聚晶金剛石拉絲模具的特種加工方法綜述

萬慶峰　解永旭　韓鵬

摘 要：本文以聚晶金剛石拉絲模具的特種加工方法綜述為出發(fā)點(diǎn)，首先對(duì)聚晶金剛石拉絲模具進(jìn)行簡單介紹，然后剖析當(dāng)今聚晶金剛石拉絲模具的加工方法，最后詳細(xì)介紹聚晶金剛石拉絲模具特種加工方法中的電火花加工法和超聲波加工法，以期提高聚晶金剛石拉絲模具的加工質(zhì)量，供讀者參考。

關(guān)鍵詞：聚晶金剛石；拉絲模具；特種加工

中圖分類號(hào)：TG66 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2017）08-0163-02

Abstract：In this paper， the special processing methods of polycrystalline diamond wire drawing mold are taken as the starting point. Firstly， the polycrystalline diamond wire drawing mold is briefly introduced， and then the processing method of polycrystalline diamond drawing mold is analyzed. Finally， the special processing method of polycrystalline diamond drawing mold of EDM and ultrasonic processing method is analyzed， in order to improve the quality of polycrystalline diamond wire drawing mold for the reader reference.

Key Words：Polycrystalline diamond； Drawing mold； Special processing

改革開放以來，我國在各項(xiàng)領(lǐng)域不斷取得成功，我國的線形材料生產(chǎn)行業(yè)也是如此。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的線形材料生產(chǎn)行業(yè)已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，線形材料生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)是拉絲模具的加工技術(shù)，我國拉絲模具加工技術(shù)較以往在材質(zhì)和結(jié)構(gòu)方面已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成效。但是，相比于發(fā)達(dá)國家，我國的拉絲模具加工技術(shù)還存在很多不足，影響了我國線形材料的制造水平，從而限制了我國在電器、儀表、雷達(dá)甚至是航空等多方面的發(fā)展。所以，拉絲模具加工技術(shù)的發(fā)展關(guān)系到國計(jì)民生，關(guān)于拉絲模具加工技術(shù)的研究就顯得十分有必要?；谶@種背景，本文以下內(nèi)容將展開關(guān)于聚晶金剛石拉絲模具的特種加工方法綜述。

1聚晶金剛石拉絲模具的介紹

拉絲模具簡單來說指的是用來把各種金屬材料或者是光纖拉制成線形的專用模具。把用來拉制的材料放在拉絲模具中間的?？桩?dāng)中，材料通過拉絲模具的拉制之后，材料的截面形狀變成和?？滓恢碌男螤?，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同材料的拉制功能。拉絲模具根據(jù)制作模具的材料可以劃分為以下幾個(gè)主要類型：鋼模、硬質(zhì)合金模、鋼絲模以及本文所研究的聚晶金剛石拉絲模具[1]。新型材料的應(yīng)用使得拉絲模具的制造精度、硬度、耐磨性以及使用壽命均有所提升，尤其是聚晶金剛石拉絲模具相比于其他類型的模具具有更為突出的特點(diǎn)。

聚晶金剛石是通過人造金剛石和其他一些材料在特殊環(huán)境之下聚合生成。聚晶金剛石拉絲模具的耐磨性、抗沖擊能力以及工作效率相比于其他拉絲模具有明顯優(yōu)勢，使用壽命是硬質(zhì)合金拉絲模具的三百到五百倍。聚晶金剛石拉絲模具廣泛用于民用、軍工以及航天等關(guān)鍵領(lǐng)域的絲材拉制工作。

2聚晶金剛石拉絲模具的加工方法

2.1 機(jī)械研磨法

傳統(tǒng)意義上的拉絲模具加工方法有研磨法以及特種加工法。研磨法的主要工作原理是利用機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)研磨工具的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而對(duì)模具進(jìn)行研磨加工，從而達(dá)到拉絲模具的加工目的[2]。但是考慮到聚晶金剛石的超高硬度，傳統(tǒng)的機(jī)械研磨的方法并不適用于聚晶金剛石拉絲模具的加工制造。

2.2 特種加工法

目前對(duì)聚晶金剛石拉絲模具的加工多采用特種加工的方法。特種加工法包括電火花法、超聲波法、激光法以及電解法等多種方法[3]。特種加工利用電力、超聲波以及激光等實(shí)現(xiàn)對(duì)聚晶金剛石拉絲模具的加工，這種加工方法對(duì)加工用具的硬度要求比較低，也不需要對(duì)加工材料的巨大外力作用，而且，特種加工法的加工精度高于機(jī)械研磨法。因此，特種加工法已經(jīng)廣泛用于聚晶金剛石拉絲模具的加工制造，提高了拉絲模具的加工精度以及使用壽命。

3聚晶金鋼石拉絲模具的特種加工方法

3.1 激光加工法

激光加工法的工作原理是通過光學(xué)系統(tǒng)把光源產(chǎn)生的光能聚集起來，在聚集處會(huì)產(chǎn)生很大的熱量，利用這部分熱量來實(shí)現(xiàn)對(duì)拉絲模具的加工制造。上個(gè)世紀(jì)六十年代，我國關(guān)于激光加工法的實(shí)驗(yàn)取得成功，隨著后來計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，激光加工法的加工水平更是得到了質(zhì)的飛躍，極大的提高了拉絲模具的加工效率和加工質(zhì)量。激光加工法的加工范圍是直徑在零點(diǎn)零一毫米到一毫米之間的孔，可加工孔深度和直徑的比值在五十到一百之間。

3.2 電解加工法

電解加工法的主要工作原理是電化學(xué)反應(yīng)原理，利用金屬元素在電解質(zhì)溶液當(dāng)中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，從而對(duì)工件進(jìn)行加工的方法。電解加工法具有加工范圍廣泛、加工效率高、加工質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。電解加工法廣泛用于硬質(zhì)合金拉絲模具的加工制造當(dāng)中；對(duì)于聚晶金剛石拉絲模具，由于聚晶金剛石的組成成分十分復(fù)雜，利用電解加工法制造聚晶金剛石拉絲模具的過程十分復(fù)雜。因此，電解加工的特殊加工方法不太適用于對(duì)聚晶金剛石拉絲模具的加工制造。

3.3 電火花加工法

3.3.1 電火花加工法工作機(jī)理

電火花加工法廣泛用于聚晶金剛石拉絲模具的加工制造。電火花加工法主要由工具電極、工件電極、工作液等部分組成。將工具電極和工件電極同時(shí)置于工作液當(dāng)中，并在工具電極和工件電極之間留有一定的間隙，然后在工具電極和工件電極上施加一定的電壓，同時(shí)控制兩個(gè)電極之間的距離不斷縮小，直到兩個(gè)電極之間的電壓達(dá)到擊穿電壓，從而擊穿工作液。這個(gè)時(shí)候，放電瞬間工作液附近的溫度和壓力急劇上升，從而使工件表面材料融化到工作液當(dāng)中，融化的材料會(huì)在工作液當(dāng)中凝固，然后隨著工作液被排出，這個(gè)循環(huán)會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)重復(fù)進(jìn)行，從而產(chǎn)生對(duì)金屬的電腐蝕現(xiàn)象，進(jìn)而達(dá)到對(duì)工件進(jìn)行加工的功能。電火花加工法能夠加工形狀復(fù)雜的工件，加工缺陷少，有利于進(jìn)行自動(dòng)化加工。

3.3.2 電火花加工步驟

拉絲模具的加工主要分為五個(gè)區(qū)域，在對(duì)拉絲模具的定徑區(qū)進(jìn)行加工的時(shí)候，選擇紫銅管當(dāng)做兩個(gè)電極，此時(shí)要注意為后續(xù)精加工留出一定的加工余量。在對(duì)拉絲模具的入口區(qū)進(jìn)行加工的時(shí)候，電極材料選擇為紫銅棒，同時(shí)應(yīng)該把紫銅棒的直徑設(shè)置為八毫米，錐角設(shè)置為六十到九十度。在對(duì)拉絲模具的潤滑區(qū)進(jìn)行加工的時(shí)候，仍然選擇紫銅作為工具電極和工件電極的材料，錐角設(shè)置為三十到四十度。在對(duì)拉絲模具的壓縮區(qū)進(jìn)行加工的時(shí)候，選擇紫銅作為工具電極和工件電極材料，錐角設(shè)置為十二到二十度。在對(duì)拉絲模具的出口區(qū)進(jìn)行加工的時(shí)候，選擇紫銅作為工具電極和工件電極的材料，錐角設(shè)置為六十到九十度。在加工參數(shù)選擇方面，脈沖寬度分別設(shè)置為一百微秒、一百五十微秒、一百五十微秒、一百二十微秒、一百五十微秒。脈沖間隔分別設(shè)置為四十微秒、六十微秒、六十微秒、四十微秒、六十微秒。

3.4 超聲波加工法

3.4.1 超聲波加工法工作機(jī)理

超聲波加工法的主要工作原理是利用研磨工具產(chǎn)生超聲波振動(dòng)，使工件進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)工作，工具和工件之間加注有懸浮液，懸浮液當(dāng)中含有直徑極小的磨粒，因?yàn)槟チＥc工件之間具有高速的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致磨粒對(duì)工件產(chǎn)生細(xì)微的摩擦作用，由于磨粒的數(shù)量特別多，而且摩擦作用的工作頻率特別高，進(jìn)而產(chǎn)生對(duì)工件表面的高頻率的研磨加工作用。超聲波加工法具有很多優(yōu)點(diǎn)，相比于其他加工法，超聲波加工法對(duì)于工件材料的要求更低，無論材料是否可以導(dǎo)電均可采用超聲波加工法進(jìn)行加工；而且超聲波加工法對(duì)工件產(chǎn)生的不利影響特別小，所以超聲波加工法可以用于對(duì)一些窄薄類零件的精細(xì)加工制造。

3.4.2 超聲波加工步驟

適用于超聲波加工的拉絲模具直徑應(yīng)在零點(diǎn)一毫米到六毫米之間，設(shè)備功率應(yīng)該設(shè)置在二百五十瓦之上，頻率應(yīng)該設(shè)置為二萬赫茲，阻抗應(yīng)該設(shè)置為十二點(diǎn)五歐姆，電源應(yīng)該選擇為二百二十伏特左右的工作電源。超聲波加工法的具體步驟如下：首先要進(jìn)行針頭的制作，針頭的材料大多選擇為T9A；隨后需要把針頭和變幅桿牢固的焊接在一起，針頭的焊接工作必須要保證滿足一定的垂直度要求；接著進(jìn)行磨粒粒度的選擇工作，最后進(jìn)行超聲波加工過程。在進(jìn)行加工時(shí)，第一步是要把功率設(shè)置為最高允許功率，接著通過調(diào)節(jié)頻率使變幅桿的幅度變?yōu)樽畲蠓龋@個(gè)時(shí)候電壓應(yīng)該為最大，電流為三百毫安；接著把功率設(shè)置為最低功率，然后進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)工作，將工件放置好，滴適量磨粒液，最后把功率調(diào)節(jié)到合適功率，進(jìn)行加工。加工過程當(dāng)中要隨時(shí)觀察磨粒的剩余量，一旦發(fā)現(xiàn)磨粒余量不足，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行磨粒補(bǔ)充工作，保證加工過程的順利進(jìn)行。

4結(jié)語

聚晶金剛石拉絲模具由于其自身的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用，而且，聚晶金剛石拉絲模具的加工方法也引起了人們的重視。本文所提出的聚晶金剛石拉絲模具的特種加工方法綜述，能夠有效提高拉絲模具的加工精度、工作穩(wěn)定性和使用壽命，供讀者參考學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)

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