精密与特种加工论文.docx

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精密与特种加工论文

辽宁科技学院

（2014届）

精密与特种加工论文

题目：

精密与特种加工技术论述

专题：

模具电火花加工

专业：

机械设计制造及其自动化

班级：

机电BG102

姓名：

学号：

6212110216

指导教师：

模具电火花加工技术

摘要

作为先进制造技术的一个重要分支，特种加工技术，尤其是电火花加工技术，自20世纪40年代开创以来，历经半个多世纪的发展，已成为先进制造技术领域不可或缺的重要组成部分。

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。

关键词：

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

目录

1绪论1

2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

3电火花加工基本原理3

4电火花加工的特点及用途4

5电火花加工新技术的发展5

5.1新技术的发展5

5.2电火花加工技术的发展趋势6

6参考文献7

绪论

目前，模具工业的迅速发展，推动了模具制造技术的进步。

电火花加工作为模具制造技术的一个重要分支，被赋予越来越高的加工要求。

同时在数控加工技术发展新形势的影响下，促使电火花加工技术朝着更深层次、更高水平的数控化方向快速发展。

虽然模具高速加工技术的迅猛发展使电加工面临着严峻的挑战，目前放电加工技术部分工序已被高速加工中心代替，但电火花加工仍旧有广阔的前景。

如在模具的复杂、精密小型腔、窄缝、沟槽、拐角、冒孔、深度切削等加工领域仍被广泛应用。

同时这项技术一直被改进和提升，使放电加工技术在模具工业中经久不衰。

先进制造技术的快速发展和制造业市场竞争的加剧对数控电火花加工技术提出了更高要求，同时也为其提供了新的发展动力。

尤其是进入20世纪90年代后，随着信息技术、网络技术、航空和航天技术、材料科学技术等高新技术的发展，电火花成形加工技术也朝着更深层次、更高水平的方向发展。

虽然一些传统加工技术通过自身的不断更新发展以及与其它相关技术的融合，在一些难加工材料加工领域，尤其在模具加工领域，表现出了加工效率高等优势，但这些技术的应用没有也不可能完全取代电火花成形加工技术在难加工材料、复杂型面、模具等加工领域中的地位。

相反，电火花成形加工技术通过借鉴其它加工技术的发展经验，正不断向微细化、高效化、精密化、自动化、智能化等方向发展。

1、模具电火花发展的基本现状

模具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。

1.1精密化

电火花加工的精密核心主要体现在对尺寸精度、仿形精度、表面质量的要求。

时下数控电火花机床加工的精度已有全面提高，尺寸加工要求可达±2-3μm、底面拐角R值可小于0.03mm，最佳加工表面粗糙度可低于Ra0.3μm。

通过采用一系列先进加工技术和工艺方法，可达到镜面加工效果且能够成功地完成微型接插件、IC塑封、手机、CD盒等高精密模具部位的电火花加工。

从总体来看，现代模具企业在先进数控电火花机床的应用上，还没能很好地挖掘出机床的精密加工性能。

因此有必要全面推动已有数控加工技术的进一步发展，不断提高模具加工精度。

1.2智能化

智能控制技术的出现把数控电火花加工推向了新的发展高度。

新型数控电火花机床采用了智能控制技术。

专家系统是数控电火花机床智能化的重要体现，它的智能性体现在精确的检测技术和模糊控制技术两方面。

专家系统采用人机对话方式，根据加工的条件、要求，合理输入设定值后便能自动创建加工程序，选用最佳加工条件组合来进行加工。

在线自动监测、调整加工过程，实现加工过程的最优化控制。

专家系统在检测加工条件时，只要输入加工形状、电极与工件材质、加工位置、目标粗糙度值、电极缩放量、摇动方式、锥度值等指标，就可自动推算并配置最佳加工条件。

模糊控制技术是由计算机监测来判定电火花加工间隙的状态，在保持稳定电弧的范围内自动选择使加工效率达到最高的加工条件；自动监控加工过程，实现最稳定的加工过程的控制技术。

专家系统智能技术的应用使机床操作更容易，对操作人员的技术水平要求更低。

1.3自动化

目前最先进的数控电火花机床在配有电极库和标准电极夹具的情况下，只要在加工前将电极装入刀库，编制好加工程序，整个电火花加工过程便能日以赴继地自动运转，几乎无需人工操作。

机床的自动化运转降低了操作人员的劳动强度、提高生产效率。

但自动装置配件的价格比较昂贵，大多模具企业的数控电火花机床的配置并不齐全。

数控电火花机床具备的自动测量找正、自动定位、多工件的连续加工等功能已较好地发挥了它的自动化性能。

自动操作过程不需人工干预，可以提高加工精度、效率。

普及机床的自动化程度是当前数控电火花机床行业的发展趋势之一。

2、电火花加工基本原理

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，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属蚀除下来。

那么两电极表面的金属材料是如何被蚀除下来的呢？

这一过程大致分为以下几个阶段（如2-1图所示）：

图2-1电火花加工原理

（1）极间介质的电离、击穿，形成放电通道（如图2-1（a）所示）。

工具电极与工件电极缓缓靠近，极间的电场强度增大，由于两电极的微观表面是凹凸不平的，因此在两极间距离最近的A、B处电场强度最大。

　　工具电极与工件电极之间充满着液体介质，液体介质中不可避免地含有杂质及自由电子，它们在强大的电场作用下，形成了带负电的粒子和带正电的粒子，电场强度越大，带电粒子就越多，最终导致液体介质电离、击穿，形成放电通道。

放电通道是由大量高速运动的带正电和带负电的粒子以及中性粒子组成的。

由于通道截面很小，通道内因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。

（2）电极材料的熔化、气化热膨胀（如图2-1（b）、（c）所示）。

液体介质被电离、击穿，形成放电通道后，通道间带负电的粒子奔向正极，带正电的粒子奔向负极，粒子间相互撞击，产生大量的热能，使通道瞬间达到很高的温度。

通道高温首先使工作液汽化，进而气化，然后高温向四周扩散，使两电极表面的金属材料开始熔化直至沸腾气化。

气化后的工作液和金属蒸气瞬间体积猛增，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冒烟现象，并听到轻微的爆炸声。

（3）电极材料的抛出（如图2-1（d）所示）。

正负电极间产生的电火花现象，使放电通道产生高温高压。

通道中心的压力最高，工作液和金属气化后不断向外膨胀，形成内外瞬间压力差，高压力处的熔融金属液体和蒸气被排挤，抛出放电通道，大部分被抛入到工作液中。

仔细观察电火花加工，可以看到橘红色的火花四溅，这就是被抛出的高温金属熔滴和碎屑。

（4）极间介质的消电离（如图2-1（e）所示）。

加工液流入放电间隙，将电蚀产物及残余的热量带走，并恢复绝缘状态。

若电火花放电过程中产生的电蚀产物来不及排除和扩散，产生的热量将不能及时传出，使该处介质局部过热，局部过热的工作液高温分解、积炭，使加工无法继续进行，并烧坏电极。

因此，为了保证电火花加工过程的正常进行，在两次放电之间必须有足够的时间间隔让电蚀产物充分排出，恢复放电通道的绝缘性，使工作液介质消电离。

上述步骤

（1）～（4）在一秒内约数千次甚至数万次地往复式进行，即单个脉冲放电结束，经过一段时间间隔（即脉冲间隔）使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲又作用到工具电极和工件上，又会在当时极间距离相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电，蚀出另一个小凹坑。

这样以相当高的频率连续不断地放电，工件不断地被蚀除，故工件加工表面将由无数个相互重叠的小凹坑组成（如图2-2所示）。

所以电火花加工是大量的微小放电痕迹逐渐累积而成的去除金属的加工方式。

图2-2电火花表面局部放大图

3、电火花加工的特点及用途

电火花加工的特点如下：

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，材料受热影响范围校。

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校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。

6）其它（如强化金属表面，取出折断的工具，在淬火件上穿孔，直接加工型面复杂的零件等）。

4、电火花加工新技术的发展

4.1新技术的发展

数控电火花成形机（NCSEDM机床）各项工艺指标虽然已达到了很高的水平，可是在高速铣（HSM）迅速发展的今天，其发展空间仍受到了一定的挤压。

但由于HSM在加工凹型腔时还存在一定的问题，包括深槽窄缝的加工，内清角的加工，棱边清晰的加工，细微、复杂、精密加工，深型腔（L/D≧5）的加工等，还有超硬材料的加工也不是HSM的特长。

从实力来讲国外几个著名厂商还是处于领先优势。

瑞士夏米尔公司开发了混粉加工技术，在国际模展上第一次展出了ROBOFORM350γ混粉加工机床，该机床采用1.5L罐装GammaM1×50混粉，可以用混粉工作液进行粗、精加工，并在同一台机床上可实现普通工作液和混粉工作液二种加工方式，从混粉加工转换到普通工作液加工，约需2h的过滤时间，而从普通工作液转换成混粉加工，只要30min的准备时间。

混粉加工时不用过滤器。

混粉的使用寿命为400h，甚至更长一些。

混粉可以实现Ra0.2μm的精加工，即使加工面积的大小变化，也能加工出Ra0.2μm的工件表面。

例如，加工30mm×30mm×5mm的型腔，材料为W300钢，用同样的加工工艺，普通工作液Ra0.5μm，而混粉工作液Ra0.18μm，而且缩短了加工时间，降低了约30%的电极损耗

4.2电火花加工技术的发展趋势

未来数控电火花加工技术的发展空间是十分广阔的。

由于电火花加工过程本身的复杂性，迄今对电火花加工的机理尚未完全弄清楚，大多研究成果是建立在大量系统的工艺实验基础上完成的，所以对电火花加工机理的深入研究，并以此直接指导和应用于实践加工是数控电火花加工技术发展的根本。

在现有技术水平的基础上，不断开发新工艺将是数控电火花加工技术发展方向。

如数控电火花铣削加工是一种还不成熟的技术，值得继续研究的新工艺。

数控电火花机床在结构设计、脉冲电源的开发方面将朝更合理、更具优势化的方向全面发展，提高加工性能，同时考虑降低机床制造的成本。

数控电火花加工在控制技术上将朝自动化、智能化方面的更高层次发展，数控电火花加工的网络管理技术在高档机床上已有初步应用，将逐步被推广及应用，获取更好的系统管理效果。

在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，其不仅在过去及和现在的模具制造中被广泛应用，相信在今后的模具加工中其也必将发挥重要作用。

参考文献

[1]孔庆华.特种加工[M].上海:

同济大学出版社,2003.

[2]赵万生.特种加工技术[M].北京:

高等教育出版社,2001

[3]金涤尘，宋放之.现代模具制造技术[M].机械工业出版社,2001.02

[4]狄士春、王弢、赵万生、于滨．航空精密制造技术[J]　哈尔滨:

哈尔滨工业大学出版社,2002