发信人: killest (矛盾), 信区: NTM
标  题: 国外特种加工技术最新进展[6]
发信站: 紫 丁 香 (Sun Jan  9 12:51:08 2000), 转信

2．3电火花加工数控系统与控制方法
2．3．1电火花加工数控系统 80年代后，电火花加工设备及工艺已经实现了数控化
和适应控制化，极大地推进了电火花加工技术的发展与应用。目前较有影响的电火
花加工数控系统有瑞士CHARMILLS公司的电火花机床ROBOFORM 1000系列，日本
SODICK公司的MARK 21电源系统，瑞士AGIE公司的电火花机床AGIETRON C系列等。
在数控系统硬件方面，先进的电火花CNC系统都采用了高速度的32位微处理器或多
CPU技术。日本SODICK公司的A500-E型数控电火花机床，装有32位CPU，大大提高了
计算的速度，可同时控制五轴。瑞士AGIE公司的AGIETRON U型机床的CNC控制器有
12个微处理器，可以对不同的任务进行并行处理。
国外的电加工数控系统还具有较高的自动化程度及系统的集成功能，如
CHARMILLES公司的ROBOFORM 1000系列电火花成型机床，配有自动交换电极和自动
装卸工件的电极库和机械手，可全自动地工作。功能强大的数控系统简化了加工前
的准备工作，并可以连接在柔性制造系统中。
2．3．2电火花加工智能控制技术 加工过程控制始终是电火花加工的一项关键技术
，这是因为在电火花加工中加工过程稳定性的维持、加工效率的提高和电极损耗率
的降低都直接依赖于加工过程的控制性能。伴随着控制理论的发展，电火花加工控
制技术走过了一条从简单的放电间隙伺服跟踪控制到自适应控制、智能控制的发展
之路。从70年代开始，自适应控制开始应用于电火花加工的过程控制和脉冲电源控
制中，并成为这一时期的研究热点[41-44]。进入90年代后，智能控制理论开始应
用于电火花加工的过程控制中，尤其是模糊控制技术和专家系统的应用获得了前所
未有的成功。目前，日本的三菱电机[45]、Sodick[46]，瑞士的AGIE、
Charmilles[47]等国外知名的电加工机床制造公司都在其数控电火花成型机上不同
程度地应用了模糊控制技术，并且都大幅度提高了加工效率和加工稳定性，极大地
简化了操作过程，拓宽了加工的适用范围。特别是在加工深窄槽、尖角、深型腔等
方面更显示出其优异性。
3．激光加工技术
激光独特的光学性能使之在现代制造领域占有一席之地，解决了生产实际中的加工
难题，在打孔、切割、表面处理等方面得到了广泛的应用。随着现代电子、计算机
和控制技术的发展，激光加工技术已经成为集光、机、电、计算机、控制、物理、
化学和材料于一体的多学科交叉的高新技术[52，53]。
3．1 微细激光加工
近年来，由于激光源性能的提高，微细激光加工技术得到了迅速发展，在各种金属
、陶瓷、玻璃和半导体等不同材料的具有微米尺寸的微小零件或装置的加工中得到
了充分的应用。面对二十一世纪的制造技术的挑战，微细激光加工技术的一系列优
点已经引起了科技人员的高度重视。激光加工技术具有如下特点：加工时间短，工
件热应力小，并且可控性能好；由于是非接触无刀具加工，不存在刀具的损耗和折
断等问题；在加工过程中，不需要润滑和工作液介质（如电火花加工中的煤油）；
由于激光器和工件可有一定的距离，故此激光加工可以在其它加工方法不易达到的
狭小空间实现；由于激光高的能量密度，几乎所有的材料都可以进行加工，而不必
考虑这些材料的机械性能。尽管如此，传统的激光加工技术在生产实际中也存在着
大的热影响区和不可避免的融化材料以及需要进一步精加工等不足。针对这些问题
，德国的Hans Kurt T?NSHOFF 利用超短脉冲激光加工机加工出了高质量的微孔和
微小零件。这种激光加工机的脉冲宽度为毫微微秒数量级，能够快速去除材料，并
且没有卷边。图10分别是在铜、钛、不锈钢和形状记忆合金上进行的微细激光加工
实例[48]。

3．2材料表面的激光处理
大功率的激光器的出现是材料表面激光处理的前提条件。经过激光表面处理的材料
在强度、耐磨性和使用寿命等方面上都会得到很大的提高。
表面毛化的冷扎钢板具有易于成型、改善成型时的润滑条件和增强吸附油漆的能力
等特点。而激光毛化技术是一种主要的表面毛化处理方法。它不仅可以使轧辊表面
材料表面显微硬度提高，从而提高轧辊的使用寿命，而且可以改善扎制条件，从而
提高扎制钢板的表面质量[49]。
我们知道，在电火花加工中，零件的表面会产生热影响层和微细裂纹。为了提高电
火花加工后的零件的使用寿命，日本的Takeo TAMURA 利用CO2激光器对电火花加工
后的零件的表面进行了处理，使热影响层和微细裂纹消失[50]。
3．3大功率和新型激光器的应用
大功率和新型激光器在激光加工尤其是在激光切割中的应用已经引起人们极大的关
注。图11是德国制造的在工业中得到应用的20千瓦CO2激光器样品。

该激光器的外形尺寸为3米、2.25米和2.6米。输出功率的稳定度好于±2%，能量峰
值密度约为1.5×107W/cm2。该装置在可以切割厚度达到20毫米的不锈钢板，并且
具有良好的切割质量，同样对于铝合金和铜的加工也获得了良好的加工速度和加工
质量[51]。除CO2激光器外，半导体激光器叠堆直接用于加工、焊接；半导体二极
管激励的YAG激光器，其输出功率已可达1kW以上，如图12所示[51]。相对于传统激
光器而言，新型激光器具有体积小、重量轻；对环境要求较为宽松；转换效率高和
免维护等特点，应密切关注国际上在此方向的研究与发展。

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