畢業(yè)設(shè)計（論文）手機(jī)按鍵石墨電極的加工工藝及流程設(shè)計

I 天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文) 課題 ：手機(jī)按鍵石墨電極的加工工藝及流程設(shè)計 專 業(yè)：數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù) 班級 ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué)生學(xué)號 ： 指導(dǎo)教師 ： 提交日期 ：2010 年 12 月 26 日 成績 ： 答辯日期： 答辯成績： 答辯教師 ： 總評成績： II 課題設(shè)計要求 1. 在加工前應(yīng)該認(rèn)真的核對程序。 2. 正確的安裝治具，用紙擦干凈留在治具的灰塵，保持治具的清潔，以防 治具的不清潔給加工帶來誤差。 3. 治具安裝在機(jī)床上時應(yīng)該注意方向。 4. 在機(jī)床上應(yīng)該認(rèn)真的看機(jī)床上的程序，要看每把刀的轉(zhuǎn)速以及進(jìn)給看是 否超過其使用的刀具最大轉(zhuǎn)速，看其進(jìn)給是否過快。 5. 在檢查程序時還應(yīng)該注意其刀具號（T）與刀長號（ H）是否是一一對 應(yīng)的，如果不一致的話話會導(dǎo)致主軸撞機(jī)。 6. 加工之前必須要檢查刀庫中要用到的刀具是否有損壞，如果有損壞應(yīng)立 刻換把新的刀具，以防對加工的精度產(chǎn)生影響。 7. 在加工過程中注意提前戴上口罩以防石墨被自己吸入肺中影響自己的健 康。 8. 加工時應(yīng)看著刀具的走刀路線，看是否與程序的一致。 9. 如果第一把開粗刀跑完之后發(fā)現(xiàn)有蹦角的情況應(yīng)立即把機(jī)床停下檢查原 因。 10. 其他的幾把刀具如果發(fā)現(xiàn)類似情況也應(yīng)立刻停下機(jī)床檢查原因。 11. 工件加工完之后應(yīng)把表面上的石墨粉吹掉。 12. 工件加工完之后看看其大致的形狀是否與圖紙上的一致。看看是否有過 切的情況，如果發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立刻解決。 13. 工件加工完之后如果沒發(fā)現(xiàn)問題則應(yīng)貼上其相應(yīng)的標(biāo)簽送測量。 III 設(shè)計題目 手機(jī)按鍵石墨電極的加工工藝及流程設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師 綜 合 閱 評 意 見 平時成績 020 材料成績 040 指導(dǎo)教師 IV 內(nèi)容摘要 進(jìn)入 70 年代以來，以大規(guī)模集成電路和微電子計算機(jī)為代表的微電子技術(shù)的飛躍發(fā)展， 迅速應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中，出現(xiàn)了種類繁多的計算機(jī)控制的機(jī)床以及具有柔性功能的自動化生產(chǎn) 線。數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化設(shè)備的一種。所謂數(shù)控就是數(shù)字控制，根據(jù)生產(chǎn)的程序采用電子計 算機(jī)進(jìn)行數(shù)字計算，然后對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的一種技術(shù)。隨著電子 計算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用也越來越普及，其中發(fā)展特別迅速的一個方面，就是加工中心。 石墨電極的機(jī)械加工是石墨電極生產(chǎn)的最后一道工序，其加工方法與金屬制品的加工方法 相似。加工中心電極加工機(jī)床以其效率高、精度高、自動化程度高和便于調(diào)整，成為電極機(jī)械 加工機(jī)床的重要發(fā)展方向。 炭素企業(yè)從 80 年代末期開始使用數(shù)控電極加工機(jī)床，如吉林炭素集團(tuán)有限責(zé)任公司和蘭 州炭素有限公司同時引進(jìn)的美國英格索爾公司制造的數(shù)控電極加 工自動線，后來吉林炭素集 團(tuán)有限責(zé)任公司又引進(jìn)日本不二越公司制造的數(shù)控電極加工自動線。從使用情況看，效果是 明顯的，不但降低了工人的勞動強(qiáng)度，改善了生產(chǎn)環(huán)境，提高了勞動生產(chǎn)率，而且由于采用 加工中心，使石墨電極的加工質(zhì)量明顯提高。由于石墨電極(與銅相比)有電極消耗少、放電加 工速度快、機(jī)械加工性能好、重量輕、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)越性，已經(jīng)被大家逐步認(rèn)識并接受。 擁有了石墨電極就擁有了模具的明天! 關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 加工中心 自動化 石墨電極 V 目 錄 第一章 緒論 .1 第二章 加工中心 .2 2.1 加工中心的發(fā)展史 .2 2.2 加工中心的分類 .2 2.3 加工中心的優(yōu)點 .3 2.4 加工中心的維護(hù) .3 2.5 加工中心安全規(guī)則 .4 2.6 加工中心刀庫 .4 2.7 MAKINO V22 簡介 .5 第三章 石墨電極 .6 3.1 石墨電極材料特性 .6 3.2 石墨電極機(jī)電加工要求與特點 .7 3.3 刀具在石墨加工的應(yīng)用 .8 第四章 石墨電極的加工工藝及流程 .10 4.1 治具的正確安裝 .11 4.2 加工過程中的注意事項 .13 4.3 MAKINO V22 刀庫簡介 .14 4.4 手機(jī)按鍵石墨電極加工實例 .15 4.5 手機(jī)按鍵石墨電極每把刀的走刀路線 .18 4.6 手機(jī)按鍵石墨電極的主要程序 .22 致謝 .25 參考文獻(xiàn) .26 0 第一章 第一章 緒論 模具在家電、汽車、機(jī)電、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域日益成為工業(yè)化批量生產(chǎn) 的主要工藝設(shè)備，承擔(dān)了這些工業(yè)中 6090的產(chǎn)品零部件的加工生產(chǎn)。近 年來高速銑削突破了傳統(tǒng)銑削難以加工高硬、高強(qiáng)、高韌模具材料的限制。但 電火花加工具有加工精度和表面質(zhì)量高，可加工范圍寬，特別是在復(fù)雜、精密、 薄壁、窄縫、高硬材料的模具型腔加工中的優(yōu)勢是高速銑削所不能比擬的，因 此放電加工將仍然是模具型腔加工的主要手段。由于石墨電極(與銅相比)有電 極消耗少、放電加工速度快、機(jī)械加工性能好、重量輕、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)越 性，逐漸代替銅電極成為電加工電極的主流。 目前象海爾、康佳、科龍、創(chuàng)維、 華益盛、恒佳等一批模具業(yè)的知名企業(yè)也已經(jīng)大量應(yīng)用石墨，并取得兩良好的 經(jīng)濟(jì)效益。 隨著加工中心的發(fā)展，加工中心以其加工精度的優(yōu)勢及其操作上的簡便其 加工工藝及效率給人本帶來很多方便，尤其是在選材上給了人們更多的選擇， 而石墨就是其中的一個，近年來隨著精密模具及高效模具（模具周期越來越短） 的推出，人們對模具制作的要求越來越高，由于銅電極自身種種條件的限制， 已越來越不能滿足模具行業(yè)的發(fā)展要求。石墨作為 EDM 電極材料，以其高切削 性、重量輕、成形快、膨脹率極小、損耗小、修整容易等優(yōu)點，在模具行業(yè)已 得到廣泛應(yīng)用，代替銅電極已成為必然。石墨電極的優(yōu)點是加工較容易，金屬 去除率高，以及石墨損耗小。故此，越來越多的模具廠放棄使用銅電極而改用 石墨電極。有些形狀的電極不能用銅制造，但石墨則較容易成型。銅電極較重 (石墨重量為銅的 1/5)，不太適合加工大電極，這也是改用石墨電極的原因之 一。 模具廠由銅電極轉(zhuǎn)用石墨電極，需要明白該如何使用石墨材料，以及要考 慮其他許多因素。石墨分為不同等級，在特別應(yīng)用程序使用適當(dāng)?shù)燃壥蜋C(jī) 器參數(shù)才可達(dá)到理想的效果。如使用石墨電極的機(jī)器操作人員使用與銅電極相 同的設(shè)定，結(jié)果是令人失望的。因為銅的熔點是 1,083oC，而石墨的熔點在 3,400oC 才會出現(xiàn)。石墨電極能承受更大的機(jī)器設(shè)定條件。這些設(shè)定計算出金 屬去除的速度和石墨損耗量。如需要嚴(yán)格控制電極的物料，可將石墨電極在粗 加工時設(shè)于非損耗狀態(tài)（損耗少于 1%） 。但銅電極則不使用。 石墨電極加工較 容易。石墨的銑削加工速度較其它金屬加工快 23 倍，而且不需要額外的人工 處理。然而，銅電極需要人手挫磨。高速石墨加工中心制造電極速度快，效率 1 高，以及沒有粉塵的問題。選擇硬度合適的工具和石墨，可減少刀具的磨損和 電極的破損。比較石墨電極與銅電極的一般工作，發(fā)現(xiàn)石墨電極的銑削時間較 銅電極快 67，而放電加工則快 58。加工時間大幅減少，增加生產(chǎn)力和減少 制造成本。 第二章 第二章加工中心 2.1 加工中心的發(fā)展史 加工中心最初是從數(shù)控銑床發(fā)展而來的。第一臺加工中心是 1958 年由美 國卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在數(shù)控臥式鏜銑床的基礎(chǔ)上增加了自動 換刀裝置，從而實現(xiàn)了工件一次裝夾后即可進(jìn)行銑削、鉆削、鏜削、鉸削和攻 絲等多種工序的集中加工。 二十世紀(jì) 70 年代以來，加工中心得到迅速發(fā)展，出現(xiàn)了可換主軸箱加工 中心，它備有多個可以自動更換的裝有刀具的多軸主軸箱，能對工件同時進(jìn)行 多孔加工。 2.2 加工中心的分類 1、按加工工序分類 加工中心按加工工序分類，可分為鏜銑與車銑兩大類。 （1）鏜銑 （2）車銑 按控制軸數(shù)分類 2、按控制軸數(shù)可分為： （1）三軸加工中心。 （2）四軸加工中心。 （3）五軸加工中心。 3、按主軸與工作臺相對位置分類 (1)臥式加工中心：是指主軸軸線與工作臺平行設(shè)置的加工中心，主要適 用于加工箱體類零件。 臥式加工中心一般具有分度轉(zhuǎn)臺或數(shù)控轉(zhuǎn)臺，可加工工件的各個側(cè)面；也 可作多個坐標(biāo)的聯(lián)合運(yùn)動，以便加工復(fù)雜的空間曲面。 2 (2)立式加工中心：是指主軸軸線與工作臺垂直設(shè)置的加工中心，主要適 用于加工板類、盤類、模具及小 型殼體類復(fù)雜零件。 第二章 2.3 加工中心的優(yōu)點 工件在加工中心上經(jīng)一次裝夾后，數(shù)字控制系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序， 自動選擇和更換刀具，自動改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對工件的運(yùn)動 軌跡及其他輔助機(jī)能，依次 完成工件幾個面上多工序的加工。并且有多種換刀或選刀功能，從而使生產(chǎn)效 率大大提高。 加工中心由于工序的集中和自動換刀，減少了工件的裝夾、測量和機(jī)床調(diào) 整等時間，使機(jī)床的切削時間達(dá)到機(jī)床開動時間的 80左右(普通機(jī)床僅為 1520)；同時也減少了工序之間的工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時間，縮短了生產(chǎn) 周期，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果。加工中心適用于零件形狀比較復(fù)雜、精度要求較 高、產(chǎn)品更換頻繁的中小批量生產(chǎn)。 加工中心與數(shù)控機(jī)床 與數(shù)控銑床相同的是，加工中心同樣是由計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(CNC)、伺服系 統(tǒng)、機(jī)械本體、液壓系統(tǒng)等各部分組成。 但加工中心又不等同于數(shù)控銑床，加工中心與數(shù)控銑床的最大區(qū)別在于加 工中心具有自動交換刀具的功能，通過在刀庫安裝不同用途的刀具，可在一次 裝夾中通過自動換刀裝置改變主軸上的加工刀具，實現(xiàn)鉆、鏜、鉸、攻螺紋、 切槽等多種加工功能。 2.4 加工中心的維護(hù) 一、加工中心定期檢查項目 1、主軸在額定最高轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)軸承狀態(tài) 測振儀 2、設(shè)備水平檢測 水平儀 3、X/Y/X 軸相互垂直度檢測 方箱/角尺 4、X/Y/Z 軸重復(fù)定位精度檢測 激光干涉儀（視設(shè)備品牌可以自動補(bǔ)償） 臥式加工中心 5、X/Y/Z 軸累計誤差檢測 激光干涉儀（視設(shè)備品牌可以自動補(bǔ)償） 6、主軸 300mm 徑向跳動檢測 7、主軸與工作臺面的垂直度檢測 8、X/Y/Z 軸滾珠絲杠軸承狀態(tài)檢測、 9、X/Y/Z 軸絲杠狀態(tài)檢測 二、加工中心定期保養(yǎng)項目 機(jī)械部份 1、 檢查潤滑系統(tǒng)，壓力表狀態(tài)，清洗潤滑系統(tǒng)過濾網(wǎng)，更換潤滑油，疏 通油路， 3 2、 檢查氣路系統(tǒng)，清潔空氣過濾網(wǎng)，消除壓力氣體的泄漏。 3、 檢查液路系統(tǒng)，清潔過濾器、清洗油箱，更換或過濾油液?？赡艿那?況下，更換密封件。 4、 緊固各傳動部件，更換不良標(biāo)準(zhǔn)件。 5、 油脂潤滑部位，按要求，加注潤滑脂 6、 清潔、清洗各傳動面， 7、 檢查刀庫、機(jī)械手狀態(tài)，分析機(jī)械手磨損狀態(tài)，向客戶提出更換建議。 8、 修復(fù)修正外部元件的損壞件。 9、 檢查防護(hù)罩狀態(tài)。準(zhǔn)確的將信息反饋給客戶。 電氣部份 10、清潔控制柜內(nèi)電氣元件，檢查、緊固接線端子的緊固狀態(tài)。 11、清洗、清潔數(shù)控系統(tǒng)控制模塊、電路板，清潔風(fēng)扇，空氣過濾網(wǎng)，清 潔散熱裝置， 12、清潔伺服電機(jī)風(fēng)扇葉片。 13、清潔操作面板內(nèi)部元件，電路板、風(fēng)扇。檢查插接件的緊固狀態(tài)。 2.5 加工中心安全規(guī)則 1必須遵守加工中心安全操作規(guī)程。 2工作前按規(guī)定應(yīng)穿戴好防護(hù)用品，扎好袖口，不準(zhǔn)戴圍巾、戴手套、打 領(lǐng)帶、圍圍裙，女工發(fā)辮應(yīng)挽在帽子內(nèi)。 3開機(jī)前檢查刀具補(bǔ)償、機(jī)床零點、工件零點等是否正確。 4各按鈕相對位置應(yīng)符合操作要求。認(rèn)真編制、輸入數(shù)控程序。 5要檢查設(shè)備上的防護(hù)、保險、信號、位置、機(jī)械傳動部分、電氣、液壓、 數(shù)顯等系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，在一切正常的情況下方可進(jìn)行切削加工。 6加工前機(jī)床試運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)檢查潤滑、機(jī)械、電氣、液壓、數(shù)顯等系統(tǒng)的運(yùn)行 狀況，在一切正常的情況下方可進(jìn)行切削加工。 7機(jī)床按程序進(jìn)入加工運(yùn)行后，操作人員不準(zhǔn)接觸運(yùn)動著的工件、刀具和傳 動部分，禁止隔著機(jī)床轉(zhuǎn)動部分傳遞或拿取工具等物品。 8調(diào)整機(jī)床、裝夾工件和刀具以及擦拭機(jī)床時，必須停車進(jìn)行。 9工具或其它物品不許放在電器、操作柜及防護(hù)罩上。 10不準(zhǔn)用手直接清除鐵屑，應(yīng)使用專門工具清掃。 11發(fā)現(xiàn)異常情況及報警信號，應(yīng)立即停車，請有關(guān)人員檢查。 12不準(zhǔn)在機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時離開工作崗位，因故要離開時，將工作臺放在中間位置， 刀桿退回，必須停車，并切斷主機(jī)電源。 2.6 加工中心刀庫 加工中心的自動換刀裝置由存放刀具的刀庫和換刀機(jī)構(gòu)組成。刀庫種類很 多，常見的有盤式和鏈?zhǔn)絻深?。鏈?zhǔn)降稁齑娣诺毒叩娜萘枯^大。 換刀機(jī)構(gòu)在機(jī)床主軸與刀庫之間交換刀具，常見的為機(jī)械手；也有不帶機(jī) 械手而由主軸直接與刀庫交換刀具的，稱無臂式換刀裝置。 加工中心刀庫分 4 為圓盤式刀庫及機(jī)械手刀庫兩種 一、圓盤式刀庫 圓盤式刀庫應(yīng)該稱之為固定地址換刀刀庫，即每個刀位上都有編號，一般 從 1 編到 12、18、20、24 等，即為刀號地址。操作者把一把刀具安裝進(jìn)某一刀 位后，不管該刀具更換多少次，總是在該刀位內(nèi)。 1. 制造成本低。主要部件是刀庫體及分度盤，只要這兩樣零件加工精度 得到保證即可，運(yùn)動部件中刀庫的分度使用的是非常經(jīng)典的“馬氏機(jī)構(gòu)” ，前后、 上下運(yùn)動主要選用氣缸。裝配調(diào)整比較方便，維護(hù)簡單。一般機(jī)床制造廠家都 能自制。 2. 每次機(jī)床開機(jī)后刀庫必須“回零” ，刀庫在旋轉(zhuǎn)時，只要擋板靠近（距 離為 0.3mm 左右）無觸點開關(guān)，數(shù)控系統(tǒng)就默認(rèn)為 1 號刀。并以此為計數(shù)基準(zhǔn)， “馬氏機(jī)構(gòu)”轉(zhuǎn)過幾次，當(dāng)前就是幾號刀。只要機(jī)床不關(guān)機(jī)，當(dāng)前刀號就被記 憶。刀具更換時，一般按最近距離旋轉(zhuǎn)原則，刀號編號按逆時針方向，如果刀 庫數(shù)量是 18，當(dāng)前刀號位 8，要換 6 號刀，按最近距離換刀原則，刀庫是逆時 針轉(zhuǎn)。如要換 10 號刀，刀庫是順時針轉(zhuǎn)。 機(jī)床關(guān)機(jī)后刀具記憶清零。 3. 固定地址換刀刀庫換刀時間比較長國內(nèi)的機(jī)床一般要 8 秒以上（從一 次切削到另一次切削） 。 4. 圓盤式刀庫的總刀具數(shù)量受限制，不宜過多，一般 40#刀柄的不超過 24 把，50#的不超過 20 把，大型龍門機(jī)床也有把圓盤轉(zhuǎn)變?yōu)殒準(zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，刀具數(shù) 量多達(dá) 60 把。 二、機(jī)械手刀庫 機(jī)械手刀庫換刀是隨機(jī)地址換刀。每個刀套上無編號，它最大的優(yōu)點是換 刀迅速、可靠。 1. 制造成本高。刀庫有一個個刀套鏈?zhǔn)浇M合起來，機(jī)械手換刀的動作有 凸輪機(jī)構(gòu)控制，零件的加工比較復(fù)雜。裝配調(diào)試也比較復(fù)雜，一般由專業(yè)廠家 生產(chǎn)，機(jī)床制造商一般不自制。 2. 刀號的計數(shù)原理。與固定地址選刀一樣，它也有基準(zhǔn)刀號：1 號刀。 但我們只能理解為 1 號刀套，而不是零件程序中的 1 號刀：T1。系統(tǒng)中有一張 刀具表。它有兩欄。一欄是刀套號，一欄是對應(yīng)刀套號的當(dāng)前程序刀號。假如 我們編一個三把刀具的加工程序，刀具的放置起始是 1 號刀套裝 T1（1 號刀） ， 2 號刀套裝 T2，3 號刀套裝 T3，我們知道當(dāng)主軸上 T1 在加工時，T2 刀即準(zhǔn)備 好，換刀后，T1 換進(jìn) 2 號刀套，同理，在 T3 加工時，T2 就裝在 3 號刀套里。 一個循環(huán)后，前一把刀具就安裝到后一把刀具的刀套里。數(shù)控系統(tǒng)對刀套號及 刀具號的記憶是永久的，關(guān)機(jī)后再開機(jī)刀庫不用“回零”即可恢復(fù)關(guān)機(jī)前的狀 態(tài)。如果“回零” ，那必須在刀具表中修改刀套號中相對應(yīng)的刀具號。 3. 機(jī)械手刀庫換刀時間一般為 4 秒（從一次切削到另一次切削） 。 4. 刀具數(shù)量一般比圓盤刀庫多，常規(guī)有 18、20、30、40、60 等 5. 刀庫的凸輪箱要定期更換起潤滑、冷卻作用的齒輪油。 5 2.7MAKINO v22 V22 行 程 XYZ 320280300mm 刀 庫 容 量 15 把 主 軸 驅(qū) 動 馬 達(dá) 8.4KW 主 軸 轉(zhuǎn) 速 4004,0000 /min 主 軸 錐 孔 HSK-E32 最 大 工 件 尺 寸 450*475*200 (有 限 制 ) 最 大 裝 載 重 量 100KG(等 分 布 ) 工 作 臺 面 積 450*350 快 速 進(jìn) 給 速 度 20000mm/min 切 削 進(jìn) 給 速 度 1-10000mm/min 6 第三章 第三章石墨電極 3.1 石墨電極材料特性 1.CNC 加工速度快、切削性高、修整容易 石墨機(jī)加工速度快，為銅電極的 35 倍，精加工速度尤其突出，且其強(qiáng)度很 高，對于超高（5090mm）、超?。?.20.5mm）的電極，加工時不易變形。 而且在很多時候，產(chǎn)品都需要有很好的紋面效果，這就要求在做電極時盡量做 成整體公電極，而整體公電極制作時存在種種隱性清角，由于石墨的易修整的 特性，使得這一難題很容易得到解決，并且大大減少了電極的數(shù)量，而銅電極 卻無法做到。 2.快速 EDM 成形、熱膨脹小、損耗低 由于石墨的導(dǎo)電性比銅好，所以它的放電速度比銅快，為銅的 35 倍。且其 放電時能承受住較大電流，電火花粗加工時更為有利。同時，同等體積下，石 墨重量為銅的 1/5 倍，大大減輕 EDM 的負(fù)荷。對于制作大型的電極、整體公電 極極具優(yōu)勢。石墨的升華溫度為 4200，為銅的 34 倍(銅的升華溫度為 1100) 。在高溫下，變形極?。ㄍ入姎鈼l件下為銅的 1/31/5），不軟化。 可以高效、低耗地將放電能量傳送到工件上。由于石墨在高溫下強(qiáng)度反而增強(qiáng)， 能有效地降低放電損耗（石墨損耗為銅的 1/4），保證了加工質(zhì)量。 3.重量輕、成本低 一套模具的制作成本中，電極的 CNC 機(jī)加工時間、EDM 時間、電極損耗等 占總體成本的絕大部分，而這些都是由電極材料本身所決定。石墨與銅相比， 石墨的機(jī)加工速度和 EDM 速度都是銅的 35 倍。同時，磨損極小的特性與整 體公石墨電極的制作，都能減少電極的數(shù)量，也就減少了電極的耗材與機(jī)加工 時間。所有這些，都可大大降低模具的制作成本。 7 3.2 石墨電極機(jī)電加工要求與特點 1.電極的制作 專業(yè)的石墨電極制作主要采用高速機(jī)床來加工，機(jī)床穩(wěn)定性要好，三軸運(yùn)動 要均勻穩(wěn)定不振動，而且像主軸這些回轉(zhuǎn)精度也要盡可能的好。對一般的機(jī)床 也可以完成電極的加工，只是編寫刀路的工藝與銅電極有所不同。 2.EDM 放電加工 石墨電極就是碳電極。因為石墨的導(dǎo)電性能好，所以在放電加工中能節(jié)省大 量時間，這也是用石墨做電極的原因之一。 3.石墨電極的加工特點 工業(yè)用石墨質(zhì)硬而脆， 在 C N C 加工時對刀具的磨損較為嚴(yán)重，一般建議 使用硬質(zhì)合金或金剛石涂層的刀具。石墨在粗加工時刀具可直接在工件上下刀， 精加工時為避免崩角、碎裂的發(fā)生，常采用輕刀快走的方式加工。一般而言， 石墨在切深小于 0.2mm 的情況下很少發(fā)生崩碎，還會獲得較好的側(cè)壁表面質(zhì)量。 石墨電極 CNC 加工時產(chǎn)生的灰塵比較大，可能入侵到機(jī)床的導(dǎo)軌絲桿和主軸 等，這就要求石墨加工機(jī)床有相應(yīng)的處理石墨灰塵的裝置，機(jī)床密封性也要好， 因為石墨有毒。 3.3 刀具在石墨加工的應(yīng)用 石墨電極與銅電極相比具有電極消耗小、加工速度快、機(jī)械加工性能好、 加工精度高、熱變形小、重量輕、表面處理容易、耐高溫、加工溫度高、電極 可粘結(jié)等優(yōu)點。盡管石墨是一種非常容易切削的材料，但由于用作 EDM 電極 的石墨材料必須具有足夠的強(qiáng)度以免在操作和 EDM 加工過程中受到破壞,同時 電極形狀(薄壁、小圓角、銳變)等也對石墨電極的晶粒尺寸和強(qiáng)度提出較高的 要求，這導(dǎo)致在加工過程中石墨工件容易崩碎，刀具容易磨損。 刀具磨損是石墨電極加工中最重要的問題。磨損量不僅影響刀具損耗費(fèi)用、加 工時間、加工質(zhì)量，而且影響電極 EDM 加工工件材料的表面質(zhì)量，是優(yōu)化高 速加工的重要參數(shù)。石墨電極材料加工的主要刀具磨損區(qū)域為前刀面和后刀面。 在前刀面上，刀具與破碎切屑區(qū)的沖擊接觸產(chǎn)生沖擊磨粒磨損，沿工具表面滑 動的切屑產(chǎn)生滑動摩擦磨損。 影響刀具磨損的幾點事項： 1、刀具材料 刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素，對于加工效率、加工質(zhì)量、加工成 本以及刀具耐用度影響很大。刀具材料越硬，其耐磨性越好，硬度越高，沖擊 韌性越低，材料越脆。硬度和韌性是一對矛盾，也是刀具材料所應(yīng)克服的一個 8 關(guān)鍵。對于石墨刀具，普通的 TiAlN 涂層可在選材上適當(dāng)選擇韌性相對較好一 點的，也就是鈷含量稍高一點的；對于金剛石涂層石墨刀具，可在選材上適當(dāng) 選擇硬度相對較好一點的，也就是鈷含量稍低一點的； 2、刀具的幾何角度 石墨刀具選擇合適的幾何角度，有助于減小刀具的振動，反過來，石墨工件也 不容易崩缺； （1）前角，采用負(fù)前角加工石墨時，刀具刃口強(qiáng)度較好，耐沖擊和摩擦的性 能好，隨著負(fù) 前角絕對值的減小，后刀面磨損面積變化不大，但總體呈減小趨 勢，采用正前角加工時，隨著前角的增大，刀具刃口強(qiáng)度被削弱，反而導(dǎo)致后 刀面磨損加劇。負(fù)前角加工時，切削阻力大，增大了切削振動，采用大正前角 加工時，刀具磨損嚴(yán)重，切削振動也較大。 （2）后角，如果后角的增大，則刀具刃口強(qiáng)度降低，后刀面磨損面積逐漸增 大。刀具后角過大后，切削振動加強(qiáng)。 （3）螺旋角，螺旋角較小時，同一切削刃上同時切入石墨工件的刃長最長， 切削阻力最大，刀具承受的切削沖擊力最大，因而刀具磨損、銑削力和切削振 動都是最大的。當(dāng)螺旋角去較大時，銑削合力的方向偏離工件表面的程度大， 石墨材料因崩碎而造成的切削沖擊加劇，因而刀具磨損、銑削力和切削振動也 都有所增大。 因此，刀具角度變化對刀具磨損、銑削力和切削振動的影響是前角、后角及螺 旋角綜合產(chǎn)生的，所以在選擇方面一定要多加注意。 3、刀具的涂層 金剛石涂層刀具的硬度高、耐磨性好、摩擦系數(shù)低等優(yōu)點，現(xiàn)階段金剛石涂層 是石墨加工刀具的最佳選擇，也最能體現(xiàn)石墨刀具優(yōu)越的使用性能；金剛石涂 層的硬質(zhì)合金刀具的優(yōu)點是綜合了天然金剛石的硬度和硬質(zhì)合金的強(qiáng)度及斷裂 韌性；但是在國內(nèi)金剛石涂層技術(shù)還處于起步階段，還有成本的投入都是很大 的，所以金剛石涂層在近期不會有太大發(fā)展，不過我們可以在普通刀具的基礎(chǔ) 上，優(yōu)化刀具的角度，選材等方面和改善普通涂層的結(jié)構(gòu)，在某種程度上是可 以在石墨加工當(dāng)中應(yīng)用的。 金剛石涂層刀具和普通涂層刀具的幾何角度有本質(zhì)的區(qū)別，所以在設(shè)計金剛石 涂層刀具時，由于石墨加工的特殊性，其幾何角度可適當(dāng)放大，容削槽也變大， 也不會降低其刀具鋒口的耐磨性；對于普通的 TiAlN 涂層，雖然比無涂層的刀 具其耐磨有顯著的提高，但比起金剛石涂層來說，在加工石墨時它的幾何角度 應(yīng)適當(dāng)放小，以增加其耐磨性。 對金剛石涂層來說，目前世界上眾多的涂層公司均投入大量的人力和物力來研 究開發(fā)相關(guān)涂層技術(shù)，但是至今為止，國外成熟而又經(jīng)濟(jì)的涂層公司僅僅限于 歐洲； 4、刀具刃口的強(qiáng)化 刀具刃口鈍化技術(shù)是一個還不被人們普遍重視，而又是十分重要的問題。金剛 石砂輪刃磨后的硬質(zhì)合金刀具刃口，存在程度不同的微觀缺口(即微小崩刃與鋸 口)。石墨高速切削加工刀具性能和穩(wěn)定性提出了更高的要求，特別是金剛石涂 層刀具在涂層前必須經(jīng)過刀口的鈍化處理，才能保證涂層的牢固性和使用壽命。 刀具鈍化目的就是解決上述刃磨后的刀具刃口微觀缺口的缺陷，使其鋒值減少 或消除，達(dá)到圓滑平整，既鋒利堅固又耐用的目的。 9 5、刀具的機(jī)械加工條件 選擇適當(dāng)?shù)募庸l件對于刀具的壽命有相當(dāng)大的影響。 （1）切削方式（順銑和逆銑），順銑時的切削振動小于逆銑的切削振動。順銑 時的刀具切入厚度從最大減小到零，刀具切入工件后不會出現(xiàn)因切不下切屑而 造成的彈刀現(xiàn)象，工藝系統(tǒng)的剛性好，切削振動小；逆銑時，刀 具的切入厚度 從零增加到最大，刀具切入初期因切削厚度薄將在工件表面劃擦一段路徑，此 時刃口如果遇到石墨材料中的硬質(zhì)點或殘留在工件表面的切屑顆粒，都將引起 刀具的彈刀或顫振，因此逆銑的切削振動大； （2）吹氣（或吸塵）和浸漬電火花液加工，及時清理工件表面的石墨粉塵，有 利于減小刀具二次磨損，延長刀具的使用壽命，減少石墨粉塵對機(jī)床絲杠和導(dǎo) 軌的影響； （3）選擇合適的高轉(zhuǎn)速及相應(yīng)的大進(jìn)給量。 綜述以上幾點，刀具的材料、幾何角度、涂層、刃口的強(qiáng)化及機(jī)械加工條件， 在刀具的使用壽命中扮演者不同的角色，缺一不可，相輔相成的。一把好的石 墨刀具，應(yīng)具備流暢的石墨粉排屑槽、長的使用壽命、能夠深雕刻加工、能節(jié) 約加工成本。 10 第四章 第四章石墨電極的加工工藝及流程 4.1 治具的正確安裝 1工件確認(rèn) 一.檢查工件尺寸是否與加工程式單相符,當(dāng)有 異常時可直接找裝夾室或者組長 二.檢查該工件是否裝夾有問題.(如基準(zhǔn)角,避 空是否有誤,螺絲是否沒上緊) 三.檢查治具是否符合加工要求.(如墊片是否變 形,支撐柱是否松動或者不平) 2、檢查裝夾(機(jī)前) 加工者在拿到裝有電極的治具后首先對治具進(jìn)行校檢 校檢方法:將治具放在大理石平臺上,用手按住治具的對角 (如圖),感覺有無晃動, 如沒有再換另外兩個角進(jìn)行測試,若兩次都沒有晃動則此治具判定為 OK,可進(jìn)行 電極加工的下一個步驟.如下圖： 11 3、上機(jī)裝夾： 一.首先保證治具是否可以正常使用. a.中心位置是否確認(rèn)。 b.治具是否有損傷。 c.是否可以正常安裝。 d.避空工件盡量分中加工,因為多數(shù)避空工件的中心與治具的中心不一致。 二.保持治具的清潔,切忌有異物 三.正確使用治具,切勿將治具的零部件裝反或裝錯。 12 四.正確使用刀具,特別是一些編碼已經(jīng)模糊的刀具,要正確地區(qū)分. a.刀徑大小的區(qū)分 ,可用標(biāo)準(zhǔn)的卡尺去測量 . b.鼻形刀與平底刀的區(qū)分. c.對自己不能確認(rèn)的刀具,應(yīng)向有經(jīng)驗者請教. d.刀具避空太長易導(dǎo)致彈刀,過短則損壞工件, 所以應(yīng)根據(jù)實際選用合適的刀具. e.檢查程式中標(biāo)識的刀具號是否與刀庫中刀具號一致. 五.注意方向,所有工件都必須按標(biāo)準(zhǔn)擺放(字碼處朝外)特殊情況除外.如下圖： 六.裝夾的檢查,用手搖擺是否有松動,注意檢查方向,特別是有避空, 線割,基準(zhǔn)角 的工件. 第四章 4.2 加工過程中的注意事 一.檢查程式 a.特別注意刀號 T 與刀具補(bǔ)償 H 值是否一致 b.檢查 Z 值是否有異常.(指加工中安全高度) c.檢查轉(zhuǎn)速及進(jìn)給是否合理(如 makion 最大轉(zhuǎn)速不可超過 3 萬.Roeders 不 可超過 4.2 萬. 二.檢查刀具是否符合編程規(guī)定 a.確認(rèn)用刀與編程一致. b.注意刀長是否一致及避空. 三.機(jī)床工件坐標(biāo)參數(shù)設(shè)定(特別要注意工件的安全高度) 13 四.調(diào)用程式時注意程式名是否與標(biāo)簽一致預(yù)防調(diào)錯程式. 如區(qū)分粗幼公及火花位是否一致. 五.啟動程式前應(yīng)快速對工件參數(shù)以及刀具裝夾作一快速回顧注意發(fā)現(xiàn)問題.一 般情況都將進(jìn)給調(diào)慢,目視 程式走完第一刀,當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時應(yīng)馬上停止加工.待 調(diào)查清楚異常原因后才可繼續(xù)加工. 六.程式加工.當(dāng)工件開始加工后應(yīng)注意是否有斷刀,彈刀的情況.以及轉(zhuǎn)速, 進(jìn)給是否合理.對此類情況應(yīng)向有經(jīng)驗者請教, 或者詢問編程師傅. 七.當(dāng)自己對這一工件不確定時應(yīng)向有經(jīng)驗者請教或者多方自檢. 保持對刀 器的清潔，刀尖以及對刀器上不可有異物. 八. 故障: a.當(dāng)機(jī)器發(fā)生故障時應(yīng)該及時排除,可馬上通知組長或者機(jī)修(如對刀器有 問題,卡刀,特別的異音.). b. 工件報廢時應(yīng)及時向組長反映,不可丟棄或者隨便換料加工. c. 當(dāng)撞機(jī)時馬上通知組長調(diào)查原因,做必要的檢討防止類似情況發(fā)生. 九、加工中的注意事項： 1.機(jī)床在加工過程中的運(yùn)作情況. 1.機(jī)床有無出現(xiàn)異常響聲或抖動異常狀況. 2.油壓,氣壓是否達(dá)標(biāo).機(jī)械手操作是否正常 2.工件在加工過程中的運(yùn)作情況. 1.開粗刀具切屑是否順暢. 2.加工參數(shù)是否合理.(刀具的轉(zhuǎn)速與進(jìn)給要搭配) 3.在加工過程中我們要了解程式加工的方式 開粗-中光-光刀.要了解每一條程序每一把刀走的大概位置.能提升加工 的技術(shù)水平積累經(jīng)驗.更能為以后做編程打下基礎(chǔ).(重要) 十、加工后的注意事項 （一）.自檢 工件的外觀: 1.表面有沒有蹦角,碰傷,刮傷或是彎曲. 2.基準(zhǔn)平面是否平順.分中臺是否到位.曲面是否光滑,側(cè)面有沒有彈刀痕跡.等 等! 3.檢查是否存在程式漏加工現(xiàn)象. (二).清潔 1.銅電極下機(jī)前要吹干銅屑和油污. 2.石墨電極下機(jī)前要吹干凈工件表面 14 3.所有電極下機(jī)后都要求分清模號,零件號,粗幼公. 3.送下一工段. 注意有高度與圖紙不符的電極一定先要編程改圖擋,后帶圖紙以及程序單送檢測 并簽收. 4.3 MAKINO V22 刀庫簡介 V22 機(jī)床的刀具號和刀套號是一一對應(yīng)的！其刀庫一般可容納十五把刀，但在 貝爾羅斯的 V22 其刀庫可容納三十把刀六至十號十六號至三十號刀套是可變動 刀，以滿足電極對不同刀具的需求！ 一號刀是 D1R0.5（光刀） 二號刀是 D2R1（光刀） 三號刀是 D3R1.5（光刀） 四號刀是 D6（開粗刀） 五號刀是 D6（光刀） 十一號刀是 D1（光刀） 十二號刀是 D2（光刀） 十三號刀是 D3（光刀） 十四刀是 D0.5R0.25（光刀） 十五刀是 D0.5（光刀） 4.4 手機(jī)按鍵石墨電極加工實例 1.首先編程人員把程序單交給 CNC 操作人員如下圖的程序單： 2.認(rèn)真的看圖紙及其編號，在電腦中找出其對應(yīng)的程序并考入機(jī)床 V22 中。 3.在待加工區(qū)找到圖紙要求的的石墨材料（這次加工的電極要求尺寸是 40*35*60 分別代表長寬高） 。如下圖所示： 15 4正確的裝夾治具如下圖所示安裝（安裝之前應(yīng)該檢查治具擦干凈，以免給加 工帶來誤差！） 5在機(jī)床上調(diào)出程序單上的程序查看每一個程序使其與程序單上的刀具一一對 應(yīng)，如這次加工的是手機(jī)按鍵的石墨電極其程序編號是 D098-E326 其用到的刀 具有 D6（開粗）6（光刀）D1R0.5（光刀）D2R1（光刀）D0.5（光刀） R0.2（光刀）其中 R0.2 的光刀可以放到九號刀套即 23 號刀！如下圖所示： 6.檢查下刀庫里面的刀是否完好如有損傷應(yīng)立即換刀，以免影響加工的精度。 16 7.在機(jī)床上找到對刀的程序輸入要對的刀號，開始對刀。(V22 采用的是接觸式 對刀！) 8.對完刀之后再次核對下程序看是否正確。 9 對好刀后把工件裝入機(jī)床中并加緊(注意要看圖紙是怎么要求裝夾的)，關(guān)上 機(jī)床門按下開始開關(guān)看第一刀的走到路線，認(rèn)真觀察看是否有異常。 上圖為電極的裝夾！ 17 上圖為加工中（加工過程中操作人員必須帶口罩防止石墨灰塵吸入危害健康！ ?。?10加工過程中注意看著刀的進(jìn)給，如有崩角之類的事故發(fā)生應(yīng)立即停止查找 原因。 11.工件加工完之后應(yīng)拿下查看是否與圖紙一致，是否電極有損壞，如果一切良 好貼上標(biāo)簽送測量。下圖為其加工好的圖片以及在 UG 里的圖片及 shimo。 圖為石墨電極貼上了標(biāo)簽！ 11.下圖為經(jīng)過一系列的加工出來的成品。 18 4.5 手機(jī)按鍵石墨電極每把刀的走刀路線 1.第一把刀 D6(開粗)的走刀路線： 第二把刀 D6（光刀）的走刀路線： 19 第三把刀 D1R0.5(光刀)的走刀路線 第四把刀 D2R1(光刀)的走刀路線 20 第五把刀 D0.5(光刀)的走刀路線 第六把刀 R0.2(光刀)的走刀路線 21 4.6 手機(jī)按鍵石墨電極的主要程序 % (Tool Name :D6.0) (Diameter D=6.00 R=0.00) (Length L=50.00 FL=15.00) (=) G28 G91 Z0.0 G40 G17 G49 G00 G90 T05 M06 G90 G54 X0. Y0. G05P10000 M250 M08 G00 X-22.4231 Y-29. S15000 M03 G43 Z90. H05 G01 Z76.653 F3000. Z75.653 F1800. Y-23. Y23. F3000. X-18.3462 Y-23. X-14.2692 22 Y23. X-10.1923 Y-23. G01 Y-19. G02 X22.5 Y-23.06 I-4.06 J0.0 G01 X-20.5 G02 X-22.6637 Y-22.1637 I0.0 J3.06 G01 X-25.6637 Y-19.1637 G02 X-26.56 Y-17. I2.1637 J2.1637 G01 Y19. G02 X-22.5 Y23.06 I4.06 J0.0 G01 X0.0 X2. G03 X5. Y26.06 I0.0 J3. G01 Z65.5 G00 Z90. M05 M09 G05P0 G91G28Z0. M30 % Tool Name :R1) (Diameter D=2.00 R=1.00) (Length L=50.00 FL=6.00) (=) G28 G91 Z0.0 G40 G17 G49 G00 G90 T02 M06 G90 G54 X0. Y0. G05P10000 M250 M08 G00 X-21.2886 Y-11.2817 S26000 M03 G43 Z86. H02 G01 Z77.013 F3000. Z73.013 F1000. X-21.2783 Y-11.2715 Z73.0383 F2500. X-21.2393 Y-11.2325 Z73.1207 X-21.2003 Y-11.1935 Z73.1802 X-21.1613 Y-11.1545 Z73.2222 X-21.1223 Y-11.1155 Z73.2556 X-21.0833 Y-11.0765 Z73.279 X-21.0443 Y-11.0375 Z73.2936 X-20.9663 Y-10.9595 Z73.3022 23 X-20.9273 Y-10.9205 Z73.2983 X-20.8883 Y-10.8815 Z73.2868 G01 X-21.147 Y-14.0581 X-21.7531 Y-11.8953 G02 X-21.8162 Y-11.4319 I1.2064 J.4004 X-21.7873 Y-11.2248 I4.3348 J-.5012 X-21.2517 Y-10.55 I1.0393 J-.2749 X-20.8354 Y-10.4283 I.7415 J-1.7627 X-20.6861 Y-10.4265 I.0874 J-1.0714 G01 X-20.57 Y-10.4247 X-3.5572 Y-10.4221 X.464 X.964 G03 X1.3104 Y-10.2221 I0.0 J.4 G01 X1.4258 Y-10.0221 G00 Z90. M05 M09 G05P0 G91G28Z0. M30 % (Tool Name :R0.2) (Diameter D=0.40 R=0.20) (Length L=45.00 FL=1.00) (=) G28 G91 Z0.0 G40 G17 G49 G00 G90 T07 M06 G90 G54 X0. Y0. G05P10000 M250 M08 G00 X-7.0099 Y15.514 S30000 M03 G43 Z86. H07 G01 Z78.08 F3000. Z74.9518 F1000. X-7.0037 Y15.5202 Z74.9435 F2500. X-6.9789 Y15.5449 Z74.8959 X-6.9665 Y15.5573 Z74.858 X-6.9541 Y15.5697 Z74.8015 X-6.9469 Y15.577 Z74.7657 . X7.9169 Y-15.5302 Z74.9241 24 X7.9363 Y-15.5109 Z74.953 X7.975 Y-15.4722 Z74.998 X8.0137 Y-15.4335 Z75.0252 X8.0197 Y-15.4275 Z75.0289 X8.0191 Y-15.4704 Z74.9991 X8.013 Y-15.4765 Z74.9945 X7.9613 Y-15.5282 Z74.9295 X7.9355 Y-15.554 Z74.8661 X7.9097 Y-15.5798 Z74.7501 X7.9024 Y-15.5871 Z74.7172 X7.9334 Y-15.582 Z74.7445 X7.9534 Y-15.5784 Z74.7621 X7.9702 Y-15.5616 Z74.8405 X8.0015 Y-15.5304 Z74.9267 X8.0183 Y-15.5136 Z74.9516 G00 Z78.08 Z86. M05 M09 G05P0 G91G28Z0. M30 致 謝 經(jīng)過幾個月的時間，畢業(yè)設(shè)計總算是告一段落了。在編寫時確實遇到 了不少的困難，從開始的題目到最后完成，要十分感謝老師在校期間的授 教，為寫畢業(yè)設(shè)計和走上工作崗位都起到了很大的作用。也要感謝企業(yè)的 培養(yǎng)，在企業(yè)中能夠目睹整套模具的設(shè)計和制造，并參與其中的某些環(huán)節(jié)， 更要十分感謝給我指導(dǎo)的師傅，沒有師傅的指導(dǎo)是沒有方向的。同時也要 感謝趙老師對我的畢業(yè)設(shè)計提出的寶貴意見。這次畢業(yè)設(shè)計的完成使我受 益匪淺，獲得了不少的知識，這些知識在以后的工作中會起到很大的作用。 25 參考文獻(xiàn) 1 屈華昌. 塑料成型工藝與模具設(shè)計. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1996. 2 塑料模設(shè)計手冊編寫組. 塑料模設(shè)計手冊. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2000. 3 閻亞林. 塑料模具圖冊. 北京: 高等教育出版社, 2004. 4 荷花妹. UGNX4 產(chǎn)品模具設(shè)計入門一點通. 北京: 清華大學(xué)出版社,2004. 5 牛寶林. Pro/E 模具設(shè)計實例教程. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2007. 6 武友德, 陳洪濤. 模具數(shù)控加工. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2004. 7 李云程. 模具制造工藝學(xué). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2001. 8 韓鴻鸞, 榮維芝. 數(shù)控機(jī)床加工程序的編制. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002. 9 范有發(fā). 沖壓與塑料成型設(shè)備. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2001. 10 李澄, 吳天生, 聞百橋,. 機(jī)械制圖. 北京: 高等教育出版社, 2003. 11 胡建生, 汪正俊, 陳清勝,等. AutoCAD 繪圖及應(yīng)用教程. 北京: 機(jī)械工 業(yè)出版社, 2004. 26