电火花的应用及发展趋势

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简述电火花加工的原理与应用

电火花加工，又称为电火花冲孔、电火花放电加工或数控电火花

加工，是一种利用放电现象加工金属材料的先进加工工艺。它广泛应

用于汽车制造、航空航天、电子工业、模具制造、精密机械加工等领域。本文将详细介绍电火花加工的原理和应用。

一、原理

电火花加工是通过电极间的放电现象来加工金属材料的一种方法。其原理主要涉及到电火花的产生、放电间隙液介质的作用、放电电极

间的热效应和冲孔作用四个方面。

1.电火花的产生

当两个电极之间的电压差达到一定值时，电极间的介质（常为脱

离电极表面的燃烧气体）会发生局部放电现象，形成电弧。这个电弧

即为电火花。

2.放电间隙液介质的作用

放电间隙液介质的三个作用：第一，电介质可以阻断氧气的进入，避免放电产生火花。第二，电介质可以冷却电极，排除放电产生的热量。第三，电介质可以将碳化物残渣冲刷出放电区域，防止瓦斯气体

的积聚。

3.放电电极间的热效应

放电瞬间的高温和高压使电火花区域的金属瞬间融化和汽化，形

成高温高压的炸击波和冷却气流，对金属进行冲击、剥离。

4.冲孔作用

热膨胀作用：金属因为高温膨胀，使沿放电坑边界部分金属向坑

内扩展，从而扩大坑的直径。

蒸发冲击作用：电火花产生的高温和高压会将液化的金属表面喷

射出来，带走表面附近的一部分材料，形成孔洞。

溶解冲击作用：电火花的高温值瞬间熔化金属，形成高温高压的

炸击波，对金属进行烧蚀，形成孔洞。

二、应用

电火花加工的应用范围很广，主要表现在以下几个方面：

1.汽车工业

电火花加工广泛应用于汽车工业的模具制造和汽车零部件的生产

加工中。例如汽车发动机缸体缸盖等零部件的加工，传感器孔、注塑模、压铸模等模具的制造等。

电火花激发原理及应用

电火花激发是一种利用电流放电形成电弧的方式，通过电弧的高温高压和高能量特性来实现各种应用。它的原理是利用电压的特性，通过放电电流形成电弧，产生高温高能量的电弧燃烧，从而实现燃烧、光谱分析、材料处理、打孔等多种应用。

电火花激发的原理可以分为三个要素：体积电弧、湿电弧和电磁场。

首先，体积电弧是指由于电极间电压高于击穿电压时，在气体中形成放电通道并导致电弧放电。当电极间的电压达到击穿电压时，气体会发生击穿现象，形成电弧通道。放电过程中，电弧通道中的电子与离子运动，产生大量的热能，将电能转化为热能。同时，由于电极表面的电荷密度不均匀，电弧通道的形成会导致相邻位置的电场和电荷分布发生变化，从而进一步改变电弧路径和形态。

其次，湿电弧是指在气体中存在灶故、水蒸气和气体束包围下，形成的带湿弧。湿电弧产生时的高温高压环境，使得水蒸气快速分解，产生大量的游离氢、氧等离子，从而加速电弧的形成和发展。这种湿电弧在特定条件下，能够将电能有效地转化为热能，具有良好的燃烧和加热效果。

最后，电火花激发中的电磁场也起着重要的作用。电弧放电产生的电磁场能够产生电磁感应，引起工件中电荷的运动和分布，从而产生热效应。同时，电弧放电也会伴随有电弧和火花的形成，其强烈的辐射能够在材料的表面提供足够的热焦

耳，使得材料发生相应的变化。

电火花激发具有广泛的应用。其中，最主要的应用领域是材料烧蚀和烧结。利用电弧放电的高能量和高温特性，可以加快材料中燃烧反应的速度，提高材料的燃烧效率。此外，还可以利用电火花激发技术进行光谱分析，通过电弧放电的特性，分析材料中元素和成分的含量和性质。电火花激发还可以用于材料的处理和加工，如打孔、切割，以及在实验室中的电弧灯、电弧炉等设备中的应用。

电火花线切割工作液的应用现状及发展趋势

摘要：本文介绍了电火花线切割加工机理研究现状、电火花线切割设备的分类及工作特点，分析了电火花线切割加工工艺对线切割工作液的性能要求，介绍线切割工作液的分类、组成和线切割工作液合成的研究成果，简述了国内外已建立的线切割液理论模型。分析线切割液发展趋势，阐述线切割液理论研究的意义，并预测随着特种加工的快速发展和人们对环境要求的提高，线切割液的理论研究必将给特种加工液的合成带来方便。

关键字：电火花线切割工作液；研究现状；发展趋势；

Electric spark line cutting fluid application present situation and

development trend

Abstract: This paper introduces the electric spark line cutting processing mechanism of electric spark line cutting equipment, classification and characteristic, analysed electric spark line cutting processing on line cutting fluid performance requirements, the line cutting fluid classification, composition and line cutting fluid and the research achievements, at home and abroad are described. Established line of cutting fluid theory model.Analysis of development trend of cutting fluid, cutting fluid on the significance of the study, and predict with special processing fast development and the people to the environment, line cutting fluid theory will give special processing liquid synthetic convenience.

简述电火花加工的原理与应用

电火花加工是一种常用的金属加工方法，它利用电火花放电的原理对工件进行加工。本文将简述电火花加工的原理和应用。

电火花加工的原理是利用电火花放电的高温、高压和高速冲击作用于工件表面，使其产生微小的放电坑从而实现加工的目的。该方法主要适用于金属材料的加工，特别是硬质、脆性材料的加工。

电火花放电是通过电极之间的电弧放电产生的，其原理是由于电极之间的电压差引起局部空气电离，形成电弧放电。电弧放电时产生的高温、高压和高速冲击力可使金属材料表面产生熔融和蒸发，形成微小的凹坑。

电火花加工的应用非常广泛。首先，它可以用于金属模具的加工。金属模具通常具有较高的硬度和脆性，传统的机械加工方法很难对其进行加工。而电火花加工可以通过控制电极和工件之间的间隙，精确地加工出复杂形状的模具。其次，电火花加工还可以用于制造微细结构。在微电子、光电子等领域，需要制造具有微米级尺寸的结构，传统的加工方法无法满足要求，而电火花加工可以通过控制放电参数，实现微米级的加工精度。此外，电火花加工还可以用于修复损坏的工件表面。在汽车、航空等领域，工件表面经常会出现划痕、凹坑等损伤，通过电火花加工可以将损伤部分去除，恢复工件的表面质量。

总结一下，电火花加工是一种利用电火花放电的原理对金属材料进行加工的方法。它可以用于金属模具的加工、微细结构的制造和工件表面的修复等领域。电火花加工的原理相对简单，但应用广泛，对工件的加工精度高，能够实现复杂形状的加工。随着科技的发展，电火花加工技术将会在更多领域得到应用，并不断完善和发展。

简述电火花切割加工的应用

摘要：

1.电火花切割加工的概述

2.电火花切割加工的应用领域

3.电火花切割加工的优势和特点

4.电火花切割加工的发展趋势

正文：

电火花切割加工是一种利用电火花放电原理进行金属切割的高效加工方法。在我国，电火花切割加工技术已得到广泛应用，为各种行业提供了便捷、高效的金属切割解决方案。

一、电火花切割加工的概述

电火花切割加工的基本原理是利用高速流动的液态介质导电，在工件和工具之间产生电火花放电，使工件材料熔化、蒸发，从而实现切割。这种加工方法具有切割速度快、加工精度高、切口光洁度好等优点。

二、电火花切割加工的应用领域

1.金属加工：电火花切割加工广泛应用于金属加工领域，如机械制造、航空、航天、电子等行业。可以切割各种金属材料，如不锈钢、碳钢、铝等。

2.模具制造：电火花切割加工技术在模具制造领域具有显著优势。通过电火花切割，可以快速精确地制作出复杂形状的模具，缩短模具制造周期，降低生产成本。

3.玻璃加工：电火花切割加工技术在玻璃行业中也具有良好的应用前景。

利用电火花切割，可以实现对玻璃的精确切割，满足各种形状和尺寸的要求。

4.陶瓷加工：电火花切割加工技术在陶瓷行业中也有着广泛的应用。陶瓷材料硬度高、脆性大，传统加工方法难以实现精确切割，而电火花切割则可以克服这些难题，实现高效、精确的陶瓷切割。

三、电火花切割加工的优势和特点

1.切割速度快：电火花切割加工的切割速度远高于传统加工方法，提高了生产效率。

2.加工精度高：电火花切割加工可以实现精确到毫米级的切割精度，满足高精度加工需求。

简要叙述电火花加工的应用场合

电火花加工是一种利用电火花放电原理进行加工的先进技术。它的应用场合非常广泛，可以适用于多种行业和领域。下面将从几个典型的应用场合来进行简要叙述。

首先是模具行业。模具是制造工业中不可或缺的工具，而电火花加工在模具制造中扮演着重要的角色。电火花加工可以用来加工高硬度、高强度的材料，如模具钢、硬质合金等。它可以精确地切割出复杂形状的模具零件，并且能够加工出高精度的表面质量，满足不同行业对模具的要求。

其次是航空航天领域。航空航天领域对零部件的精度和质量要求极高，而电火花加工可以满足这些要求。它可以加工各种复杂形状的航空航天零部件，如涡轮叶片、燃烧室等。电火花加工还可以用于修复和修补航空发动机的叶片和叶轮，提高其使用寿命和性能。

另外一个应用场合是汽车制造业。汽车是现代社会的重要交通工具，而电火花加工在汽车制造中有着广泛的应用。它可以用于制造发动机缸体、曲轴、凸轮轴等关键零部件。电火花加工还可以用于加工汽车模具，如车身模具、车门模具等。通过电火花加工，可以提高汽车零部件的精度和质量，提高汽车的性能和安全性。

电火花加工还广泛应用于电子行业。电子产品对零件的精度要求非常高，而电火花加工可以满足这些要求。它可以加工电子零件的导

电孔、导热孔、微孔等。电火花加工还可以用于制造微细结构，如微型轴承、微型齿轮等。通过电火花加工，可以提高电子产品的性能和可靠性。

除了以上几个典型的应用场合，电火花加工还可以应用于医疗器械制造、光学仪器制造、精密机械制造等领域。它可以加工各种材料，如金属、陶瓷、玻璃等，适用于各种形状的零部件加工。电火花加工具有灵活性强、加工速度快、加工效果好等优点，因此在许多行业中得到了广泛的应用。

电火花加工技术的应用与发展

创新技

术

科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald

通常情况下机械零件上槽和小孔的加工会采用钻、扩、铰、铣等机械加工方法。本文介绍的某机匣组件材料是钴基高温合金C P W 572 C O A L L O Y，由于该材料导热系数小、摩擦系数大、加工硬化严重等现象，如果采用机械加工的方法加工窄槽和小孔，对刀具的性能要求会很高，另外槽侧面R 0.8的圆角清根也很困难。在这种情况下采用电火花加工技术加工零件上的窄槽和小孔无疑会降低零件的加工难度和生产成本。本文就是想通过电加工技术在典型零件加工中的应用与大家共同探索电加工技术在航空发动机零部件制造领域中的应用与发展。

1 电火花成型加工及高速电火花打孔技术在某机匣组件加工中的应用

1.1 电火花成型加工技术的应用

某机匣组件外型尺寸Ф460 m m × 150 m m ，有3组共36个窄槽分布在内圆周上（见图1），由于电火花加工中材料的去除是靠放电时的电热作用实现的，材料的可加工性主要与材料的的导电性及其热学特性有关，而基本与力学性能无关，因此可以突破传统切削加工中对刀具的限制。该机匣组件如果采用铣槽这样的加工方法，那么槽底面清根将会有很大的难度。

因此在拟订工艺路线时，该工序选用了电火花成型加工工艺方法在精密电火花成型机床上一次装夹实现36个槽的加工。由于内圆上槽底面转角呈三维曲面，电极的加工工艺会复杂些，因此选用加工中损耗极低的成型石墨电极加工，而其余槽选用紫铜电

极进行加工。

事实表明，电火花加工技术不仅仅是传统机械加工技术的一种补充，它完全可以实现传统机械加工的精度。另外同机械加工相比电加工也降低了刀具成本，电火花加工使用的电极材料有紫铜、铜钨合金、银钨合金以及石墨等，常用的为紫铜和石墨电极，首先这两种电极的共同特点就是在大脉冲粗加工时都能实现低损耗，并且紫铜电极易于加工。其次紫铜电极价格便宜，以该机匣组件为例，平均每加工一个零件的电极成本约50元左右，而如果使用铣刀进行加工，刀具成本至少要几百元。

电火花加工在皮革加工中的应用

电火花加工在皮革加工中的应用随着科技的不断进步和人们对精细加工要求的提高，电火花加

工技术在制造业甚至是艺术品制作中都得到了广泛的应用。在皮

革加工中，电火花加工也发挥着重要的作用。

一、电火花加工的原理和优点

电火花加工是一种非接触式的精密加工方法，通过在工件与电

极之间施加脉冲电压，使电极与工件的放电过程中产生的电火花

剥离工件表面的微小颗粒，从而实现对工件表面进行切割、穿孔

或雕刻的目的。

电火花加工的优点在于刀具不接触工件，因此不会产生摩擦热，不会使工件变形或产生热应力，同时也不受工件硬度的影响，可

加工硬度高达HRC65的工件。而且电火花加工还可以实现高精度

加工，加工精度可达0.001毫米，且表面质量平滑，不需要进一步的抛光工序。

二、1. 雕刻

电火花加工技术在皮革雕刻方面得到了广泛应用。传统的手工雕刻需要用到一些专门的工具，以制造独特的图案和细节。但是手工雕刻不仅费时费力，而且难以保证精度和一致性。而电火花加工技术可以通过在电极和皮革表面之间产生脉冲电压，精确地控制加工过程，使得加工的图案更加精确、一致，同时也可以在皮革上刻出一些细节，对于仿古、复古、线条清晰的风格有很好的表现。

2. 切割

传统手工皮革切割需要用到手工切割机或切割刀片等工具，不仅效率低下，而且不易控制切割深度。而电火花加工技术可以通过在皮革表面形成电火花，使皮革表面产生放电，割除皮革上的一部分，实现皮革的切割。这种技术不仅切割效率高，而且切割形状可以精确控制，切割精度极高。

3. 装饰

电火花加工技术可以在皮革上制作出很多美丽的花纹和图案，从而实现皮革的装饰。而且电火花加工技术在皮革制品的装饰方

电火花加工

电火花加工技术

摘要：电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM。本文简要介绍了电火花加工技术的发展历程、国内外研究现状以及未来发展趋势。

关键词：电火花加工；发展历程；现状；发展趋势

一、电火花加工简介

电火花加工（英语：Electrical Discharge Machining，简称EDM），是特种加工技术的一种，广泛应用在模具制造、机械加工行业。放电加工可以用来加工传统切削方法难以加工的超硬材料和复杂形状的工件，通常用于加工导电的材料，可以在诸如钛合金、工具钢、碳钢和硬质合金等难加工材料上加工复杂的型腔或者轮廓。

其原理是在导电的工具电极和工件之间施加上周期性快速变化的电压脉冲，通过浸没在绝缘介质中的工具电极与工件之间的脉冲性放电所产生的局部高温使工件表面金属熔化、气化，从而蚀除金属。因此在加工过程中几乎不存在切削力。

二、电火花加工发展历程

1943年，苏联学者拉扎连科夫妇（Dr.

B.R. Lazarenko 及 Dr. N.I. Lazarenko ）发明电火花机，使用电阻、电容回路，即RC 回路。50年代，改进为电阻、电感、电容等回路，即既RLC回路。60年代，改进为晶体管，可控硅脉冲电源。

70年代，改进为高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲、可调波形脉冲电源。80年代，采用工业级CPU控制，能实现G码编辑等功能，极大的提升了使用性能。日本牧野（Makino）公司在1980年发明第一台数字控制放电加工机。至1990年代，采用了多轴控制及刀库（ATC）技术。近些年，无电阻技术、直线导轨技术、混粉技术等一批新工艺也成功运用在电火花机上。

电火花加工的基本原理特点及应用场合

电火花加工的基本原理特点及应用场合电火花加工（EDM）是一种利用电火花放电来加工材料的非传统加工

方法。它适用于任何导电的材料，如金属、合金、陶瓷等。电火花加工的

基本原理是：在加工过程中，由两个电极之间建立电场，当电场强度达到

一定值时，就会在工件表面产生电火花放电，使工件表面上的微小粒子得

到熔化或者蒸发，从而实现加工的目的。

1.适用性广泛：电火花加工可以处理各种导电材料，包括高硬度、高

强度和高耐磨性的材料。它可以加工复杂的形状和小尺寸的工件，同时还

可以进行深孔加工和内外环加工。

2.安全性高：电火花加工不直接与工件接触，因此不会对工件产生物

理应力和变形。另外，由于加工过程中会产生水冷剂或者油冷剂来降低温度，所以工件不会因为过热而产生热变形。

3. 精度高：电火花加工可以实现高精度的加工，其精度可以达到

0.01mm左右。而且由于电火花加工是非机械接触的加工方式，因此可以

避免因为刀具磨损而造成的加工误差。

4.表面质量好：由于电火花加工是通过熔化和蒸发的方式进行加工的，所以在加工过程中没有切削和压痕，工件表面光洁度和粗糙度都可以达到

要求。

1.模具行业：电火花加工可以用于制造高精度的模具，如塑料模具、

铝合金模具、压铸模具等。它可以加工出复杂的形状和细小的孔洞，并且

可以保证模具的精度和表面质量。

2.航空航天行业：电火花加工可以用于制作航空航天行业的零部件，如叶片、导向器、火花塞等。它可以实现复杂的形状和高精度的加工，并且可以保证零部件的强度和耐磨性。

3.医疗器械行业：电火花加工可以用于制造医疗器械的各种零部件，如人工关节、植入物等。它可以加工出精确的形状和尺寸，并且可以保证医疗器械的表面光洁度和粗糙度。

电火花加工原理及应用

电火花加工（EDM）是一种利用电火花在金属工件表面产生高温、高能量的物理效应而加工的一种特殊工艺，也称为放电加工。它是一种热探针加工，通过放电烧蚀金属材料来完成加工工作。

电火花加工的原理是利用电火花放电的高温能使金属工件表面的金属材料熔化和氧化，并有效地清除金属材料。在这个过程中，工件与电极之间维持一定的距离，在放电间隙中增加工作液（通常是去离子水），并应用脉冲电压，在电极和工件之间通过放电来烧蚀金属材料，实现对工件进行加工。

电火花加工可以对硬质的导电材料进行高精度复杂形状的加工，同时对材料硬度没有限制，因此在汽车、航空、医疗设备、模具制造等领域有广泛的应用。

在汽车制造中，电火花加工可以用来制造发动机缸体、气门座圈、齿轮直齿、喷口等高精度复杂零部件。在航空领域，电火花加工可以用来制造导向叶片、燃烧室、推力器等部件。在医疗设备制造中，它可以用于制造高精度的假体和医疗器械。在模具制造中，它可以用来加工模具，使成品更加精确。

电火花加工的优势是可以实现高精度的加工，不受工件硬度的限制，加工后不会产生应力，不会导致材料硬度变化，表面质量好，并且可以实现对复杂形状的加工。因此，在需要进行微小、复杂、高精度加工的领域有着广泛的应用。

然而，电火花加工也存在一些局限性，如加工效率低、表面粗糙度较大、加工深度有限、加工平面需求限制等。因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的加工方法。

总的来说，电火花加工作为一种先进的加工技术，在金属加工领域发挥着重要的作用，特别是在对材料硬度要求高、精度要求高的加工领域有着独特的优势。随着科学技术的不断发展，电火花加工技术必将在未来得到更加广泛的应用。

电火花加工的原理及应用

1. 电火花加工的基本原理

电火花加工是一种利用电脉冲放电的方法来加工金属材料的技术。它通过在工

件和电极之间产生电弧放电，利用电弧放电的高温和高能量来熔化和蒸发工件表面的金属，实现加工效果。具体的原理如下：

•电极与工件之间的间隙放电：电火花加工中，工件和电极之间需要保持一定的间隙，通过在这个间隙内产生电弧放电来进行加工。电弧放电时，电极的一部分材料会被溶解和蒸发，同时工件表面的金属也会被融化。

•间隙放电时的高温和高压：电火花加工中，电弧放电产生的能量非常高，可以瞬间生成高温和高压。这种高温和高压可以使工件表面的金属瞬间熔化和蒸发，形成加工效果。

•电弧放电的控制：电火花加工通过控制电极和工件之间的间隙距离、放电时间和放电频率等参数，来控制电弧放电的大小和位置。通过合理调节这些参数，可以实现对工件表面金属的精细加工。

2. 电火花加工的应用

电火花加工具有以下几个主要的应用领域：

2.1. 模具制造

电火花加工在模具制造中有着广泛的应用。在制造模具的过程中，常常需要对

模具表面进行精细的加工，以满足产品的需求。电火花加工可以对模具表面进行加工，包括刻蚀、细微结构的加工等，由于其加工精度高、加工速度快的特点，可以提高模具制造的效率和质量。

2.2. 精密零件加工

电火花加工在精密零件加工中也有着重要的应用。在一些需要加工复杂形状和

细微结构的零件中，传统的加工方法很难满足要求。而电火花加工可以通过调节参数来实现对零件的精细加工，可以加工出形状复杂、尺寸精度高的零件，应用范围广泛。

2.3. 刀具制造

电火花加工工艺介绍

电火花加工是一种先进的非传统的制造工艺，被广泛应用于精密模具制造、零件加工以及微纳制造领域。它利用电弧的热破坏作用，在工件表面形成电弧行程，通过快速放电产生的高能量脉冲电流，使工件表面的材料熔化和蒸发，从而实现对工件进行精密的切削、锤击和打孔等操作。以下将介绍电火花加工的工艺特点、加工步骤和应用领域。

1.工艺特点：

（1）非接触式加工：电火花加工不需要实际的接触，只需靠电弧放电的热能破坏作用，使工件表面的材料熔化和蒸发，避免了磨损和变形的风险，适用于任何导电材料的加工。

（2）高精度加工：电火花加工能够实现微米级别的高精度加工，可以加工出形状复杂、高精度要求的模具和零件。

（3）加工质量好：电火花加工能够实现无切削力、无刀具磨损的加工方式，加工表面质量好，可以减少后续的抛光和研磨工序。

（4）适用范围广：电火花加工适用于各种硬脆材料的加工，如硬质合金、陶瓷、石英、玻璃等，且不受材料硬度的限制。

2.加工步骤：

（1）工件设计：根据加工要求，设计出工件的形状和尺寸，在CAD 软件中进行建模。

（2）电极制作：根据工件形状和尺寸，制作相应形状的电极。电极通常由铜、铜合金等导电材料制成，使用铜电极可以提高放电效率和加工速度。

（3）夹紧工件和电极：将工件与电极夹具固定在电火花加工机床上，确保工件与电极之间有一定的间隙。

（4）加工参数设置：根据工件材料、形状和尺寸，设置加工参数，

如放电电流、放电时间、脉冲频率等。

（5）加工操作：启动电火花加工机床，通过控制系统控制电极和工

件之间的距离和放电电流，开始进行电火花加工。

电火花加工在航空航天制造中的应用

电火花加工在航空航天制造中的应用电火花加工（Electrical Discharge Machining，简称EDM）是一种高效、精密的加工工艺，可以加工出形状复杂、精度高的零件，特别适用于航空航天领域中高难度、高精度的零部件制造过程。本文将重点介绍电火花加工在航空航天制造中的应用，包括其优势、适用范围、技术原理以及未来发展方向。

一、电火花加工在航空航天领域的优势

1. 高难度、高精度零部件制造。航空航天领域需要制造的零部件往往形状复杂、精度高，使用传统加工方式难以达到要求。而电火花加工可以精确制造复杂曲面、微小孔和多孔等精密零件，其加工精度可达到0.001毫米。

2. 单次切削量小、热影响区域小。电火花加工在加工过程中不会对工件产生振动或剪切，而是通过沉积和电火花放电的方式进行切削，可以保证工件加工后没有切痕和热变形情况。

3. 适用范围广泛。电火花加工可以处理各种类型的工件，包括金属、非金属材料和合金。它可以用于冷加工速度快，使用负载

荷极高的高强度材料，如钛合金等，也可以在有需求的情况下使用多径追踪程序制造混合材料的零部件。

二、电火花加工在航空航天领域的应用

1. 发动机部件的制造。机舱中的发动机部件是航空航天制造中制造难度最高的部件之一，涉及复杂的形状和细节。电火花加工可以精密地制造复杂的轴承、轮毂、涡轮叶片和高压喷油器等部件。

2. 轻质结构零部件的制造。轻质结构零部件因其高强度和低密度，仍然是航空航天领域中需要制造的重要零部件之一。电火花加工可以轻松制造含多个孔和薄壁的重要零部件，例如燃气轮机压缩叶片等。

电火花加工的原理及其应用

1. 原理介绍

电火花加工（Electrical Discharge Machining，简称EDM）是一种利用电蚀作用来加工金属材料的非传统加工方法。其原理是利用电脉冲产生高温电弧和高速电子撞击，使工件表面产生蚀剥现象，最终实现金属材料的高精度加工。

2. 基本过程

电火花加工的基本过程可以分为以下几个步骤：

•注油：在工件和电极之间注入防火花液体，用于冷却和清洗工件表面。

•装夹：将要加工的工件固定在加工台上，与电极相对位置调整。

•设置参数：根据加工要求，设置电极形状、工作电流、工作时间等参数。

•开始加工：启动电火花机，通过控制电脉冲的频率、幅值等参数，使电极和工件之间发生电弧放电。

•蚀剥过程：电弧放电产生的高温和高速电子撞击工件表面，使金属材料脱落。

•冷却清洗：持续注入防火花液体，冷却和清洗工件表面。

•监控检测：通过测量工件尺寸和表面粗糙度等参数，对加工效果进行监控和调整。

•完成加工：根据加工要求，达到预定的尺寸和表面精度要求后，停止加工。

3. 应用领域

电火花加工具有以下几个优点，使其在一些特定领域得到广泛应用：•高精度加工：电火花加工可以在金属材料上实现针对性零件的高精度加工，可以达到亚微米级的表面精度，并且不会产生显微结构损伤。

•非接触加工：电火花加工过程中，电极与工件不直接接触，避免了物理切削的力和热造成的变形和残余应力。

•适用性广泛：无论是硬质材料，还是复杂形状的工件，电火花加工都能灵活应对。

•加工效率高：与传统切削加工相比，电火花加工可以同时加工多个工件，大大提高了效率。

电火花的原理及应用

1. 电火花的原理

电火花是一种产生极高温度的电弧现象，其原理基于放电现象。当两个电极之

间的电压升高到一定程度时，电场强度足以克服绝缘介质的电阻，从而在两个电极之间产生电荷流动，形成电流。在这个过程中，由于电极之间的电阻和电流的极高，电能会被转化为热能，导致电极之间的绝缘介质受热膨胀和破裂，从而形成电火花。

电火花的产生有以下几个步骤：

1.两个电极之间建立电场：通过施加电压或间隙的非均匀性，电极之间

会形成电场。

2.电离和电子释放：电场会导致空气分子发生电离，产生自由电子。

3.电子加速和碰撞：自由电子在电场的作用下加速，并与其它空气分子

发生碰撞。

4.绝缘介质破裂：电子与空气分子的碰撞会导致绝缘介质受热膨胀和破

裂。

5.电火花形成：绝缘介质破裂后，电流通过电极之间的破裂路径，形成

电弧。

2. 电火花的应用

电火花在工业和实验室中有许多应用，主要包括以下几个方面：

2.1 点火系统

电火花可用于点火系统，特别是内燃机的点火系统。内燃机需要一个可靠的点

火源来引燃燃料混合物，从而启动发动机。电火花塞是最常见的点火系统，通过产生电火花来点燃气体混合物。电火花的高温和能量可以快速点燃空燃比适当的燃料混合物。

2.2 电火花放电加工

电火花放电加工是一种用于材料加工的非传统方法。通过在材料表面形成一系

列电弧放电，可以减小材料的硬度，降低抗拉强度，从而实现对材料的精密加工和改变表面形貌的目的。电火花放电加工广泛应用于模具加工和珠宝首饰制造等领域。

2.3 电火花光谱分析

电火花光谱分析是一种用于元素分析的方法，通过电火花的高温和能量，可以

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电火花的技术应用现状

及发展趋势

姓名：张亚超

学号：

班级：

专业：机械设计与制造

日期：2012年12月27日

摘要

在分析总结国内外电火花线切割技术研究现状以及我国近几年来所取得的进步基础上,以及在电火花加工技术在汽车、航空航天、模具等制造工业中有着广泛的应用，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。本文从电火花加工技术发展的基本现状、数控电火花加工的操作过程、数控电火花加工新工艺的应用以及电火花加工技术的发展趋势以及发展建议。论述了我国电火花线切割技术的发展趋势及其主要任务。

关键词:电火花线切割;研究现状;发展趋势

引言 (4)

一、数控电火花加工技术现状 (4)

二、电火花技术发展趋势 (5)

(一)精密化 (5)

(二)智能化 (5)

(三)自动化 (6)

(四)高效化 (6)

（五）绿色工作液得到应用 (7)

(六）电火花加工技术的改进 (7)

(七）其它 (8)

三、电火花技术中的新应用 (8)

（一）标准化夹具实现快速精密定位 (8)

（二）混粉加工方法实现镜面加工效果 (8)

（三）摇动加工方法实现高精度加工 (9)

（四）多轴联动加工方法实现复杂加工 (9)

（五）基于PC的数控系统的开发 (10)

（六）多次切割工艺的应用 (10)

参考文献 (11)

引言

目前，随着电子、信息等高新技术的不断发展及市场需求个性化与多元化，世界各国都把机械制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，将其他学科的高技术成果引入机械制造业中。因此机械制造业的内涵与水平已今非昔比，它是基于先进制造技术的现代制造产业。纵观现代机械制造技术的新发展，其重要特征主要体现在它的绿色制造、计算机集成制造、柔性制造、虚拟制造、智能制造、并行工程、敏捷制造和网络制造等方面。机械制造行业不断遇到高硬度，高韧性，高熔点等难切割加工材料以及特殊结构特别市复杂曲面零件的加工难题。解决这些问题极大地促进了电火花线切割加工技术的发展，促进电火花线切割加工新方法，新工艺的不断表现，扩大了电火花线切割加工的适用范围。电火花切割技术是先进制造技术之一，在机械生产中应用范围广，从国内来看，我国的电火花线切割加工技术发展迅速，尤其是我国特有的单向(高速)走丝电火花线切割机构简单，价格低廉，各方面指标都有了较大的提高。因此，进一步研究高速走丝电火线切割加工技术，扩大其加工范围，尤其是利用计算机等高科技工具和先进的科学方法来提高我国电火花线切割技术水平，缩短同发达国家的差距，不仅具有重要的意义，而且具有显著的经济和社会、效益。近年来，电火花技术的研究和应用日新月异（见下表1），并在精密微细化、智能化、个性化、绿色环保化和高效化等方面获得了长足的发展[1][2]。

一、数控电火花加工技术现状

电火花线切割技术经过近半个世纪的发展,现已十分成熟,并达到了相当高的工艺水平:最大的切割速度可达325mm2/min,最佳表面粗糙度达Ra0.1～0.2μm,加工尺寸精度可控制在几个微米之内,高速走丝电火花线切割机还能稳定切割1米的超厚工件。数控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。该项技术在20世纪40年代开始研究并逐步应用于生产。从最初只能去除折断在工件中

的钻头、丝锥、切割硬质合金刀片开始，经过半个多世纪的发展，电火花加工现在已成为精密模具、复杂形状零件以及精密微小孔加工的重要装备，在航空航天、模具制造等领域获得了极为广泛的应用。近年来，电火花技术的研究和应用日新月异，并在精密微细化、智能化、个性化、绿色环保化和高效化等方面获得了长足的发展。

“电火花加工的优点就是精密加工”，精密电火花加工一直是电火花加工技术的一个重要发展方向。信息、航空航天、电子、国防等领域尖端科学技术发展对模具的精密化及精密产品零件的加工要求，又促进了电火花加工技术的发展。根据国外的调查和统计，在众多的微细加工方法中(切削、线切割、磨削、激光、超声、电子束等加工)，电火花微细加工的应用占第一位[3]，这说明了电火花微细加工的重要作用。实现精密、微细加工的一个重要条件是加工单位(即每次放电的蚀除量)尽可能小。随着现代电力电子技术的发展，电火花加工的加工精度与表面质量得到了极大的提高，加工单位也日趋变小，有些零件的加工精度已属于微纳加工的范畴。目前，应用电火花成形加工技术已可稳定地得到尺寸精度高于0.1μm、表面粗糙度Ra <0.01μm的加工表面。电火花成形加工已成为零件精、微加工的有效手段之一。

二、电火花技术发展趋势

（一）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。

（二）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。目前智能化技术不断地升级，使得智能控制技术的应用范围更加的广泛。随着市场对电加工要求的提升，智能化技术将获得更为广阔的发展空间。

（三）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。

（四）高效化

现代加工的要求为数控电火花加工技术提供了最佳的加工模式，即要求在保证加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。如手机外壳、家电制品、电器用品、电子仪表等领域，都要求将大面积（例如100×100mm）工件的放电时间大幅缩短，同时又要降低粗糙度。从原来的Ra0.8μm改进到Ra0.25μm，使放电后不必再进行手工抛光处理。这不但缩短了加工时间且省却后处理的麻烦，同时