作者：大連理工大學(xué)超硬材料工具研究所 劉峰斌    來源：《工具技術(shù)》 nX<!n\J T  
B+eB=KL  
1 引言 25*/]iu  
EUmQn8  
聚晶金剛石（PCD）是將粒度為微米級(jí)的金剛石微粉與少量金屬粉末（如CO）混合后在高溫（1400℃）、高壓（6000MPa）下燒結(jié)而成的聚晶體。與其它刀具材料相比，聚晶金剛石具有如下性能特點(diǎn)：①極高的硬度和耐磨性；②高導(dǎo)熱性和低熱膨脹系數(shù)，切削時(shí)散熱快，切削溫度低，熱變形小；③摩擦系數(shù)小，可降低加工表面粗糙度。但由于聚晶金剛石與鐵族元素有很強(qiáng)親和力，因此不適合加工黑色金屬及其合金。已實(shí)現(xiàn)商品化供貨的PCD復(fù)合片是將0.5～0.7mm厚的PCD層燒結(jié)在硬質(zhì)合金基體上制備而成，因此兼具了PCD的高硬度、高耐磨性和硬質(zhì)合金的良好強(qiáng)度與韌性。 U/Z!c\r  
5 |{0|mP  
PCD刀具在有色金屬及其合金、非金屬材料的高速切削中體現(xiàn)出優(yōu)良的切削性能，因此已廣泛應(yīng)用于汽車、航空、航天、建材等工業(yè)領(lǐng)域。但是，PCD的高硬度、高耐磨性使刀具的刃磨相當(dāng)困難，主要體現(xiàn)在材料磨除率小、砂輪損耗大、刃磨效率低、刃口呈鋸齒狀。PCD刀具的刃磨工藝性已成為其推廣應(yīng)用的障礙之一。為了突破這一工藝瓶頸，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究開發(fā)工作。 =El.uBz{  
:gVz}/C.@  
2 PCD刀具刃磨技術(shù) Z<K[  
`4}zB#3  
PCD刀具的主要刃磨工藝有放電刃磨、金剛石砂輪機(jī)械刃磨、電解刃磨等，其中放電刃磨和金剛石砂輪機(jī)械刃磨在技術(shù)上已較為成熟，下面對(duì)這兩種刃磨方法作一綜合分析。 W}+Q!T=  
gvYa&N  
2.1 放電刃磨（EDG） yC4JYF]JN  
beE
dH>  
電火花放電加工技術(shù)（EDM）（特別是電火花線切割和放電磨削）已廣泛應(yīng)用于刀具制造。電火花放電加工技術(shù)用于刃磨PCD刀具稱為放電刃磨（EDG）。 `Z>4}<~+  
8263  
（1）刃磨機(jī)理 ${ad[hs  
37x2fnC  
放電刃磨原理與傳統(tǒng)的磨料磨削原理有根本區(qū)別，也不同于電解刃磨原理（既有磨料機(jī)械作用又有電化學(xué)作用）。放電刃磨是通過在電介質(zhì)分離的砂輪電極與刀具電極間放電產(chǎn)生瞬時(shí)高溫，將刀具材料熔化和氣化。刃磨PCD刀具時(shí)，由于金剛石不導(dǎo)電，所以刀具電極即為PCD中的金屬相構(gòu)成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，由此可見，放電刃磨是一種熱蝕加工過程。由于電火花放電的溫度可高達(dá)8000～12000℃，因此PCD刀具刃磨時(shí)可能引起熱損和石墨化，尤其在PCD與硬質(zhì)合金基底的界面處侵蝕速度更快，可在表面形成深約0.05mm的微裂紋，這是放電刃磨加工方法的主要缺陷。由于放電刃磨是一種非接觸刃磨過程，磨削力小到可忽略不計(jì)，故刃磨效率很高。R.Wyss等人在一定實(shí)驗(yàn)條件下得到的磨除率達(dá)4mm3/min，磨耗比為0.2mm3/mm3；而V.Baar等人在實(shí)驗(yàn)中則得到了1.0mm3/mm3的磨耗比。 K&<bn22  
[Nr6qxWg  
（2）刃磨設(shè)備 T/MbEqAf  
:,y V?E6]  
放電刃磨時(shí)，通常采用碳?xì)浠�合物（如石蠟）作為砂輪電極與工具電極間的電介質(zhì)，工作電壓一般為直流80～200V，砂輪電極采用銅、鎢、石墨等導(dǎo)電材料。根據(jù)刀具刃磨時(shí)的位置，放電刃磨可分為圓周放電刃磨和端面放電刃磨。刃磨過程中，砂輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使其能均勻磨損。在端面放電刃磨中，砂輪還需左右擺動(dòng)。脈沖電源是影響刃磨效率和刃磨質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備，因此脈沖電源的設(shè)計(jì)已成為放電刃磨的研究熱點(diǎn)。 PDvqA{  
{l.) *#O  
（3）研究成果 F
N;X"it.  
j\f;zb?F  
國(guó)外學(xué)者對(duì)PCD刀具的放電刃磨技術(shù)開展了大量試驗(yàn)研究，其中英國(guó)伯明翰大學(xué)的T.B.Thoe等人的研究成果較具代表性。他們的試驗(yàn)在伯明翰大學(xué)機(jī)械學(xué)院研制的EDG機(jī)床上進(jìn)行。用于刃磨的PCD樣品牌號(hào)為Syndite CTB002、010、025和Compax 1500、1600。通過試驗(yàn)得出如下結(jié)論：①對(duì)于細(xì)晶粒PCD樣品，端面放電刃磨可獲得較好刃口質(zhì)量；對(duì)于粗晶粒PCD樣品，圓周放電刃磨可獲得較好刃口質(zhì)量。②增大電流、電壓或脈沖寬度，可增大磨除率，提高刃磨效率，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致PCD刀具表面產(chǎn)生更深、更寬的裂紋。③細(xì)晶粒PCD樣品容易引起放電，砂輪電極磨損量小，放電中脫落的晶粒平均尺寸等于晶粒本身的尺寸，因此可獲得較好的刃磨質(zhì)量。④粗晶粒PCD樣品與硬質(zhì)合金交界面的侵蝕程度較大。 *5sr\b4#S  
_ mhP:O