石墨電極具有電極消耗少、放電加工速度快、機械加工性能好、重量輕、熱膨脹系數小等優越性，逐漸代替銅電極成為復雜、精密、薄壁、窄縫、高硬 材 料 模 具 型 腔 電 火 花 加 工 中 的 重 要 工具[1 -3].為了提高石墨電極的加工質量和加工效率，需要借助 UG NX 軟件系統平臺[4].圖1 是基于 NX 的石墨電極制作工作程序流程圖，主要包括模具型腔分析、電極設計、電極建模、電極編程、程序驗證和數控加工等階段。
1 電極設計
電極是根據模具型腔需要放電加工部位的結構形狀進行設計的，電極設計時要綜合考慮可加工性、效率、成本、安全性等因素。電極結構如圖2 所示，由放電部分、避空延伸部分和基座 3 部分組成。其中放電部分包含了放電間隙（ 俗稱火花位） ,一般粗加工用的電極單邊放電間隙為 0. 3mm 左右，精加工用的則為 0. 1 mm; 避空位要根據放電加工零件的形狀與部位決定，一般使基準面離放電加工零件部位的最高處不少于 3 mm,便于工作液的循環過濾； 基座包含校表部位和基準角，高度一般為 15 mm,校表部位（ 基座側壁與避空延伸部位的距離） 一般單邊不小于 3 mm,基準角主要用于確定如何安裝電極（ 電極的基準角要與模具零件的基準角相對應） .
2 電極建模
圖 3 是加工海爾電器模具的石墨電極，是基于 NX 草圖建立的模型。此電極由 4 組筋位電極片組成，其薄壁厚度為 1. 2 mm,最高部位 14. 8mm,電極薄壁頂部 30° 斜面，薄壁側面 R0. 5 mm圓角過渡。模型在草圖的基礎上添加幾何約束和尺寸約束，輔以拉伸、旋轉、掃描等實體建模方法繪制而成。改變草圖中的約束條件模型隨之而變，使得模型易于編輯和修改，實現參數化和系列化的設計。4 組筋位電極用成形特征創建再陣列生成。
3 電極編程
NX / CAM 提供了加工程式模板、刀具模板、加工對象模板和刀具軌跡模板等諸多模板文件。
模板文件通常是將石墨電極的最佳工藝規程，包括常用加工方法、加工順序、刀具、經驗工藝參數和切削參數等按編程規范要求集成在 NX 文件中而形成。在形似的成組零件編程時，只需調用模板文件，選擇所需的幾何體，并啟動該流程即可。
用戶通過加工向導可非常容易地從模板中獲得專家級的制造過程指導，并通過簡單的交互快速生成數控加工刀具軌跡，大幅度提供數控編程的效率和質量。
3. 1 電極準備
對電極進行工藝分析，針對電極的加工需求，選擇相應的 NX 編程模板文件，創建工作坐標系，構建保護體或輔助體和毛坯存貯到各自要求的圖層（ 見圖 4） .圖 3 石墨電極筋板厚 1. 2 mm,最高部位深 14. 8 mm,深寬比 7. 4,加工中薄片部位容易變形，須將薄片的兩側面各加厚 2 mm,即總厚度加到 5. 2 mm,建立第二層保護體。
3. 2 模板導入
進入加工模塊，導入 CAM 模板，定義安全距離、工件毛坯，進入幾何視圖，進行 MCS - MILL -M1 及 WP 設置。筋位電極開粗 R - PART 并在第二層的“組”下重新選擇 MCS - MILL - M1,重新選擇部件和毛坯。
3. 3 程序編制
電火花加工中合理選擇放電間隙、加工電參數和規準，有利于充分發揮脈沖電源和電火花加工機床的性能，減小電極的相對損耗，提高加工精度。
石墨電極作為電火花加工的重要工具，因其形狀各異及放電間隙的要求，使其與一般零件的加工有所不同。編程須依據電極的放電面積和特點，合理設置放電間隙即放電火花位（ 一般粗加工類電極單邊放電間隙為 0. 3 mm 左右，精加工類則為 0. 1 mm 左右） .本文石墨電極屬薄壁細肋類低剛性零件，采用高速銑削，其切削力尤其是徑向切削力的大幅度減少有利于保證其形狀和尺寸精度。銑削不同部位的加工余量值則根據放電間隙分別設置，具體加工方法及程序見圖 5:
（ 1） 殺頂 R - TOP,開始加工應先殺頂作為機床加工時的試切，以檢查工件裝夾是否歪斜，R -TOP 毛坯部件側面余量 0. 3 mm.電極開粗 R - PART,高效率安全去除余量，從毛坯頂層銑削至電極底座上方 0. 3 mm,R -PART 毛坯部件側面余量 0. 2 mm.基座開粗 R - DATUM,由于安裝的需要，電極底座高度較高，而定位只需上面一截，基座開粗只須從電極底座頂面加工至頂面以下 10 mm 處，R - PART 毛坯部件側面余量 0. 5 mm.R - TOP、R - PART、R - DATUM 選用 E10 - 2金剛石涂層銑刀，主軸轉速 11 000 r/min,進給速度 5 500 mm/min.
（ 2） 二次開粗 2R - PART,毛坯部件側面余量 0. 2 mm.粗加工頂面 SF - PART,毛坯部件側面余量0. 1 mm,直接加工到火花位。2R - PART、SF - PART 選用 E3 - 2 金剛石涂層銑刀，主軸轉速 12 000 r/min,進給速度 4 000 mm/min.
（ 3） 半精加工頂面 SF - P - TOP,半精加工到余量 0,毛坯部件側面余量 -0. 05 mm.半精加工在電極設計中用于頂面是弧面的類型，方法是在精加工的固定軸（ CONTOUR_AREA） 前再加一步有一定余量的固定軸，從而使余量均勻。精加工頂面 F - P - TOP,精加工到火花位，毛坯部件側面余量 -0. 2 mm.SF - P - TOP、F -P - TOP 選用 B3R1. 5 金剛石涂層銑刀，主軸轉速12 000 r / min,進給速度 3 500 mm / min.薄片電極采用較小的刀具加工，可減輕受力變形。
（ 4） 等高側壁 F - P - SIDE,直接加工到火花位，毛坯部件側面余量 -0. 2 mm.選用 E3 -4 金剛石涂層銑刀，主軸轉速 10 000 r/min,進給速度3 000 mm / min.等高側壁加工的刀路見圖 6.（ 5） 清角 FLOW - J - 1,選用 E1. 5 溝槽刀，主軸轉速 10 000 r/min,進給速度 2 100 mm/min.清角 FLOW - J - 2,選用 E1 溝槽刀，主軸轉速 12 000 r/min,進給速度 1 900 mm/min.清角毛坯部件側面余量 -0. 2 mm.
（ 6） 基座上表面平面光刀 F - D - TOP,加工到余量 0,毛坯部件側面余量 0. 3 mm.基座側面側刃光刀 F - D - SIDE,加工到余量 0,部件余量 0.F - D - TOP、F - D - SIDE 選用 E10 - 4 金剛石涂層銑刀，主軸轉速 3 000 r/min,進給速度1 000 mm / min.
4 程序驗證
完成加工編程后，需要通過過切檢查、動態檢驗、vericut、Cimatron's Verifier 等來驗證編程正確性。過切檢查用于檢查刀軌的正確性，其設置如圖 5 所示的“第一次過切或碰撞時暫?！?刀具在出現干涉的位置中斷，消息框直接顯示錯誤報告；動態檢驗用于驗證編程的正確性，在圖5所示界面單擊“重播”按鈕，動態檢驗結果如圖 7 所示，刀具走刀的下刀點、進刀點、退刀點和切削深度、走刀路徑等都在動態檢驗過程中得到了檢驗；vericut 加工模擬可避免碰刀柄等事故的出現；Cimatron's Verifier 的軟件平臺驗證，選擇毛坯、零件和全部程序，通過顏色對比演示模擬是否加工到位，可有效避免實際加工運行中出現的工件表面過切、刀具與工件碰撞等事故的發生。
通過以上 NX/CAM 的加工仿真可及時發現編程中的不足，及時修改再驗證，確保數控加工的順利完成，從而減少返工，降低加工成本。
5 結束語
本文通過對海爾電器的石墨電極進行實例設計及編程，探討電極的設計與編程的方法、過程，并給出相關參數的參考值以供實際生產參考，有助于提高企業石墨電極的數控加工質量和效率。
（ 1） 實現數控編程的參數化。當設計人員修改電極模型，NC 模型隨之更改，編程人員只需重新設置刀位軌跡，就可以得到修改后的數控代碼。
（ 2） 提高數控編程的效率。在分析電極模型的基礎上，按照編程規范要求，編制了包含工藝信息的模板文件，提高了數控編程效率。
（ 3） 提高數控編程的質量。通過過切檢查、動態檢驗、Cimatron's Verifier、vericut 等實現編程代碼的驗證，說明編程的正確性與有效性。
參考文獻：
[1] 奉遠財，王達斌，鄖鵬。 薄片電極的數控編程加工[J]. 模具制造，2008（ 8） : 67 -69.
[2] 王達斌，奉遠財，曾向彬。 模具制造中的電極設計與加工[J]. 模具制造，2009（ 8） : 86 -89.
[3] 徐皓，黃昌丈，余國平。 UG NX4.0 軟件在鍛模電加工電極編程中的應用[J]. 模具工業，2011,37（ 10） : 72 -75.
[4] 展迪優。 UG NX8. 0 數控編程教程[M]. 北京： 機械工業出版社，2013.
