毕业设计（论文）手机按键石墨电极的加工工艺及流程设计

I 天津轻工职业技术学院 毕业设计(论文) 课题 ：手机按键石墨电极的加工工艺及流程设计 专 业：数控设备应用与维护 班级 ： 学生姓名 ： 学生学号 ： 指导教师 ： 提交日期 ：2010 年 12 月 26 日 成绩 ： 答辩日期： 答辩成绩： 答辩教师 ： 总评成绩： II 课题设计要求 1. 在加工前应该认真的核对程序。 2. 正确的安装治具，用纸擦干净留在治具的灰尘，保持治具的清洁，以防 治具的不清洁给加工带来误差。 3. 治具安装在机床上时应该注意方向。 4. 在机床上应该认真的看机床上的程序，要看每把刀的转速以及进给看是 否超过其使用的刀具最大转速，看其进给是否过快。 5. 在检查程序时还应该注意其刀具号（T）与刀长号（ H）是否是一一对 应的，如果不一致的话话会导致主轴撞机。 6. 加工之前必须要检查刀库中要用到的刀具是否有损坏，如果有损坏应立 刻换把新的刀具，以防对加工的精度产生影响。 7. 在加工过程中注意提前戴上口罩以防石墨被自己吸入肺中影响自己的健 康。 8. 加工时应看着刀具的走刀路线，看是否与程序的一致。 9. 如果第一把开粗刀跑完之后发现有蹦角的情况应立即把机床停下检查原 因。 10. 其他的几把刀具如果发现类似情况也应立刻停下机床检查原因。 11. 工件加工完之后应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状是否与图纸上的一致。看看是否有过 切的情况，如果发现问题应立刻解决。 13. 工件加工完之后如果没发现问题则应贴上其相应的标签送测量。 III 设计题目 手机按键石墨电极的加工工艺及流程设计 指 导 教 师 综 合 阅 评 意 见 平时成绩 020 材料成绩 040 指导教师 IV 内容摘要 进入 70 年代以来，以大规模集成电路和微电子计算机为代表的微电子技术的飞跃发展， 迅速应用到生产实践中，出现了种类繁多的计算机控制的机床以及具有柔性功能的自动化生产 线。数控机床是机电一体化设备的一种。所谓数控就是数字控制，根据生产的程序采用电子计 算机进行数字计算，然后对生产过程进行控制，以实现生产过程自动化的一种技术。随着电子 计算机的发展，数控技术的应用也越来越普及，其中发展特别迅速的一个方面，就是加工中心。 石墨电极的机械加工是石墨电极生产的最后一道工序，其加工方法与金属制品的加工方法 相似。加工中心电极加工机床以其效率高、精度高、自动化程度高和便于调整，成为电极机械 加工机床的重要发展方向。 炭素企业从 80 年代末期开始使用数控电极加工机床，如吉林炭素集团有限责任公司和兰 州炭素有限公司同时引进的美国英格索尔公司制造的数控电极加 工自动线，后来吉林炭素集 团有限责任公司又引进日本不二越公司制造的数控电极加工自动线。从使用情况看，效果是 明显的，不但降低了工人的劳动强度，改善了生产环境，提高了劳动生产率，而且由于采用 加工中心，使石墨电极的加工质量明显提高。由于石墨电极(与铜相比)有电极消耗少、放电加 工速度快、机械加工性能好、重量轻、热膨胀系数小等优越性，已经被大家逐步认识并接受。 拥有了石墨电极就拥有了模具的明天! 关键词：数控机床 加工中心 自动化 石墨电极 V 目 录 第一章 绪论 .1 第二章 加工中心 .2 2.1 加工中心的发展史 .2 2.2 加工中心的分类 .2 2.3 加工中心的优点 .3 2.4 加工中心的维护 .3 2.5 加工中心安全规则 .4 2.6 加工中心刀库 .4 2.7 MAKINO V22 简介 .5 第三章 石墨电极 .6 3.1 石墨电极材料特性 .6 3.2 石墨电极机电加工要求与特点 .7 3.3 刀具在石墨加工的应用 .8 第四章 石墨电极的加工工艺及流程 .10 4.1 治具的正确安装 .11 4.2 加工过程中的注意事项 .13 4.3 MAKINO V22 刀库简介 .14 4.4 手机按键石墨电极加工实例 .15 4.5 手机按键石墨电极每把刀的走刀路线 .18 4.6 手机按键石墨电极的主要程序 .22 致谢 .25 参考文献 .26 0 第一章 第一章 绪论 模具在家电、汽车、机电、航空航天等工业领域日益成为工业化批量生产 的主要工艺设备，承担了这些工业中 6090的产品零部件的加工生产。近 年来高速铣削突破了传统铣削难以加工高硬、高强、高韧模具材料的限制。但 电火花加工具有加工精度和表面质量高，可加工范围宽，特别是在复杂、精密、 薄壁、窄缝、高硬材料的模具型腔加工中的优势是高速铣削所不能比拟的，因 此放电加工将仍然是模具型腔加工的主要手段。由于石墨电极(与铜相比)有电 极消耗少、放电加工速度快、机械加工性能好、重量轻、热膨胀系数小等优越 性，逐渐代替铜电极成为电加工电极的主流。 目前象海尔、康佳、科龙、创维、 华益盛、恒佳等一批模具业的知名企业也已经大量应用石墨，并取得两良好的 经济效益。 随着加工中心的发展，加工中心以其加工精度的优势及其操作上的简便其 加工工艺及效率给人本带来很多方便，尤其是在选材上给了人们更多的选择， 而石墨就是其中的一个，近年来随着精密模具及高效模具（模具周期越来越短） 的推出，人们对模具制作的要求越来越高，由于铜电极自身种种条件的限制， 已越来越不能满足模具行业的发展要求。石墨作为 EDM 电极材料，以其高切削 性、重量轻、成形快、膨胀率极小、损耗小、修整容易等优点，在模具行业已 得到广泛应用，代替铜电极已成为必然。石墨电极的优点是加工较容易，金属 去除率高，以及石墨损耗小。故此，越来越多的模具厂放弃使用铜电极而改用 石墨电极。有些形状的电极不能用铜制造，但石墨则较容易成型。铜电极较重 (石墨重量为铜的 1/5)，不太适合加工大电极，这也是改用石墨电极的原因之 一。 模具厂由铜电极转用石墨电极，需要明白该如何使用石墨材料，以及要考 虑其他许多因素。石墨分为不同等级，在特别应用程序使用适当等级石墨和机 器参数才可达到理想的效果。如使用石墨电极的机器操作人员使用与铜电极相 同的设定，结果是令人失望的。因为铜的熔点是 1,083oC，而石墨的熔点在 3,400oC 才会出现。石墨电极能承受更大的机器设定条件。这些设定计算出金 属去除的速度和石墨损耗量。如需要严格控制电极的物料，可将石墨电极在粗 加工时设于非损耗状态（损耗少于 1%） 。但铜电极则不使用。 石墨电极加工较 容易。石墨的铣削加工速度较其它金属加工快 23 倍，而且不需要额外的人工 处理。然而，铜电极需要人手挫磨。高速石墨加工中心制造电极速度快，效率 1 高，以及没有粉尘的问题。选择硬度合适的工具和石墨，可减少刀具的磨损和 电极的破损。比较石墨电极与铜电极的一般工作，发现石墨电极的铣削时间较 铜电极快 67，而放电加工则快 58。加工时间大幅减少，增加生产力和减少 制造成本。 第二章 第二章加工中心 2.1 加工中心的发展史 加工中心最初是从数控铣床发展而来的。第一台加工中心是 1958 年由美 国卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在数控卧式镗铣床的基础上增加了自动 换刀装置，从而实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻 丝等多种工序的集中加工。 二十世纪 70 年代以来，加工中心得到迅速发展，出现了可换主轴箱加工 中心，它备有多个可以自动更换的装有刀具的多轴主轴箱，能对工件同时进行 多孔加工。 2.2 加工中心的分类 1、按加工工序分类 加工中心按加工工序分类，可分为镗铣与车铣两大类。 （1）镗铣 （2）车铣 按控制轴数分类 2、按控制轴数可分为： （1）三轴加工中心。 （2）四轴加工中心。 （3）五轴加工中心。 3、按主轴与工作台相对位置分类 (1)卧式加工中心：是指主轴轴线与工作台平行设置的加工中心，主要适 用于加工箱体类零件。 卧式加工中心一般具有分度转台或数控转台，可加工工件的各个侧面；也 可作多个坐标的联合运动，以便加工复杂的空间曲面。 2 (2)立式加工中心：是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适 用于加工板类、盘类、模具及小 型壳体类复杂零件。 第二章 2.3 加工中心的优点 工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不同工序， 自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动 轨迹及其他辅助机能，依次 完成工件几个面上多工序的加工。并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效 率大大提高。 加工中心由于工序的集中和自动换刀，减少了工件的装夹、测量和机床调 整等时间，使机床的切削时间达到机床开动时间的 80左右(普通机床仅为 1520)；同时也减少了工序之间的工件周转、搬运和存放时间，缩短了生产 周期，具有明显的经济效果。加工中心适用于零件形状比较复杂、精度要求较 高、产品更换频繁的中小批量生产。 加工中心与数控机床 与数控铣床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统(CNC)、伺服系 统、机械本体、液压系统等各部分组成。 但加工中心又不等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在于加 工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库安装不同用途的刀具，可在一次 装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、镗、铰、攻螺纹、 切槽等多种加工功能。 2.4 加工中心的维护 一、加工中心定期检查项目 1、主轴在额定最高转速下运转轴承状态 测振仪 2、设备水平检测 水平仪 3、X/Y/X 轴相互垂直度检测 方箱/角尺 4、X/Y/Z 轴重复定位精度检测 激光干涉仪（视设备品牌可以自动补偿） 卧式加工中心 5、X/Y/Z 轴累计误差检测 激光干涉仪（视设备品牌可以自动补偿） 6、主轴 300mm 径向跳动检测 7、主轴与工作台面的垂直度检测 8、X/Y/Z 轴滚珠丝杠轴承状态检测、 9、X/Y/Z 轴丝杠状态检测 二、加工中心定期保养项目 机械部份 1、 检查润滑系统，压力表状态，清洗润滑系统过滤网，更换润滑油，疏 通油路， 3 2、 检查气路系统，清洁空气过滤网，消除压力气体的泄漏。 3、 检查液路系统，清洁过滤器、清洗油箱，更换或过滤油液。可能的情 况下，更换密封件。 4、 紧固各传动部件，更换不良标准件。 5、 油脂润滑部位，按要求，加注润滑脂 6、 清洁、清洗各传动面， 7、 检查刀库、机械手状态，分析机械手磨损状态，向客户提出更换建议。 8、 修复修正外部元件的损坏件。 9、 检查防护罩状态。准确的将信息反馈给客户。 电气部份 10、清洁控制柜内电气元件，检查、紧固接线端子的紧固状态。 11、清洗、清洁数控系统控制模块、电路板，清洁风扇，空气过滤网，清 洁散热装置， 12、清洁伺服电机风扇叶片。 13、清洁操作面板内部元件，电路板、风扇。检查插接件的紧固状态。 2.5 加工中心安全规则 1必须遵守加工中心安全操作规程。 2工作前按规定应穿戴好防护用品，扎好袖口，不准戴围巾、戴手套、打 领带、围围裙，女工发辫应挽在帽子内。 3开机前检查刀具补偿、机床零点、工件零点等是否正确。 4各按钮相对位置应符合操作要求。认真编制、输入数控程序。 5要检查设备上的防护、保险、信号、位置、机械传动部分、电气、液压、 数显等系统的运行状况，在一切正常的情况下方可进行切削加工。 6加工前机床试运转，应检查润滑、机械、电气、液压、数显等系统的运行 状况，在一切正常的情况下方可进行切削加工。 7机床按程序进入加工运行后，操作人员不准接触运动着的工件、刀具和传 动部分，禁止隔着机床转动部分传递或拿取工具等物品。 8调整机床、装夹工件和刀具以及擦拭机床时，必须停车进行。 9工具或其它物品不许放在电器、操作柜及防护罩上。 10不准用手直接清除铁屑，应使用专门工具清扫。 11发现异常情况及报警信号，应立即停车，请有关人员检查。 12不准在机床运转时离开工作岗位，因故要离开时，将工作台放在中间位置， 刀杆退回，必须停车，并切断主机电源。 2.6 加工中心刀库 加工中心的自动换刀装置由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀库种类很 多，常见的有盘式和链式两类。链式刀库存放刀具的容量较大。 换刀机构在机床主轴与刀库之间交换刀具，常见的为机械手；也有不带机 械手而由主轴直接与刀库交换刀具的，称无臂式换刀装置。 加工中心刀库分 4 为圆盘式刀库及机械手刀库两种 一、圆盘式刀库 圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般 从 1 编到 12、18、20、24 等，即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀 位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。 1. 制造成本低。主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度 得到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构” ，前后、 上下运动主要选用气缸。装配调整比较方便，维护简单。一般机床制造厂家都 能自制。 2. 每次机床开机后刀库必须“回零” ，刀库在旋转时，只要挡板靠近（距 离为 0.3mm 左右）无触点开关，数控系统就默认为 1 号刀。并以此为计数基准， “马氏机构”转过几次，当前就是几号刀。只要机床不关机，当前刀号就被记 忆。刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号编号按逆时针方向，如果刀 库数量是 18，当前刀号位 8，要换 6 号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时 针转。如要换 10 号刀，刀库是顺时针转。 机床关机后刀具记忆清零。 3. 固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一般要 8 秒以上（从一 次切削到另一次切削） 。 4. 圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多，一般 40#刀柄的不超过 24 把，50#的不超过 20 把，大型龙门机床也有把圆盘转变为链式结构，刀具数 量多达 60 把。 二、机械手刀库 机械手刀库换刀是随机地址换刀。每个刀套上无编号，它最大的优点是换 刀迅速、可靠。 1. 制造成本高。刀库有一个个刀套链式组合起来，机械手换刀的动作有 凸轮机构控制，零件的加工比较复杂。装配调试也比较复杂，一般由专业厂家 生产，机床制造商一般不自制。 2. 刀号的计数原理。与固定地址选刀一样，它也有基准刀号：1 号刀。 但我们只能理解为 1 号刀套，而不是零件程序中的 1 号刀：T1。系统中有一张 刀具表。它有两栏。一栏是刀套号，一栏是对应刀套号的当前程序刀号。假如 我们编一个三把刀具的加工程序，刀具的放置起始是 1 号刀套装 T1（1 号刀） ， 2 号刀套装 T2，3 号刀套装 T3，我们知道当主轴上 T1 在加工时，T2 刀即准备 好，换刀后，T1 换进 2 号刀套，同理，在 T3 加工时，T2 就装在 3 号刀套里。 一个循环后，前一把刀具就安装到后一把刀具的刀套里。数控系统对刀套号及 刀具号的记忆是永久的，关机后再开机刀库不用“回零”即可恢复关机前的状 态。如果“回零” ，那必须在刀具表中修改刀套号中相对应的刀具号。 3. 机械手刀库换刀时间一般为 4 秒（从一次切削到另一次切削） 。 4. 刀具数量一般比圆盘刀库多，常规有 18、20、30、40、60 等 5. 刀库的凸轮箱要定期更换起润滑、冷却作用的齿轮油。 5 2.7MAKINO v22 V22 行 程 XYZ 320280300mm 刀 库 容 量 15 把 主 轴 驱 动 马 达 8.4KW 主 轴 转 速 4004,0000 /min 主 轴 锥 孔 HSK-E32 最 大 工 件 尺 寸 450*475*200 (有 限 制 ) 最 大 装 载 重 量 100KG(等 分 布 ) 工 作 台 面 积 450*350 快 速 进 给 速 度 20000mm/min 切 削 进 给 速 度 1-10000mm/min 6 第三章 第三章石墨电极 3.1 石墨电极材料特性 1.CNC 加工速度快、切削性高、修整容易 石墨机加工速度快，为铜电极的 35 倍，精加工速度尤其突出，且其强度很 高，对于超高（5090mm）、超薄（0.20.5mm）的电极，加工时不易变形。 而且在很多时候，产品都需要有很好的纹面效果，这就要求在做电极时尽量做 成整体公电极，而整体公电极制作时存在种种隐性清角，由于石墨的易修整的 特性，使得这一难题很容易得到解决，并且大大减少了电极的数量，而铜电极 却无法做到。 2.快速 EDM 成形、热膨胀小、损耗低 由于石墨的导电性比铜好，所以它的放电速度比铜快，为铜的 35 倍。且其 放电时能承受住较大电流，电火花粗加工时更为有利。同时，同等体积下，石 墨重量为铜的 1/5 倍，大大减轻 EDM 的负荷。对于制作大型的电极、整体公电 极极具优势。石墨的升华温度为 4200，为铜的 34 倍(铜的升华温度为 1100) 。在高温下，变形极小（同等电气条件下为铜的 1/31/5），不软化。 可以高效、低耗地将放电能量传送到工件上。由于石墨在高温下强度反而增强， 能有效地降低放电损耗（石墨损耗为铜的 1/4），保证了加工质量。 3.重量轻、成本低 一套模具的制作成本中，电极的 CNC 机加工时间、EDM 时间、电极损耗等 占总体成本的绝大部分，而这些都是由电极材料本身所决定。石墨与铜相比， 石墨的机加工速度和 EDM 速度都是铜的 35 倍。同时，磨损极小的特性与整 体公石墨电极的制作，都能减少电极的数量，也就减少了电极的耗材与机加工 时间。所有这些，都可大大降低模具的制作成本。 7 3.2 石墨电极机电加工要求与特点 1.电极的制作 专业的石墨电极制作主要采用高速机床来加工，机床稳定性要好，三轴运动 要均匀稳定不振动，而且像主轴这些回转精度也要尽可能的好。对一般的机床 也可以完成电极的加工，只是编写刀路的工艺与铜电极有所不同。 2.EDM 放电加工 石墨电极就是碳电极。因为石墨的导电性能好，所以在放电加工中能节省大 量时间，这也是用石墨做电极的原因之一。 3.石墨电极的加工特点 工业用石墨质硬而脆， 在 C N C 加工时对刀具的磨损较为严重，一般建议 使用硬质合金或金刚石涂层的刀具。石墨在粗加工时刀具可直接在工件上下刀， 精加工时为避免崩角、碎裂的发生，常采用轻刀快走的方式加工。一般而言， 石墨在切深小于 0.2mm 的情况下很少发生崩碎，还会获得较好的侧壁表面质量。 石墨电极 CNC 加工时产生的灰尘比较大，可能入侵到机床的导轨丝杆和主轴 等，这就要求石墨加工机床有相应的处理石墨灰尘的装置，机床密封性也要好， 因为石墨有毒。 3.3 刀具在石墨加工的应用 石墨电极与铜电极相比具有电极消耗小、加工速度快、机械加工性能好、 加工精度高、热变形小、重量轻、表面处理容易、耐高温、加工温度高、电极 可粘结等优点。尽管石墨是一种非常容易切削的材料，但由于用作 EDM 电极 的石墨材料必须具有足够的强度以免在操作和 EDM 加工过程中受到破坏,同时 电极形状(薄壁、小圆角、锐变)等也对石墨电极的晶粒尺寸和强度提出较高的 要求，这导致在加工过程中石墨工件容易崩碎，刀具容易磨损。 刀具磨损是石墨电极加工中最重要的问题。磨损量不仅影响刀具损耗费用、加 工时间、加工质量，而且影响电极 EDM 加工工件材料的表面质量，是优化高 速加工的重要参数。石墨电极材料加工的主要刀具磨损区域为前刀面和后刀面。 在前刀面上，刀具与破碎切屑区的冲击接触产生冲击磨粒磨损，沿工具表面滑 动的切屑产生滑动摩擦磨损。 影响刀具磨损的几点事项： 1、刀具材料 刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成 本以及刀具耐用度影响很大。刀具材料越硬，其耐磨性越好，硬度越高，冲击 韧性越低，材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个 8 关键。对于石墨刀具，普通的 TiAlN 涂层可在选材上适当选择韧性相对较好一 点的，也就是钴含量稍高一点的；对于金刚石涂层石墨刀具，可在选材上适当 选择硬度相对较好一点的，也就是钴含量稍低一点的； 2、刀具的几何角度 石墨刀具选择合适的几何角度，有助于减小刀具的振动，反过来，石墨工件也 不容易崩缺； （1）前角，采用负前角加工石墨时，刀具刃口强度较好，耐冲击和摩擦的性 能好，随着负 前角绝对值的减小，后刀面磨损面积变化不大，但总体呈减小趋 势，采用正前角加工时，随着前角的增大，刀具刃口强度被削弱，反而导致后 刀面磨损加剧。负前角加工时，切削阻力大，增大了切削振动，采用大正前角 加工时，刀具磨损严重，切削振动也较大。 （2）后角，如果后角的增大，则刀具刃口强度降低，后刀面磨损面积逐渐增 大。刀具后角过大后，切削振动加强。 （3）螺旋角，螺旋角较小时，同一切削刃上同时切入石墨工件的刃长最长， 切削阻力最大，刀具承受的切削冲击力最大，因而刀具磨损、铣削力和切削振 动都是最大的。当螺旋角去较大时，铣削合力的方向偏离工件表面的程度大， 石墨材料因崩碎而造成的切削冲击加剧，因而刀具磨损、铣削力和切削振动也 都有所增大。 因此，刀具角度变化对刀具磨损、铣削力和切削振动的影响是前角、后角及螺 旋角综合产生的，所以在选择方面一定要多加注意。 3、刀具的涂层 金刚石涂层刀具的硬度高、耐磨性好、摩擦系数低等优点，现阶段金刚石涂层 是石墨加工刀具的最佳选择，也最能体现石墨刀具优越的使用性能；金刚石涂 层的硬质合金刀具的优点是综合了天然金刚石的硬度和硬质合金的强度及断裂 韧性；但是在国内金刚石涂层技术还处于起步阶段，还有成本的投入都是很大 的，所以金刚石涂层在近期不会有太大发展，不过我们可以在普通刀具的基础 上，优化刀具的角度，选材等方面和改善普通涂层的结构，在某种程度上是可 以在石墨加工当中应用的。 金刚石涂层刀具和普通涂层刀具的几何角度有本质的区别，所以在设计金刚石 涂层刀具时，由于石墨加工的特殊性，其几何角度可适当放大，容削槽也变大， 也不会降低其刀具锋口的耐磨性；对于普通的 TiAlN 涂层，虽然比无涂层的刀 具其耐磨有显著的提高，但比起金刚石涂层来说，在加工石墨时它的几何角度 应适当放小，以增加其耐磨性。 对金刚石涂层来说，目前世界上众多的涂层公司均投入大量的人力和物力来研 究开发相关涂层技术，但是至今为止，国外成熟而又经济的涂层公司仅仅限于 欧洲； 4、刀具刃口的强化 刀具刃口钝化技术是一个还不被人们普遍重视，而又是十分重要的问题。金刚 石砂轮刃磨后的硬质合金刀具刃口，存在程度不同的微观缺口(即微小崩刃与锯 口)。石墨高速切削加工刀具性能和稳定性提出了更高的要求，特别是金刚石涂 层刀具在涂层前必须经过刀口的钝化处理，才能保证涂层的牢固性和使用寿命。 刀具钝化目的就是解决上述刃磨后的刀具刃口微观缺口的缺陷，使其锋值减少 或消除，达到圆滑平整，既锋利坚固又耐用的目的。 9 5、刀具的机械加工条件 选择适当的加工条件对于刀具的寿命有相当大的影响。 （1）切削方式（顺铣和逆铣），顺铣时的切削振动小于逆铣的切削振动。顺铣 时的刀具切入厚度从最大减小到零，刀具切入工件后不会出现因切不下切屑而 造成的弹刀现象，工艺系统的刚性好，切削振动小；逆铣时，刀 具的切入厚度 从零增加到最大，刀具切入初期因切削厚度薄将在工件表面划擦一段路径，此 时刃口如果遇到石墨材料中的硬质点或残留在工件表面的切屑颗粒，都将引起 刀具的弹刀或颤振，因此逆铣的切削振动大； （2）吹气（或吸尘）和浸渍电火花液加工，及时清理工件表面的石墨粉尘，有 利于减小刀具二次磨损，延长刀具的使用寿命，减少石墨粉尘对机床丝杠和导 轨的影响； （3）选择合适的高转速及相应的大进给量。 综述以上几点，刀具的材料、几何角度、涂层、刃口的强化及机械加工条件， 在刀具的使用寿命中扮演者不同的角色，缺一不可，相辅相成的。一把好的石 墨刀具，应具备流畅的石墨粉排屑槽、长的使用寿命、能够深雕刻加工、能节 约加工成本。 10 第四章 第四章石墨电极的加工工艺及流程 4.1 治具的正确安装 1工件确认 一.检查工件尺寸是否与加工程式单相符,当有 异常时可直接找装夹室或者组长 二.检查该工件是否装夹有问题.(如基准角,避 空是否有误,螺丝是否没上紧) 三.检查治具是否符合加工要求.(如垫片是否变 形,支撑柱是否松动或者不平) 2、检查装夹(机前) 加工者在拿到装有电极的治具后首先对治具进行校检 校检方法:将治具放在大理石平台上,用手按住治具的对角 (如图),感觉有无晃动, 如没有再换另外两个角进行测试,若两次都没有晃动则此治具判定为 OK,可进行 电极加工的下一个步骤.如下图： 11 3、上机装夹： 一.首先保证治具是否可以正常使用. a.中心位置是否确认。 b.治具是否有损伤。 c.是否可以正常安装。 d.避空工件尽量分中加工,因为多数避空工件的中心与治具的中心不一致。 二.保持治具的清洁,切忌有异物 三.正确使用治具,切勿将治具的零部件装反或装错。 12 四.正确使用刀具,特别是一些编码已经模糊的刀具,要正确地区分. a.刀径大小的区分 ,可用标准的卡尺去测量 . b.鼻形刀与平底刀的区分. c.对自己不能确认的刀具,应向有经验者请教. d.刀具避空太长易导致弹刀,过短则损坏工件, 所以应根据实际选用合适的刀具. e.检查程式中标识的刀具号是否与刀库中刀具号一致. 五.注意方向,所有工件都必须按标准摆放(字码处朝外)特殊情况除外.如下图： 六.装夹的检查,用手摇摆是否有松动,注意检查方向,特别是有避空, 线割,基准角 的工件. 第四章 4.2 加工过程中的注意事 一.检查程式 a.特别注意刀号 T 与刀具补偿 H 值是否一致 b.检查 Z 值是否有异常.(指加工中安全高度) c.检查转速及进给是否合理(如 makion 最大转速不可超过 3 万.Roeders 不 可超过 4.2 万. 二.检查刀具是否符合编程规定 a.确认用刀与编程一致. b.注意刀长是否一致及避空. 三.机床工件坐标参数设定(特别要注意工件的安全高度) 13 四.调用程式时注意程式名是否与标签一致预防调错程式. 如区分粗幼公及火花位是否一致. 五.启动程式前应快速对工件参数以及刀具装夹作一快速回顾注意发现问题.一 般情况都将进给调慢,目视 程式走完第一刀,当发现异常时应马上停止加工.待 调查清楚异常原因后才可继续加工. 六.程式加工.当工件开始加工后应注意是否有断刀,弹刀的情况.以及转速, 进给是否合理.对此类情况应向有经验者请教, 或者询问编程师傅. 七.当自己对这一工件不确定时应向有经验者请教或者多方自检. 保持对刀 器的清洁，刀尖以及对刀器上不可有异物. 八. 故障: a.当机器发生故障时应该及时排除,可马上通知组长或者机修(如对刀器有 问题,卡刀,特别的异音.). b. 工件报废时应及时向组长反映,不可丢弃或者随便换料加工. c. 当撞机时马上通知组长调查原因,做必要的检讨防止类似情况发生. 九、加工中的注意事项： 1.机床在加工过程中的运作情况. 1.机床有无出现异常响声或抖动异常状况. 2.油压,气压是否达标.机械手操作是否正常 2.工件在加工过程中的运作情况. 1.开粗刀具切屑是否顺畅. 2.加工参数是否合理.(刀具的转速与进给要搭配) 3.在加工过程中我们要了解程式加工的方式 开粗-中光-光刀.要了解每一条程序每一把刀走的大概位置.能提升加工 的技术水平积累经验.更能为以后做编程打下基础.(重要) 十、加工后的注意事项 （一）.自检 工件的外观: 1.表面有没有蹦角,碰伤,刮伤或是弯曲. 2.基准平面是否平顺.分中台是否到位.曲面是否光滑,側面有没有弹刀痕迹.等 等! 3.检查是否存在程式漏加工现象. (二).清洁 1.铜电极下机前要吹干铜屑和油污. 2.石墨电极下机前要吹干净工件表面 14 3.所有电极下机后都要求分清模号,零件号,粗幼公. 3.送下一工段. 注意有高度与图纸不符的电极一定先要编程改图挡,后带图纸以及程序单送检测 并签收. 4.3 MAKINO V22 刀库简介 V22 机床的刀具号和刀套号是一一对应的！其刀库一般可容纳十五把刀，但在 贝尔罗斯的 V22 其刀库可容纳三十把刀六至十号十六号至三十号刀套是可变动 刀，以满足电极对不同刀具的需求！ 一号刀是 D1R0.5（光刀） 二号刀是 D2R1（光刀） 三号刀是 D3R1.5（光刀） 四号刀是 D6（开粗刀） 五号刀是 D6（光刀） 十一号刀是 D1（光刀） 十二号刀是 D2（光刀） 十三号刀是 D3（光刀） 十四刀是 D0.5R0.25（光刀） 十五刀是 D0.5（光刀） 4.4 手机按键石墨电极加工实例 1.首先编程人员把程序单交给 CNC 操作人员如下图的程序单： 2.认真的看图纸及其编号，在电脑中找出其对应的程序并考入机床 V22 中。 3.在待加工区找到图纸要求的的石墨材料（这次加工的电极要求尺寸是 40*35*60 分别代表长宽高） 。如下图所示： 15 4正确的装夹治具如下图所示安装（安装之前应该检查治具擦干净，以免给加 工带来误差！） 5在机床上调出程序单上的程序查看每一个程序使其与程序单上的刀具一一对 应，如这次加工的是手机按键的石墨电极其程序编号是 D098-E326 其用到的刀 具有 D6（开粗）6（光刀）D1R0.5（光刀）D2R1（光刀）D0.5（光刀） R0.2（光刀）其中 R0.2 的光刀可以放到九号刀套即 23 号刀！如下图所示： 6.检查下刀库里面的刀是否完好如有损伤应立即换刀，以免影响加工的精度。 16 7.在机床上找到对刀的程序输入要对的刀号，开始对刀。(V22 采用的是接触式 对刀！) 8.对完刀之后再次核对下程序看是否正确。 9 对好刀后把工件装入机床中并加紧(注意要看图纸是怎么要求装夹的)，关上 机床门按下开始开关看第一刀的走到路线，认真观察看是否有异常。 上图为电极的装夹！ 17 上图为加工中（加工过程中操作人员必须带口罩防止石墨灰尘吸入危害健康！ ！） 10加工过程中注意看着刀的进给，如有崩角之类的事故发生应立即停止查找 原因。 11.工件加工完之后应拿下查看是否与图纸一致，是否电极有损坏，如果一切良 好贴上标签送测量。下图为其加工好的图片以及在 UG 里的图片及 shimo。 图为石墨电极贴上了标签！ 11.下图为经过一系列的加工出来的成品。 18 4.5 手机按键石墨电极每把刀的走刀路线 1.第一把刀 D6(开粗)的走刀路线： 第二把刀 D6（光刀）的走刀路线： 19 第三把刀 D1R0.5(光刀)的走刀路线 第四把刀 D2R1(光刀)的走刀路线 20 第五把刀 D0.5(光刀)的走刀路线 第六把刀 R0.2(光刀)的走刀路线 21 4.6 手机按键石墨电极的主要程序 % (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 谢 经过几个月的时间，毕业设计总算是告一段落了。在编写时确实遇到 了不少的困难，从开始的题目到最后完成，要十分感谢老师在校期间的授 教，为写毕业设计和走上工作岗位都起到了很大的作用。也要感谢企业的 培养，在企业中能够目睹整套模具的设计和制造，并参与其中的某些环节， 更要十分感谢给我指导的师傅，没有师傅的指导是没有方向的。同时也要 感谢赵老师对我的毕业设计提出的宝贵意见。这次毕业设计的完成使我受 益匪浅，获得了不少的知识，这些知识在以后的工作中会起到很大的作用。 25 参考文献 1 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计. 北京: 机械工业出版社, 1996. 2 塑料模设计手册编写组. 塑料模设计手册. 北京: 机械工业出版社, 2000. 3 阎亚林. 塑料模具图册. 北京: 高等教育出版社, 2004. 4 荷花妹. UGNX4 产品模具设计入门一点通. 北京: 清华大学出版社,2004. 5 牛宝林. Pro/E 模具设计实例教程. 北京: 清华大学出版社, 2007. 6 武友德, 陈洪涛. 模具数控加工. 北京: 机械工业出版社,2004. 7 李云程. 模具制造工艺学. 北京: 机械工业出版社, 2001. 8 韩鸿鸾, 荣维芝. 数控机床加工程序的编制. 北京: 机械工业出版社, 2002. 9 范有发. 冲压与塑料成型设备. 北京: 机械工业出版社, 2001. 10 李澄, 吴天生, 闻百桥,. 机械制图. 北京: 高等教育出版社, 2003. 11 胡建生, 汪正俊, 陈清胜,等. AutoCAD 绘图及应用教程. 北京: 机械工 业出版社, 2004. 26