1.石墨電極的制作

模具制造中的石墨電極主要用銑削加工的方法制作完成。從加工工藝的角度看，石墨與銅是2種不同的材料，應(yīng)該掌握它們不同的切削特性。如果使用加工銅電極的工藝來(lái)加工石墨電極，必然會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，如薄片經(jīng)常發(fā)生斷裂，這就要求采用合適的切削刀具與切削參數(shù)。

加工石墨電極比銅電極的刀具磨損要大，就經(jīng)濟(jì)性考慮，選用硬質(zhì)合金刀具是最經(jīng)濟(jì)的，選擇金剛石涂層刀具（稱石墨刀）價(jià)格較昂貴，但金剛石涂層刀具使用壽命長(zhǎng)，加工精度高，整體經(jīng)濟(jì)效益不錯(cuò)。刀具的前角大小也影響其使用壽命，前角0°的刀具會(huì)比前角15°的刀具高出多達(dá)50%的使用壽命，切削的穩(wěn)定性也較好，但是斜角越大，加工表面越好，使用15°斜角的刀具能達(dá)到最佳的加工表面。加工時(shí)的走刀速度可按電極的形狀來(lái)調(diào)整，通常為10m／min，與加工鋁或塑料類似，粗加工時(shí)刀具可直接在工件上下刀，精加工易發(fā)生崩角、碎裂的現(xiàn)象，常采用輕刀快走的方式。

石墨電極在切削加工中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，為避免石墨顆粒吸入機(jī)床主軸和絲杠，目前解決方案主要有2種，一種是使用專門(mén)的石墨加工機(jī)，另一種是將普通的加工中心改裝，配置專門(mén)的吸塵裝置。市場(chǎng)上專門(mén)的石墨高速銑削機(jī)床銑削效率高，可輕松完成復(fù)雜電極的制造，電極精度高，表面質(zhì)量佳。

如果需要使用電火花線切割來(lái)制作石墨電極，推薦使用顆粒直徑更小的細(xì)石墨材料。石墨材料的電火花線切割加工性能較差，其顆粒直徑越小時(shí)可獲得相對(duì)較高的切割效率，避免出現(xiàn)頻繁斷絲、表面條紋等異常問(wèn)題。

2.石墨電極的電火花加工參數(shù)

石墨與銅材料的電火花加工參數(shù)選用有較大差異。電火花加工參數(shù)主要包括電流、脈沖寬度、脈沖間隙、極性。以下介紹合理使用這些主要參數(shù)的依據(jù)。

石墨電極的電流密度一般為10~12 A/cm2，比銅電極要大得多，因此在對(duì)應(yīng)面積允許的電流大小范圍內(nèi)，電流選用越大，則石墨放電加工速度越快，電極損耗越小，但表面粗糙度會(huì)變粗。

脈沖寬度選用越大，電極損耗會(huì)降低。但較大的脈沖寬度會(huì)使加工穩(wěn)定性變差，同時(shí)使加工速度變慢，表面變粗糙。粗加工時(shí)為保證電極低損耗，通常使用較大的脈沖寬度，其取值在100～300 us時(shí)可有效實(shí)現(xiàn)石墨電極的低損耗加工。精加工時(shí)，為獲得精細(xì)表面與穩(wěn)定的放電效果，宜選用較小的脈沖寬度。一般石墨電極比銅電極加工時(shí)選取的脈沖寬度要減少約40%

脈沖間隙主要影響放電加工速度和加工穩(wěn)定性，其值越大加工穩(wěn)定性越好，對(duì)獲得較好的表面均勻性有幫助，但加工速度會(huì)降低。在保證加工穩(wěn)定的情況下，選用較小的脈沖間隙可獲得較高的加工效率，但放電狀態(tài)不穩(wěn)定時(shí)，脈沖間隙選取較大些可獲得更高的加工效率。石墨電極放電加工中通常將脈沖間隙與脈寬寬度按1:1來(lái)設(shè)定，而通常銅電極加工中脈沖間隙與脈寬寬度按1:3來(lái)設(shè)定。在石墨加工穩(wěn)定的情況下，可以將脈沖間隙與脈寬寬度的搭配比例調(diào)整到2:3。脈沖間隙較小的情況下，有利于在電極表面形成覆蓋層，對(duì)降低電極損耗有一定的幫助。

石墨電極電火花加工中極性的選用與銅電極基本相同。根據(jù)電火花加工的極性效應(yīng)，在加工模具鋼時(shí)通常選用正極性加工，也就是電極接電源的正極，工件接電源的負(fù)極。使用較大電流和脈沖寬度，選擇正極性加工可以獲得極低的電極損耗效果，如果將極性選錯(cuò)將會(huì)導(dǎo)致電極損耗變得非常大。只有在表面要求小于VDI18（Ra0.8μm）的精細(xì)加工，采用極小的脈沖寬度，才選用負(fù)極性加工以獲得較好的表面質(zhì)量，但電極損耗較大。

現(xiàn)在的數(shù)控電火花加工機(jī)床都配有石墨放電加工參數(shù)。電參數(shù)的使用是智能化的，可以通過(guò)機(jī)床的專家系統(tǒng)來(lái)自動(dòng)生成。通常是在編程時(shí)選擇材料對(duì)、應(yīng)用類型、表面粗糙度值，輸入加工面積、加工深度、電極尺寸縮放量等，機(jī)床就能配置出優(yōu)化的加工參數(shù)。機(jī)床針對(duì)石墨電極的放電加工設(shè)有豐富的加工參數(shù)庫(kù)，材料類型里可選擇粗石墨、中石墨、細(xì)石墨對(duì)應(yīng)多種工件材料，將應(yīng)用類型細(xì)分為標(biāo)準(zhǔn)、深槽、尖點(diǎn)、大面積、大型腔、微細(xì)等，還提供了低損耗、標(biāo)準(zhǔn)、高效率等多種加工優(yōu)先權(quán)選擇。

3.石墨電極加工應(yīng)用案例

下圖所示手機(jī)模具零件的材料S136鋼料，加工形狀包含形狀復(fù)雜的加強(qiáng)筋。使用石墨電極，精加工電極使用TTK-4石墨，電極數(shù)量2個(gè)，粗加工電極尺寸縮放量單邊0.08 mm，精加工電極尺寸縮放量單邊0.08 mm。粗加工時(shí)間3H，精加工時(shí)間53 min，表面粗糙度VDI18（Ra 0.8μm）。加工說(shuō)明：利用石墨的特性將不同形狀，將不同高低的眾多薄加強(qiáng)筋組合在一個(gè)電極上進(jìn)行放電加工，可減少電極原材料、夾具的投入成本，降低電極的裝夾次數(shù)和定位工作量，放電時(shí)間比使用銅電極加工縮短40%。