为什么石墨电极可以代替铜?

石墨材料是一种由石墨碳组成的碳材料，是当今工业材料中发展最为迅速的材料之一，不仅在传统工业行业(冶金、化工、机械)的使用量有所增加，而且其应用已扩展到更广泛的高科技领域，如:航天、航空、电子、电化学、通信、核工业、精密机械、生物工程和环保等领域。本文研究的石墨材料是一种用于电火花加工的冷等静压各向同性高性能石墨电极材料(除特别规定外，本文研究的石墨材料均简称石墨)，在国外应用广泛，在美国95%以上的电火花加工用户选择石墨作为电极材料，在其他工业发达国家如日本、瑞士等。石墨在电火花加工中使用的电极材料中也占有重要地位。近年来，石墨作为电极材料在国内汽车、家电、通讯、电子等行业产品的模具电火花加工制造领域得到了广泛的应用。石墨的密度约为1.55 ~ 1.859 / em3，仅为铜密度的1/5，而且石墨可以粘结，因此可用于制作形状复杂的大型电极。与铜电极材料相比，石墨具有强度高、电极消耗小、热变形小等优点，特别适用于制造加工具有薄壁、翅片和微孔等特殊结构的复杂型腔模具电极，石墨电极材料已逐渐取代铜电极成为电火花加工的主流电极材料。

石墨的传统加工方法有车削、铣削、磨削、锯切等，但都只能实现形状简单、精度低的电极加工。随着石墨高速加工中心、刀具及相关配套技术的快速发展和应用，这些传统的加工方法已逐渐被高速加工技术所取代。石墨高速加工中心的主轴转速通常在10000 ~ 60000 r/min之间，进给速度可达60m/rain，加工壁厚可小于O. 2ram，小圆角可小于O. 2ram，表面加工质量和加工精度高，是实现石墨高效、高精度加工的主要手段[61]。随着模具行业产品结构向大型化、精密化、复杂化、高效化方向快速发展，对具有深槽、窄裂纹、微群孔等精密微结构的模具需求急剧增加，这也对制造精密复杂模具的石墨电极高速加工技术提出了巨大的需求和更高的更新要求。石墨是一种典型的非均质脆性材料，高速铣削产生的石墨屑通常是粒状的细粉尘，即使有强大的吸力系统也很容易分散、积聚并粘附在刀具表面和被加工表面的前后，并且被加工的石墨材料与刀具一起产生严重的摩擦作用，因此石墨刀具的磨损和损坏非常严重。通常，刀具磨损产生的刀具成本占总加工成本的三分之一以上，而且还导致工件尺寸精度和表面质量不易得到保证。石墨高速铣削过程中，由于以下原因，可能会对石墨工件造成切削冲击，导致石墨电极角脆塌:

(1)工件铣圆或铣角方向的改变;

(2)机床加速度突然变化:

(3)刀具的方向和角度变化;

(4)间歇铣削过程的切削振动;

(5)工具磨损和损坏。