电火花加工的现状与前景毕业设计

1、 南京工业职业技术学院专科毕业论文论题题名：电火花加工的现状与前景 学生姓名： 郭文慧 学 号： 02 指导老师： 李益平 专 业： 数控技术与应用 年 级： 0840 教 学 点：江苏省交通技师学院2012年06月20日摘要目前，在电火花加工基础理论研究领域，由于放电过程本身的复杂性、随机性以及研究手段缺乏创新性， 迄今尚未取得突破性进展。但在加工工艺和控制理论研究领域，由于研究成果可直接应用于生产实践，因此已成为目前电火花成形加工技术研究中较为活跃的领域，其研究热点主要集中在高效加工技术、高精密 加工技术(如镜面加工技术)、低损耗加工技术、微细加工技术、非导电材料加工技术、电火花表面处理技

2、 术、智能控制技术(如人工神经网络技术、模糊控制技术、专家系统等)以及操作安全、环境保护等方面。 在工艺设备开发方面，目前的新型电火花成形加工机床在加工功能、加工精度、自动化程度、可靠性等方 面已全面改善，许多机床已具备了在线检测、智能控制、模块化等功能，已不再是传统意义上的特种加工机床，而更像切削加工中的数控机床甚至加工中心。关键词：技术；产业；发展；前景- 2 -abstractthe electric spark forming processing technology development status of electric spark machining at present,

3、 in the field of fundamental research, since the discharge process complexity, randomness and study means lack of innovation, has so far not been achieved breakthrough progress.but in the process and control theory research area, the research results can be directly applied to production practice, b

4、ecause this has become the current edm technology research in active field, its research mainly focuses on efficient processing technology, high precision machining technology (such as the mirror surface machining technology), low loss, fine processing technology processing technology of non conduct

5、ive materials, processing technology, electric spark surface treatment technology, intelligent control technology (such as artificial neural network technology, fuzzy control technology, expert systems) and safe operation, environmental protection etc.in the process of equipment development, the cur

6、rent model of edm machine tool in machining function, precision, automation, reliability and other aspects have been fully improved, many machine has the on-line detection, intelligent control, modular functions, is no longer in the traditional sense of special processing machine, and more like cutt

7、ing in the nc machine tool and machining center.key words: technology; industry; development prospect;目录1、 电火花的加工 1.1电火花加工的定义 1.2电火花加工的特点 1.3电火花加工机床的组成及作用 1.4实现电火花加工的条件 1.5极性效应 1.6覆盖效应2、 电火花成形加工技术的发展现状. 2.1、精密化. 2.2、智能化. 2.3、自动化. 2.4、高效化.3、 电火花成形加工技术的发展趋势. 3.1、 电火花成形加工理论的发展趋势. 3.2、 电火花成形加工设备结构的改进. 3

8、.3、 电火花成形加工工艺的发展趋势. 3.4、 电火花成形加工数控系统的发展趋势 . 3.5、 操作安全与环境保护.4、结论5参考文献引 言 作为先进制造技术的一个重要分支，特种加工技术，尤其是电火花加工技术，自20世纪40年代开创以来，历经半个多世纪的发展，已成为先进制造技术领域不可或缺的重要组成部分。尤其是进入20世纪90年代后，随着信息技术、网络技术、航空和航天技术、材料科学技术等高新技术的发展，电火花成形加工技术也朝着更深层次、更高水平的方向发展。虽然一些传统加工技术通过自身的不断更新发展以及与其它相关技术的融合，在一些难加工材料加工领域（尤其在模具加工领域）表现出了加工效率高等优势

9、，但这些技术的应用没有也不可能完全取代电火花成形加工技术在难加工材料、复杂型面、模具等加工领域中的地位。相反，电火花成形加工技术通过借鉴其它加工技术的发展经验，正不断向微细化、高效化、精密化、自动化、智能化等方向发展。 1 电火花加工1.1 电火花加工的定义 电火花是一种自激放电，其特点如下： 火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压，当两电极接近时，其间介质被击穿后，随即发生火花放电。伴随击穿过程，两电极间的电阻急剧变小，两极之间的电压也随之急剧变低。火花通道必须在维持暂短的时间（通常为10-7-10-3s）后及时熄灭，才可保持火花放电的“冷极”特性（即通道能量转换的热能来不及传至电极纵深）

10、，使通道能量作用于极小范围。通道能量的作用，可使电极局部被腐蚀。 利用火花放电时产生的腐蚀现象对材料进行尺寸加工的方法，叫电火花加工。 电火花加工是在较低的电压范围内，在液体介质中的火花放电。 1.2 电火花加工的特点 电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺。 随着工业生产的发展和科学技术的进步，具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性，高粘性和高纯度等性能的新材料不断出现。具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多，这就使得传统的机械加工方法不能加工或难于加工。因此，人们除了进一步发展和完善机械加工法之外，还努力寻求新的加工方法。电火花加工法能够适应生产发展的需要，并在应用中显示出很多优异性

11、能，因此，得到了迅速发展和日益广泛的应用。 电火花加工的特点如下： 1.脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。不受材料硬度影响，不受热处理状况影响。 2.脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受热影响范围小。 3.加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小。工具电极材料不需比工件材料硬，因此，工具电极制造容易。 4.可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿命，降低工人劳动强度。 基于上述特点，电火花加工的主要用途有以下几项： 1) 制造冲模、塑料模、锻模和压铸模。 2) 加工小孔、畸形孔以及在硬质

12、合金上加工螺纹螺孔。 3) 在金属板材上切割出零件。 4) 加工窄缝。 5) 磨削平面和圆面。 6) 其它（如强化金属表面，取出折断的工具，在淬火件上穿孔，直接加工型面复杂的零件等）。1.3电火花加工机床的组成及作用 从上面所谈的情况可以看到，要实现电火花加工过程，机床必须具备三个要素，即：脉冲电源，机械部分和自动控制系统，工作液过滤与循环系统。（见图一）。下面对这三要素的作用逐一加以简单讨论。 1.脉冲电源 加在放电间隙上的电压必须是脉冲的，否则，放电将成为连续的电弧。所谓脉冲电源，实际就是一种电气线路或装置，它们能发出具有足够能量的脉冲电压来。 2.机械部分和自动控制系统 其作用是维持工具

13、电极和工件之间有一适当的放电间隙，并在线调整。 3.工作液净化与循环系统 工作液的作用是使能量集中，强化加工过程，带走放电时所产生的热量和电蚀产物。工作液系统包括工作液的储存冷却、循环及其调节与保护、过滤以及利用工作液强迫循环系统。 上述三要素，有时也称为电火花加工机床的三大件，它们组成了电火花加工机床这一统一体，以满足加工工艺的要求。1.4 实现电火花加工的条件 实现电火花加工，应具备如下条件： 1.工具电极和工件电极之间必须维持合理的距离。在该距离范围内，既可以满足脉冲电压不断击穿介质，产生火花放电，又可以适应在火花通道熄灭后介质消电离以及排出蚀除产物的要求。若两电极距离过大，则脉冲电压不

14、能击穿介质、不能产生火花放电，若两电极短路，则在两电极间没有脉冲能量消耗，也不可能实现电腐蚀加工。 2.两电极之间必须充入介质。在进行材料电火花尺寸加工时，两极间为液体介质（专用工作液或工业煤油）；在进行材料电火花表面强化时，两极间为气体介质。 3.输送到两电极间的脉冲能量密度应足够大。在火花通道形成后，脉冲电压变化不大，因此，通道的电流密度可以表征通道的能量密度。能量密度足够大，才可以使被加工材料局部熔化或汽化，从而在被加工材料表面形成一个腐蚀痕（凹坑），实现电火花加工。因而，通道一般必须有105-106a/cm2电流密度。 放电通道必须具有足够大的峰值电流，通道才可以在脉冲期间得到维持。一

15、般情况下，维持通道的峰值电流不小于2a。 4.放电必须是短时间的脉冲放电。放电持续时间一般为10-7-10-3s。由于放电时间短，使放电时产生的热能来不及在被加工材料内部扩散，从而把能量作用局限在很小范围内，保持火花放电的冷极特性。 5.脉冲放电需重复多次进行，并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分散的。 这里包含两个方面的意义：其一时间上相邻的两个脉冲不在同一点上形成通道；其二，若在一定时间范围内脉冲放电集中发生在某一区域，则在另一段时间内，脉冲放电应转移到另一区域。只有如此，才能避免积炭现象，进而避免发生电弧和局部烧伤。 6.脉冲放电后的电蚀产物能及时排放至放电间隙之外，使重复性放电顺利进行

16、。 在电火花加工的生产实际中，上述过程通过两个途径完成。一方面，火花放电以及电腐蚀过程本身具备将蚀除产物排离的固有特性；蚀除物以外的其余放电产物（如介质的汽化物）亦可以促进上述过程；另一方面，还必须利用一些人为的辅助工艺措施，例如工作液的循环过滤，加工中采用的冲、抽油措施等等。1.5 极性效应 电火花加工时，相同材料两电极的被腐蚀量是不同的。其中一个电极比另一个电极的蚀除量大，这种现象叫做极性效应。如果两电极材料不同，则极性效应更加明显。 1.5 覆盖效应 在油类介质中放电加工会分解出负极性的游离碳微粒，在合适的脉宽、脉间条件下将在放电的正极上覆盖碳微粒，叫覆盖效应。利用覆盖效应可以降低电极损

17、耗。注意负极性加工才有利做覆盖效应。 2 电火花成形加工技术的发展现状 进入21世纪，电火花成形加工技术得到了迅猛发展，突破了许多传统观念和概念的束缚，产生了一些新的技术和应用领域，成为现代制造技术的重要组成部分。电火花成形加工的数控系统采用人工神经网络技术、混沌理论、仿真技术，以进一步提高加工的各项工艺指标、可靠性和自动化程度；脉冲电源则在保证电火花加工工艺指标的前提下，向稳定、可靠、环保、绿色、节能方向发展。目前，在电火花加工基础理论研究领域，由于放电过程本身的复杂性、随机性以及研究手段缺乏创新性，迄今尚未取得突破性进展。但在加工工艺和控制理论研究领域，由于研究成果可直接应用于生产实践，因

18、此已成为目前电火花成形加工技术研究中较为活跃的领域，其研究热点主要集中在高效加工技术、高精密加工技术(如镜面加工技术)、低损耗加工技术、微细加工技术、非导电材料加工技术、电火花表面处理技术、智能控制技术(如人工神经网络技术、模糊控制技术、专家系统等)以及操作安全、环境保护等方面。在工艺设备开发方面，目前的新型电火花成形加工机床在加工功能、加工精度、自动化程度、可靠性等方面已全面改善，许多机床已具备了在线检测、智能控制、模块化等功能，已不再是传统意义上的特种加工机床，而更像切削加工中的数控机床甚至加工中心。 2.1精密化 电火花加工的精密核心主要体现在对尺寸精度、仿形精度、表面质量的要求。时下数

19、控电火花机床加工的精度已有全面提高，尺寸加工要求可达2-3m、底面拐角r值可小于0.03mm，最佳加工表面粗糙度可低于ra0.3m。通过采用一系列先进加工技术和工艺方法，可达到镜面加工效果且能够成功地完成微型接插件、ic塑封、手机、cd盒等高精密模具部位的电火花加工。从总体来看，现代模具企业在先进数控电火花机床的应用上，还没能很好地挖掘出机床的精密加工性能。因此有必要全面推动已有数控加工技术的进一步发展，不断提高模具加工精度。 2.2智能化 智能控制技术的出现把数控电火花加工推向了新的发展高度。新型数控电火花机床采用了智能控制技术。专家系统是数控电火花机床智能化的重要体现，它的智能性体现在精确

20、的检测技术和模糊控制技术两方面。专家系统采用人机对话方式，根据加工的条件、要求，合理输入设定值后便能自动创建加工程序，选用最佳加工条件组合来进行加工。在线自动监测、调整加工过程，实现加工过程的最优化控制。专家系统智能技术的应用使机床操作更容易，对操作人员的技术水平要求更低。目前智能化技术不断地升级，使得智能控制技术的应用范围更加的广泛。随着市场对电加工要求的提升，智能化技术将获得更为广阔的发展空间。 2.3自动化目前最先进的数控电火花机床在配有电极库和标准电极夹具的情况下，只要在加工前将电极装入刀库，编制好加工程序，整个电火花加工过程便能日以赴继地自动运转，几乎无需人工操作。机床的自动化运转降

21、低了操作人员的劳动强度、提高生产效率。但自动装置配件的价格比较昂贵，大多模具企业的数控电火花机床的配置并不齐全。普及机床的自动化 程度是当前数控电火花机床行业的发展趋势之一。 2.4高效化现代加工的要求为数控电火花加工技术提供了最佳的加工模式，即要求在保证加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。其它 数控电火花加工技术在微细化、安全化、环保化等方面也取得了长足的发展。 数控电火花加工技术日新月异的发展，至使机床生产厂家纷纷对生产技术予以了改进。目前数控电火花机床在伺服系统和脉冲电源的改进上取得了重大成果，大大的提高了数控电火花加工的质量、加工效率。3 电火花成形加工技术的发展趋势先进制造技术的

22、快速发展和制造业市场竞争的加剧对电火花成形加工技术提出了更高要求，同时也为电火花成形加工技术加工理论的研究和工艺开发、设备更新提供了新的动力。今后电火花成形加工的加工对象应主要面向传统切削加工不易实现的难加工材料、复杂型面等加工，其中精细加工、精密加工、窄槽加工、深腔加工等将成为发展重点。同时，还应注意与其它特种加工技术或传统切削加工技术的复合应用，充分发挥各种加工方法在难加工材料加工中的优势，取得联合增值效应。相对于切削加工技术而言，电火花成形加工技术仍是一门较年轻的技术，因此在今后的发展中，应借鉴切削加工技术发展过程中取得的经验与成果，根据电火花成形加工自身的技术特点，选用适当的加工理论、

23、控制原理和工艺方法，并在己有成果的基础上不断完善、创新。电火花成形加工机床向数控化方向发展的趋势已不可逆转，但应注意不可盲目追求“大而全”，应以市场为导向，建立具有开放性的数控体系。总体而言，电火花成形加工技术今后的发展趋势应是高效率、高精度、低损耗、微细化、自动化、安全、环保等。 3.l 电火花成形加工理论的发展趋势 近年来，电火花成形加工的基础理论研究尚未取得实质性进展，虽然一些学者对加工过程的放电痕迹、材料蚀除原理等提出了一些新看法，但在电火花加工机理研究方面并未取得重大突破。较为活跃的研究领域主要集中在加工工艺理论和控制理论方面。 在加工工艺理论研究方面，研究热点主要是如何提高电火花成

24、形加工的表面质量和加工速度，降低损耗，拓展电火花加工的范围，以及探索复杂、微细结构的加工方法等。通过将研究成果应用于生产实践，全面提高了电火花成形加工的加工性能。在控制理论研究方面，智能控制一直是研究重点。国内外生产的新型电火花成形加工机床大多采用了智能控制技术，此项技术的应用使机床操作更容易，对操作人员要求更低。同时，智能控制系统具有自学习能力，可在线自动监测、调整加工过程，以实现加工过程的最优化控制。 虽然电火花成形加工的理论研究在基础理论、加工工艺理论、控制理论等方面都有一定发展和提高，但加工工艺理论、控制理论要得到更进一步全面发展，就必须在整个放电过程机理的研究上有所突破。因此，电火花

25、成形加工理论研究的发展趋势将是在进一步探讨加工工艺理论和控制理论，提高电火花成形加工的加工性能及加工范围，取得更好控制效果的同时，重点研究放电过程的机理。 电火花成形加工机理研究未取得突破性进展的主要原因除放电过程本身的复杂性、随机性外，还由于研究方法及手段缺乏创新性。因此，有必要借鉴其它研究领域的成功经验，引人先进的研究方法和试验技术，克服传统研究方法的局限性、深人剖析和揭示整个放电过程的内在本质，建立可客观反映放电过程规律的理论模型，以指导电火花成形加工工艺理论和控制理论的研究，而计算机仿真技术可能是实现这一过程的有效工具。 3.2 电火花成形加工设备结构的改进 借鉴现代切削加工机床的发展

26、经验，电火花成形加工设备向数控化方向发展是一个不可逆转的趋势。一方面应以高精度、高速度、自动化为追求目标，以技术优势占领市场；另一方面应充分考虑设备的性能价格比，通过对机床功能的合理定位，进行结构改进和模块化设计，采用开放性的数控系统，提高机床设计的合理性，以最低的价格和足够的功能向用户提供可满足不同加工需要的各类电火花成形加工机床。受现代切削加工技术发展的冲击，以前适合采用电火花加工的一部分加工领域已逐步为切削加工方式所替代。但是，现代科技的发展对零件的制造精度提出了更高要求，各种高性能材料的应用日益广泛，同时，一些零件结构趋于复杂化、微型化、薄型化，这都使切削加工技术在某些加工领域的应用受

27、到限制，而这些恰好是电火花成形加工的技术优势，也是其具有生存空间和发展潜力的现实依据。 为全面推动电火花成形加工设备的技术进步，在采用先进控制系统的同时，机床结构的设计也需要进一步完善，其主要发展方向表现在以下两方面： (1)直线伺服系统的应用 电火花成形加工设备采用直线电机伺服系统可使加工性能获得明显改善，具体表现为:可实现轴的直接直线运动，省去丝杠一螺母传动环节，从而保证轴的高速运动；采用直线电机与滑板一体化结构，可消除滑板与电机之间因存在中间环节而引起的机械响应滞后现象，提高系统的灵敏度，缩短动态响应时间，保证加工过程的稳定性；直线电机伺服系统的运动方式决定了其位置检测环节必须采用直线位

28、置反馈元件，实现无中间环节的直接位置检测，从而构成一个全闭环系统，保证加工过程的高精度及精度保持性。目前，直线伺服系统的应用在深窄、微小型腔加工及模压零件一模多腔加工方面具有明显的技术优势。但是，这些技术优势要真正实现，除需结合电火花成形加工放电过程特性，解决直线伺服系统本身的技术难题外，还必须解决一系列与直线伺服系统配套的相关技术，如直线运动系统的动力平衡、工作台的结构改进等。 (2)机床运动方式的改进 突破现有电火花成形加工机床运动方式的局限性，是发挥其技术优势、推动其产业发展的另一重要途径。借鉴现代切削加工技术的发展经验，可在机床主要的加工成形运动基础上引人圆周运动，特别是采用多轴回转系

29、统与多种直线运动协调组合成多种复合运动方式，以适应不同种类工件的加工要求，扩大电火花成形加工的加工范围，提高其在精密加工方面的比较优势和技术效益。目前，国内外许多电火花成形加工机床在运动方式上作了一些改进，如瑞士阿奇公司生产的agif mondo star20(50)机床拥有equimode功能，能实现空间任何方向的半球平动，这种平动功能在实际加工中具有很高实用价值。但目前电火花成形加工机床增设的运动方式还较为单一，应用范围有限。电火花成形加工要在加工精度、加工效率、加工范围等方面取得重大突破，一个重要的发展方向就是对机床成形运动方式的创新和多样化。最近，日本东京大学余组元博士、增泽隆久教授等

30、提出了电极等损耗概念，即通过对加工路径的合理规划，可使电极损耗处于等损耗状态，从而使电极损耗的补偿变得极为简单。这一概念的提出为电火花成形加工运动方式的改进提供了必要的理论依据。当然，由此产生的机床结构改变及其相关技术理论的研究还需进一步深人与完善，甚至有可能发展出一种全新的加工理论。 此外，机床的整体结构设计必须充分考虑环境保护以及人一机协调性，借助先进的设计方法和手段(如cad、有限元分析等)对机床结构进行全面优化设计，充分提高机床结构的先进性和合理性。 3.3 电火花成形加工工艺的发展趋势 通过对电火花成形加工机理的研究，进一步揭示放电过程的内在规律，并以此为指导，推动电火花成形加工工艺

31、向高效率、高精度、低损耗方向发展，同时还应注意微细化加工方面的发展。 (1)加工过程的高效化 加工过程的高效化不仅体现在通过改进电火花加工伺服系统、控制系统、工作液系统、机床结构等，减少上述因素对电火花成形加工效率的影响，在保证加工精度的前提下提高粗、精加工效率，同时还应尽量减少辅助时间(如编程时间、电极与工件定位时间、维修时间等)，这就需要增强机床的自动编程功能，扩展机床的在线后台编程能力，改进和开发适用的电极与工件定位装置;在机床维护方面，应增强机床的多媒体功能和在线帮助功能，对于常见故障，操作人员可直接根据计算机提示实现故障排除，同时这也有利于增强机床的可操作性和操作人员的操作技能。 (

32、2)加工过程的精密化 通过采用一系列先进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，有的已可达到镜面加工水平。但从总体来看，先进技术在实际生产中的应用还不够成熟和广泛，因此有必要全面推动已有先进技术的进一步完善及向产业化方向发展。在保证加工速度、加工成本的前提下，使电火花成形加工的精度水平进一步提高，使电火花成形加工成为一些主要零件、关键零件的最终加工方式。同时，对加工精度的衡量不能仅仅局限于工件的尺寸精度和表面粗糙度，还应包括型面的几何精度、变质层厚度以及微观裂纹、氧化、锈蚀等。(3)加工过程的微细化 电火花成形加工的一个重要应用领域是窄槽、深腔、微细零件的加工，因此加工过程的微

33、细化是今后一个重要的发展方向。电火花微细加工机理与常规电火花成形加工相同，但有自身的工艺特点：每个脉冲的放电能量很小，工作液循环困难，稳定的放电间隙范围小等。基于这些工艺特点，微细电火花成形加工的加工装置、工作液循环系统、电极制备等必然与常规电火花成形加工有很大区别。因此，需要重点研究非机械作用力及其干扰对加工过程的影响等，进一步提高加工效率、加工精度及加工过程的稳定性。 (4)应用范围的扩大 目前，电火花成形加工不仅可加工各种导电金属材料和复杂型腔，还能实现对半导体材料、非导电材料的加工，并取得了较好的加工效果。同时，电极材料的种类也不断增多。这方面的主要发展趋势为：进一步研究半导体材料、非

34、导电材料的放电加工机理，促进其加工效率、加工精度、加工过程稳定性的提高，扩大可加工材料的范围；除加工复杂型腔外，进一步实现对三维型腔、复杂型面的加工；研制性能优越的新型电极材料。 3.4 电火花成形加工数控系统的发展趋势 数控系统是数控机床的核心部分，其性能的提高不仅可直接改善加工效率、加工精度和加工稳定性，同时也是扩大加工范围、实现复杂精密加工的重要途径。先进数控系统的应用可为电火花成形加工带来显著的经济效益和广阔的发展前景，已成为衡量电火花成形加工技术水平的重要标志。电火花成形加工在数控系统方面的发展趋势主要表现在以下几方面： (1)建立基于pc机的开放式数控体系 具有开放性的数控体系是当

35、前数控系统的发展主流，而pc机自身的特点决定了它是一种标准的开放性结构系统。pc机技术的迅速发展及性能价格比的不断提高为数控系统提供了优越的软硬件平台、更友好的人机接口和在线实时控制功能。与以前的数控系统相比，基于pc机的数控系统具有以下优点： 系统具有更高的集成度和可靠性； 资源丰富，适于产品开发； 控制功能强大，形式多样，可实现多机控制、多目标控制； 系统具有更高柔性。目前应用于数控机床的基于pc机的数控系统多为专用型结构，虽具有结构较简单、技术较成熟、开发成本较低等优点，但随着技术的进一步发展，其软、硬件具有封闭性的缺点愈益明显。例如，这种结构的数控系统很难及时应用计算机技术的最新成果；

36、不同系统之间很难相互兼容；用户不易增设或改进适合自身实际的专用功能；pc机资源利用率低，难以完全发挥pc机的优势；控制系统功能不完善等。针对上述缺陷，建立基于pc机的电火花成形加工数控系统应将重点放在以下几方面： 模块化系统 应根据开放性数控体系的统一规则建立模块化的系统结构，通过对电火花成形加工的系统研究，精选必要的功能，扩充可选功能，剔除不必要的功能。同时各模块应具有标准化的应用程序接口，不同的模块可运行于不同的系统平台，相互之间应具有协调工作的能力。缩放性 用户可根据自己的加工要求，通过增添、剔除特定的功能模块，实现用户的“专用系统”。 互换性 具有相似功能及可靠性水平的模块之间可以相互

37、替换。 充分利用pc机资源来开发性能优异的数控系统将是电火花成形加工的一个重要发展趋势。 (2)实现加工过程控制的智能化 提高电火花成形加工过程的自动化是该加工技术发展的必然趋势。由于电火花成形加工是在复杂环境下基于复杂任务对复杂对象的控制，传统的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。它就如同一个有经验的操作者，可通过对加工信息的定性刻划，模拟熟练操作者的思维方式，根据当前的加工状态调整加工参数，进而实现提高加工效率、

38、加工精度、加工过程稳定性以及简化操作过程，拓宽加工范围的目的。加工过程的智能控制主要包括三方面内容： 人工神经网络技术； 模糊控制； 专家系统。 虽然智能控制系统在电火花成形加工中得到了大量应用，但仍有许多不完善之处，主要需解决以下问题： 根据不同加工要求确定工具电极与工件加工表面之间的合理间隙和合理加工参数； 开发能根据加工过程中间隙状态的改变而自适应变化的脉冲电源； 工作液的合理选用及其对加工过程的影响； 降低各种干扰对加工过程的影响。针对以上问题，电火花成形加工智能控制系统应重点研究和应用以下技术： 专家系统的应用 由于电火花成形加工的复杂性，操作人员需要熟练掌握数控编程技术、加工规准选

39、择、电极损耗补偿等技术和相关知识，其中任何一个环节的欠缺都将造成加工过程的缺陷或失败。采用专家系统可以较好解决这一问题。专家系统的建立及功能的完善需要根据电火花成形加工的特点，结合多年来的试验研究成果及实际操作经验，不断充实、改进专家系统知识库，细化推理过程，建立良好的人机接口，从而根据不同的加工要求，实现加工参数优化及加工过程中的在线实时调整，达到降低操作难度、实现高效率、高精度和稳定加工的目的。 人工神经网络技术的应用 虽然专家系统可使计算机控制系统具有类似人类专家的解决间题的能力，但其在知识的获取方面存在困难，自学能力差。人工神经网络是一种通过利用计算机对人类大脑功能进行抽象、简化和模拟

40、而建立的高度非线性系统，它具有自组织、自学习、容错性和并行处理信息的能力，特别适合处理复杂问题，是对专家系统的有力补充。目前，人工神经网络技术已有多种不同的结构模型，今后应将多种结构模型合理结合，充分发挥人工神经网络技术的自身优势，与专家系统、模糊控制技术互相取长补短，提高对放电状态、加工效率、放电位置等的预测精度，提高在线实时控制效果，推动电火花成形加工过程控制向更高层次发展。 模糊控制技术的应用 模糊控制技术是在模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理技术的基础上发展起来的先进计算机控制技术，通过输入少量参数，模糊控制系统即可自动选择最优参数，自动监控加工过程，实现自动化、最优化控制。此外，将自适应和学习能力引人模糊控制系统，可实现对模糊控制规则、隶属函数和模糊量化在控制中的自动调整和完善。由于电火花成形加工机理尚未得到充分认识，因此模糊控制技术在电火花成形加工中的应用还存在许多不完善之处，需要进一步深人研究，如：模糊集合隶属函数的求取、模糊控制参数调整的优化方法、用模糊方法对加工状态建模、模糊预测的设计、运算速度的提高等。有必要进一步完善模糊控制与自适应控制、人工神经网络、专家系统的结合，充分发挥各种控制方法的优势，以解决上述难题，实现高效率、高精度、低损耗、稳定的加工过程控制。 为了紧跟先进制造