电火花加工技术

电火花加工技术的应用及其发展

1.电火花加工技术的简介

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,电火花加工技术得到了飞速的发展,电火花加工技术是历史最悠久的特种加工方法之一，在模具制造业，航空和航天，电子等众多领域得到了广泛的应用。电火花加工又称放电加工，也有称电脉冲加工，它是一种直接利用热能和电能进行加工的工艺。电火花加工与金属切削加工的原理完全不同，在加工过程中，工件和工具不接触，而是靠工具与工件之间的脉冲性火花放电，产生局部，瞬间的高温把金属材料逐步的蚀除掉。由于放电的过程产生火花所以也称电火花加工。

图1. 电火花加工的原理图

如图1的原理图所示，工件与工具分别连接到脉冲电源的两个不同的极性的电极上。当两电极加上脉冲电源后，工件和电极保持适当的距离，就会把工件和工具之间的介质击穿，形成放电通道。放电通道产生瞬间高温，使工件表面的材料融化甚至气化，同时也使工作介质气化。在放电间隙处迅速热膨胀并产生爆炸。工件表面一部分材料被蚀除掉抛出，形成微小的电蚀坑。脉冲放电结束后，经过一段时间间隔，使工作液恢复绝缘，脉冲电源反复作用于工件和工具电极上，上述过程不断重复进行，工件逐渐被加工成想要的形状。

2.电火花加工技术的应用范围

由于电火花加工有其独特的优越性，再加上数控水平和工艺技术的不断提高，其利用领域日益扩大，已经覆盖到机械、宇航、航空、电子、核能、仪器、轻工等部门，用以解决各种难加工材料、复杂形状零件等有特殊要求的零件的制造，成为常规切削、磨削加工的重要补充和发展：模具制造是电火花成型加工应用最多的领域，而且非常的典型。

2.1以下简单介绍电火花成则加工在模具制造方面的的应用

1．高硬度零件加工

对于某些要求硬度较高的模具，或者是硬度要求特别高的滑块、顶块等零件，在热处理后其表固硬度高达50HRc以上，采用机加的方式将很难加工这么高硬度的件．采用屯火花加工可以不受材料硬度的影响。

2. 型腔尖角部位加工

如锻模、热固性利热塑性翅料模、压铸模、挤压模、橡皮模等各种模具的型腔常存在着一些尖角部位，在常规切削加工中因为工具半径而无法加工到位，使用电火花加工可以完全成型。

3.模具上的筋加工

在压铸件或者塑料件上，常有各种窄长的加强筋或者散热片，这种筋在模具上表现为下凹的深而窄的槽，用机加工的方法很难将其加工成型，而使用电火花可以很便利地进行加工。

4．深腔部位的加工

由于机加工时，没有足够长度的刀具，或者这种刀具没有足够的刚性，不能加工具有足够精度的零件．此时可以用电火花进行加工。

5．小孔加工

对各种圆形小孔、异形孔的加工，如线切割的穿丝孔、喷丝板型孔等，以及长深比非常大的深孔，很难采用钻孔方法加工，如采用电火花或者专用的高速小孔加工可以完成各种深度的小孔加工。

6 表面处理

如刻制文字、花纹，对金属表面的渗碳和涂覆特殊材料的电火花强化等。另外通过选择合理加工参数，也可以直接用电火花加工出一定形状的表面蚀纹。

2.2、电火花线切割加工的应用

电火花线切割加工与电火花成型加工不同的是，它是用细小的电极丝作为电极工具，可以用来加工复杂型面、微细结构或窄缝的零件：下面是其应用实例。

1．加工模具

电火花线切割加工主要应用于冲模、挤压模、塑料模及电火花成型加工用的电极等。目前，其加工精度已达到可以与坐标磨床相竞争的程度。而且线切割加工的周期短、成本低，配合数控系统，操作简单。

2．加工具有微细结构和复杂形状的零件

电火花线切割利用细小的电极丝作为火花放电加工模具，又配有数控系统，所以可以轻易地加工出具有微细结构和复杂形状的零件。

3．加工硬质导电材料

由于电火花加工不靠机械切削，与材料硬度无关，所以电火花线切割可以加工硬质导电的材料，如硬质合金材料。

3 电火花加工技术的新发展

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,现代制造技术及其相关技术为电火花加工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。

1混粉工作液电火花镜面加工技术

混粉工作液电火花镜面加工技术的特点是通过在电火花工作液中添加硅、铝、镍等导电性微粒,不仅能降低大面积电火花成形加工表面的粗糙度值,还可以提高表面的硬度、耐磨性、耐蚀性,并且具有消除表面显微裂纹以及良好的脱模性能.从根本上克服了电加工表面粗糙度不佳,性能差的缺点,使电火花加工作为零件的最终加工工艺成为可能. 混粉电火花加工的机理是:由于混粉的存在,使工作液的电阻率大为降低,放电间隙变大,放电通道得到充分扩展,而且导电性粉末及增大的放电间隙有利于放电分散,同时使工具电极和工件加工面积之间的寄生、潜布电容大为减少,实际的单个脉冲能量可以降到很小.这就使放电在工件表面形成分布均匀、大而浅的放电蚀坑,两者的综合作用使工件表面粗糙度降低.在混粉工作液电火花镜面加工过程中,粉末特性、粉末浓度、工件材料及放电参数都会对混粉电火花镜面加工技术产生影响.进行混粉工作液电火花镜面加工时,应对相应的条件和参数进行合理确定,如粉末浓度只有在合理的范围内才有效,浓度过低,会降低镜面加工效果,浓度过高,会影响工作液的流动性,易造成粉末在放电间隙中的沉积,形成集中放电,同样会影响镜面加工效果。

2微细点火花加工

微细电火花加工技术具有电极制造简单,电极与工件间宏观作用力小,可控性好等优点,因此,该技术已经成为微细机械制造领域的一个重要组成部分,在制造业中得到了广泛的应用.目前,在航空航天、微电子、医学、光学、模具等领域中有许多零件采用常规机床加工困难,甚至无法加工,特别是对狭小空间内的加工和微细孔加工等,采用微小型电火花加工装置加工则会取得令人满意的效果.微小型电火花加工装置已经成为整个微型机械制造领域一个非常重要的研究方向,受到国内外的广泛重视.在微小型电火花装置中的关键技术主要是微进给机构和细小工具电极的制作.日本的毛利尚武等人利用电致和磁致伸缩器件研制出了点阵式、冲击式和椭圆驱动式三种微进给机构.在此基础上,又研制出了蠕动式微进给装置,大大提高了群孔加工的加工效率,