微制造系统中的微细电火花加工技术
微制造系统中的微细电火花加工技术
Micro EDM Machining Techn olgy in Micro Manu factu rin g System
王振龙 赵万生
(哈尔滨工业大学)
摘 要:文章系统地研究和综述了微细电火花加工技术的研究现状和发展趋势,论述了微细电火花加工技术在微三维结构制作及微制造系统中的应用。
关键词:微细电火花加工 微制造
现代制造技术的发展呈现两大趋势,一是现代制造系统的自动化技术;另一个就是寻求固有制造技术的自身微细加工极限[1]。微型机械中,特别是其中的敏感器件、控制仪表、动力系统、执行机构等关键器件要使用到大量的微制造技术,如微型机器人、微型工具、微型飞机等。这些微型机械的需求对现代制造技术提出了新的挑战。解决这一制造难题的主要途径有两条,一方面是采用微机电系统技术,另一方面是采用微细特种加工技术。
从世界范围的微细加工技术的发展应用而言,欧美等国倾向于硅微结构的制作,即微细电子机械领域;而日本则更注重用传统的加工方法和特种加工方法从宏观尺寸零件的加工向微观尺度的零件加工逼近(如微小齿轮、微小模具、微细轴、孔等)[2,3]。
微机电系统技术是基于半导体平面工艺的一种加工方法,适合于将微传感器、微执行器、信息处理器件集成于一个微小单元。从工艺角度上看有集成度高、便于大批量生产等优点。但是这种方法难以加工出真三维曲面形状,也难以处理各种性能卓越的金属材料,特别是一些极限作业环境下所要求的高强度、高韧性、高耐磨、耐高温、耐冲击、抗疲劳等性能,一般单一的半导体材料是很难达到的。因此其应用范围受到了一定限制。国外目前采取了微机电系统与微细加工并重的策略,以充分发挥各种加工方法的优点。
由于传统的机械加工过程存在着宏观的切削力,因此在加工微小零件,特别是微米尺度零件时,容易产生变形、发热等问题,精度控制较为困难。另外,表面容易产生应力而影响产品的使用性能。特种加工方法采用各种物理的、化学的能量及其各种理化效应,直接去除或增加材料以达到加工的目的。特种加工方法多属于非接触加工,一般没有宏观的切削力作用,因此在微小尺度零件的加工中有着不可替代的优越性。
作为一种实用的微细特种加工技术,微细电火花加工具有设备简单,可实施性强等特点,其在微细轴、孔加工及微三维结构制作方面已经显示出了相当大的发展潜力,正受到世界各国学者的普遍关注。
1 线电极电火花磨削技术与微细加工
1984年,日本东京大学生产技术研究所增泽隆久教授等人在电火花反拷加工的基础上,利用线状电极替代反拷块,研制成功了线电极电火花磨削(WEDG)技术[4],其工作原理如图1
所示。电火花磨削过程中,
线状电极在导向器上连续移
动,导向器沿工件的径向作
微进给,而工具电极随主轴
旋转的同时作轴向进给。通
过控制工具电极的旋转与分
度,WEDG不仅可以加工出
圆柱状电极,还可加工出多
边形、螺旋形等形状的电极,这为微细电火花加工各种复杂形状的型腔提供了极为有利的工具。由于线电极电火花磨削过程中,线电极与工件间为点接触放电,易于实现工具与工件电极间的微能放电;这种点接触式放电方式还使得工件的加工精度更接近于机床的几何精度;同时由于线电极的连续移动,可以忽略线电极损耗对加工精度的影响,因此可控性好,易于通过数控程序来加工出各种形状的电极。
WEDG技术的出现,圆满地解决了微细工具的在线制作与安装这一长期制约微细加工技术发展的瓶颈
哈尔滨工业大学交叉学科基金项目(HIT.M D2001.06)
问题。它的出现与发展,不但促进了微细电火花加工技术的实用化,而且极大地带动了相关微细加工技术的发展。利用WEDG,日本东京大学增泽隆久等人已可加工出 2 5 m 的微细轴和 5 m 的微细孔,代表了当前这一领域的技术前沿。图2是日本松下精机M G-ED82W 微细电火花加工机床利用WEDG 技术加工的 5 m 的微细孔照片[5]
。
以WEDG 技术作为微细工具的制作手段,微细电火花加工技术已经渗透到微细加工的众多领域。如微细冲压加工、微细管子和微细喷嘴的电火花电铸复合加工法、微细超声加工和微细钻铣加工等。由于采用WEDG 技术成功地完成了微细工具的制作,上述加工方法目前均可进行微米级尺度的加工。图3是日本学者发明的与WEDG 相结合的微细冲压加工示意图[6]
。
图4是美国学者用WEDG
制作的微细铣刀。
WEDG 已成为微细高精度电极在线制作的有效手段,可以说,目前的微细电火花加工与WEDG 是密
不可分的。
国内哈尔滨工业大学、南京航空航天大学、清华等也在此方面进行了卓有成效的探索,根据这一原理研制出了多种不同形式的WEDG 装置,目前已可成功地加工出 10 m 以下的微细轴、孔。随着微型机械的发展和WEDG 技术的逐步成熟,微细电火花加工技术的研究已经逐步拓展到了三维微细结构的加工中。据统计,微细电火花加工在电火花加工中所占的比重正逐年增加,目前已接近10%[7]。
2 微细电火花加工装置
目前国内外对于微细电火花加工装置的研究主要有两大趋势。一是加工装置本身的微小型化,二是针对微小型零件的加工而进行的新型机床开发。
由于在电火花加工中,工具电极与工件之间没有
宏观作用力,这使得采用电极直接驱动装置实现电火花加工装置的微型化成为可能。并且这种微型装置可以安装在机器人手臂上,从而实现在特殊空间上的加工。高精度的微进给机构是实现电火花加工的前提和保证。20世纪90年代后,日本东京大学的通口俊郎、古谷克司和丰田工业大学的毛利尚武等人利用压电陶瓷的逆压电效应,先后研制出了蠕动式[8]、冲击式[9]和椭圆驱动式[10]三种电极直接驱动的微型电火花加工装置;我国的南京航空航天大学研制出了电磁冲击式[11]、哈尔滨工业大学研制出了蠕动式[12]和超声直接驱动式[13]、清华大学研制出了蠕动式的微型电火花加工装置[14]
。这些电极直接驱动的微小型电火花加工装置,有效地降低了进给驱动系统的惯性,对于充分发挥电火花加工的技术特点无疑是十分有利的。但值得注意的是,上述装置主要是解决了电极的轴向驱动系统的微型化问题,尚未形成一个包括带动电极高精度回转运动在内的完整的微细电火花加工系统。其可以预见的应用将主要是异型孔加工、多孔加工及特殊空间上的孔加工等。
针对微小零件的加工而开发研制新型实用的微细电火花加工机床是目前国际电加工界重要的发展方向。国际著名的电加工机床生产厂家,如日本的松下精机、三菱电机、骏河精机、微研、瑞士夏米尔、美国麦威廉斯等均相继推出了相应的微细电火花加工机床。一台能够满足微细电火花加工要求的机床应具备以下特征: 具备微细电极的在线制作手段,如具有
WEDG 装置;!具有微能放电脉冲电源。为满足微米级的加工,单脉冲放电能量应小于10-6J;?灵敏可靠
的高精度伺服和微进给系统;#微细电极和微细加工过程的在线(或在位)监测系统;?高精度、高速主轴系统;%具有3轴以上的数控加工能力。由于目前该类机床一般均可对特种材料零件完成微米级加工,因此发达国家一般将其列为对我国的禁运产品。在我国应加大该类产品的开发力度。
日本松下精机生产的MG-ED82W 是目前国际上功能最强的一种商品化高精度微细电火花加工机床,图5是该机床的实物照片及基本结构[15]。该机床的脉冲电源采用RC 微能驰张式电源,其最小脉冲能量可达10-7J,是传统电火花加工电源能量的1/10到1/100。为了减少寄生电容对加工过程的影响,机床采用了陶瓷材料做主要零件。此外,机床还配有加工状态监测的显微测量系统和WEDG 单元。在机床上可完成微细电火花微轴加工(WEDG)、微孔加工、三维结构铣削加工、成型加工等多种电火花加工。它能稳定地加工出 2 5 m 的微细轴和 5 m 的微小孔,表面粗糙度可达R m ax 0 1,图2即为该机床所加工的 5 m
微小孔照片。
3 面向MEMS 的微细电火花加工技术
随着WEDG 技术的逐步成熟和相关工工艺及设备技术的发展,微细电火花加工技术在微三维结构制造方面的优越性逐渐显现,并成为20世纪90年代后微细加工领域的热点研究内容之一。显然使用微小成型电极,利用传统的电火花成型加工方法进行微细三维轮廓加工是不现实的。这是因为复杂形状微小成型电极本身就极难甚至无法制作,而且由于加工过程中严重的电极损耗现象,将使成型电极的形状很快改变而无法进行高精度的微细三维曲面加工。采用WEDG 技术进行简单形状的微细电极制作,借鉴数控铣削的方法进行三维结构的电火花加工是一种有效的方法。在这一研究领域,日本学者作出了突出的贡献。1996年,日本三菱电机(株)的真柄卓司、汤泽隆等人利用微细电火花加工技术成功地制作出了由齿顶圆直径为 1 2mm 的大齿轮、齿顶圆直径为 0 2mm 的小齿轮和直径为 0 1mm 的内心轴构成的、最深部的加工尺寸为270 m 的齿轮铸模(图6)[16]。以微细电火花加工为主要技术手段,1997年7月,日本东京大学增泽隆久、余祖元等人利用简单形状的微细电极,制作出了长0 5mm ,宽0 2mm,深0 2mm 的微型汽车模具并用此制作出了微型汽车模型[17]。1997年,日本松下公司制作出了分度圆直径为 300 m 、齿高50 m 的微型齿轮及5 m 宽、150 m 长的微槽[18]。1999年,日本庆应义塾大学谷村尚等人利用微细电火花加工技术加工出了直径为 2 5 m 的扫描探针,并用其完成了三维表面的轮廓测量[19]
。
微细电火花加工技术所显示出的巨大加工潜力和应用背景也引起了欧美等国学者的高度重视。北美特种加工方面的权威研究机构UNL 大学的非传统制造研究中心于1998年引进日本的微细电火花加工设备和来自日本等国的研究人员,在国家自然科学基金(NSF)的资助下,开始了微细电火花加工方面的研究。
图7是U NL 大学美国Rajurkar 等用微细电火化加工技术加工的微三维结构照片[20]
。Optimation 公司也开展了大量的微细电火花加工的应用研究,如加工出微型气动、光学器件,高能激光光圈等,并将其应用到航空航天及医疗等微型机械中。欧洲特各加工研究的权威机构比利时鲁文天主教大学机械系运用微细电火花加工方法开展了大量微型机械传感器件、执行器件的加工研究,取得了大量成果。用这种方法加工出的气体薄膜微致动器,可输出的切向力达20 N,驱动滑块能以0 05m/s 的速度移动[3,21]。用旋转盘状电极在钛合金(T i-6Al -4V )上加工出了42 m 宽、1 02mm 深的微细槽[22]。图8是比利时鲁文天主教大学用微细电火花加工技术加工出的 1mm 的微型涡轮叶盘试件照片[23]
。
在微观尺度上半导体硅材料所显示出的一系列优异性能奠定了其在微型机械中的主导地位,由此而产
生的一系列微细加工技术成为当前微型机械领域的研究热点。目前,在微细加工领域中,LIGA 工艺以其能够制造出高宽比大于500,厚度近1000 m,结构侧壁平行度偏差在亚微米级的三维立体结构而倍受世人瞩目。然而要实现LIGA 工艺就必须使用昂贵、稀有的同步辐射源。同时,从原理上讲,LIGA 工艺很难用于斜面、阶梯面、自由曲面的微细三维加工。而其它的一些微电子机械系统(M EMS)技术,如光刻、沉积等一般均为平面工艺,很难适应三维结构的加工。
在硅微细加工方面,微细电火花加工也显示出了良好的潜力。比利时鲁文大学在650 m 厚的硅片上加工出30 m 宽的窄线[24]。日本冈山大学冈田晃等人提出了用三角形截面电极进行复杂形状微结构加工的方法。这种方法使用经过拉拔成型的三角形截面银电极,利用精密数控技术较好地解决了成型加工中复杂成型微细电极制作困难及线切割加工中尖角变钝等技术难题,成功地加工出了五边形及六边形等具有尖角的微孔,并且在单晶硅材料上成功地制作出了微悬臂结构,如图9所示[25]。这些研究成果的取得,进一步拓宽了微细电火花加工的应用领域,加速了微细电火花加工技术与微机电系统技术一体化的进程,证实了用微细电火花加工进行微细三维结构加工,用半导
体工艺实现运算和控制功能的混合技术的可行性。
事实上,能实现微细加工的手段很多,应根据具体的应用场合选用合适的微细加工手段。表1列出了几种典型的微细加工技术的特点及各自适用的加工对象[26]。充分发挥各自的特点,将两种或两种以上的微细加工技术进行有效的集成,将是新世纪微细的加工
表1 几种典型的微细加工技术的比较[26]
微细加工方法最小尺寸精度深径(高宽)比
多维加工能力
表面粗糙度
加工材料LIGA
刻蚀
微细激光加工微细铣削金刚石切削微细立体印刷微细电火花加工
++&--+-+
+++-++-+
++-&&+++++
&-++--++++
++-+++-+
金属、聚合物、陶瓷金属、半导体金属、聚合物、陶瓷金属、聚合物非铁系金属、聚合物
聚合物金属、半导体、陶瓷
技术发展的必然趋势之一。如光刻技术一般只能进行
2 5维加工,而微细电火花加工则没有这种限制。因
此,用微细电火花加工技术加工硅三维微结构,再用光
刻技术在其上进行电路刻蚀,无疑将大大提高复杂微
结构的设计与制造水平。
4 结束语
LIGA等MEM S技术,适合于将微传感器、微执
行器、信息处理器件集成于一个微小单元。从工艺角
度上看具有集成度高、便于大批量生产等优点。但是
这种方法难以加工出三维曲面形状。而微细电火花加
工技术的加工范围日益拓宽、加工尺度也日趋微细,并
在微三维结构制作方面显示出了极大的潜力。同光刻
等M EMS技术相比,微细电火花加工技术所能处理的
材料非常广泛,绝不仅限于硅等半导体,各种性能优良
的金属、合金、陶瓷等均能加工。因此如果能够解决相
容性问题,将微细电火花加工技术与微机电系统技术
进行有机的集成,以微细电火花加工技术为主要技术
手段,进行微三维实体零件制作,再用微机电系统技术
使其具有某些特殊性能,则充分利用各种加工技术优
势的混合式系统就有可能诞生,并且得到单一技术所
不可能得到的优越性能。微细电火花加工技术极大地
丰富了微细加工的内容,已经成为MEM S等微电子机
械技术的有利补充和延伸。
参考文献
第一作者:王振龙,哈尔滨市南岗区西大直街92
号,哈尔滨工业大学421信箱,邮编:150001,电话:
(0451)6418084
(编辑 符祚钢)
(收稿日期:2003-03-11)
电火花加工技术概述
《先进制造技术》课程学习报告 题目：电火花加工技术概述 专业：机械类 姓名：喻娇艳 年级：2013级 班级：机械类 1306 班 学号：201303164193 武汉科技大学机械自动化学院 2016年 6月 10日
电火花加工技术概述 喻娇艳 （武汉科技大学机械自动化学院, 湖北 ,武汉） （13 级机械类专业,学号 201303164193 ） 摘要：电火花加工（ Electrospark Machining ）在日本和欧美又称为放电加工（ Electrical Discharge Machining, 简称EDM） ,是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺,本文从电火花加工的 研究现状、基本原理、发展前景等三方面加以论述关键词：电火花加工的研究现状基本原理 . 发展前景 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 从前苏联科学院拉扎连柯夫妇在1943 年研制出世界上第一台实用化电火花加工装置以 来,电火花加工已有 70 多年的历史 ,发展速度是惊人的 ,目前已广泛应用于机械、宇航、航空、电子、电机、仪器仪表、汽车、轻工等行业,它不仅是一种有效的机械加工手段,而且已经成为在某些场合不可替代的加工方法.例如 ,在解决难、硬材料及复杂零件的加工问题时,应用电火花加工技术十分有效 . 据统计 ,目前电火花加工机床的市场占有率已占世界机床市场的6%以上 .而且随着科学技术的不断发展 ,现代制造技术极其相关技术为电火花技术的发展提供了良好机遇.柔性制造、人工智能技术、网络技术、敏捷制造、虚拟制造和绿色制造等现代制造技术正逐渐渗透到电 火花加工技术中来 ,给电火花加工技术的发展带来了新的生机.近年来 ,国内外很多研究机构对电火花加工技术进行了大量的研究,并且在许多方面取得了显著进展[1-5]. 2、电火花加工技术的研究现状 经过60 多年的发展,电火花加工技术已日趋完善.2011年第十二届中国国际展览会 上 ,40余家国内外特种设备生产商携机参展.在高速铣削技术日趋成熟且飞速发展的今天,包
电火花论文
电火花加工 机电一体化专业3班于新伟 37号摘要: 关键词: 一、引言 二、电火花加工的基本原理
（一）概念 电火花加工的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，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量的加工要求。 要将电腐蚀现象用于金属材料的尺寸加工，设备装置必需以下三个条件： 1）工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙（通常约为几微米至几百微米）。间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，因而不会产生火花放电。间隙过小，会形成短路，不能产生火花放电，而且会烧伤电极。 2）火花放电必须是瞬时的脉冲性放电，放电延续一段时间后，需停歇一段时间，放电延续时间一般为10-7~10-3s。这样才能使放电所产生的热量来不及传导扩散到其余部分，把每一次的放电点分别局限在很小的范围内；否则，象持续电弧放电那样，使表面烧伤而无法用作尺寸加工。为此，电火花加工必须采用脉冲电源 3）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。液体介质又称工作液，它们必须具有较高的绝缘强度(103~107Ω·cm)以有利于产生脉冲性的火花放电，同时，液体介质还能把电火花加工过程中产生的金属小屑、碳黑等电蚀产物从放电间隙中悬浮排除出去，并且对电极和工件表面有较好的冷却作用 图1 电火花加工原理示意图 1-工件；2-脉冲电源；3-自动进给调节装置；4-工具； 5-工作液；6-过滤器；7-液泵
（三）电火花加工特点 电火花属于不接触加工 工具电极和工件之间并不直接接触，而是有一个火花放电间隙，这个间隙一般是在0.05~0.3mm之间，有时可能达到0.5mm甚至更大，间隙中充满工作液，加工时通过高压脉冲放电，对工件进行放电腐蚀。 加工过程中没有宏观切削力 火花放电时，局部、瞬时爆炸力的平均值很小，不足以引起工件的变形和位移。 可以“以柔克刚” 由于电火花加工直接利用电能和热能来去除金属材料，与工件材料的强度和硬度等关系不大，因此町以用软的工具电极加工硬的工件，实现“以柔克刚”。 可以加工任何难加工的金属材料和导电材料 由于加工中材料的去除是靠放电时的电、热作用实现的，材料的可加工性主要取决于材料的导电性及热学特性，如熔点、沸点、比热容、导热系数、电阻率等，而几乎与其力学性能(硬度、强度等)无关。这样可以突破传统切削加工对刀具的限制，可以实现用软的工具加工硬、韧的工件甚至可以加工聚晶金刚行、立方氮化硼一类的超硬材料。目前电极材料多采用紫铜或石墨，因此工具电极较容易加工。 可以加工形状复杂的表面 由于可以简单地将工具电极的形状复制到工件上，因此特别适用于复杂表面形状工件的加工，如复杂型腔模具加工等。特别是数控技术的采用，使得用简单的电极加工复杂形状零件成为现实。 可以加工特殊要求的零件 可以加工薄壁、弹性、低刚度、微细小孔、异形小孔、深小孔等有特殊要求的零件。由于加工中工具电极和工件不直接接触，没有机械加工的切削力，因此适宜加工低刚度工件及微细加工。 三、电火花加工的一些规律 （一）影响材料放电腐蚀的主要因素 1．极性效应 能量在两极上的分配对两个电极电蚀量的影响是一个极为重要的因素，而电子和正离子对电极表面的撞击则是影响能量分布的主要因素，因此，电子撞击和离子撞击无疑是影响极性效应的重要因素。但是，近年来的生产实践和研究结果表明，正的电极表面能吸附工作液中分解游离出来的碳微粒，形成碳黑膜（覆盖层）减小电极损耗。
微细电火花加工专业技术与发展趋势势
微细电火花加工技术与发展趋势 于同敏黄晓超 (大连理工大学机械工程学院模具研究所大连116023) 摘要：本文简要的介绍了微型制件及微型模具的定义和分类，并着重介绍了应用于微型模具型腔加工的微细加工技术—微细电火花加工。总结了微细电火花的发展趋势和关键技术。 关键词：微注塑模具微细电火花关键技术 Technology of Micro Electrical Discharge Machining and Its Development Trend YU Tongmin HUANG Xiaochao (Institute of Die and Mould of School of Mechanical Engineering of Dalian University of Technology, Dalian 116023 ) Abstract: The division and definition of micro part and micro mould were introduced in this paper. Emphsis was given to illustrate the micro-machining technology of mould cave manufactureng —Micro electrical discharge machining(M-EDM) . A conclusion of the development trend and key technology of MEDM was made in this paper. Key words：Micro-injection mould Micro-EDM Key technology 0 前言 为了满足塑料制件在各种工业产品中的使用要求，塑料成型技术正朝着复杂化、精密化、微小化等方向发展，例如应用于微机电系统的微马达、微小齿轮以及应用于生物工程领域的细胞培养皿和微流控芯片等的成型。除了必须研发或引进微型和精密成型设备外，微小且精密的塑料成型模具更是需要采用先进的模具CAD/CAE/CAM技术来设计制造，并运用各种先进的加工手段]1[。 微型模具的制造主要通过微细加工，目前的微细加工方法主要有：①微细切车削、铣削和磨削等；②微细特种加工如：电火花、电化学、激光、超声波、离了束和电了束等；③光刻、蚀刻和LIGA技术。其中微细电火花加工应用最为广泛，也是近年来研究的重点方向之一。 1 微型模具 1.1 微型模具的定义 应用微细加工方法制作微型模具，再通过微型模具成形微型制件，具有生产效率高、制件尺寸稳定性好的优点]2[。因此，近年来关于微型模具制造技术的研究普遍受到人们的关注。但到日前为止，对于微型模具，也没有统一的定义，通常人们习惯于在尺寸和制造精度
电火花加工
课程名称：院系： 专业： 班级： 学号： 姓名:
电火花加工 1.概述 电火花加工是一种自激放电，故又称放电加工（EDM）,于20世纪40年代开始研究并逐步应用于生产，是目前机械制造业中应用最广泛的特种加工方法之一，在难切削材料、复杂型面零件等的加工中得到了广泛应用。 2.原理 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)，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。 3.特点 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。
电火花的应用及发展趋势
电火花的技术应用现状 及发展趋势 姓名：张亚超 学号： 班级： 专业：机械设计与制造 日期：2012年12月27日
摘要 在分析总结国内外电火花线切割技术研究现状以及我国近几年来所取得的进步基础上,以及在电火花加工技术在汽车、航空航天、模具等制造工业中有着广泛的应用，模具工业技术快速发展的新形势下, 数控电火花加工技术已取得了突破性的进展。本文从电火花加工技术发展的基本现状、数控电火花加工的操作过程、数控电火花加工新工艺的应用以及电火花加工技术的发展趋势以及发展建议。论述了我国电火花线切割技术的发展趋势及其主要任务。 关键词:电火花线切割;研究现状;发展趋势
目录 引言 (4) 一、数控电火花加工技术现状 (4) 二、电火花技术发展趋势 (5) (一)精密化 (5) (二)智能化 (5) (三)自动化 (6) (四)高效化 (6) （五）绿色工作液得到应用 (7) (六）电火花加工技术的改进 (7) (七）其它 (8) 三、电火花技术中的新应用 (8) （一）标准化夹具实现快速精密定位 (8) （二）混粉加工方法实现镜面加工效果 (8) （三）摇动加工方法实现高精度加工 (9) （四）多轴联动加工方法实现复杂加工 (9) （五）基于PC的数控系统的开发 (10) （六）多次切割工艺的应用 (10) 参考文献 (11)
引言 目前，随着电子、信息等高新技术的不断发展及市场需求个性化与多元化，世界各国都把机械制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，将其他学科的高技术成果引入机械制造业中。因此机械制造业的内涵与水平已今非昔比，它是基于先进制造技术的现代制造产业。纵观现代机械制造技术的新发展，其重要特征主要体现在它的绿色制造、计算机集成制造、柔性制造、虚拟制造、智能制造、并行工程、敏捷制造和网络制造等方面。机械制造行业不断遇到高硬度，高韧性，高熔点等难切割加工材料以及特殊结构特别市复杂曲面零件的加工难题。解决这些问题极大地促进了电火花线切割加工技术的发展，促进电火花线切割加工新方法，新工艺的不断表现，扩大了电火花线切割加工的适用范围。电火花切割技术是先进制造技术之一，在机械生产中应用范围广，从国内来看，我国的电火花线切割加工技术发展迅速，尤其是我国特有的单向(高速)走丝电火花线切割机构简单，价格低廉，各方面指标都有了较大的提高。因此，进一步研究高速走丝电火线切割加工技术，扩大其加工范围，尤其是利用计算机等高科技工具和先进的科学方法来提高我国电火花线切割技术水平，缩短同发达国家的差距，不仅具有重要的意义，而且具有显著的经济和社会、效益。近年来，电火花技术的研究和应用日新月异（见下表1），并在精密微细化、智能化、个性化、绿色环保化和高效化等方面获得了长足的发展[1][2]。 一、数控电火花加工技术现状 电火花线切割技术经过近半个世纪的发展,现已十分成熟,并达到了相当高的工艺水平:最大的切割速度可达325mm2/min,最佳表面粗糙度达Ra0.1～0.2μm,加工尺寸精度可控制在几个微米之内,高速走丝电火花线切割机还能稳定切割1米的超厚工件。数控电火花加工技术正不断向精密化、自动化、智能化、高效化等方向发展。如今新型数控电火花机床层出不穷，如瑞士阿奇、瑞士夏米尔、日本沙迪克、日本牧野、日本三菱等机床在这方面技术都有了全面的提高。该项技术在20世纪40年代开始研究并逐步应用于生产。从最初只能去除折断在工件中
电火花加工专题论文
河海大学文天学院 《现代制造技术》专题论文 ——电火花加工技术 专 业____________ 班 级____________ 姓 名____________ 学 号____________ 10机械工程及其自动化 机械四班 方浩、张剑波 100330409、100330436
汪永明 指导老师____________ 摘要：电火花加工的原理是基于工具和工件之间脉冲性放电时的电腐现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。电火花加工主要优点是适合于难切削材料，可以加工特殊及复杂形状的零件。电火花加工主要用于加工金属等导电材料，但在一定条件下也可以加工半导体和非导体材料。由于电火花加工具有许多传统切削加工所无法比拟的优点，因此其应用领域日益扩大。 关键字：电火花加工不接触加工电蚀加工
第一章电火花加工技术的产生与发展 一、电火花加工的概念 电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量的加工要求的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM【1】。 二、电火花加工技术的产生背景【2】 提到电火花加工，我们首先就会想到特种加工技术。特种加工技术有别于传统的机械加工，他的产生不是偶然的。第二次世界大战后，特别是进入20世纪50年代以来，随着现代科学技术的发展，各个行业，尤其是国防工业部门，要求尖端科技产品向高精度、高速度、大功率、小型化方向发展，以及在高温、高压、重载荷或腐蚀环境下长期可靠的工作。为了适应这些要求，各种新结构、新材料和复杂形状的精密零件大量出现，其结构和形状越来越复杂，材料的性能越来越强韧，对精度要求越来越高，对加工表面粗糙度和完整性要求越来越严格，使现代机械制造面临着一系列严峻的任务。如：各种难切削材料的加工问题；各种特殊复杂型面的加工问题；各种超精密、光整零件的加工问题；特殊零件的加工问题等。 要解决上述一系列的问题，仅仅依靠传统的切削加工方法很难实现，有些甚至无法实现。为此，人们相继探索、研究新的加工方法。特种加工就是在这种前提条件下产生和发展起来的。
电火花加工报告技术
电火花加工技术 一：电火花技术概述 电火花加工是利用两极见脉冲放电时产生的电腐蚀现象，放电时局部瞬时产生的高温把金属蚀除下来。 早在十九世纪，人们就发现了电器开光的触点开闭时，以为放电，使接触部位烧蚀，造成接触面的损坏。这种放电引起的电极烧蚀现象叫做电腐蚀。起初，电腐蚀被认为是有害的，为减少和避免这种有害的电腐蚀，人们一直在研究电副食产生的原因和防止的办法。当人们掌握了它的规律之后，便创造条件，转害为益，把电腐蚀用于生产中。1870年，英国科学家普利斯特里最早发现电火花对金属的腐蚀作用。当两极产生放电的过程中，放电通道瞬时产生大量的热，足以使电极材料表面局部熔化或汽化，并在一定条件下，熔化或汽化的部分能抛离电极表面，形成放电腐蚀的坑穴。直到1934年，前苏联科学家拉扎连柯等把电火花对金属的腐蚀作用利用起来。 后来，人们进一步认识到，在液体介质中进行重复性脉冲放电时，能够对导电材料进行尺寸加工，因此，创立了“电火花加工法”。电火花加工技术作为特种加工领域的重要技术之一，最早应用于二战时期折断丝锥取出时的加工。随着人类进入信息化时代，电加工技术取得了突飞猛进的发展，可控性更高，数字化程度更好。 在中国电火花加工技术起步稍晚。根据中国的国情，实现电火花加工技术的原始创新是很困难的，只能采取引进消化吸收再创新的策
略，因为这套系统集成了很多学科领域的知识，如计算机的软硬件、微电子、数控、电力半导体、机械技术、电气技术等，是多方面、多学科集成的产品，是比较复杂的高科技产品。国内现在显然还没有一个能够独立进行原始创新的团队，因此注定要经历一个长时间痛苦的积淀过程，所以我认为中国的电火花技术创新之路别无选择。政府也越来越认识到高校已经不再是创新的主战场，必须依托企业才能实现。 制造业是一个传统行业。一个国家的发展终归要落脚于制造业，因此作为基础工业，制造业必定拥有永久的生命力，而电加工行业也不例外。随着各项技术的不断发展，电加工技术也在进步，至于一项技术能够发展多久，也要看这个行业中的人怎样去尽心敬业、钻研并推进它。 二: 加工原理及原理图 电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电 蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM。 电火花加工时，脉冲电源的一极接工具电极，另一极接工件电极，两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质（常用煤油或矿物油或去离子水）中。工具电极由自动进给调节装置控制，以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙（0.01～ 0.05mm）。当脉冲电压加到两极之间，便将当时条件下极间最近
电火花加工的费用.doc
电火花加工 一、加工费用：电火花加工的费用计算方法与其它机加工方法是相似的，一般是按小时来计算加工费的。时间可以按从调平工件开始到完成加工为止来计算，也可以按自动加工的时间累加时间来计算。每小时的加工费用，可以按照[（电极设计费+电极加工费+机器折旧费+人工费+电费+期望的利润值）*（1+税率）]来计算。当然，加工后工件的表面粗糙度和精度是每小时加工费用的重要参考指标，工件在加工后表面粗糙度越小、精度越高，则每小时加工费越高。 电火花加工需要丰富的经验，用合适的加工方式、到位的粗加工和半精加工、以及用高效的精加工条件一次性地完成图纸的要求，是获取低成本电火花加工的决定因素。 机床的精度、电极的精度以及电极的损耗程度是电火花加工精度的决定因素。
二、电火花加工 目录 发明与发展 工作原理 分类 使用说明 电火花加工特点 电火花加工的特点如下： 简介 发明与发展 工作原理 分类 使用说明 电火花加工特点 电火花加工的特点如下： 简介 电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM。 发明与发展 由苏联学者发明 1943年，苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工，之后随着脉冲电源和控制系统的改进，而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。
50年代初 改进为电阻-电感-电容等回路。同时，还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源，使蚀除效率提高，工具电极相对损耗降低。 随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源，使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。 60年代中期 出现了晶体管和可控硅脉冲电源，提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗，并扩大了粗精加工的可调范围。 70年代 出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。在控制系统方面，从最初简单地保持放电间隙，控制工具电极的进退，逐步发展到利用微型计算机，对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。 电火花加工 工作原理 进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。 电火花加工 在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、
电火花线切割的优缺点及应用
本科课程论文 题目电火花线切割的优缺点及应用 学院工程技术学院 专业机械设计制造及其自动化 年级_____2008级_____ 学号_222008322222107 姓名__陈________玺__ 指导教师 _邱______ 兵__ 成绩 _______________
目录 摘要................................................................................................1前言 (3) 2正文 (3) 2.1电火花线切割的原理 (3) 2.1.1工作原理 (3) 2.1.2机床种类 (3) 2.2电火花线切割的特点 (4) 2.2.1优点 (4) 2.2.2使用中易出现的问题 (4) 2.3电火花线切割的应用及发展 (4) 2.3.1加工范围 (4) 2.3.2未来发展的展望 (5) 2.4总结 (6) 参考文献 (6)
电火花线切割的优缺点及应用 陈玺 邱兵 西南大学工程技术学院 2008级机械设计制造及其自动化2班 摘要：本文通过对电火花线切割的优缺点及应用的概述，阐述了电火花线切割在未来的发展方向，以及电火花线切割将应用更广。 关键词：电火花线切割线切割走丝 1. 前言 电火花加工作为一种现代的特种加工方式，具有许多传统加工所不具有的优点以及良好的发展前景。 2. 正文 2.1电火花线切割的原理 2.1.1工作原理 电火花线切割机（Wire cut Electrical Discharge Machining简称WEDM），属电加工范畴，是由前苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。工作原理是自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000到12000度的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。然后通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。 2.1.2机床种类 电火花线切割机按走丝速度可分为高速往复走丝电火花线切（Reciprocating type High Speed Wire cut Electrical Discharge Machining俗称“快走丝”）、低速单向走丝电火花线切割机（Low Speed one-way walk Wire cut Electrical Discharge
电火花加工工艺
电火花加工工艺 1. 常用工件金属材料 1.1 钢的名称、牌号及用途 普通碳素结构钢：用于一般机器零件，常用的牌号有 A1～A7，代号 A 后的数字愈大，钢的抗拉强度愈高而塑性愈低。 优质碳素结构钢：用于较高要求的机械零件。常用牌号有钢 10～钢 70。钢 15（15 号钢）的平均含碳量为 0.15%，钢 40 为 0.40%，含碳量愈高，强度、硬度也愈高，但愈脆。 合金结构钢：广泛用于各种重要机械的重要零件。常用的有 20Cr、40Cr（作齿轮、轴、杆）、18CrMnTi、38CrMoAlA（重要齿轮、渗氮零件）及 65Mn（弹簧钢）。前边的数字 20 表示平均含碳量为 0.20%，38 表示 0.38%。末尾的 A 表示高级优质钢。中间的合金元素化学符号含义为：Mn 锰、Si硅、Cr 铬、W 钨、Mo 钼、Ti 钛、AL 铝、Co 钴、Ni 镍、Nb 铌、B 硼、V 钒。 碳素工具钢：因含碳量高，硬而耐磨，常用作工具、模具等。碳素工具钢牌号前加 T 字，以此和结构钢有所区别。牌号后的 A 表示高级优质钢。常用的有 T7、T7A、T8、T8A (13) T13A等。 合金工具钢：牌号意义与合金结构钢相同，只是前面含碳量的数字是以 0.10%为单位（含碳量较高）。例如 9CrSi 中平均含碳量为 0.90%。常用作模具的有 CrWMn、Cr12MoV（作冷冲模用）、5CrMnMo（作热压模用）。 1.2 铸铁的名称、牌号及用途 灰口铸铁：牌号中以灰、铁二字的汉语拼音第一字母为首，后面第一组数字为最低抗拉强度，第二组数字为最低抗弯强度。常用的有 HT10-26，HT15-33，HT20-40，HT30-54，HT40-68 等，用以铸造盖、轮、架、箱体等。 球墨铸铁：比灰口铸铁强度高而脆性小，常用的牌号有 QT45-0，QT50-1.5，QT60-2 等。第一组数字为最低抗拉强度，最后的数字为最低延伸率%。 可锻铸铁：强度和韧性更高，有 KT30-6，KT35-10 等，牌号意义同上。 1.3 有色金属及其合金 铜及铜合金：纯铜又称紫铜，有良好的导电性和导热性、耐腐蚀性和塑性。电火花加工中广泛作为电极材料，加工稳定而电极损耗小。牌号有 T1～T4（数字愈小愈纯）。铜合金主要有黄铜（含锌），常用牌号有 H59、H62、H80 等。黄铜电极加工时特别稳定，但电极损耗很大。 铝及铝合金：纯铝的牌号有 L1～L6（数字愈小愈纯）。铝合金主要为硬铝，牌号有 LY11～LY13，用作板材、型材、线材等。 1.4 粉末冶金材料 最常用的是硬质合金，具有极高的硬度和耐磨性，广泛用作工具及模具。由于其成分不同而分为钨钴类和钨钛类两大类硬质合金。
电火花加工技术论文
电火花加工的历史 1943年，苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工，之后随着脉冲电源 和控制系统的改进，而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容 回路。 50年代初，改进为电阻-电感-电容等回路。同时，还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源，使蚀除效率提高，工具电极相对损耗降低。随后又出现了大 功率电子管、闸流管等高频脉冲电源，使在同样表面粗糙度条件下的生产率得 以提高。 60年代中期，出现了晶体管和可控硅脉冲电源，提高了能源利用效率和降 低了工具电极损耗，并扩大了粗精加工的可调范围。 到70年代，出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉 冲等电源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新 的进展。在控制系统方面，从最初简单地保持放电间隙，控制工具电极的进退，逐步发展到利用微型计算机，对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。 电火花加工 电火花加工是在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部、瞬间产生的高温把金属蚀除下来。又称放电加工和电蚀加工，英文称（Electrical Discharge Machining,简称EMD）。
按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征，可将电火花加工方 式分为五类: ①利用成型工具电极，相对工件作简单进给运动的电火花成形加工; ②利用轴向移动的金属丝作工具电极，工件按所需形状和尺寸作轨迹运动，以切割导电材料的电火花线切割加工; ③利用金属丝或成形导电磨轮作工具电极，进行小孔磨削或成形磨削的电 火花磨削; ④用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工; ⑤小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。 电火花加工的基本原理 (1)极间介质的电离、击穿,形成放电通道 放电通道是有大量带正电和负电的粒子以及中型粒子组成,带电粒子高速运动,相互碰撞,产生大量热能,使通道温度相当高,通道中心温度可达到10000摄氏度以上。由于放电时电流产生磁场，磁场又反过来对电子流动产生向心的磁压 缩效应和周围介质惯性力压缩效应的作用，通道扩展受到很大阻力，故放电开 始阶段通道截面很小,而通道内有高温热膨胀形成的压力高达几百万帕,高温高压的放电通道以及随后瞬间气化形成的气体急速扩展,产生一个强烈的冲击波向四 周传播。在放电的同时还伴随着光效应、声效应和热效应等,这就形成了肉眼所 能看到的电火花。 (2)介质热分解、电极材料的融化,汽化热膨胀 极间介质被电离、击穿,形成放电通道后,脉冲电源使通道间的电子高速奔向正极，正离子奔向负极。电能转化为动能，动能通过相互碰撞转化为热能。正极 和负极表面形成瞬间热源，使通道瞬间达到很高的温度。通道高温首先使工作 液介质气化,进而进行热分解。并且使两电极表面的金属材料开始融化直至沸腾
微细电火花加工技术
微细电火花加工技术 微细电火花加工技术的简要及背景 随着世界范围产品日益的小型化和精密化,作为非接触式精微制造方法之一的微细及小孔电火花加工技术以其超精细和高精度的加工特点倍受学术界和工业界关注,目前已经成为微机械制造领域的重要组成部分之一,在制造业中得以广泛应用。 电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用，蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工。主要用于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。 20世纪50年代初期,我国开始研究和试制电火花镀敷设备,即把硬质合金用电火花工艺镀敷在高速钢金属切削刀具和冷冲模刃口上,提高金属切削刀具和模具的使用寿命。同时我国还成功研制了电火花穿孔机,并广泛应用于柴油机喷嘴小孔的加工。60年代初,上海科学院电工研究所成功研制了我国第一台靠模仿形电火花线切割机床。随后又出现了具有我国特色的冷冲模工艺,即直接采用凸模打凹模的方法,使凸凹模配合的均匀性得到了保证,大大简化了工艺过程。60年代末,上海电表厂张维良工程师在阳极切割的基础上发明了我国独有的高速走丝线切割机床。上海复旦大学研制出电火花线切割数控系统。70年代随着电火花工艺装备的不断进步,电火花型腔模具成型加工工艺已经成熟。线切割工艺也从加工小型冷冲模发展到可以加工中型和较大型模具。切割厚度不断增加,加工精度也不断提高。80年代以来计算机技术飞速发展,电火花加工也引进了数控技术和电脑编程技术,数控系统的普及,使人们从繁重、琐碎的编程工作中解放出来,极大的提高了效率。目前计算机技术广泛应用于工业领域,电火花加工实现了数控化和无人化。美国、日本的一些电火花加工设备生产公司依靠其精密机械制造的雄厚实力,通过两轴、三轴和多轴数控系统、自动工具交换系统及采用多方向伺服的平动、摇动方案,解决了电火花加工技术中一系列实质性的问题。随着具有高精度、高刚度、高自动化、高加工表面粗糙度的机床不断出现,使加工的功能及范围不断扩大。如今,在国际上,电火花加工可以加工大至数十吨重的模具和零件,小至只有几微米的微孔。 微细电火花加工技术的原理 电火花加工基于电火花腐蚀原理,是在工具电极与工件电极相互靠近时,极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高温,使局部金属融化,甚至汽化,从而将金属蚀除下来。 (1)极间介质的电离、击穿,形成放电通道 放电通道是有大量带正电和负电的粒子以及中型粒子组成,带电粒子高速运动,相互碰撞,产生大量热能,使通道温度升高,通道中心温度可达到10000摄氏度以上。由于放电开始阶段通道截面很小,而通道内有高温热膨胀形成的压力高达几万帕,高温高压的放电通道急速扩展,产生一个强烈的冲击波向四周传播。在放电的同时还伴随着光效应和声效应,这就形成了肉眼所能看到的电火花。
电火花加工技术概述
电火花加工技术概述-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
《先进制造技术》课程学习报告 题目：电火花加工技术概述 专业：机械类 姓名：喻娇艳 年级： 2013 级 班级：机械类1306班 学号： 201303164193 武汉科技大学机械自动化学院 2016年 6月 10日
电火花加工技术概述 喻娇艳 （武汉科技大学机械自动化学院, 湖北,武汉） （13级机械类专业,学号201303164193） 摘要：电火花加工（Electrospark Machining）在日本和欧美又称为放电加工（Electrical Discharge Machining,简称EDM）,是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺,本文从电火花加工的研究现状、基本原理、发展前景等三方面加以论述. 关键词：电火花加工的研究现状基本原理发展前景 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 从前苏联科学院拉扎连柯夫妇在1943年研制出世界上第一台实用化电火花加工装置以来,电火花加工已有70多年的历史,发展速度是惊人的,目前已广泛应用于机械、宇航、航空、电子、电机、仪器仪表、汽车、轻工等行业,它不仅是一种有效的机械加工手段,而且已经成为在某些场合不可替代的加工方法.例如,在解决难、硬材料及复杂零件的加工问题时,应用电火花加工技术十分有效. 据统计,目前电火花加工机床的市场占有率已占世界机床市场的6%以上.而且随着科学技术的不断发展,现代制造技术极其相关技术为电火花技术的发展提
电火花加工技术教案
天津工程师范学院 精密数控电火花加工技术 机械制造技能实训基地
第一部分基础知识 一、电火花加工：在加工过程中，使工具和工件之不断产生脉冲性的火花放电，靠放 电时局部、瞬时产生的高温把金属蚀除下来。 二、电火花加工的原理：基于工件和工具（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，以达到对零件的尺寸、形状及表面预定的加工要 求。 三、加工条件： 1、必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙。 2、火花放电必须使瞬时的脉冲性放电，放电延续一段时间后，需停歇一段时 间。 3、火花放电必须在一定绝缘性能的液体介质中进行。 四、电火花加工的机理： 1、极间介质的电离、击穿、形成放电通道 2、介质热分解、电极材料熔化、气体热膨胀 3、电极材料的抛出 4、极间介质的消电离 五、电火花加工的一些基本规律： 1、影响材料放电腐蚀的主要因素 2、电火花加工的加工速度和工具的损耗速度 3、影响加工精度的主要因素 4、电火花加工的表面质量：（ 1）表面粗糙度（ 2）表面变质层（ 3）表面力 学性能 六、基本术语： 1、工具电极 2 、放电间隙 3 、脉冲电源 4 、工作液介质 5、电蚀产物 6 、电规准 7 、脉冲宽度 8 、脉冲间隔 9、放电时间 10 、峰值电压 11 、加工点流 12 、短路电流 13、峰值电流 14 、 短路峰值电流 七、主要用途及使用范围：采用紫铜、石墨、钢、铜钨合金等电极材料，能对碳素钢、工具钢、淬火钢、硬质合金及其它高硬度金属材料进行放电加工，可加工冲压模（落料模、复合模、级进模等），型腔模（精锻模、压铸模、压延模、注塑模等）以及各种零件的坐标孔及复杂的异形曲面，还 可以加工0.1mm以上的小孔和0.2mm以上的窄缝。广泛应用于电机、仪表、汽车、航天、轻工、军工、模具等行业。 八、机床的组成部分：由主机、工作油箱、脉冲电源柜等部分组成。
电火花成型加工论文
电火花加工技术 摘要本文主要介绍了电火花加工技术的原理，电火花加工技术的发展历程以及应用现状和发展前景 关键词电火花加工发展历程发展现状应用前景 一加工原理及原理图 加工原理图： 加工原理： 电火花加工时，脉冲电源的一极接工具电极，另一极接工件电极，两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质（常用煤油或矿物油或去离子水）中。工具电极由自动进给调节装置控制，以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙（0.01～0.05mm）。当脉冲电压加到两极之间，便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道。由于通道的截面积很小，放电时间极短，致使能量高度集中（10～107W／mm），放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发，以致形成一个小凹坑。第一次脉冲放电结束之后，经过很短的间隔时间，第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电。如此周而复始高频率地循环下去，工具电极不断地向工件进给，它的形状最终就复制在工件上，形成所需要的加工表面。与此同时，总能量的一小部分也释放到工具电极上，从而造成工具损耗。 二电火花加工发展历程
电火花加工是利用两极见脉冲放电时产生的电腐蚀现象，对材料进行加工的方法。 早在十九世纪，人们就发现了电器开光的触点开闭时，以为放电，使接触部位烧蚀，造成接触面的损坏。这种放电引起的电极烧蚀现象叫做电腐蚀。起初，电腐蚀被认为是有害的，为减少和避免这种有害的电腐蚀，人们一直在研究电副食产生的原因和防止的办法。当人们掌握了它的规律之后，便创造条件，转害为益，把电腐蚀用于生产中。研究结果表明，当两极产生放电的过程中，放电通道瞬时产生大量的热，足以使电极材料表面局部熔化或汽化，并在一定条件下，熔化或汽化的部分能抛离电极表面，形成放电腐蚀的坑穴。 二十世纪四十年代初，人们进一步认识到，在液体介质中进行重复性脉冲放电时，能够对导电材料进行尺寸加工，因此，创立了“电火花加工法”。 电火花加工技术作为特种加工领域的重要技术之一，最早应用于二战时期折断丝锥取出时的加工。随着人类进入信息化时代，电加工技术取得了突飞猛进的发展，可控性更高，数字化程度更好。 在中国电火花加工技术起步稍晚。根据中国的国情，实现电火花加工技术的原始创新是很困难的，只能采取引进消化吸收再创新的策略，因为这套系统集成了很多学科领域的知识，如计算机的软硬件、微电子、数控、电力半导体、机械技术、电气技术等，是多方面、多学科集成的产品，是比较复杂的高科技产品。国内现在显然还没有一个能够独立进行原始创新的团队，因此注定要经历一个长时间痛苦的积淀过程，所以我认为中国的电火花技术创新之路别无选择。政府也越来越认识到高校已经不再是创新的主战场，必须依托企业才能实现。 制造业是一个传统行业。一个国家的发展终归要落脚于制造业，因此作为基础工业，制造业必定拥有永久的生命力，而电加工行业也不例外。随着各项技术的不断发展，电加工技术也在进步，至于一项技术能够发展多久，也要看这个行业中的人怎样去尽心敬业、钻研并推进它。 众所周知，模具也是一个国家发展的基础行业，许多批量生产的产品都离不开模具，而电火花加工是制造模具的最主要技术之一。电火花加工仿形逼真以柔克刚，只要是导电的材料均可加工，而不受硬度、脆性、粘性等材料特性的限制，这是其他加工方法无法比拟的。电火花加工的另一个特点是可进行精密微细加工，微小孔、异型腔等的微细加工是其他设备无法替代的。这些特点决 从技术发展过程来看，电火花加工技术经历了手动电火花加工、液压伺服、直流电机、步进电机、交流伺服电机等一系列过程。控制系统也越来越复杂，从
特种加工技术的应用及发展趋势.教学提纲
特种加工摘要随着我国机械制造业的快速发展，电火花加工技术在民用和国防工业中的应用越来越多，特别是数控电火花成形加工机床和数控电火花线切割加工机床不仅在模具制造业中广泛应用，而且在一般机械加工企业中逐渐普及.电火花加工技术是实践性与理论性都很强的一门技术，用户既要掌握电火花工艺方面的知识，又要充分熟悉电火花机床的功能与编程知识。目前，我国的电火花机床操作者中，大多只经过短期培训，缺乏系统的理论知识，只能进行简单加工的程序编制，严重影响了加工设备的高效使用。为适应现代化加工技术的要求，电火花机床操作者，要全面掌握所需的专业知识；从事电火花加工的技术人员也需要提高自身的技术水平；企业也急需一批电火花加工方面懂工艺、会编程，能够熟练操作和维护机床的应用型技术人才。针对上述现状，作者对高职高专目前常见的电火花加工技术方面的教材进行了认真研究，并对国内数十家企业进行了调研，根据电火花加工技术人才知识结构的市场需求，从培养学生必备的基础知识和操作技能出发，汇集多年的教学和在企业的实践经验，编写了本书。本书由电火花加工技术基础，电火花成形加工机床、加工工艺及编程，电火花线切割加工机床、加工工艺及编程三部分组成。学生在学习本课程前，已学过“机械制造技术”和“数控原理及其应用”课程，并已进行过金工实习或生产实习，对机械加工工艺和数控机床已有初步了解。关键字：电火花加工技术 1.激光加工技术原理 1.1激光加工技术简介激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工等的一门技术。激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。 1.2激光技术分类激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为： 1）激光加工系统。包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。 2）激光加工工艺。包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。 3）激光焊接：汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半导体泵浦激光器。4）激光切割：汽车行业、计算机、