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。
三、电火花加工技术的产生
20世纪40年代，前苏联鲍·洛·拉扎林柯夫妇研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的有害现象和原因，发现电火花的瞬时高温可使局部的金属融化、气化而被蚀除掉，开创和发明了变有害的电蚀为有用的电火花加工方法，用铜杆在淬火钢上加工出小孔，可用软的工具加工任何硬度的金属材料，首次摆脱了传统的切削加工方法，直接利用电能和热能来去除金属，获得“以柔克刚”的效果。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。
四、电火花加工技术的发展[1]
20世纪50年代
脉冲电源改进为电阻-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。
20世纪60年代
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。
20世纪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。
电火花技术的发展不仅仅局限于脉冲电源的改进，目前，国际上对电火花加工技术甚至其他特种加工技术的研究主要集中在三方面——微细化加工，应用领域的拓宽以及广泛采用自动化技术。
第二章电火花加工的工作原理
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。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、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。
紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此，只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。
工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金和钼等。在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除量，甚至接近于无损耗。
工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质，如煤油、去离子水和乳化液等【3】。
第三章电火花的加工特性
一、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。
二、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。
三、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。
四、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。
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能，因此，得到了迅速发展和日益广泛的应用。
第四章电火花加工的基本规律
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。
由此可见，极性效应是一个较为复杂的问题。除了脉宽、脉间的影响外，还有脉冲峰值电流、放电电压、工作液以及电极对的材料等都会影响到极性效应。
从提高加工生产率和减少工具损耗的角度来看，极性效应愈显著愈好，加工中必须充分利用极性效应，最大限度地降低工具电极的损耗，并合理选用工具电极的材料，根据电极对材料的物理性能、加工要求选用最佳的电规准，正确地选用加工极性，达到工件的蚀除速度最高，工具损耗尽可能小的目的。
当用交变的脉冲电流加工时，单个脉冲的极效应便相互抵消，增加了工具的损耗。因此，电火花加工一般都采用单向脉冲电源。
2．电参数
电参数主要是指电压脉冲宽度t i、电流脉冲宽度t e、脉冲间隔t o、脉冲频率?、峰值电流i e、峰值电压μ和极性等。
改变了频率，改善了表面粗糙度值，但加工速度几乎不变，电极损耗由于脉宽变短而增加；改变了占空比，加工速度提高了，表面粗糙度值稍有增大，电极几乎无损耗；改变了峰值电流，改善了表面粗糙度值，加工速度大大下降，电极损耗稍有增加【4】。
在实际生产时要考虑到这些因素之间的相互制约关系和对其它工艺指标的影响，例如脉冲间隔时间过短，将产生电弧放电；随着单个脉冲能量的增加，加工表面粗糙度值也随之增大等等。
3．金属材料热学常数
所谓热学常数，是指熔点、沸点（气化点）、热导率、比热容、熔化热、
气化热等。常见材料的热学常数可查相应手册。
每次脉冲放电时，通道内及正、负电极放电点都瞬时获得大量热能。而正、负电极放电点所获得的热能，除一部分由于热传导散失到电极其它部分和工作液中外，其余部分将依次消耗在：
①使局部金属材料温度升高直至达到熔点，而每克金属材料升高1°C （或 1K）所需之热量即为该金属材料的比热容；
②每熔化1g材料所需之热量即为该金属的熔化热；
③使熔化的金属液体继续升温至沸点，每克材料升高1°C 所需之热量即为该熔融金属的比热容；
④使熔融金属气化，每气化1g材料所需的热量称为该金属的气化热；
⑤使金属蒸气继续加热成过热蒸气，每克金属蒸气升高1°C所需的热量为该蒸气的比热容。
当脉冲放电能量相同时，金属的熔点、沸点、比热容、熔化热、气化热愈高，电蚀量将愈少，愈难加工；热导率较大的金属，会将瞬时产生的热量传导散失到其它部位，因而降低了本身的蚀除量。
当单个脉冲能量一定时，脉冲电流幅值愈小，脉冲宽度愈长，散失的热量也愈多，从而使电蚀量减少；若脉冲宽度愈短，脉冲电流幅值愈大，由于热量过于集中而来不及传导扩散，虽使散失的热量减少，但抛出的金属中气化部分比例增大，多耗用了气化热，电蚀量也会降低。
因此，电极的蚀除量与电极材料的热导率以及其它热学常数、放电持续时间、单个脉冲能量等有密切关系。
4．其它因素
加工过程不稳定将干扰以致破坏正常的火花放电，使有效脉冲利用率降低。随着加工深度、加工面积的增加，或加工型面复杂程度的增加，都将
不利于电蚀产物的排出，影响加工稳定性和降低加工速度，严重时将造成结炭拉弧，使加工难以进行。
如果加工面积较小，而采用的加工电流较大，也会使局部电蚀产物浓度过高，放电点不能分散转移，放电后的余热来不及传播扩散而积累起来，造成过热，形成电弧，破坏加工的稳定性。
电极材料对加工稳定性也有影响。用钢电极加工钢时不易稳定，用纯铜、黄铜电极加工钢时则比较稳定。脉冲电源的波形及其前后沿陡度影响着输入能量的集中或分散程度，对电蚀量也有很大影响。下表为常用电极材料及其选择。
二、影响加工精度的主要因素
与传统的机械加工一样，机床本身的各种误差，工件和工具电极的定位、安装误差都会影响到电火花加工的精度。另外，与电火花加工工艺有关的主要因素是放电间隙的大小及其一致性、工具电极的损耗及其稳定等。电火花加工时工具电极与工件之间放电间隙大小实际上是变化的，电参数对放电间隙的影响非常显着，精加工放电间隙一般只有0.01mm（单面），而粗加工时则可达0.5mm以上。目前，电火花加工的精度为0.01~0.05mm。电火花加工时，可以通过修正电极的尺寸对放电间隙进行补偿，以获得较高的加工精度。然而，放电间隙的大小实际上是变化的，影响着加工精度。
1.表面粗糙度
电火花加工表面的粗糙度取决于放电蚀坑的深度及其分布的均匀程度，只有在加工表面产生浅而分布均匀的放电蚀坑，才能保证加工表面有较小的粗糙度值。为了控制放电凹坑的均匀性，需要采用等能量放电脉冲控制技术，即检测间隙电压击穿下降沿，控制放电脉冲电流宽度相等，用相同的脉冲能量进行加工，从而使加工表面粗糙度微观上均匀一致。
2.加工间隙(侧面间隙)的影响
加工间隙的大小及其一致性直接影响电火花成形加工的加工精度。只有掌握每个规准的加工间隙和表面粗糙度的数值，才能正确设计电极的尺寸，决定收缩量，确定加工过程中的规准转换。
3.加工斜度的影响
在加工中，不论型孔还是型腔，侧壁都有斜度，形成斜度的原因，除电极侧壁本身在技术要求或制造中原有的斜度外，一般都是由电极的损耗不均匀，以及“二次放电”等因素造成的。
4.楞角倒圆的原因及规律
电极尖角和楞边的损耗，比端面和侧面的损耗严重，所以随着电极楞角的损耗导致楞角倒圆，加工出的工件不可能得到清楞。而且，随着加工深度的增加，电极楞角倒圆的半径增大。但超过一定加工深度，其增大的趋势逐渐缓慢，最后停留在某一最大值上。楞角倒圆的原因除电极的损耗外，还有放电间隙的等距离性。凸尖楞电极由于尖角放电的等距离性，必然使工件产生圆角；凹尖楞电极的尖点根本不起放电作用，但由于积屑也会使工件凸楞倒圆。因此，既使电极完全没有损耗，由于间隙放电的等距离性仍然不可能得到完全的清楞。如果要求倒圆半径很小，必须要缩小放电间隙
工作介质是产生放电的基本条件，目前主要采用液体介质。它形成火花击穿放电通道，对放电通道产生压缩作用，并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态，帮助电蚀产物的抛出和排除，并使工具冷却。所以说介质对于电火花加工有很大的作用。
第五章电火花加工的应用领域
一、电火花加工主要用于模具生产中的型孔、型腔加工。已成为模具制造业的主导加工方法，推动了模具行业的技术进步。电火花加工零件的数量在3000件以下时，比模具冲压零件在经济上更加合理。按工艺过程中工具与工件相对运动的特点和用途不同，电火花加工可大体分为：电火花成形加工、电火花线切割加工、电火花磨削加工、电火花展成加工、非金属电火花加工和电火花表面强化等。
二、电火花成形加工。该方法是通过工具电极相对于工件作进给运动，将工件电极的形状和尺寸复制在工件上，从而加工出所需要的零件。它包括电火花型腔加工和穿孔加工两种。近年来，为了解决小孔加工中电极截面小、易变形、孔的深径比大、排屑困难等问题，在电火花穿孔加工中发展了高速小孔加工，取得良好的社会经济效益。
三、电火花线切割加工。该方法是利用移动的细金属丝作工具电极，按预定的轨迹进行脉冲放电切割。按金属丝电极移动的速度大小分为高速走丝和低速走丝线切割。我国普通采用高速走丝线切割，近年来正在发展低速走丝线切割，高速走丝时，金属丝电极是直径为φ0.02～φ0.3mm的高强度钼丝，往复运动速度为8～10m/s。低速走丝时，多采用铜丝，线电极以小于0.2m/s的速度作单方向低速运动。线切割时，电极丝不断移动，其损耗很小，因而加工精度较高。其平均加工精度可达 0.0lmm，大大高于电火花成形加工。表面粗糙度Ra值可达1.6 或更小。
第六章电火花加工的发展趋势
伴随着难加工材料及复杂型面加工而逐步发展成熟起来的电火花加工技术( EDM) ,已经成为制造技术中不可缺少的加工手段之一。据统计,目前电火花加工机床已占世界机床市场的6 %【5】。
目前电火花加工技术的研究与发展趋势【6】主要表现
在以下几个方面:
(1)加工微细化随着工程技术领域对微型机械的迫切需求,微细加工已不再是微电子机械技术的代名词。微细电火花加工技术的应用领域已从简单的轴孔加工逐步拓展到微三维结构型腔的制作中。微细电火花加工技术有望成为三维实体微细加工的主流技术之一。
(2)加工装置的微小型化由于电火花加工中工具电极与工件之间没有宏观作用力,因此,将电火花加工装置、尤其是电极驱动机构进行微小型化,使电极进给驱动系统的惯性得以大幅度减小,必将更好地发挥电火花加工技术的工艺特点。
(3)新型元器件的成功应用不断地吸收现代科技发展的精髓是任何制造技术得以生存和发展的前提。目前一些新型开关元件如IG BT ,大规模集成电路芯片如FPG A、DSP ,新型压电材料等均已在电火花加工机床的脉冲电源、控制系统及驱动装置上得到了极为成功的应用,大大地提高了EDM的加工性能与工艺指标。
(4)硬件软件化软件在电火花加工机床上所占的比重日趋增大。这一趋势表明,一些新的软件平台、数控技术有可能很快地融入电火花加工技术中,从而将极大地提高电火花加工技术的快速响应能力。
(5)现代制造模式的渗透人工智能技术、网络制造、绿色制造、敏捷制造等新概念正逐渐渗透到电火花加工领域中。
(6)新工艺的出现借助现代化的研究手段,人们对电火花加工技术的研究正向更深层次发展,新的工艺方法不断涌现,电火花加工技术的应用领域正在拓宽。
相对于传统的切削加工技术而言,电火花加工技术的研究与开发历史并
不长,对其加工机理与适用范围的研究还并不充分。一般认为,这是限制其发展与应用的主要因素。但同时也应看到,正因为如此,它才可能具有较大的想象空间。现代制造技术及其相关技术的发展,在为电火花加工技术的发展提供良好机遇的同时,也对其提出了严峻的挑战。首先,从生产模式上讲,以单元化生产为主体的EDM技术必须适应现代多品种、变批量生产的模式,与柔性制造技术、网络技术等现代技术接轨;其次,电火花加工技术本身也必须面对来自新型刀具材料的出现和日益完善的多轴数控铣削加工技术的竞争。目前数控铣削加工技术已经几乎可以满足任意复杂曲面和超硬材料的加工要求。而且相对于传统电火花加工而言,切削加工具有更快的加工速度、更低的加工成本和更好的加工柔性。因此国外甚至有人断言在模具制造领域,高速铣削已经可以替代EDM【7】。
第七章电火花加工的应用实例
冲压模具是生产中应用较多的一种模具，由于形状复杂和尺寸精度要求高，所以它的制造已成为生产上的关键技术之一。特别是有的凹模，用一般的机械加工是困难的，甚至不可能，采用电火花成形加工能较好地解决这些问题。冲模采用电火花加工工艺有如下优点[8]： 1）可以在工件淬火后进行加工，避免了热处理变形的影响；2）冲模的配合间隙均匀，刃口耐磨，提高了模具质量；3）不受材料硬度的限制，可以加工硬质合金等冲模，扩大了模具材料的选用范围。4）对于中小型复杂凹模，可以不用镶拼结构，而采用整体式，可以简化模具结构。
下表是冲模的电火花加工工艺实例[9]
a)工件图 b)工具电极（冲头）及定位心轴
技术要求：材料crwmn；55~60HRC；凸、凹模配合间隙0.04~0.06mm 项目工艺过程备注
1 工件在电火花加工前的工艺路线：
①车：φ38外圆、φ12内孔留0.3~0.5mm磨量，
上下表面留0.4mm磨量，其余精车达图纸要求。
②铣:：凹模刃口孔预铣，单面留量0.3～0.5mm，
落料漏料孔铣达图纸要求。
③热处理：淬火处理55~60HRC。
④平磨：磨上下端面达图纸要求。
⑤内外圆磨:：精磨φ38外圆和φ12孔，达图纸要求。凹模固定用螺
纹孔、销
孔应在
热处理
前加工
2 工具电极（即冲头）的准备（如图b所示）
①准备定位心轴:
车：心轴φ6和φl2外圆，其外圆直径留0.2磨量，钻
中心孔；
磨：精磨φ6、φ12外圆。
②车：粗车冲头外形，攻吊装内螺纹，φ6孔留磨量。
③热处理：淬火处理。
④磨：精磨φ6定位心轴孔。
⑤线切割：以定位心轴φ12外圆为定位基准，精加工
冲头外形，达图纸要求。
⑥化学腐蚀(酸洗)：单面腐蚀量0.14 mm，腐蚀高度
20mm。
⑦钳：利用凸模上φ6孔安装固定定位心轴。
3 工艺方法
凸模打凹模的阶梯工具电极加工法，反打正用。
4 装夹、校正、固定
①工具电极：以定位心轴作为基准，校正后予以固定。
②工件：将工件自由放置工作台，将校正并固定后的电
极定位心轴插人对应的φ12孔（不能受力），然后旋转工件，使预加工刃口孔对准冲头(电极)，最后予以固
定。
5 加工电规准
①粗加工：
脉宽：20μs；间隔：50μs；放电峰值电流：24a；脉冲电压：173v；加工电流：7~8a加工深度：穿透；加工极性：负；下冲油。
②精加工：
脉宽: 2μs；间隔：20~50μs；放电峰值电流：24a；脉冲电压80v；加工电流：3～4a；加工深度：穿透；加零件全部浸入加工介
质
工极性：负;；下冲油。
6 检验加工结果
①配合间隙：0.06 mm。
②型孔斜度：0.03mm(单面)。
③加工表面粗糙度：R a1.0~1.25μm。
结语
本文结合制造业的背景，根据电火花加工技术的特点，认为电火花加工技术在加工的精密化、微细化、加工的高速高效化、绿色制造以及新的工艺方法的开发等几方面是今后电火花加工技术研究的方向。上述目标实现，不论是对放电间隙的控制、电极损耗的降低，还是电火花加工速度的提高，都需要对电火花加工机理进行更进一步的研究。电火花加工技术出现至今，人们对电火花的加工机理进行了大量的研究，取得了良好的研究结果，如对电火花加工的热模型、放电通道的形状和移动特性的研究等。然而，由于放电加工的复杂性、加工过程众多的影响因素以及加工过程的随机性，使得目前电火花加工机理的研究没有取得突破性的进展，因此对电火花加工机理的研究还需不断加强[10]。在对加工机理的研究相对滞后的情况下，对各种电火花加工技术的加工工艺进行最优化等的研究则有助于对电火花加工机理的完善，此外研究人员可以借助于其它先进的技术加强对电火花加工机理的研究，如利用人工智能技术、有限元技术等实现对加工过程的智能化控制、电极损耗的预测、加工参数的最优化处理以及加工过程的动态仿真的研究等，通过这些研究手段可对电火花加工机理有进一步的了解。
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先进制造技术论文 学院：xxx 班级：xxx 姓名：xxx 学号：xxx
目录 概述 (3) 一、先进的工程设计技术 (3) 二、先进制造工艺技术 (3) 三、制造自动化技术（又可说成计算机控制自动化技术） (4) 四、先进生产管理技术、制造哲理与生产模式 (5) 五、发展 (7) 主要参考文献 (9)
概述 摘要：随着我国制造业的的不断发展，先进制造技术得到越来越广泛的应用。介绍了先进制造技术和先进制造模式的内容和发展情况，从两种角度解释其结构特征和关系，并从各种不同角度展望先进制造技术和先进生产模式的发展前景及其趋势特征。 先进制造技术AMT(Advanced Manufacturing Tecnology)是在传统制造的基础上，不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理技术等方面的成果，将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称，也是取得理想技术经济效益的制造技术的总称。 当前的金融危机也许还会催生新的先进制造制造技术，特别在生产管理技术方面。先进制造技术不是一般单指加工过程的工艺方法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域，并逐步融合与集成。 可基本归纳为以下五个方面： 一、先进的工程设计技术 二、先进制造工艺技术 三、制造自动化技术 四、先进生产管理技术、制造哲理与生产模式 五、发展。 一、先进的工程设计技术 先进的工程设计技术包括众多的现代设计理论与方法。包括CAD、CAE、CAPP、CAT、PDM、模块化设计、DFX、优化设计、三次设计与健壮设计、创新设计、反向工程、协同产品商务、虚拟现实技术、虚拟样机技术、并行工程等。 （1）产品（投放市场的产品和制造产品的工艺装备（夹具、刀具、量检具等））设计现代化。以CAD为基础（造型，工程分析计算、自动绘图并提供产品数字化信息等），全面应用先进的设计方法和理念。如虚拟设计、优化设计、模块化设计、有限元分析，动态设计、人机工程设计、美学设计、绿色设计等等； （2）先进的工艺规程设计技术与生产技术准备手段。在信息集成环境下，采用计算机辅助工艺规程设计、即CAPP，数控机床、工业机器人、三坐标测量机等各种计算机自动控制设备设备的计算机辅助工作程序设计即CAM等。 二、先进制造工艺技术 （1）高效精密、超精密加工技术，包括精密、超精密磨削、车削，细微加工技术，纳米加工技术。超高速切削。精密加工一般指加工精度在10～0.1μm （相当于IT5级精度和IT5级以上精度），表面粗糙度Ra值在0.1μm以下的加工方法，如金刚车、金刚镗、研磨、珩磨、超精研、砂带磨、镜面磨削和冷压加工等。用于精密机床、精密测量仪器等制造业中的关键零件加工，如精密丝杠、精密齿轮、精密蜗轮、精密导轨、精密滚动轴承等，在当前制造工业中占有极重
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。
数控电火花线切割加工论文 曾 海 波
数控电火花线切割加工论文 摘要：对数控电为花线切割加工的特点以及线切割加工中引起模具加工零件变形的各 种因素作了深入分析，从实践经验中提出一些解决徐径和有效加工方法，相信对提高 模具加工质量有一定的借鉴作用． 关键词：模具加工；电火花线切割加工；加工工艺；工件变形 正文：电火花线切割加工是在电火花加工基础上发展起来的一种新的工艺形式，它是 利用移动的细金属丝作为工具电极，在金属丝与工件间通以脉冲电流，利用脉冲放电 的电腐蚀作用对工件切割加工的．数控线切割加工零件的精度度，适应平面复杂形状 零件的加工，具有应用灵活，加工周期短，节约材料等特点。 目前在新产品的研制和开发中，大量采用数控线切割技术来直接切割零件，缩短 研发周期。然而，再先进的机床，如果没有重视加工的工艺技术与操作技巧，没有做 到工艺合理，是不能高效地加工出高质量的工件。因此在实际操作过程中必须重视有 关加工技术。 1、数控电火花线切割加工的特点 随着数控电火花线切割机床的普及，电火花线切割机床已逐渐从单一的冲裁模具 加工向各类模具及复杂精密模具和其他各类零件的加工方向转移。其应用越来越广泛。 数控线切割加工具有电火花加工的共性，金属材料的硬度和韧性并不影响其加工，电 火花切割主要用来加工淬火钢和硬质合金；当前绝大多数电火花线切割机，都采用数 字程序控制，其工艺特点如下： 1.1用来加工一般切削方法难以加工或无法加工的形状复杂的工件，如冲模、凹凸模及 外形复杂的精密零件等。 1.2不像电火花成形加工那样要制造特定形状的工具电极，而是采用直径不等的铜丝或 钼丝等作工具电极，因此切割用的刀具简单，大大降低了生产准备工时。 1.3电极丝直径较细，切缝很窄，这样不仅有利于材料的利用，而且适合加工细小零件。 1.4电极丝在加工中是移动的，不断更新（慢走丝）或反复使用（快走丝），可以完全 或短时间不考虑电极丝损耗对加工精度的影响。 1.5依靠计算机和控制电极丝轨迹和偏移轨迹，可方便地调整凸凹模具的配合间隙，并 且依靠锥度切割功能可实现凸凹模一次加工成型。 2、线切割加工工艺
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。
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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。
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
特种加工论文 电火花线切割优缺点及发展 姓名：韩子元学号：100104112 专业：机械设计制造及其自动化班级：10机电三班
电火花线切割优缺点及发展 摘要：本文主要介绍了特种加工中电火花线切割技术，首先介绍了它的原理，然后分析了它的优点及其缺点，接着说明了它在实际中的主要应用方向，最后对线切割技术的发展趋势做出了陈述。 关键字：特种加工技术，电火花线切割，优缺点，发展 Abstract：In this article mainly introduces the special processing, first introduces the principle of its, and then analyses its advantages and disadvantages, then illustrates its main applications in the actual direction, finally the development trend of wire-cutting technology has made the statement. Key words: special processing technology, wire cutting, advantages and disadvantages, development 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。电火花线切割加工技术作为一种特种加工技术,具有许多传统加工所不具有的优点以及良好的发展前景。其中主要的原因是电火花线切割加工方法几乎可加工具有任何硬度的导电金属材料,且加工过程中不受宏观力的作用,从而可保证较好的加工精度与表面质量。 一．电火花线切割加工原理 电火花线切割加工是利用移动的细金属导线（钼丝或铜丝）作为电极，对工件进行脉冲火花放电，靠放电时局部瞬间产生的高温来除去工件材料，以此进行切割加工的方法。电极丝作为工具电极，被切割的工件作为工件电极。当来一个
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
电火花加工论文 电火花加工论文 姓名:易伟班级:2010级一班学号: 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~。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。
先进制造技术结课论文题目：电火花加工参数影响加工精度简析 学生 学院机电工程学院 专业机械工程 学号
电火花加工参数影响加工精度简析 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。本篇要点是电火花加工的精度，通过对放电间隙的大小及其一致性、工具电极的损耗及其稳定性和“二次放电”去改善，提高电火花加工精度。 关键词：电火花；线切割；二次放电；加工精度
引言 随着现代工业的深入发展，越来越精密化的市场需求，对企业也提出了更高的加工精度要求，使高精密模具制造能力成为企业的核心竞争力。公司原±0.005mm的电火花加工精度，已不能满足松下、住友、高野精密、技研新阳等越来越多客户，提出的模具工件电火花加工尺寸±0.002mm、清角加工R0.02mm以下高精度要求。只有满足客户的高精度加工要求，公司才可能实现高精密模具从国外进口到国内制造，降低模具制造成本，提升企业竞争力。 1 电火花加工原理 电火花加工是一种利用电能和热能进行加工的新工艺，俗称放电加工（EDM）。电火花加工与一般切削加工的区别在于，电火花加工时工具与工件并不接触，而是靠工具与工件间不断产生的脉冲性火花放电，利用放电时产生局部、瞬时的高温把金属材料逐步蚀除下来，由于在放电过程中有可见火花产生，故称电火花加工。 电火花加工是基于在绝缘的工作液中工具和工件之间脉冲性火花放电局部、瞬时产生的高温，是工件表面的金属熔化、气化、抛离工件表面的原理。 电火花加工的原理图如下图所示，当工件与工具两电极间电压加到直流 100V左右，极间某一间隙最小处或绝缘强度最低处介质被击穿引起电离并产生火花放电，产生瞬时高温，使工具与工件表面蚀除掉一小部分金属，各自形成一个小凹坑。然后经过一段时间间隔，排除电蚀产物和介质恢复绝缘，再在两级间加电…，如此连续的重复放电，工具电极不断地向工件进给就可将工具的形状复制在工件上，加工出所需要的零件。 电火花加工原理图
电火花加工的历史 1943年，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气化。气化后的工作液和金属蒸汽瞬间体积猛增,形成了爆炸的特性。所以在观察电火花加工时,可以看到工件与工具电极间有小气泡冒出，工作液逐渐变黑并听到轻微的爆炸声。 (3)电极材料的抛出 通道和正负级表面放电点瞬间时使高温使工作液气化和金属材料融化、气 化，热膨胀产生很高的瞬间压力。通道中心的压力最高，使气化的其体体积不断向外膨胀，形成一个扩的冲击围形似“气泡”，在该围外、上下压强不相同，压力高的地方的熔融金属液体和蒸汽就被排挤、抛出而进入工作液。在放电过程中冲击气泡不断扩大，当放电结束后，气泡温度不再升高，但由于液体介质的惯性作用，气泡会继续向外扩，使气泡压力急剧降低，甚至降低到大气压一下，形成局部真空，使在高压下溶解在熔化和过热液态金属材料中的气体析出，以及液态金属本身在低压下再沸腾。由于压力的骤降，是熔融金属材料以及其蒸气在加工形成的小坑中再次爆沸飞溅而被抛出。 (4)极间介质的消电离
第一章绪论 1.1电火花加工技术的的发展历程 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关的触点开闭时，因为放电，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，人们一直在研究电腐蚀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。 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，从单轴数控到3轴数控、再到多轴联动。20世纪90年代初期，3轴电火花机在国内还是空白，主要是从日本和瑞士引进。直到90年代中期，北京市电加工研究所才和日本沙迪克公司合作开始制造3轴电火花加工机，也可以说开始步入国内电火花加工机的真正快速发展轨道，后来在此基础上又生产研发了4轴4联动电火花加工机。以该合作为例，可以看出北京市电加工研究所的消化吸收再创新的道路大概经历了以下几个阶段：首先制造主机，也就是机械部分，相对较为简单；此后是数控系统部分，可以理解为引进；之后是整个电源，是消化阶段。经历这三个阶段之后是吸收，最后是再创新。对电火花加工而言电火花成形机下一步的发展空间在精密微细和特殊材料两个方面。特殊材料（如航空航天领域用的材料）专机，窄槽窄缝、异型腔的加工，精密模具等领域都是发展重点。在精加工方面，曾经有过高速铣要代替电火花的传言，现在证明这是不现实的。现在粗加工、大电流的火花机又有回头的趋势，在家电、汽车很多行业中应用。人类新开发出来的导电的特殊材料都可进行放电加工，而高速铣通常很难实现。精密微细加工比如喷丝板等微小型零件都离不开电
特种加工技术 摘要 特种加工是指那些不属于传统加工工艺范畴的加工方法,它不同于使用刀具、磨具等直接利用机械能切除多余材料的传统加工方法。特种加工是近几十年发展起来的新工艺,是对传统加工工艺方法的重要补充与发展,目前仍在继续研究开发和改进。直接利用电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能或几种复合形式直接施加在被加工的部位，从而使工件改变形状、去除材料、改变性能等。有时也结合机械能对工件进行的加工。特种加工中以采用电能为主的电火花加工和电解加工应用较广，泛称电加工。 特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。 关键词：特种加工电火花加工激光加工技术电化学加工 引言 采用自动化技术，充分利用计算机技术对特种加工设备的控制系统，电源系统进行优化，加大对特种加工的基本原理，加工机理，工艺规律，加工稳定性等深入研究的力度，建立综合工艺参数自适应控制装置，数据库等，进而建立特种加工的CAD/CAM与FMS系统，使加工设备向自动化，柔性化方向发展，这是当前特种加工技术的主要发展方向。 开发新工艺方法及复合工艺。为适应产品高技术性能要求与新型材料的加工要求，需要不断开发新工艺方法，包括微细加工和复合加工，尤其是高质量，高效率，经济型的复合加工。 1 电火花加工 电火花加工主要是基于工具和工件（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。用以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。研究发现点火放电时火花通道中瞬时产生大量的热，达到很高的温度，足以使任何金属材料局部熔化、气化而被蚀除，形成放电凹坑。如图1所示：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-工作液泵 2 电火花加工过程及参数选择 一般认为，点火加工可分为以下四个连续过程：极间介质的电离、击穿，形成放电通道；介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀；电极材料的抛处；极间介质的消电离。
电火花线切割技术的研究现状和发展趋势 专业：机械制造及自动化 班级：09机电3班 学生：高小欢 学号：090122025 指导老师：杨汉嵩 内容摘要： 随着机械制造业水平的不断提高和产品加工精度的需要，先进的机械制造技术的应用也就顺利成章， 及其主要内容。 发展趋势 关键字：现代机械制造技术电火花切割 前言 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， 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。
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。 1 高速走丝线切割加工技术的现状 有我国特色的数控高速走丝电火花线切割加工技术自60年代末研制成功以 来，经过30年的不 断完善和发展，现已成为制造业中不可缺少的加工手段。目前，高速走丝线切割 机的切割速度已由过去的20～40mm 2 /min 普遍提高到100mm 2 /min 以上，有的可达到260mm 2 /min，机床的加工精度为±0.01mm，工件的表面粗糙度为R a 1.25～2.5 μm,因而可满足一般模具加工和其他复杂零件制造的要求。 随着科学技术的发展，对各类产品的制造要求越来越高，对线切割加工技术 也提出了更高的要求。国外(欧美、日本等)研究发展的数控低速走丝电火花线切 割机为适应对制造加工技术的要求，采用闭环数字交(直)流伺服控制系统，确保 优良的动态性能和高定位精度，加工精度可控制在若干微米以内。同时机床具有 数字自适应控制电源、自动穿丝、自动卸除废料、短路自动回退等自动化技术， 此外对电极丝张力和工作液压力也可进行控制。
甘肃畜牧工程职业技术学院 毕业论文 题目影响电火花成型加工精度的因素分析研究 学生姓名： 指导老师： 院系：机械工程系 专业：模具设计与制造 级别： 2009级 甘肃畜牧工程职业技术学院 2011年8月
模具电火花加工技术 摘要 在模具工业技术快速发展的新形势下，电火花加工是当前模具加工的重要方法之一，并有着其它加工方法无可替代的优点。电火花加工技术已取得了突破性的进展。它是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺。对于为寻求向客户在较短的交货时间以较低的价格提供较高质量的产品的模具生产商来说，电火花加工自动化是一个很有吸引力的。选择电火花加工技术作为特种加工领域的一门重要技术，本文从电火花加工技术发展的基本现状、电火花的基本原理、特点、电火花加工的操作过程、电火花加工新技术的发展等五个方面入手如实论述。 关键字：电火花加工的基本现状、基本原理、特点、操作过程、新技术的发展 目录 第一章引言 (1) 第二章模具电火花发展的基本现状 (2) 2.1精密化 (2) 2.2智能化 (2) 2.3自动化 (2) 2.4高效化 (3) 第三章电火花加工基本原理 (3) 第四章电火花加工的特点 (4) 第五章模具电火花加工的操作过程 (5) 第六章电火花加工新技术的发展 (5) 6.1 新工艺的应用 (5) 6.1.1 标准化夹具实现快速精密定位 (6) 6.1.2 混粉加工方法实现镜面加工效果 (6) 6.1.3 摇动加工方法实现高精度加工 (6) 6.1.4 多轴联动加工方法实现复杂加工 (6) 6.2 新技术的发展 (7) 6.3 电火花加工技术的发展趋势 (7) 第七章结论 (8)
电火花线切割在模具加工中的应用 姓名 (工作单位) 摘要：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。电火花加工的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。 关键词：电火花线切割，塑料模 WEDM in the practical application of mould processing Name Summary: EDM is immersed in working fluid produced by bipolar pulsed discharge in electro-corrosion inhibition effect of conductive material removal by machining methods, also called the electrical discharge machining or electric erosion machining, English referred to as EDM. EDM is mainly used for machining holes and cavities with complex shape mold and parts; processing of various hard, brittle materials, such as cemented carbide and hardened steel,machining deep pore, shaped hole, deep, narrow cutting blades; processing various form cutter, examples and tools and measuring tools such as thread ring. Keywords: wire electrical discharge machining, plastic molding 1 引言 数控电火花线切割加工是一项涉及多门学科的综合性技术，是模具制造中的主力装备。成型塑料制品的模具简称为塑料模具，塑料模具生产的塑料制品在机械、电子工业中有着广泛的应用。在金属加工中，数控电火花线切割始终是塑料模加工的利器。不论是动模、定模、零配件，还是特殊加工场合，只要编制出正确的数控程式即可。电火花线切割在塑料模中发挥着越来越重要的作用。 线切割主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件，例如冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、样板、电火花成型加工用的金属电极，各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等，具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点，已在生产中获得广泛的应用，目前国内外的电火花线切割机床已占电加工机床总数的60%以上。 根据电极丝的运行速度不同，电火花线切割机床通常分为两类：一类是高速走丝电火花线切割机床（WEDM-HS），其电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为8～10m/s，电极丝可重复使用，加工速度较高，但快速走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿，使加工质量下降，是我国生产和使用的主要机种，也是我国独创的电火花线切割加工模式；另一类是低速走丝电火花线切割机床（WEDM-LS），其电极丝作低速单向运动，一般走丝速度低于0.2m/s，电极丝放电后不再使用，工作平稳、均匀、抖动小、加工质量较好，但加工速度较低，是国外生产和使用的主要机种。 根据对电极丝运动轨迹的控制形式不同，电火花线切割机床又可分为三种：一种是靠模仿形控制，其在进行线切割加工前，预先制造出与工件形状相同的靠模，加工时把工件毛坯和靠模同时装夹在机床工作台上，在切割过程中电极丝紧紧地贴着靠模边缘作轨迹移动，从而切割出与靠模形状和精度相同的工件来；另一种是光电跟踪控制，