采用高速加工軸上的磨銷，可以對工件上的非導(dǎo)電性的涂層進(jìn)行磨銷和清除，從而獲得電火花成型加工所需的母體材料
在對細(xì)微結(jié)構(gòu)件的加工方面，微型電火花成型技術(shù)具有很強(qiáng)的優(yōu)勢。通過設(shè)置一個輔助的磨削軸，即可在一次夾持過程中，對帶有不導(dǎo)電涂層的工件進(jìn)行成型加工。
電火花技術(shù)可以應(yīng)用到微型加工作業(yè)中。這是因為所需的加工力非常小，因此，可以用到極其精細(xì)的加工工具。對于很多特定的場合來說，電火花是一種和不可替代的加工工藝。對于微型電火花成型工藝的能力和局限性，已經(jīng)有很多研究機(jī)構(gòu)和設(shè)備制造廠商進(jìn)行了描述。
電火花技術(shù)的典型應(yīng)用時機(jī)便是在其他加工工藝無法滿足加工要求的時候。在很多情況下，電火花工藝流程是在生產(chǎn)鏈環(huán)節(jié)中比較靠后的時間段上進(jìn)行的。與每個下游加工工序的情況一樣，每做一次新的夾持動作，都會面臨著工件在設(shè)備上需要重新校準(zhǔn)和所需外形元件需要對準(zhǔn)原已存在的參照系的巨大挑戰(zhàn)。這對于微型加工所需的公差范圍來說，尤為困難。
圖1微型電火花加工實例
a-直徑在15μm以下的微型孔；b-通過線電火花加工制成的行星齒輪箱；c-微型軌道電火花實例；d-通過采用成型電極所做的微型電火花成型工件；e、f-微型電火花加工的其他實例
一次夾持完成多工件加工
例如在鐘表行業(yè)，根據(jù)各種不同的參照點，要求定位公差達(dá)到5μm。因校準(zhǔn)所需的輔助時間可能要比加工作業(yè)時間高出幾倍。由此會產(chǎn)生一些費用，而需要向客戶反復(fù)解釋才行。因此，盡可能在一次性夾持過程中完成對很多外形元件的加工，這具有很大的好處。除了采用單一的加工工藝之外，還可以考慮把微型電火花成型工藝與其他加工工藝相結(jié)合的辦法，這種綜合做法可以明顯拓展微型加工的途徑。
微型加工從狹義概念上說，是對整體尺寸在0.1mm以下的部件的加工。而從廣義和普通含義上說，微型加工也包含了對微小結(jié)構(gòu)的加工，無論整體部件的尺寸如何。微型電火花加工工藝的優(yōu)點在于它不受工件機(jī)械性能和外形自由度的制約。這種加工工藝具備非常自由的電極外形選擇性，以及使用輔助設(shè)備軸和五軸銑削等能力。*的一個前提條件依然是待加工的工件必須要具備所需zui低的導(dǎo)電性能。微型電火花機(jī)床，如同其他精密機(jī)床一樣，通過能與特殊加工要求相適應(yīng)的能力來顯示出其優(yōu)越性的。例如，此類機(jī)床的剛性特別強(qiáng)，機(jī)架的熱穩(wěn)定性能好，加工軸設(shè)有行程和角度測量傳感器，因此定位非常。所使用的發(fā)電機(jī)只發(fā)出極低的放電能，對加工表面的影響也很?。▓D1）。
圖2電火花加工的側(cè)凹部件
a-通過行星電火花制成的側(cè)凹工件的原理；b-校準(zhǔn)的電極；c-電極（b）的可能應(yīng)用場合，帶有可調(diào)螺距的內(nèi)置螺旋槽
具有高的直徑-深度比工件的加工
與其他有競爭力的加工工藝相比，這種加工工藝的另一個優(yōu)點在于，它可以對極小的內(nèi)徑和直徑-深度比例很高的鏤空件進(jìn)行加工。目前的技術(shù)現(xiàn)狀是，圓柱形孔的孔徑可以達(dá)到100μm，其孔深與孔徑的比例為100~150。根據(jù)不同的加工條件，圓柱度的公差范圍可以達(dá)到5μm以內(nèi)。針對此項任務(wù)的一部分電極為可使用的成品電極。
針對加工直徑更小的工件，則需要在機(jī)床上自己加工出相應(yīng)的電極。對應(yīng)的一種方法便是在運行的鋼絲上對電極進(jìn)行修整和成型。這種方法是科技文獻(xiàn)中經(jīng)常提及的一種wedg方法。旋轉(zhuǎn)的電極沿著鋼絲被向前引導(dǎo)，由此可以被制成所需的形狀。同時，這樣做也可以確保電極達(dá)到相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)軸的非常的同軸度。采用作為wedg裝置的輔助模塊的激光測量系統(tǒng)對所制成的電極進(jìn)行測量。如果所使用的加工軸可以被變址，則不僅可以加工出旋轉(zhuǎn)對稱的電極，而且還可以加工出三角截面的電極或帶有側(cè)凹的電極，如圖2所示。帶有可變螺距的內(nèi)螺旋結(jié)構(gòu)表明了一種很大的外形自由度，因此，這種工藝也適用于對難切削材料的微型加工。
圖3hs6-5-3電火花鉆孔，無（a），有（b）磨損補(bǔ)償（孔徑為260μm，黃銅電極）
電極磨損仍可實現(xiàn)外形的鏤空加工
在機(jī)床上對電極進(jìn)行可重復(fù)精度的加工，是一項需要完成的研究課題。此外，對電極磨損進(jìn)行預(yù)報和對一種在電極嚴(yán)重磨損情況下仍可對外形的鏤空工件進(jìn)行加工的工藝技術(shù)的研發(fā)，是工業(yè)企業(yè)所提出的一項要求。圖3是所選擇的加工策略或一種磨損補(bǔ)償對加工結(jié)果所產(chǎn)生的影響。工件上的兩個未經(jīng)精加工的盲孔，從圖3a上可以看出，在采用不合適的電極磨損策略時，工件上產(chǎn)生了與所需外形的偏差。在圖3b上，通過選擇合適的磨損策略，對電極磨損進(jìn)行了補(bǔ)償。
制造直徑范圍在50μm以下的極薄型電極是一種特別的技術(shù)挑戰(zhàn)。在此直徑范圍內(nèi)的電極會出現(xiàn)超高比例的磨損。如果在加工過程中沒有采取補(bǔ)充電極的措施，假設(shè)電極相對磨損達(dá)到300%的話，則至少需要在所需孔深的四倍長度上對電極進(jìn)行校準(zhǔn)。特別危險的情況是校準(zhǔn)過程中所出現(xiàn)的作用力容易損壞很薄的電極。對這些作用力的測量和對安全加工薄而長電極的策略的研發(fā)屬于wzl研究任務(wù)中的一部分。
圖4磨削和微型電火花工藝組合，可以實現(xiàn)對帶有非導(dǎo)電陶瓷涂層的三角截面的鏤空件進(jìn)行加工
從現(xiàn)有的材料品種和未來電火花加工可能面臨的材料品種的偏差上，可以推導(dǎo)出人們對特定材料的加工工藝要求。在鈦基材料、鎳基材料和涂層材料以及復(fù)合材料方面，存在著專門研究的需求。如果涂層材料不具導(dǎo)電性，則無法輕易采用電火花加工工藝。在把涂層（至少是部分涂層）清理掉之后，采用電火花工藝對工件進(jìn)行鏤空即又成為可能（圖3）。
配有高速加工軸的微型電火花成型設(shè)備
作為技術(shù)發(fā)展的一種結(jié)果，常見的sarixsx-200hpm微型電火花成型設(shè)備配備了westwind公司提供的輔助高速加工軸。在設(shè)備上，兩個加工軸可以交替投入使用，構(gòu)成了一種工藝組合模式。由此，可以在一次性夾持過程中實現(xiàn)對工件的切削（如鏜和磨）和電火花加工。
圖5以大反差比例（直徑0.8mm，長度12mm）對帶有非導(dǎo)電涂層的轉(zhuǎn)位刀片進(jìn)行穿孔加工
圖4所示一種涂有非導(dǎo)電陶瓷涂層的鎳基合金工件。在加工過程中，首先采用磨銷把陶瓷涂層清除干凈，使基材達(dá)到導(dǎo)電效果。通過采用相應(yīng)的電火花和電極，對工件進(jìn)行三角鏤空加工。引人注目的是，這里采用切削工藝把一部分非導(dǎo)電的陶瓷進(jìn)行清除。如果電火花加工流程只在小范圍內(nèi)進(jìn)行，則這些加工工藝均可做到。
圖5所示的是另一個實例。這里是一種帶有非導(dǎo)電氧化鋁涂層的轉(zhuǎn)位刀片在接受電火花鉆孔。對此，也要采用磨銷工具在工件上先清除掉一點涂層，然后通過電火花把剩余的涂層清除到孔的邊緣為止。這樣，孔的外圍區(qū)域仍保留著完好的涂層。在這種情況下，通過氧化鋁涂層下方、作為涂層一部分的金色的tin涂層達(dá)到接觸的效果。
圖6微型電火花技術(shù)的發(fā)展可能性
只需極小冷卻劑量的鉆孔
此類鉆孔技術(shù)的應(yīng)用也屬于研究范圍。例如使用極小冷卻劑量，通過主自由面使冷卻劑直接進(jìn)入到主刀刃下方區(qū)域。在出口區(qū)域，可以改變孔的內(nèi)輪廓，使得特制噴嘴能夠進(jìn)入。在可見到非導(dǎo)電層接受電火花加工的可行性之后，今后的一項任務(wù)便是要進(jìn)一步揭開基本加工機(jī)理，以便對加工工藝作更好的理解和優(yōu)化。
復(fù)合材料是一種挑戰(zhàn)
根據(jù)不同要求和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，目前有兩個大的優(yōu)化方向可以遵循。一個是優(yōu)化精度和加工速度，由此可以進(jìn)一步擴(kuò)大此類工藝技術(shù)相對于其他工藝技術(shù)的優(yōu)勢；另一個便是對電火花技術(shù)所關(guān)注的一些材料的加工工藝的研發(fā)。對復(fù)合材料的加工是一項新的挑戰(zhàn)。電火花加工技術(shù)已經(jīng)成為微型加工領(lǐng)域上的一種成熟技術(shù)并具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?br>電火花加工專業(yè)會議
在歐盟所資助的integ-μ科研項目中的第7個分框架項目內(nèi)，進(jìn)行了部分相關(guān)科研活動。其他與實際工作相關(guān)的活動還有由八家合作單位共同參與的wzl“電火花加工”工業(yè)工作小組的工作。此外，在rwthaachen的wzl專業(yè)會議上，圍繞著電火花技術(shù)的話題和其他一些話題，將由機(jī)器制造廠商與其重要的用戶共同進(jìn)行探討。
（來源：mm《金屬加工》）