《现代加工技术》word版.doc

电火花加工技术的优缺点与前景分析摘要关键词：电火花加工技术电火花加工又称放电加工（简称EDM），在20世纪40年代开始研究并逐步应用于生产，它的工作原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，已达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。因此，由于电火花加工方式的限制，它必定存在自身的缺陷。1 电火花加工的优缺点1.1 主要用途电火花加工的用途：加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；加工各种硬、脆材料如硬质合金和淬火钢等；加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等；加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。电火花加工是利用正负电极之间的脉冲火花放电现象进行加工的，因此它要求所加工的材料必须具有导电性能。而超声波加工技术则适用于各种硬脆材料，特别是不导电的非金属材料；电子束加工和激光加工技术则完全不受工件是否为金属材料的限制。1.2 加工速度与表面粗糙度电火花加工的金属切除速度在800mm/min，而电化学加工的金属切除速度可以达到1500mm/min，等离子电弧加工可以达到电火花加工速度的100倍左右，因此，电火花加工的加工速度比不是很快。在表面粗糙度上，一方面，电火花加工过程中存在电极损耗和二次放电现象，这在一定程度上影响着电火花加工的加工精度。另外，在加工尖角的时候加工质量更难控制。另一方面，虽然电火花加工是利用热效应来切除金属，但该方法使用的是脉冲电源，所以热影响区小，大部分材料不变热，这在一定程度上提高了加工的质量。1.3 环保方面火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，例如，煤油、皂化液或去离子水等。电火花放电时火花通道中瞬间产生大量的热，达到5000以上的温度，而煤油是易挥发，易燃液体，挥发后容易与空气混合形成爆炸性的混合气。此外煤油属于有毒物质，虽然低毒，但是仍会有麻醉和刺激作用。由此可以看出，电火花加工过程中会对加工人员带来一定的人生伤害。1.4 加工过程工具与工件不直接接触，所以工件无机械变形，可加工细长、薄、脆性零件。此外，电火花加工过程伴随着工件的损耗，所以这使得加工的成本增加。1.5 加工的难易程度根据电火花加工的速度，调整进给速度，可以实现加工的自动化。2 电火花加工工艺的发展趋势在加工工艺理论研究方面，如何提高电火花加工速度和加工质量、降低工具电极损耗将是今后研究的主题。在加工技术研究方面，高效率、低损耗、无污染电火花加工技术将是今后电火花加工工艺研究的重点。(1) 加工工艺的高效化加工过程的高效化就是提高电火花加工的效率，它不仅体现在单位放电脉冲蚀除材料量的大小上，而且体现在通过改进电火花加工伺服系统、控制系统、工作液循环系统、机床结构等对电火花加工放电效果的影响上。电火花加工中，在保证加工精度的前提下，应提高粗加工、精加工效率，同时应减少辅助加工时间，包括编程时间、工件装夹时间、维修时间等。这就需要增强机床的自动编程能力，改进和开发实用的电极和工件定位装置。在机床维修方面，应增强机床的在线帮助功能，采用模块化设计，对于常见故障，操作人员可直接根据计算机提示完成故障排除。(2) 加工工艺的精密化加工工艺的精密化包括加工工件的尺寸精度高和表面质量好两层含义。提高尺寸精度的有效方法就是提高放电间隙的稳定性和减少加工过程中的电极损耗，实现电极损耗的在线补偿。衡量加工表面质量的参数包括表面粗糙度、几何精度、微观裂纹大小、变质层厚度等。提高加工表面质量的根本方法是减少单个脉冲放电的蚀除量，使火花蚀除点小而均匀。通过采用一系列加工技术和工艺方法，目前电火花成形加工精度已有全面提高，但总体看来，先进技术在实际生产中的应用还不够成熟和广泛。今后的研究应着重于提高成形加工精度，力争在保证加工速度、加工成本的前提下，使电火花加工成为一些主要零件的最终加工方式。(3) 加工工艺的微细化随着航天技术、微机电技术和生物技术的发展，窄槽、深孔、微细零件的加工是电火花成形加工面临的重要课题，因此，加工工艺的微细化是今后的重要发展方向之一。电火花微细加工机理与常规电火花成形加工相同，但有其自身的工艺特点。电火花微细加工中稳定的火花放电间隙很小，工作液循环困难，因此需要研究非机械作用力及其干扰对加工过程的影响，以进一步提高加工效率、加工精度及加工过程的稳定性。具体研究内容包括微细电极的制作与装夹、高精度微进给装置的设计制造、微能量加工电源的研制、微电极损耗的在线补偿等。(4) 加工工艺的绿色化电火花加工过程中，金属工件和工具局部发生急剧熔化和气化，同时工件与工具加工间隙之间的绝缘介质也迅速蒸发分解，因此电火花加工中排放烟雾的成分与工具、工件、绝缘介质的材料、粘度等性质有关。这些烟雾对人体神经系统、心血管系统、呼吸系统、视力和皮肤组织等都有危害。此外，电火花加工过程的电磁辐射在空间传播，不仅影响脉冲电源本身和周围电器工作的可靠性，而且人体在一定强度辐射的作用下，可能导致中枢神经系统功能失调，甚至导致心血管系统出现异常情况。绿色电火花加工的主要研究内容是减少脉冲电源电磁辐射、减少废气、废液和废物的排放量，包括研制高效节能脉冲电源、开发新的电火花加工介质等。(5) 加工过程的自动化为了保证加工过程的正常稳定，提高加工效率，首先采用了自适应控制系统。由于电火花加工是在复杂环境下基于复杂任务对复杂对象的控制，自适应控制系统已不能满足自动化加工的要求，因此需要建立多输入、多输出的控制系统，智能控制将是解决此类复杂问题的有效途径。智能控制系统具有自学习和自适应功能，能自主调节系统的控制结构、参数和方法，进行决策规划和广义问题求解。加工过程的智能控制主要包括人工神经网络、模糊控制、专家系统等三方面内容。3结束语电火花加工技术是工业生产中很重要的一种加工手段，相对其他传统加工技术而言，其发展历史并不长久，对其加工机理与适用范围的研究还不充分，这给该技术的研究和发展提供