超硬刀具主要指聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼刀具卑吭。這種刀具因具有硬度高渠概、耐磨性好和加工質(zhì)量理想等優(yōu)點而被廣泛地應(yīng)用于金屬切削、木材加工舶替、采礦和石油勘探等領(lǐng)域令境。然而其加工成形較困難，其加工技術(shù)的開發(fā)仍是當(dāng)今世界的一個研究課題顾瞪。目前超硬刀具的加工方法主要有機械磨削舔庶、超聲加工和電火花磨削等。機械磨削是最為常用的加工方法陈醒，但需要價格昂貴的金剛石砂輪和高剛度的磨床栖茉，加工效率低、砂輪損耗大孵延；超聲加工主要用于超硬刀具的拋光狭缰，其粗、中拋光效率低茸例，金剛石研磨粉消耗量大罪靠；電火花磨削是行之有效的一種加工方法，其成本低偷逆、加工精度高季糜。筆者多年來從事超硬材料電火花加工工藝的研究斯荒，針對以往脈沖電源存在生產(chǎn)率低和電能利用率低的缺點，并結(jié)合超硬刀具電火花刃磨的特點恰除，開發(fā)研制了晶體管開關(guān)型高壓PLC脈沖電源挨狡。并對其加工工藝進行了實驗研究。

　　1.直流電動機2.脈沖電源3.往復(fù)運動4.伺服運動5.伺服控制6.工件7.油槽8.放電間隙檢測9.煤油10.圓盤電極

　　1超硬刀具電火花刃磨的原理

　　超硬刀具電火花磨削也是一種電火花加工诵藐。與普通電火花加工類似迫赞，超硬刀具電火花磨削也是基于絕緣介質(zhì)中工具和工件之間脈沖性火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，以達到對零件的尺寸册血、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的要求扑轮；與普通電火花加工不同，電火花磨削是以旋轉(zhuǎn)的圓盤電極作工具吠昭，并且加工電流往往要小些喊括；電火花磨削還與傳統(tǒng)的金剛石砂輪磨削類似，由于電火花磨削采用石墨或紫銅電極代替相對昂貴的金剛石磨輪矢棚，其加工成本要低得多郑什。

　　工件和油槽置于一個數(shù)控工作臺上。工具電極是一紫銅圓盤蒲肋。加工時蘑拯，直流電動機帶動工具電極高速旋轉(zhuǎn)。與此同時肉津，工件一方面沿Y軸方向作伺服進給運動强胰，另一方面沿X軸方向作往復(fù)運動舱沧。這樣可以使圓盤電極損耗分布在盡可能大的表面上妹沙，從而可以長時間穩(wěn)定地保持其幾何形狀精度。與普通電火花加工相比熟吏，由于電極的旋轉(zhuǎn)和工作臺的往復(fù)運動距糖，超硬刀具電火花刃磨具有以下優(yōu)點：電極的旋轉(zhuǎn)和工作臺的往復(fù)運動有利于電蝕產(chǎn)物的排出和放電點的分散轉(zhuǎn)移，不易產(chǎn)生結(jié)碳拉弧現(xiàn)象蒲龟。因而改善了加工過程的穩(wěn)定性慢杜。電極的旋轉(zhuǎn)有利于脈沖放電結(jié)束時放電通道的迅速消電離，提高了脈沖利用率凌宫，從而提高磨削加工的生產(chǎn)率炫咱。

　　2晶體管開關(guān)型高壓PLC脈沖電源的原理及組成

　　眾所周知，超硬材料除超硬耐磨外麻坯，還具有高的熔點投圣、高的電阻率和良好的導(dǎo)熱性，這類材料不僅機械加工困難毙帚，而且電加工也困難脓脸。大量的實驗表明：采用通常的脈沖電源對超硬材料進行電火花磨削不易得到滿意的效果腹痹，其理想的脈沖電源應(yīng)具有高度集中的脈沖放電能量、強大的放電爆炸力和高的峰值電壓(一般大于200V)辐椎。大家知道下伙，通常加工金屬的RC脈沖電源可在短時間內(nèi)得到峰值很高的尖峰脈沖電流，因此其瞬時放電爆炸力大恰岳；此外吗浩，RC脈沖電源特別適合精加工，這樣如給通常的RC脈沖電源施以高電壓浴滴，即做成高壓RC脈沖電源拓萌，可能會達到有效地電火花磨削超硬材料的目的。然而如僅用簡單地給RC脈沖電源加上高壓的方法又不可避免地存在RC脈沖電源生產(chǎn)率低和電能利用率低的缺點升略。筆者在上述分析的基礎(chǔ)上結(jié)合超硬刀具電火花刃磨的特點微王，設(shè)計了晶體管開關(guān)型高壓RC脈沖電源，此電源可提高超硬刀具電火花刃磨的生產(chǎn)率和電能利用率品嚣，并且可獲得小的表面粗糙度值和銳利的棱邊炕倘。然而在實際加工中發(fā)現(xiàn)，隨著限流電阻的減小翰撑，晶體管易被擊穿罩旋。為此在限流電阻R后串接一電感，設(shè)計的晶體管開關(guān)型高壓PLC脈沖電源眶诈。其工作原理如下：直流電源E接通后涨醋，晶體管T導(dǎo)通，電源通過限流電阻R逝撬、電感L和晶體管T向電容器C充電浴骂，當(dāng)電容器兩端電壓上升到極間間隙擊穿電壓時，極間介質(zhì)被擊穿形成放電通道愚矗，放電電流使高速開關(guān)二極管兩端瞬時形成一脈沖電壓能航，這一脈沖電壓使超高速光耦采樣電路中的光耦迅速導(dǎo)通，并輸出一觸發(fā)脈沖椭药，觸發(fā)555延時電路挚蟹，使555的輸出信號翻轉(zhuǎn)，經(jīng)過整形電路整形后迅速關(guān)閉晶體管T蓬甩，經(jīng)一段時間的延時晶體管T又重新導(dǎo)通木影。直流電源又經(jīng)R、L珠慧、T向電容器C充電璃淤。如此周而復(fù)始地形成一系列加工脈沖。其中延時電路的延時長短可以根據(jù)間隙放電狀況調(diào)節(jié)十卖。這樣可使得間隙一旦產(chǎn)生火花放電就關(guān)閉晶體管T卓您，使直流電源E與放電回路完全分開鸭嗡，直流電源對間隙放電狀況不產(chǎn)生影響。

　　本電源中限流電阻R是大功率線繞電阻浙炼，它與電感L串接在一起份氧，當(dāng)晶體管瞬時關(guān)閉時會在其集電極端產(chǎn)生一高的尖峰電壓，容易擊穿晶體管弯屈。為此接入續(xù)流二極管D1蜗帜，與R、L組成一泄放回路资厉。由于加工聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼要求電源電壓高達幾百伏厅缺。所以晶體管T必須選用耐壓值很高的大功率晶體管。D2是大功率阻尼二極管宴偿，用于阻尼掉負(fù)半波湘捎，降低電極損耗。采樣二極管選用快速開關(guān)二極管窄刘，光耦采用超高速光耦6N137窥妇，并且延時電路和整形電路中的元件都要求具有很高的響應(yīng)速度，否則難以跟蹤間隙放電狀況娩践。

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