电火花加工技术
摘要：介绍特种加工技术的产生，电火花加工基本原理及发展趋势
关键词：特种加工，电火花加工
Brief Description：appearance of Non-traditional Machining Technology，the basic principle and characteristic of wire electrical discharge machining, the development trends of wire electrical discharge machining.
一 特种技工技术产生的背景及种类
从第一次产业革命以来，一直到第二次世界大战以前，在这段长达150多年都靠机械切削加工的漫长年代里，并没有产生特种加工的迫切要求，也没有发展特种加工的充分条件，人们的思想一直还局限在自古以来传统的用机械能量和切削力来除去多余的金属，以达到加工的要求。直到1943年，前苏联拉扎连柯夫妇研究开关触点遭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使局部的金属熔化、汽化而被蚀除掉，从而开创和发明了电火花加工方法。 第二次世界大战后，特别是进入20世纪50年代以来，随着生产发展和科学实验的需要，很多工业部门，尤其蚀国防工业部门，要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、高温、高压、大功率、小型化等诸多方向发展，它们所采用的材料越来越难加工，零件形状越来越复杂，加工精度、表面粗糙度和某些特殊要求也越来越高，对机械制造部门提出了以下新的要求：
（1）解决各种难切削材料的加工问题。如硬质合金、钛合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢、金刚石、宝石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高脆性的金属及非金属材料的加工。
（2）解决各种特殊、复杂表面的加工问题。如喷气涡轮机叶片、整体涡轮、发动机机闸及锻压模、注射模的立体成形表面，各种冲模、冷拔模特殊截面的型孔，炮管内膛线，喷油嘴、栅网、喷丝头上的小孔、窄缝等的加工。
（3）解决各种超精、光整或具有特殊要求的零件的加工问题。如对表面质量和精度要求很高的航天、航空陀螺仪、伺服阀，以及细长轴、薄壁零件、弹性元件、低刚度零件等的加工。
要解决上述一系列工艺问题，仅仅依靠传统的切削加工方法就很难实现，甚至根本无法实现，人们相继探索研究新的加工方法，特种加工就是在这种历史条件下产生和发展起来的。但外因是条件，内因是根本，事物发展的根本原因在于事物的内部，特种加工之所以能产生和发展的内因，在于它具有切削加工所不具有的本质和特点。
切削加工的本质和特点为：一是刀具材料比工件更硬；二是利用机械能和切削力把工件上多余的材料切除。一般情况下这是行之有效的方法。但是，自从工件材料越来越硬、加工表面越来越复杂的情况下，矛盾转化，“物极必反”，原来行之有效的方法转化为限制生产率和影响加工质量的不利因素了。于是人们开始探索用软的工具加工硬的材料，不仅用机械能，而且还采用电、化学、光、声等能量来进行加工。到目前为止，已经找到了多种这一类的加工方法。为区别于现有的金属切削加工，这类新加工方法统称为特种加工，国外称为非传统加工或非常规机械加工。
特种加工与切削加工的不同点是：
（1）特种加工主要依靠电、化学、光、声、热等能量去除金属材料，而不主要依靠机械能；
（2）工具硬度可以低于被加工材料的硬度；、
（3）加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。
正因为特种加工工艺具有上述特点，所以就总体而言，特种加工可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属或非金属材料，且专长于加工复杂、微细表面和低刚度零件。同时，有些方法还而可以进行超精加工、镜面光整加工和纳米级（原子级）加工。
特种技工技术的种类：电火花加工、物料切蚀加工、电化学加工、成型加工、高能束加工、化学加工、复合加工、成型加工。
二 电火花加工的基本原理
电火花加工是直接利用电能对零件进行加工的一种方法，其加工原理是使工件和工具之间产生周期性的、瞬间的脉冲放电，依靠电火花产生的高温将金属熔蚀，并在工件上形成与工具电极截面形状相同的精确形状，而工具电极的形状保持原有的形状。电火花加工是基于脉冲放电的腐蚀原理，故也称放电加工或电蚀加工。电火花加工原理如所示。
三 电火花加工特点
电火花加工的工艺特点：
（1）电火花可加工任何硬、脆、韧、软和高熔点的导电材料，在一定条件下，还可加工半导体材料和非导电材料。
（2）加工时无切削力，有利于小孔、薄壁、空槽以及各种复杂截面的型孔、曲线孔和型腔等零件的加工，也适于精密细微加工。
（3）当脉冲宽度不大时，对整个工件而言，几乎不受热影响，可提高加工质量，适于加工热敏感性强的材料。
（4）脉冲参数可任意调节，能在同一台机床上连续进行粗、半精、精加工。精加工时精度为0.005mm,表面粗糙度Ra值为1.6~0.8μm，尺寸精度；精微加工时精度可达0.002mm~0.001mm，表面粗糙度Ra值为0.05~0.01μm。
（5）直接使用电能加工，易于实现自动化。
四 电火花加工的发展趋势
1 精密微细化
微细加工在近代加工技术中是一个新的领域。对于电火花微细加工而言，主要是指尺寸小于轴孔、沟槽行腔等的加工。
2 智能化
电火花成型加工智能控制系统应重点研究和应用以下技术：（1）专家系统的应用（2）人工神经网络技术的应用（3）模糊控制技术的应用。
3 个性化
随着生产的需要，各行各业出现了许多特殊的零件与结构，与之对应，为了适应零件的多品种、小批量的特点，电火花加工机床的结构和功能也呈现个性化的发展趋势（1）聚晶金刚石超硬材料的电火花加工专用机床（2）轮胎模具的电火花加工机床（3）航空蜂窝密封组件电火花加工机床。
4 绿色环保
绿色电火花加工的研究内容包括：（1）高效节能脉冲电源的研制（2）提高脉冲电源的电磁兼容性（3）处理“三废”。
5高效化
近年来在提高电火花成型加工效率方面有了新突破。利用非燃性工作液或中加入添加剂的电火花成型加工机可成倍提高加工速度。
参考文献：
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