電火花加工的現(xiàn)狀與前景畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　論題題名：電火花加工的現(xiàn)狀與前景</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　目前，在電火花加工基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域，由于放電過程本身的復(fù)雜性、隨機(jī)性以及研究手段缺乏創(chuàng)新性， 迄今尚未取得突破性進(jìn)展。但在加工工藝和控制理論研究領(lǐng)域，由于研究成果可直接應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，因此已成為目前電火花成形加工技術(shù)研究中較為活躍的領(lǐng)域，其研究熱點(diǎn)主要

2、集中在高效加工技術(shù)、高精密 加工技術(shù)(如鏡面加工技術(shù))、低損耗加工技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)、非導(dǎo)電材料加工技術(shù)、電火花表面處理技 術(shù)、智能控制技術(shù)(如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制技術(shù)、專家系統(tǒng)等)以及操作安全、環(huán)境保護(hù)等方面。 在工藝設(shè)備開發(fā)方面，目前的新型電火花成形加工機(jī)床在加工功能、加工精度、自動化程度、可靠性等方 面已全面改善，許多機(jī)床已具備了在線檢測、智能控制、模塊化等功能，已不再是傳統(tǒng)意義上的特種加工機(jī)床，而更像切削加工中的數(shù)控機(jī)床甚

3、至加工中心。</p><p>　　關(guān)鍵詞：技術(shù)；產(chǎn)業(yè)；發(fā)展；前景</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The electric spark forming processing technology development status of electric spark machining at pres

4、ent, in the field of fundamental research, since the discharge process complexity, randomness and study means lack of innovation, has so far not been achieved breakthrough progress.But in the process and control theory r

5、esearch area, the research results can be directly applied to production practice, because this has become the current EDM technology research in active field, its research main</p><p>　　Key words: technolog

6、y; industry; development prospect;</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　電火花的加工……………………………………………………………………</p><p>　　1.1電火花加工的定義………………………………………………………</p><p>　　1.2電火花加工的

7、特點(diǎn)………………………………………………………</p><p>　　1.3電火花加工機(jī)床的組成及作用…………………………………………</p><p>　　1.4實(shí)現(xiàn)電火花加工的條件…………………………………………………</p><p>　　1.5極性效應(yīng)…………………………………………………………………</p><p>　　1.6覆蓋效應(yīng)……

8、……………………………………………………………</p><p>　　電火花成形加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀………………………………………………….</p><p>　　2.1、精密化..............................................................................................................

9、.</p><p>　　2.2、智能化...............................................................................................................</p><p>　　2.3、自動化................................................

10、...............................................................</p><p>　　2.4、高效化...............................................................................................................</p><

11、p>　　電火花成形加工技術(shù)的發(fā)展趨勢..............................................................................</p><p>　　3.1、 電火花成形加工理論的發(fā)展趨勢.................................................................</p>&l

12、t;p>　　3.2、 電火花成形加工設(shè)備結(jié)構(gòu)的改進(jìn).................................................................</p><p>　　3.3、 電火花成形加工工藝的發(fā)展趨勢..................................................................</p><p&g

13、t;　　3.4、 電火花成形加工數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 ........................................................</p><p>　　3.5、 操作安全與環(huán)境保護(hù)......................................................................................</p><

14、;p><b>　　4、結(jié)論</b></p><p><b>　　5參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　作為先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)重要分支，特種加工技術(shù)，尤其是電火花加工技術(shù)，自20世紀(jì)40年代開創(chuàng)以來，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已成為先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可或

15、缺的重要組成部分。尤其是進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、航空和航天技術(shù)、材料科學(xué)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展，電火花成形加工技術(shù)也朝著更深層次、更高水平的方向發(fā)展。雖然一些傳統(tǒng)加工技術(shù)通過自身的不斷更新發(fā)展以及與其它相關(guān)技術(shù)的融合，在一些難加工材料加工領(lǐng)域（尤其在模具加工領(lǐng)域）表現(xiàn)出了加工效率高等優(yōu)勢，但這些技術(shù)的應(yīng)用沒有也不可能完全取代電火花成形加工技術(shù)在難加工材料、復(fù)雜型面、模具等加工領(lǐng)域中的地位。相反，電火花成形加工技術(shù)通

16、過借鑒其它加工技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，正不斷向微細(xì)化、高效化、精密化、自動化、智能化等方向發(fā)展。 </p><p><b>　　1 電火花加工</b></p><p>　　1.1 電火花加工的定義 </p><p>　　電火花是一種自激放電，其特點(diǎn)如下： 火花放電的兩個(gè)電極間在放電前具較高的電壓，當(dāng)兩電極接近時(shí)，其間介質(zhì)被擊穿后，隨即發(fā)生火花放電。

17、伴隨擊穿過程，兩電極間的電阻急劇變小，兩極之間的電壓也隨之急劇變低?；鸹ㄍǖ辣仨氃诰S持暫短的時(shí)間（通常為10-7-10-3s）后及時(shí)熄滅，才可保持火花放電的“冷極”特性（即通道能量轉(zhuǎn)換的熱能來不及傳至電極縱深），使通道能量作用于極小范圍。通道能量的作用，可使電極局部被腐蝕。 利用火花放電時(shí)產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象對材料進(jìn)行尺寸加工的方法，叫電火花加工。 電火花加工是在較低的電壓范圍內(nèi)，在液體介質(zhì)中的火花放電。 </p><p&

18、gt;　　1.2 電火花加工的特點(diǎn) </p><p>　　電火花加工是與機(jī)械加工完全不同的一種新工藝。 隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，具有高熔點(diǎn)、高硬度、高強(qiáng)度、高脆性，高粘性和高純度等性能的新材料不斷出現(xiàn)。具有各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)與特殊工藝要求的工件越來越多，這就使得傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法不能加工或難于加工。因此，人們除了進(jìn)一步發(fā)展和完善機(jī)械加工法之外，還努力尋求新的加工方法。電火花加工法能夠適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，并

19、在應(yīng)用中顯示出很多優(yōu)異性能，因此，得到了迅速發(fā)展和日益廣泛的應(yīng)用。 電火花加工的特點(diǎn)如下： 1.脈沖放電的能量密度高，便于加工用普通的機(jī)械加工方法難于加工或無法加工的特殊材料和復(fù)雜形狀的工件。不受材料硬度影響，不受熱處理狀況影響。 2.脈沖放電持續(xù)時(shí)間極短，放電時(shí)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)擴(kuò)散范圍小，材料受熱影響范圍小。 3.加工時(shí)，工具電極與工件材料不接觸，兩者之間宏觀作用力極小。工具電極材料不需比工件材料

20、硬，因此，工具電極制造容易。 4.可以改革工件結(jié)構(gòu)，簡化加工工藝，提高工件使用壽命，降低工人勞動強(qiáng)度。 基于上述特點(diǎn)，電火花加工的主要用途有以下幾項(xiàng)： 1) 制造沖模、塑料模、鍛模和壓鑄模。</p><p>　　1.3電火花加工機(jī)床的組成及作用 </p><p>　　從上面所談的情況可以看到，要實(shí)現(xiàn)電火花加工過程，機(jī)床必須具備三個(gè)要素，即：脈沖電源，機(jī)械部分和自動控制系統(tǒng)，工

21、作液過濾與循環(huán)系統(tǒng)。（見圖一）。下面對這三要素的作用逐一加以簡單討論。 1.脈沖電源 加在放電間隙上的電壓必須是脈沖的，否則，放電將成為連續(xù)的電弧。所謂脈沖電源，實(shí)際就是一種電氣線路或裝置，它們能發(fā)出具有足夠能量的脈沖電壓來。 2.機(jī)械部分和自動控制系統(tǒng) 其作用是維持工具電極和工件之間有一適當(dāng)?shù)姆烹婇g隙，并在線調(diào)整。 3.工作液凈化與循環(huán)系統(tǒng) 工作液的作用是使能量集中，強(qiáng)化加工過程，帶走放電時(shí)所產(chǎn)生的

22、熱量和電蝕產(chǎn)物。工作液系統(tǒng)包括工作液的儲存冷卻、循環(huán)及其調(diào)節(jié)與保護(hù)、過濾以及利用工作液強(qiáng)迫循環(huán)系統(tǒng)。 上述三要素，有時(shí)也稱為電火花加工機(jī)床的三大件，它們組成了電火花加工機(jī)床這一統(tǒng)一體，以滿足加工工藝的要求。</p><p>　　1.4 實(shí)現(xiàn)電火花加工的條件 </p><p>　　實(shí)現(xiàn)電火花加工，應(yīng)具備如下條件： 1.工具電極和工件電極之間必須維持合理的距離。在該距離范圍內(nèi)，既

23、可以滿足脈沖電壓不斷擊穿介質(zhì)，產(chǎn)生火花放電，又可以適應(yīng)在火花通道熄滅后介質(zhì)消電離以及排出蝕除產(chǎn)物的要求。若兩電極距離過大，則脈沖電壓不能擊穿介質(zhì)、不能產(chǎn)生火花放電，若兩電極短路，則在兩電極間沒有脈沖能量消耗，也不可能實(shí)現(xiàn)電腐蝕加工。 2.兩電極之間必須充入介質(zhì)。在進(jìn)行材料電火花尺寸加工時(shí)，兩極間為液體介質(zhì)（專用工作液或工業(yè)煤油）；在進(jìn)行材料電火花表面強(qiáng)化時(shí)，兩極間為氣體介質(zhì)。 3.輸送到兩電極間的脈沖能量密度應(yīng)

24、足夠大。在火花通道形成后，脈沖電壓變化不大，因此，通道的電流密度可以表征通道的能量密度。能量密度足夠大，才可以使被加工材料局部熔化或汽化，從而在被加工材料表面形成一個(gè)腐蝕痕（凹坑），實(shí)現(xiàn)電火花加工。因而，通道一般必須有105-106A/cm2電流密度。 放電通道必須具有足夠大的峰值電流，通道才可以在脈沖期間得到維持。一般情況下，維持通道的峰值電流不小于2A。 4.放電必須是短時(shí)間的脈沖放電。放電持續(xù)時(shí)間一般為10-7-1

25、0-3s。由</p><p>　　1.5 極性效應(yīng) </p><p>　　電火花加工時(shí)，相同材料兩電極的被腐蝕量是不同的。其中一個(gè)電極比另一個(gè)電極的蝕除量大，這種現(xiàn)象叫做極性效應(yīng)。如果兩電極材料不同，則極性效應(yīng)更加明顯。 </p><p>　　1.5 覆蓋效應(yīng) </p><p>　　在油類介質(zhì)中放電加工會分解出負(fù)極性的游離碳微粒，在合適的

26、脈寬、脈間條件下將在放電的正極上覆蓋碳微粒，叫覆蓋效應(yīng)。利用覆蓋效應(yīng)可以降低電極損耗。注意負(fù)極性加工才有利做覆蓋效應(yīng)。</p><p>　　2 電火花成形加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)，電火花成形加工技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，突破了許多傳統(tǒng)觀念和概念的束縛，產(chǎn)生了一些新的技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域，成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。電火花成形加工的數(shù)控系統(tǒng)采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、混沌理論

27、、仿真技術(shù)，以進(jìn)一步提高加工的各項(xiàng)工藝指標(biāo)、可靠性和自動化程度；脈沖電源則在保證電火花加工工藝指標(biāo)的前提下，向穩(wěn)定、可靠、環(huán)保、綠色、節(jié)能方向發(fā)展。目前，在電火花加工基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域，由于放電過程本身的復(fù)雜性、隨機(jī)性以及研究手段缺乏創(chuàng)新性，迄今尚未取得突破性進(jìn)展。但在加工工藝和控制理論研究領(lǐng)域，由于研究成果可直接應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，因此已成為目前電火花成形加工技術(shù)研究中較為活躍的領(lǐng)域，其研究熱點(diǎn)主要集中在高效加工技術(shù)、高精密加工技術(shù)(如鏡面

28、加工技術(shù))、低損耗加工技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)、非導(dǎo)電材料加工技術(shù)、電火花表面處理技術(shù)、智能控制技術(shù)(如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制技術(shù)、專家系統(tǒng)等)以及操作安全、環(huán)境保護(hù)等方面。在工藝設(shè)備開發(fā)方面，目前的新型電火花成形加工機(jī)床在加工功能、加工精度、自動化程度、可靠性等方面已全面改善，許多機(jī)床已具備了在線檢測、智能控制、模塊化等功能，已不再是傳統(tǒng)意義上的特種加工機(jī)床，而</p><p>　　2.1精密化 電火花

29、加工的精密核心主要體現(xiàn)在對尺寸精度、仿形精度、表面質(zhì)量的要求。時(shí)下數(shù)控電火花機(jī)床加工的精度已有全面提高，尺寸加工要求可達(dá)±2-3μm、底面拐角R值可小于0.03mm，最佳加工表面粗糙度可低于Ra0.3μm。通過采用一系列先進(jìn)加工技術(shù)和工藝方法，可達(dá)到鏡面加工效果且能夠成功地完成微型接插件、IC塑封、手機(jī)、CD盒等高精密模具部位的電火花加工。從總體來看，現(xiàn)代模具企業(yè)在先進(jìn)數(shù)控電火花機(jī)床的應(yīng)用上，還沒能很好地挖掘出機(jī)床的精密加工性

30、能。因此有必要全面推動已有數(shù)控加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，不斷提高模具加工精度。</p><p>　　2.2智能化 智能控制技術(shù)的出現(xiàn)把數(shù)控電火花加工推向了新的發(fā)展高度。新型數(shù)控電火花機(jī)床采用了智能控制技術(shù)。專家系統(tǒng)是數(shù)控電火花機(jī)床智能化的重要體現(xiàn)，它的智能性體現(xiàn)在精確的檢測技術(shù)和模糊控制技術(shù)兩方面。專家系統(tǒng)采用人機(jī)對話方式，根據(jù)加工的條件、要求，合理輸入設(shè)定值后便能自動創(chuàng)建加工程序，選用最佳加工條件組合來進(jìn)

31、行加工。在線自動監(jiān)測、調(diào)整加工過程，實(shí)現(xiàn)加工過程的最優(yōu)化控制。專家系統(tǒng)智能技術(shù)的應(yīng)用使機(jī)床操作更容易，對操作人員的技術(shù)水平要求更低。目前智能化技術(shù)不斷地升級，使得智能控制技術(shù)的應(yīng)用范圍更加的廣泛。隨著市場對電加工要求的提升，智能化技術(shù)將獲得更為廣闊的發(fā)展空間。</p><p><b>　　2.3自動化</b></p><p>　　目前最先進(jìn)的數(shù)控電火花機(jī)床在配有電極庫

32、和標(biāo)準(zhǔn)電極夾具的情況下，只要在加工前將電極裝入刀庫，編制好加工程序，整個(gè)電火花加工過程便能日以赴繼地自動運(yùn)轉(zhuǎn)，幾乎無需人工操作。機(jī)床的自動化運(yùn)轉(zhuǎn)降低了操作人員的勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率。但自動裝置配件的價(jià)格比較昂貴，大多模具企業(yè)的數(shù)控電火花機(jī)床的配置并不齊全。普及機(jī)床的自動化 程度是當(dāng)前數(shù)控電火花機(jī)床行業(yè)的發(fā)展趨勢之一。 </p><p><b>　　2.4高效化</b></p>

33、<p>　　現(xiàn)代加工的要求為數(shù)控電火花加工技術(shù)提供了最佳的加工模式，即要求在保證加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。</p><p>　　其它 </p><p>　　數(shù)控電火花加工技術(shù)在微細(xì)化、安全化、環(huán)?；确矫嬉踩〉昧碎L足的發(fā)展。 數(shù)控電火花加工技術(shù)日新月

34、異的發(fā)展，至使機(jī)床生產(chǎn)廠家紛紛對生產(chǎn)技術(shù)予以了改進(jìn)。目前數(shù)控電火花機(jī)床在伺服系統(tǒng)和脈沖電源的改進(jìn)上取得了重大成果，大大的提高了數(shù)控電火花加工的質(zhì)量、加工效率。3 電火花成形加工技術(shù)的發(fā)展趨勢</p><p>　　先進(jìn)制造技術(shù)的快速發(fā)展和制造業(yè)市場競爭的加劇對電火花成形加工技術(shù)提出了更高要求，同時(shí)也為電火花成形加工技術(shù)加工理論的研究和工藝開發(fā)、設(shè)備更新提供了新的動力。今后電火花成形加工的加工對象應(yīng)主要面向傳統(tǒng)切削加

35、工不易實(shí)現(xiàn)的難加工材料、復(fù)雜型面等加工，其中精細(xì)加工、精密加工、窄槽加工、深腔加工等將成為發(fā)展重點(diǎn)。同時(shí)，還應(yīng)注意與其它特種加工技術(shù)或傳統(tǒng)切削加工技術(shù)的復(fù)合應(yīng)用，充分發(fā)揮各種加工方法在難加工材料加工中的優(yōu)勢，取得聯(lián)合增值效應(yīng)。相對于切削加工技術(shù)而言，電火花成形加工技術(shù)仍是一門較年輕的技術(shù)，因此在今后的發(fā)展中，應(yīng)借鑒切削加工技術(shù)發(fā)展過程中取得的經(jīng)驗(yàn)與成果，根據(jù)電火花成形加工自身的技術(shù)特點(diǎn)，選用適當(dāng)?shù)募庸だ碚摗⒖刂圃砗凸に嚪椒?，并在己有?/p>

36、果的基礎(chǔ)上不斷完善、創(chuàng)新。電火花成形加工機(jī)床向數(shù)控化方向發(fā)展的趨勢已不可逆轉(zhuǎn)，但應(yīng)注意不可盲目追求“大而全”，應(yīng)以市場為導(dǎo)向，建立具有開放性的數(shù)控體系?？傮w而言，電火花成形加工技術(shù)今后的發(fā)展趨勢應(yīng)是高效率、高精度、低損耗、微細(xì)化、自動化、安全、環(huán)保等。 </p><p>　　3.l 電火花成形加工理論的發(fā)展趨勢 </p><p>　　近年來，電火花成形加工的基礎(chǔ)理論研究尚未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，

37、雖然一些學(xué)者對加工過程的放電痕跡、材料蝕除原理等提出了一些新看法，但在電火花加工機(jī)理研究方面并未取得重大突破。較為活躍的研究領(lǐng)域主要集中在加工工藝?yán)碚摵涂刂评碚摲矫妗?</p><p>　　在加工工藝?yán)碚撗芯糠矫?，研究熱點(diǎn)主要是如何提高電火花成形加工的表面質(zhì)量和加工速度，降低損耗，拓展電火花加工的范圍，以及探索復(fù)雜、微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工方法等。通過將研究成果應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，全面提高了電火花成形加工的加工性能。在控制理論

38、研究方面，智能控制一直是研究重點(diǎn)。國內(nèi)外生產(chǎn)的新型電火花成形加工機(jī)床大多采用了智能控制技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用使機(jī)床操作更容易，對操作人員要求更低。同時(shí)，智能控制系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)能力，可在線自動監(jiān)測、調(diào)整加工過程，以實(shí)現(xiàn)加工過程的最優(yōu)化控制。 </p><p>　　雖然電火花成形加工的理論研究在基礎(chǔ)理論、加工工藝?yán)碚?、控制理論等方面都有一定發(fā)展和提高，但加工工藝?yán)碚?、控制理論要得到更進(jìn)一步全面發(fā)展，就必須在整個(gè)放電過程

39、機(jī)理的研究上有所突破。因此，電火花成形加工理論研究的發(fā)展趨勢將是在進(jìn)一步探討加工工藝?yán)碚摵涂刂评碚?，提高電火花成形加工的加工性能及加工范圍，取得更好控制效果的同時(shí)，重點(diǎn)研究放電過程的機(jī)理。 </p><p>　　電火花成形加工機(jī)理研究未取得突破性進(jìn)展的主要原因除放電過程本身的復(fù)雜性、隨機(jī)性外，還由于研究方法及手段缺乏創(chuàng)新性。因此，有必要借鑒其它研究領(lǐng)域的成功經(jīng)驗(yàn)，引人先進(jìn)的研究方法和試驗(yàn)技術(shù)，克服傳統(tǒng)研究方法的局

40、限性、深人剖析和揭示整個(gè)放電過程的內(nèi)在本質(zhì)，建立可客觀反映放電過程規(guī)律的理論模型，以指導(dǎo)電火花成形加工工藝?yán)碚摵涂刂评碚摰难芯?，而?jì)算機(jī)仿真技術(shù)可能是實(shí)現(xiàn)這一過程的有效工具。 </p><p>　　3.2 電火花成形加工設(shè)備結(jié)構(gòu)的改進(jìn) </p><p>　　借鑒現(xiàn)代切削加工機(jī)床的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，電火花成形加工設(shè)備向數(shù)控化方向發(fā)展是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。一方面應(yīng)以高精度、高速度、自動化為追求目標(biāo)，以

41、技術(shù)優(yōu)勢占領(lǐng)市場；另一方面應(yīng)充分考慮設(shè)備的性能價(jià)格比，通過對機(jī)床功能的合理定位，進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)和模塊化設(shè)計(jì)，采用開放性的數(shù)控系統(tǒng)，提高機(jī)床設(shè)計(jì)的合理性，以最低的價(jià)格和足夠的功能向用戶提供可滿足不同加工需要的各類電火花成形加工機(jī)床。</p><p>　　受現(xiàn)代切削加工技術(shù)發(fā)展的沖擊，以前適合采用電火花加工的一部分加工領(lǐng)域已逐步為切削加工方式所替代。但是，現(xiàn)代科技的發(fā)展對零件的制造精度提出了更高要求，各種高性能材料的應(yīng)

42、用日益廣泛，同時(shí)，一些零件結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化、微型化、薄型化，這都使切削加工技術(shù)在某些加工領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制，而這些恰好是電火花成形加工的技術(shù)優(yōu)勢，也是其具有生存空間和發(fā)展?jié)摿Φ默F(xiàn)實(shí)依據(jù)。 </p><p>　　為全面推動電火花成形加工設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步，在采用先進(jìn)控制系統(tǒng)的同時(shí)，機(jī)床結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也需要進(jìn)一步完善，其主要發(fā)展方向表現(xiàn)在以下兩方面： </p><p>　　(1)直線伺服系統(tǒng)的應(yīng)用 &l

43、t;/p><p>　　電火花成形加工設(shè)備采用直線電機(jī)伺服系統(tǒng)可使加工性能獲得明顯改善，具體表現(xiàn)為:</p><p>　?、倏蓪?shí)現(xiàn)軸的直接直線運(yùn)動，省去絲杠一螺母傳動環(huán)節(jié)，從而保證軸的高速運(yùn)動；</p><p>　　②采用直線電機(jī)與滑板一體化結(jié)構(gòu)，可消除滑板與電機(jī)之間因存在中間環(huán)節(jié)而引起的機(jī)械響應(yīng)滯后現(xiàn)象，提高系統(tǒng)的靈敏度，縮短動態(tài)響應(yīng)時(shí)間，保證加工過程的穩(wěn)定性；<

44、/p><p>　?、壑本€電機(jī)伺服系統(tǒng)的運(yùn)動方式?jīng)Q定了其位置檢測環(huán)節(jié)必須采用直線位置反饋元件，實(shí)現(xiàn)無中間環(huán)節(jié)的直接位置檢測，從而構(gòu)成一個(gè)全閉環(huán)系統(tǒng)，保證加工過程的高精度及精度保持性。目前，直線伺服系統(tǒng)的應(yīng)用在深窄、微小型腔加工及模壓零件一模多腔加工方面具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。但是，這些技術(shù)優(yōu)勢要真正實(shí)現(xiàn)，除需結(jié)合電火花成形加工放電過程特性，解決直線伺服系統(tǒng)本身的技術(shù)難題外，還必須解決一系列與直線伺服系統(tǒng)配套的相關(guān)技術(shù)，如直

45、線運(yùn)動系統(tǒng)的動力平衡、工作臺的結(jié)構(gòu)改進(jìn)等。 </p><p>　　(2)機(jī)床運(yùn)動方式的改進(jìn) </p><p>　　突破現(xiàn)有電火花成形加工機(jī)床運(yùn)動方式的局限性，是發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢、推動其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的另一重要途徑。借鑒現(xiàn)代切削加工技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，可在機(jī)床主要的加工成形運(yùn)動基礎(chǔ)上引人圓周運(yùn)動，特別是采用多軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)與多種直線運(yùn)動協(xié)調(diào)組合成多種復(fù)合運(yùn)動方式，以適應(yīng)不同種類工件的加工要求，擴(kuò)大電火花成形

46、加工的加工范圍，提高其在精密加工方面的比較優(yōu)勢和技術(shù)效益。目前，國內(nèi)外許多電火花成形加工機(jī)床在運(yùn)動方式上作了一些改進(jìn)，如瑞士阿奇公司生產(chǎn)的AGIF MONDO STAR20(50)機(jī)床擁有EQUIMODE功能，能實(shí)現(xiàn)空間任何方向的半球平動，這種平動功能在實(shí)際加工中具有很高實(shí)用價(jià)值。但目前電火花成形加工機(jī)床增設(shè)的運(yùn)動方式還較為單一，應(yīng)用范圍有限。電火花成形加工要在加工精度、加工效率、加工范圍等方面取得重大突破，一個(gè)重要的發(fā)展方向就是對機(jī)床

47、成形運(yùn)動方式的創(chuàng)新和多樣化。最近，日本東京大學(xué)余組元博士、增澤隆久教授等提出了電極等損耗概念，即通過對加工路徑的合理規(guī)劃，可使電極損耗處于等損耗狀態(tài)，從而使電極損耗的補(bǔ)償變得極為簡單。這一概念的提出為電火花成形加工運(yùn)動方式的改進(jìn)提供了必要的理論依據(jù)。當(dāng)然，由此產(chǎn)生的機(jī)床結(jié)構(gòu)改變及其</p><p>　　此外，機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須充分考慮環(huán)境保護(hù)以及人一機(jī)協(xié)調(diào)性，借助先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和手段(如CAD、有限元分析等)

48、對機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分提高機(jī)床結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性和合理性。 </p><p>　　3.3 電火花成形加工工藝的發(fā)展趨勢 </p><p>　　通過對電火花成形加工機(jī)理的研究，進(jìn)一步揭示放電過程的內(nèi)在規(guī)律，并以此為指導(dǎo)，推動電火花成形加工工藝向高效率、高精度、低損耗方向發(fā)展，同時(shí)還應(yīng)注意微細(xì)化加工方面的發(fā)展。 </p><p>　　(1)加工過程的高效化 <

49、/p><p>　　加工過程的高效化不僅體現(xiàn)在通過改進(jìn)電火花加工伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、工作液系統(tǒng)、機(jī)床結(jié)構(gòu)等，減少上述因素對電火花成形加工效率的影響，在保證加工精度的前提下提高粗、精加工效率，同時(shí)還應(yīng)盡量減少輔助時(shí)間(如編程時(shí)間、電極與工件定位時(shí)間、維修時(shí)間等)，這就需要增強(qiáng)機(jī)床的自動編程功能，擴(kuò)展機(jī)床的在線后臺編程能力，改進(jìn)和開發(fā)適用的電極與工件定位裝置;在機(jī)床維護(hù)方面，應(yīng)增強(qiáng)機(jī)床的多媒體功能和在線幫助功能，對于常見故

50、障，操作人員可直接根據(jù)計(jì)算機(jī)提示實(shí)現(xiàn)故障排除，同時(shí)這也有利于增強(qiáng)機(jī)床的可操作性和操作人員的操作技能。 </p><p>　　(2)加工過程的精密化 </p><p>　　通過采用一系列先進(jìn)加工技術(shù)和工藝方法，目前電火花成形加工精度已有全面提高，有的已可達(dá)到鏡面加工水平。但從總體來看，先進(jìn)技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用還不夠成熟和廣泛，因此有必要全面推動已有先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)一步完善及向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。在

51、保證加工速度、加工成本的前提下，使電火花成形加工的精度水平進(jìn)一步提高，使電火花成形加工成為一些主要零件、關(guān)鍵零件的最終加工方式。同時(shí)，對加工精度的衡量不能僅僅局限于工件的尺寸精度和表面粗糙度，還應(yīng)包括型面的幾何精度、變質(zhì)層厚度以及微觀裂紋、氧化、銹蝕等。</p><p>　　(3)加工過程的微細(xì)化 </p><p>　　電火花成形加工的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域是窄槽、深腔、微細(xì)零件的加工，因此加工

52、過程的微細(xì)化是今后一個(gè)重要的發(fā)展方向。電火花微細(xì)加工機(jī)理與常規(guī)電火花成形加工相同，但有自身的工藝特點(diǎn)：每個(gè)脈沖的放電能量很小，工作液循環(huán)困難，穩(wěn)定的放電間隙范圍小等。基于這些工藝特點(diǎn)，微細(xì)電火花成形加工的加工裝置、工作液循環(huán)系統(tǒng)、電極制備等必然與常規(guī)電火花成形加工有很大區(qū)別。因此，需要重點(diǎn)研究非機(jī)械作用力及其干擾對加工過程的影響等，進(jìn)一步提高加工效率、加工精度及加工過程的穩(wěn)定性。 </p><p>　　(4)應(yīng)用

53、范圍的擴(kuò)大 </p><p>　　目前，電火花成形加工不僅可加工各種導(dǎo)電金屬材料和復(fù)雜型腔，還能實(shí)現(xiàn)對半導(dǎo)體材料、非導(dǎo)電材料的加工，并取得了較好的加工效果。同時(shí)，電極材料的種類也不斷增多。這方面的主要發(fā)展趨勢為：進(jìn)一步研究半導(dǎo)體材料、非導(dǎo)電材料的放電加工機(jī)理，促進(jìn)其加工效率、加工精度、加工過程穩(wěn)定性的提高，擴(kuò)大可加工材料的范圍；除加工復(fù)雜型腔外，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對三維型腔、復(fù)雜型面的加工；研制性能優(yōu)越的新型電極材料。

54、</p><p>　　3.4 電火花成形加工數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 </p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心部分，其性能的提高不僅可直接改善加工效率、加工精度和加工穩(wěn)定性，同時(shí)也是擴(kuò)大加工范圍、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜精密加工的重要途徑。先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用可為電火花成形加工帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的發(fā)展前景，已成為衡量電火花成形加工技術(shù)水平的重要標(biāo)志。電火花成形加工在數(shù)控系統(tǒng)方面的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下

55、幾方面： </p><p>　　(1)建立基于PC機(jī)的開放式數(shù)控體系 </p><p>　　具有開放性的數(shù)控體系是當(dāng)前數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展主流，而PC機(jī)自身的特點(diǎn)決定了它是一種標(biāo)準(zhǔn)的開放性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。PC機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及性能價(jià)格比的不斷提高為數(shù)控系統(tǒng)提供了優(yōu)越的軟硬件平臺、更友好的人機(jī)接口和在線實(shí)時(shí)控制功能。與以前的數(shù)控系統(tǒng)相比，基于PC機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><

56、p>　　系統(tǒng)具有更高的集成度和可靠性；</p><p>　　資源豐富，適于產(chǎn)品開發(fā)；</p><p>　　控制功能強(qiáng)大，形式多樣，可實(shí)現(xiàn)多機(jī)控制、多目標(biāo)控制；</p><p>　　系統(tǒng)具有更高柔性。目前應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的基于PC機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)多為專用型結(jié)構(gòu)，雖具有結(jié)構(gòu)較簡單、技術(shù)較成熟、開發(fā)成本較低等優(yōu)點(diǎn)，但隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其軟、硬件具有封閉性的缺點(diǎn)愈益明顯

57、。例如，這種結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)很難及時(shí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新成果；不同系統(tǒng)之間很難相互兼容；用戶不易增設(shè)或改進(jìn)適合自身實(shí)際的專用功能；PC機(jī)資源利用率低，難以完全發(fā)揮PC機(jī)的優(yōu)勢；控制系統(tǒng)功能不完善等。針對上述缺陷，建立基于PC機(jī)的電火花成形加工數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)將重點(diǎn)放在以下幾方面： </p><p><b>　　①模塊化系統(tǒng) </b></p><p>　　應(yīng)根據(jù)開放性數(shù)控體系的

58、統(tǒng)一規(guī)則建立模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過對電火花成形加工的系統(tǒng)研究，精選必要的功能，擴(kuò)充可選功能，剔除不必要的功能。同時(shí)各模塊應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用程序接口，不同的模塊可運(yùn)行于不同的系統(tǒng)平臺，相互之間應(yīng)具有協(xié)調(diào)工作的能力。</p><p>　?、诳s放性 用戶可根據(jù)自己的加工要求，通過增添、剔除特定的功能模塊，實(shí)現(xiàn)用戶的“專用系統(tǒng)”。 </p><p>　?、刍Q性 具有相似功能及可靠性水平的模塊之間

59、可以相互替換。 </p><p>　　充分利用PC機(jī)資源來開發(fā)性能優(yōu)異的數(shù)控系統(tǒng)將是電火花成形加工的一個(gè)重要發(fā)展趨勢。 </p><p>　　(2)實(shí)現(xiàn)加工過程控制的智能化 </p><p>　　提高電火花成形加工過程的自動化是該加工技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。由于電火花成形加工是在復(fù)雜環(huán)境下基于復(fù)雜任務(wù)對復(fù)雜對象的控制，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)已不能滿足自動化加工的要求，因此需要建

60、立多輸入、多輸出的控制系統(tǒng)，智能控制將是解決此類復(fù)雜問題的有效途徑。智能控制系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)功能，能自主調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)、參數(shù)和方法，進(jìn)行決策規(guī)劃和廣義問題求解。它就如同一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的操作者，可通過對加工信息的定性刻劃，模擬熟練操作者的思維方式，根據(jù)當(dāng)前的加工狀態(tài)調(diào)整加工參數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高加工效率、加工精度、加工過程穩(wěn)定性以及簡化操作過程，拓寬加工范圍的目的。加工過程的智能控制主要包括三方面內(nèi)容：</p><p

61、><b>　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；</b></p><p><b>　　模糊控制；</b></p><p><b>　　專家系統(tǒng)。 </b></p><p>　　雖然智能控制系統(tǒng)在電火花成形加工中得到了大量應(yīng)用，但仍有許多不完善之處，主要需解決以下問題：</p><p>　

62、　根據(jù)不同加工要求確定工具電極與工件加工表面之間的合理間隙和合理加工參數(shù)；</p><p>　　開發(fā)能根據(jù)加工過程中間隙狀態(tài)的改變而自適應(yīng)變化的脈沖電源；</p><p>　　工作液的合理選用及其對加工過程的影響；</p><p>　　降低各種干擾對加工過程的影響。針對以上問題，電火花成形加工智能控制系統(tǒng)應(yīng)重點(diǎn)研究和應(yīng)用以下技術(shù)： </p><p

63、><b>　?、賹＜蚁到y(tǒng)的應(yīng)用 </b></p><p>　　由于電火花成形加工的復(fù)雜性，操作人員需要熟練掌握數(shù)控編程技術(shù)、加工規(guī)準(zhǔn)選擇、電極損耗補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)和相關(guān)知識，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的欠缺都將造成加工過程的缺陷或失敗。采用專家系統(tǒng)可以較好解決這一問題。專家系統(tǒng)的建立及功能的完善需要根據(jù)電火花成形加工的特點(diǎn)，結(jié)合多年來的試驗(yàn)研究成果及實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，不斷充實(shí)、改進(jìn)專家系統(tǒng)知識庫，細(xì)化推理

64、過程，建立良好的人機(jī)接口，從而根據(jù)不同的加工要求，實(shí)現(xiàn)加工參數(shù)優(yōu)化及加工過程中的在線實(shí)時(shí)調(diào)整，達(dá)到降低操作難度、實(shí)現(xiàn)高效率、高精度和穩(wěn)定加工的目的。 </p><p>　?、谌斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用 </p><p>　　雖然專家系統(tǒng)可使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有類似人類專家的解決間題的能力，但其在知識的獲取方面存在困難，自學(xué)能力差。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種通過利用計(jì)算機(jī)對人類大腦功能進(jìn)行抽象、簡化和模擬

65、而建立的高度非線性系統(tǒng)，它具有自組織、自學(xué)習(xí)、容錯(cuò)性和并行處理信息的能力，特別適合處理復(fù)雜問題，是對專家系統(tǒng)的有力補(bǔ)充。目前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已有多種不同的結(jié)構(gòu)模型，今后應(yīng)將多種結(jié)構(gòu)模型合理結(jié)合，充分發(fā)揮人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的自身優(yōu)勢，與專家系統(tǒng)、模糊控制技術(shù)互相取長補(bǔ)短，提高對放電狀態(tài)、加工效率、放電位置等的預(yù)測精度，提高在線實(shí)時(shí)控制效果，推動電火花成形加工過程控制向更高層次發(fā)展。 </p><p>　?、勰：刂?/p>

66、技術(shù)的應(yīng)用 </p><p>　　模糊控制技術(shù)是在模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的先進(jìn)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，通過輸入少量參數(shù)，模糊控制系統(tǒng)即可自動選擇最優(yōu)參數(shù)，自動監(jiān)控加工過程，實(shí)現(xiàn)自動化、最優(yōu)化控制。此外，將自適應(yīng)和學(xué)習(xí)能力引人模糊控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對模糊控制規(guī)則、隸屬函數(shù)和模糊量化在控制中的自動調(diào)整和完善。由于電火花成形加工機(jī)理尚未得到充分認(rèn)識，因此模糊控制技術(shù)在電火花成形加工中的應(yīng)用還存

67、在許多不完善之處，需要進(jìn)一步深人研究，如：模糊集合隸屬函數(shù)的求取、模糊控制參數(shù)調(diào)整的優(yōu)化方法、用模糊方法對加工狀態(tài)建模、模糊預(yù)測的設(shè)計(jì)、運(yùn)算速度的提高等。有必要進(jìn)一步完善模糊控制與自適應(yīng)控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)的結(jié)合，充分發(fā)揮各種控制方法的優(yōu)勢，以解決上述難題，實(shí)現(xiàn)高效率、高精度、低損耗、穩(wěn)定的加工過程控制。 </p><p>　　為了緊跟先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展步伐，應(yīng)將最先進(jìn)的人工智能技術(shù)引人電火花成形加工過程

68、控制中，利用各種控制技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢，研制智能化、模塊化的電火花成形加工機(jī)床的控制部件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，促進(jìn)電加工產(chǎn)業(yè)的全面技術(shù)進(jìn)步。 </p><p>　　3.5 操作安全與環(huán)境保護(hù) </p><p>　　隨著科技進(jìn)步和人類文明的發(fā)展，人們對工作條件的改善和環(huán)境保護(hù)的要求越來越高。電火花成形加工由于其自身特點(diǎn)，在加工過程中不可避免地會產(chǎn)生工作液飛濺、煙霧、噪聲、電磁輻射、有害氣體等不安全因素和

69、污染，對操作者人身安全及環(huán)境的危害不可忽視。因此，為保證電加工產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須根據(jù)“綠色制造”原則，實(shí)現(xiàn)資源的最有效利用和廢棄物的最低限度產(chǎn)生與排放。具體應(yīng)采取以下措施：</p><p>　　封閉的機(jī)床工作區(qū)。這有利于改善工作液、煙霧、電磁輻射等對人體、機(jī)床、工作環(huán)境的污染，有利于操作過程中防止觸電危險(xiǎn)以及對有害氣體的集中處理排放；</p><p>　　替代性技術(shù)的運(yùn)用。例如，為減少

70、使用工作液所造成的環(huán)境污染，可在保證加工效率、加工精度、加工成本以及加工過程穩(wěn)定性的前提下，盡量選用污染較小的工作液，同時(shí)應(yīng)大力研究、開發(fā)不使用工作液的成形加工技術(shù)；</p><p>　　廢棄物的后處理。對于加工中產(chǎn)生的廢液、廢氣必須經(jīng)過處理后才能排放。需要特別指出，對加工過程產(chǎn)生的污染物的合理處理，不僅有利于提高工作的安全性、減少環(huán)境污染，還有利于改善操作者的工作環(huán)境，使操作者工作時(shí)心情愉快，這對于提高電加工產(chǎn)

71、業(yè)的社會形象和市場競爭力也是十分有益的。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　電火花成形加工技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域占有重要的地位,是實(shí)現(xiàn)難加工材料,復(fù)雜零件精密加工的有效手段.研究人員應(yīng)借鑒其他加工技術(shù)發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn),揚(yáng)長避短,充分利用現(xiàn)代科技發(fā)展的相關(guān)成果,再生如研究電火花放電原理的基礎(chǔ)上,直到電火花形成加工工藝?yán)碚摵涂刂评碚摰难芯?改善機(jī)床

72、結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法,建立基于pc機(jī)的開放性數(shù)控體系,實(shí)現(xiàn)智能控制技術(shù)與電火花形成的有機(jī)結(jié)合,同時(shí)高度重視操作安全和環(huán)境保護(hù),全面推動電火花成形加工技術(shù)更快發(fā)展.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　首先感謝我的指導(dǎo)老師對我的指導(dǎo)與幫助。感謝她在設(shè)計(jì)期間對我們的嚴(yán)格要求，并認(rèn)真負(fù)責(zé)任實(shí)物控制我們的設(shè)計(jì)進(jìn)度，以及他對我們的疑難問題的耐心講解。<

73、/p><p>　　其次感謝我的親人在求學(xué)的道路上對我的幫助，是他們給予我工作學(xué)習(xí)上的極大的支持與理解，機(jī)身或上級與我的關(guān)懷與支持。</p><p>　　經(jīng)過四年的?？粕?，是我的身心得到了全面的成長，感謝所有幫助過我的人。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　屈華昌. 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì).

74、機(jī)械工業(yè)出版社，1995</p><p>　　彭建聲. 簡明模具工實(shí)用技術(shù)手冊. 機(jī)械工業(yè)出版社，1993</p><p>　　唐志玉. 模具設(shè)計(jì)師指南. 國防工業(yè)出版社，1999</p><p>　　《塑料模設(shè)計(jì)手冊》編寫組. 塑料模設(shè)計(jì)手冊. 機(jī)械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　賈潤禮，程志遠(yuǎn). 實(shí)用注塑模設(shè)計(jì)手冊. 中國輕工業(yè)

75、出版社，2000</p><p>　　廖念釗. 互換性與技術(shù)測量. 中國計(jì)量出版社，1991</p><p>　　黃毅宏. 模具制造工藝. 機(jī)械工業(yè)出版社，1999</p><p>　　模具制造手冊編寫組. 模具制造手冊. 機(jī)械工業(yè)出版社，1996</p><p>　　馮炳堯，韓泰榮，蔣文生. 模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊. 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1