第一篇：精密電火花加工機的共性技術(shù)

精密電火花加工機的共性技術(shù)

標簽：精密電火花機|電火花加工

鼎億精密電火花機廠家為您解說精密精密電火花加工機的共性技術(shù)

1、自動化技術(shù)

如今國內(nèi)人力資源豐富，自動化似乎是一種奢侈和浪費。但對于模具工業(yè)，由于熟練操作工的缺乏，能省人工還是很重要的。只要稍稍注意一下，類似信息很多。例如日本牧野公司推薦用一臺CNC工件和電極機外預(yù)調(diào)單元，一臺EDM CIM小型數(shù)據(jù)處理中心和一臺配置10個可交換工作臺的EDGE2電火花成形機來代替三臺獨立運行的EDGE2，人力成本可減少1/3，此外資金投入亦可降低18%，何樂而不為呢？

2、智能技術(shù)

電火花加工從一開始就采用伺服進給，有一定的自動化。從上世紀70年代末開始引入數(shù)控技術(shù)，機床能按編程自動定位，手動加工。但電火花加工工藝復(fù)雜，隨機事件多，按既定方針是無法處理的。例如加工間隙內(nèi)電蝕產(chǎn)物的堆積、集中放電、甚至起弧等，都要靠有經(jīng)驗的技師不斷觀察、判斷，試探著調(diào)整，排除故障，優(yōu)化加工參數(shù)，才能安全高效，實在是不容易。這就出現(xiàn)了早期的智能技術(shù)---適應(yīng)控制。今天智能化已成為電火花加工機床的核心技術(shù)，先進程度的標志，已滲透到每一個部件中。這種人工智能體現(xiàn)在能根據(jù)加工要求，按應(yīng)用分類，配以相應(yīng)穩(wěn)定可靠的支撐硬件，以及在實驗室和生產(chǎn)驗證中生成的工藝數(shù)據(jù)庫和計算方法軟件，這樣一個完整的體系才稱之為專家系統(tǒng)。

3、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

中國即將進入WTO，模具工業(yè)和世界接軌勢在必行，所以機床的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(對品牌機這是常規(guī)功能)我們不要忽視了。例如東莞鼎億的機床可以網(wǎng)絡(luò)遙控完成機床上除了開機外所有的事，網(wǎng)上數(shù)據(jù)交換、培訓、咨詢、維修保養(yǎng)服務(wù)。用戶只要增加一點點投資，開通聯(lián)網(wǎng)功能，他帶來的好處是長遠的，非?？捎^的。

4、工藝訣竅

商品價格中創(chuàng)新(各種專利)和軟件所占比重明顯加大。例如一臺HP4噴油嘴專用小孔機，重不過500kg，裝置一眼就能看清楚，開價高達50萬美元，理由是它提供整套加工訣竅，能滿足最嚴格的小孔加工精度要求，CP值在2以上。過去買東西看得見摸得著，沉甸甸的一大堆，心里比較踏實，如今最值錢的可能就是幾張輕飄飄的盤。但這是按照“交鑰匙”協(xié)議，一旦安裝，立刻能投入正常生產(chǎn)，無需用戶調(diào)試和任何技術(shù)投入，這就是知識經(jīng)濟帶來的好處。

第二篇：精密加工技術(shù)_電火花加工現(xiàn)狀與發(fā)展

電火花加工現(xiàn)狀與發(fā)展

電火花加工現(xiàn)狀與發(fā)展

張杰

（上海理工大學 機械工程學院，上海）

摘要：首先簡要地說明了電火花加工的原理、特點、分類和其在機械制造領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，繼而詳細地論述了近年來電火花加工的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，最后通過對一些資料的查閱對電火花加工的發(fā)展方向以及進一步深入研究時所需要注意的問題進行了初步的探討。關(guān)鍵詞：電火花加工，電火花成形加工，電火花線切割加工，發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)展方向

Present Situation and Development of EDM

ZhangJie（School of Mechanical Engineering ,University of Shanghai for Science and

Technology,Shanghai）

Abstract : The principles ,features ,classifications of EDM and its applications in the fields of mechanical manufacturing are briefly stated, and then the research at home and abroad are presented in detail.Finally ,by the reference of several documents, some problems in need of a further investigation are proposed.Key words :EDM, Electric spark forming, wire-cut electrical discharge machining，present situation, future direction.1.概述

電火花加工是特種加工的一種。早在前蘇聯(lián)，拉扎林科夫婦研究開關(guān)觸點受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象和原因時，發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時高溫可以使局部的金屬熔化、氧化而被腐蝕掉，從而開創(chuàng)和發(fā)明了電火花加工方法。

1.1電火花加工原理

電火花加工現(xiàn)狀與發(fā)展

進行電火花加工時，工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極，并浸入工作液中，或?qū)⒐ぷ饕撼淙敕烹婇g隙。通過間隙自動控制系統(tǒng)控制工具電極向工件進給，當兩電極間的間隙達到一定距離時，兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，產(chǎn)生火花放電。

其工作原理圖如下：

1.2電火花加工特點

電火花加工是與機械加工完全不同的一種新工藝。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，具有高熔點、高硬度、高強度、高脆性，高粘性和高純度等性能的新材料不斷出現(xiàn)，具有各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)與特殊工藝要求的工件越來越多。電火花加工法能夠適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，并在應(yīng)用中顯示出很多優(yōu)異性能，電火花加工的特點概括如下：

（1）直接利用電腦進行加工，便于實現(xiàn)自動化，適于特殊材料和復(fù)雜形狀的加工。脈沖放電的能量密度高，便于加工用普通的機械加工方法難于加工或無法加工的特殊材料和復(fù)雜形狀的工件。不受材料硬度影響，不受熱處理狀況影響。

（2）適用的材料范圍廣。脈沖放電持續(xù)時間極短，放電時產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)擴散范圍小，材料受熱影響范圍較小，可以加工任何高強度、高硬度、高韌性、高脆性以及高純度的導(dǎo)電材料。

（3）工具電極制造容易。加工時，工具電極與工件材料不接觸，兩者之間宏觀作用力極校工具電極材料不需比工件材料硬，因此，工具電極制造容易。

（4）可以再同一臺機床連續(xù)進行粗，半精及精加工。脈沖參數(shù)可依據(jù)需要調(diào)節(jié)，可在同一臺機床上進行粗加工、半精加工和精加工。可以改革工件結(jié)構(gòu)，簡化加工工藝，提高工件使用壽命，降低工人勞動強度。

1.3電火花加工分類

按工具電極和工件相對運動的方式和用途的不同,大致可分為電火花成形加工、電火花線切割、電火花磨削和鏜磨、電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工、電火花高速小孔加工、電火花表面強化與刻字六大類。前五類屬電火花成形、尺寸加工，是用于改變零件形狀或尺寸的加工方法；后者則屬表面加工方法，用于改善或改變零件表面性質(zhì)。以上方法中以電火花成形加工和電火花線切割應(yīng)用最為廣泛。

1.3.1電火花成形加工

該方法是通過工具電極相對于工件作進給運動，將工件電極的形狀和尺寸復(fù)制在工件上，從而加工出所需要的零件。它包括電火花型腔加工和穿孔加工兩種。

電火花型腔加工主要用于加工各類熱鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模和膠木膜的型腔。

電火花加工現(xiàn)狀與發(fā)展

電火花穿孔加工主要用于型孔（圓孔、方孔、多邊形孔、異形孔）、曲線孔（彎孔、螺旋孔）、小孔和微孔的加工。近年來，為了解決小孔加工中電極截面小、易變形、孔的深徑比大、排屑困難等問題，在電火花穿孔加工中發(fā)展了高速小孔加工，取得良好的社會經(jīng)濟效益。典型機床有D7125,D7140等電火花穿孔成形機床。

1.3.2電火花線切割加工

該方法是利用移動的細金屬絲作工具電極，按預(yù)定的軌跡進行脈沖放電切割。按金屬絲電極移動的速度大小分為高速走絲和低速走絲線切割。我國普通采用高速走絲線切割，近年來正在發(fā)展低速走絲線切割，高速走絲時，金屬絲電極是直徑為φ0.02～φ0.3mm的高強度鉬絲，往復(fù)運動速度為8～10m/s。低速走絲時，多采用銅絲，線電極以小于0.2m/s的速度作單方向低速運動。線切割時，電極絲不斷移動，其損耗很小，因而加工精度較高。其平均加工精度可達 0.0lmm，大大高于電火花成形加工。表面粗糙度Ra值可達1.6 或更小。

目前電火花線切割廣泛用于加工各種沖裁模（沖孔和落料用）、樣板以及各種形狀復(fù)雜型孔、型面和窄縫、凸輪、成形刀具、精密細小零件和特殊材料，試制電機、電器等產(chǎn)品等。典型機床有DK7725,DK7740數(shù)控電火花線切割機床。

1.3.3其他電火花加工方式

剩下的電火花加工方式應(yīng)用較少，不是主流。包括：

電火花內(nèi)孔、外圓和成形磨削：用于加工高精度、表面粗糙度值小的小孔，如拉絲模、擠壓模、微型軸承內(nèi)環(huán)、鉆套等和加工外圓、小模數(shù)滾刀等。典型機床有D6310電火花小孔內(nèi)圓磨床等。

（2）電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工：用于加工各種復(fù)雜型面的零件，如高精度的異形齒輪，精密螺紋環(huán)規(guī)，高精度、高對稱度、表面粗糙度值小的內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體表面等。典型機床有JN-2,JN-8內(nèi)外螺紋加工機床。

（3）電火花高速小孔加工：用于加工線切割穿絲預(yù)孔，深徑比很大的小孔，如噴嘴等。典型機床有D703G電火花高速小孔加工機床。

（4）電火花表面強化、刻字：用于電火花刻字、打印記。典型設(shè)備有D9105電火花強化機等。

1.4電火花加工用途

目前電火花加工已廣泛應(yīng)用于模具制造、航天航空、電子、電機電器、精密機械、儀器儀表、汽車、輕工業(yè)等行業(yè)，以解決難加工材料及復(fù)雜形狀零件的加工問題，加工范圍已達到小到幾微米的小孔、軸、縫，大到幾米的超大型模具和零件。電火花加工的主要用途可以概括為以下幾項：

（1）用于模具生產(chǎn)中的型孔、型腔加工，已成為模具制造業(yè)的主導(dǎo)加工方法，推動了模具行業(yè)的技術(shù)進步。可以用于制造沖模、塑料模、鍛模和壓鑄模。（2）加工小孔、畸形孔以及在硬質(zhì)合金上加工螺紋螺孔。（3）在金屬板材上切割出零件。（4）加工窄縫。

（5）磨削平面和圓面。

（6）其它（如強化金屬表面，取出折斷的工具，在淬火件上穿孔，直接加工型面復(fù)雜的零件等）。

2.發(fā)展歷程及技術(shù)成果

2,1電火花加工發(fā)展歷程

早在十九世紀，人們就發(fā)現(xiàn)了電器開關(guān)的觸點開閉時，因為放電，使接觸部位燒蝕，造成接觸面的損壞。這種放電引起的電極燒蝕現(xiàn)象叫做電腐蝕。

電火花加工現(xiàn)狀與發(fā)展

二十世紀四十年代初，人們進一步認識到，在液體介質(zhì)中進行重復(fù)性脈沖放電時，能夠?qū)?dǎo)電材料進行尺寸加工，因此，創(chuàng)立了“電火花加工法”。

五十年代，改進為電阻-電感-電容等回路。同時，還采用脈沖發(fā)電機之類的所謂長脈沖電源，使蝕除效率提高，工具電極相對損耗降低，隨后又出現(xiàn)了大功率電子管、閘流管等高頻脈沖電源，使在同樣表面粗糙度條件下的生產(chǎn)率得以提高。

六十年代出現(xiàn)了晶體管和可控硅脈沖電源，提高了能源利用效率和降低了工具電極損耗，并擴大了粗精加工的可調(diào)范圍。

七十年代出現(xiàn)了高低壓復(fù)合脈沖、多回路脈沖、等幅脈沖和可調(diào)波形脈沖等電源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具電極損耗等方面又有了新的進展。在控制系統(tǒng)方面，從最初簡單地保持放電間隙，控制工具電極的進退，逐步發(fā)展到利用微型計算機，對電參數(shù)和非電參數(shù)等各種因素進行適時控制。

電火花加工技術(shù)經(jīng)歷了手動電火花加工、液壓伺服、直流電機、步進電機、交流伺服電機等一系列過程?？刂葡到y(tǒng)也越來越復(fù)雜，從單軸數(shù)控到3軸數(shù)控、再到多軸聯(lián)動。20世紀90年代初期，3軸電火花機在國內(nèi)還是空白，主要是從日本和瑞士引進。直到90年代中期，我國才開始步入國內(nèi)電火花加工機的真正快速發(fā)展軌道，后來在此基礎(chǔ)上又生產(chǎn)研發(fā)了4軸4聯(lián)動電火花加工機。

2,2電火花加工技術(shù)成果

2.2.1對電火花加工優(yōu)缺點的總結(jié)

電火花加工屬于電脈沖放電腐蝕類，被加工的工件是好的導(dǎo)電材料，而且最好是優(yōu)良的導(dǎo)電材料且不含雜質(zhì)。

電火花加工的優(yōu)點：

（1）電火花加工，最擅長對付那些高硬度的（一般的機械加工難以實現(xiàn)的）金屬的加工（2）電火花加工尤其適合細、窄縫類（普通機械加工難以做到的）、清角位等的加工。

電化花加工的缺點：

（1）不能加工不導(dǎo)電的材料；

（2）加工過程中，有因為使用控制不良，引起火災(zāi)的安全隱患；（3）加工效率較低（相對機械加工來講）；

（4）加工過程造成被加工件的內(nèi)應(yīng)力增加而變形，加工尺寸精度不高。

2.2.2影響其加工精度的因素的總結(jié)

與傳統(tǒng)的機械加工一樣，機床本身的各種誤差，工件和工具電極的定位、安裝誤差都會影響到電火花加工的精度。另外，與電火花加工工藝有關(guān)的主要因素是放電間隙的大小及其一致性、工具電極的損耗及其穩(wěn)定等。概括為以下幾個方面：（1）表面粗糙度

電火花加工表面的粗糙度取決于放電蝕坑的深度及其分布的均勻程度，只有在加工表面產(chǎn)生淺而分布均勻的放電蝕坑，才能保證加工表面有較小的粗糙度值。（2）加工間隙(側(cè)面間隙)的影響

加工間隙的大小及其一致性直接影響電火花成形加工的加工精度。只有掌握每個規(guī)準的加工間隙和表面粗糙度的數(shù)值，才能正確設(shè)計電極的尺寸，決定收縮量，確定加工過程中的規(guī)準轉(zhuǎn)換。

（3）加工斜度的影響

在加工中，不論型孔還是型腔，側(cè)壁都有斜度，形成斜度的原因，除電極側(cè)壁本身在技術(shù)要求或制造中原有的斜度外，一般都是由電極的損耗不均勻，以及“二次放電”等因素造成的。這些因素包括電極損耗、工作液臟污程度、沖油或抽油、加工深度等。（4）楞角倒圓的原因及規(guī)律

電火花加工現(xiàn)狀與發(fā)展

電極尖角和楞邊的損耗，比端面和側(cè)面的損耗嚴重，所以隨著電極楞角的損耗導(dǎo)致楞角倒圓，加工出的工件不可能得到清楞。而且，隨著加工深度的增加，電極楞角倒圓的半徑增大。但超過一定加工深度，其增大的趨勢逐漸緩慢，最后停留在某一最大值上。楞角倒圓的原因除電極的損耗外，還有放電間隙的等距離性。

2.2.3影響其加工后表面粗糙度的因素的總結(jié)

（1）脈沖能量越大，加工速度越高，Ra值越大。（2）工件材料越硬、熔點越高，Ra值越小。

（3）工件電極的表面粗糙度越大，工件的Ra值越大。

3.電火花加工的國內(nèi)外研究基本現(xiàn)狀

近年來電火花線切割加工無論在加工過程控制,還是改進加工工藝方面都取得了許多新的進展。主要表現(xiàn)在突破了許多傳統(tǒng)觀念的束縛,產(chǎn)生了一些新的加工方法,以及一些新的控制和檢測方式。

往復(fù)走絲電火花線切割機床的走絲速度為6～12 m/s，是我國獨創(chuàng)的機種。自1970年9月由

電火花加工現(xiàn)狀與發(fā)展

微電子、數(shù)控、電力半導(dǎo)體、機械技術(shù)、電氣技術(shù)等，是多方面、多學科集成的產(chǎn)品，是比較復(fù)雜的高科技產(chǎn)品。國內(nèi)現(xiàn)在顯然還沒有一個能夠獨立進行原始創(chuàng)新的團隊，因此注定要經(jīng)歷一個長時間痛苦的積淀過程，電火花加工技術(shù)正不斷向精密化、自動化、智能化、高效化等方向發(fā)展。我國務(wù)必要緊跟電火花加工技術(shù)發(fā)展步伐，才能立足世界。如今新型數(shù)控電火花機床層出不窮，如瑞士阿奇、瑞士夏米爾、日本沙迪克、日本牧野、日本三菱等機床在這方面技術(shù)都有了全面的提高。（1）電火花加工的精密化核心主要體現(xiàn)在對尺寸精度、仿形精度、表面質(zhì)量的要求。時下數(shù)控電火花機床加工的精度已有全面提高，尺寸加工要求可達±2-3μm、底面拐角R值可小于0.03mm，最佳加工表面粗糙度可低于Ra0.3μm。

（2）自動化指目前最先進的數(shù)控電火花機床在配有電極庫和標準電極夾具的情況下，只要在加工前將電極裝入刀庫，編制好加工程序，整個電火花加工過程便能日以赴繼地自動運轉(zhuǎn)，幾乎無需人工操作。機床的自動化運轉(zhuǎn)降低了操作人員的勞動強度、提高生產(chǎn)效率。但自動裝置配件的價格比較昂貴，大多模具企業(yè)的數(shù)控電火花機床的配置并不齊全。數(shù)控電火花機床具備的自動測量找正、自動定位、多工件的連續(xù)加工等功能已較好地發(fā)揮了它的自動化性能。自動操作過程不需人工干預(yù)，可以提高加工精度、效率。

（3）智能化：智能控制技術(shù)的出現(xiàn)把數(shù)控電火花加工推向了新的發(fā)展高度。新型數(shù)控電火花機床采用了智能控制技術(shù)。專家系統(tǒng)是數(shù)控電火花機床智能化的重要體現(xiàn)，它的智能性體現(xiàn)在精確的檢測技術(shù)和模糊控制技術(shù)兩方面。專家系統(tǒng)采用人機對話方式，根據(jù)加工的條件、要求，合理輸入設(shè)定值后便能自動創(chuàng)建加工程序，選用最佳加工條件組合來進行加工。在線自動監(jiān)測、調(diào)整加工過程，實現(xiàn)加工過程的最優(yōu)化控制。目前智能化技術(shù)不斷地升級，使得智能控制技術(shù)的應(yīng)用范圍更加的廣泛。隨著市場對電加工要求的提升，智能化技術(shù)將獲得更為廣闊的發(fā)展空間。

（4）高效化：現(xiàn)代加工的要求為數(shù)控電火花加工技術(shù)提供了最佳的加工模式，即要求在保證加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。如這不但縮短了加工時間且省卻后處理的麻煩，同時提升了模具品質(zhì)，使用粉末加工設(shè)備可達到要求。另外減少輔助時間(如編程時間、電極與工件定位時間等)，這就需要增強機床的自動編程功能，配置電極與工件定位的夾具、裝置。若在大工件的粗加工中選用石墨電極材料也是提高加工效率的好方法。

4.未來發(fā)展方向

先進制造技術(shù)的快速發(fā)展和制造業(yè)市場競爭的加劇對電火花成形加工技術(shù)提出了更高要求，同時也為電火花成形加工技術(shù)加工理論的研究和工藝開發(fā)、設(shè)備更新提供了新的動力。

今后電火花成形加工的加工對象應(yīng)主要面向傳統(tǒng)切削加工不易實現(xiàn)的難加工材料、復(fù)雜型面等加工，其中精細加工、精密加工、窄槽加工、深腔加工等將成為發(fā)展重點。同時，還應(yīng)注意與其它特種加工技術(shù)或傳統(tǒng)切削加工技術(shù)的復(fù)合應(yīng)用，充分發(fā)揮各種加工方法在難加工材料加工中的優(yōu)勢，取得聯(lián)合增值效應(yīng)。相對于切削加工技術(shù)而言，電火花成形加工技術(shù)仍是一門較年輕的技術(shù)，因此在今后的發(fā)展中，應(yīng)借鑒切削加工技術(shù)發(fā)展過程中取得的經(jīng)驗與成果，根據(jù)電火花成形加工自身的技術(shù)特點，選用適當?shù)募庸だ碚摗⒖刂圃砗凸に嚪椒?，并在己有成果的基礎(chǔ)上不斷完善、創(chuàng)新。電火花成形加工機床向數(shù)控化方向發(fā)展的趨勢已不可逆轉(zhuǎn)，但應(yīng)注意不可盲目追求“大而全”，應(yīng)以市場為導(dǎo)向，建立具有開放性的數(shù)控體系。總體而言，電火花成形加工技術(shù)今后的發(fā)展趨勢應(yīng)是高效率、高精度、低損耗、微細化、自動化、安全、環(huán)保等。

對電火花加工而言，電火花成形機下一步的發(fā)展空間在精密微細和特殊材料兩個方面。特殊材料（如航空航天領(lǐng)域用的材料）專機，窄槽窄縫、異型腔的加工，精密模具等領(lǐng)域都是發(fā)展重點。在精加工方面，曾經(jīng)有過高速銑要代替電火花的傳言，現(xiàn)在證明這是不現(xiàn)實的。

電火花加工現(xiàn)狀與發(fā)展

現(xiàn)在粗加工、大電流的火花機又有回頭的趨勢，在家電、汽車很多行業(yè)中應(yīng)用。人類新開發(fā)出來的導(dǎo)電的特殊材料都可進行放電加工，而高速銑通常很難實現(xiàn)。精密微細加工比如噴絲板等微小型零件都離不開電火花加工；航空航天領(lǐng)域中很多零部件需要多軸聯(lián)動電火花加工。我們國家在專用機型上有創(chuàng)新的能力，有很大的空間。

5.需要進一步研究的問題

電火花加工雖然發(fā)展迅速，但仍然存在一些問題，經(jīng)過對一些資料的查閱，這些問題可以總結(jié)為以下幾條：

（1）一般加工速度較慢，生產(chǎn)率低于切削加工 安排工藝時可采用機械加工去除大部分余量，然后再進行電火花加工以求提高生產(chǎn)率。最近新的研究成果表明，采用特殊水基不燃性工作液進行電火花加工，其生產(chǎn)率甚至高于切削加工。

（2）存在電極損耗和二次放電 電極損耗多集中在尖角或底面，最近的機床產(chǎn)品已能將電極相對損耗比降至0.1％，甚至更??；電蝕產(chǎn)物在排除過程中與工具電極距離太小時會引起二次放電，形成加工斜度，影響成型精度，（3）工作液的凈化和加工中產(chǎn)生的煙霧污染處理比較麻煩。

（4）由于電級絲是往復(fù)使用，所以會造成電極絲損耗，加工精度和表面質(zhì)量降低。（5）放電過程有部分能量消耗在工具電極上，導(dǎo)致電極損耗，影響成形精度。（6）電極之間需要始終保持確定的距離。（7）電火花需要達到足夠高的電流密度。（8）脈沖性放電是一個難題。

（9)如何及時有效的排除電蝕產(chǎn)物值得進一步的研究。

近年來隨著特種加工技術(shù)在現(xiàn)代制造技術(shù)中的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，國家很重視特種加工行業(yè)發(fā)展，我國的特種加工機床擁有量較高，也具有很大的生產(chǎn)規(guī)模，但在高端機床裝備方面，與發(fā)達國家還有明顯的差距，在加工精度、加工質(zhì)量以及自動化程度等方面都有很大的提升空間。電火花加工技術(shù)中遇到的難題也將在這一趨勢中不斷被解決。我們相信，電火花加工技術(shù)將會不斷成熟，并為我們帶來巨大的價值。

參考資料：盧秉恒．機械制造技術(shù)基礎(chǔ)．北京．機械工業(yè)出版社，２００７． 王貴成，張銀喜．精密與特種加工．武漢．武漢理工大學出版社，２００９．

劉志東，高長水．電火花加工工藝及應(yīng)用．北京．國防工業(yè)出版社，２０１１．

湯傳建．液中噴氣電火花加工試驗及機理研究．上海．上海交通大學機械與動力工程學院，２００８． 徐安陽，劉志東等．功能電極電火花誘導(dǎo)燒蝕加工模具鋼Ｃｒ１２實驗研究．南京．南京航空航天大學機電學院，２０１２．

第三篇：電火花加工技術(shù)概述

《先進制造技術(shù)》課程學習報告

題目：電火花加工技術(shù)概述

專業(yè)：

機

械

類

姓名：

喻

嬌

艷

年級：

2013 級

班級：

機械類1306班

學號：

201303164193

武漢科技大學 機械自動化學院

2016年 6月 10日

電火花加工技術(shù)概述

喻嬌艷

（武漢科技大學 機械自動化學院, 湖北,武漢）（13級機械類專業(yè),學號201303164193）

摘要：電火花加工（Electrospark Machining）在日本和歐美又稱為放電加工（Electrical Discharge Machining,簡稱EDM）,是一種直接利用電能和熱能進行加工的新工藝,本文從電火花加工的研究現(xiàn)狀、基本原理、發(fā)展前景等三方面加以論述.關(guān)鍵詞：電火花加工的研究現(xiàn)狀

基本原理

發(fā)展前景

Summarize of Electrospark Machining Technique

YU Jiao-yan(College of Machinery and Automation, WuHan University of Science and Technology, HuBei

WuHan 430074)Abstract: Electrospark Machining Technique is also called Electrical Discharge Machining(EDM)in Japan and Occident,it’s a new technology of machining using electrical and heat energy directly.This article discusses it in addition in three aspects including it’s research status,fundamental principle,future prospects,etc.Keywords: Research status;Fundamental principle;Future prospects

1、前言

從前蘇聯(lián)科學院拉扎連柯夫婦在1943年研制出世界上第一臺實用化電火花加工裝置以來,電火花加工已有70多年的歷史,發(fā)展速度是驚人的,目前已廣泛應(yīng)用于機械、宇航、航空、電子、電機、儀器儀表、汽車、輕工等行業(yè),它不僅是一種有效的機械加工手段,而且已經(jīng)成為在某些場合不可替代的加工方法.例如,在解決難、硬材料及復(fù)雜零件的加工問題時,應(yīng)用電火花加工技術(shù)十分有效.據(jù)統(tǒng)計,目前電火花加工機床的市場占有率已占世界機床市場的6%以上.而且隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,現(xiàn)代制造技術(shù)極其相關(guān)技術(shù)為電火花技術(shù)的發(fā)展提供了良好機遇.柔性制造、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、敏捷制造、虛擬制造和綠色制造等現(xiàn)代制造技術(shù)正逐漸滲透到電火花加工技術(shù)中來,給電火花加工技術(shù)的發(fā)展帶來了新的生機.近年來,國內(nèi)外很多研究機構(gòu)對電火花加工技術(shù)進行了大量的研究,并且在許多方面取得了顯著進展[1-5].2、電火花加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀

經(jīng)過60多年的發(fā)展,電火花加工技術(shù)已日趨完善.2011年第十二屆中國國際展覽會上,40余家國內(nèi)外特種設(shè)備生產(chǎn)商攜機參展.在高速銑削技術(shù)日趨成熟且飛速發(fā)展的今天,包括電火花加工在內(nèi)的特種加工技術(shù)的市場定位越來越清晰,向高速、微細、精密領(lǐng)域發(fā)展成了放電加工領(lǐng)域主要突破方向.適合超精密加工的智能化電源技術(shù)得到了實質(zhì)性應(yīng)用,瑞士的AgieCharmilles公司開發(fā)的ISPG智能脈沖電源在加工表面質(zhì)量、電極損耗、生產(chǎn)效率等方面都達到了新的高度,采用SF模塊進行精密加工,表面粗糙度可以達到0.05微米Ra的水平,電極損耗大幅下降,和以往電源相比生產(chǎn)效率提高近30%;日本MAKINO公司開發(fā)的EDAF2型機床配備的智能脈沖電源,其超級放電技術(shù)(SST),具有放電量自動調(diào)節(jié)(AFT)、節(jié)能、低損耗、超精面加工等功能.國內(nèi)放電加工技術(shù)同時也得到長足的進步.在國家科技重大專項展品方面,蘇州電加工研究所有限公司研制的D7132五軸聯(lián)動電火花加工機和北京市電加工研究所所研發(fā)的N850五軸電火花成形機都配置了智能化脈沖電源及高精加工電路,可穩(wěn)定實現(xiàn)0.1-0.15微米Ra的精密加工.隨著趨于微米加工的需求,對電火花加工設(shè)備的熱穩(wěn)定要求越來越高,事實上,熱穩(wěn)定指標已成為一種獨立的系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于機床的生產(chǎn)領(lǐng)域,Charmilles的FDRM3000機床的溫度恒定系統(tǒng)是通過具有恒定溫度介質(zhì)冷卻各運動軸的直線光柵系統(tǒng),作為溫度補償系統(tǒng)的一個穩(wěn)定參照.相比之下,我國在這方個面的的研究和應(yīng)用與國外先進水平相比還存在較大差距,隨著數(shù)控電火花技術(shù)逐步向精密、微細方向發(fā)展,行業(yè)內(nèi)已認識到熱變形現(xiàn)象對加工精度影響的重要性并啟動了這方面的研究工作,相信不久的將來一定會有突破性發(fā)展 [6].3電火花加工技術(shù)的基本原理

電火花加工是利用侵在工作液中的兩極間脈沖放電時產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種方法,又稱放電加工或電蝕加工,英文簡稱EDM.我們可以把整個過程分成彼此獨立又相互聯(lián)系的三個階段：電離準備階段、放電熱蝕階段和削離拋出階段[6].原理圖依次如下圖所示.模型圖

進行電火花加工時,工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極,并浸入工作液中,或?qū)⒐ぷ饕撼淙敕烹婇g隙.通過間隙自動控制系統(tǒng)控制工具電極向工件進給,當兩極間的間隙達到一定距離時,兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿,產(chǎn)生火花放電.實現(xiàn)電火花加工的條件: 1.工具電極和工件電極之間必須維持合理的距離.在該距離范圍內(nèi),既可以滿足脈沖電壓不斷擊穿介質(zhì),產(chǎn)生火花放電,又可以適應(yīng)在火花通道熄滅后介質(zhì)消電離以及排出蝕除產(chǎn)物的要求.2.兩電極之間必須充入介質(zhì).在進行材料電火花尺寸加工時,兩極間為液體介質(zhì)（專用工作液或工業(yè)煤油）;在進行材料電火花表面強化,兩極間為氣體介質(zhì).3.輸送到兩電極間的脈沖能量密度應(yīng)足夠大.在火花通道形成后,脈沖電壓變化不大.因此,通道的電流密度可以表征通道的能量密度.能量密度足夠大,才可以使被加工材料局部熔化或汽化,從而在被加工材料表面形成一個腐蝕痕（凹坑）,實現(xiàn)電火花加工.4.放電必須是短時間的脈沖放電.放電持續(xù)時間一般為10-7-10-3s.由于放電時間短,使放電時產(chǎn)生的熱能來不及在被加工材料內(nèi)部擴散,從而把能量作用局限在很小范圍內(nèi),保持火花放電的冷極特性.5.脈沖放電需重復(fù)多次進行,并且多次脈沖放電在時間上和空間上是分散的.其一時間上相鄰的兩個脈沖不在同一點上形成通道;其二,若在一定時間范圍內(nèi)脈沖放電集中發(fā)生在某一區(qū)域,則在另一段時間內(nèi),脈沖放電應(yīng)轉(zhuǎn)移到另一區(qū)域.6.脈沖放電后的電蝕產(chǎn)物能及時排放至放電間隙之外,使重復(fù)性放電順利進行.一方面,火花放電以及電腐蝕過程本身具備將蝕除產(chǎn)物排離的固有特性;蝕除物以外的其余放電產(chǎn)物（如介質(zhì)的汽化物）亦可以促進上述過程;另一方面,還必須利用一些人為的輔助工藝措施.電火花加工主要用于加工具有復(fù)雜形狀的型孔和型腔的模具和零件;加工各種硬、脆材料,如硬質(zhì)合金和淬火鋼等;加工深細孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等;加工各種成形刀具、樣板和螺紋環(huán)規(guī)等工具和量具;加工稀有貴重金屬及特殊零件,以及多品種、多規(guī)格的新產(chǎn)品試件零件的加工[7].4 電火花加工技術(shù)的發(fā)展趨勢

電火花加工技術(shù)是一項歷史比較悠久的技工技術(shù),在航空航天和模具的加工行業(yè)被廣泛地應(yīng)用,其能夠?qū)δ切┯捕缺容^大的復(fù)合材料進行加工,而且這項技術(shù)的優(yōu)勢還是比較明顯的,是材料加工的重要方法.現(xiàn)在,科學技術(shù)實現(xiàn)了高速的發(fā)展,能夠根據(jù)生產(chǎn)的需要進行不同類型的加工,其加工的方向朝著柔性的方向發(fā)展,而且在材料加工過程中能夠節(jié)省大量的時間.所以,應(yīng)該在電火花加工技術(shù)原有的優(yōu)勢的基礎(chǔ)上,提高其加工的精密程度,實現(xiàn)環(huán)保型的加工,完善加工的方法,使電火花加工技術(shù)能夠在更加廣闊的范圍中使用[5].電火花加工技術(shù)朝著精密化的方向發(fā)展

電火花加工技術(shù)越來越精密,在材料的尺寸選擇上,其實現(xiàn)了高度的精密化,而且在材料的表面質(zhì)量是比較精確的.在對電火花進行加工的過程中,能夠?qū)Ψ烹姷拈g隙進行合理的處理,這就使材料加工的精度非常高.加工的間隙在處理的過程中是非常平均的,這就提高了這項加工技術(shù)的穩(wěn)定性.電火花加工技術(shù)中,放電間隙是比較小的,而且能夠根據(jù)材料的不同,分成不同類型的間隙,能夠?qū)⒎烹姞顟B(tài)進行精確化的檢測.電火花加工技術(shù)在運行時,由于受到外部因素的影響,所以其效果也是不同的,要強化加工間隙的處理就必須提高伺服控制,還要對其加工的狀態(tài)進行檢測,確保電源是穩(wěn)定的.在運用電火花進行精密化加工的過程中,需要制定一定的標準,如尺寸標準等,從而能夠使材料的表面精度提高.但是,在進行電火花加工時,電極的損耗程度受到外界的影響,盡管工作人員可以對電源和工作介質(zhì)進行控制,能夠盡量減少電極損耗,但是,在進行電火花精確化加工的過程中,還是存在著大量的電極損耗的問題,這就使材料在加工時尺寸存在一定的誤差,所以,要根據(jù)材料尺寸的要求對材料進行反復(fù)地加工,會浪費很多的時間.所以,在進行電火花加工的過程中,要減少電極的損耗.在電火花加工技術(shù)中,提高其表面質(zhì)量的準確度也是重點問題,電火花加工的表面是由一個個微小的凹坑構(gòu)成的,在加工后表面上會形成一個個的裂紋,這時就需要對表面進行拋光,使表面變得平整,這就使材料加工的成本上升,而且會導(dǎo)致電火花加工技術(shù)的效率下降,而且還不能夠采用自動化的加工方法.所以,在進行電火花加工的過程中,要實現(xiàn)其表面質(zhì)量的精密度是相當重要的,可以運用低速的走絲切割技術(shù),在表面形成一個變質(zhì)層,能夠?qū)Ρ砻孢M行保護,防止表面出現(xiàn)凹凸不平的問題.電火花加工技術(shù)的微細化方向

在材料的實際生產(chǎn)的過程中,微機電系統(tǒng)得到了較為廣泛的應(yīng)用,而且材料的加工越來越朝著微細化的方向發(fā)展,在電火花加工技術(shù)中要實現(xiàn)微細化的發(fā)展,其能夠體現(xiàn)出電火花加工技術(shù)的特征,在加工的過程中,材料與材料之間是不能形成宏觀的作用力的,而且加工不會受到材料硬度的影響,從而能夠使材料在加工的過程中朝著微細化的方向發(fā)展.電火花磨削技術(shù)使電火花加工技術(shù)更加得細致,所以,微細化的發(fā)展是今后電火花技術(shù)發(fā)展的一個重要的趨勢.提供少量的能量電源也是今后電火花技術(shù)發(fā)展的重點,所以,維系電火花技術(shù)能夠完善材料加工的速度,能夠在一定程度上實現(xiàn)多元化的加工.現(xiàn)在,微細多孔電火花加工技術(shù)還是比較完善的,其能夠形成陣列式的孔隙,能夠形成兩個不同線路的磨削系統(tǒng),然后對材料實現(xiàn)粗加工,在粗加工的基礎(chǔ)上,能夠采用微細電極,對材料的尺寸進行微細化的加工,結(jié)合超聲振動的方法,能夠在一定程度上完善微細電火花加工技術(shù).電火花加工的高速高效化方向

電火花技術(shù)與傳統(tǒng)的切削加工對比,其性能還是比較優(yōu)越的,電火花技術(shù)加工材料的效率非常高,能夠提高材料生產(chǎn)率.按照對電火花加工技術(shù)的相關(guān)原理來說,其能夠提高材料的加工速度,主要在于其使用了節(jié)能的電源,能夠在一定程度上使加工時的電力更加得充足,從而能夠提高電火花加工技術(shù)的用電效率,在傳統(tǒng)的材料加工過程中,電能的利用率還不到30%,很多電能都通過大量的電阻消耗,所以在電火花加工中采用新型的電源,能夠完善電火花加工的用電率,使電能損耗能夠減少.電火花加工技術(shù)是運用了銑削技術(shù)的,在材料的形狀比較復(fù)雜時,電火花銑削加工技術(shù)能夠結(jié)合復(fù)雜的電極,從而能夠節(jié)省電極在制作過程中消耗的大量的時間,電火花銑削加工技術(shù)要分析電極消耗的電能,分析其補償問題,而且還會受到外界因素的影響,所以,在對電極損耗進行分析時,盡量采用在線分析的方法,從而能夠在一定程度上完善加工的效率.在氣體的介質(zhì)中進行電火花銑削加工技術(shù),其可以運用自動化的手段,使加工的效率能夠顯著的提高,而且能夠結(jié)合伺服系統(tǒng),節(jié)省了一半的時間.而且其能夠借助直線電機加工的方法,這種方法在材料加工時性能更加得穩(wěn)定,使材料的性能更加得完善,即使在對深小孔進行加工,也能夠在一定程度上借助電磁式的驅(qū)動程序,使電火花的加工效率提高.運用了先進的技術(shù)手段,借助了與電火花加工技術(shù)配套的機床技術(shù),從而能夠?qū)崿F(xiàn)對加工的控制,建立模型,從而實現(xiàn)電火花加工技術(shù)的高效發(fā)展.綠色環(huán)保的電火花加工和復(fù)合加工方法

在采用電火花加工技術(shù)對材料進行加工時,不用使用液體冷卻的方法,在材料加工時采用的是氣體作為介質(zhì)的,這符合可持續(xù)發(fā)展的加工模式.在實際的應(yīng)用中,電火花加工中會產(chǎn)生大量的工作液,這些工作液會造成很嚴重的污染,在這些工作液中含有大量的碳氫化合物,這些化合物能夠在空氣中揮發(fā),從而導(dǎo)致空氣污染.而且在電火花加工時,在高溫的條件下,會形成大量的煙氣,這些煙氣中含有大量的二氧化碳和一氧化碳,直接會對人體不利.這些氣體還會對機床產(chǎn)生腐蝕作用,在加工的過程中形成電解質(zhì)的廢物,對水資源和土地資源造成極大的污染.在現(xiàn)在的電火花加工技術(shù)中,逐漸實現(xiàn)了采用氣體介質(zhì)的方式,這樣就不會產(chǎn)生大量的廢氣和廢水,從而能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)保型的加工,而且其加工的成本是比較低的,在加工的過程只需要采用空氣就能夠完善材料的加工.現(xiàn)在,氣中電火花加工技術(shù)還不太成熟,還在研發(fā)的過程中,但是在不久的將來,其一定可以得到很好的應(yīng)用.電火花加工技術(shù)也可以結(jié)合超聲進行加工,這樣能夠提高加工的速度.新研發(fā)的電火花加工工藝

要使電火花加工技術(shù)能夠走得更加得長遠,就必須不斷研發(fā)新技術(shù),從而能夠為材料的加工提供動力.現(xiàn)在,在電火花加工技術(shù)中,主要是對絕緣陶瓷加工技術(shù)進行研究,這種加工方法實現(xiàn)了新的突破,能夠在一定程度上使電火花加工技術(shù)的內(nèi)容加以擴寬,使其研究方向更加得廣泛.在對傳統(tǒng)的電火花加工技術(shù)進行研究的過程中,其局限性在于只能運用液體介質(zhì),所以還是會產(chǎn)生一定的污染.在使用絕緣陶瓷技術(shù)進行材料的加工時,其能夠突破導(dǎo)電材料自身的限制,能夠通過在陶瓷的表面覆蓋電極的,從而能夠?qū)崿F(xiàn)對電極區(qū)域的加工.然后將產(chǎn)生的一氧化碳和二氧化碳氣體去除.現(xiàn)在,新型的電火花加工技術(shù),如立式旋轉(zhuǎn)電火花切割加工工藝實現(xiàn)了長足的發(fā)展,能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的切割,防止了斷絲的發(fā)生,而且在材料的加工中具有較強的穩(wěn)定性,能夠減少材料表面的粗糙度.這項技術(shù)在原理方面呈現(xiàn)出很多優(yōu)點,其能夠分析材料的加工機理,能夠從加工的動力學角度去完善加工的效率,但是,這項技術(shù)才開始投入使用,所以還需要進一步的完善,而且相關(guān)的設(shè)備也需要完善,應(yīng)該建立起配套的設(shè)備.結(jié)語

現(xiàn)在,電火花加工技術(shù)已經(jīng)在各個行業(yè)得到了廣泛的使用,其發(fā)展前景還是比較好的,所以,在運用電火花技術(shù)進行材料的加工時,盡量提高其效率,減少污染,使材料的加工朝著精細化和微細化發(fā)展,結(jié)合超聲技術(shù),使材料的加工效率更高.參考文獻

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第四篇：電火花加工技術(shù)論文

電火花加工的歷史

1943年，蘇聯(lián)學者拉扎連科夫婦研究發(fā)明電火花加工，之后隨著脈沖電源和控制系統(tǒng)的改進，而迅速發(fā)展起來。最初使用的脈沖電源是簡單的電阻-電容回路。

50年代初，改進為電阻-電感-電容等回路。同時，還采用脈沖發(fā)電機之類的所謂長脈沖電源，使蝕除效率提高，工具電極相對損耗降低。隨后又出現(xiàn)了大功率電子管、閘流管等高頻脈沖電源，使在同樣表面粗糙度條件下的生產(chǎn)率得以提高。

60年代中期，出現(xiàn)了晶體管和可控硅脈沖電源，提高了能源利用效率和降低了工具電極損耗，并擴大了粗精加工的可調(diào)范圍。

到70年代，出現(xiàn)了高低壓復(fù)合脈沖、多回路脈沖、等幅脈沖和可調(diào)波形脈沖等電源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具電極損耗等方面又有了新的進展。在控制系統(tǒng)方面，從最初簡單地保持放電間隙，控制工具電極的進退，逐步發(fā)展到利用微型計算機，對電參數(shù)和非電參數(shù)等各種因素進行適時控制。

電火花加工

電火花加工是在加工過程中，使工具和工件之間不斷產(chǎn)生脈沖性的火花放電，靠放電時局部、瞬間產(chǎn)生的高溫把金屬蝕除下來。又稱放電加工和電蝕加工，英文稱（Electrical Discharge Machining,簡稱EMD）。按照工具電極的形式及其與工件之間相對運動的特征，可將電火花加工方式分為五類:

①利用成型工具電極，相對工件作簡單進給運動的電火花成形加工;②利用軸向移動的金屬絲作工具電極，工件按所需形狀和尺寸作軌跡運動，以切割導(dǎo)電材料的電火花線切割加工;③利用金屬絲或成形導(dǎo)電磨輪作工具電極，進行小孔磨削或成形磨削的電火花磨削;④用于加工螺紋環(huán)規(guī)、螺紋塞規(guī)、齒輪等的電火花共軛回轉(zhuǎn)加工;⑤小孔加工、刻印、表面合金化、表面強化等其他種類的加工。

電火花加工的基本原理

(1)極間介質(zhì)的電離、擊穿,形成放電通道

放電通道是有大量帶正電和負電的粒子以及中型粒子組成,帶電粒子高速運動,相互碰撞,產(chǎn)生大量熱能,使通道溫度相當高,通道中心溫度可達到10000攝氏度以上。由于放電時電流產(chǎn)生磁場，磁場又反過來對電子流動產(chǎn)生向心的磁壓縮效應(yīng)和周圍介質(zhì)慣性力壓縮效應(yīng)的作用，通道擴展受到很大阻力，故放電開始階段通道截面很小,而通道內(nèi)有高溫熱膨脹形成的壓力高達幾百萬帕,高溫高壓的放電通道以及隨后瞬間氣化形成的氣體急速擴展,產(chǎn)生一個強烈的沖擊波向四周傳播。在放電的同時還伴隨著光效應(yīng)、聲效應(yīng)和熱效應(yīng)等,這就形成了肉眼所能看到的電火花。

(2)介質(zhì)熱分解、電極材料的融化,汽化熱膨脹

極間介質(zhì)被電離、擊穿,形成放電通道后,脈沖電源使通道間的電子高速奔向正極，正離子奔向負極。電能轉(zhuǎn)化為動能，動能通過相互碰撞轉(zhuǎn)化為熱能。正極和負極表面形成瞬間熱源，使通道瞬間達到很高的溫度。通道高溫首先使工作液介質(zhì)氣化,進而進行熱分解。并且使兩電極表面的金屬材料開始融化直至沸騰氣化。氣化后的工作液和金屬蒸汽瞬間體積猛增,形成了爆炸的特性。所以在觀察電火花加工時,可以看到工件與工具電極間有小氣泡冒出，工作液逐漸變黑并聽到輕微的爆炸聲。

(3)電極材料的拋出

通道和正負級表面放電點瞬間時使高溫使工作液氣化和金屬材料融化、氣化，熱膨脹產(chǎn)生很高的瞬間壓力。通道中心的壓力最高，使氣化的其體體積不斷向外膨脹，形成一個擴張的沖擊范圍形似“氣泡”，在該范圍內(nèi)內(nèi)外、上下壓強不相同，壓力高的地方的熔融金屬液體和蒸汽就被排擠、拋出而進入工作液。在放電過程中沖擊氣泡不斷擴大，當放電結(jié)束后，氣泡溫度不再升高，但由于液體介質(zhì)的慣性作用，氣泡會繼續(xù)向外擴張，使氣泡內(nèi)壓力急劇降低，甚至降低到大氣壓一下，形成局部真空，使在高壓下溶解在熔化和過熱液態(tài)金屬材料中的氣體析出，以及液態(tài)金屬本身在低壓下再沸騰。由于壓力的驟降，是熔融金屬材料以及其蒸氣在加工形成的小坑中再次爆沸飛濺而被拋出。

(4)極間介質(zhì)的消電離

在電火花放電加工過程中產(chǎn)生的電蝕產(chǎn)物如果來不及排除和擴散,就會改變間隙介質(zhì)的成分和降低絕緣強度。那么產(chǎn)生的熱量將不能及時傳出,帶電粒子自由能不易降低，將大大減少復(fù)合幾率，是電離過程不充分，將使下一個脈沖放電通道不能順利的轉(zhuǎn)移到其他部位，而始終集中在某一部分，使該處介質(zhì)局部過熱而破壞消電離過程，脈沖火花放電將惡循環(huán)的轉(zhuǎn)變?yōu)橛泻Φ姆€(wěn)定電弧放電，此外還使該處介質(zhì)局部過熱,局部過熱的工作液高溫分解,結(jié)碳,使加工無法進行,并燒壞電極。因此為了保證電火花加工過程的正常進行,在兩次放電之間必須有足夠的時間間隔讓電蝕產(chǎn)物充分排除,恢復(fù)放電通道的絕緣性,使工作液介質(zhì)消電離。

電火花加工的條件

為了達到利用電腐蝕現(xiàn)象對金屬材料進行尺寸加工，需創(chuàng)造創(chuàng)造以下條件： 1.必須使工具電極和工件被加工表面之間保持一定的放電間隙，這一間隙加工條件而定，通常為0.02~0.1mm。如果間隙過大，極間電壓不能擊穿極間工作液介質(zhì)，因而不能產(chǎn)生火花放電；如果間隙過小，很容易造成短路接觸，同樣不能產(chǎn)生火花放電。為此，火花加工過程中不許具有工具電極的自動進給和調(diào)節(jié)裝置，使其和工件的加工表面保持某一放電間隙。

2.火花放電必須是瞬時的脈沖性放電放電間隙加上電壓后，延續(xù)一段時間t1，需停歇一段時間t0，延續(xù)時間ti，一般為1~1000μs，停歇時間t0一般需要20~100μs，這樣才能使放電所產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)擴散到其余部分，把每一次的放電蝕點分別局限在很小的范圍內(nèi)，否則，像持續(xù)電弧放電那樣，會使表面燒傷而無法用作尺寸加工。為此電火花加工必須采用脈沖電源。3.火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進行，例如沒有、皂化液或去離子水等。液體介質(zhì)又稱工作液，他們必須有較高的絕緣強度（電阻率為10^3~10^7Ω·cm），有利于產(chǎn)生脈沖性火花放電。同時，液體還能把電火花加工過程中產(chǎn)生的金屬小屑、碳黑、小氣泡等電蝕產(chǎn)物從放電間隙中懸浮排除出去，并且對電極和工件表面有較好的冷卻作用。

電火花加工的優(yōu)點以及缺點

優(yōu)點：

1、能加工硬質(zhì)合金和淬火的壓鑄模具鑲塊；

2、能加工復(fù)雜的型腔的模具如形狀復(fù)雜的深孔、細孔、加強筋、窄槽；

3、加工時有很小的受力

4、主要加工塑料模具和壓鑄模具和熱鍛模具

5、使用的電極材料多為比加工工件比較軟的石墨和紫銅；采用石墨和紫銅的特點是采用電加工的形狀都比較復(fù)雜加工電極比較煩瑣，采用容易加工的石墨會產(chǎn)生事半功倍的效果；

6、直接使用電能加工，改變的傳統(tǒng)的加工方法，操作簡單，易于掌握，容易實現(xiàn)電氣自動化。電火花加工主要用于模具生產(chǎn)中的型孔、型腔加工，已成為模具制造業(yè)的主導(dǎo)加工方法，推動了模具行業(yè)的技術(shù)進步。

缺點：

1、加工速度較慢。

2、往往在加工比較大的型腔時需要其他的加工方法配合比如為了高效率需要銑去型腔中大部分，然后用電極再去加工。

3、采用電火花加工的工件通常都是盲孔不便于觀察，到精加工時放電間隙調(diào)小，特別容易產(chǎn)生積碳，嚴重時甚至產(chǎn)生燒損的現(xiàn)象。

4、加工時工件裝卡在電極卡頭的垂直下方，找正時需要長時間附下身去找正，對不正的情況，操作者的腰部特別容易疲勞。

5、采用的工作液作為放電介質(zhì)，在加工過程中還起著冷卻、排屑等作用。常用的工作液是粘度較低、閃點較高、性能穩(wěn)定的介質(zhì)，如煤油，裝卡時遇到怕卡出痕跡的工件不能墊紙板和織物只能墊銅皮。工作環(huán)境要求防火，工作時要求排煙，操作者要求戴防毒面具，排煙不倡導(dǎo)致室內(nèi)的煙霧增多，嚴重影響操作者的身體健康。在來回裝卡工件時，手上勢必會粘上煤油，對手上的皮膚傷害很大。

6、裝卡電極時，同一工件粗加工和精加工，工件不動，只要換電極就要重新找正，哪怕把電極拆下來簡單處理一下，給操作者帶來很大的工作量。

7、電火花加工測量尺寸非常復(fù)雜往往要借助輔助工具，所以對尺寸的要求相對較低。

影響材料放電腐蝕的因素

1.極性效應(yīng)對電蝕量的影響

極性效應(yīng)：單純由于正負極性不同而彼此電蝕量不一樣的現(xiàn)象 1)產(chǎn)生極性效應(yīng)的原因： 在電火花放電過程中，正、負兩極表面分別受到負電子和正離子的轟擊和瞬時熱源的作用，在兩極表面所分配到的能量不一樣，因而融化、氣化拋出的電蝕量也不一樣。

2)影響極性效應(yīng)的因素：

脈寬、脈間、脈沖峰值電流、放電電壓、工作液以及電極對的材料等。2.電參數(shù)的影響（電參數(shù)主要指的是電壓脈沖寬度t1、電流脈沖寬度te、脈沖間隔to、脈沖頻率f、峰值電流 ie、峰值電壓 u和極性等。）

單個脈沖放電所釋放的能量取決于極間放電電壓、放電電流和放電持續(xù)時間，所以單個脈沖放電能量為

Wm=∫0u（t）i（t）dt 火花放電精細的電阻的非線性特性，擊穿后間隙上的火花維持電壓是一個與電極對材料及工作液種類有關(guān)的數(shù)值。

由上述可得，提高電蝕量和生產(chǎn)率的途徑在于：提高脈沖頻率f；增加單個脈沖能量Wm（可增加平均放電電流ie和脈沖寬度ti，減少脈沖間隙t0，提高系數(shù)ka、ke）

3.金屬材料熱學常數(shù)對電蝕量的影響

金屬材料的熱學常數(shù)包括熔點，沸點，熱導(dǎo)率，比熱容，融化熱，氣化熱等。而正負極產(chǎn)生的熱量主要消耗在：

a)由于熱傳導(dǎo)散失在電極其他部分和工作液中 b)使局部金屬材料溫度升高至熔點 c)熔化金屬材料

d)使熔化的金屬材料繼續(xù)升溫至沸點 e)使熔融金屬氣化

f)使金屬蒸汽繼續(xù)加熱成過熱蒸汽

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te 所以可得脈沖放電能量相同時，金屬的熱學常數(shù)越高，電蝕量越小，越難加工。此外熱導(dǎo)率越大的金屬，由于傳熱快導(dǎo)致瞬間傳達的熱量越多，因而降低了自身的電蝕量。4.工作液對電蝕量的影響

a)形成火花擊穿放電通道，并在放電結(jié)束后迅速恢復(fù)間隙絕緣狀態(tài)，防止破壞性電弧放電；

b)對放電通道產(chǎn)生壓縮作用，限制其擴展； c)有利于電蝕產(chǎn)物的拋出和排除 d)對工具和工件有很好的冷卻作用 5.一些其他因素對電蝕量的影響

加工過程的穩(wěn)定性；電極材料；電極材料瞬間熔化或氣化拋出的速度

電火花加工的加工速度和工具的損耗速度以及降低工具損耗的方法

電火花加工時，工件和工具同時遭受不同程度上的電蝕，單位時間內(nèi)工件的電蝕量稱為加工速度，單位時間內(nèi)工具的加工速度稱為損耗速度。? 加工速度

提高加工速度的途徑有提高脈沖頻率f，增加單個脈沖能量wm，提高工藝系數(shù)k等。加工速度的范圍，粗加工（200~1000mm /min）、半精加工（20~100 mm /min）、精加工（小于10 mm /min）。隨著表面粗糙度的減小，加工速度顯著降低。? 工具損耗速度

333衡量電極是否耐磨損，不僅僅只是看工具損耗速度vε，還要看同時能達到的加工速度vw，所以用相對損耗（損耗比）θ作為衡量工具電極耐磨的指標。

θ=vε/ vw×100% 降低工具電極的損耗：

a)正確的選用極性和脈寬，一般在短脈沖精加工時采用正極性加工，而在長脈沖粗加工時采用負極性加工。

b)利用吸附效應(yīng)

由于電火花加工“積炭”現(xiàn)象總是發(fā)生在正極，所以在粗加工中往往為了提高生產(chǎn)率、降低電極損耗，均采用“負極加工”（工件接負極，電極接正極）。由于工具電極在煤油之類的碳氫化合物工作液中工作時，碳氫化合物將發(fā)生熱分解，而產(chǎn)生大量的碳，這些碳粒又和金屬結(jié)合形成金屬碳化合物的微粒，即膠團。中性的膠團在電場作用下可能與其膠團的外層脫離而成為帶電荷的碳膠粒。電火花加工中的碳膠粒一般帶負電荷，在電場作用下向正極移動，并吸附在正極表面，如果電極表面瞬時溫度在#""<左右，且能保持一段時間，即能形成一定強度和厚度的化學吸附層，即“炭黑膜”，由于碳的熔點和氣化點很高，且有很高的抗蝕作用，可對電極起到保護和補償作用，從而實現(xiàn)“低損耗”加工。影響吸附效應(yīng)的還有沖、抽油的影響，采用強迫沖、抽油有利于間隙間電蝕產(chǎn)物的排除，使加工穩(wěn)定但會使吸附、鍍覆效應(yīng)減弱，從而增加電極損耗。c)利用熱傳導(dǎo)效應(yīng)

電火花加工的熱傳效應(yīng) 放電加工中在電流幅值一定的情況下如果放電時間太短以致熱量來不及傳入金屬導(dǎo)致主要是氣化而熔化減少；如果放電時間過長使太多的熱量傳入金屬深處也會使熔化減少。只有把放電時間設(shè)置在最佳值，才能最好的利用熱效率，使電蝕量最大。這種現(xiàn)象稱為傳熱效應(yīng)。電極的放電點的瞬時溫度不僅與瞬時放電能量成正比，而且與放電通道的截面面積有關(guān)，還跟電極材料的導(dǎo)熱性能相關(guān)。因此限制放電初期的脈沖電流有助于限制電流的密度，可以使電極的損耗降低。脈沖電流增長率過高對在熱沖擊波作用下易脆裂的工具電極（如石墨）的損耗影響非常顯著。另一方面，一般采用工具電極的導(dǎo)熱性能比工件的導(dǎo)熱性能好一些。如果采用較大的脈沖寬度和較小的脈沖電流進行加工，導(dǎo)熱作用會使電極表面溫度較低而減少損耗，工件表面溫度仍較高而有利于工件的蝕除。d)選用合適的電極材料

電火花加工的脈沖電源

要求：

? 所產(chǎn)生的脈沖應(yīng)該是單向的，沒有負半波或負半波很小，這樣才能最大化的利用極性效應(yīng)，提高生產(chǎn)率和減小工具電極的損耗。

? 脈沖電壓波形的前后沿應(yīng)該較陡，這樣才能減少電極間隙的變化及油污程度等對脈沖放電寬度和能量等參數(shù)的影響，使工藝過程穩(wěn)定。因此一般采用矩形波脈沖電源

? 脈沖的主要參數(shù)應(yīng)能在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以滿足粗、中、精加工的要求。

第五篇：鼎億電火花加工機的智能技術(shù)

鼎億電火花加工機的智能技術(shù)

標簽：電火花加工|電火花成形機 電火花加工從一開始就采用伺服進給，有一定的自動化。從上世紀70年代末開始引入數(shù)控技術(shù)，機床能按編程自動定位，手動加工。但電火花加工工藝復(fù)雜，隨機事件多，按既定方針是無法處理的。例如加工間隙內(nèi)電蝕產(chǎn)物的堆積、集中放電、甚至起弧等，都要靠有經(jīng)驗的技師不斷觀察、判斷，試探著調(diào)整，排除故障，優(yōu)化加工參數(shù)，才能安全高效，實在是不容易。這就出現(xiàn)了早期的智能技術(shù)---適應(yīng)控制。今天智能化已成為電火花加工機床的核心技術(shù)，先進程度的標志，已滲透到每一個部件中。這種人工智能體現(xiàn)在能根據(jù)加工要求，按應(yīng)用分類，配以相應(yīng)穩(wěn)定可靠的支撐硬件，以及在實驗室和生產(chǎn)驗證中生成的工藝數(shù)據(jù)庫和計算方法軟件，這樣一個完整的體系才稱之為專家系統(tǒng)。例如鼎億數(shù)控機械公司的DY系列電火花成形機，它把加工對象分成6類：標準加工、大面積加工、窄槽、微細、拋光以及從尖角開始放電的加工方式。它們各有各的規(guī)準組合和控制技術(shù)，如大面積加工在電極抬起和恢復(fù)加工瞬間按面積的大小有響應(yīng)平穩(wěn)的速度曲線，既能滿足排屑要求又能避免過大的泵唧效應(yīng)引起電極乃至機床的變形。相反如是窄槽加工，出來規(guī)準不同外，必須采用高速抬刀，才能保證深窄槽免沖油的穩(wěn)定放電，而且抬刀的高度和防止電弧放電的檢測電平會隨著加工深度的改變而變化，在安全的前提下有最高的加工效率。總之智能化是火花間隙檢測技術(shù)、模糊控制技術(shù)等高新技術(shù)和大量艱苦的基礎(chǔ)實驗科學建庫工作的有機結(jié)合。