電火花放電磨削聚晶立方氮化硼刀具刃口

1.聚晶立方氮化硼（PCBN）磨削概況

近年來，聚晶立方氮化硼（PCBN）的使用，使58HRC以上硬度的工件精密硬態(tài)切削加工成為可能，達到以車代磨的表面質(zhì)量，與高速鋼、硬質(zhì)合金材料相比，PCBN刀具可以大幅提高工件表面質(zhì)量和加工速度，提升加工效率以及刀具壽命。目前，國內(nèi)外對PCBN刀具刃口加工的手段主要有機械磨削、電火花放電磨削等。

機械磨削，即用高速旋轉(zhuǎn)的金剛石砂輪磨削PCBN刀具被加工表面。機械磨削具有工藝簡單、刀具刃口表面粗糙度值低等優(yōu)點，但是，由于存在砂輪整形困難、砂輪損耗嚴重、成本較高等問題，難以實現(xiàn)對尖細刃口和復雜形狀刃口刀具的加工，應用范圍受到限制。電火花放電加工是一種基于脈沖放電蝕除原理的自激放電加工過程，放電蝕除的物理過程是電磁學、熱力學、流體動力學等綜合作用的過程，電火花加工的機理是一種電物理過程。而電火花加工屬于非接觸式加工，沒有機械切削力，所以在制作工具電極時不必考慮其受力特性，具有工具電極成形簡單、相對損耗小等優(yōu)勢，可有效應用于尖細刃口和復雜形狀刃口PCBN刀具加工。本文針對超硬刀具產(chǎn)品的自身特性，結(jié)合電火花放電磨削的原理，對超硬刀具電火花放電磨削的電極旋轉(zhuǎn)線速度、峰值電流以及脈沖寬度等因素對加工效率、加工質(zhì)量進行了詳述。

2.電火花放電磨削影響因素

2.1電極旋轉(zhuǎn)線速度

當電極不旋轉(zhuǎn)時，工件材料去除量是最低的，工件表面粗糙度值也是最大的；電極旋轉(zhuǎn)后，加工速度和加工質(zhì)量均明顯提高，這是由于電極的旋轉(zhuǎn)改善了放電加工條件，加速了材料的蝕除速度；隨著電極旋轉(zhuǎn)速度的增加，工件材料去除量也增加，但增加幅度逐漸變緩，電極的損耗也增加，這是由于電極的磨損主要發(fā)生在放電加工初期，隨著電極轉(zhuǎn)速的增加，放電點迅速轉(zhuǎn)移，放電頻率明顯加強，從而導致電極損耗增大；隨著電極轉(zhuǎn)速的增加，工件表面粗糙度值先減少，后增加。在加工質(zhì)量和加工效率方面，電極線速度變化的影響小于峰值電流和脈沖寬度的影響。

2.2峰值電流

隨著峰值電流I_p的增加，材料去除量增加，電極損耗減小，工件材料的表面粗糙度值增大。但三者變化的趨勢卻有區(qū)別：當峰值電流小于5A時，工件材料去除量和工件表面粗糙度值均緩慢增加，而電極損耗卻急劇降低；當峰值電流大于10A時，工件材料去除量和工件表面粗糙度值均快速增加，電極損耗降低趨勢變緩。同時，當峰值電流在8A以下時，PCBN粒度基本對加工效率和加工質(zhì)量影響不大；但當峰值電流大于10A時，PCBN粒度對工件的加工效率和加工質(zhì)量均有一定的影響。

2.3脈沖寬度

隨著脈寬的增加，PCBN材料的去除量迅速增加。其原因可能是脈沖寬度和放電時間越長，電極與PCBN毛坯之間產(chǎn)生的能量就越大，從而加速了PCBN材料的移除量。同時，隨著脈寬的增加，電極損耗快速減少。電極損耗主要發(fā)生在脈沖前端，當脈沖間隔常數(shù)增大時，脈沖寬度越大，產(chǎn)生的脈沖數(shù)越少，電極損耗就越小。隨著脈沖寬度的增加，PCBN毛坯表面粗糙度值和變質(zhì)層厚度均增加。

3.總結(jié)

工件PCBN粒度對電火花放電磨削加工效率和質(zhì)量均有一定的影響，但不如放電加工工藝參數(shù)的影響顯著。綜合考慮切割效率、表面質(zhì)量和電極絲損耗等因素的共同影響，PCBN復合片電火花線切割應選擇合理脈寬，在大峰值電流和小脈間的切割條件下，采用正向運絲高壓供液。