超声电火花复合抛光（二）

（3）聚晶金刚石拉丝模超声电火花复合加工技术

超声电火花复合加工设备集电火花超精加工及超声波抛光加工之优点，以其独特的加工方法对聚晶金刚石等超硬材料进行加工，具有省工、省料、省力、效率高及操作简便等特点，尤其是在聚晶金刚石拉丝模的整形及小孔穿透加工方面有其他设备不能与之比拟的优势。

①复合抛光加工中电火花的作用。聚晶金刚石是用经过精心分类挑选的大量人造金刚石晶体微粒，加上各种配方的添加剂，在高温（1400℃）、高压（60kbar，约6MPa）下烧结而成，它是一种取向紊乱的金刚石晶粒交错生长的聚晶团块, 具有导热性好和高电阻率的特点。由于聚晶金刚石的结构及性能有这样的特点，使得电火花在复合抛光加工中起到了对导电物的直接蚀除和使金刚石晶体产生微量碳化层的两个重要作用。在复合加工时加入煤油和酒精，即作为混合磨料的液体，又作为电火花的工作液。在超声振动的作用下，连续形成放电通道, 产生火花放电，并且不可避免地会出现短电弧放电和过渡电弧放电。如果在伺服系统控制的纯电火花加工中，电弧放电是起破坏作用的，会产生拉弧、积碳，甚至会烧伤工件，被称之为不正常放电。而在复合加工的特定加工条件下，对使聚晶金刚石被加工面形成微量软化层起到了积极的作用。同时由于超声振动作用而阻止了拉弧和积碳现象的产生，如图9-2所示。

②超声加工在复合加工中的作用。超声研磨的基本原理是利用换能器将超声频电振荡信号转换成机械振动，并通过变幅杆将振幅放大后传递给连接的工具头，使其产生纵向振动。当工件与工具头之间加以一定数量含有磨料的液体和压力时, 磨料在液体中也随着工具头做同样的振动，不断撞击工件的被加工表面，引起了微量破碎, 从而达到去除和抛光的目的。在复合加工中，由于火花放电产生微量碳化层的作用，使超声去量的效率大为提高，同时由于超声振动拉开了放电间隙，并强化了排屑功能，从而提高了电火花的作用。

③电火花与超声振动有机的结合。用超声波调制电火花，能使两者有机地结合在一起,减少了电火花加工的短路状态，降低了能量损耗，达到了相辅相成的加工目的。当工具头由于超声振动收缩的瞬时，被加工区产生放电间隙，符合电火花放电加工状态，这时电火花施加能量，效果最好；而当工具头由于超声振动伸长的瞬时，最适于由超声带动磨料进行磨削加工，而不适于电火花放电加工，这时停止电火花的能量输出。由此在时间上和空间上都有超声波或电火花在最佳状态下进行加工，即釆用了电火花加工超硬材料效率高的优势，又取了超声研磨高光洁度的特点，达到了理想的加工效果。

④超声功率、工作区压力及电火花间隙电压之间的关系。超声功率、工作区压力及电火花间隙电压之间的关系是很微妙的。工作区压力的大小是根据被加工件的形状、去量大小和变形量来确定的，一般希望变形大时应加较大的工作压力，并需要有较大的超声功率与其相适应，同时才能得到合适的火花放电间隙。如果压力大、超声功率小，不仅超声加工不能正常进行，还会造成电火花间隙短路。如果加工压力小、超声功率大，会造成电火花放电间隙开路。磨料混合液飞溅，这样都会降低加工效率，甚至使加工不能正常进行。对于微小孔径的模具，希望有较小的工作压力，这是不允忽视的，否则将造成工具针磨损过大。而频繁磨针，又会影响加工效率。尤其加工孔径在Φ 0.15mm以下的模具时，必须釆用较小的超声功率，并需要工作区压力小且灵敏。因此在复合加工中，必须正确处理好这三者之间的关系，使其符合加工需要，才能得到最佳的加工效果。

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