高效放电加工技术研究现状.pdf

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1、钐论坛啉u戳效放电加工技术研究现状术邱明波，俞晓春(南京航空航天大学机电学院，南京210016)[摘要】电火花加工技术经过多年的发展，已经成为一门成熟且不可或缺的加工方法，新工艺、新方法和新装备层出不穷，如何提高加工效率一直是人们所关注的焦点。电火花加工过程中，为防止对工件产生损伤，要避免电弧放电，通过各种工艺手段提高加工效率的效果不明显。通过有效控制电弧通断，利用电弧弧柱极高的能量去除材料，可以极大地提高放电加工效率，是近年来研究高效放电加工的一个新方向。另外，放电烧蚀加X-；f,j用电火花放电作为诱导能量，

2、控制金属基体与通入的氧气燃烧产生化学能用于蚀除工件，该能量远远大于脉冲电源的能量，是高效放电加工的另外一个新方向。放电烧蚀加工辅以其他方法形成复合加工，对已烧蚀表面进行优化处理，可以实现高加工效率的同时获得良好的表面质量。综述了电火花加工、电弧加工和放电烧蚀加工技术在高效k．X-方面的研究现状。关键词：高效加工；电火花加工；电弧加工；放电烧蚀加工DoI：10．16080／j．issnl671-833x．2017．03．046邱明波南京航空航天大学副教授，硕导。主要研究方向为特种加工，中国航空学会会员。参编教材1

3、部，主持国家自然科学基金2项，江苏省自然科学基金、航空科学基金、江苏省博士后基金各1项。在国内外核心期刊和重要会议上发表学术论文60余篇，授权国家发明专利27项。。基金项目：国家自然科学基金项目(5167527251205197)。46航空制造技术·2017年第3期前苏联科学院的拉扎连柯夫妇研制出世界上第一台实用化电火花加工装置，电火花加工技术经过半个多世纪的飞速发展，已成为现阶段不可或缺的一种加工技术，在机械、航空宇航、电子、轻工、模具、汽车等领域获得了广泛的应用。电火花加工靠电能和热能蚀除材料，工具与工件之

4、间没有直接接触，不存在宏观切削力，可以加工任何导电材料，特别适合难加工材料”+2]。除此之外。放电加工在半导体、绝缘陶瓷等非导电材料加工、弯曲孑L加工和微细加工等方面也有较多研究[3卅。近20年来，高速铣削的发展对电火花加工产生了较大冲击，为快速适应市场需求，提高电火花加工效率成为企业和研究人员关注的焦点。人们在传统电火花加工基础上，从不同的方面做了探索：改进电火花加工工艺、改善机床结构、提高伺服系统响应速度、提出电火花复合加工等方法。这些方法难以显著提高加工效率，为此研究人员研究新的火花电腐蚀原理。电弧加工和

5、放电烧蚀加工采用新的蚀除原理进行放电加工，蚀除效率显著提高。电火花加工技术概述1加工基本原理电火花加工是通过导电工件和工具电极之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余材料，以达到工件尺寸、形状及表面质量要求的加工技术。如图1所示，工具电极和工件分别连接脉冲电源的负极和正图1电火花／JaT原理Fig．1PrincipleofEDM高嘲。粕。曲。。。№。。。。电火花加工极，工件和工具电极间通常充有液体介质。当工具电极和工件间距离减小达到放电要求时，液体介质被击穿形成放电通道，电流密度可达到105～106A／cm2

6、。放电通道内瞬时产生大量热量，致使工件表面金属产生局部熔化甚至气化而被蚀除，形成放电凹坑，如图2所示。随着放电持续进行，可以将工具电极的形状复制到工件上[2,5-61。2加工介质的改进加工介质在电火花加工过程中起到消电离、冷却和排出蚀除产物的作用。相对传统的油介质，加工介质正向多元化方向发展。目前研究较多的是水、气体、混粉加工、水包油以及雾化介质。Jeswani【71和Jilani等【8l用水作为工作介质，进行了电火花加工试验，表明水作为工作介质没有火灾隐患，但其加工精度不高，且绝缘性能较差，并且需要保持合理的

7、pH值以防止对工件及机床的腐蚀。日本的国枝正典最早提出气中放电电火花加工理论，随后Li[91、徐明刚【10l、李立青⋯】、Puthumana等¨2l对气中放电加工机理进行了深人研究，发现气中电火花放电加工可以提高加工精度，但存在短路率高的问题，会影响加工效率。20世纪80年代毛利尚武提出了混粉电火花加工技术，Sima0113】、苏宏志¨41、赵万生等‘151对混粉电火花加工进行了研究，发现混粉可使放电间隙增大，保证小脉冲能量下的正常放电，改善了加工表面质量，实现了混粉电火花镜面加工。薛荣媛等flq利用水包油型乳

8、化液作为工作介质加工钛合金TC4，发现加工效率是煤油的两倍左右，表面粗糙度值比蒸馏水中减小15％～20％。纪仁杰等”71用不同添加剂配制了3种水包油型电火花加工工作液，和煤油相比具有材料去除率高、加工表面质量好等优点。张彦振等fl剐开发了一种油包水型乳化液，试验表明在冲液条件下，较煤油基工作液材料去除率提高7．8％，对工作环境改善较大。Gu¨91和夏永高等[’01研究了准干式电火花加工