摘 要：在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)不斷提升的今天，傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝的弊端逐漸顯現(xiàn)，電火花加工技術(shù)隨之更新，并得到迅速發(fā)展。當(dāng)前，超聲輔助電火花加工工藝在工業(yè)生產(chǎn)中普遍開(kāi)展，同時(shí)隨著工業(yè)生產(chǎn)中綠色環(huán)保的理念不斷深入，將工藝介質(zhì)不斷更迭在電火花加工技術(shù)里，我國(guó)電火花加工技術(shù)水平隨之發(fā)展，起到關(guān)鍵的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：電火花加工;氣體介質(zhì);超聲振動(dòng)

很多裝備設(shè)計(jì)中，為保障零件的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，常用難加工金屬材料。為保證材料組織的穩(wěn)定，零件毛坯設(shè)計(jì)比較大，導(dǎo)致加工中材料去除量比較大。目前主要是采用切削加工或電火花成型加工，都存在成本高、效率低的問(wèn)題。超聲輔助電火花加工綜合了數(shù)控切削加工和電火花成型加工優(yōu)勢(shì)，由數(shù)控系統(tǒng)控制標(biāo)準(zhǔn)電極，按軌跡加工，解決切削加工中刀具磨損大的問(wèn)題和電火花成型加工中電極制造難的問(wèn)題，并且利于極間蝕除顆粒排出，有助于提高加工效率，但是加工過(guò)程復(fù)雜而難以有效控制。經(jīng)國(guó)內(nèi)外學(xué)者多年努力，特種加工中超聲輔助電火花加工工藝研究取得了突破性進(jìn)展。

1 特種加工中超聲輔助電火花加工工藝基本原理

超聲輔助電火花加工技術(shù)把多種新型介質(zhì)的電火花加工技術(shù)應(yīng)用于電火花技術(shù)加工中，通過(guò)分層制造原理，借鑒快速原型制造技術(shù)進(jìn)行分層數(shù)控加工，實(shí)現(xiàn)加工工藝的完成。

超聲輔助電火花工藝加工工作原理如下：

簡(jiǎn)易電極在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，根據(jù)超聲振動(dòng)輔助，按照預(yù)定的軌跡進(jìn)行分層掃描加工（可在超聲振動(dòng)輔助下通過(guò)工具電極與工件之間的不同放點(diǎn)位置的介質(zhì)放電加工出所需的工件形狀）;在整個(gè)電火花加工過(guò)程中，工具電極與工件分別于脈沖電源的兩端連接，工具電極旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行超聲振動(dòng)，同時(shí)管狀工具電極中可通以液體、氣體等多種形式的電火花介質(zhì);在數(shù)控系統(tǒng)的作用下，工具電極的底面始終與被加工表面保持適當(dāng)?shù)木嚯x，并在絕緣強(qiáng)度最低處或間隙最小處擊穿產(chǎn)生火花放電，放電產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫使工件電極表面材料熔化和氣化;這樣隨著連續(xù)不斷的重負(fù)脈沖放電以及工具電極的伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，加工軌跡上的工件材料逐漸被蝕除，進(jìn)而加工出所需的工件形狀。

2 特種加工中超聲輔助電火花加工技術(shù)特點(diǎn)

電火花加工利用工具電極與工件之間的脈沖性火花放電產(chǎn)生的局部高溫、高壓來(lái)蝕除工件材料，可加工任何硬、脆、韌的導(dǎo)電材料。隨著技術(shù)發(fā)展，電火花加工的加工對(duì)象已經(jīng)擴(kuò)展到非導(dǎo)電材料領(lǐng)域，并向微細(xì)領(lǐng)域發(fā)展。電火花加工的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

超聲輔助氣中電火花加工工藝根據(jù)分層制造的電火花加工方式，其加工思想是將復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)制造過(guò)程演變?yōu)檩^為簡(jiǎn)單的二維結(jié)構(gòu)的制造過(guò)程，與等高線數(shù)控類似，利用簡(jiǎn)易電極，逐層去除加工材料，從而簡(jiǎn)化了制造的難度。該技術(shù)的關(guān)鍵體現(xiàn)在層面本身的制造精度和層面之間的平滑過(guò)渡上。從工藝的角度講，層面之間的平滑過(guò)渡是通過(guò)分層厚度來(lái)體現(xiàn)的，而層面本身的制造精度一般由電極軌跡的規(guī)劃來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 特種加工中超聲輔助電火花加工技術(shù)存在的問(wèn)題

電火花加工工藝是在20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的電火花成型加工技術(shù)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者開(kāi)展了大量研究，取得了很大進(jìn)展，但在機(jī)理、設(shè)備、介質(zhì)、工藝、質(zhì)量等方面的研究仍顯不足，目前電火花加工還存在智能化程度較低、操作困難、成本高和效率低等問(wèn)題。

電火花工藝放電機(jī)理的研究，主要開(kāi)展了放電點(diǎn)的位置、氣泡運(yùn)動(dòng)、等離子體通道直徑等方面的研究，研究手段主要是依賴高速攝像機(jī)、應(yīng)力傳感器等檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行理論分析。但是，各方面的研究相對(duì)獨(dú)立，沒(méi)有開(kāi)展系統(tǒng)分析研究，對(duì)材料熔化、蝕除顆粒排出等機(jī)理沒(méi)有深入研究，對(duì)于微細(xì)工件加工還需要尺度效應(yīng)和錯(cuò)位理論等有關(guān)理論研究，需要?dú)w納總結(jié)加工特性，以理論指導(dǎo)試驗(yàn)和實(shí)踐。

4 特種加工中超聲輔助電火花加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前制造行業(yè)中，難加工材料加工，采用切削加工的局限越來(lái)越明顯，不僅效率低、周期長(zhǎng)、刀具成本大，且以進(jìn)口為主存在一定的戰(zhàn)略隱患。采用超聲輔助電火花加工技術(shù)能夠較好地解決這些問(wèn)題，值得進(jìn)一步被重視，向高速化、精密化、細(xì)微化和綠色化發(fā)展。

（1）高速化發(fā)展。目前研究采用的伺服驅(qū)動(dòng)方式，控制精度不高，面對(duì)批量生產(chǎn)需求的差距很大，研發(fā)高效伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)勢(shì)在必行。

（2）精密化發(fā)展。極性效應(yīng)，是電火花加工的基本機(jī)理。在極性效應(yīng)的作用下，電極逐步損耗變形，減低了銑削加工的精度。不斷積累的加工屑，會(huì)影響電火花銑削過(guò)程的穩(wěn)定性，進(jìn)一步降低成型精度。因此，在今后的發(fā)展工藝中，應(yīng)注重提高設(shè)備的先進(jìn)性、工藝和技術(shù)的精細(xì)及加工精度的準(zhǔn)確率。

（3）微細(xì)化發(fā)展。微細(xì)電火花加工是重要的微細(xì)加工技術(shù)，尤其是一些微小三維型面的加工中，其電極制作難度大、損耗大，導(dǎo)致成本高、精度低，采用微細(xì)電火花銑削加工技術(shù)能夠解決這一瓶頸問(wèn)題，但是，目前電火花銑削加工的微尺寸工件的表面質(zhì)量不高。因此，未來(lái)有效改善微細(xì)電火花銑削加工技術(shù)的加工質(zhì)量值得深入研究。

（4）綠色化發(fā)展 。綠色制造是先進(jìn)制造理念和模式，電火花銑削加工技術(shù)融入該理念，是實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程環(huán)境友好的重要舉措。當(dāng)前，電火花加工中，工作介質(zhì)因電離而產(chǎn)生有害氣霧、加工產(chǎn)生的噪音，以及資源消耗、電磁輻射、刺激性氣味等問(wèn)題比較嚴(yán)重。未來(lái)，電火花銑削加工提高綠色性能，選擇與應(yīng)用優(yōu)質(zhì)介質(zhì)，減少電離氣霧;提高設(shè)備主軸精密驅(qū)動(dòng)，降低噪聲，以及廣泛開(kāi)展集成加工，提高效能比。

經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)者多年的研究，電火花銑削技術(shù)的研究已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，為機(jī)械加工，尤其是難加工材料的加工做出了貢獻(xiàn)。但是，還存在加工效率低，加工精度低，加工成本高，以及微細(xì)化加工難以突破等問(wèn)題。為了適應(yīng)制造業(yè)發(fā)展需求，今后應(yīng)重視高速化、精密化、細(xì)微化和綠色化。

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作者簡(jiǎn)介：崔同磊（1993-），男，山東昌樂(lè)人，碩士研究生，研究方向：特種加工。