刘志东

(南京航空航天大学机电学院,江苏 南京 210016)

在机械加工领域,金属切削方式目前仍是加工的主要手段。随着科技的进步和发展,新材料、新结构层出不穷,特别是大型、薄壁、复杂、整体构件的钛合金、高温合金、高强度钢在航空航天等领域的广泛应用[1-3],采用传统的金属切削方法已愈加困难,该矛盾必将随着新材料、新结构的不断涌现而更加突出,且已呈现出加工手段严重滞后于新材料、新结构发展的趋势[4]。据中国机床工具工业协会统计,2008年仅航空航天企业消耗刀具就达20亿元,其中80%是进口刀具[5]。企业大批量采用进口刀具,不仅费用高昂,更重要的是进口受限所引发的战略隐患。与此同时,船舶制造、海洋工程、发电设备生产中重型或超大型零件的加工,因受制于设备行程、刚性制约也愈发困难。

电火花加工作为一种特种加工方法,自20世纪40年代以来发展极为迅速,已广泛应用于机械、纺织、汽车、模具制造等行业[6]。电火花加工材料的蚀除是利用电、热能而不通过机械能实现的,因此可加工任何硬、脆、韧、软及高熔点的导电材料,且专长于难加工材料、复杂型面及薄壁件的加工。由于加工过程不承受宏观的切削力,对设备刚性要求可适当降低,甚至可采用小型设备在大型构件上移动的方式加工,大大减小了设备的尺寸[7-8]。然而,电火花加工蚀除材料的能量主要来源于脉冲电源,受脉冲电源能量输出、加工表面质量和精度要求、电极损耗等因素的制约,该加工方法与传统金属切削加工相比效率较低。……