浅谈提高超硬刀具材料线切割加工效率的途径

摘 要：切削加工技术在社会发展的过程中有了非常明显的改进和完善，同时各种新型的切削技术也在加工中得到了非常广泛的应用，也正是因为这些技术的应用，机床设备的积极作用才能得到全面的展现。本文主要分析了提高超硬刀具材料线切割加工效率的途径，以供参考和借鉴。

关键词：超硬刀具材料；切割加工；效率

中图分类号：TG714 文献标识码：A

最近几年，在零件加工行业出现了各种各样的新型刀具材料，在这些材料当中，超硬刀具材料有着非常明显的优势，其具备非常优秀的切削性能，加工速度也非常快，所以得到了非常广泛的关注，这种材料在制作刀具的时候被当做是一个非常先进的材料。但是这类刀具因为有其自身的特性使得切削加工的效率受到了一定的影响，这也是我们需要注意的。

1 影响线切割加工效率的因素

1.1 高频脉冲电源的电参数。放电加工的效率实际上是单个脉冲放电效果的累积，工件的蚀除速度v与单个脉冲的能量、脉冲电源的频率有如下关系：v=KWfΨ。式中：K为工艺系数；W为单个脉冲的能量；f为脉冲频率，f=1/T；Ψ为有效脉冲利用率。单个脉冲放电的能量取决于放电电压、放电电流和放电的持续时间，所以单个脉冲的放电能量为：W=K′ITon。式中：K′为工艺系数；I为脉冲峰值电流，A；Ton为脉冲宽度，Ls。所以，提高电火花加工效率的一个非常重要的方法就是要不断的也提高脉冲的频率，拓宽脉冲的实际宽度，不断的提升放电的电流，采取有效的措施减小脉冲之间的间隔，这样也就可以很好的提高单位时间内通过的脉冲个数。但是在生产的过程中，一定要充分的考虑到上述因素之间所存在的影响对于整个工艺指标所构成的影响，只有这样才能更好的保证加工的质量和效率。

1.2 被加工材料的热力学性质。被加工材料的热力学性质有很多，比如熔点、导热率、比热容等，每一次脉冲在放电的过程中，放电通道的正负极会在很短的时间内就获得巨大的热量，这些热能因为热力传导的作用分散在了工作液或者是其他的工作部件，其他的能量会使得电机出现熔融和汽化等过程，同时形成了过热蒸汽面而抛出，在脉冲的放电量完全相同的条件下，被加工材料的熔点越低，其加工中的障碍也就越多，切割加工的效率也就受到了十分不利的影响，此外，如果材料的导热率较大，因为产生的热量会在很短的时间之内就分散到了其他部分，所以切割加工难度也大大增加。

1.3 工作介质的特性。在电火花加工的时候，工作也主要是起到了绝缘、压缩放电通道以及冷却的作用，如果电介质具有良好的性能，此外工作液的密度也比较大的情况下就会对放电通道的压缩起到非常积极的作用。

2 超硬刀具材料的组织结构和物理特性

材料组织结构，超硬刀具材料如果按照制造制造方法可以分成两种类型，一种是聚晶类，一种是气相沉积类，PCBN和PCD复合片在制造的过程中主要采用的是粉末冶金的方式，在制作中通常是将人工金刚石抑或是CBN材料粉末采用粘结剂材料进行充分的搅拌，在经过高温和高压的煅烧处理之后制成的，金相组织主要呈现出了团块状的特征。CVD复合片主要是气相沉积的方法去完成所有的制造环节，在基体材料当中主要选择的是金刚石厚膜，它在结构上比较类似于单晶金刚石。材料的热力学特性。超硬刀具材料的导热系数高，一般约为钢材的几倍到十几倍，远比一般刀具材料大，因此放电加工中因热量传导而致的能量损失不容忽视。

3 线切割加工效率低的主要原因

当前已经得到了十分广泛应用的高频脉冲电源主要是针对普通的加工材料展开设计工作的，它的电参数也就决定了放电脉冲能量会受到非常明显的限制，对于超硬刀具材料的切割加工而言，因为材料本身就具备非常显著的特征，对于火花放电的能量和放电的具体形式提出了较为严格的要求。其要具备非常丰富的放电能量，所以，现有的高频脉冲电源加工已经无法满足超硬刀具切割加工的实际需求，这也是使得切割加工效率一直得不到改善的一个重要的因素。在中段的原因当中，最为关键的原因还是高频电源自身的放电能力已经不能满足潮涌刀具切割加工的需要，这从加工中，电流数值较小，放电火花出现了暗红色的现象就可以充分的得到佐证，放电能量不足之所以会出现有可能是因为电源电压的数值相对较低，还有可能是因为放电电流受到材料特性的影响而出现了非常严重的压降现象，这样也就使得放电电压数值过小。因此，采用传统的线切割机来完成超硬刀具材料的加工是十分困难的，甚至是完全不可能的。

4 提高加工效率的途径

4.1 提高高频电源的输出脉冲电压幅值。如果可以采取有效的措施不断的增强高频电源输出脉冲的电压幅值，在加工的过程中就能够对放电电流加以控制，从而减少电压损失，保证放电间隙的放电电压数值，在实际的处理中，功率电子器件的性能与质量也可能会对刀具的性能构成非常明显的影响。

4.2 减小高频电源的内阻，采用脉冲前沿陡峭的波形。采用这种方式可以十分有效的减少在超硬材料上所产生的热损失。陡峭脉冲前沿可以使得电机穿过程中所产生的爆破力大大的提升，从而也就使得电蚀物清除更加彻底，这对加工精度的控制也有着十分积极的作用。

4.3 采用较大的脉冲宽度和较小的脉冲间隔。如果脉冲的宽度不断的增加，就可以使得放电的电流不断的升高，这样也就使得单位脉冲的能量大大增加，超硬刀具材料自身的厚度并不是很大，这一特性使得加工时工作介质的循环十分便利，减少了电蚀现象所产生的不利影响，此外也能改善其运行的质量。

4.4 选用介电系数较高的工作介质。这种方式可以使得脉冲提高之后材料的绝缘性明显提升，此外也能使输出能量密度大大提升，改善的实际质量和效果，这样也就使得加工的效率和质量都得到显著的提升。另外，还需要在电极丝可以承受的工作电流条件下开展试验工作，对不同的工艺参数进行适当的调整，电参数对线切割加工的效果和质量会产生十分明显的影响，因此我们需要探究最佳的工艺参数。

结语

在使用超硬刀具材料进行切线加工的时候，很多因素都会对加工的效率产生十分重大的影响，因此，我们需要对其影响因素进行全面的分析，之后采取有针对性的措施对切割加工的效率加以提升，只有这样，才能更好的保证加工的效果。

参考文献

[1]蒋林森.超硬刀具在现代加工技术中的地位和作用[J].超硬材料工程，2005（02）.