电火花范文10篇

电火花范文篇1

关键词:金属模具;高硬度;电火花

在现代工业化生产领域，随着科学技术和加工技术的不断提高，对金属加工模具的精度、硬度和综合使用强度等参数要求也在逐渐提高。硬质金属材料成为越来越多金属模具制造所使用的核心材料。但是其金属材料具有明显的高硬度、高耐磨性属性，并且金属模具自身的使用又对其金属材料表面光滑度等属性要求极高，所以传统常规的机械加工方法很难对其进行有效的机械加工。目前对金属材料模具的加工工艺大多使用电火花加工。而合金模具在加工过程中，金属材料表面很容易产生细裂纹，从而对金属产生直接影响。因此探究电火花加工工艺对金属表面的影响，从而寻找其解决办法具有非常重要的探究作用。研究表明，在进行电火花加工时，因为金属表面的能量作用，金属材料表面会产生不规则温度变化域，从而不断提高其热应力。这种热应力会产生强烈的冲击力，对金属表面裂纹产生影响。对此需要从打磨加工工艺角度，对其进行科学研究。［2］

1电火花加工参数仪器设置

为了详细研究电火花加工工艺对金属表面的影响性，采用实验探究的方式进行实际对比测试。研究金属选择现代金属模具制造领域常用的Cr12MoV材料。电火花设备选择闭路控制电火花线切割机床，电极丝材料选择为黄铜，直径为0．1毫米，其切割工艺参数如表1表2所示。

2影响结果分析

借助金属光学显微镜对金属样品进行5000倍以上观测。可以看出从第一组到第五组，其金属表面的细纹缺陷持续减少。因为切割材料热量的大小与切割热应力的最大值处于正比例关系，因此其热量在条件相同的情况下，与火花电源包括电流有直接关系。其电源电流输出功率越大，材料吸收的热量越多，其表面受到的热应力也就越大，越容易出现裂纹。此外在第一组试验样品中发现金属表面重铸层的出现，经过实际检测，重铸层有WC和Co组成。经过物理性测试，重铸层硬度和金属耐磨性均大幅度小于金属基体，对金属模具表面加工具有严重影响。在第五组样品中，没有明确的微观缺陷。切割表面问题的产生主要是由于WC和Co产生了严重的热膨胀现象，归其原因在于二者的热膨胀系数不同。在外部高温影响下，金属表面晶界热应力的出现以及其大小变化次数达到某种交点时，就会产生金属裂纹。另一方面，Co受到高温作用比WC先产生蒸发和去除，受到多重热能冲击后会产生孔洞破裂最终生成裂纹。

3结语

针对电火花加工工艺对金属表面影响进行研究，重点研究了其表面粗糙度和微观缺陷，获取如下结论:采用割一修三切割的方式对金属进行加工，其表面粗糙度会有所降低，金属表面细纹缺陷也会持续减少，但是不能完全消除，需要继续采用打磨工艺，消除金属表面明显微观缺陷。此外通过研究可以肯定，采用上述电火花工艺对金属表面强度影响较大，需要进一步提高其压应力。

参考文献:

［1］欧阳波仪．不同电极材料对电火花加工表面粗糙度影响的试验研究［J］．机械设计与制造，2017，5(11):146-148．

电火花范文篇2

关键词：混气电火花镜面加工混气装置表面粗糙度生产率▲

电火花加工技术广泛地应用于模具制造和难加工材料的加工中。普通电火花加工表面比较粗糙；工件表面往往有一梨皮状白层，该层极脆，且有许多显微裂纹，并存在拉应力，其耐疲劳性能相对较差，从而大大影响了零件的使用寿命［1～4］。试验表明：当零件表面粗糙度小于Ra0.3μm，电加工表面的耐疲劳性能大致与机械加工表面相近，并且不会产生显微裂纹［1］。因此实现电火花镜面加工是电加工技术发展的一个重要方向。国外对电火花镜面加工技术的研究开展得较早，并且取得了较好的效果。沙迪克(Sodick)公司早在70年代末首先开创了电火花镜面加工技术的研究。早期的电火花镜面加工技术的研究主要局限在减小和控制脉冲放电能量［5］，如Sodick公司在1980年推出了第一代窄脉宽、低峰值电流的PIKA电源，达到表面粗糙度小于Ra0.1μm。这一时期的镜面加工主要限于小面积的超精加工［6］。对于较大面积的电火花加工，由于极间寄生电容的脉冲累积效应，使间隙的实际单次放电能量大于脉冲电源提供的单脉冲能量，从而影响了加工表面粗糙度值的减小，面积越大，影响也越大［6、7］。因此，国内外学者提出了许多工艺方法。例如：分割电极法［7］、简单电极展成法、共轭回转式加工法［8，9］、电火花磨削［10，11］、局部电场感应法［6］以及混粉加工法［12］等。其中，混粉加工法是由日本学者毛利尚武等提出的比较有影响的镜面电火花加工方法，能有效地解决极间寄生电容的问题。但是混粉加工法也存在一些问题，如要解决微细粉末在工作液中的均匀混合，微细粉末会对环境造成污染，并且成本也比较高，因此在实际应用中有一定的局限。笔者在电火花镜面加工技术的研究中发现，在加工间隙的工作液中混入气体可以有效地减小工件的表面粗糙度值，并能大大提高生产率。

1混气电火花镜面加工原理分析

混气电火花加工就是在电火花加工间隙的工作液中混入气体，使气体以大量的微细气泡的形式参与工作。由于间隙中混入了气泡，从而引起了间隙电场、流场及放电特性的变化。

混入间隙的气泡使间隙电场发生了畸变，图1所示为气泡引起间隙电场畸变的示意图。在以气泡中心为坐标原点的球坐标系中，由高斯定律的拉普拉斯方程式可得到［13］气泡外p点处r方向的电场强度

(1)

图1气泡引起间隙电场畸变示意图

1.电极(+)2.气泡3.工件(-)

气泡外p点处?方向的电场强度

(2)

气泡内的电场强度方向与Z向平行，大小为

(3)

式中r——间隙中一点与气泡中心的距离

E0——极间匀场电场强度

ε1——工作液的介电系数

ε2——空气的介电系数

α——气泡半径

?——r方向与z方向在纸平面上的夹角

从式(1)和(2)可知，在r=α，sin?=1处气泡外工作液的电场强度最大，有

一般，电火花加工的工作液为煤油，则ε1=2.3ε2，得

可见，在气泡边缘处的电场强度要大于匀场电场强度值。由式(3)知气泡内的电场强度为

由上式可知，气泡中的电场强度同样也要比匀场电场大。因此，加工间隙中混入气泡后，间隙容易被击穿。但是间隙容易被击穿的最主要原因是，空气的抗电强度(3×104V/cm)比煤油的抗电强度(16×104V/cm)小得多，当极间加上一个较小的电压时，就能将气泡的介电性能破坏，造成碰撞电离［13］，从而在间隙中产生大量带电粒子，导致极间的击穿几率大大增加。

在镜面电火花加工中，间隙中还存在许多细小的电蚀产物，当用煤油作工作液时，主要是碳黑微粒。当这些电蚀产物在间隙中分布适当时有助于放电分散以及细化单次放电能量，从而减小工件表面粗糙度值。在间隙中混入气泡后，大量气泡由于浮力和流速产生的无规则搅拌运动，使间隙中电蚀产物的分布更加均匀。

综上所述，当间隙混入气泡后，均匀分布的气泡有助于放电分散，并且气泡促使间隙电蚀产物的分布更加均匀；间隙击穿电压降低，放电间隙距离增大，提高了加工稳定性，另外也减小了极间寄生电容的储能效应，降低了单脉冲放电能量。因此，混气电火花加工有利于减小工件表面粗糙度值，并能大大地提高生产率。众所周知，电火花加工一般是在煤油中进行的，煤油可以增大放电能量密度、压缩放电通道、冷却电极及有利于快速消电离等优点。混气电火花加工的实质是兼有了气体放电和液体放电的优点。

需要指出的是，混气电火花加工间隙特性实际上是由间隙中液、气、固三相共同作用的结果，间隙中的电场远比上述分析的复杂得多。

2混气装置

在电火花加工中，只有当放电点分散时，才能达到加工目的，否则会因集中放电而烧伤工件，这就要求气泡能够比较均匀地分布在加工间隙之中。另外，在镜面加工中间隙一般比较小，要求气泡也应更小。因此，混气电火花加工对混气装置的基本要求是：(1)产生大量微细的气泡；(2)使气泡能均匀地分散在间隙中。

内径为d的小管一端与大气相通，装置中流过一定速度的工作液，扁口端为冲油嘴。设图示虚线1～3处的通流面积分别为S1、S2和S3，且S1＜S2＜S3；相应的工作液的流速分别为V1、V2和V3。由于流过各个截面的流量相等，有

S1V1=S2V2=S3V3

因S1＜S2＜S3

则V1＞V2＞V3

由流体动力学原理可知，空气将通过直径为d的小管被抽入工作液中，并在液流中搅动形成微气泡混入工作液中，抽入空气的量可由d的大小来控制。工作时，将混气装置的冲油嘴对着加工间隙，当工作液从冲油口喷出时，工作液已成为煤油(若工作液为煤油)和大量微气泡的混合液，比较巧妙地解决了混气问题。

3混气电火花镜面加工实验

为了验证混气电火花镜面加工的效果，与加工间隙混气的情况进行了对比实验。加工条件如下：工件材料：优质模具钢718；电极：紫铜，?12mm;加工机床：HCD—400，自行研制的精微脉冲电源；电参数：高低压复合，Ie=1.76μs,t0=5μs，ti为变量；抬刀高度：第6档；抬刀频率：第3档，平动；SV：第1.5档。测量不同ti时的工件表面粗糙度值Ra(μm)和工件去除速度(mg/h)。实验结果如表所示，由表中数据可看出，间隙混气后，工件表面粗糙度值明显比同样条件下间隙不混气时的要好，并且工件去除速度的提高也很显著。这说明混气加工能够改善加工表面粗糙度，并能有效提高加工生产率。

间隙混气和不混气加工效果比较表

脉宽ti2468间隙不混气工件表面粗糙度

Ra(μm)0.1680.2350.2450.386工件去除速度

(mg/h)1.54751.98824.6354.84间隙混气工件表面粗糙度

Ra(μm)0.1450.210.2350.256工件去除速度

电火花范文篇3

一、电火花加工数控系统的软件结构

电火花加工数控系统是在华中I型数控系统平台上开发而成的，采用软件模块化结构分析、设计方法，扩展了电火花自动加工模块、手动加工模块、加工参数编辑模块、界面显示模块等部分，其软件结构如图1所示。

各扩展模块的主要功能分别为：

（1）自动加工模块，主要是在运动控制接口的基础上针对电火花加工的运动特性，实现数控加工的功能。自动加工是指将机床调整好，找正结束并选择加工参数后进行的加工方式，整个加工过程中不必进行人工干预和加工参数调整，其特征是操作简单、加工效率高，加工出的工件精度高。

（2）工件找正模块，它是一种断续的加工方式，可以根据需要一步步地进行调整。

（3）参数设定模块，是指根据加工的实际情况，将一些电加工参数预先设置好，包括加工极性、脉冲宽度、脉冲间隔等。它们也可根据加工的情况进行修改，需考虑的因素如电极对材料、加工性质等。

（4）界面显示模块，实现当前系统主要参数或状态的显示和加工状态的实时仿真。当系统进行电火花加工时，调用数控平台自身所带的插补器轴运动控制函数控制轴的运动，即可进行相应的加工。

扩展功能包括MDI、PLC、故障诊断和参数设置，是数控系统的基本功能模块，主要是方便操作者对机床进行调整、查看机床状态、对机床故障进行准确定位、设置机床的各种基本参数。

二、工艺卡式编程

由于电火花加工为专用的数控加工系统，同时在加工过程中的影响因素也很多，采用G代码文件的方式存在着过多的控制参数量，使得G代码编程的实用性并不好。为了适应该系统工艺参数过多的特点，在华中I型开放式数控系统平台上对人机界面进行了扩展，采用了工艺卡式编程方式，将专家工艺数据保存在数据文件中，作为推荐值提供给用户。用户在加工前根据实际电极对材料及加工要求调出已设置好的参数文件作为加工规准的初始值，有效地解决了电火花数控系统加工电极种类多、工艺参数多的编程控制问题。另外这些设置的参数也可方便地修改并保存为文件，使该系统具有良好的操作性和友好的人机界面。

工艺卡式编程具有简单而直观的表现形式，编程人员只需要确定工艺卡片中的各个加工参数量，就可完成加工编程。这种方式对加工过程的控制是通过把读入工艺卡的参数转换成加工控制指令，再将运动控制指令送入数控系统的运动控制接口中从而实现整个加工过程。

三、实时状态检测的软件实现

在电火花加工过程中，一般认为存在4种典型的放电状态，即开路、短路、火花放电、电弧放电（包括过渡电弧放电和稳定电弧放电），再加上脉冲间隔一起共5种状态。我们把间隙状态检测电路的输出结果送入数据采集板带缓冲的锁存器中进行锁存，以便于PC机随时读入状态信息。

华中I型开放式数控平台的底层软件包提供了一个创建进程的函数，由它生成一个任务。具体函数如下：

此函数的功能就是创建一个进程，返回值为空时表示创建进程失败。第一个参数是进程名，字符串，长度小于>；第二个参数是进程入口函数，即进入具体实现的函数，所创建进程的功能就是由这个函数实现。

在电火花整个找正和加工过程中，将定时调用此函数以产生一个实时检测进程。此进程实现的功能有：读取数据采集板指定的端口值并对相应各位进行判断，以确定极间属于何种状态供控制程序进行处理，后续的程序控制模块就根据端口值的处理结果对加工过程进行相应调整，直到系统调用进程撤销函数结束检测进程。

四、电火花加工的过程控制

1、主要控制环节

（1）进给伺服控制。其作用是及时调整间隙的大小。间隙过大时，加工会停止；间隙过小时，会造成拉弧烧伤或短路。另外，调整间隙的大小也间接调整了工作电流。

（2）脉冲间隔、脉冲宽度的自适应控制及自适应抬刀。

2、主要控制过程

（1）根据放电间隙的状态，自动调节脉冲间隔的大小。当发生短路或电弧时增加脉冲间隔值，以防止或避免拉弧烧伤；当加工处于正常但不是最佳状态时，相应减小脉间的大小，提高加工速度，充分发挥脉冲电源的潜力。

（2）根据放电间隙的状态，自动调节脉冲宽度的大小。当发生短路或电弧时减小脉冲宽度值；当加工处于正常但不是最佳状态时，相应加大脉宽的大小。

（3）间隙状态恶化，而加大脉冲间隔又不见效时，则要迅速抬刀，要求抬刀时的运动速度要快。

对加工过程控制的二次开发主要是调用系统伺服轴控制函数。根据端口值的处理结果对加工过程进行相应调整，直接控制轴运动来完成过程控制功能。

3、控制程序流程图

电火花范文篇4

一、系统的整体规划

本系统以Win2000作为操作系统，以VC6.0作为开发工具，在仿真部分采用了OpenGL技术。系统在取得工件的图形信息和加工信息后，经过工艺分析，选择刀具、确定工步和切削用量等，最后生成NC代码文件，并对该代码进行仿真加工，以验证其正确性。因此本系统由输入模块、前置处理模块、后置处理模块和仿真加工模块4部分组成，系统流程图。

二、输入模块中的DXF图形数据的读取

DXF文件是AutoCAD中一种常用的标准图形数据交换文件，在工业上广泛应用于不同图形系统之间的接口。本系统处理的DXF文件是按照在版本号为R14文件标准格式处理，文件中共有6个段组成，即标题段(HEADER)、类段(CLASSES)、表格段(TA-BLES)、块段(BLOCKS)、实体段(ENTITIES)和对象段(OBJECTS)，每一段都以SECTION标志开始，以END-SEC标志结尾，文件尾有结束标志EOF。文件中的图元主要有POINT、LINE、CIRCLE、ARC、SPLINE、SOL-ID、POLYLINE和3DFACE、3DSOLID、3DLINE等，每个图元都以组码0开始，以组码0结束，这些图元都出现在BLOCKS段和ENTITIES段区域中。由于电火花铣削加工，主要加工平面和各种形状的曲面，工件使用三维实体造型，因此主要处理三维实体。

三、前置处理

前置处理主要是获取加工轨迹的过程，为后置处理生成NC加工程序提供必要的刀位数据。其主要任务有:①DXF的数据冗余处理;②根据加工的精度要求对提取的图形信息重新组织图形数据;③根据电火花加工工艺选择确定加工路径，并最终产生刀具轨迹。

(1)DXF的数据冗余处理CAD模型中采用表面离散化处理来使之接近要加工工件的曲面或雕刻面，所以在DXF文件中大量的三角形或四边形图元就是CAD实体模型表面离散化后所得到的所有图元的集合。在形成DXF文件时，组成网格的每个三角形面片或四边形面片的所有顶点都要被记录，因此每个顶点都要被多次记录在不同的面片中，文件的数据冗余现象非常严重。所以要对DXF文件中数据冗余进行处理，去除重复记录的顶点数据。方法是把所有顶点都存储在数组中，每次读取顶点数据时，都进行查找比较，如果该点存在，返回该点的位置，如果不存在，添加该点，返回点的位置，在每个面片的数据区中，只存储顶点所在数组中的位置。

(2)分层截面模型的建立和重构电火花雕刻加工采用分层去除的加工方法，所以首先建立分层的截面模型。型腔分层截面由具有封闭边界的一个或多个平面图形构成，因此边界数据的求取是建立截面模型的关键，也是进行刀位计算的基础。通过实体的表面离散化处理，可以把分层截面与实体表面的求交简化为平面与平面的求交，进一步简化为平面和小面片边的交点，如图2所示a、b、c、d点，然后对每层交点按其拓扑结构进行重构，就可以获得分层截面边界模型。

CAD模型的实体表面三角化处理时，各小面片是连续分布的。在取得每层所有的交点之后还要对交点按其相邻的物理顺序进行重构处理。方法如下:由于每个交点至少属于两个平面，，交点b同时属于A、B平面，c点同时属于B、C平面，相邻的两个交点必同时属于一个共同的平面，所以在计算交点的同时还要存储交点所属的平面，已备重构使用。对于交点正好是多个小面片的共有顶点时，要做特殊标记并同时记录下此顶点所在的所有平面，然后用上述方法处理。

(3)封闭截面轮廓边界多边形关系对于一个封闭的三维实体，型腔分层截面轮廓由闭合的一个或多个平面图形构成，即由一系列外形轮廓和若干内部轮廓构成。轮廓则是由一系列几何实体(如直线)以首尾相连的方式构成的环。通常将构成外轮廓的环称为外环，构成内轮廓的环称为内环。在重构完成后，会产生一个或几个封闭的截面多边形，因此还要判断这几个封闭的截面多边形的包容关系。判断这几个封闭多边形哪些是型腔的外轮廓边界，哪些是内轮廓边界，并以此来判断哪部分是零件部分，哪部分是要加工的切料部分。因为各个环之间互不相交，各个环之间的包容关系可用点和封闭多边形的包容关系确定。

(4)编程的误差控制和过切控制按重构原则处理过的交点已经构成了分层截面的模型，但是还要进一步处理。在加工内轮廓时，则需要向里偏移一个电极半径R和侧面放电间隙Ce。abcd为内边界点，为偏移量，ab与bc的夹角为α，bc与cd的夹角为β，如果弦长bc很小，而偏移量e又比较大时，就会发生图3所示的情况，偏移之后的刀具路径变为，导致产生的刀具路径错误而发生过切。从图中的关系可以确定产生这种情况的最小弦长。当发生这种情况时，首先要选用合适的电极半径。但是电极半径减小会导致加工效率的降低。其次采用三次样条插值为弦abc构造一条曲线代替真实的曲线，在曲线的cd段重新选取点，代替c点，重新计算以满足最小弦长要求，以此方法可以消除这种发生过切的情况。

由于本系统采用若干直线段逼近给定曲线，会产生逼近误差。为了保证加工精度要求，使逼近误差小于或等于编程允许误差，考虑到工艺要求及计算误差的影响，一般误差δ取零件公差σ的1/5～1/10。这里用构造的三次样条插值曲线代替真实的曲线，计算每条直线段的误差是否满足误差要求。一般在每条线段的中点，误差最大，如果满足误差要求即，不再处理这个点，否则，添加一个新的点c使其满足。可以采用等误差或等步长的方法，全部重新计算所有点，计算出一条新的边界截面多边形以满足加工要求。

(5)电火花加工工艺和运动轨迹规划为了简化电火花雕刻过程中的电极损耗补偿策略，实现电极的等损耗加工，采用电极端面放电方式，每一层的加工厚度小于放电间隙，把放电过程局限于电极底部。在基于电极底面放电的电极等损耗分层电火花雕刻加工中，如果没有电极损耗的补偿，则随着扫描运动的继续，加工表面将由于电极长度的减小而出现斜度。为减小加工误差，采用相邻的两层面的加工用往复的运动方式，即下一次走刀将沿原路径返回。为减小加工表面的残余高度保证加工精度，电极的运动轨迹保持一定的重叠率，并采用横向和纵向结合的方式减少加工轮廓侧壁的加工痕迹。为了保证加工的精度和效率，分别采用粗加工和精加工，设置相应的加工工艺参数。

四、后置模块处理

在生成数控代码时，要根据主轴运动的设定情况进行主轴的运动控制，包括主轴启停与进给速度指令的控制。根据前置模块生成的刀具轨迹文件可以很容易转换为数控加工NC代码文件。这里采用的RS-274数控代码文件标准，基本操作利用功能处理模块提供的参数，完成数控系统对相关走刀功能的指令描述，并输出到NC数控文件。

五、仿真加工

仿真加工模块由代码的词法和语法检查进行正确性检查，NC代码解释器用于产生刀具的轨迹信息和机床部件运动的有关信息。其动态和静态仿真采用OpenGL技术，可仿真过程的执行和输出显示结果。图5所示的零件图，是系统读取图形DXF文件后，根据文件描述的图元信息重新生成并由OpenGL图形系统显示。

电火花范文篇5

关键词：电火花线切割加工；单向走丝；走丝系统；细丝导向器；微精加工

电源航空航天、国防军工、IT、精密模具、微型机械、医疗器械、化纤纺丝、仪器仪表等领域的科学技术飞速发展，对微精加工设备的需求日益增多。采用微细丝进行小圆角、窄缝、窄槽及微细零件的微精加工的数控电火花线切割加工，因其具有切缝窄、精度高、可加工复杂形面和各种难加工材料等优势，在微精机械生产中发挥着重要作用[1-5]。国外设备制造企业都花费了大力气进行细丝切割技术的研究，比如微细电火花线切割加工机床可用直径0.02mm的电极丝加工出外径1.86mm、模数0.03、齿数60的微型齿轮，其加工精度可控制在1.0μm以下，表面粗糙度可达Ra0.2μm。但目前国内针对该项技术的研究力度还不够，企业无相关产品，只有部分高校和科研院所进行了一些实验室内的研究。本文通过采用直径0.02mm的微细电极丝进行数控电火花微精线切割加工技术及工艺研究，研制出具有无电阻防电解电源、高效、高精度和高表面质量的微细丝数控单向走丝电火花线切割机床。目前，国内外通用的电火花线切割机床采用的电极丝直径均大于0.1mm。采用微细电极丝进行切割加工一直是电火花线切割加工的难题。由于微细电极丝的直径越小，其所能承受的张力也越小[4]，要实现正常切割并保证加工精度和表面质量，对机械系统、走丝系统、高频电源、检测控制、抗干扰性能及工作液系统都提出了难度更高、更复杂的技术要求。因此，本文开发的微细丝数控单向走丝电火花线切割系统是以DK7632单向走丝电火花线切割机床为基础，且为了实现超细电极丝即直径0.02mm的微细电极丝放电切割，还专门开发了全新的走丝系统、细丝导向器和微精加工电源。

1新型微张力、恒张力、恒速走丝系统

本文采用的电极丝为TUNGSTENCUT-WIRETWS-20钨切丝，其直径为0.02mm、抗拉强度约157g（3850N/mm2），且弹性差、易拉断。正常切割，就需对走丝系统提出很高的要求，如微张力、恒张力、恒速可调，而一般的带磁粉离合器的走丝系统已不适合上述要求，为此本文新开发了一套走丝系统。在系统的加工界面中，操作者可在“运丝速度”一栏调节丝速，由计算机控制速度轮无极变速，使电极丝的走丝速度基本保持恒定。放丝速度的快慢由放丝轮给定，在重锤轮后面安装有精密角位移传感器，采集传感器位置的变化信号，经反馈电路进行快速处理来控制放丝轮的速度快慢，使重锤轮的位置基本保持在中间位置，且使电极丝的张紧力与所配重锤的重量满足一定的函数关系；同时需减小运丝系统整个轮系的阻尼，以实现电极丝的张紧力恒定控制。通过试验发现，加工时的丝张力约保持为50g，这样既保证了切割正常又不易断丝。此外，需借助一个过渡轮将电极丝按“8”字形绕在聚氨脂轮上，由一个小压轮压住，这样布置可避免原系统的电极丝在张力轮上的缠绕方式易产生沟槽的缺陷，使电极丝不易打滑，张力也更稳定。收丝轮用于缠绕经过加工区放电后的废铜丝或废钨丝，由软特性力矩电机SYL2.5驱动，需具有一定的拉紧力，使废丝不会被拉断，同时对走丝轮没有影响。废丝轮的前面是排丝轮，排丝轮在SD2.5交流伺服电机和凸轮传动下实现往返运动，使废丝在收丝轮上排列均匀。在重锤轮的下方设置有断丝开关，电极丝断，则切断放电电源，同时走丝轮、放丝轮、排丝轮和收丝轮停止运转。

2新型细丝导向器

导向器具有导丝、进电、供液三大功能。绝大部分的单向走丝电火花线切割机床，其导向均采用整体封闭式金刚石圆导向器，电极丝在各个方向上的导向精度一致，同轴式喷嘴可承受高压水的压力，使放电间隙冲液更充分。但直径0.02mm的微细电极丝，其弹性差、易断，且弹性模量几乎为零，与棉丝相当，如果采用过去的“插入”式穿丝方法则根本无法穿进整体封闭式金刚石圆导向器。为了保证直径0.02mm微细电极丝穿丝更方便及运丝稳定、精确，同时保证细丝切割时的稳定性和可靠性，本文开发了如图2所示的新型细丝导向器。图3是新型单方向窄缝敞开式细丝上、下导向器的示意图。电极丝采用平移“挂入”的方法实现穿丝，非常方便、可靠。新型导向器的创新点在于采用带锥台的双圆柱氧化锆陶瓷棒，能对直径0.02mm的微细电极丝进行定位，解决了整体V型导向底部圆角直径≤0.02mm时无法加工的问题；还设计了三个圆柱形陶瓷棒压板，使电极丝导向精度高、准确度好；为了适应电极丝“挂入”的要求，将喷嘴设计成“哈夫”结构，即穿丝时打开、加工时闭合，灵活方便。

3微精加工电源

纳秒级超精脉冲电源是实现微细电火花脉冲放电的关键部件。因此，要实现微细加工，必需能提供超窄的纳秒级的放电脉冲。同时，由于丝径很细、放电间隙很小，如果无合适的主振控制策略，极易产生断丝。本文采用大规模可编程逻辑器件，编制了较科学的主振控制策略，并根据适时放电状况及历史放电状态，综合决策当前适时放电脉冲的参数，实现了硬件级、脉冲级的脉冲参数自适应控制，提高了加工效率，降低了断丝概率；同时，还优化设计了微精加工电路，将全部微精加工电路浓缩于一块功率板上，以提高抗干扰性能；采用高速同轴镀银放电线与加工间隙连接，以及进口大功率高速功率管及前置功放驱动器，实现小于20ns的功率脉冲的放大及传输，从而达到加工最佳表面粗糙度小于Ra0.1μm的技术指标。脉冲电源的结构框图见图4。控制脉冲电源的脉冲放电能量是实现微细电火花线切割加工的关键技术[1]。针对直径0.02mm微细电极丝的放电切割，本文对脉冲电源进行了改进。有别于针对粗加工大效率切割的纳秒级超窄高峰值电流无电阻放电回路和针对精加工光洁度要求的可控RC充放电脉冲电源放电回路，本文增加了有阻分档双极性纳秒级超窄超精脉冲电源回路，还对探测电流回路进行了改进，并经过大量加工试验发现，放电效果良好、可控。同时，还依据超窄脉冲电源电路的放电状态检测电路，对纳秒级脉冲电源进行自适应控制，使主振电路产生正确、有序的脉冲，使加工更稳定，不易断丝。

4加工参数及加工实例

影响微细丝电火花线切割加工质量的因素很多，本文主要对微细电极丝材料、张力、工作液种类、压力、流量、电导率、微能量电源参数及微当量伺服进给等工艺参数进行系统研究，进一步优化运丝速度、张力、工作液流量和压力、脉冲电源等微细丝切割工艺参数的影响与匹配。在工艺试验研究基础上，获得了稳定、可靠、实用的微细丝切割功能。本文用直径0.02mm微细电极丝对厚度约1mm的不锈钢板进行了加工试验，探索高频脉冲电源参数对加工效率及表面粗糙度的影响。4.1脉冲宽度对加工效率及表面粗糙度的影响由于微细丝电源主回路结构采用有阻分档双极性纳秒级超窄超精脉冲电源回路，放电回路的电感L对电流的上升率起次要作用，若放电回路的限流电阻分档固定，则脉冲电流峰值也分档固定，这主要取决于供电电压V及回路电阻R的参数。其中，回路电阻R为一个常量，供电电压V一旦设定，也是一个常量，因而脉冲电流峰值分档固定。放电能量随着脉冲宽度成正比变化，即脉宽Ton越大、放电能量越大，加工效率也越高。当然，Ton的增大是有限制的，特别是对于直径0.02mm微细电极丝而言，当电流增大产生的瞬间热量超过微细电极丝的承受能力时，就会发生断丝。显然，Ton越大，加工表面粗糙度值也越大，但变化关系并非线性；当Ton较小时，加工表面粗糙度对此敏感度较大，当Ton大到一定量时，加工表面粗糙度渐趋稳定。4.2脉冲停歇对加工稳定性及加工效率的影响脉冲停歇Toff越小，放电频率越高，平均放电能量越大，加工效率就越高。但如果脉冲停歇Toff太小，放电间隙恢复时间太短，放电期间产生的热量得不到充分冷却，将会增大断丝概率。脉冲宽度Toff时间是几十纳秒～几百纳秒，脉冲停歇Toff时间则是几微秒～几十微秒，脉冲占空比达十倍以上。脉冲停歇Toff的少量变化将会引起平均加工电流较大幅度的变化，对加工效率随之产生较大的影响。因此，往往在加工过程中将脉冲停歇Toff设置为一个较佳参数，较少改变。4.3供电电压对加工效率及表面粗糙度的影响当Ton参数不变，仅改变供电电压V的大小，即可改变脉冲电流峰值Ip的幅度，从而影响加工效率及加工表面粗糙度。因此在加工过程中，供电电压必须恒定，为此设计了SCR可控硅三相桥式稳压电路，以确保加工过程中的供电电压稳定。此外，在精加工时，若要降低加工表面粗糙度值，除了减小脉冲宽度Ton以外，还可降低供电电压V，以达到所需的加工表面粗糙度。4.4加工实例本文基于自制的微细丝电火花线切割机床，进行了大量的工艺试验及典型件加工，可切割厚度最高达到2.8mm，并在厚度为1mm的不锈钢板上切割出最窄切缝0.023mm。加工所得实物见图5。

5结束语

本文研制了具有无电阻防电解电源、高效、高精度、高表面质量的微细丝单向走丝电火花线切割机床，可实现电极丝直径为0.02mm的微细电极丝放电切割。该研究成果的关键技术如微细电源，还可应用于微细电火花小孔加工和微细电火花成形加工。总体而言，直径0.02mm微细电极丝的放电切割是极其复杂的系统过程，特别是针对各种复杂形面和各种难加工材料的加工，在保证一定效率的情况下，既要求切割精度又要求高光洁度，在控制系统的进给伺服控制方面如拐弯控制还有待进一步完善，在加工稳定性和加工效率等方面，国内外技术水平仍有较大差距。因此，研究人员在未来还要进行更深入的研究和更多的工艺试验，不断完善直径0.02mm微细电极丝的放电切割性能。

参考文献：

[1]狄士春，黄瑞宁，迟关心，等.微细电火花线切割加工关键技术[J].机械工程学报，2006，42（1）：221-226.

[2]李文卓，赵万生，于云霞.微细电火花加工的关键技术分析[J].石油大学学报，2002，26（3）：65-68.

[3]赵星，云乃彰，陈建宁.电火花线切割微细加工的实践[C]//第11届全国特种加工学术会议专辑.重庆，2005：224-227.

[4]许庆平，朱宁，陆晓淳.单向走丝电火花线切割机床微细丝运丝张力系统的研究[J].电加工与模具，2012（5）：37-40.

电火花范文篇6

注塑模具制造时，一般先用数控机床对工件毛坯进行切削加工，当模具结构复杂时，有些部位数控加工刀具很难加工到位，或者说若要加工到位，费时费力，效果不好，例如注塑模具的型腔尖角、深腔、筋和窄槽等部位。对于这类部位的加工，就需要进行电火花成型加工。该后模对应于塑件加强筋位置便是多条窄槽，这些窄槽的加工就需要电火花成型加工来完成。电火花放电的原理是由脉冲电源输出的电压加在液体介质中的工件和工具电极（亦称电极）上，当电压升高时，会在某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质，产生火花放电，瞬时高温使电极和工件表面都被蚀除掉一部分材料。电火花加工实际就是电极和工件间的连续不断的火花放电的过程，工件不断产生电腐蚀，电极不断地向工件进给，最终可将电极的形状复制在工件上，加工出所需要的形状。因此，在对模具进行电火花放电加工之前，必须设计并制造出适合的电极方能进行放电加工。按照目前的模具制造水平，结构复杂的注塑模具在加工过程中，往往需要几个、几十个，甚至上百个电极。所以，电极的设计制造是模具制造中非常重要的环节，控制电极的制作成本也是控制整套模具生产成本的关键因素之一。

2注塑模具筋位电极常规设计方案

根据电极在模具制造过程中的作用可将其分为产品外形成型电极、清角电极、筋位电极、“铜打铜”电极（即用来对电极进行电加工的电极）等。按电极组合方式可分为整体电极、组合电极及一极多用电极（也称跑位电极）。按电极制造材料又可分为普通紫铜电极、石墨电极和特种铜电极等。对于一般电极，其结构主要包括成型部位和电极基准部位等组成。对于前文所述的塑料盒零件的注塑模具后模制造，电极材料选用普通紫铜电极即可。如果模具尺寸不大，筋位电极一般会采用整体电极，如图3所示；如果尺寸比较大，通常会采用跑位电极，只做一条筋位的放电电极，即类似于图3所示的整体电极的1／8，通过对后模上加强筋位置的逐一放电来完成放电加工任务。相比之下，整体放电电加工用间短，电极制作成本偏高，成型误差小；跑位放电电极制作成本低，放电耗时长，成型误差受电极自身损耗较大。

3注塑模具筋位电极设计方案优化

结合上述情况，在保证生产效率的前提下，本着最大程度降低生产成本的目的，笔者将本塑料盒筋位电极的制作方案进行了创新性优化设计。放弃原来的切削加工方式，同时将电极基准部位由紫铜材料改用普通钢材，电极成型部位仍采用紫铜材料，将电极制作成镶拼结构。筋位电极基准部分投影示意图，示意图中间又以局部放大视图的形式对镶拼位置的结构进行了表示这两部分均采用电火花线切割方式进行加工，在普通钢板上割出电极成型部分镶拼框，并加工电极吊装螺丝孔或其他吊装结构，同时用铜板割出8件同样的电极成型部分，切割路径如图5、图6的投影轮廓所示。由于加强筋一般情况下对形状精度要求较低，因此，电极成型部分的拔模角度采用手工打磨的方式即可满足要求。最后将打磨后的电极成型部分按要求拼装到电极基准部分的镶拼框里，保证两部分的垂直度和各成型部分底面的共面度，便可进行下一步的放电加工了。另外由于放电加工基本没有切削力，因此直接镶拼或进行涂胶固定后镶拼结构是能够满足放电要求的。

4结束语

电火花范文篇7

（一）LIGA技术的原理

LIGA技术是利用较大功率同步加速器产生的X射线，经过X-ray光刻，光阻投影形成人工塑料微型结构，然后经过电铸制模形成金属模具，最后经过铸模复制形成所需的塑料产品。其工艺流程为：1、同步X-ray曝光光刻的条件有同步X射线和铜掩模板，铜掩模板由吸收体、掩膜支撑体、光刻胶和铜板基片组成，利用同步辐射X射线产生的二维图形投射到铜掩模板，吸收体吸收X射线的能量，转移到光刻胶上，通过控制单点光束的强度，刻蚀一定深宽比的三维图形。

2、光刻显影

利用光刻胶易被X射线降解的原理，即经过X射线曝光光刻胶的分子长键发生断裂，大分子变成小分子，然后将被曝光的光刻胶放到显影液中处理，被曝光降解的光刻胶的小分子溶解在显影液中，没有被曝光的光刻胶的大分子则不溶于显影液，因此形成了与掩膜图形一致的三维光刻胶微结构。

3、电铸制模

显影结束后，在三维光刻胶微结构的空隙中填充铜镍铁等金属，使三维光刻胶被金属完全覆盖，作为阳极，铜板基片作为阴极，然后施加电场。阳极金属在电场的作用下，剥离电子，以金属离子的形式进入电铸液，在电场作用下向阴极移动，当金属离子接触到阴极时，得到电子并附着在阴极上，沉积完毕后得到与光刻胶互补的金属结构。但显影后的三维光刻胶的电铸孔较深，空隙微小，受电铸液的表面张力影响较大，仅依靠重力电铸液很难全部流入微孔中，因此需要特殊的电铸工艺，保证电铸液顺利流入微孔的同时，电铸出来的微型结构无内应力。目前克服电铸液表面张力的办法有：采用脉冲电源，在电铸液中添加适量的表面抗张力剂，或利用超声波技术，增加电铸液金属离子的对流。

4、注塑复制

电铸结束后，形成了金属微结构，将其作为注塑的模板，采用模压成型、快速注塑成型等技术，脱模后得到需要的塑料结构，符合工业上大批量生产要求，降低成本。

（二）LIGA模具制作技术的特点及应用

1、LIGA加工模具的优点

取材广泛，可以是金属、陶瓷、聚合物、玻璃等，可制造有较大深宽比的微结构；可制作复杂图形结构，精度高，加工精度可达0.1μm；可重复复制，符合工业上大批量生产要求，成本低。

2、LIGA加工模具的缺点

使用同步X射线仪，价格昂贵，加工成本高；对于含有曲面、斜面的微型模具加工难度大，且口小肚大的腔体难以进行光刻、电铸；高密度微尖阵列的微器件要求的光刻分辨率高，也难以加工。

3、LIGA加工微模具的应用

微米尺度的微齿轮、微传感器、微光学元件、微制动器等多种结构器件。

（三）LIGA加工模具的发展趋势

1、具有较强和较广泛为的材料加工，解决含有曲面、斜坡等难加工的模具技工技术，真正具备三维加工能力，使LIGA加工更加灵活多样；

2、加工设备成熟、更加智能化，简化加工工艺，提高加工效率，降低生产成本；

（四）准LIGA技术

准LIGA技术是指无需利用价格昂贵的同步X射线仪以及光刻胶，采用激光或紫外线代替同步X射线，对光敏材料（如SU-8负型胶）曝光，经过显影后形成微三维结构，然后经过电铸、去硅、铸塑成型，得到所需的微型模具。其优点为：工艺简单、成本低廉、加工周期短。

1、激光烧逐（Laster-LIGA）技术

采用一定波长的准分子激光器，直接消融光敏材料，无需经过曝光和显影，简化了制作流程，提高了制作效率，其精度也可达到微米级。

2、UV-LIGA技术

用深紫外光的深度曝光来取代LIGA工艺中的同步x射线深度曝光，它可以用于刻蚀适中厚度的光刻胶，节省成本。

3、DEM微模具制作技术

DEM技术是由上海交通大学和北京大学联合研发出的准LIGA技术，其原理是利用感应耦合等离子体设备，发出紫外光对氧化过的低阻硅片进行深层刻蚀，然后用ICP刻蚀机对硅深层的刻蚀，经过氧化得到三维光刻间隙，然后电铸得到金属微型机构，再使用氢氧化钾溶液将硅腐蚀掉，从而得到微复制模具，再经过压膜或注塑得到需要的塑料产品。优点：设备价格低、加工周期短、兼容性好、可操作性强、产业化强；缺点：由于硅是半导体，硅片导电能力差，很难做到直接在硅片上直接电铸，且加工深宽比不如LIGA技术。

二、细微加工微模具技术

1、精密机械加工技

精密机械加工微模具的方法起源于日本，利用精密的数控加工中心，通过把微型模具结构的图形，换算成数控代码，加工中心使用刀具加工成需要的产品。这种加工方法对加工材料有一定得选择性，同时加工的精度受限，一般不适合高精微模具的加工，但已成功地制作出尺寸在10-100μm的微小三维构件。

2、微细电火花模具加工技术

微细电火花加工的原理和普通电火花加工原理类似，当工件和工具电极相互靠近时，在电场作用下，击穿电解液，发生放电，产生瞬时高温经工件表面金属熔化、汽化，从而达到蚀去工件金属的目的。影响微模具的加工精度的原因很多，如工具电极的制作工艺和制作精度、微小能量放电电源间隔脉冲和放电时间、细微电极的微量伺服进给大小、加工状态的检测和反馈、系统的操作控制精度、加工工艺、操作技术等，电极尖端越细，电源放电的单脉冲能量越小、伺服进给量越小、传感器检测越灵敏，电火花的加工精度越高。目前微细电火花加工的最大难题是微细电极的加工，尤其是特殊形状的微细电极，加工微细电极的有效方法有单发放点微细电极成形法，反拷法加工微细陈列电极，原位孔微细电火花磨削法，LIGA制作微细电极。微细电火花可以进行二维和三维的加工，二维加工精度可以达到纳米尺度，采用专门的微细电火花铣削CAD/CAM体统，可以加工高精的三维自由曲面。在实际加工中，往往电极的损耗很大，严重地影响加工精度。因此合理地进行加工轨迹的规划并进行电极损耗的补偿，是提高微细三维结构电火花加工精度的核心技术。目前最新的微细电火花加工工艺有集束电极加工、近干式电火花加工、曲线孔点火花加工和超硬磨料砂轮电加工修整加工。

3、微细电解加工技术

微细电解加工是利用金属产生阳极溶解原理将工件加工成型的一种工艺方法。按原理分两类：基于阴极沉积原理的增材制造技术，如精密电铸、电刷镀等；基于阳极溶解原理的减材制造技术，如电解加工、电抛光等。加工过程都以离子形式进行，由于离子的尺寸非常微小，因此电化学制造技术的这种微去除方式使得它在微细制造领域，以至于纳米制造领域有着很大的发展潜能。微细电解加工的特点：加工范围广，不受材料物理性能的影响；无残余应力，没有飞边、毛刺，表面粗糙度可达0.2-1.6μm，表面质量好；工具无损耗。

4、微细电铸加工技术

工艺：设计制造铸模→导电层、分离层处理→电沉积金属→脱模和背衬处理。特点：极高的复制精度和重复精度；适用范围广，广泛用于具有精密、复杂内型面零件的制造；电铸制品性能的可控性强，通过改变金属种类、电铸液配方和工艺参数，或采取使用添加剂等措施，电铸制品的力学性能和物理性能可在很大范围内变化；成本低。设备投资较少，加工余量较小，废品可作为阳极材料重新使用，铸模和电铸液也可重复使用。局限性：铸层质量不稳定；由于电场分布极不均匀，导致铸层均匀性差；加工时间长，效率低；材料限制。

5、微细高能束流加工技术

微细高能束加工包括激光加工、电子束加工和离子束加工。

（1）激光加工技术

原理：利用激光能量密度高、方向性好的特点，将光能转变为热能来蚀除材料。特点：加工材料广泛；加工速度快；可以聚焦到微米尺度，可以进行高精模具的二维和三维加工；激光的位置可控性和过程可控性好，加工对象的材料、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工；将CAD、CAM、CNC、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集成，组成激光快速成型技术。

（2）电子束加工微模具技术

原理：利用电子的高速运动冲击工件，使动能转变为热能加工材料。特点：束径小、能量密度高，适合精微加工生产效率高，适用材料广泛；加工过程快，工件变形小；无加工污染，自动化程度高；真空环境工作，价格昂贵。用途：穿孔、刻槽、焊接、镀膜和光刻等领域。

（3）离子束加工技术

电火花范文篇8

关键词：制造业；机械加工新技术；课程体系

0引言

先进的制造技术是保障综合国力的决定性因素。发达国家的制造业均在国民经济中居于重要地位。现代机械制造学科已成为集机械、电子、信息、材料为一体的新型交叉学科。我国的制造业面临着巨大的机遇和挑战，只有掌握先进制造技术，才能加快国家经济的持续增长、促进我国产业升级和产业链提升、增强产品的竞争能力、增强我国核心竞争力和自主创新能力、建设创新型国家。因此，在大学里普遍开设制造先进技术的课程，课程名称为《机械加工新发展》[1]、《现代加工新技术》、《机械加工新技术》或《现代加工技术训练》[2]、《现代机械制造工艺及精密加工技术》等。从目前的研究现状看，该课程主要有四部分内容：切削加工新技术、非切削加工新技术、复合加工新技术、难加工材料的切削加工新技术。精密加工分散在课程体系当中，应将其总结后作为附录内容。根据课时不同，该课程应有所取舍。

1切削加工新技术

主要包括高速与超高速切削新技术、硬态切削新技术、干式切削新技术、振动切削新技术、非常温切削新技术、磁化切削新技术、保护性切削新技术、射流加工新技术、磨削加工新技术等。①高速超高速切削新技术。根据1931年4月德国物理学家萨洛蒙（Carl.J.Salomon）提出的“Salomon曲线”，采用高转速、快进给、小背吃刀量和小进给量来去除余量，完成零件加工。要求机床的主轴转速高、功率和扭矩大，以及进给系统加速度高。可用于加工有色金属、铸铁、钢、纤维强化复合材料、铸铁和铝合金等。②硬态切削新技术。采用立方氮化硼CBN（CubicBoronNitride）、陶瓷和新型硬质合金及涂层硬质合金作为刀具材料，将淬硬钢的车削作为最终加工工序。③干式切削新技术。不用切削液或用少量绿色环保的润滑剂。要求刀具材料具有良好的耐热性和耐磨性，要求切屑与刀具之间的摩擦系数应尽可能小，要求刀具的槽型应保证排屑流畅、易于散热，要求刀具应具有较高的强度和较强的抗冲击韧性。可采用低温冷风、高速、静电冷却和准干切削工艺等。已用于铸铁、铝合金、镁等的切削。④振动切削新技术。与超声波切削一样利用共振现象，给刀具或工件施以某种参数（频率、幅值）的可控制量，使刀具与工件周期性地接触与离开。⑤非常温切削新技术。温度反映了分子运动的剧烈程度。加热高强度、高硬度和耐高温的新材料可使其可以加工。冷却钛合金、低合金钢、低碳钢和一些塑性与韧性特别强的难加工材料，可获得较好的加工质量。⑥磁化切削新技术。刀具或工件磁化后，强度和硬度会提高，从而保证加工质量。⑦保护性切削新技术。在真空当中切削可避免生成硬脆层，但是刀-屑界面处也不能生成减摩的氧化膜。在惰性气体保护下切削，不适用于有色金属，如铝及其合金。绝缘切削将工件与机床绝缘，可避免因热电流而产生热电磨损。⑧射流加工新技术。水射流主要用来切割软质有机材料；混合磨料射流几乎可切割一切硬质材料。⑨磨削加工新技术。主要有重负荷荒磨、用于沟槽、成形和外圆的缓进给大切深磨削、硬脆材料延性域磨削的高速与超高速磨削、砂带磨削、振动研磨等。

2非切削加工新技术

主要包括超声波加工、电化学加工、电火花加工、电火花线切割加工、激光加工、高能粒子束加工、化学加工、快速成型加工等。①超声波加工。利用电气谐振获得超声振动，再利用机械共振通过变幅杆获得足够振幅的振动，对工件施加类似于爆炸冲击波的作用，并通过磨料悬浮液强化该作用，从而使工件成型。主要应用于型孔、型腔、切割、清洗、焊接、超声波处理等。②电化学加工。利用金属在电解液中阳极溶解的原理对工件进行成形加工，阳极溶解方式有电解加工和电化学抛光，阴极沉积方式有电镀和电铸。主要用于批量生产条件下难切削材料、复杂型面、型腔、异型孔、薄壁零件的加工，还可以用于去毛刺、刻印、磨削、表面光整加工等方面。③电火花加工。使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，瞬时局部高温把金属蚀除下来，以达到对工件尺寸、形状以及表面质量的要求。不受工件材料的物理、力学性能限制。主要用于穿孔成形加工，如冲模、型腔模、小孔、异形小孔等。④电火花线切割加工。采用线状电极(钼丝、铜丝或镀锌铜丝)靠火花放电对工件进行切割，切割路线须充分考虑变形与受力的关系。⑤激光加工。把具有足够能量的激光束聚焦后照射到所加工材料的适当部位，使其迅速升温、气化、熔化、金相组织变化，以及产生相当大的内应力，从而实现工件材料的去除、连接、改性或分离等。主要用于打孔、切割、焊接、金属表面处理、信息存储等。⑥高能粒子束加工。电子枪中产生的电子经加速、聚焦后形成大能量密度的电子束，射向材料进行工艺处理，称为电子束加工。离子源产生的离子束经加速聚焦，实现由电能向动能的转化，然后打到工件表面的离子束加工。电弧放电使气体电离成过热的等离子体流束，喷向工件使其发生局部熔化及气化，从而去除材料，这称为等离子体加工。⑦化学加工。利用酸、碱、盐等化学溶液对金属产生化学反应，使金属溶解，从而改变工件尺寸和形状（或表面性能），如化学蚀刻、光化学腐蚀、化学抛光、化学镀膜等。⑧快速成型加工。在计算机的控制下，根据零件的CAD（ComputerAidedDesign）模型或CT（ComputedTomography计算机断层扫描）等数据，将材料精确堆积，制造原形或零件，主要有立体光刻、分层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积制造、三维打印等。

3复合加工新技术

主要包括超声波加工与振动切削加工复合的超声振动切削加工、电火花与切削加工复合的电熔爆加工、电化学磨削、电化学辅助在线削锐磨削、磁性磨料研磨加工、超声电火花加工、电解复合加工、工序复合加工等。①超声振动切削加工。以超声波加工装置代替振动切削的激振装置。给高速回转的砂轮或工作台附加超声频振动。②电熔爆加工。工件接电源正极，安装在机床卡盘或顶尖上，刀盘接电源负极，采用电火花加工的原理去除材料，可加工一切导电材料，尤其是高硬、高韧、特软、特脆等材料。③电化学磨削。以金属结合剂的磨轮、电化学沉积金刚石磨轮或导电磨轮作为阴极，工件作为阳极，使电化学液在两者间隙流过，难以电化学反应的物质和工件表面的阳极膜由机械磨削作用刮除。或者采用成型石墨磨轮，与工件完全处于非接触状态。可磨削高硬度零件。④电化学辅助在线削锐磨削。把工件阳极换成铸铁结合剂超硬砂轮，磨削时两极间通弱电解液对砂轮进行在线电解修整，使结合剂被电解掉，磨粒露出砂轮表面，以保证磨粒在磨削过程当中的锋利状态，可使超细超硬砂轮实现超精密磨削，也可使硬脆材料实现镜面磨削。⑤磁性磨料研磨加工。通过磁场的磁极将磁性磨料吸压在工件表面，形成磁刷，旋转磁场或工件，使磁刷与工件发生相对运动，从而实现精磨。可进行复杂形状零件表面的光滑加工。⑥超声电火花加工。在电火花加工的基础上辅以超声振动，从而提高加工速度、改善加工质量等。⑦电解复合加工。将机械加工、超声波加工、电火花加工、激光加工、磁场辅助加工装置置于电解液环境。⑧工序复合加工。也就是工序集中。

4难加工材料的切削加工新技术

主要内容包括高强度钢与超高强度钢、不锈钢、高温合金、钛合金、工程陶瓷材料、复合材料与复合构件的切削加工等。①高强度钢与超高强度钢的切削加工。其刀具材料可选用：高性能高速钢，如501、Co5Si、M42、V3N、B201等；粉末冶金高速钢；涂层高速钢；硬质合金；陶瓷，如Al2O3系；超硬刀具材料，如CBN。但是，不能选用金刚石刀具。②不锈钢的切削加工。刀具易产生黏结磨损。含Ti的不锈钢应选K类硬质合金刀具，其他类可选用M类硬质合金刀具，马氏体不锈钢2Cr13热处理后选用P类刀具效果较好。亚微细晶粒硬质合金刀具已投入使用。③高温合金的切削加工。加工硬化倾向大。铰刀材料应采用Co高速钢和Al高速钢整体制造，如用细晶粒、超细晶粒硬质合金时，大于准10mm的铰刀做成镶齿结构。④钛合金的切削加工。具有变形系数Λh小、主切削力大、粘刀现象严重等加工特点，刀具材料必须耐热性好、抗弯强度高、导热性能好、抗黏结抗扩散和抗氧化磨损性能好。⑤工程陶瓷材料的切削加工。切削加工特点：刀具切削刃附近的被切材料产生脆性破坏，而不是剪切滑移变形；烧结温度和压力越高，内部存在的（龟裂）应力集中源越少，陶瓷材料越致密，硬度越高；在高温区软化呈塑性，有可能产生剪切滑移变形；无加工变质层；脆性龟裂残留在加工表面上。须金刚石和CBN刀具。⑥复合材料与复合构件的切削加工。复合材料是由两种或两种以上的物理和化学性质不同的物质、经人工制成的多相固体材料。基体相（连续相）起黏结作用，增强相（分散相）可提高强度和刚度。其加工特点是：刀具磨损严重、产生沟状磨损和残余应力。孔的入口处易出现分层和剥离现象。该课程具有时代特征，其内容应具有开放性，不断地吸收新内容，沉淀旧的内容到其他课程体系当中。目前精密加工技术主要有精密切削技术、模具成型技术、超精密研磨技术、微细加工技术、纳米技术等。随着科学技术的不断发展，更多的机械加工新技术将会充实到课程体系当中。

作者:李春明 单位:中国石油大学（ 华东） 中国石油大学胜利学院

参考文献：

[1]李素燕，王磊，梁志强.现代加工技术训练教学的改革与实践[J].教育探索，2013，（12，总270）:46-47.

电火花范文篇9

关键词：机械模具；数控加工制造；技术特点；应用

机械模具在加工制造一些机械产品时能够发挥出重要的作用，但是模具的加工制造过程却是较为繁琐复杂的，需要对多项加工工序的细节点进行优化处理。一旦加工人员没有处理好机械模具的加工细节，不仅会影响机械模具的加工效率，甚至还会造成机械模具的损坏。随着数控加工技术的出现和应用，传统的机械模具的加工处理模式得到良好的改善，不仅进一步提高了机械模具的加工精度，同时还可以有效控制模具加工的柔韧性，从而大大优化了机械模具的加工效率。为了使机械模具的加工制造水平得到进一步的提升，深入研究机械模具数控加工制造技术的实际应用是一项极为必要的措施。

1机械模具加工与数控加工制造技术

1.1机械模具的加工要求

为了更好的研究机械模具数控加工制造技术的应用情况，我们必须对机械模具的加工工艺有一定的了解，尤其要掌握机械模具加工时的各项要求，只有在掌握应用数控加工制造技术时，机械模具加工才能使该项加工技术发挥出最大的效率。首先，从机械模具的生产角度看，多数的机械模具加工制造，主要是为了满足单一零件的生产需求。因此，在加工此类模具时容易浪费大量的资源，同时还会引发其他的生产经营问题。为了解决机械模具加工制造过程中的相关问题，加工人员必须在正式加工前，做好模具参数的记录工作，有效利用采集的模具数据，通过相关的设计软件，核实关键的数控加工参数，从而有效减少模具数控加工中出现的误差问题和资源浪费问题。其次，为了确保机械模具的数控加工质量，加工操作人员必须做好模具的加工设计工作，在加工前对模具的加工设计方案进行不断的优化和改进，要尽量避免加工方案中存在较大的误差问题，确保加工方案是最优化的。最后，在加工精度和模具加工质量问题上，加工人员需要做好数据信息的调控工作，要以高效便捷的方式获取模具的各种数据信息，以实现对加工误差的有效控制。此外，为了提高机械模具数控加工制造的质量，加工设计人员应当在模具设计中熟练掌握不同的设计理念及其作用，并对加工方案的设计细节进行有效探索。

1.2数控加工制造技术的基本概念

探索研究机械模具数控加工制造技术的应用，必须了解数控加工制造技术的基本概念。数控加工制造技术是当前制造领域中非常重要的一种加工技术，该技术的最大特点是数字化和自动化。而数字化和自动化又得益于信息技术的发展和成就，当前所使用的数控加工制造技术，有着优异的实际应用效果。这一技术的出现极大的颠覆了传统的机械加工技术，为机械制造业行业的发展、进步做出了巨大的贡献。加工制造的数字化控制，是通过数控机床技术和数控编码技术，共同配合实现的。利用数控加工技术可以实现，较为复杂零件的自动化加工制造，因而具有加工效率快、加工精度高等优势。

2机械模具数控加工的主要技术特点

2.1大幅提升模具的加工效率

数控加工制造技术的实际应用，对于机械模具的加工行业具有十分重要的价值，该技术的应用效果具有里程碑式的意义。数控加工制造技术的加工制造效率是极高的，它的出现使生产力得到了实质性的解放，在投入加工制造时，只需少数人员便可操作完成，从而节省了大量的劳动力。数控加工技术的操作使用是极为简单、方便的，该技术将复杂的加工操作以指令的形式操作、控制系统，加工操作人员只需做好数控技术的统筹协调，编辑好数控加工的各项指令，便可以利用数控机床完成一系列复杂的加工操作任务，从而充分的发挥出数控机床的工作效能。数控加工制造技术在加工机械模具时，不仅能够在短时间内完成加工任务，同时还可以有效的保证，机械模具的加工精度及加工质量，充分发挥了数字化控制的优越性。从目前的技术应用效果看，数控加工制造技术在加工机械模具的过程中，依然有着较大的进步空间。为此，可以从数控机床的加工精度和加工时间入手进行创新，使数控加工更加高效。此外，在智能化方面，借助远程操控技术和智能化技术，可以对数控加工进行远程技术操控，实现数控机床的智能化加工，从而进一步减轻加工过程中操作人员的工作负担。

2.2增加机械模具加工的柔韧性

在加工机械模具时，使用数控加工制造技术，可以实现加工过程的柔韧性控制，这一特性目前主要集中表现在以下两个方面。首先，在使用数控加工制造技术来加工各种机械模具时，加工人员可以充分结合实际的加工需求和特点，选择相适应的数控加工设备，并及时的调整具体的加工方案和技术，使机械模具的加工制造更加灵活。其次，数控加工制造技术，可以灵活地应对多种模具的加工任务，满足各自不同的加工要求，从而使数控加工制造技术的应用范围得到进一步的扩大。与传统机械模具加工模式相比较，数控加工制造技术的转变是非常大的，其基本上摆脱了对加工操作人员的依赖，有效的实现了模具加工的自动化和数字控制化。

3机械模具数控加工制造技术的应用分析

3.1数控车削加工的应用分析

数控车削加工是数控加工方式的一种，也是机械模具实际生产的主要加工技术手段之一。在加工制造机械模具前，必须对模具的整体加工方案进行科学的规划，对实际加工点进行统筹，以确保模具加工的顺利进行和加工质量的保证。以数控车削加工技术的应用为例，加工人员需要结合模具车削加工中的实际问题，制定出具有统筹性的加工方案。数控车削加工技术，可以对不同形状的机械模具进行分析，并根据机械模具的形状特点进行数控车削加工。因此，为了确保车削加工的质量和应用水平，必须对模具图组进行科学而全面的分析。加工人员需要通过审查机制调控加工系统内的各个加工细节，以分析具体的加工操作能否适应模具的加工要求。同时加工人员还应当对加工图纸中，标注的各种加工参数进行管理，防止数控车削加工出现参数误差或错误的问题，以提高模具加工零件的车削加工质量。在实际使用数控车削加工技术时，需要注意保证加工流程的完整性和可操作性，要严格按照先粗车后精车、先内孔后外圆的加工的加工顺序进行车削加工。在实施车削加工时，加工人员还要对数控车削机床的加工参数进行设定。例如，要合理的设定机床主转轴的转速和进给速度。若转速和进给速度设定不合理，极易影响数控车削的实际效率和加工质量，甚至还会损坏模具。车削加工使用的刀具也会影响模具的加工质量和效率。因此，加工人员要根据模具材料和加工方案来选用最合适的加工刀具。此外，模具材料的装夹效果也要予以重视。确定在模具的装夹方案时，加工人员要对模具车削加工的设计图纸和加工顺序进行充分的了解，要按照加工顺序确定模具的装夹方式，才能使车削加工顺利的进行，要避免因模具装夹问题，而影响加工精度和加工质量。

3.2数控电火花加工的应用分析

在机械加工领域，为了适应经济社会的发展要求，人们非常注重零件的加工速度和加工质量。因此，不断提升机械模具的加工速度和加工质量对于机械加工行业的发展具有重要的积极意义。而利用数控电火花加工技术进行机械模具的加工制造，可以获得较快的加工速度，同时也可以保证模具的加工效率和质量，从而提升了模具数控加工水平。但是，数控电火花加工技术并不是完美的，该技术依然有着一定的局限性。因此，在实际应用数控电火花加工技术时，加工人员需要注意以下几点：首先，数控电火花加工技术在加工特殊材料模具时，其加工效果会受到一定的影响。因此在处理特殊材料的机械模具时，要对模具材料的具体性能进行详细的观察，充分掌握其性能情况，然后方能根据材料的特性，对数控电火花加工技术的应用进行适当的调整。其次，加工人员要对电火花加工的操作过程进行科学的调控，要根据实际的电火花加工情况来控制放电的时间。如果峰值电流和脉宽数值始终保持固定状态，则容易导致平均电流会受到间歇时间的影响。所以，为了确保数控电火花加工的加工精度和效率，必须使电火花保持恒定的状态。另外，数控电火花加工技术的应用，对于模具材料的表面粗糙度和加工速度也有着一定的要求。若模具材料表面过于粗糙，则容易影响电火花的放电效果，从而影响到材料的加工精度。同时，加工人员还要控制好加工速度，防止加工速度过快或过慢，而降低模具的加工精度。

3.3数控铣削加工技术的应用分析

数控铣削加工技术主要应用于加工平面、曲面和凹凸面等类型的机械模具。该种加工技术方式，与数控车削和数控电火花加工相比，在操作性方面较为复杂。由于数控铣削加工的适用范围较广，使用该种加工技术在加工具体的机械模具时，可以有效提高模具的加工效率。例如，在加工具有槽结构的模具时，使用数控铣削加工技术更容易获得良好的切削效果。数控铣削加工技术的应用同样要结合具体的加工情况，分析加工任务，确定最佳的加工方案，然后选择加工刀具和装夹方案。数控铣削加工有粗铣和精铣之分，在实际加工中，要使用粗铣加工模具的大体轮廓，然后使用精铣对模具进行精细化加工，从而得到合格的机械模具。在数控铣削加工机械模具的过程中，要特别注意模具的定位控制，要严格按照数控铣床的定位处理机制进行零件的定位控制。

4结束语

数控加工技术以其高效的加工应用效果，在现代加工制造行业中占据着重要的地位。利用数控加工技术加工机械模具，不仅可以保障模具的加工精度和质量，还可以确保模具的加工效率，从而使机械模具的加工获得良好的效益。为了进一步提升机械模具的数控加工的精度和效率，需要技术人员对数控加工技术的实际应用情况进行全面的分析，从数控加工的关键节点入手，对数控加工过程进行有效的控制。

参考文献：

[1]陈沿宏，徐一刚，马强.机械模具数控加工制造技术及其应用[J].轻工科技，2021，37（05）：46-47.

[2]钟灵.机械模具数控加工制造技术及应用[J].世界有色金属，2021（02）：47-48.

[3]敖军平.机械模具数控加工制造技术及其应用[J].技术与市场，2020，27（12）：107，109.

[4]沈剑峰.机械模具数控加工制造技术应用分析[J].机电工程技术，2020，49（08）：209-210.

[5]张冬冬.机械模具制造中数控加工技术的有效性应用分析[J].内燃机与配件，2021（3）：92-93.

电火花范文篇10

关键词：塑料模具；加工工艺；现状；发展趋势

0引言

目前，塑料模具制造在整个模具行业中所占的比例高达30%，可见，塑料模具加工工艺的重要意义[1]。现阶段，塑料模具已经应用在航天航空、仪表机电以及汽车等制造行业中。因此，塑料模具加工工艺具有非常好的发展前景[2]。下面，笔者就塑料模具加工工艺现状，对塑料模具加工工艺未来发展趋势进行分析。

1塑料模具加工工艺现状

1.1气体辅助成型技术日趋成熟

近几年，气体辅助成型技术在塑料模具加工中逐渐得到应用。目前，已经有部分企业将气体辅助成型技术应用在洗衣机外壳、电视机外壳以及汽车装饰物件等塑料物件加工工艺中，并且取得了非常好的效果[3]。

1.2热流道技术应用广泛

虽然热流道塑料模具应用所占比例不高，但是热流道技术在塑料模具加工行业中的发展速度非常快，目前，热流道技术在塑料模具加工工艺中的应用率已经达到了33.33%。比较常见的热流道加工技术分为三种，分别是一般内热式、分流板式以及外热式[4]。

1.3塑料模具效率得到提高

随着新技术、新工艺的不断引进，塑料模具的使用寿命得到延长。目前，我国高速塑料异型材的加工速度已经达到了商业化加工速度。塑料异型材的基础模式可分为双腔共挤以及多腔共挤两种模式。我国有较多的企业已经在塑料模具加工过程中，精心设计自动脱流道模进而冷却系统，这令塑料模具加工效率得到了显著的提高。

2塑料模具加工工艺未来发展趋势

2.1CAD、CAE及CAM技术的推广应用

CAD、CAE及CAM技术不仅标志着塑料模具制造的方向，还是塑料模具加工工艺发展的一个重要里程碑。目前，CAD、CAE及CAM技术已经逐渐应用于塑料模具加工工艺中。近来，塑料模具加工工艺的相关培训工作将逐渐趋向简单化。在CAD、CAE及CAM技术普及过程中，应该积极响应国家模具软件开发号召，并且不断加大技术服务力度和技术培训力度，争取进一步扩大CAD、CAE及CAM技术在塑料模具加工工艺中的应用比例。在企业条件允许的情况下，可以逐步使用计算机来辅助塑料模具加工工艺的设计，由此来推动塑料模具加工工艺逐步向集成化、智能化方向发展。

2.2数字化高速扫描系统的应用

目前，数字化系统在我国塑料模具加工中应用较少。数字化高速扫描系统具有能够提供实物扫描到加工出期望模型的功能。将数字化高速扫描系统应用在塑料模具加工工艺中，能够有效缩短塑料模具研发设计时间及制造周期。在不久的将来，数字化高速扫描系统可以快速安装在塑料模具加工中心的数控机床上，利用扫描探测头，如雷尼绍SPZ-1等，实现快速采集数据的目的。然后再将探测头采集到的数据进行处理，使其形成格式不同的CAD数据，并且应用在塑料模具加工工艺当中。数字化高速扫描系统的探测头，其扫描速度最快可达到3m/min，这在很大程度上缩短了塑料模具加工周期。相信在不久的将来，数字化高速扫描系统将会在塑料模具加工工艺中得到普遍推广和使用。

2.3电火花铣削技术的发展与应用

电火花铣削技术又被称作电火花创成技术，此技术是由传统的电机加工技术发展而来。电火花铣削加工技术是指机床高速旋转的主轴带动棒状或管状电极转动，同时采用多轴联动，进行电火花成型加工。在使用电火花铣削技术对塑料模具进行加工的过程中，不需要使用复杂成型电极。目前，国外已经有少部分模具企业将电火花铣削技术应用在塑料模具加工工艺当中，且效果显著。

2.4复合技术以及超精细加工的发展

随着模具的纳米技术不断进步，塑料模具加工工艺开始向大型化以及精密化方向发展，塑料模具加工精度可控制在11nm以内。纳米技术结合激光技术、超声波技术、化学技术及集电技术等复合型技术在塑料模具加工工艺中会逐渐得到应用，这种复合型精细加工技术将会越来越受模具加工企业的欢迎。

2.5热流道技术的广泛应用

国外的热流道技术发展速度要快于国内，目前，我国有部分企业已经尝试将热流道技术应用在塑料模具加工工艺中，且效果显著。利用热流道技术制造出来的塑料模具不仅质量好，而且还能够在一定程度上节约资源，因此热流道技术也将会得到广泛应用。

2.6高压注射工艺与气体辅助技术的发展

气体辅助技术是近几年新兴的一种塑料模具加工工艺。应用此技术制造的塑料模具制品不仅表面质量良好，还不容易发生弯曲变形，既保证了模具制品的质量，又降低了其加工成本。可见，气体辅助技术将成为塑料模具重要加工工艺技术之一。高压注射工艺能够确定和控制更多的塑料模具加工工艺参数，因此高压注射工艺在塑料模具加工行业中也必将受到青睐。

2.7优质经济型加工材料的应用

目前，加工材料价格偏高是造成塑料模具整体价格普遍偏高的主要原因。根据相关资料统计，在塑料模具整个加工过程中，塑料模具加工材料费用占据总成本的10%～30%。因此，降低塑料模具的加工材料成本才能将塑料模具的市场价格拉低。目前，市场上已经出现一些优质经济型加工材料，模具企业应该大胆地将这些优质经济型加工材料应用到塑料模具加工中，在确保塑料模具加工质量的前提下，降低企业生产成本，提高企业盈利率。

2.8模具抛光趋向于智能化、自动化

表面抛光问题是塑料模具加工过程中最难解决的问题。塑料模具表面光整度不仅会影响到模具的整体外观，而且还会影响模具寿命。目前，我国仍然采用人工手磨方式对塑料模具进行表面抛光，这种人工抛光方法不仅耗时耗力，而且还影响塑料模具的质量。因此，模具抛光加工有向自动化、智能化方向发展的趋势。日本已经有人研制出自动化数控抛光机械，不仅可以对塑料模具进行自动化抛光，还能实现对塑料模具三维曲面的智能化抛光。

3结语

大力研发先进的塑料模具加工工艺，不仅能够提高塑料模具的整体加工质量，还能够使塑料模具企业获得长远的发展机会。在上文中，笔者首先对塑料模具加工工艺的现状进行了分析，然后探讨了塑料模具未来的发展趋势，希望能够为我国模具加工工艺的发展提供理论依据。

［参考文献］

[1]冯刚，张朝阁，江平.我国注塑模具关键技术的研究与应用进展[J].塑料工业，2014，42（4）：16-19.

[2]朱彦.探索塑料注塑成型及其模具的运用[J].聚氨酯，2014（2）：74-79.

[3]塑料模具加工工艺的发展趋势[J].工程塑料应用，2014（4）：103.