摘要:本文通过对大面积PCD复合片材料物理特性的分析及电火花放电加工PCD表面放电机理的研究,分析了电火花加工大面积PCD复合片时影响加工速度及 表面质量的重要因素。提出了用于加工大面积PCD复合片的理想电源模型,其特点为:大能量、高峰值电压、高峰值电流、窄脉冲、等脉冲能量输出。根据理想电 源模型开发出一种高效、节能、环保型大面积PCD复合片电火花专用脉冲电源。与普通电火花脉冲电源比较,该电源加工效率高、加工表面质量好,电能利用率 高,是大面积PCD复合片电火花加工的有效工具。
PCD复合片是用经过精心分类挑选的人造金刚石微粉,加上各种高熔点、高电阻率材料作为添加剂,在高温(1400℃)、高压(60千巴)下烧 结而成。一般情况下制成以硬质合金为基体的整体圆形片。目前,国内生产的PCD复合片直径已以达到19mm,而国外,直径大于50mm的复合片加工难度很 大。由于蚀除量大,加工时间长,且该材料导热系数很大,加工时由于工件热传导速度快,工件长时间受热后易变形和产生微裂纹。所以,与加工小面积的PCD复 合片相比加工难度大了许多。通常采用机械磨削加工方式和电火花加工方式。机械磨削不仅加工成本高,加工效率低,而且由于大面积PCD复合片的PCD厚度在 压制过程中很难保证均匀一致,在用机械磨削加工时采用浮动加压方式,所以加工后的工件PCD厚度误差很大。在我国一般采用电火花放电加工方式,这种加工方 式成本相对低,由于是单个装夹、可控加工,加工后的工件PCD厚度误差小。但是普通电火花是利用脉冲放电的电热效应去蚀除聚晶金刚石等高熔点、高电阻率的 材料,是比较困难的。因为大部分能量用于金刚石的熔化抛出,故能量利用率低,加工效率低,能耗高。
随着PCD复合片的应用范围逐渐扩大,大面积PCD复合片的加工逐渐向规模化发展。所以提高其加工效率及降低加工成本问题亟待解决。