摘　要：采用高速走（zǒu）絲電火花線切割機床對ＹＧ６硬（yìng）質合金進行切割加工實驗（yàn），研究各電參數（脈衝寬度、脈衝間隙、峰值電流、間隙電壓）對硬質合（hé）金切割加工速度和表麵粗糙度的影響。硬質合金加工表麵有許多凹坑，且隨脈衝（chōng）寬度和間隙電壓的增加，凹坑更加明（míng）顯。
   
     關鍵詞：電火花線（xiàn）切割（ＷＥＤＭ）；電參數；硬（yìng）質合金；加工（gōng）速度；表麵粗糙度
  
     １　、前　言
 
     硬質合金是由硬度很高的難熔金屬碳化物（wù）（如碳（tàn）化鎢、碳化鈦、碳化鉭（tǎn）與（yǔ）碳化铌等）和粘結金屬（如鈷、鐵或（huò）鎳等（děng））粉末按一定比例混合，通過粉末冶金工（gōng）藝製成的（de）一種合金（jīn）材料（liào）。硬（yìng）質合金具有硬度高、耐磨、耐熱、耐腐（fǔ）蝕等一係列優良性能，即使在高溫（wēn）下仍有很高的硬度［１］。硬質合（hé）金因其高硬（yìng）度和高耐磨性在模具製造業中得到廣泛使用。與鋼（gāng）質模具相比，硬質合金模具的（de）使用（yòng）壽命可達數百萬次以上［２］，加工出來的（de）工件質量明顯優於鋼（gāng）質模具加工的工件，從而降低了生（shēng）產成本，提高（gāo）了產品質量。由於硬質（zhì）合（hé）金的硬（yìng）度高，韌性差，采用刀具（jù）加工較困難，可采用電火花線切割［３］進行加工。
 
      本文采用（yòng）電火花對（duì）ＹＧ６硬質合金進行切割加（jiā）工實驗，研（yán）究電參數對硬質合（hé）金切割加工速（sù）度和表麵粗糙度的影響（xiǎng），以及切割加工後硬（yìng）質合金的表麵形貌。
 
      ２　、實　驗
 
     實驗材料（liào）為ＹＧ６硬質（zhì）合金，厚度２０ｍｍ。實驗設備采用北京阿奇夏米爾公司生產ＡＣＴＳＰＡＲＫＦＷ—１型數控高速走絲（sī）電火花線切割機床，電極絲采用鉬絲，直徑０．１８ｍｍ，工作（zuò）液（yè）為１２％線切割乳化（huà）液。研究的電參數包括脈衝寬（kuān）度、脈衝間隙、峰值電（diàn）流、間隙電壓。脈（mò）衝寬度的放電時間範（fàn）圍為２～３３μｓ；脈衝間隙的間隔時間範圍為１０～１６５μｓ；峰值電流的大小取決於功率管數的多少，其調節範圍為０．５～９．５Ａ。采用粗糙度測試（shì）儀測量加工（gōng）工件表麵粗糙度，按加工麵積除（chú）以加工時間計算出（chū）加工速度，根據數據繪（huì）製相應的曲（qǔ）線圖表（biǎo）。
 
     ３　、結果與討（tǎo）論
   
     考慮到本實驗主要研（yán）究各電參數（shù）（脈衝寬（kuān）度（dù）、脈衝間隙、峰值電流、間隙（xì）電（diàn）壓）對硬質合金加工速度和表麵粗糙度的影響，采用（yòng）單參數變化實驗法，即上述４個電參（cān）數中的３個不變，隻改變其中的１個參數進行實驗研（yán）究。
 
     ３．１　脈衝寬度對加工速度和（hé）表麵粗糙度的影響
 
     脈衝（chōng）寬度的選取一般（bān）取決於工藝要求（qiú）和（hé）所加工（gōng）的材料以及材料的厚度［２］。在其他參數不（bú）變（biàn）的情況下，隻改變脈（mò）衝寬度對加（jiā）工速度和表麵粗糙（cāo）度的影響見圖１，所采用的電參數與實驗結果見表１。
  
  

                       
                             圖１　脈衝寬度對（duì）加工速度（dù）和表麵粗糙度的影響（xiǎng）

  
                                          表１　電參（cān）數與實驗結果
              
  
     從圖１和表１可以看出，在（zài）其他（tā）參數不變的情況下，隨著脈衝寬度的增加，加工速度加快，表麵粗（cū）糙度（dù）增大，但當（dāng）脈衝寬（kuān）度（dù）超過９μｓ後，加工（gōng）速（sù）度明顯下降，而表（biǎo）麵粗（cū）糙度則繼續增大。這（zhè）是（shì）因為放電過（guò）程（chéng）中形（xíng）成的電腐蝕坑尺寸隨單個脈衝能量的增大而增大，而脈衝（chōng）寬度的增大加大了（le）單個脈衝能量的平均值，因此加大（dà）了加工表麵粗糙度。電蝕產物的體積隨單個脈衝能量的增大而增大，當無法順利排出時，就降低了加工速度。
 
      ３．２　脈（mò）衝間隙對加工速度和表麵（miàn）粗糙度的影響
 
      脈衝間隙為連續兩（liǎng）個電壓脈（mò）衝（chōng）之間的間隔時間。按理論分析，脈衝間隙減（jiǎn）小時，在單位時間內脈衝的個數將會增多，以至切割速度加快，但不能過小，否則會因為電蝕產物不能及時排出而降低加（jiā）工速度，甚至出現斷絲［４］。其他參數（shù）不變，隻改變脈衝（chōng）間（jiān）隙對加工速（sù）度和表麵粗（cū）糙度的影響見圖２，所采（cǎi）用的電（diàn）參（cān）數與實驗結果見表２。
 
 

                  
  
                            圖２　脈衝間隙對加工速度和表麵粗糙度的影響
 
 
                                            表２　電參數與實驗結果

                   
     
       從圖２和表２可以看出（chū），當脈衝間隙達到４５μｓ時（shí），加（jiā）工速（sù）度達到峰（fēng）值，隨後隨脈衝間隙增加而下降，這主要是因為隨著脈（mò）衝間隙的增大，單（dān）個（gè）脈衝能量逐漸（jiàn）減小，從而降低了加工速度。表麵粗（cū）糙（cāo）度隨著脈衝間隙的（de）增大總體（tǐ）呈現下降趨勢，這也是因為單個脈衝能量的減小使得加工時間加長，從而降低（dī）了加工表麵粗（cū）糙度。
 
       ３．３　峰（fēng）值電流對加工速度和表麵粗糙度的影響
 
      峰值電流是決定單（dān）脈衝能量的重要因（yīn）素之一，對線切割加工影響較（jiào）大。其他參數不變，隻改變值電（diàn）流對加工速度和表（biǎo）麵粗糙度的影響見圖３，所
采用（yòng）的電（diàn）參數與實驗結果見表３。
 

                        圖（tú）３　峰值電流對加工速度和（hé）表麵粗糙度的（de）影響
     
                                       表３　電參（cān）數與實（shí）驗結果

               
  
 
　     從圖３和表３可（kě）以看出，隨著峰值電流的增大，加工出來（lái）的（de）工件表麵粗糙（cāo）度逐（zhú）漸增大，加工（gōng）速（sù）度也隨峰值（zhí）電流的增（zēng）大而加快，當（dāng）峰值電（diàn）流超過５Ａ後，加工速度明顯下降，這與脈（mò）衝寬度對加（jiā）工速度和表麵粗糙（cāo）度的影（yǐng）響（xiǎng）相似，這是由於峰值電流的增加使單個脈衝的放（fàng）電能量增大，當電流過大時（shí），加工（gōng）過程中產生的電蝕產物體積加大，當電蝕產物無法順利排除時，加工速度就會下降（jiàng）。
 
       ３．４　間隙電壓對加工速度和（hé）表麵（miàn）粗糙（cāo）度的影響
 
       其他參數不變，隻改變間隙電壓對（duì）加工速度和表麵粗糙度的影響見圖４，所采用的（de）電參數與實驗（yàn）結（jié）果見表４。
 
        從圖４和表４可以看（kàn）出，其他參數（shù）不變，加工速度隨間隙電壓的增加先加快，當間隙電壓超過３Ｖ後，加工速度就開始逐漸下降，而（ér）加（jiā）工表麵粗糙度的變化沒有固定規（guī）律。間隙電壓過小，放電間（jiān）隙（xì）就小，不（bú）利於電蝕產物的排除，電極絲容易與工件接觸，產生短路，出現電極絲回退現象。
   

              
                   圖４　間隙電壓對加工速度（dù）和表麵粗糙度的影響
 
                              表４　電（diàn）參（cān）數與實驗結果

 
       ３．５　電火花線切割對ＹＧ６硬質合金加工表麵質量的影響
   
       圖５所示為光學顯微鏡觀察到的ＹＧ６硬質合金加工件的表麵形貌（mào），其中圖５（ａ）和圖５（ｂ）為１００倍光學顯微鏡（jìng）照片，電（diàn）參數為：脈衝寬度３μｓ、脈（mò）衝間隙３５μｓ、峰值電流５Ａ、間隙電壓２Ｖ；圖５（ｃ）和圖５（ｄ）為５００倍光學顯微鏡（jìng）照片（piàn），電參數為：脈衝寬度１０μｓ、脈衝間隙３５μｓ、峰值電流５Ａ、間隙（xì）電壓３Ｖ。
 
       從圖５可以看出，在電火花線切割加工硬質合金（jīn）時（shí），硬質合金表麵會產生許多高低（dī）不（bú）平的小坑［５］，這是由於電火花線切割加工過程中（zhōng）電腐蝕產生的電（diàn）腐蝕坑，同時由（yóu）於熔化和氣化的金屬（shǔ）未能及時排除，再（zài）次凝固在表麵形成微小顆粒。對比各圖可以看出，隨著脈衝寬度和間隙電壓的增加，加工表（biǎo）麵的凹坑越明顯（xiǎn）。
  
  

                                   圖５　ＹＧ６硬質合金加工件表麵（miàn）形貌（mào）
     
     ４　、結　論
 
      高（gāo）速（sù）走絲電火花線切（qiē）割機床對ＹＧ６硬質合金進行（háng）切割實驗的（de）結果表明，表麵粗糙度和加工速度與脈衝（chōng）寬度、脈衝間（jiān）隙、峰值電流、間隙（xì）電壓有重要關（guān）係：
 
     （１）其他參數不變，隨著脈衝寬度的增加，加工速度加快，表麵粗糙度（dù）增大，當脈衝寬度超過９μｓ後，加工速度明顯下（xià）降，而（ér）表麵粗糙度則繼續增大。
      
     （２）其他參數不（bú）變，隨著脈衝間隙的（de）增大，加工速度先（xiān）是加快（kuài），當脈衝間隙超過（guò）４５μｓ後，加工速度開始下降，表麵粗糙度隨著脈衝間隙的增大總體呈現下（xià）降趨勢。
 
     （３）其他參數不變，隨著峰值電流的增大，表麵粗糙度逐漸（jiàn）增大，加工速度也隨峰值電流的增大而加快，當峰值電流（liú）超過５Ａ後，加工速度明顯下降。
 
     （４）其他參（cān）數不變，加工速度隨間隙電（diàn）壓的增加先加快，當間隙電壓超過３Ｖ後，加（jiā）工速度開始逐漸下降，而加工表麵粗（cū）糙度的變化沒有固定規律。
 
     （５）電火花線切割加工硬質合金，表麵會產生許（xǔ）多（duō）高低不平的小坑，並且隨著脈衝寬度（dù）和間隙電壓的增加，加工表麵的凹坑更加明顯。