電火花放電磨削聚晶立方氮化硼刀具刃口

發布時間: 2020-06-20 發布者: 富耐克應用研究中心

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切削加工成為可能,達到以車代磨的表面質量,與高速鋼、硬質合金材料相比,PCBN刀具可以大幅提高工件表面質量和加工速度,提升加工效率以及刀具壽命。目前,國內外對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品的自身特性,結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線速度、峰值電流以及脈沖寬度等因素對加工效率、加工質量進行了詳述。

2.電火花放電磨削影響因素

2.1電極旋轉線速度

當電極不旋轉時,工件材料去除量是最低的,工件表面粗糙度值也是最大的;電極旋轉后,加工速度和加工質量均明顯提高,這是由于電極的旋轉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生在放電加工初期,隨著電極轉速的增加,放電點迅速轉移,放電頻率明顯加強,從而導致電極損耗增大;隨著電極轉速的增加,工件表面粗糙度值先減少,后增加。在加工質量和加工效率方面,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Ip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。電極損耗主要發生在脈沖前端,當脈沖間隔常數增大時,脈沖寬度越大,產生的脈沖數越少,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層厚度均增加。

3.總結

工件PCBN粒度對電火花放電磨削加工效率和質量均有一定的影響,但不如放電加工工藝參數的影響顯著。綜合考慮切割效率、表面質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。

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