聚晶金刚石拉丝模具的特种加工方法综述

万庆峰　解永旭　韩鹏

摘 要：本文以聚晶金刚石拉丝模具的特种加工方法综述为出发点，首先对聚晶金刚石拉丝模具进行简单介绍，然后剖析当今聚晶金刚石拉丝模具的加工方法，最后详细介绍聚晶金刚石拉丝模具特种加工方法中的电火花加工法和超声波加工法，以期提高聚晶金刚石拉丝模具的加工质量，供读者参考。

关键词：聚晶金刚石；拉丝模具；特种加工

中图分类号：TG66 文献标识码：A

文章编码：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

改革開放以来，我国在各项领域不断取得成功，我国的线形材料生产行业也是如此。经过多年的发展，我国的线形材料生产行业已经取得了长足的进步，线形材料生产的关键技术是拉丝模具的加工技术，我国拉丝模具加工技术较以往在材质和结构方面已经取得了不错的成效。但是，相比于发达国家，我国的拉丝模具加工技术还存在很多不足，影响了我国线形材料的制造水平，从而限制了我国在电器、仪表、雷达甚至是航空等多方面的发展。所以，拉丝模具加工技术的发展关系到国计民生，关于拉丝模具加工技术的研究就显得十分有必要。基于这种背景，本文以下内容将展开关于聚晶金刚石拉丝模具的特种加工方法综述。

1聚晶金刚石拉丝模具的介绍

拉丝模具简单来说指的是用来把各种金属材料或者是光纤拉制成线形的专用模具。把用来拉制的材料放在拉丝模具中间的模孔当中，材料通过拉丝模具的拉制之后，材料的截面形状变成和模孔一致的形状，从而实现对不同材料的拉制功能。拉丝模具根据制作模具的材料可以划分为以下几个主要类型：钢模、硬质合金模、钢丝模以及本文所研究的聚晶金刚石拉丝模具[1]。新型材料的应用使得拉丝模具的制造精度、硬度、耐磨性以及使用寿命均有所提升，尤其是聚晶金刚石拉丝模具相比于其他类型的模具具有更为突出的特点。

聚晶金刚石是通过人造金刚石和其他一些材料在特殊环境之下聚合生成。聚晶金刚石拉丝模具的耐磨性、抗冲击能力以及工作效率相比于其他拉丝模具有明显优势，使用寿命是硬质合金拉丝模具的三百到五百倍。聚晶金刚石拉丝模具广泛用于民用、军工以及航天等关键领域的丝材拉制工作。

2聚晶金刚石拉丝模具的加工方法

2.1 机械研磨法

传统意义上的拉丝模具加工方法有研磨法以及特种加工法。研磨法的主要工作原理是利用机械传动装置带动研磨工具的运动，进而对模具进行研磨加工，从而达到拉丝模具的加工目的[2]。但是考虑到聚晶金刚石的超高硬度，传统的机械研磨的方法并不适用于聚晶金刚石拉丝模具的加工制造。

2.2 特种加工法

目前对聚晶金刚石拉丝模具的加工多采用特种加工的方法。特种加工法包括电火花法、超声波法、激光法以及电解法等多种方法[3]。特种加工利用电力、超声波以及激光等实现对聚晶金刚石拉丝模具的加工，这种加工方法对加工用具的硬度要求比较低，也不需要对加工材料的巨大外力作用，而且，特种加工法的加工精度高于机械研磨法。因此，特种加工法已经广泛用于聚晶金刚石拉丝模具的加工制造，提高了拉丝模具的加工精度以及使用寿命。

3聚晶金钢石拉丝模具的特种加工方法

3.1 激光加工法

激光加工法的工作原理是通过光学系统把光源产生的光能聚集起来，在聚集处会产生很大的热量，利用这部分热量来实现对拉丝模具的加工制造。上个世纪六十年代，我国关于激光加工法的实验取得成功，随着后来计算机技术的发展，激光加工法的加工水平更是得到了质的飞跃，极大的提高了拉丝模具的加工效率和加工质量。激光加工法的加工范围是直径在零点零一毫米到一毫米之间的孔，可加工孔深度和直径的比值在五十到一百之间。

3.2 电解加工法

电解加工法的主要工作原理是电化学反应原理，利用金属元素在电解质溶液当中发生的化学反应，从而对工件进行加工的方法。电解加工法具有加工范围广泛、加工效率高、加工质量高等优点。电解加工法广泛用于硬质合金拉丝模具的加工制造当中；对于聚晶金刚石拉丝模具，由于聚晶金刚石的组成成分十分复杂，利用电解加工法制造聚晶金刚石拉丝模具的过程十分复杂。因此，电解加工的特殊加工方法不太适用于对聚晶金刚石拉丝模具的加工制造。

3.3 电火花加工法

3.3.1 电火花加工法工作机理

电火花加工法广泛用于聚晶金刚石拉丝模具的加工制造。电火花加工法主要由工具电极、工件电极、工作液等部分组成。将工具电极和工件电极同时置于工作液当中，并在工具电极和工件电极之间留有一定的间隙，然后在工具电极和工件电极上施加一定的电压，同时控制两个电极之间的距离不断缩小，直到两个电极之间的电压达到击穿电压，从而击穿工作液。这个时候，放电瞬间工作液附近的温度和压力急剧上升，从而使工件表面材料融化到工作液当中，融化的材料会在工作液当中凝固，然后随着工作液被排出，这个循环会在极短的时间内重复进行，从而产生对金属的电腐蚀现象，进而达到对工件进行加工的功能。电火花加工法能够加工形状复杂的工件，加工缺陷少，有利于进行自动化加工。

3.3.2 电火花加工步骤

拉丝模具的加工主要分为五个区域，在对拉丝模具的定径区进行加工的时候，选择紫铜管当做两个电极，此时要注意为后续精加工留出一定的加工余量。在对拉丝模具的入口区进行加工的时候，电极材料选择为紫銅棒，同时应该把紫铜棒的直径设置为八毫米，锥角设置为六十到九十度。在对拉丝模具的润滑区进行加工的时候，仍然选择紫铜作为工具电极和工件电极的材料，锥角设置为三十到四十度。在对拉丝模具的压缩区进行加工的时候，选择紫铜作为工具电极和工件电极材料，锥角设置为十二到二十度。在对拉丝模具的出口区进行加工的时候，选择紫铜作为工具电极和工件电极的材料，锥角设置为六十到九十度。在加工参数选择方面，脉冲宽度分别设置为一百微秒、一百五十微秒、一百五十微秒、一百二十微秒、一百五十微秒。脉冲间隔分别设置为四十微秒、六十微秒、六十微秒、四十微秒、六十微秒。

3.4 超声波加工法

3.4.1 超声波加工法工作机理

超声波加工法的主要工作原理是利用研磨工具产生超声波振动，使工件进行高速旋转工作，工具和工件之间加注有悬浮液，悬浮液当中含有直径极小的磨粒，因为磨粒与工件之间具有高速的相对运动，从而导致磨粒对工件产生细微的摩擦作用，由于磨粒的数量特别多，而且摩擦作用的工作频率特别高，进而产生对工件表面的高频率的研磨加工作用。超声波加工法具有很多优点，相比于其他加工法，超声波加工法对于工件材料的要求更低，无论材料是否可以导电均可采用超声波加工法进行加工；而且超声波加工法对工件产生的不利影响特别小，所以超声波加工法可以用于对一些窄薄类零件的精细加工制造。

3.4.2 超声波加工步骤

适用于超声波加工的拉丝模具直径应在零点一毫米到六毫米之间，设备功率应该设置在二百五十瓦之上，频率应该设置为二万赫兹，阻抗应该设置为十二点五欧姆，电源应该选择为二百二十伏特左右的工作电源。超声波加工法的具体步骤如下：首先要进行针头的制作，针头的材料大多选择为T9A；随后需要把针头和变幅杆牢固的焊接在一起，针头的焊接工作必须要保证满足一定的垂直度要求；接着进行磨粒粒度的选择工作，最后进行超声波加工过程。在进行加工时，第一步是要把功率设置为最高允许功率，接着通过调节频率使变幅杆的幅度变为最大幅度，这个时候电压应该为最大，电流为三百毫安；接着把功率设置为最低功率，然后进行压力调节工作，将工件放置好，滴适量磨粒液，最后把功率调节到合适功率，进行加工。加工过程当中要随时观察磨粒的剩余量，一旦发现磨粒余量不足，应该及时进行磨粒补充工作，保证加工过程的顺利进行。

4结语

聚晶金刚石拉丝模具由于其自身的独特优点而被广泛采用，而且，聚晶金刚石拉丝模具的加工方法也引起了人们的重视。本文所提出的聚晶金刚石拉丝模具的特种加工方法综述，能够有效提高拉丝模具的加工精度、工作稳定性和使用寿命，供读者参考学习。

参考文献

[1]康凯敏，曹凤国，桂小波，翟力军. 超大孔径聚晶金刚石拉丝模具单向走丝电火花线切割

加工工艺研究[J]. 电加工与模具，2016，（02）：58-62.[2017-08-18].

[2]王瑞雪. 聚晶金刚石拉丝模用精密激光打孔机的设计与试验研究[A]. 中国机械工程学会特

种加工分会.第14届全国特种加工学术会议论文集[C].中国机械工程学会特种加工分会，

2011：5.

[3]杨学锋. 碳化钛基陶瓷拉丝模的研究开发及其相关基础理论研究[D].山东大学，2006.