多晶金剛石刀具電腐蝕加工分析

　　在汽車工業(yè)使用鋁合金材料和其他有色金屬合金材料，如塑料材料、合成碳纖維材料、玻璃纖維材料以及粘接材料用量不斷增加的情況下，金剛石涂層刀具的用量也不斷增加。多晶金剛石（PKD）刀具就是一種近幾年來切削高硬度材料經(jīng)常使用的刀具材料，而且它們在木材加工行業(yè)中也有超出硬質(zhì)合金刀具的上佳表現(xiàn)。據(jù)專家估計(jì)，全球PKD刀具的年銷售量將超過3.5億美元，其中52％的PKD刀具應(yīng)用在汽車生產(chǎn)企業(yè)以及零部件供應(yīng)商。


    PKD刀具的加工費(fèi)用很高，其毛坯的價(jià)格相比較也很貴。使用PKD刀具的切削加工既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，而且廢品率相當(dāng)高。除了幾何形狀和尺寸的制造誤差外，由于PKD材料的脆性很高，極易在切削刃上出現(xiàn)崩碎缺口，這是：精密刀具生產(chǎn)廠家對PKD刀具生產(chǎn)加工時(shí)的難度所做的描述。在PKD刀具的發(fā)展過程中，現(xiàn)在有可能更加經(jīng)濟(jì)，更加優(yōu)質(zhì)的保證這種PKD刀具的生產(chǎn)加工了，電火花就是加工PKD刀具的很好的切削方法。


    集成了A坐標(biāo)軸和測量系統(tǒng)  

    PKD是一種燒結(jié)而成的合成金剛石坯料塊。它具有金屬切削刀具的結(jié)構(gòu)形狀，由硬質(zhì)材料（碳化鎢）作為基體。這種金屬基的切削材料有一定的導(dǎo)電性，這使得PKD刀具的電腐蝕線切割或者電腐蝕加工成為可能。電腐蝕加工一個(gè)重要的任務(wù)是：在燒結(jié)而成的PKD毛坯上加工出合格的刀片。而電腐蝕加工需要解決的另一個(gè)問題是：對安裝在刀體中的PKD刀具重新進(jìn)行刃磨，使它更加鋒利。為此，Agie公司為它們的Agiecut車床配備了一套合適的發(fā)電機(jī)、信號發(fā)生器、新的專用軟件、機(jī)械部件和A回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸系統(tǒng)。


    在提高PKD刀片的電腐蝕加工能力和電腐蝕加工質(zhì)量方面，電機(jī)有著重要的作用，例如Agie公司使用的是IPG（智能化電機(jī)），并采用了Ecut電機(jī)控制技術(shù)，使機(jī)床的電機(jī)系統(tǒng)可以適用于各種高速切削和電腐蝕加工。電腐蝕加工的切割絲不斷的切割、腐蝕不同的金屬材料：PKD刀片中的硬質(zhì)材料和燒結(jié)材料。


    精密、高性能的機(jī)械和電機(jī)系統(tǒng)還不能完全滿足PKD刀片刃磨的需要，還不能保證經(jīng)濟(jì)高效的生產(chǎn)出合格的或者說刃磨出合格的PKD刀片。它們還必須依靠高效的軟件控制程序。


      通過與亞琛的Esco有限責(zé)任公司的密切合作，Agie公司研  

　　發(fā)了Windows系統(tǒng)的EDMMap軟件。它可根據(jù)刀具的幾何尺寸生成回轉(zhuǎn)切削加工刀具的NC測量，電腐蝕加工以及刃磨加工程序。精確的獲取刀片實(shí)際位置，實(shí)際角度和切削面形狀的參數(shù)是高精度電腐蝕加工的前提條件。最好是在生產(chǎn)加工機(jī)床中直接測量這些數(shù)據(jù)，或者在五坐標(biāo)測量機(jī)床中測量，所有的生產(chǎn)準(zhǔn)備和切削加工數(shù)據(jù)應(yīng)具備網(wǎng)絡(luò)調(diào)用的能力。


    在PKD刀具的電腐蝕加工中，CAD/CAM系統(tǒng)是必須具備的基礎(chǔ)。程序控制軟件可以調(diào)用DXF格式的CAD文件，刀具可以在任何角度，任何位置對PKD的刀片進(jìn)行測量是獲得準(zhǔn)確刀具參數(shù)的基礎(chǔ)。機(jī)床夾持元件的參數(shù)，都保存在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，刀具切削刃長度和刀具直徑可由操作者自己定義，同時(shí)操作者還需給出PKD刀片的刃磨方向，后角、前角，倒角，倒棱的寬度和切削刃的數(shù)量。


      大量的測試點(diǎn)可以準(zhǔn)確的獲得實(shí)際幾何參數(shù)  

    在機(jī)床上進(jìn)行電腐蝕PKD刀具的加工是從刀具測量開始的（在機(jī)床的刀具坐標(biāo)系中測量刀具的相對裝夾長度和角度）。


　　在測量時(shí)，測量系統(tǒng)對刀具刀片進(jìn)行多點(diǎn)測量，尤其是采集了大量的切削刃的數(shù)據(jù)，為下一步的電腐蝕加工作好準(zhǔn)備。這些檢測到的刀具、刀片數(shù)據(jù)保證了刀具切削刃正確的磨削，并可在今后的使用中方便的進(jìn)行刀具尺寸的補(bǔ)償。換一句說：某一刀片的切削刃崩碎后，經(jīng)測量可以在今后的多個(gè)機(jī)床坐標(biāo)軸方向上得到尺寸補(bǔ)償，使其加工出合格的產(chǎn)品。在這種電腐蝕加工中，使用的還是線切割銅絲，并且由操作者設(shè)定電腐蝕切割的走刀次數(shù)。PKD刀片在標(biāo)準(zhǔn)的電腐蝕線切割銅絲（黃銅絲直徑0.1~0.25mm）的腐蝕切割最后成型。數(shù)控程序的加工結(jié)果將以圖形方式顯示，并保存起來。


    在PKD多晶金剛石刀片毛坯的切割加工中，使用的切割進(jìn)給速度為4~10mm/min，這與被切割刀片的材料與厚度有關(guān)，刀片的表面質(zhì)量與刀片的晶粒粗細(xì)有關(guān)。可以達(dá)到的切削刃鋒利程度為2~3μm。

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