电火花范文10篇

摘要:金属模具因为其表面所具有的高硬度属性，其加工过程大多需要通过电火花加工完成。为了提高加工质量、优化加工工艺，详细研究了电火花加工工艺对金属材料表面的影响。通过对比电火花线切割所使用的割一修三法和磨削抛光法，综合分析对金属材料表面粗糙度、微观缺陷相关参数，从而获取电火花加工热应力对硬质合金表面的影响。旨在为未来金属材料加工和电火花加工工艺升级提供理论借鉴。

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

摘要：概述了电火花镜面加工发展情况，提出了混气电火花镜面加工工艺。分析了混气电火花镜面加工的原理，设计了混气装置，并进行了加工实验，实验结果表明混气电火花加工能够有效地改善加工表面粗糙度和提高生产率。

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

电火花加工在实际生产中得到越来越广泛的应用。在开放式华中I型数控平台上开发出电火花加工数控系统，使系统具有良好的开放性和模块化功能，能根据需要随时调整机床的加工参数和工艺参数等，改善了机床的柔性，扩大了机床的加工范围。同时使二次开发后的专用CNC系统仍具有一定的开放性、扩展性，以便再进行后续开发时简化研制工作和提高市场应变能力，更好地满足用户的要求。

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。

电火花雕刻加工是一种成型加工技术。它借鉴数控铣削加工方式，利用简单电极在数控系统控制下，按照一定轨迹运动，通过简单电极与工件之间在不同相对位置的放电加工出所需工件形状。由于电火花加工靠放电时的电热和非接触加工的特点，已广泛地应用到硬脆材料的加工。由于电火花加工过程中电极的损耗，其编程的加工工艺规划不完全同于一般的数控铣床。

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

摘要：以加工微小复杂零件为目标，对采用直径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，开发出了由微细丝走丝系统、细丝导向器和微精加工电源等构成的微细电火花线切割加工系统，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数控单向走丝电火花线切割机床。

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

1注塑模具筋位加工方案分析

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。

一、LIGA技术在微模具制作中的应用

（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

摘要：现代机械加工新技术课程包括四部分内容：切削、非切削加工、复合加工新技术、难加工材料的加工新技术。明确了各加工技术的核心概念，比如：非常温切削与分子运动密切相关；振动切削和超声波切削利用了共振现象；超声波加工的工作原理类似于爆炸冲击波的作用等。

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。

摘要：机械模具对于机械加工制造行业具有重要的应用价值。在机械加工领域，模具的性能在很大程度上决定了机械加工工艺的水平。因此，机械模具的加工制造技术得到了业内人士的广泛重视。目前，使用数控技术加工机械模具是应用最广泛的模具加工方式。为了进一步提升机械模具数控加工制造技术的应用水平，本文主要介绍了机械模具数控加工制造技术及其应用特点，并对该技术的实际应用进行了重点分析。

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。

摘要：随着我国塑料模具加工行业的不断发展，塑料模具加工工艺也不断得到进步，这些进步彻底改变了以往传统的模具设计以及制造方式，为我国塑料模具的进一步发展打下了坚实的基础。现首先对我国塑料模具加工工艺现状进行分析，然后对其未来发展趋势进行探讨，希望能够为促进我国塑料模具加工工艺事业发展提供理论依据。

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