電火花加工技術(shù)概述.doc

1、.先進(jìn)制造技術(shù)課程學(xué)習(xí)報(bào)告題目：電火花加工技術(shù)概述專(zhuān)業(yè)：機(jī)械類(lèi)：喻嬌艷年級(jí)：2013級(jí)班級(jí)：機(jī)械類(lèi) 1306 班學(xué)號(hào)：201303164193科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院2016年 6月 10日Word文檔.電火花加工技術(shù)概述喻嬌艷（科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院, ,）（ 13 級(jí)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè) ,學(xué)號(hào) 201303164193 ）摘要 ：電火花加工（ElectrosparkMachining ）在日本和歐美又稱(chēng)為放電加工（ElectricalDischarge Machining,簡(jiǎn)稱(chēng) EDM ）,是一種直接利用電能和熱能進(jìn)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

2、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 TechniqueYU Jiao-yan(College of Machinery and Automation, WuHan University of Science and Technology, HuBei WuHan 430074)Abstract :ElectrosparkMachiningTechniqueisalsocalledElectricalDischargeMachining(EDM) in Japan and Occident,its a new tech

3、nology of machining using electricaland heat energy directly.Thisarticle discusses it in additionin three aspects includingit sresearch status,fundamental principle,future prospects,etc.Keywords : Research status;Fundamental principle; Future prospects1、前言從前聯(lián)科學(xué)院拉扎連柯夫婦在1943 年研制出世界上第一臺(tái)實(shí)用化電火花加工裝置以來(lái),電火花

4、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(jī)械、宇航、航空、 電子、電機(jī)、儀器儀表、汽車(chē)、輕工等行業(yè),它不僅是一種有效的機(jī)械加工手段,而且已經(jīng)成為在某些場(chǎng)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(wèn)題時(shí),應(yīng)用電火花加工技術(shù)十分有效 .據(jù)統(tǒng)計(jì) ,目前電火花加工機(jī)床的市場(chǎng)占有率已占世界機(jī)床市場(chǎng)的6%以上 .而且隨著科學(xué)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(jī)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(lái),給電火花加工技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了新的生機(jī).近年來(lái) ,國(guó)外

5、很多研究機(jī)構(gòu)對(duì)電火花加工技術(shù)進(jìn)行了大量的研究1-5.,并且在許多方面取得了顯著進(jìn)展2、電火花加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀經(jīng)過(guò) 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(guó)國(guó)際展覽會(huì)上 ,40 余家國(guó)外特種設(shè)備生產(chǎn)商攜機(jī)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Word文檔.電火花加工在的特種加工技術(shù)的市場(chǎng)定位越來(lái)越清晰,向高速、微細(xì)、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(shí)質(zhì)性應(yīng)用,瑞士的AgieCharmilles 公司開(kāi)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(dá)到了新的高度,采用 SF 模塊進(jìn)行精密

6、加工,表面粗糙度可以達(dá)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(kāi)發(fā)的 EDAF2 型機(jī)床配備的智能脈沖電源,其超級(jí)放電技術(shù) (SST),具有放電量自動(dòng)調(diào)節(jié)(AFT)、節(jié)能、低損耗、超精面加工等功能.國(guó)放電加工技術(shù)同時(shí)也得到長(zhǎng)足的進(jìn)步.在國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)展品方面,電加工研究所研制的D7132五軸聯(lián)動(dòng)電火花加工機(jī)和市電加工研究所所研發(fā)的N850 五軸電火花成形機(jī)都配置了智能化脈沖電源及高精加工電路,可穩(wěn)定實(shí)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(duì)電火花加工設(shè)備的熱穩(wěn)定要求越來(lái)越高,事實(shí)上 ,熱穩(wěn)定

7、指標(biāo)已成為一種獨(dú)立的系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于機(jī)床的生產(chǎn)領(lǐng)域,Charmilles 的 FDRM3000 機(jī)床的溫度恒定系統(tǒng)是通過(guò)具有恒定溫度介質(zhì)冷卻各運(yùn)動(dòng)軸的直線(xiàn)光柵系統(tǒng),作為溫度補(bǔ)償系統(tǒng)的一個(gè)穩(wěn)定參照 .相比之下 ,我國(guó)在這方個(gè)面的的研究和應(yīng)用與國(guó)外先進(jìn)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(xì)方向發(fā)展,行業(yè)已認(rèn)識(shí)到熱變形現(xiàn)象對(duì)加工精度影響的重要性并啟動(dòng)了這方面的研究工作,相信不久的將來(lái)一定會(huì)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(shí)產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種方法 ,又稱(chēng)放電加工或電蝕加工,英文簡(jiǎn)稱(chēng)EDM.我們可以把整個(gè)過(guò)程分成彼此

8、獨(dú)立又相6互聯(lián)系的三個(gè)階段：電離準(zhǔn)備階段、放電熱蝕階段和削離拋出階段.原理圖依次如下圖所示.模型圖進(jìn)行電火花加工時(shí),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(guò)間隙自動(dòng)控制系統(tǒng)控制工具電極向工件進(jìn)給,當(dāng)兩極間的間隙達(dá)到一定距離時(shí) ,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(shí)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 .在該距離圍 ,既可以滿(mǎn)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Word文檔.求.2.兩電極之間必須充入介質(zhì) .在進(jìn)行材料電火花尺寸加工時(shí) ,兩極間為液體

9、介質(zhì)（專(zhuān)用工作液或工業(yè)煤油） ;在進(jìn)行材料電火花表面強(qiáng)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(gè)腐蝕痕（凹坑）,實(shí)現(xiàn)電火花加工.4.放電必須是短時(shí)間的脈沖放電.放電持續(xù)時(shí)間一般為10-7-10-3s.由于放電時(shí)間短,使放電時(shí)產(chǎn)生的熱能來(lái)不及在被加工材料部擴(kuò)散,從而把能量作用局限在很小圍,保持火花放電的冷極特性 .5.脈沖放電需重復(fù)多次進(jìn)行,并且多次脈沖放電在時(shí)間上和空間上是分散的.其一時(shí)間上相鄰的兩個(gè)脈沖不在

10、同一點(diǎn)上形成通道;其二 ,若在一定時(shí)間圍脈沖放電集中發(fā)生在某一區(qū)域,則在另一段時(shí)間,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(shí)排放至放電間隙之外,使重復(fù)性放電順利進(jìn)行.一方面 ,火花放電以及電腐蝕過(guò)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(jìn)上述過(guò)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(xì)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7

11、產(chǎn)品試件零件的加工.4 電火花加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)電火花加工技術(shù)是一項(xiàng)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(jìn)行加工,而且這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)還是比較明顯的,是材料加工的重要方法.現(xiàn)在 ,科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高速的發(fā)展,能夠根據(jù)生產(chǎn)的需要進(jìn)行不同類(lèi)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(guò)程中能夠節(jié)省大量的時(shí)間.所以 ,應(yīng)該在電火花加工技術(shù)原有的優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上,提高其加工的精密程度,實(shí)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)能夠在更加廣闊的圍中使用5.1 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(lái)越精密,在材料的

12、尺寸選擇上 ,其實(shí)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(duì)電火花進(jìn)行加工的過(guò)程中,能夠?qū)Ψ烹姷拈g隙進(jìn)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(guò)程中是非常平均的,這就提高了這項(xiàng)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(lèi)型的間隙 ,能夠?qū)⒎烹姞顟B(tài)進(jìn)行精確化的檢測(cè).電火花加工技術(shù)在運(yùn)行時(shí),由于受到外部因素的影響 ,所以其效果也是不同的,要強(qiáng)化加工間隙的處理就必須提高伺服控制,還要對(duì)其加工的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè) ,確保電源是穩(wěn)定的 .在運(yùn)用電火花進(jìn)行精密化加工的過(guò)程中,需要制定一定的標(biāo)準(zhǔn) ,如尺寸標(biāo)準(zhǔn)等 ,從而能夠使材料的

13、表面精度提高.但是 ,在進(jìn)行電火花加工時(shí),電極的損耗程度受到外界的影響,盡管工作人員可以對(duì)電源和工作介質(zhì)進(jìn)行控制,能夠盡量減少電極損耗 ,但是 ,在進(jìn)行電火花精確化加工的過(guò)程中,還是存在著大量的電極損耗的問(wèn)題,這就使材料在加工時(shí)尺寸存在一定的誤差,所以 ,要根據(jù)材料尺寸的要求對(duì)材料進(jìn)行反復(fù)地加工,會(huì)浪費(fèi)很多的時(shí)間 .所以 ,在進(jìn)行電火花加工的過(guò)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(zhǔn)確度也是重點(diǎn)問(wèn)題,電火花加工的表面是由一個(gè)個(gè)微小的凹坑構(gòu)成的,在Word文檔.加工后表面上會(huì)形成一個(gè)個(gè)的裂紋,這時(shí)就需要對(duì)表面進(jìn)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(huì)導(dǎo)致電火

14、花加工技術(shù)的效率下降,而且還不能夠采用自動(dòng)化的加工方法 .所以 ,在進(jìn)行電火花加工的過(guò)程中,要實(shí)現(xiàn)其表面質(zhì)量的精密度是相當(dāng)重要的,可以運(yùn)用低速的走絲切割技術(shù) ,在表面形成一個(gè)變質(zhì)層 ,能夠?qū)Ρ砻孢M(jìn)行保護(hù) ,防止表面出現(xiàn)凹凸不平的問(wèn)題 .2 電火花加工技術(shù)的微細(xì)化方向在材料的實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程中,微機(jī)電系統(tǒng)得到了較為廣泛的應(yīng)用,而且材料的加工越來(lái)越朝著微細(xì)化的方向發(fā)展 ,在電火花加工技術(shù)中要實(shí)現(xiàn)微細(xì)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(guò)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(huì)受到材料硬度的影響 ,從而能夠使材料在加工的過(guò)程中朝著微細(xì)化的方向發(fā)展.電火花磨削技術(shù)使電

15、火花加工技術(shù)更加得細(xì)致,所以 ,微細(xì)化的發(fā)展是今后電火花技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要的趨勢(shì).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(diǎn),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(shí)現(xiàn)多元化的加工.現(xiàn)在 ,微細(xì)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(gè)不同線(xiàn)路的磨削系統(tǒng),然后對(duì)材料實(shí)現(xiàn)粗加工,在粗加工的基礎(chǔ)上 ,能夠采用微細(xì)電極 ,對(duì)材料的尺寸進(jìn)行微細(xì)化的加工,結(jié)合超聲振動(dòng)的方法,能夠在一定程度上完善微細(xì)電火花加工技術(shù).3 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(duì)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

16、產(chǎn)率.按照對(duì)電火花加工技術(shù)的相關(guān)原理來(lái)說(shuō),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(shí)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(guò)程中,電能的利用率還不到 30%,很多電能都通過(guò)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(yùn)用了銑削技術(shù)的,在材料的形狀比較復(fù)雜時(shí),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(guò)程中消耗的大量的時(shí)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(bǔ)償問(wèn)題,而且還會(huì)受到外界因素的影響 ,所以 ,在對(duì)電極損耗進(jìn)行分

17、析時(shí),盡量采用在線(xiàn)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(jìn)行電火花銑削加工技術(shù),其可以運(yùn)用自動(dòng)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(shí)間.而且其能夠借助直線(xiàn)電機(jī)加工的方法 ,這種方法在材料加工時(shí)性能更加得穩(wěn)定,使材料的性能更加得完善,即使在對(duì)深小孔進(jìn)行加工 ,也能夠在一定程度上借助電磁式的驅(qū)動(dòng)程序,使電火花的加工效率提高.運(yùn)用了先進(jìn)的技術(shù)手段,借助了與電火花加工技術(shù)配套的機(jī)床技術(shù),從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)加工的控制,建立模型 ,從而實(shí)現(xiàn)電火花加工技術(shù)的高效發(fā)展.4 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(duì)材料進(jìn)行加工時(shí),不用使用

18、液體冷卻的方法 ,在材料加工時(shí)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(shí)際的應(yīng)用中,電火花加工中會(huì)產(chǎn)生大量的工作液 ,這些工作液會(huì)造成很?chē)?yán)重的污染,在這些工作液中含有大量的碳?xì)浠衔?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(shí),在高溫的條件下,會(huì)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(huì)對(duì)人體不利 .這些氣體還會(huì)對(duì)機(jī)床產(chǎn)生腐蝕作用 ,在加工的過(guò)程中形成電解質(zhì)的廢物,對(duì)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(shí)現(xiàn)了采用氣體介質(zhì)的方式,這樣就不會(huì)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

19、較低的,在加工的過(guò)程只需Word文檔.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(guò)程中 ,但是在不久的將來(lái) ,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(jìn)行加工,這樣能夠提高加工的速度 .5 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(zhǎng)遠(yuǎn),就必須不斷研發(fā)新技術(shù) ,從而能夠?yàn)椴牧系募庸ぬ峁﹦?dòng)力 .現(xiàn)在 ,在電火花加工技術(shù)中,主要是對(duì)絕緣瓷加工技術(shù)進(jìn)行研究,這種加工方法實(shí)現(xiàn)了新的突破 ,能夠在一定程度上使電火花加工技術(shù)的容加以擴(kuò)寬,使其研究方向更加得廣泛 .在對(duì)傳統(tǒng)的電火花加工技術(shù)進(jìn)行研究的過(guò)程中,其局限性在于只能運(yùn)用液體介質(zhì),所以還是會(huì)產(chǎn)生一定的污染 .在使用絕緣瓷技術(shù)進(jìn)行材料的加工時(shí),其能夠突破導(dǎo)電材料自身的限制,能夠通過(guò)在瓷的表面覆蓋電極的,從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電極區(qū)域的