密低消耗石墨：TTK-50,特性
5、平均粒径 5m 体积密度 1.82Mg/m3 硬度 70shore D 电阻率 13.0m 抗折强度 60MPa 用途 锻造型 压铸型 塑料成型,4.东洋炭素的放电加工材料,精密低消耗石墨：ISO-63,特性 平均粒径 5m 体积密度 1.80Mg/m3 硬度 78shore D 电阻率 16.1m 抗折强度 71MPa 用途 锻造型 压铸型 塑料成型 精密型,4.东洋炭素的放电加工材料,超微粒子高精度石墨：ISO-88,特性 平均粒径 3m 体积密度 1.90Mg/m3 硬度 90shore D 电阻率 17.0m 抗折强度 100MPa 用途 塑料成型 精密型,4.东洋炭素的放电加工材料,
6、超微粒子高精度石墨：TTK-4,特性 平均粒径 4m 体积密度 1.77Mg/m3 硬度 66shore D 电阻率 14.2m 抗折强度 76MPa 用途 塑料成型 精密型,4.东洋炭素的放电加工材料,石墨RIB 电极,5.放电选材的依据,石墨推荐材质 铸造型,注入熔化的金属后成型,圆体发动机头模具,5.放电选材的依据,石墨推荐材质 锻造型,把材料用模具压制成型,摩托车机轴箱模具,5.放电选材的依据,石墨推荐材质 压铸成型,给熔化的金属施压并把它注入模具中压制成型,5.放电选材的依据,石墨推荐材质 压制成型,把板放到模具上压紧使其变形后成型,5.放电选材的依据,石墨推荐材质 橡胶型,汽车用轮
7、胎模具,5.放电选材的依据,石墨推荐材质 玻璃型,5.放电选材的依据,石墨推荐材质 塑料成型,电话模具,5.放电选材的依据,各种用途石墨材质的推荐表,ISO-63同等消耗重視、機械加工性望、TTK-50推奨。 ISO-88機械加工性良物、面粗度更良、TTK-4推奨。,中文化 必要,6.石墨的机械加工技术,刀具推荐材质,TTK-50,TTK-4,6.石墨的机械加工技术,缺角对策,减少进刀量 使用损耗小的工具 顺铣加工 使用垫板、提高最终端面的刚性 端部进行低速加工 上面的曲面与侧面的角部发生小缺口时、先进行上面的加工再进行侧面的加工 刀具的输送间距量为刀具直径的1/2以下 立铣刀的扭转角太大的话
8、崩角就会增多，30左右为宜,6.石墨的机械加工技术,采用顺铣可以减少缺角,6.石墨的机械加工技术,电极机械加工推荐条件 方形立铣刀 (4枚刀),6.石墨的机械加工技术,电极机械加工推荐条件 圆立铣刀 (2枚刀),6.石墨的机械加工技术,电极机械加工推荐条件 圆立铣刀 (4枚刀),6.石墨的机械加工技术,机械加工技术技巧 孔加工,切入表面时注意钻头不要晃动 为防止中心偏移、孔加工部分用立铣刀进行平加工 注意加工屑的排出 若排出不良，最坏可导致钻头折损 一次的加工深度为径的1.5倍以下 加工变深的话，加工深度还要进一步缩小,6.石墨的机械加工技术,电极固定孔的强度加强,把金属制的弹簧螺丝插入螺栓孔
9、,6.石墨的机械加工技术,使用弹簧螺丝可以增强强度,使用弹簧螺丝、螺栓强度可提高37%47%,抗拉破坏载荷 测定结果（数）,6.石墨的机械加工技术,粉尘对策,集尘装置 SMART,6.石墨的机械加工技术,粉尘对策,没有集尘设备作业人员带防尘口罩,7.石墨的放电加工技术,放电要求特性,放电加工速度 电极消耗 光洁度,7.石墨的放电加工技术,放电加工条件 (公司内部试验规格）,7.石墨的放电加工技术,放电特性,TTK-4,TTK-50,7.石墨的放电加工技术,石墨粒径与放电面状态,若使用粒径小的材质，工件放电面就不弯曲，光洁度好。,粒径 大 放电集中度 ：大 工件光洁度 ：粗糙 工件面弯曲 ：大,
10、粒径 小 放电集中度 ：小 工件光洁度 ：好 工件面弯曲 ：小,7.石墨的放电加工技术,推荐 单侧间隙量电极材质：ISEM-3,8、 目标光洁度：15Rz,7.石墨的放电加工技术,推荐 单侧间隙量电极材质：ISEM-3,8、 目标光洁度：15Rz,7.石墨的放电加工技术,推荐 单侧间隙量电极材质：ISO-88、TTK-4 目标光洁度：8Rz,7.石墨的放电加工技术,喷流孔的基准,7.石墨的放电加工技术,东洋炭素拥有的放电加工机,Sodick Linear AQ35L 加工槽内尺寸：750550320 线制动的高应答性 高速Jump 36m/min,7.石墨的放电加工技术,缩短放电时间 建议,建
11、议 使用对粗电极消耗少的材质 理由 消耗多的粗电极 放电残留余量多 精放电时负担大 放电时间长,7.石墨的放电加工技术,缩短放电时间 建议,红色部分：加工余量,粗加工,电极消耗：小 电极消耗：大,想去除的部分,7.石墨的放电加工技术,缩短放电时间 建议,粗加工时用消耗少材质的理由,角部负担：大,精加工,7.石墨的放电加工技术,缩短筋加工时间,加工深度与加工稳定度 浅 加工稳定 深 加工不稳定 加工屑排出困难 加工屑排出对策 与加工深度成比例 大点设定电极的上下运动幅度 泵作用会使加工屑排出能力增加,7.石墨的放电加工技术,缩短筋加工时间,加工液喷出孔的设定方法 加工屑的排出很难与深度成比例 在
12、筋部开孔困难 加工液从筋的根部喷出,面向筋部斜着设定孔,7.石墨的放电加工技术,缩短筋加工时间,为缩短加工时间、使用有消耗条件 估计好电极消耗、加长端部 一次放电后、进行再次机械加工,7.石墨的放电加工技术,扣碗形状加工,设置透气孔 为防止因气体爆炸而导致工作物电极位置的偏离 排出气体 孔的出口使用金属管或塑料管，在加工液面上方：希望排放到大气中 防止加工屑的回落,7.石墨的放电加工技术,电极消耗不明显的加工方法,摇动加工,7.石墨的放电加工技术,镜面加工,面变光滑有以下理由 因混入粉末，极间距离变宽 放电点易被冷却 电位梯度高的点分布，放电分散,7.石墨的放电加工技术,镜面加工,不同工件材质
13、的光洁度的优良,7.石墨的放电加工技术,所谓不稳定放电,因为加工屑排出情况不好、电力条件不恰当等原因而产生集中放电、电弧。 看起来放电火花稀少、并有红色火花出现。放电声音也变得不规则。 加工一不稳定，加工电流就不按所设定的电流值工作，会变小。 一变得不稳定、瞬间内为维持正常的放电状态各个控制开始启动。,7.石墨的放电加工技术,加工不稳定现象（波动）（低消耗加工时）,电极的下降速度太快 电极与工件的短路现象反复 过大的加工电流（峰值电流：大、Off time：窄） 产生电弧现象、 加工间隙的电压下降 制动传送引起波动,7.石墨的放电加工技术,加工不稳定现象（波动）（有消耗加工时）,电极的下降速度
14、太快 过大的加工电流 加工液的喷流压力过大 电极机械振动 电极与工件接触后短路,7.石墨的放电加工技术,放电不稳定时的对策(Sodick 放电加工机),暂时改变加工条件参数 稳定后再还原 把制动速度变慢 S 大 把Jump速度变慢 JS 小 把Off time延长 OFF 大 把电弧检测灵敏度变弱 ALV 小,7.石墨的放电加工技术,稳定加工的基准,能听到放电声音连续不间断 通过的为所设定的加工电流,7.石墨的放电加工技术,EDM问题粒状突起物,7.石墨的放电加工技术,电力条件与电极消耗率的关系,若为同一电力条件的话，使用高级品牌的电极消耗率会变低。,7.石墨的放电加工技术,EDM问题异常消耗
15、,7.石墨的放电加工技术,EDM问题,7.石墨的放电加工技术,EDM问题,7.石墨的放电加工技术,EDM问题,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因（贯穿加工时）,加工入口处产生毛刺,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因（贯穿加工时）,加工侧面产生凹陷,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因 （贯穿加工时）,中央部的单侧间隙变大,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因 （贯穿加工时）,取出前的侧面间隙大,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因 （贯穿加工时）,加工侧面的光洁度不均匀,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因 （附底加工时）,入口间隙大,7.石墨的放电加工技术,异常加工与其原因 （附底加工时）,加工底面的光洁度不均匀,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因 （附底加工时）,加工底面产生弯曲,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因 （附底加工时）,加工底面产生凹陷,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因 （附底加工时）,有炭化物异常生成,7.石墨的放电加工技术,异常放电与其原因
