多晶金刚石刀具电腐蚀加工分析

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多晶金刚石刀具电腐蚀加工分析 2007-9-20 11:13:00

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     在汽车工业使用铝合金材料和其他有色金属合金材料，如塑料材料、合成碳纤维材料、玻璃纤维材料以及粘接材料用量不断增加的情况下，金刚石涂层刀具的用量也不断增加。多晶金刚石（PKD）刀具就是一种近几年来切削高硬度材料经常使用的刀具材料，而且它们在木材加工行业中也有超出硬质合金刀具的上佳表现。据专家估计，全球PKD刀具的年销售量将超过3.5亿美元，其中52％的PKD刀具应用在汽车生产企业以及零部件供应商。
    PKD刀具的加工费用很高，其毛坯的价格相比较也很贵。使用PKD刀具的切削加工既费时又费力，而且废品率相当高。除了几何形状和尺寸的制造误差外，由于PKD材料的脆性很高，极易在切削刃上出现崩碎缺口，这是精密刀具生产厂家对PKD刀具生产加工时的难度所做的描述。在PKD刀具的发展过程中，现在有可能更加经济，更加优质的保证这种PKD刀具的生产加工了，电火花就是加工PKD刀具的很好的切削方法。
    集成了A坐标轴和测量系统
    PKD是一种烧结而成的合成金刚石坯料块。它具有金属切削刀具的结构形状，由硬质材料（碳化钨）作为基体。
这种金属基的切削材料有一定的导电性，这使得PKD刀具的电腐蚀线切割或者电腐蚀加工成为可能。电腐蚀加工一个重要的任务是：在烧结而成的PKD毛坯上加工出合格的刀片。而电腐蚀加工需要解决的另一个问题是：对安装在刀体中的PKD刀具重新进行刃磨，使它更加锋利。为此，Agie公司为它们的Agiecut车床配备了一套合适的发电机、信号发生器、新的专用软件、机械部件和A回转坐标轴系统。

    在提高PKD刀片的电腐蚀加工能力和电腐蚀加工质量方面，电机有着重要的作用，例如Agie公司使用的是IPG（智能化电机），并采用了Ecut电机控制技术，使机床的电机系统可以适用于各种高速切削和电腐蚀加工。电腐蚀加工的切割丝不断的切割、腐蚀不同的金属材料：PKD刀片中的硬质材料和烧结材料。

    精密、高性能的机械和电机系统还不能完全满足PKD刀片刃磨的需要，还不能保证经济高效的生产出合格的或者说刃磨出合格的PKD刀片。它们还必须依靠高效的软件控制程序。

    通过与亚琛的Esco有限责任公司的密切合作， Agie公司研发了Windows系统的EDMMap软件。它可根据刀具的几何尺寸生成回转切削加工刀具的NC测量，电腐蚀加工以及刃磨加工程序。精确的获取刀片实际位置，实际角度和切削面形状的参数是高精度电腐蚀加工的前提条件。最好是在生产加工机床中直接测量这些数据，或者在五坐标测量机床中测量，所有的生产准备和切削加工数据应具备网络调用的能力。

    在PKD刀具的电腐蚀加工中，CAD/CAM系统是必须具备的基础。程序控制软件可以调用DXF格式的CAD文件，刀具可以在任何角度，任何位置对PKD的刀片进行测量是获得准确刀具参数的基础。机床夹持元件的参数，都保存在机床数控系统的数据库中，刀具切削刃长度和刀具直径可由操作者自己定义，同时操作者还需给出PKD刀片的刃磨方向，后角、前角，倒角，倒棱的宽度和切削刃的数量。

    大量的测试点可以准确的获得实际几何参数

    在机床上进行电腐蚀PKD刀具的加工是从刀具测量开始的（在机床的刀具坐标系中测量刀具的相对装夹长度和角度）
  在测量时，测量系统对刀具刀片进行多点测量，尤其是采集了大量的切削刃的数据，为下一步的电腐蚀加工作好准备。这些检测到的刀具、刀片数据保证了刀具切削刃正确的磨削，并可在今后的使用中方便的进行刀具尺寸的补偿。换一句说：某一刀片的切削刃崩碎后，经测量可以在今后的多个机床坐标轴方向上得到尺寸补偿，使其加工出合格的产品。在这种电腐蚀加工中，使用的还是线切割铜丝，并且由操作者设定电腐蚀切割的走刀次数。PKD刀片在标准的电腐蚀线切割铜丝（黄铜丝直径0.1~0.25mm）的腐蚀切割最后成型。数控程序的加工结果将以图形方式显示，并保存起来。

    在PKD多晶金刚石刀片毛坯的切割加工中，使用的切割进给速度为4~10mm/min，这与被切割刀片的材料与厚度有关，刀片的表面质量与刀片的晶粒粗细有关。可以达到的切削刃锋利程度为2~3μm。   　　

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