电火花成形加工技术的现状与发展趋势

电火花成形加工技术的现状与发展趋势内容摘要：

的创新和多样化。 最近 ,日本东京大学余组元博士 、 增 泽隆久教授 等提出了电极等损耗概 念 ,即通过 对 加 工路径的合 理规 划 ,可使电极损耗处于等损耗 状 态 ,从而使电 极损耗的补偿变得极为简 单。 这一 概 念的提出为电火花成形加工运动方式的改进提供了 必 要的理论 依 据。 当 然 ,由此产生的机床结构改 变 及 其相关技术 理论的研究还需进一步深入与完 善 , 甚至有可能发展出一种全新的加工理论。 此 外 ,机床的整体结构设计必须充分考虑环 境 保 护以及 人 — 机协调 性 ,借助先进的设计方法和 手 段 (如 CAD 、 有限 元分析等 ) 对机 床结构进行全面 优 化设计 ,充分提高机床结构的先进性和合理性。 3. 3 电火花成形加工工艺的发展趋势 通 过对电火花成形加工机理的研 究 ,进一步 揭 示放电过程的内在规律 ,并以此为指导 ,推动电火花 成形加工工艺 向高效 率 、 高精 度 、 低损耗方向发 展 , 同时还应注意微细化加工方面的发展。 (1) 加工过程的高效化 加工过程的高效化不仅体现在通过改进电火花 加工伺服系统 、 控制系统 、 工作液系统 、 机床结构等 , 减 少上述因素 对电火花成形加工效率的影 响 ,在 保 证加工精度的前提下提高粗 、 精加工效率 ,同时还应 尽量减少辅助时间 (如编程时间 、 电极与工件定位时 间 、 维修时间 等 ) ,这就需要增强机床的自动编程 功 能 ,扩展机床的在线后台编程能力 ,改进和开发适用 的电极与工件定位装臵。 在机床维护方面 ,应增强机 床的多媒体功能和在线帮助功能 ,对于常见故障 ,操 作 人员可直接 根据计算机提示实现故障排 除 ,同 时 这也有利于增强机床的可操作性和操作人员的操作 技能。 (2) 加工过程的精密化 通 过采用一系列先进加工技术和工艺方 法 ,目 前 电火花成形 加工精度已有全面提 高 ,有的已可 达 到 镜面加工 水 平。 但从总体来 看 ,先进技术在实 际 生 产中的应用 还不够成熟和广 泛 ,因此有必要全 面 推动已有先进技术的进一步完善及向产业化方向发 展。 在保证加工速度 、 加工成本的前提下 ,使电火花 成 形加工的精 度水平进一步提 高 ,使电火花成形 加 工 成为 一些主 要 零 件 、 关 键 零 件 的 最 终 加 工 方 式。 同 时 ,对加工精 度的衡量不能仅仅局限于工件的 尺 24 工 具 技 术 寸精度和表面粗糙度 ,还应包括型面的几何精度 、 变 质层厚度以及微观裂纹 、 氧化 、 锈蚀等。 (3) 加工过程的微细化 电火花成形加工的一个重要应用领域是窄 槽 、 深腔 、 微细零件的加工 ,因此加工过程的微细化是今 后一个重要的发展方向。 电火花微细加工机理与常 规电火花成形加工相同 ,但有自身的工艺特点 :每个 脉冲的放电能量很小 ,工作液循环困难 ,稳定的放电 间 隙范围小等。 基于这些工艺特 点 ,微细电火花 成 形加工的加工装臵 、 工作液循环系统 、 电极制备等必 然 与常规电 火花成形加工有很大区 别。 因 此 ,需 要 重点研究非机械作用力及其干扰对加工过程的影响 等 ,进一步提高加工效率 、 加工精度及加工过程的稳 定性。 (4) 应用范围的扩大 目 前 ,电火花成形加工不仅可加工各种导电 金 属材料和复杂型腔 ,还能实现对半导体材料 、 非导电 材料的加工 ,并取得了较好的加工效果。 同时 ,电极 材 料 的种类也 不 断 增 多。 这 方 面 的 主 要 发 展 趋 势 为 :进一步研究半导体材料 、 非导电材料的放电加工 机理 ,促进其加 工效 率 、 加工精 度 、 加工过程稳定 性 的 提高 ,扩大可 加 工 材 料 的 范 围。 除 加 工 复 杂 型 腔 外 ,进一步实现 对三维型 腔 、 复杂型面的加 工。 研 制 性能优越的新型电极材料。 3. 4 电火花成形加工数控系统的发展趋势 数 控系统是数控机床的核心部 分 ,其性能的 提 高 不仅可直接 改善加工效 率 、 加工精度和加工稳 定 性 ,同时也是扩大加工范围 、 实现复杂精密加工的重 要途径。 先进数控系统的应用可为电火花成形加工 带 来显著的经 济效益和广阔的发展前 景 ,已成为 衡 量电火花成形加工技术水平的重要标志。 电火花成 形加工在数控系统方面的发展趋势主要表现在以下 几方面 : (1) 建立基于 PC 机的开放式数控体系 具有开放性的数控体系是当前数控系统的发展 主 流 , 而 PC 机自身的特点决定了它是一种 标准 的 开 放性结 构系 统。 PC 机技术的迅速发展及性能 价 格比的不断提高为数控系统提供了优越的软硬件平 台 、 更友好的 人机接口和在线实时控制功 能。 与 以 前 的数控系统相 比 , 基 于 PC 机的数控系统 具有 以 下优点 : ① 系统具有更高的集成度和可靠性。 ② 资源 丰富 ,适于产品开发。 ③ 控制功能强大 ,形式多样 ,可 实现多机控制 、 多目标控 制。 ④ 系统具有更高柔 性。 目 前应用于数 控机床的基 于 PC 机的数控 系统多 为 专用型结构 ,虽 具有结构较简 单 、 技术较成 熟 、 开 发 成本较低等优点 ,但随着技术的进一步发 展 ,其 软 、 硬 件具有封 闭性的缺点愈益明 显。 例 如 ,这种结 构 的 数控系统很 难及时应用计算机技术的最新成 果。 不 同系统之间 很难相互兼 容。 用户不易增设或改 进 适 合自身实 际 的专用功 能。 PC 机资源利用率 低 ,难 以 完全发挥 PC 机的优 势。 控制系统 功能不完善 等。 针 对上述缺 陷 , 建立基 于 PC 机的电火花成 形加 工 数控系统应将重点放在以下几方面 : ① 模块化 系统应根据开放性数控体系的统一 规 则建立模块 化的系统结 构 ,通过对电火花成形 加 工的系统研究 ,精选必要的功 能 ,扩充可选功 能 ,剔 除不必要的功能。 同时各模块应具有标准化的应用 程序接口 ,不同的模块可运行于不同的系统平台 ,相 互之间应具有协调工作的能力。 ② 缩放 性 用户可根据自己的加工要 求 ,通 过 增 添 、 剔 除 特 定 的 功 能 模 块 , 实 现 用 户 的 “ 专 用 系 统 ”。 ③ 互换性 具有相似功能及可靠性水平的模块 之间可以相互替换。 充分利用 PC 机 资源来开发 性能优异的数控 系 统将是电火花成形加工的一个重要。