▌石墨材料加工的优越性
以往模具制造中的电火花加工普遍使用紫铜作为电极材料。随着铜材料价格的提升,石墨工艺的进步使得石墨材料价格的降低,石墨正越来越多地广泛地被用作放电加工的电极材料。和铜相比,石墨材料有着各方面的优越性。
1.良好的机械加工性能
石墨材料加工的切削阻力更小,其加工效率大约是铜的2~3倍,采用石墨材料可以有效缩短电极的加工时间。
2.更容易实现薄筋形状的加工
铜电极加工产生的切削热容易产生热变形,由于其塑性材料的特性,在加工薄筋形状时也容易发生弹性形变引起加工震动;而石墨本身由颗粒烧结而成,其耐热、脆性材料的特性可以减少加工过程中产生的变形和震动。
图1石墨电极更容易实现高长宽比的薄筋电极加工
3.卓越的放电粗加工效率
铜的熔点为℃,而放电瞬间温度可达℃,采用铜电极更容易磨损,而石墨在℃才会出现升华,所以采用石墨电极更容易承受大电流,同时可以实现更小的电极损耗。
4.重量更轻
石墨密度仅为铜的1/5,采用石墨电极可大大减小火花机加工时对机头产生的负载。
5.较小的热膨胀率
石墨的热膨胀率是铜的1/4,可以有效减少放电时电极的发热变形带来的误差。
▌没有合适的石墨加工机,是困扰石墨得以应用的重要原因
铣削铜电极是很简单的,模具工厂里的加工中心既可以用来铣削模具,又可以用来铣削电极。但是,对于加工石墨电极来说就是个问题了。
如果石墨加工时产生的切屑粉尘进入丝杆、导轨、主轴等机床关键部位,会加剧磨损,同时由于碳和铁的电化学性质,二者接触极易发生氧化。另外,石墨从加工室泄露进入工作环境中也会对人体产生伤害。
E3是由牧野亚洲全新设计推出的一款立式石墨加工机,针对石墨材料的特性,其卓越的结构设计、高速30k主轴、PRO.6系统以及SGI.5控制技术可以大幅度缩短加工时间并保证加工质量,同时其多向开门的结构可以灵活进行自动化布线。
1.更大倾斜角的X轴护板
机床Y轴和Z轴在移动过程中形成的扰流,如图2所示,使得石墨粉尘难以被吸尘器吸走,E3拥有更大倾斜角的X轴护板(图3),使得吸尘气流更顺畅,经ANSYS分析(图4)和实际切削论证,可有效减少产生,使气流更顺畅,吸尘更彻底,同时,由于X轴护板倾角增大,加工室的体积也相应减小,从而使得内外气压差更大,便于粉尘吸走。
图2机床移动过程中形成的扰流
会影响粉尘的吸尘效果
图3更大角度的X轴护板
可减小加工室体积,增大气压差
图4ANSYS分析由于更大的X轴护板倾角
吸尘气流更加顺畅
2.特殊设计的气流通道加工室内有上方宽大,下方窄小的气流通道(图5),当集尘器工作时,气流自上而下运动,而下方较窄的横截面积可以增大空气流速,使得底部粉尘容易被吸走。而当集尘器暂停工作时,加工室内的负压会使粉尘向上移动,由于气流通道上部较大的截面积,空气流速也会降低,粉尘会在重力的作用下自然下沉。
图5上宽下窄的气道使靠近工作台的位置
具有更大的气压
3.双重密封各轴均设有密封垫圈以及防尘罩防止石墨粉尘进入丝杆和导轨,同时移动部分还设有刮板防止石墨粉尘和油污粘连。
4.主轴
1)轴承安装时设置预载荷,在保证主轴转速可达到rpm的同时,也保证了材料的高去除率。
2)主轴设有热伸长传感器,监控主轴的热伸长情况,保证长时间加工的精度和稳定性。
3)圆筒式主轴设计,所有的线缆和管路均从主轴顶部连接,方便更换。
4)油气润滑有效保证轴承长时间加工寿命。流更顺畅,吸尘更彻底,同时,由于X轴护板倾角增大,加工室的体积也相应减小,从而使得内外气压差更大,便于粉尘吸走。
5.自动化设计
1)左右双自动化门,且前部可选配自动化门,既可通过机器人实现单向排列或对门排列的自动化产线,同时可以实现单机+机器人电极库+火花机的简单自动化。
图6左右双自动化门与电极库组成自动化线
图7E3+ERC80+EDNC6组成的自动化线
2)刀盘采用铝制成,另外增加支撑轴承,在降低刀盘重量的同时,刀盘可承重30把E40刀柄。
3)选配BLUM对刀仪,便于实现机内进行高精度的刀具测量。
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