电火花现状分析大全

第一篇：电火花现状分析大全

国内电火花现状

电火花加工是工具和工件之间不断产的火花放电，靠放电时局部、瞬时产生的高温把工件材料蚀除下来，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM。

国内现状

国内主要电火花研究机构为北京电加工研究所和苏州电加工研究所。20世纪80年代初期，3轴电火花机在国内还是空白，主要是从日本和瑞士引进。直到90年代中期，北京市电加工研究所才和日本沙迪克公司合作开始制造3轴电火花加工机。2000年以后北京研究所与夏米尔合作，主要以夏米尔无阻电源技术为主。苏州电加工研究所与日本沙迪克合作引进电加工技术。随着改革开放，国企的优化改革，北京研究所，苏州研究所电加工技术人员流失。至今为止电加工工技术无根本的超越发展。所生产机床停留在日本和瑞士引进技术层面。国内其他家以模仿为主。国内厂家以日本沙迪克技术为主蓝本的有济南正日，汉川，迪蒙等，生产的火花机性能已超过台湾机器，性价比优越。

台湾电火花机床以日本沙迪克和牧业技术为主。自80年代中期日本电火花进入台湾，台湾开始仿制研究。早先以台积电为主，主要机型为牧业，后来衍生庆鸿，矽特，亚特。90年中后期代台湾机器进入，主要以日本牧野为蓝本的庆鸿，矽特，再后来就是以日本沙迪克为版本的群基，倍速特，亚特。台湾机器发展至今也无技术突破，停留在日本2000年左右技术状况。

纵观国内电火花，国内性能优越的电火花机床还是以阿奇夏米尔和日本机器为主，以三轴机器为例，瑞士日本机器普遍在人民币70万以上，台湾机器在30万左右，国产机器在20万左右。机器性能精度的差别与价格成正比。国内市场主要机型，以日本技术为主。瑞士阿奇技术只有北京电加工研究所生产的机床，其的无阻电源火花机主要用于硬质合金加工领域。山东济南正日科技自主研发无阻电源火花机目前在这一领域为国内领先水品的火花机。技术发展历程

电火花起源于1943年，苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工，之后随着脉冲电源和控制系统的改进，而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。50年代

改进为电阻-电感-电容等回路。同时，还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源，使蚀除效率提高，工具电极相对损耗降低。

随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源，使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。60年代

出现了晶体管和可控硅脉冲电源，提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗，并扩大了粗精加工的可调范围。70年代

出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。在控制系统方面，从最初简单地保持放电间隙，控制工具电极的进退，逐步发展到利用微型计算机，对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。

持续悠久的研发历史，是瑞士和日本火花机领先的根结所在。两个国家自上世纪50年代就开始电加工技术的研究，至今一天都没停止，接近60年的研发历史与经验。

我们要想缩短与先进国家的差距，需要大量资金及技术研究人员的投入。只要我们持续研发投入，延续传承技术积累，坚信总有一天我们的电加工技术会超越欧洲与日本。中国的电加工机床会屹立于世界之林。

第二篇：电火花作业指导书

篇一：火花机作业指导书 篇二：电火花作业指导书1 篇三：火花机作业指导书 火花机操作指导书

一、目的

为了增加火花机使用寿命，提高工作效率。

二、适用范围

模具课所有火花机及操作人员。

三、内容: 5.1校百分表作业

5.1.1首先打开电箱上的电源开关,关掉中心测位开关,以免造成电极与工作物接触时发出响声。

5.1.2:在接到需加工的工作物时，首先要检查工作四周和电极需碰数与加工部位是否有批蜂,如有批蜂要用砂纸或油石将其清除干净直至表面光滑.如电极加工部位有明显刀纹,必须交回钳工师傅处理好。问清钳工师傅放电加工部位和电极加工深度，检查电极非加工部位避空是否够?以免加工到不应放电的位置。

5.1.3检查完毕无问题后,把电极收紧螺丝装上机头，用手轻摇,看电极牢固后方可按照钳工师傅指定的基准位校表。装放工件时要用干净布将工件底和工作台擦干净,避免产生误差，校好表后，表针行程中两头相差距离要在零位或不超过0.01mm.校好工件后，切记上紧磁盘。5.2 znc寻边作业: 5.2.1校正电极工件后，需按照钳工所给的图纸来寻边.首先切记按亮中心测位开关以免撞坏电极。

5.2.2将电极与工件的碰数部位用干净的布擦试干净，确定没有毛边、批蜂.(如不作好以上工作，将会影响到寻边的准确度,所以切不可忽视)。5.3放电加工：

5.3.1在放电加工之前,应先用最小电流在z轴方向加工0.01mm~0.02mm(打火花印),复查无误后再开始加工作业。5.3.2在放电加工中，电极迅速发热并产生火花,如未做预防措施,加工时会造成火蜡 和爆炸，所以在开启放电加工制前，必须选择最好的冲油位置和方式。油液必须复盖住整个电极，以防止电极因高温加工而变形，并要将电极加工后的残渣迅速清除，所以喷油在放电加工中起到很生要的作用.同时要按亮防火掣以协助监视。加工中及加工液应浸满油缸至高于加工件15公分以上(小工件先喷油再放电,大工件先浸油再放电)。5.3.3在放电加工中应注意以下问题：

1>手柄上的定位螺丝要拧开，以免碰触造成数据移动产生误差。2>加工当中不可用手触摸机头，以免触电伤人。

3>调好各功能按键，力求达到排渣良好，加工速度快，电极消耗度低,工作效率好。

5.3.4工作台上不得摆放任何与放电加工无关的东西，保持机身清洁,机身外壳不能有油渍，放电加工中操作人必须地场密切监视放电情况。

5.3.5加工完毕，应再检查移好的数据和z轴加工深度是否准确无误，拆下所有物件后，再将机台上残渣冼干净。篇四：电火花作业指导书ch-sip-021

第三篇：精密加工技术_电火花加工现状与发展

电火花加工现状与发展

电火花加工现状与发展

张杰

（上海理工大学 机械工程学院，上海）

摘要：首先简要地说明了电火花加工的原理、特点、分类和其在机械制造领域内的应用，继而详细地论述了近年来电火花加工的国内外研究现状，最后通过对一些资料的查阅对电火花加工的发展方向以及进一步深入研究时所需要注意的问题进行了初步的探讨。关键词：电火花加工，电火花成形加工，电火花线切割加工，发展现状，发展方向

Present Situation and Development of EDM

ZhangJie（School of Mechanical Engineering ,University of Shanghai for Science and

Technology,Shanghai）

Abstract : The principles ,features ,classifications of EDM and its applications in the fields of mechanical manufacturing are briefly stated, and then the research at home and abroad are presented in detail.Finally ,by the reference of several documents, some problems in need of a further investigation are proposed.Key words :EDM, Electric spark forming, wire-cut electrical discharge machining，present situation, future direction.1.概述

电火花加工是特种加工的一种。早在前苏联，拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。

1.1电火花加工原理

电火花加工现状与发展

进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。

其工作原理图如下：

1.2电火花加工特点

电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺。随着工业生产的发展和科学技术的进步，具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性，高粘性和高纯度等性能的新材料不断出现，具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多。电火花加工法能够适应生产发展的需要，并在应用中显示出很多优异性能，电火花加工的特点概括如下：

（1）直接利用电脑进行加工，便于实现自动化，适于特殊材料和复杂形状的加工。脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。不受材料硬度影响，不受热处理状况影响。

（2）适用的材料范围广。脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受热影响范围较小，可以加工任何高强度、高硬度、高韧性、高脆性以及高纯度的导电材料。

（3）工具电极制造容易。加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极校工具电极材料不需比工件材料硬，因此，工具电极制造容易。

（4）可以再同一台机床连续进行粗，半精及精加工。脉冲参数可依据需要调节，可在同一台机床上进行粗加工、半精加工和精加工。可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿命，降低工人劳动强度。

1.3电火花加工分类

按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同,大致可分为电火花成形加工、电火花线切割、电火花磨削和镗磨、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化与刻字六大类。前五类属电火花成形、尺寸加工，是用于改变零件形状或尺寸的加工方法；后者则属表面加工方法，用于改善或改变零件表面性质。以上方法中以电火花成形加工和电火花线切割应用最为广泛。

1.3.1电火花成形加工

该方法是通过工具电极相对于工件作进给运动，将工件电极的形状和尺寸复制在工件上，从而加工出所需要的零件。它包括电火花型腔加工和穿孔加工两种。

电火花型腔加工主要用于加工各类热锻模、压铸模、挤压模、塑料模和胶木膜的型腔。

电火花加工现状与发展

电火花穿孔加工主要用于型孔（圆孔、方孔、多边形孔、异形孔）、曲线孔（弯孔、螺旋孔）、小孔和微孔的加工。近年来，为了解决小孔加工中电极截面小、易变形、孔的深径比大、排屑困难等问题，在电火花穿孔加工中发展了高速小孔加工，取得良好的社会经济效益。典型机床有D7125,D7140等电火花穿孔成形机床。

1.3.2电火花线切割加工

该方法是利用移动的细金属丝作工具电极，按预定的轨迹进行脉冲放电切割。按金属丝电极移动的速度大小分为高速走丝和低速走丝线切割。我国普通采用高速走丝线切割，近年来正在发展低速走丝线切割，高速走丝时，金属丝电极是直径为φ0.02～φ0.3mm的高强度钼丝，往复运动速度为8～10m/s。低速走丝时，多采用铜丝，线电极以小于0.2m/s的速度作单方向低速运动。线切割时，电极丝不断移动，其损耗很小，因而加工精度较高。其平均加工精度可达 0.0lmm，大大高于电火花成形加工。表面粗糙度Ra值可达1.6 或更小。

目前电火花线切割广泛用于加工各种冲裁模（冲孔和落料用）、样板以及各种形状复杂型孔、型面和窄缝、凸轮、成形刀具、精密细小零件和特殊材料，试制电机、电器等产品等。典型机床有DK7725,DK7740数控电火花线切割机床。

1.3.3其他电火花加工方式

剩下的电火花加工方式应用较少，不是主流。包括：

电火花内孔、外圆和成形磨削：用于加工高精度、表面粗糙度值小的小孔，如拉丝模、挤压模、微型轴承内环、钻套等和加工外圆、小模数滚刀等。典型机床有D6310电火花小孔内圆磨床等。

（2）电火花同步共轭回转加工：用于加工各种复杂型面的零件，如高精度的异形齿轮，精密螺纹环规，高精度、高对称度、表面粗糙度值小的内、外回转体表面等。典型机床有JN-2,JN-8内外螺纹加工机床。

（3）电火花高速小孔加工：用于加工线切割穿丝预孔，深径比很大的小孔，如喷嘴等。典型机床有D703G电火花高速小孔加工机床。

（4）电火花表面强化、刻字：用于电火花刻字、打印记。典型设备有D9105电火花强化机等。

1.4电火花加工用途

目前电火花加工已广泛应用于模具制造、航天航空、电子、电机电器、精密机械、仪器仪表、汽车、轻工业等行业，以解决难加工材料及复杂形状零件的加工问题，加工范围已达到小到几微米的小孔、轴、缝，大到几米的超大型模具和零件。电火花加工的主要用途可以概括为以下几项：

（1）用于模具生产中的型孔、型腔加工，已成为模具制造业的主导加工方法，推动了模具行业的技术进步。可以用于制造冲模、塑料模、锻模和压铸模。（2）加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹螺孔。（3）在金属板材上切割出零件。（4）加工窄缝。

（5）磨削平面和圆面。

（6）其它（如强化金属表面，取出折断的工具，在淬火件上穿孔，直接加工型面复杂的零件等）。

2.发展历程及技术成果

2,1电火花加工发展历程

早在十九世纪，人们就发现了电器开关的触点开闭时，因为放电，使接触部位烧蚀，造成接触面的损坏。这种放电引起的电极烧蚀现象叫做电腐蚀。

电火花加工现状与发展

二十世纪四十年代初，人们进一步认识到，在液体介质中进行重复性脉冲放电时，能够对导电材料进行尺寸加工，因此，创立了“电火花加工法”。

五十年代，改进为电阻-电感-电容等回路。同时，还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源，使蚀除效率提高，工具电极相对损耗降低，随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源，使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。

六十年代出现了晶体管和可控硅脉冲电源，提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗，并扩大了粗精加工的可调范围。

七十年代出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。在控制系统方面，从最初简单地保持放电间隙，控制工具电极的进退，逐步发展到利用微型计算机，对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。

电火花加工技术经历了手动电火花加工、液压伺服、直流电机、步进电机、交流伺服电机等一系列过程。控制系统也越来越复杂，从单轴数控到3轴数控、再到多轴联动。20世纪90年代初期，3轴电火花机在国内还是空白，主要是从日本和瑞士引进。直到90年代中期，我国才开始步入国内电火花加工机的真正快速发展轨道，后来在此基础上又生产研发了4轴4联动电火花加工机。

2,2电火花加工技术成果

2.2.1对电火花加工优缺点的总结

电火花加工属于电脉冲放电腐蚀类，被加工的工件是好的导电材料，而且最好是优良的导电材料且不含杂质。

电火花加工的优点：

（1）电火花加工，最擅长对付那些高硬度的（一般的机械加工难以实现的）金属的加工（2）电火花加工尤其适合细、窄缝类（普通机械加工难以做到的）、清角位等的加工。

电化花加工的缺点：

（1）不能加工不导电的材料；

（2）加工过程中，有因为使用控制不良，引起火灾的安全隐患；（3）加工效率较低（相对机械加工来讲）；

（4）加工过程造成被加工件的内应力增加而变形，加工尺寸精度不高。

2.2.2影响其加工精度的因素的总结

与传统的机械加工一样，机床本身的各种误差，工件和工具电极的定位、安装误差都会影响到电火花加工的精度。另外，与电火花加工工艺有关的主要因素是放电间隙的大小及其一致性、工具电极的损耗及其稳定等。概括为以下几个方面：（1）表面粗糙度

电火花加工表面的粗糙度取决于放电蚀坑的深度及其分布的均匀程度，只有在加工表面产生浅而分布均匀的放电蚀坑，才能保证加工表面有较小的粗糙度值。（2）加工间隙(侧面间隙)的影响

加工间隙的大小及其一致性直接影响电火花成形加工的加工精度。只有掌握每个规准的加工间隙和表面粗糙度的数值，才能正确设计电极的尺寸，决定收缩量，确定加工过程中的规准转换。

（3）加工斜度的影响

在加工中，不论型孔还是型腔，侧壁都有斜度，形成斜度的原因，除电极侧壁本身在技术要求或制造中原有的斜度外，一般都是由电极的损耗不均匀，以及“二次放电”等因素造成的。这些因素包括电极损耗、工作液脏污程度、冲油或抽油、加工深度等。（4）楞角倒圆的原因及规律

电火花加工现状与发展

电极尖角和楞边的损耗，比端面和侧面的损耗严重，所以随着电极楞角的损耗导致楞角倒圆，加工出的工件不可能得到清楞。而且，随着加工深度的增加，电极楞角倒圆的半径增大。但超过一定加工深度，其增大的趋势逐渐缓慢，最后停留在某一最大值上。楞角倒圆的原因除电极的损耗外，还有放电间隙的等距离性。

2.2.3影响其加工后表面粗糙度的因素的总结

（1）脉冲能量越大，加工速度越高，Ra值越大。（2）工件材料越硬、熔点越高，Ra值越小。

（3）工件电极的表面粗糙度越大，工件的Ra值越大。

3.电火花加工的国内外研究基本现状

近年来电火花线切割加工无论在加工过程控制,还是改进加工工艺方面都取得了许多新的进展。主要表现在突破了许多传统观念的束缚,产生了一些新的加工方法,以及一些新的控制和检测方式。

往复走丝电火花线切割机床的走丝速度为6～12 m/s，是我国独创的机种。自1970年9月由

电火花加工现状与发展

微电子、数控、电力半导体、机械技术、电气技术等，是多方面、多学科集成的产品，是比较复杂的高科技产品。国内现在显然还没有一个能够独立进行原始创新的团队，因此注定要经历一个长时间痛苦的积淀过程，电火花加工技术正不断向精密化、自动化、智能化、高效化等方向发展。我国务必要紧跟电火花加工技术发展步伐，才能立足世界。如今新型数控电火花机床层出不穷，如瑞士阿奇、瑞士夏米尔、日本沙迪克、日本牧野、日本三菱等机床在这方面技术都有了全面的提高。（1）电火花加工的精密化核心主要体现在对尺寸精度、仿形精度、表面质量的要求。时下数控电火花机床加工的精度已有全面提高，尺寸加工要求可达±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。

（2）自动化指目前最先进的数控电火花机床在配有电极库和标准电极夹具的情况下，只要在加工前将电极装入刀库，编制好加工程序，整个电火花加工过程便能日以赴继地自动运转，几乎无需人工操作。机床的自动化运转降低了操作人员的劳动强度、提高生产效率。但自动装置配件的价格比较昂贵，大多模具企业的数控电火花机床的配置并不齐全。数控电火花机床具备的自动测量找正、自动定位、多工件的连续加工等功能已较好地发挥了它的自动化性能。自动操作过程不需人工干预，可以提高加工精度、效率。

（3）智能化：智能控制技术的出现把数控电火花加工推向了新的发展高度。新型数控电火花机床采用了智能控制技术。专家系统是数控电火花机床智能化的重要体现，它的智能性体现在精确的检测技术和模糊控制技术两方面。专家系统采用人机对话方式，根据加工的条件、要求，合理输入设定值后便能自动创建加工程序，选用最佳加工条件组合来进行加工。在线自动监测、调整加工过程，实现加工过程的最优化控制。目前智能化技术不断地升级，使得智能控制技术的应用范围更加的广泛。随着市场对电加工要求的提升，智能化技术将获得更为广阔的发展空间。

（4）高效化：现代加工的要求为数控电火花加工技术提供了最佳的加工模式，即要求在保证加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。如这不但缩短了加工时间且省却后处理的麻烦，同时提升了模具品质，使用粉末加工设备可达到要求。另外减少辅助时间(如编程时间、电极与工件定位时间等)，这就需要增强机床的自动编程功能，配置电极与工件定位的夹具、装置。若在大工件的粗加工中选用石墨电极材料也是提高加工效率的好方法。

4.未来发展方向

先进制造技术的快速发展和制造业市场竞争的加剧对电火花成形加工技术提出了更高要求，同时也为电火花成形加工技术加工理论的研究和工艺开发、设备更新提供了新的动力。

今后电火花成形加工的加工对象应主要面向传统切削加工不易实现的难加工材料、复杂型面等加工，其中精细加工、精密加工、窄槽加工、深腔加工等将成为发展重点。同时，还应注意与其它特种加工技术或传统切削加工技术的复合应用，充分发挥各种加工方法在难加工材料加工中的优势，取得联合增值效应。相对于切削加工技术而言，电火花成形加工技术仍是一门较年轻的技术，因此在今后的发展中，应借鉴切削加工技术发展过程中取得的经验与成果，根据电火花成形加工自身的技术特点，选用适当的加工理论、控制原理和工艺方法，并在己有成果的基础上不断完善、创新。电火花成形加工机床向数控化方向发展的趋势已不可逆转，但应注意不可盲目追求“大而全”，应以市场为导向，建立具有开放性的数控体系。总体而言，电火花成形加工技术今后的发展趋势应是高效率、高精度、低损耗、微细化、自动化、安全、环保等。

对电火花加工而言，电火花成形机下一步的发展空间在精密微细和特殊材料两个方面。特殊材料（如航空航天领域用的材料）专机，窄槽窄缝、异型腔的加工，精密模具等领域都是发展重点。在精加工方面，曾经有过高速铣要代替电火花的传言，现在证明这是不现实的。

电火花加工现状与发展

现在粗加工、大电流的火花机又有回头的趋势，在家电、汽车很多行业中应用。人类新开发出来的导电的特殊材料都可进行放电加工，而高速铣通常很难实现。精密微细加工比如喷丝板等微小型零件都离不开电火花加工；航空航天领域中很多零部件需要多轴联动电火花加工。我们国家在专用机型上有创新的能力，有很大的空间。

5.需要进一步研究的问题

电火花加工虽然发展迅速，但仍然存在一些问题，经过对一些资料的查阅，这些问题可以总结为以下几条：

（1）一般加工速度较慢，生产率低于切削加工 安排工艺时可采用机械加工去除大部分余量，然后再进行电火花加工以求提高生产率。最近新的研究成果表明，采用特殊水基不燃性工作液进行电火花加工，其生产率甚至高于切削加工。

（2）存在电极损耗和二次放电 电极损耗多集中在尖角或底面，最近的机床产品已能将电极相对损耗比降至0.1％，甚至更小；电蚀产物在排除过程中与工具电极距离太小时会引起二次放电，形成加工斜度，影响成型精度，（3）工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。

（4）由于电级丝是往复使用，所以会造成电极丝损耗，加工精度和表面质量降低。（5）放电过程有部分能量消耗在工具电极上，导致电极损耗，影响成形精度。（6）电极之间需要始终保持确定的距离。（7）电火花需要达到足够高的电流密度。（8）脉冲性放电是一个难题。

（9)如何及时有效的排除电蚀产物值得进一步的研究。

近年来随着特种加工技术在现代制造技术中的发展和广泛应用，国家很重视特种加工行业发展，我国的特种加工机床拥有量较高，也具有很大的生产规模，但在高端机床装备方面，与发达国家还有明显的差距，在加工精度、加工质量以及自动化程度等方面都有很大的提升空间。电火花加工技术中遇到的难题也将在这一趋势中不断被解决。我们相信，电火花加工技术将会不断成熟，并为我们带来巨大的价值。

参考资料：卢秉恒．机械制造技术基础．北京．机械工业出版社，２００７． 王贵成，张银喜．精密与特种加工．武汉．武汉理工大学出版社，２００９．

刘志东，高长水．电火花加工工艺及应用．北京．国防工业出版社，２０１１．

汤传建．液中喷气电火花加工试验及机理研究．上海．上海交通大学机械与动力工程学院，２００８． 徐安阳，刘志东等．功能电极电火花诱导烧蚀加工模具钢Ｃｒ１２实验研究．南京．南京航空航天大学机电学院，２０１２．

第四篇：电火花基本知识（精选）

电火花基本知识

一、什么是电火花加工

二、电火花加工的特点

三、电火花加工机床的组成及作用

四、实现电火花加工的条件

五、极性效应

六、覆盖效应

七、加工速度

八、工具电极损耗

九、表面粗糙度

十、放电间隙

十一、两电极蚀除量之间的矛盾

十二、加工速度与加工表面粗糙度之间的矛盾

十三、电火花加工常用名词、术语及符号

十四、电火花加工粗糙度对照表

一、什么是电火花加工

电火花是一种自激放电，其特点如下： 火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压，当两电极接近时，其间介质被击穿后，随即发生火花放电。伴随击穿过程，两电极间的电阻急剧变小，两极之间的电压也随之急剧变低。火花通道必须在维持暂短的时间（通常为10-7-10-3s）后及时熄灭，才可保持火花放电的“冷极”特性（即通道能量转换的热能来不及传至电极纵深），使通道能量作用于极小范围。通道能量的作用，可使电极局部被腐蚀。利用火花放电时产生的腐蚀现象对材料进行尺寸加工的方法，叫电火花加工。电火花加工是在较低的电压范围

内，在液体介质中的火花放电。

二、电火花加工的特点

电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺。随着工业生产的发展和科学技术的进步，具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性，高粘性和高纯度等性能的新材料不断出现。具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多，这就使得传统的机械加工方法不能加工或难于加工。因此，人们除了进一步发展和完善机械加工法之外，还努力寻求新的加工方法。电火花加工法能够适应生产发展的需要，并在应用中显示出很多优异性能，因此，得到了迅速发展和日益广泛的应用。

电火花加工的特点如下：

1.脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。不受材料硬度影响，不受热处

理状况影响。

2.脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受

热影响范围小。

3.加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小。工具电极材料不需比工件材料硬，因此，工具电极制造容易。4.可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿命，降低工人劳

动强度。

基于上述特点，电火花加工的主要用途有以下几项：

1)制造冲模、塑料模、锻模和压铸模。

2)加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹螺孔。

3)在金属板材上切割出零件。

4)加工窄缝。5)磨削平面和圆面。

6)其它（如强化金属表面，取出折断的工具，在淬火件上穿孔，直接

加工型面复杂的零件等）。

三、电火花加工机床的组成及作用

从上面所谈的情况可以看到，要实现电火花加工过程，机床必须具备三个要素，即：脉冲电源，机械部分和自动控制系统，工作液过滤与循环系统。（见图一）。下面对这三要素的作用逐一加以简单讨论。

1.脉冲电源

加在放电间隙上的电压必须是脉冲的，否则，放电将成为连续的电弧。所谓脉冲电源，实际就是一种电气线路或装置，它们能发出具有足够能

量的脉冲电压来。2.机械部分和自动控制系统

其作用是维持工具电极和工件之间有一适当的放电间隙，并在线调整。

3.工作液净化与循环系统 工作液的作用是使能量集中，强化加工过程，带走放电时所产生的热量和电蚀产物。工作液系统包括工作液的储存冷却、循环及其调节与保护、过滤以及利用工作液强迫循环系统。

上述三要素，有时也称为电火花加工机床的三大件，它们组成了电火花加工机床这一统一体，以满足加工工艺的要求。

四、实现电火花加工的条件

实现电火花加工，应具备如下条件：

1.工具电极和工件电极之间必须维持合理的距离。在该距离范围内，既可以满足脉冲电压不断击穿介质，产生火花放电，又可以适应在火花通 道熄灭后介质消电离以及排出蚀除产物的要求。若两电极距离过大，则脉冲电压不能击穿介质、不能产生火花放电，若两电极短路，则在两电

极间没有脉冲能量消耗，也不可能实现电腐蚀加工。

2.两电极之间必须充入介质。在进行材料电火花尺寸加工时，两极间为液体介质（专用工作液或工业煤油）；在进行材料电火花表面强化时，两极间为气体介质。

3.输送到两电极间的脉冲能量密度应足够大。在火花通道形成后，脉冲电压变化不大，因此，通道的电流密度可以表征通道的能量密度。能量 密度足够大，才可以使被加工材料局部熔化或汽化，从而在被加工材料表面形成一个腐蚀痕（凹坑），实现电火花加工。因而，通道一般必须

有105-106A/cm2电流密度。

放电通道必须具有足够大的峰值电流，通道才可以在脉冲期间得到维持。一般情况下，维持通道的峰值电流不小于2A。

4.放电必须是短时间的脉冲放电。放电持续时间一般为10-7-10-3s。由于放电时间短，使放电时产生的热能来不及在被加工材料内部扩散，从

而把能量作用局限在很小范围内，保持火花放电的冷极特性。5.脉冲放电需重复多次进行，并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分

散的。

这里包含两个方面的意义：其一时间上相邻的两个脉冲不在同一点上形成通道；其二，若在一定时间范围内脉冲放电集中发生在某一区域，则 在另一段时间内，脉冲放电应转移到另一区域。只有如此，才能避免积炭现象，进而避免发生电弧和局部烧伤。

6.脉冲放电后的电蚀产物能及时排放至放电间隙之外，使重复性放电顺

利进行。

在电火花加工的生产实际中，上述过程通过两个途径完成。一方面，火花放电以及电腐蚀过程本身具备将蚀除产物排离的固有特性；蚀除物以 外的其余放电产物（如介质的汽化物）亦可以促进上述过程；另一方面，还必须利用一些人为的辅助工艺措施，例如工作液的循环过滤，加工

中采用的冲、抽油措施等等。

五、极性效应 电火花加工时，相同材料两电极的被腐蚀量是不同的。其中一个电极比另一个电极的蚀除量大，这种现象叫做极性效应。如果两电极材料不同，则极性效应更加明显。

六、覆盖效应

在油类介质中放电加工会分解出负极性的游离碳微粒，在合适的脉宽、脉间条件下将在放电的正极上覆盖碳微粒，叫覆盖效应。利用覆盖效应

可以降低电极损耗。注意负极性加工才有利做覆盖效应。

七、加工速度

对于电火花成形机来说加工速度是指在单位时间内，工件被蚀除的体积或重量。一般用体积表示。若在时间T内，工件被蚀除的体积为V，则

加

工速度Vw为： Vw=V/t（mm3/min）对于线切割机来说，加工速度是指在单位时间内，工件被切面积。即用mm2/min来表示。在规定表面粗糙度（如Ra=2.5μm），相对电极损耗（如1%）时的最大加工速度，是衡量电加工机床工艺性能的重要指标。一般情况下，生产厂 给出的是最大加工电流，在最佳加工状态下所能达到的最高加工速度。因此，在实际加工时，由于被加工件尺寸与形状的千变万化，加工条件，排屑条件等与理想状态相差甚远，即使在粗加工时，加工速度也往往大大低于机床的最大加工速度指标。

八、工具电极损耗

在电火花成形加工中，工具电极损耗直接影响仿形精度，特别对于型腔加工，电极损耗这一工艺指标较加工速度更为重要。

电极损耗分为绝对损耗和相对损耗。

绝对损耗最常用的是体积损耗Ve和长度损耗Veh二种方式，它们分别表示在单位时间内，工具电极被蚀除的体积和长度。即

Ve=V/t（mm3/min）Veh=H/t（mm/min）

相对损耗——工具电极绝对损耗与工件加工速度的百分比。通常采用长度相对损耗比较直观，测量也比较方便。在线切割加工中，电极丝的损耗对工件质量的影响不大，故一般不加以讨论。但快走丝机床使用钼作为电极丝，是重复放电，所以丝的损耗影响到电极丝的使用寿命，在实际加工中应予适当考虑。见图二。

在电火花成形加工中，工具电极的不同部位，其损耗速度也不相同。在精加工时，一般电规准选取较小，放电间隙太小，通道太窄，蚀除物在爆炸与工作液作用下，对电极表面不断撞击，加速了电极损耗，因此，如能适当增大电间隙，改善通道状况，即可降低电极损耗。

九、表面粗糙度

表面粗糙度是指加工表面上的微观几何形状误差。对电加工表面来讲，即是加工表面放电痕——坑穴的聚集，由于坑穴表面会形成一个加工硬化层，而且能存润滑油，其耐磨性比同样粗糙度的机加表面要好，所以加工表面允许比要求的粗糙度大些。而且在相同粗糙度的情况下，电加

工表面比机加工表面亮度低。

国家标准规定：加工表面粗糙度用Ra（轮廓的平均算术偏差）和Rz（不

平度平均高度）之一来评定。

工件的电火花加工表面粗糙度直接影响其使用性能，如耐磨性，配合性质，接触刚度，疲劳强度和抗腐蚀性等。尤其对于高速高洁，高压条件下工作的模具和零件，其表面粗糙度往往是决定其使用性能和使用寿命的关键。

十、放电间隙

放电间隙，亦称过切量，加工中是指脉冲放电两极间距，实际效果反映在加工后工件尺寸的单边扩大量。

对电火花成形加工放电间隙的定量认识是确定加工方案的基础。其中包括工具电极形状，尺寸设计，加工工艺步骤设计，加工规准的切换以及

相应工艺措施的设计。

十一、两电极蚀除量之间的矛盾

本篇中，已经明确阐述了脉冲放电时间越长，越有利于降低工具电极相对损耗。在电火花加工的实用过程中，粗加工采用长脉冲时间和高放电电流，既体现了速度高，又体现了损耗小，反映了加工速度和工具电极

损耗这一矛盾的缓解。

但是，在精加工时，矛盾激化了。为了实现小能量加工，必须大大压缩脉冲放电时间。为达到脉冲放电电流与脉冲放电时间参数组合合理，亦必须大大压缩脉冲放电电流。这样，不仅加大了工具电极相对损耗，又

大幅度降低了加工速度。

十二、加工速度与加工表面粗糙度之间的矛盾

为了解决电火花加工工艺的这一基本矛盾，人们试图将一个脉冲能量分散为若干个通道同时在多点放电。用这种方法既改善了加工表面粗糙度，又维持了原有的加工速度。

到目前为止，实现人为控制的多点同时放电的有效方法只有一种，即分

离工具电极多回路加工。

为了实现整体电极的多通道加工，人们设想了各种方法，并进行了多年的实验摸索。但是迄今为止，尚没有彻底解决。

在实用过程中，型腔模具的加工采用粗、中、精逐档过渡式加工方法。加工速度的矛盾是通过大功率、低损耗的粗加工规准解决的；而中、精加工虽然工具电极相对损耗大，但在一般情况下，中、精加工余量仅占全部加工量的极小部分，故工具电极的绝对损耗极小，可以通过加工尺寸控制进行补偿，或在不影响精度要求时予以忽略。

十三、电火花加工常用名词、术语及符号

1、放电间隙：放电间隙指加工时工具和工件之间产生火花放电的一层距离间隙。在加工过程中，则称为加工间隙S，它的大小一般在0.01-0.5mm之间，粗加工时间隙较大，精加工时则较小。加工间隙又可分为端面间隙SF 和侧面间隙SL（见图三）

2、脉冲宽度ti（μs）：脉冲宽度简称脉宽，它是加到工具和工件上放电间隙两端的电压脉冲的持续时间（见图）为了防止电弧烧伤，电火花加工只能用断断续续的脉冲电压波。粗加工可用较大的脉宽ti>100μs，精加工时只能用较少的脉宽ti<50μs。

3、脉冲间隔to(μs)：脉冲间隔简称脉间或间隔，也称脉冲停歇时间。它是两个电压脉冲之间的间隔时间(见图四)。间隔时间过短，放电间隙来不及消电离和恢复绝缘，容易产生电弧放电，烧伤工具和工件；脉间选得过长，将降低加工生产率。加工面积、加工深度较大时，脉间也应稍大。?

4、开路电压或峰值电压：开路电压是间隙开路时电极间的最高电压，等于电源的直流电压。峰值电压高时，放电间隙大，生产率高，但成型复制精度稍差。

5、火花维持电压：火花维持电压是每次火花击穿后，在放电间隙上火花放电时的维持电压，一般在25V左右，但它实际是一个高频振荡的电压(见图四)。电弧的维持电压比火花的维持电压低5V左右，高频振荡频率很低，一般示波器上观察不到高频成分，观察到的是一水平亮线。过渡电弧的维持电压则介于火花和电弧之间。见图四。

6、加工电压或间隙平均电压U（V）

加工电压或间隙平均电压是指加工时电压表上指示的放电间隙两端的平均电压，它是多个开路电压、火花放电维持电压、短路和脉冲间隔等零电压的平均值。在正常加工时，加工电压在30-50V，它与占空比、预置进给量等有关。占空比大、欠进给、欠跟踪、间隙偏开路，则加工电压偏大；占空比小、过跟踪或预置进给量小（间隙偏短路），加工电

压即偏小。

7、加工电流I（A）

加工电流是加工时电流表上指示的流过放电间隙的平均电流。精加工时小，粗加工时大；间隙偏开路时小，间隙合理或偏短路时则大。

8、短路电流IS（A）

短路电流是放电间隙短路时（或人为短路时）电流表上指示的平均电流（因为短路时还有停歇时间内无电流）。它比正常加工时的平均电流要

大20-40%。

9、峰值电流IS（A）

峰值电流是间隙火花放电时脉冲电流的最大值（瞬时），日本、英国、美国常用IS表示（见图四），虽然峰值电流不易直接测量，但它是实际影响生产率、表面粗糙度等指标的重要参数。在设计制造脉冲电源时，每一功率放大管串联限流电阻后的峰值电流是预先选择计算好的。为了安全，每个50W的大功率晶体管选定的峰值电流约为2-3A，电源说明书中也有说明，可以按此选定粗、中、精加工时的峰值电流（实际上是

选定用几个功率管进行加工）。

10、放电状态

放电状态指电火花加工时放电间隙内每一脉冲放电时的基本状态。一般分为五种放电状态和脉冲类型（见图四）

第一、开路（空载脉冲）

放电间隙没有击穿，间隙上有大于50V的电压，但间隙内没有电流流过，为空载状态（td=ti）。

第二、火花放电（工作脉冲，或称有效脉冲）

间隙内绝缘性能良好，工作液介质击穿后能有效地抛出、蚀除金属。波形特点是：电压上有td，te和Ie波形上有高频振荡的小锯齿波形。

第三、短路（短路脉冲）

放电间隙直接短路相接，这是由于伺服进给系统瞬时进给过多或放电间隙中有电蚀产物搭接所致。间隙短路时电流较大，但间隙两端的电压很

小，没有蚀除加工作用。第四、电弧放电（稳定电弧放电）

由于排屑不良，放电点集中在某一局部而不分散，局部热量积累，温度升高，恶性循环，此时火花放电就成为电弧放电，由于放电点固定在某一点或某局部，因此称为稳定电弧，常使电极表面结炭、烧伤。波形特点是td和高频振荡的小锯齿波基本消失。

第五、过渡电弧放电（不稳定电弧放电，或称不稳定火花放电）过渡电弧放电是正常火花放电与稳定电弧放电的过渡状态，是稳定电弧放电的前兆。波形特点是击穿延时td很小或接近于零，仅成为一尖刺，电压电流波上的高频分量变低成为稀疏和锯齿形。早期检测出过渡电弧放电，对防止电弧烧伤有很大意义。

以上各种放电状态在实际加工中是交替、概率性地出现的（与加工规准和进给量、冲油、间隙污染等有关），甚至在一次单脉冲放电过程中，也可能交替出现两种以上的放电状态。

11、加工速度vw或VW（mm3/min），vm或Vm（g/min）加工速度是单位时间（min）内从工件上蚀除加工下来的金属体积（mm3），以质量（g）计算时用vm或Vm表示，也称加工生产率。大功率电源粗加工时vW>500mm3/min，但电火花精加工时，通常vw<20mm3/min。

12、相对损耗或损耗比（损耗率）θ（%）

相对损耗或损耗比是工具电极损耗速度和工件加工速度之比值，并以此来综合合衡量工具电极的耐损耗程度和加工性能。

13、面积效应：面积效应指电火花加工时，随加工面积大小变化而加工速度、电极损耗比和加工稳定性等指标随之变化的现象。一般加工面积过大或过小时，工艺指标通常降低，这是由“电电流密度”过小或过大

引起的。

14、深度效应：随着加工深度增加而加工速度和稳定性降低的现象称深度效应。主要是电蚀产物积聚、排屑不良所引起的

第五篇：现状分析

5．1重庆保税港发展现状

5．1．1加强港口基础建设，打造口岸物流中心

重庆江北寸滩港区，是重庆市倾力打造的最大港口。重庆市正在以寸滩

港为口岸物流辐射中心，发展国内首个内陆保税港区。2003年6月，作为打

造长江上游航运中心的标志性工程，占地650亩、总投资17．4亿元的寸滩港

工程正式启动。寸滩港主要由集装箱港区和物流园区组成。建设规划分为三

期，一期工程主要用于集装箱的装卸，三期工程功能定位为与保税港区相适

应的外贸集装箱装卸、堆存及围绕集装箱延伸的掏、装箱增值物流服务。

2006年1月，寸滩港一期建成投产，拥有两个5000吨级集装箱泊位和1

个汽车滚装码头，集装箱年吞吐能力达到28万标箱。寸滩二期工程占地约880

亩，于2007年9月24日开建，总工期42个月，设计年集装箱吞吐能力42

万标箱，杂货件80万吨，滚装车辆15万辆。预计2011年建成后，寸滩港年吞吐集装箱将达100万标箱，汽车30万辆。寸滩三期工程规划建设泊位4个，新增集装箱通过能力56万标箱。届时，寸滩港区9个泊位设计年集装箱通过

能力为126万标箱，年集装箱吞吐能力可达189万标箱。目前，重庆市已启

动了寸滩港二期工程建设，总投资达11亿元，将新建3个3000吨级集装箱

泊位和1个滚装码头。

除了港口本身的2700亩，寸滩港区还将出口加工区等周边区域划入港区

经济发展范围，面积近6平方公里，而与港区规划同步的周边配套规划也在逐步完善。从五里店到桂花湾立交，江北将打造18公里长的现代物流带。整

个物流带将包括物流配送、中介，以及加工行业等，围绕寸滩港形成物流产

业聚集地。现有的渝长路和海尔路均为6车道，宽度不能满足建成后的寸滩

港需要。重庆市政府规划拓宽渝长路东环一黑石子段(渝邻高速在黑石子立交

与渝长高速相接)，改为8车道；通过增设匝道的方式，连接渝长路与金渝大

道，将渝长路与寸滩港区和物流园区的联系由2个通道变为3个：拓宽海尔

路至8车道。规划预留寸滩港铁路专线。由渝怀铁路向港区引入联络线，在物流园内布置铁路装卸线，方便铁水连通。目前，世界前20家大集装箱班轮公司已全部入驻重庆。全球航运物流大王马士基(中国)公司已与重庆港物流

集团签订合作意向书，该公司在西部的集装箱将全部进入寸滩港中转。

5．1．2叠加保税物流功能，促进物流体系成形

重庆出口加工区于2001年6月15日经国务院批准设立，规划面积3平

方公里，围网封关运行面积0．4平方公里，2002年8月28日正式封关运行。

加工区总投资2．2亿元进行基础设施建设和配套设施建设，共设监管仓库

1040平方米，配有5564平方米的海关查验场；标准厂房总建筑面积2．8万平

方米；卡口总建筑面积为130平方米，配有对进出卡口的车辆和行人进行监

控的设施；区内有专供监管的巡逻道2579米及围网2547米。加工区海关实

行“一次申报、一次审单、一次查验”放行，24小时通关服务的新通关模式。

落户企业可享有海关提供的简单、快捷的通关便利，还享有出口加工区和国

家级经济技术开发区特有的税收等优惠政策；区内企业不出园区即可办理完

一切进出口手续。出口加工区设立初期，加工区内企业与区外企业在海关监管层面相比优 势明显，国务院各部委出台的多项管理政策、法规对加工区的顺利启动也起

到了决定性的作用。但随着全国大通关环境的不断改善，以及其他一系列促

进外经贸发展政策措施的出台，加工区的政策优势逐渐淡化，甚至在某些方

面还不如加工区外。如：加工区内生产的产品内销部分要按制成品价值补缴

关税和增值税(区外加工贸易产品内销按进口原材料价值补税)，未经实质性

加工不得出区，监管运输成本高以及内资企业无法享受高新技术企业税收优

惠问题等，使内地出口加工区的发展受到明显制约。

2007年国务院批准了7个出口加工区开展保税物流功能试点，重庆成为

西南地区首个拓展保税物流功能的试点出口加工区，同时也是重庆市及中国

西南地区唯一的保税物流区域。保税物流功能的拓展，加速了重庆的产业升

级，提高了生产型服务业的比重。依靠引进的现代物流企业，建立起完整的现代物流体系，不但完善了重庆的口岸功能，而且巩固和扩大了重庆作为西部地区进出口贸易的物流中心的地位和作用。2007年，重庆出口加工区保税

物流功能拓展试点工作取得阶段性成果，新入驻生产型企业3家、物流企业6

家。据重庆海关统计分析，截至2007年9月底，重庆出口加工区共实现保税

物流入区1．44亿美元，其中进口货物入区2400万美元，出口货物入区1．2

亿美元；实现进出口1．12亿美元，在库存储3200万美元。海关共接单4 512

票，同比增长6．4倍，共监管进出境货物5．98万吨，货值1．35亿美元，同

比分别增长4．38倍和7．1倍婚。

5．1．3现代制造业发展成熟，产业基础坚实

重庆江北国际机场位于渝北主城区，与空港园区毗邻。十二家国内航空

公司云集机场，开辟了连接日本、泰国和全国二十七座大中城市的空中航线，2007年旅客吞吐量突破1000万人次，货邮吞吐量13．66万吨14。

渝北是重庆乃至中国西鄂地区的水陆空枢纽中心。空港园区距西南地区

最大的龙头寺铁路编组站12公里，距长江上游晟大的寸滩深水港13公里，距往来旅客最集中的重庆汽车北站12公里，规划中的市轻轨3号线直达园区。

园区干道与渝邻、渝涪、渝黔、渝合以及机场高速路、金开大道、市二环等

高等级公路外引内联，形成了高效畅通的公路网络。

空港工业园自2002年成立以来，工业总产值从零增长到100亿元，前四

年平均增速超过50％，去年增速超过100％。已引进各类项目212个，包括知

名的工业投资商德国博世、美国科勒、中国长安、中国万向，地产投资商深

圳桃源居．研发机构长安汽车工程研究院等等。2006年，园区的工业生产总

值为55亿元，全口径税收为4亿元，2007年预计工业生产总值将达80亿元，全口径税收将达6亿元5。园区经过6年的开发建设，以交通运输设各制造为

主的现代制造业已经发展成熟：以长安轿车、银翔摩托车和恒通客车为主的整车生产基地已初具规模；以万向钱潮、联合汽车电子、台湾元创、光大产业、翎雁模具、长安金陵等企业为主的汽车配件产业逐步完善。电子信息、印刷包装、现代物流等一批潜力产业也在快速成长壮大中。目前园区共有300

多家企业，其中有世界五百强企业德国博世和美国科勒，有全国最大的微车

企业长安汽车集团，有全国最大的天然气动力汽车制造商恒通客车公司等。

5．2重庆保税港现有发展模式评价

作为创新型的内陆保税港，重庆保税港的发展现状基本符合本文第四章

提出的重庆保税港的发展模式，具体体现在以下几个方面：

(-)以出口加工为导向

保税港区将原有的出口加工区划入规划统一管理，把出口加工作为基础

功能定位。我国西部内陆地区在劳动力成本、土地价格和资源储备方面具有

比较优势。在保税港发展初期，应该大力发展加工贸易，提升设港地的国际

竞争力，开拓海外市场，为建设国际商贸枢纽打下坚持基础。

㈢以物流中转为重点

保税港区加大物流体系建设，打造西部物流中心。重庆保税港的总体发 展模式具有鹿特丹模式的特点，利用作为西部运输枢纽和桥头堡的特点，发 展以物流转运为主的保税港区，降低西部内外贸的物流成本，带动重庆周边 省市的经济发展。

㈢以“区港一体化"为目标

保税港由寸滩港、空港和出口加工区组成，有利于加快“区港～体化’’的进程。重庆保税港采取“河港+空港”、“一区双功能”的模式，有助于消除 港区内的物流活动在行政区划方面的分割，使得区港内的物流可以在更大的 空间和领域得到充分发展，形成港口的运输功能和出口加工区的贸易、物流 功能一体化的格局。