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国外特种加工技术的最新进展

中国机械工程学会电加工分会赵万生王振龙郭东明
赵福令朱荻黄因慧

摘要就当前国际特种加工技术研究的最新进展情况,从激光加工、电解加工、超
声加工尤其是电火花加工等方面进行了较为详尽的阐述。希望能从国外此方面的研究中,看
出21世纪特种加工技术的走向,并为我国特种加工技术的研究提供借鉴。
AbstractThispapersummariesandanalysesthelatestoverseas′advancementsofnontra2
ditionalmachiningmethodssuchaselectro2dischargemachining,laserbeammachining,elec2
trolyticmachining,aswellasultrasonicmachining.Thisreviewalsogivesaprospectonthede2
velopmentofnon2traditionalmachiningtechnologytowardsthe21stcenturyandprovidesarefer2
encetothedomesticresearch.
关键词特种加工电火花加工激光加工超声加工电解加工

1引言对于70年代、80年代而言,90年代后,国
际上对特种加工技术的研究更为广泛和深
伴随着难加工材料及复杂曲面加工而逐
入。这一点从不完全统计的EI数据库收录
步发展成熟起来的特种加工技术,在计算机
的有关特种加工技术的文献数量(通过主题
技术、现代电力电子技术、网络技术及航
词索引检索)上可见一斑如图所
天、航空、模具制造等高新技术的推动及市,1
示。
场牵引下,正朝着更深层次发展。目前国际
上对特种加工技术的研究主要表现在以下几
个方面:(1)微细化。随着工程技术领域对
微型机械的迫切需求,微细加工已不再是微
电子机械技术的代名词,目前国际上对微细
电火花加工、微细超声加工、微细激光加
工、微细电化学加工等的研究正方兴未艾,
特种微细加工技术有望成为三维实体微细加
工的主流技术;(2)新型元器件在特种加工
领域中得到了极为广泛的应用。如大功率激图1EI收录的几种特种加工方法的文章数
光器、新型压电材料等;(3)人工智能技
2电火花加工技术
术、网络化制造、绿色制造等新概念正逐渐
渗透到特种加工领域中。可以预言在即将到211微细电火花加工
来的21世纪,与当代高新技术密切结合的微细电火花加工技术的研究大致可以
特种加工技术将在制造领域发挥更大的作1984年线电极电火花磨削(WEDG)技术
用;(4)特种加工的应用领域正在拓宽。如的出现为界而分为两个阶段。此前的研究主
非导电材料的电火花加工,电火花、激光、要是针对电火花加工用于微细加工的可行
电子束表面改性等。性,如对电极材料、电极损耗、工作液、排
特种加工技术的工艺特点和技术进步已屑方式及加工间隙等状况的基础性研究;
引起世界各国专家学者的高度重视。相WEDG技术的出现,圆满地解决了微细电
极的制作与安装问题,伴随着这一时期现代
收稿日期:1999-09-20科技的飞速发展,使微细电火花加工技术进
—12—《电加工》1999年第5期
入了实用化阶段。WEDG技术的出现,使形微细电极制作困难及线切割加工中尖角变
得微细轴孔的电火花加工成为可能,在这一钝等技术难题,成功地加工出了五边形及六
方面,日本东京大学增泽隆久等人已加工出边形等具有尖角的微孔,如图3所示。虽从
Φ215μm的微细轴和Φ5μm的微细孔,代原理上讲这种方法本身并没有太大的想象空
表了当前这一领域的世界前沿。随着微型机间,但这至少从另一个侧面告诉我们,用电
械的发展和WEDG技术的逐步成熟,微细火花加工技术实现微细加工的途径可能还有
电火花加工技术的研究已拓展到了三维微细很多。
型腔的加工中。据统计,微细电火花加工在
电火花加工中所占的比重正逐年增加,目前
已接近10%。
在微细电火花加工中使用微小成形电
极,利用传统的电火花成形加工方法进行
微细三维轮廓加工显然是不现实的,这是图2微细电火花加工实例照片
因为复杂形状成形微小电极本身就极难甚
至无法制作,而且由于加工过程中严重的
电极损耗现象,将使成形电极的形状很快
改变而无法进行高精度的三维曲面加工。
因此,使用简单形状的电极,借鉴数控铣削
的方法进行微细三维轮廓的电火花铣削加
工,是当前微细电火花加工领域的研究热
点。
1997年,日本东京大学余祖元博士、
增泽隆久教授等提出了电极等损耗概念,并
在实验中验证了这一规律。由于在电极等损
耗微细电火花加工过程中,电极的损耗只发图3用三角形截面电极加工出的多边孔
生在电极底面,而且通过加工路径的合理规
电火花加工新方法的研究
划,可使得电极端部处于