发信人: killest (矛盾), 信区: NTM
标  题: 国外特种加工技术最新进展[4]
发信站: 紫 丁 香 (Sun Jan  9 12:49:55 2000), 转信

2．2电火花加工新方法的研究
2．2．1气中放电加工技术 一般认为，液体绝缘性工作液（如煤油或去离子水等）
在电火花加工中是不可替代的，其在加工中所起的冷却、排屑和压缩放电通道等作
用使得电火花加工得以稳定、可靠地进行。但液中放电加工也同样带来了加工设备
庞大复杂、电极损耗较大等显而易见的缺点。如果能实现真正意义上的气中放电加
工，将无疑对电火花加工工艺和设备本身产生革命性的变化。日本东京农工大学国
枝正典等人对此种加工方式进行了较为深入的研究并取得了令人振奋的实验结果
(10,11(。
气中放电加工的原理如图4所示。加工过程中，管状电极作回转和轴向伺服运动，
高压气体从管中高速喷出以避免加工屑反粘凝固在电极和工件表面上，同时加速了
熔融和汽化金属的抛出过程，并起到冷却电极的作用。国枝正典的研究发现，气中
放电加工的最大优越性在于其加工过程中的电极损耗率极低，图5是他们得出的实
验曲线。可以看出，其电极损耗几乎与脉冲宽度无关，这暗示了用气中放电进行窄
脉宽精微电火花加工的可能性。利用逐层扫描铣削加工方式，国枝正典等人还利用
(0.3mm的管状电极进行了气中放电三维型面的加工实验，图6是其加工实例照片。


2．2．2混粉工作液电火花镜面加工技术 电火花加工后的工件表面一般较为粗糙，
且表层有一层厚度不均、具有微裂纹和残余拉应力的“白层”[12]，这对零件的使
用性能和寿命都是不利的，无法满足精度和表面质量要求较高零件的设计和使用要
求。为此通常需要对电火花加工后的表面进行抛光，这不但增加了产品的制造周期
和制造费用，而且由于对复杂型面的抛光常常是采用手工操作，抛光后工件型面的
精度难于保证。为此，如果能通过适当的手段，改善电火花加工后的表面质量，进
而省去抛光工序将具有非常重要的实际意义。
由电火花加工机理可知，要改善电火花加工后的表面粗糙度，只需减小电火花加工
中的单脉冲放电能量即可。对小面积电火花加工而言，这样做是非常有效的。但对
于大面积电火花加工，由于工件和电极间形成的极间电容相应变大，对放电能量的
储能作用加强，当单个小能量脉冲到来时，工件和电极间并不发生放电，只有当多
个脉冲到来，极间电容中储存了足够的能量，使极间电压达到击穿值，才能发生脉
冲放电。但此时的放电能量已远大于单个脉冲能量，因此单纯通过减小单脉冲放电
能量并不能完成低粗糙度值的大面积电火花加工。80年代末日本学者毛利尚武等人
在研究中发现在工作液中添加一定数量的硅、铝等微细粉末，会显著改善电火花加
工后的表面粗糙度，达到类似镜面的效果，从而提出了混粉电火花镜面加工技术
[13,14]。此后诸多学者从机理与工艺等方面对混粉电火花镜面加工技术展开了大
量的实验研究[15-23]。研究表明，在工作液中添加适量的Si、Al、Ni等粉末时，
导致加工表面粗糙度降低的原因可能有：加工中放电间隙将明显增大，使放电对工
件表面产生的冲击压力减小，从而使放电熔池中的熔融金属抛出量减小，形成较浅
的放电蚀坑；金属及半导体粉末与工件加工表面之间将产生微放电，使放电电流分
散于整个加工表面，形成放电分散，有效地防止了放电蚀坑的多次重叠；混粉工作
液还将分散极间电容，从而使极间电容减小，有效地减少了放电脉冲能量；工作液
中的硬脆性粉末，对电极和工件表面可能还具有有研磨、抛光等作用。当然对混粉
工作液镜面电火花加工技术的研究目前还远未完善,有许多内容尚需进一步深入研
究，但毕竟人们已经看到了实现大面积镜面电火花加工的可能性。图7是用混粉工
作液电火花加工出的三维曲面照片[24]。

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