1.石墨电极的制作

模具制造中的石墨电极主要用铣削加工的方法制作完成。从加工工艺的角度看，石墨与铜是2种不同的材料，应该掌握它们不同的切削特性。如果使用加工铜电极的工艺来加工石墨电极，必然会出现问题，如薄片经常发生断裂，这就要求采用合适的切削刀具与切削参数。

加工石墨电极比铜电极的刀具磨损要大，就经济性考虑，选用硬质合金刀具是最经济的，选择金刚石涂层刀具（称石墨刀）价格较昂贵，但金刚石涂层刀具使用寿命长，加工精度高，整体经济效益不错。刀具的前角大小也影响其使用寿命，前角0°的刀具会比前角15°的刀具高出多达50%的使用寿命，切削的稳定性也较好，但是斜角越大，加工表面越好，使用15°斜角的刀具能达到最佳的加工表面。加工时的走刀速度可按电极的形状来调整，通常为10m／min，与加工铝或塑料类似，粗加工时刀具可直接在工件上下刀，精加工易发生崩角、碎裂的现象，常采用轻刀快走的方式。

石墨电极在切削加工中会产生大量的粉尘，为避免石墨颗粒吸入机床主轴和丝杠，目前解决方案主要有2种，一种是使用专门的石墨加工机，另一种是将普通的加工中心改装，配置专门的吸尘装置。市场上专门的石墨高速铣削机床铣削效率高，可轻松完成复杂电极的制造，电极精度高，表面质量佳。

如果需要使用电火花线切割来制作石墨电极，推荐使用颗粒直径更小的细石墨材料。石墨材料的电火花线切割加工性能较差，其颗粒直径越小时可获得相对较高的切割效率，避免出现频繁断丝、表面条纹等异常问题。

2.石墨电极的电火花加工参数

石墨与铜材料的电火花加工参数选用有较大差异。电火花加工参数主要包括电流、脉冲宽度、脉冲间隙、极性。以下介绍合理使用这些主要参数的依据。

石墨电极的电流密度一般为10~12 A/cm2，比铜电极要大得多，因此在对应面积允许的电流大小范围内，电流选用越大，则石墨放电加工速度越快，电极损耗越小，但表面粗糙度会变粗。

脉冲宽度选用越大，电极损耗会降低。但较大的脉冲宽度会使加工稳定性变差，同时使加工速度变慢，表面变粗糙。粗加工时为保证电极低损耗，通常使用较大的脉冲宽度，其取值在100～300 us时可有效实现石墨电极的低损耗加工。精加工时，为获得精细表面与稳定的放电效果，宜选用较小的脉冲宽度。一般石墨电极比铜电极加工时选取的脉冲宽度要减少约40%

脉冲间隙主要影响放电加工速度和加工稳定性，其值越大加工稳定性越好，对获得较好的表面均匀性有帮助，但加工速度会降低。在保证加工稳定的情况下，选用较小的脉冲间隙可获得较高的加工效率，但放电状态不稳定时，脉冲间隙选取较大些可获得更高的加工效率。石墨电极放电加工中通常将脉冲间隙与脉宽宽度按1:1来设定，而通常铜电极加工中脉冲间隙与脉宽宽度按1:3来设定。在石墨加工稳定的情况下，可以将脉冲间隙与脉宽宽度的搭配比例调整到2:3。脉冲间隙较小的情况下，有利于在电极表面形成覆盖层，对降低电极损耗有一定的帮助。

石墨电极电火花加工中极性的选用与铜电极基本相同。根据电火花加工的极性效应，在加工模具钢时通常选用正极性加工，也就是电极接电源的正极，工件接电源的负极。使用较大电流和脉冲宽度，选择正极性加工可以获得极低的电极损耗效果，如果将极性选错将会导致电极损耗变得非常大。只有在表面要求小于VDI18（Ra0.8μm）的精细加工，采用极小的脉冲宽度，才选用负极性加工以获得较好的表面质量，但电极损耗较大。

现在的数控电火花加工机床都配有石墨放电加工参数。电参数的使用是智能化的，可以通过机床的专家系统来自动生成。通常是在编程时选择材料对、应用类型、表面粗糙度值，输入加工面积、加工深度、电极尺寸缩放量等，机床就能配置出优化的加工参数。机床针对石墨电极的放电加工设有丰富的加工参数库，材料类型里可选择粗石墨、中石墨、细石墨对应多种工件材料，将应用类型细分为标准、深槽、尖点、大面积、大型腔、微细等，还提供了低损耗、标准、高效率等多种加工优先权选择。

3.石墨电极加工应用案例

下图所示手机模具零件的材料S136钢料，加工形状包含形状复杂的加强筋。使用石墨电极，精加工电极使用TTK-4石墨，电极数量2个，粗加工电极尺寸缩放量单边0.08 mm，精加工电极尺寸缩放量单边0.08 mm。粗加工时间3H，精加工时间53 min，表面粗糙度VDI18（Ra 0.8μm）。加工说明：利用石墨的特性将不同形状，将不同高低的众多薄加强筋组合在一个电极上进行放电加工，可减少电极原材料、夹具的投入成本，降低电极的装夹次数和定位工作量，放电时间比使用铜电极加工缩短40%。