图１２ 电火花加工的绝缘陶瓷小孔
６单次放电微细电极加工
毛利尚武教授在研究用细小钨电极 （加．１ｍｍ）对工件表面进行液中表面改性处理 时，当选择合适大的电规准和加工极性时，单脉 冲放电就可使钨电极前端变细变尖，即可得到钨 微细轴和探针。图１３是单脉冲放电加工的微细 轴和其前端，前端微细轴的直径为３５９ｍ，长
高了材料去除率并降低了电极损耗。 日本东京农工大学的韩福柱与国枝政典应
用混沌理论分析了放电点分布。认为放电点的分 布混沌的。通过计算吸引子的维数可以区别不同 的放电状态。放电点的混沌程度愈强，则放电过 程与稳定。通过浑河不同的脉冲，可以增加放电 点分布的混沌性。
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３ 电火花加工放电状态检测新方法４液中放电表面改性处理
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图２０电极损耗率的比较
图１６气体电火花附 着堆积的微细圆柱（直 径约１４０ｕＩＴＩ，高
２２ｍｍ）
图１７电火花附着堆 积后电火花去除加工
缩空气中放电来代替液体介质中的放电来修形、 修锐金属基金刚石砂轮，其结果表明经过这样处 理后的砂轮的磨削性能同传统的修形方法几乎相 同。这种方法同样可以修曲曲线轮廓。
１０
特种加工技术
的负极，电极错开半个直径进行电火花去除加工 所得的样件。图１８是电火花附着堆积加工断面， 黑色小坑是硬度试验压痕，其硬度为ＨＶ５００， 远高于￥４５Ｃ钢的硬度ＨＶ２００。
８ 气体中放电电火花加工
日本东京农工大学国枝正典副教授开展了气 体中放电电火花加工，气体中线切割加工的研 究。图１９气体中电火花加工原理，是使用管电 极，
川伸哉博士等，通过计算钢打钢时正极和负极的 温度分布，选择合适的电参数，使得工具电极的 放电点温度超过其材料的沸点，工件电极的温度 在其材料的熔点和沸点之间，在空气中进行了电 火花堆积造型实验，图１６是气体电火花附着堆 积的微细圆柱（直径约１４０９ｍ，高２．２ｍｍ），工 件和电极都是Ｓ４５Ｃ钢，电极直径０．１ｍｍ，放电 电流２．５Ａ，脉宽５９ｓ，工件接脉冲电源负极，加 工时间６．３小时。图１７是电火花附着堆积后其 他参数不变，仅将加工极性变为电极接脉冲电源
综
述
元件，具有自主间隙调节功能．结构简单，且可 以通过调节其姿态实现三维曲线孔的加工。但这 一装置的加工性能取决于整体动力学性能，如形 状记忆合金弹簧的热惯性与刚度、偏置弹簧的刚 度．放电电流的大小等。该实验装置的加工试验 表明其整体加工效率在相同的加工规准下，仅为 普通电火花加工机床的ｌ，ｌ∞ｌ，２。
图Ｉｌ电火花加工的绝缘冉瓷螺纹孔
绝缘陶瓷ＺｒＯ：上电火花加工的螺纹孔，图 １２是在绝缘陶瓷Ｚｒ０２上电火花加工的１００个 ００．３ｍｍ小孔。他们还把这一技术同混粉工作液 相结合，结果发现加工表面质量得以提高 （＆，４１ｓｍ），而且由于可以用较宽的脉宽来进行 加工（２４１ａｓ）从而提高了加工效率。加工Ｓｉ３Ｎ４ 的速度可以和磨削相当。
２弯曲孔电火花加工装置
日本电气通信大学机械工程与智能系统系的 石田与竹内发明了一种用于模具三维冷却通道加 工用的自主式弯曲孔加工装置，并称其为“自动 放电间隙控制器”。这一装置巧妙地运用了一个 螺旋压缩弹簧和一个有形状记忆合金制成的伸长 式弹簧使之具有自行走和放电间隙自动调节功
图ｌ 自动放电问隙控制善
实验证实，平均间隙电压和加工问隙的大 小与间隙的污染程度几乎没有直接关联，而运用 间隙超声波传导系数却可以直接反映间隙的污染 情况。利用这种检测方法，有希望获得加工状态 的新的信息，对于改进加工控制策略，提高加工 性能具有重要的应用价值。
德国汉堡大学的Ａ．Ｂｅｌｍ∞等人针对击穿 延时信号的分散性所引起的屯极间隙伺服系统过 进给现象．选用相对短路频率和相对开路频率作 为控制系统的输入信号，并通过模糊控制策略提
关键词：电火花加工放电沉积气体中放电加工陶瓷材料加工微细电火花加工
１ 前言
近年来电火花加工方面的研究取得了许多 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。使得这一方法不 仅可以进行体积去处，还可以进行表面陶瓷化改 性和沉积。加工不仅可以在绝缘工作液中进行． 也可以在气体中进行。不仅可以加工导电材料， －也可以加工非导电材料。大大扩展了之一技术的 应用领域。
能。具体原理如图１所示。电极被安装在轴上． 形状记忆台金弹簧在没有放电电流流过时处于收 缩状态，被偏置弹簧顶住。当整个机构距离工件 足够近时，电极与工件间产生火花放电，放电电 流通过形状记忆合金弹簧，产生热量使得弹簧温 度升高，导致形状记忆合金弹簧伸长，使电极远 离工件，放电间隙增大，其结果将使空载率增加、 有效放电率降低，流过形状记·『乙合金的平均放电 电流也随之下降，从而引起形状记忆合金的收 缩，带动电极向工件方向移动。当达到一定平衡 时就可以稳定地进行加工。这一自动调节功能与 间隙伺服系统的作用是完全相同的。其有效行程 范围取决于偏置弹簧与形状记忆合金弹簧的设 计。实际加工时还需要有一个蠕动机构配合，随 着工件被蚀除，将其不断地向前推进并保持在其 有效的调节行程范围内。这一机构无需其他驱动
和热影响层构成。图７是用ＴｉＣ烧结体电极对 ￥４５Ｃ表面处理后的Ｘ衍射分析结果，其含有明 确的ＴｉＣ衍射峰、Ｆｅ３Ｃ衍射峰和Ｆｅ的衍射峰。 说明表面含有ＴｉＣ、Ｆｅ３Ｃ和Ｆｅ。图８是用ＴｉＣ
Ｅ侧略誓耐
图６是用ＴｉＣ烧结体电极对￥４５Ｃ表面处理后的 断面照片和电子探针分析结果，加工面积
１００ｍｍ２，峰值电流Ｉ，＝８Ａ，脉宽‘＝８“ｓ，脉间 “＝１２８９ｓ，工件接脉冲电源的正极。基体主要成 分Ｆｅ从基体到表面层的浓度逐渐减少，在最表 面几乎为零，另一方面，Ｔｉ的浓度越接近表面 层越高。Ｔｉ扩散渗透到工件材料基体内，在处 理膜和基体的界面附近，即成分浓度变化为零的 区域其组织形态和基体的不同，这一区域为热影 响层。表面处理改性膜由成分浓度变化的层（硬 质层）
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毛利尚武教授、斋藤长男教授和三菱电机 名古屋制作所合作开展的液中电火花放电表面改 性处理的研究，主要有硅电极液中电火花放电表 面改性处理，混粉（硅粉等）液中电火花放电表 面改性处理，粉末压结体电极液中电火花放电表 面改性处理，细小电极液中电火花放电表面改性 处理等。图４为压结粉末电极在液中电火花放 电表面处理的原理ｉｓ］，图５是用硅电极表面处 理后的不锈钢在王水中浸泡５０ｍｉｎ后的断面照 片，可以看出经过处理后的表面，没有任何腐蚀 的痕迹。
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国外电火花加工最新技术
赵万生郭永丰耿春明
（哈尔滨工业大学）
摘要： 介绍了国外近年来电火花加工研究的最新成果，其中包括液中电火花表面改 性处理，单次放电微细轴电极和探针电火花加工，放电沉积造型加工，绝缘陶瓷电火花加工， 气体中放电加工，扫描创成电火花加工，钛合金电火花线切割表面着色，弯曲孔电火花加工 和放电状态的超声检测等电火花加工最新技术，可为我国的电加工研究提供借鉴。
图１８电火花附着堆积加工断面
雷１９气体电＾花加工原理
高速气体为Ｄｎｓ＿介质，电极旋转，高速气体从管 电极中喷出进行电火花加工的。气体放电电火花 加工安全，不污染环境，电极损耗率非常低，放 电加工时的反作用力非常小，有利于微细加工． 选择合适的气体时，加工表面再凝固层（白层） 非常小。图２０是电极损耗率的比较，图２１是加 工断面观察结果，图２２是气体中ＷＥＤＧ加工的 微细轴，图２３是气体中电火花三维扫描创成加 工样件。富山地方大学岩井等人还利用大气获压
目前国外的电火花加工新技术主要有线电 极电火花磨削精微、微细电火花加工，混粉镜面 电火花加工，液中放电表面改性处理，单次放电 微细轴电极和探针电火花加工，放电堆积成型加 工，绝缘陶瓷电火花加工，气体中放电电火花加 工，气体中放电线切割加工，双电极电火花加工， 电火花放电点位置的检测和控制，线切割放电点 位置的检测和控制，扫描创成电火花加工，钛合 金电火花线切割表面着色，反复反拷精微、微细 电火花加工，弯曲孔电火花加工，电火花直线电 机伺服控制，新的摇动控制技术等。限于篇幅， 今就以下几项日本的放电加工最新技术成果加以 介绍。
毛利尚武教授和斋藤长男教授在研究用硅电极进 行大面积镜面电火花加工时，发现了一个有趣的 现象，从而萌发了在煤油中用放电进行表面改性 的概念．开始了渍中放电表面改性处理的研究。 他们采用硅电极，峰值电流ｌｐ＝ｌ～４Ａ，脉宽ｔｒ－２～ ５ｐｓ电火花精加工ＳＵＳ３０４（１８Ｃｒ－８Ｎｉ钢），１３Ｃｒ 钢，ＳＫＩ－Ｉ－５１（高速钢），ＳＫＩ）．６１，ＳＫＤ．１１等 ３～５ｍｉｎ后，获得了用王水也不腐蚀的加工表 面。对于处理后的１３Ｃｒ钢在空气（炉内）中，９００ ℃加热２０ｈ，氧化也不向其内部扩展。图３是用 硅电极电火花加工过的ＳＵＳ３０４工件浸泡在王水 中３０分钟后的断面ＳＥＭ照片和ＥＲＭＡ分析结 果．表面已融熔入１６％的Ｓｉ，呈玻璃状的非晶 态，结合强度非常高，进行３０％的永久变形的 反复拉伸实验，也不产生剥离和裂纹Ｉｓ，７］。
距基体表面的距离（岬）
图８表面处理后的硬
烧结体电极对￥４５Ｃ表面处理后的硬度分布，加 工面积４００ｒａｍ２，加工时问３２分钟，峰值电流 Ｉｐ＝ＳＡ，脉宽ｔ｛＝２ｐｓ，脉间ｔｏ＝６４ｐ，ｓ和脉宽ｔｊ＝８Ｉ＿ｔｓ， 脉问ｔｏ＝１２８ｐｓ，处理后的硬度提高明显，由基体 内距基体表面约１００ｍ到处理表面，其硬度都高 于基体的硬度，硬度逐渐增高，越接近表面，硬 度越高，最高硬度约时基体的５倍。图９是冲 了２．５万次后冲头磨损的对比，处理后的冲头比 不处理的耐磨得多。
日本三菱电机公司的今井、广井与中野研 究了用超声波对电火花加工放电状态检测的方 法。他们用图２所示的装置对加工间隙的超声波 传导系数进行了试验研究。通过改变间隙的大 小、金属粉末浓度、吹入间隙的气泡含量对间隙 的超声波传导系统进行了测试。试验证实了在间
图２加工间隙的超声波检测方法
隙距离５～８０ｐＪｎ范围内间隙的大小与间隙的超 声波传导系统几乎无关。间隙中金属粉末浓度在 Ｏ～Ｏ＿３９，ｍｌ范围内金属粉末的浓度与间隙的超声 波传导系数几乎无关。但随着间隙中加入的气泡 流量在０～５０ｍｌ／ｍｉｎ范围内变化，相对于没有气 泡和金属粉末的间隙的超声波传导系数之比由 １００％逐步下降到５５％左右。因此得到间隙的超 声传导系数主要受到间隙气泡含量的影响。实际 加工过程中气泡浓度随着加工的进行而增加，因 此．间隙的超声波传导系数也随之下降，但经多 一个抬刀过程，气泡会被排除出而恢复到接近初 始值。加工规准愈大，则间隙的超声波传导系数 下降愈迅速，尤以峰值电流影响最为显著。