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中国机械工程第
16
卷第
17
期
2005
年
9
月上半月
电火花成形加工技术的研究现状和发展趋势
张勤河
l
张建华
1
1.山东大学,济南,
250061
杜如虚
2
艾兴
1
2.
香港中文大学,香港
摘要:从电火花加工基础理论、电火花加工工艺理论等方面分析总结了目前国内外电火花
加工技术的研究现状,论述了电火花加工技术未来的发展趋势。
关键词:电火花加工;加工理论;加工工艺;研究现状;发展趋势
中图分类号:
TG661
文章编号:
1004
一
132
X
(2005)
17-1586
一
07
Present
Research
Status
and
Development
Trends
of
EDM
Zhang
Qinhe
1
Zhang
Jianhua
1
Du
Ruxu
2
Ai
Xing
1
1.
Shandong
University
,
Jinan
, 250061
2.
Chinese
U
niversity
of
Hong
Kong
,
Hong
Kong
Abstract:
The
present
research
status
of
electrical
discharge
machining(EDM)
including
its
basic
machining
theory
and
machining
process
theory
were
introduced
in
this
pape
r.
The
development
trends
of
EDM
were
also
discussed.
Key
words:
electrical
discharge
machining(
EDM);
machining
theory;
machining
technology;
pres-
ent
research
status;
development
trend
O
引言
电火花放电加工是分别把工件和工具制作成
两个电极,利用两极间脉冲火花放电产生的热能,
熔化、蒸发和抛出工件电极材料,达到加工工件的
目的。自从
1943
年前苏联科学家拉扎林科夫妇
发明电火花加工
(electrical
discharge
machining
,
EDM)
方法以来,经过半个多世纪的研究和开发,
电火花加工已成为一种重要的加工手段,在机械、
宇航、电子、仪器、轻工、汽车等领域获得了广泛的
应用。近年来,随着现代科学技术,尤其是微电
子、自动控制和计算机技术的不断进步,电火花加
工技术得到了飞速发展。
1
电火花加工技术的研究现状
1.
1
电火花加工基础理论研究
在电火花加工基础理论研究领域,由于放电
过程本身的复杂性、随机性,近几年来在放电间隙
的物理状态和过程的研究方面未取得突破性进
展,但仍有一些研究成果值得注意。
开利伟等
[IJ
研究发现,在脉冲放电持续期间,
放电通道的位置和形状并非一成不变,放电通道
中的等离子体很容易受干扰而产生剧烈震蔼,使
放电通道出现扭折,表现出波动特性。这是因为
带电粒子在放电通道中的振荡可分解为纵振和横
振两个分量,横振分量是引起放电通道波动的原
收稿日期
:2004-06-18
修回日期
2005-04-20
基金项目:国家自然科学基金资助项目
(50305018)
• 1586 •
因。放电通道的波动使放电通道中心带电粒子密
度最大的点不会始终落在放电斑点的中心点,而
是在放电区域内游动。在这种情况下,电极表面
上的放电区域内某一点所受到的冲击压力是变化
的,放电所形成的凹坑也随之变化。放电通道达
到位形平衡后,其横振对材料的抛出起主导作用。
Kunieda
等山也进行了类似的研究,他们通过对
单脉冲放电之后的放电凹坑进行了观察,发现放
电凹坑的周围有很多较小的放电凹坑,据此推断
出,在单脉冲放电期间,带电粒子在一个小的区域
内高速运动,产生运动的原因是阴极表面和内部
材料功函数的差异以及放电凹坑底部和上缘的电
场力差异。
Chen
等
[3J
对电火花放电加工过程进行了系
统分析,研究了不同的加工放电电流、脉宽、脉间
参数对放电加工效率和表面加工质量的影响,建
立了放电加工中材料去除率和加工表面粗糙度的
理论模型,推导出材料去除率公式,公式表明材料
去除率随放电电流、脉冲宽度的增加而增加,随脉
冲间隔的增加而降低。
Singh
等[
4
J
通过大量的研究得出,放电加工
过程中,材料的熔化是材料去除的主要原因,但对
短脉冲(小于
5μm)
放电加工,材料的熔化不再是
材料去除的主要原因。在短脉冲放电时,材料没
有足够的时间吸收足以使其局部熔化的热量,因
此短脉冲放电中几乎没有熔融现象发生。短脉冲
放电加工中,材料的去除主要靠作用在工件表面
的静电力。对于长脉冲(大于
100μm)
放电加工,