石墨具有較高的高溫強(qiáng)度、低熱膨脹系數(shù)、較好的可加工性和 良好的熱、電導(dǎo)率,因此石墨電極廣泛應(yīng)用于冶金、電爐、電火花加工等領(lǐng)域。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(shí)電極形狀(薄壁、小圓角、銳變)等也對(duì)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。因此如何提高加工效率、降低加工刀具成本 成為石墨電極加工的一個(gè)重要問題。
1 石墨電極加工工藝比較
目前碰到的主要矛盾在于石墨機(jī)出產(chǎn)量太少,電火花機(jī)無電極可打,經(jīng)常處于等工狀態(tài)。對(duì)于汽車塑料模具而言,一般都是加強(qiáng)筋 和倒扣以及型腔太深加工中心銑不到的地方才會(huì)需要電極,而對(duì)于編程來講,不管是單條程序加工還是多條程序加工電極的編程方法是不變的,所以即便是要求自動(dòng)換刀選用的策略也是不變的。
1.1 以往加工方法
以往的加工方法是單個(gè)電極單個(gè)裝夾單條程序一條一條做的, 因電極的程序時(shí)間一般都比較短,所以機(jī)加工人員經(jīng)常是呆在機(jī)床的旁邊,等著程序結(jié)束后換刀再做另一條程序。編程用的刀具長度每回也都不一樣,造成機(jī)加人員每次都需要重新裝夾和對(duì)刀,增加了工時(shí)的同時(shí)錯(cuò)誤率也加大了。一個(gè)操作工只能做一臺(tái)機(jī)床,費(fèi)事費(fèi)力。而且因?yàn)闄C(jī)床比較多,我們輸出的 NC 程序都是以同一個(gè)機(jī)床型號(hào)輸出的,加工人員還要在每條程序的頭和尾改成他們各自機(jī)床所能識(shí)別的代碼。
1.2 優(yōu)化加工方法
對(duì)于編程來講,現(xiàn)在一般需要預(yù)先知道自己做的這個(gè)工件所要上哪臺(tái)機(jī)床上做,(現(xiàn)在有 ERP 系統(tǒng)查一下就可以了)那么在程序做完后輸出程序的時(shí)候就可以直接選擇該機(jī)床輸出它能識(shí)別的代碼, 不需機(jī)加人員再編輯程序或讓編程人員重新輸出了。操作工現(xiàn)在只需要調(diào)用一條程序就可以了,也不用象以往那樣需要調(diào)好幾條程序了,我們?cè)诤筇幚淼臅r(shí)候就已經(jīng)串聯(lián)起來了。
1.3 刀具比較
在做自動(dòng)換刀之前,現(xiàn)場配備的刀具都是各式各樣的,長短參 差不齊,操作工在裝刀的時(shí)候都是根據(jù)程序單上的長度安裝的,用的是彈簧芯的夾頭,碰到面比較陡的時(shí)候,刀子勢必就伸的很長,這樣一來也就容易彈刀,而且彈簧芯時(shí)間用久了,精度也會(huì)差,對(duì)于電極這種加工精度要求比較高的零件來講,是不允許的。在這樣的情勢下,因此決定為石墨機(jī)專門配新的刀具及夾持。
以往用的比較多的夾持,該夾持操作方便,無需輔助即可安裝 使用,但遇到有斜面且型面又比較高時(shí),它所需要伸出的刀具比較 長,強(qiáng)度不夠,做出來的精度有所不準(zhǔn)。燒刀機(jī)裝夾比較麻煩,需要用燒刀機(jī)加熱后把它燒進(jìn)去后才能使用,但它的精度比較高,且碰到陡面時(shí),刀具伸出很短就能滿足所需的長度。
為了最大化的利用燒結(jié)刀的優(yōu)勢,為其配備了標(biāo)準(zhǔn)刀庫在燒刀時(shí)刀子伸出的長度是定死的,并且和編程人員刀具庫里的長度是一致的。這樣一來,因精加工的刀子切削的量少所用的刀子也就沒必要經(jīng)常燒上燒下的,節(jié)約了刀具管理員的燒刀時(shí)間。對(duì)編程來講也不要再一把刀一把刀的設(shè)置長度了,預(yù)先做個(gè)刀庫調(diào)入編程軟件里就可以了。而對(duì)于長度大于刀庫里的刀具我們則把它們放在后面的 刀號(hào)里,以備臨時(shí)選用。
2 數(shù)據(jù)分析整理
2.1 刀具壽命的比較
在刀具大小及長度都確定下來以后,就要去測試刀具的性能, 便于選擇合適的刀具用于石墨加工。因?yàn)槲覀兡壳罢谑褂玫氖莔illstar 和藍(lán)幟這兩家單位的刀具,所以就用這兩家廠家的刀具進(jìn)行刀具耐用性能的比較。轉(zhuǎn)速和進(jìn)給都按照其樣本上的 100%給予。各做 4 塊 4 個(gè)大電極的板,結(jié)果如下表 2.1 所示。
表 2.1 刀具壽命比較
刀具直徑 Millstar FS 藍(lán)幟FS 壽命
20r1 25004000 28004000 6H5H
16r1 35006000 35006000 5H4H35M
10r1 20008000 20008000 3H3H24M
8r4 30008000 30008000 5H4H40M
8r1 20008000 20008000 3H20M3H10M
6r3 300010000 300010000 5H5H30M
6r.5 12008000 15008000 2H45M3H
4r2 80012000 75012000 2H2H20M
2r1 50015000 50015000 1H30M1H25M
對(duì)于上表中 16R0 的刀,現(xiàn)在主要用于做電極的基準(zhǔn)。以往我們是用 16R1 的刀每層切 0.4mm 而對(duì)于 10mm 厚的基準(zhǔn)來講,我們總共要切 250 層才能把基準(zhǔn)做完,浪費(fèi)時(shí)間,現(xiàn)在由于 16R0 的刀刃長比較長,我們只要做一刀就可以直接把基準(zhǔn)銑出來了,省了大量的時(shí)間。
2.2 價(jià)格比較
通過對(duì)上面兩家廠家刀具的性能、壽命比較看,各有長處,但是總體來講 millstar 的要稍好一點(diǎn)且藍(lán)幟的刀片比較貴,一般 2 刃刀每片刀片需 60 元左右,而 millstar 的只有 35 元左右,且開粗的刀具都是鑲片刀,藍(lán)幟的刀片與刀頭之間沒有壓板固定,它僅依靠刀片上的一個(gè)螺絲固定,穩(wěn)定性很差,有刀片爆掉的可能存在。所以結(jié)合上 述幾點(diǎn),最終選擇的是 millstar 的刀具。
3 結(jié)論
編程上,使用多個(gè)電極組合編程及自動(dòng)換刀的方式,使操作工只需要調(diào)用一次程序即可完成幾個(gè)電極的加工。在刀具的選擇上燒結(jié)刀具剛性和穩(wěn)定性比卡簧的固定方式好,故選擇燒結(jié)夾頭固定刀具。在刀具壽命的測試中,Millstar 的刀片在石墨加工上成本更低,故選擇 Millstar 的刀片。
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