[发明专利]聚晶金刚石的机械电脉冲成型加工方法

说明书

本发明属于超硬材料的特种成型加工方法，确切地说是一种聚晶金刚石等导电超硬材料的机械电脉冲成型加工方法。

聚晶金刚石及其复合材料是七十年代发展起来的新型超硬材料，其硬度与天然金刚石相当，而耐磨性比天然金刚石还好。由于其独特的物理机械性能，所以在石油、地质、机械、汽车、航天航空等国民经济的骨干行业中有着极其广泛的应用前景，因此其成型加工技术的研究也越来越受到世界各国的高度重视，利用机械能、热能、电能、化学能等的各种特种加工技术正在开发研究，在机械加工方法中，一种是用金刚石砂轮磨削加工，其优点是加工表面光洁度高，其缺点是加工效率低，砂轮损耗严重，加工成本高。如日本osaka金刚石工业公司研制的CPG系列专用磨床和cp系列专用金刚石砂轮，加工精度可保证刃边缺陷小于0.005mm，但其加工效率不足0.6mm³/min;在电加工方法中，一种是电火花加工技术，即是在电介液中进行脉冲放电，实现放电腐蚀达到加工目的，该法加工效率较机械磨削方法高，但加工表面光洁度较低，并伴有一定程度的石墨化现象。如北京电加工研究所1982年研制的BDDG系列聚晶金刚石电火花加工专用设备，包括BDDJ-1型专用机床和BDDG型专用电源，就是对传统的电火花加工脉冲电源进行改进，大幅度提高脉冲放电的爆炸力，使加工效率达2mm³/min。本发明获1984年国家发明二等奖和1985年日内瓦第13届世界新发明银奖。但该装置只能用来切割、钻孔和加工简单的曲面，且价格昂贵。苏联专利1085729A公开了一种电腐蚀修整金刚石砂轮的方法，在直流电的作用下，使工具电极在接触砂轮的同时向着砂轮旋转方向倾斜一定的角度，减少机床-夹具-刀具-工件系统的振动，以提高加工的稳定性，其放电过程是随机的，脉冲参数无法控制。

本发明的目的在于提供一种聚晶金刚石等导电超硬材料的机械式电脉冲的加工方法，提高其加工效率，降低设备成本和加工费用。

本发明的目的是这样实现的，在电脉冲的作用下，以工具电极在电介液中作用于工件。本发明的特征是：导电材料制成的工具电极带有齿，当工具电极和工件分别与直流电源的两个极连接后，调整好工具电极和工件的相对位置并发生一定的相对运动，在运动过程中产生有规则参数的脉冲放电，从而蚀除工件材料。

本发明的特征还在于，所述的工具电极作旋转或直线运动，工件平移、旋转或与工具电极相配合作共轭运动。

所述的工具电极是用导电的金属材料（如钢、铜等）或非金属材料（如石墨等）制成，为圆盘、圆柱或带条形状。

本发明的特征还在于，有一定数目和形状是矩形、梯形、锯齿形之一的齿分布在工具电极的圆周、柱面或端面上，或者带条表面上。

所述的齿是均匀分布的。

将直流电源的两个电极分别同工具电极和工件（即待加工的导电的超硬材料如聚晶金刚石）相连接，正、负极的连接可以任意，但以工具电极接负、工件接正为佳，调整好正、负电极之间的相对位置并供给电介液之后便可开始加工。

工具电极可以根据工件材料和脉冲参数的需要选用不同的导电材料并加工成不同尺寸大小、直径、齿数、齿形、齿宽和槽宽的系列化的工具电极，当选择相应的工具电极以及特定的运动方式并辅之运动速度、直流电压和极间间隙的改变，便可得到预定参数的放电脉冲满足加工需要。当赋于两电极之间特定的相对运动时，便可加工平面、圆柱面、圆锥面以及其他各种形状的成型表面等。用本发明的加工方法，加工聚晶金刚石和氧化铝陶瓷，效率分别高达2.5mm³/min和20mm³/min，表面粗糙度稳定达到Rz＝13μm左右，调整恰当的参数可达Rz＝8μm左右。

本发明的优点在于：

1.由于放电脉冲是在电极之间相对运动的过程中产生，所以大大简化了电火花加工的电源部分，从而大幅度降低了设备成本。

2.由于工具电极带有齿并作运动，所以有利于蚀除产物的排除，提高了加工过程的稳定性和加工效率。

3.由于工具电极的损耗能产生自整平作用，所以一方面提高了工件加工表面的光洁度和精度，另一方面工具电极可长时间使用而不必修整。

4.本发明有效地解决了聚晶金刚石等导电超硬材料的各种成型表面的加工问题，特别是大面积平面和圆周面的加工，因为该加工用其他加工方法或者不可能，或者加工效率很低。

5.本发明设备简单，工作性能稳定，使用方便，利于推广。

附图为本发明的加工方法示意图。

1.工具电极;2.电介液喷嘴;3.电介液;4.工件;5.电刷;6.直流电源。