普通功率石墨電極的生產(chǎn)工序多，周期長，能源消耗高，不確定因素多;因石墨電極及接頭的外在加工質(zhì)量波動(dòng)而造成的質(zhì)量事故也屢見不鮮，因此應(yīng)加強(qiáng)石墨化后產(chǎn)品的機(jī)械加工控制，重點(diǎn)關(guān)注電極與接頭的加工精度、配合精度以及連接的可靠性。
電極端面接觸趨近，間隙趨近于0;螺紋一側(cè)全部貼合(面接觸)，另一側(cè)及齒頂存在合理間隙.這樣的連接可確保所有螺紋牙面均勻受力，連接強(qiáng)度大大增加;在使用過程中，折斷及松脫的幾率減少;通電后電阻率下降，熱膨脹使間隙減小，但不會(huì)產(chǎn)生熱壓潰，電極消耗下降且難以燒斷。
在實(shí)際加工過程中，由于加工精度差，連接后端面間隙大，螺紋牙部接觸不好，通電后電阻加大，容易產(chǎn)生局部打弧、燒損甚至燒斷;多牙連接變成少牙接觸，而且是點(diǎn)接觸，受力強(qiáng)度下降，加之通電后的振動(dòng)，電極極容易松脫以至折斷;連接徑向及齒面間隙時(shí)大時(shí)小，通電后的熱膨脹還會(huì)使間隙太小的部分產(chǎn)生局部熱壓潰，也大大地影響著連接強(qiáng)度，加劇了燒損、松脫、折斷的危害。
因此，要實(shí)現(xiàn)理想連接，必須同時(shí)提高電極和接頭的加工質(zhì)量。通過實(shí)施設(shè)備改造，查找存在問題，加強(qiáng)過程控制，完全能夠使實(shí)際狀態(tài)無限接近理想連接。
1、石墨電極加工質(zhì)量問題
石墨電極加工質(zhì)量差主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面:1)電極錐形孔螺紋加工精度不符合標(biāo)準(zhǔn)。不能保證任意一支電極與任意一只同規(guī)格接頭都可靠連接(即保持互換性);2)電極本體外回軸線與接頭孔軸線不同心。連接后軸線出現(xiàn)“漂移”，同軸度得不到保證，邊緣接觸不到;3)電極上下兩個(gè)端面不平行或電極本體軀干中心線與一個(gè)端面不垂直。上下兩支電極連接后軸線出現(xiàn)“扭曲”，垂直度得不到保證，端面一邊緊壓接觸，另一邊產(chǎn)生間隙。
特別需要指出的是，由于工作原理的差異，“美式”車床易導(dǎo)致2)、3)兩種現(xiàn)象的發(fā)生，而“日式”車床問題主要集中在錐形螺紋孔的加工上131，下面主要分析“日式”車床易出現(xiàn)的問題?！叭帐健避嚧搽姌O錐形孔螺紋加工過程中常見的質(zhì)量問題如下:
1)平面度“十”方向上所謂的“一點(diǎn)好，三點(diǎn)不好”和“三點(diǎn)好，一點(diǎn)不好”;
2)螺紋孔橢回(即通常說的“扁”);
3)錐形孔整個(gè)圓周上有一小段螺紋牙型缺損;
4)螺紋牙型瘦，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致“花牙”;
5)錐形孔口與孔底螺紋一頭正常，另一頭螺紋齒頂不完整;
6)牙型異常。通過接頭與電極孔旋接后，在螺紋牙面出現(xiàn)周期性亮斑(俗稱“西瓜皮”);
7)螺紋孔“中凸氣
2、原因分析
石墨電極的加工質(zhì)量在很大程度上取決于機(jī)床的自身性能，機(jī)床本身的各種問題都可能導(dǎo)致加工產(chǎn)品的質(zhì)量不合格。以下是螺紋加工機(jī)床本身常見的一些問題。
2.1馬鞍托架
1)調(diào)節(jié)不當(dāng)，支撐托輪偏高或偏低。在電極外圓加工尺寸一致的前提下，若支撐托輪偏高，造成電極加工端抬頭，相當(dāng)于加大了螺紋加工的吃刀深度，加工出來的電極螺紋孔變大;反之若支撐托輪偏低，造成電極加工端下沉，加工出來的電極螺紋孔也大。同時(shí)，由于電極的軸線與實(shí)際回轉(zhuǎn)中心線不一致，也會(huì)影響端面的平面度控制。
2)托輪轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活。軸承損壞，或托輪與托架單面摩擦。
3)蝸輪蝸桿磨損或損壞，承重后雙面(或單邊)下沉。電極在旋轉(zhuǎn)過程中，因螺紋孔仿形與馬鞍托架部位電極外表面的形狀(尤其是單邊下沉)，加工出來的螺紋孔呈橢圓。若經(jīng)過接頭旋接后，齒面甚至出現(xiàn)“拋物線”痕跡。
2.2滾珠絲杠副
1)侍服進(jìn)給系統(tǒng)的間隙。
2)絲杠螺距誤差的變化。長期使用后，由于機(jī)械磨損的客觀存在，機(jī)械傳動(dòng)元件的間隙、導(dǎo)軌副的間隙必然加大，滾珠絲杠的補(bǔ)償值不可避免地也發(fā)生變化。一旦磨損或維修后未及時(shí)人工補(bǔ)償，原有的位置精度已經(jīng)不在剛出廠時(shí)的狀態(tài)，使得加工精度大打折扣。在加工過程中，二軸絲杠間隙超過內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，可導(dǎo)致螺紋孔(即結(jié)合度)忽大忽小;
2軸絲杠間隙超過內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，可導(dǎo)致螺紋牙型異常等嚴(yán)重后果。
2.3機(jī)床導(dǎo)軌
1)正常磨損。在長期的使用過程中，由于兩個(gè)接觸面存在不同程度的摩擦，使摩擦副表面產(chǎn)生了不同程度的磨損，影響了加工精度和生產(chǎn)效率?！?/span>
2)接觸面嚴(yán)重積灰。車床保養(yǎng)、潤滑不到位。
2.4卡盤
1)卡爪夾不緊。三爪不在一個(gè)同心圓上，卡盤積灰嚴(yán)重?！ ?/span>
2)氣壓不夠。壓縮空氣水分大、壓力低。加工螺紋時(shí)，卡爪沒夾緊電極，致使電極在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中縱向竄離原工位或出現(xiàn)電極轉(zhuǎn)速相對(duì)滯后于走刀的現(xiàn)象。
2.5飛刀體及軸承座
1)主軸錐孔和梳刀刀柄聯(lián)接不可靠。材料、錐度不匹配和更換刀柄操作不當(dāng)均有可能?！?/span>
在切削過程中，主軸錐孔和梳刀刀柄均會(huì)在離心力的作用下發(fā)生徑向膨脹，膨脹量的大小隨旋轉(zhuǎn)速度的增大而增大，配合面間呈現(xiàn)出很復(fù)雜的接觸狀態(tài)和應(yīng)力狀態(tài)。在主軸錐孔和刀柄均采用同類材料的情況下，前者的膨脹量總是大于后者，從而降低了聯(lián)接的可靠性;若主軸錐孔和梳刀刀柄的材料性能匹配不當(dāng)，后果將更嚴(yán)重。上述變化在常用轉(zhuǎn)速下一般被忽略不計(jì)，但轉(zhuǎn)速較高時(shí)，離心力產(chǎn)生的徑向膨脹會(huì)降低聯(lián)接面間的接觸應(yīng)力，導(dǎo)致梳刀刀柄相對(duì)主軸錐孔位置的變化并使刀具在徑向切削力的作用下發(fā)生彎曲，直接影響加工精度和螺紋表面粗糙度。
主軸錐孔和梳刀刀柄聯(lián)接的徑向間隙隨旋轉(zhuǎn)速度的提高呈平方關(guān)系增長，且在整個(gè)接觸錐面上，這種變化是不均勻的;加上飛刀體錐度柄較長，很難實(shí)現(xiàn)全長無間隙配合。梳刀刀柄大端處的間隙比其它部分間隙大，徑向間隙的變化呈喇叭口形，且隨著轉(zhuǎn)速的提高，喇叭口趨勢(shì)更加明顯，該間晾不僅會(huì)引起刀具的徑向圓跳動(dòng)，影響刀具系統(tǒng)的動(dòng)平衡;而且會(huì)使得主軸與梳刀刀柄間的聯(lián)接變松，導(dǎo)致梳刀刀柄在軸向夾緊力的作用下向主軸后端移動(dòng)，引起刀柄軸向定位誤差。因此，一般只要求配合前段70%以上接觸，而后段往往會(huì)有一定間晾。
如果通過提高過盈量來抵消高速旋轉(zhuǎn)時(shí)主軸與刀柄間的間隙，以保證主軸錐孔和梳刀刀柄聯(lián)接在高速下仍有可靠的接觸的話，過大的過盈量需拉刀機(jī)構(gòu)產(chǎn)生很大的拉力，對(duì)換刀非常不利，還會(huì)使主軸端部膨脹，對(duì)主軸前軸承有不良影響。
2)梳刀主軸軸承調(diào)整不合理。主軸部件性能的指標(biāo)主要是旋轉(zhuǎn)精度、剛度和速度適應(yīng)性。特別需要指出的是，旋轉(zhuǎn)精度決定于主軸以及軸承的制造和裝配質(zhì)量。游隙太大，造成軸竄動(dòng);游隙太小，軸承發(fā)熱。
3)平面刀固定不牢。
2.6切削刀具
1)目前，電極錐形孔螺紋的切削刀具(梳刀)材質(zhì)主要有高速鋼、45.鋼鑲嵌硬質(zhì)合金或全硬質(zhì)合金等。相比而言，高速鋼材質(zhì)的梳刀耐用度較差。
2)刀具磨削后變形:鑲嵌硬質(zhì)合金梳刀的刃磨一般先用人造金鋼石砂輪磨削硬質(zhì)合金部分，而后再用普通砂輪把整個(gè)面磨平。由于45#鋼鑲嵌硬質(zhì)合金梳刀的硬質(zhì)合金部分的膨脹率比刀架的要低，在磨削過程中，如果吃刀深度、切削速度以及走刀量控制不當(dāng)?shù)脑?，在?jīng)過4一5次磨削后，往往就會(huì)導(dǎo)致梳刀變形，加工出來的電極螺紋孔用塞規(guī)檢測(cè)明顯感覺“中凸”(圖2)刀齒碰損;理論錐度實(shí)際錐度日
3)梳刀與飛刀體不匹配，動(dòng)平衡差。
2.7電極本體
加工過程中，電極跳動(dòng)厲害。主要因?yàn)槭潭炔粔?自重較輕。
2.8其他
1)鑲條(塞鐵)。主要是磨損或變形，造成松動(dòng)或爬行。
2)壓板(鉤鐵)。磨損后，加工產(chǎn)生抖動(dòng)。
3、解決措施
1)利用數(shù)控系統(tǒng)的誤差補(bǔ)償功能，在有限的范圍內(nèi)對(duì)伺服進(jìn)給系統(tǒng)的間距和螺距誤差進(jìn)行一定的補(bǔ)償。
2)對(duì)機(jī)床定期進(jìn)行檢測(cè)，人工刮研、修復(fù)導(dǎo)軌及其它摩擦副，使其保持應(yīng)有的精度。
3)經(jīng)常檢查梳刀主軸軸承的運(yùn)行狀態(tài)、潤滑情況，調(diào)整好軸承游隙，并根據(jù)季節(jié)變化合理選擇潤滑脂。
4)嚴(yán)格工藝控制，切實(shí)做好首支電極質(zhì)檢人員復(fù)檢確認(rèn)制度，增加操作人員自檢頻率。
5)對(duì)螺紋加工用梳刀實(shí)行全程管理，周期檢驗(yàn)，強(qiáng)制報(bào)廢。
