“电加工”的概念、定义、翻译、参考文献-科学参考

电火花加工(EDM)是最早发现和最广泛用于生产的电加工方法。早在1694年玻义尔(Boyle)就描述过在空气间隙中的火花放电现象。在1751～1766年间富兰克林(Franklin)和普里斯特莱(Priestley)分别观察到火花放电引起金属腐蚀的现象。此后，在1900年初Kohlshutter利用火花放电制出极细的金属粉末，并首次提出了有关火花放电应用于金属加工和电极损耗的报告，这是电火花加工的先声。但是各国都公认，最早具有实用价值的电火花加工是1943年由苏联拉轧林科及其夫人发明的。他们最早是研究如何防止电火花蚀除烧损电器开关的触头，继而反过来研究如何利用火花放电的局部瞬时高温来加工金属。他们利用RC线路脉冲电源使电容充电后，在煤油工作液内的工件和工具形成的小间隙中瞬时放电，产生的电火花便形成局部高温以蚀除金属材料。电火花加工开始用于坦克装甲上打孔和去除折断在工件中的丝锥和钻头，以后逐渐用于加工简单的冲压模具。

20世纪40年代中期到60年代中期为第一代的电火花加工，主要用RC线路、RLC线路和RLCL线路作为脉冲电源，生产率低且电极损耗大，50年代中期苏联机庆研究所采用脉冲发动机实现了高效率、低损耗的包大花粗加工。第1代电火花加工机床最早采用电磁悬浮式主轴进行伺服进给，稍后采用桥式电路的直流伺服电机驱动。60年代中期到70年代中后期为第2代电火花加工，采用了电子管和闸流管的脉冲电源，以及液压伺服进给的主轴头，电火花加工的各项性能指标有了较大的提高。自80年代起进入第3代的电火花加工，由于微电子技术的发展，基本上都逐步采用晶体管(少数粗加工用可控硅)脉冲电源，随着计算机技术的发展，伺服进给系统基本上都采用步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机并实现微机数控化。瑞士AGIE、CHARMILLES、日本JAPAX、三菱、牧野、Sodick公司等先后研究出Z单轴数控，X、Y双轴数控，X、Y、Z三轴数控以及X、Y、Z、C(转动)等多轴数控的电火花加工机床及带自动更换电极的电火花加工中心等。

从电火花加工派生出来的电火花线切割工艺是50年代末苏联中央电工研究所等最早发明的。他们用移动的导线(铜丝或钼丝)作电火花切割，可加工出复杂截面的精密冲模和零件。60年代起相继在前苏联、中国和瑞士出现靠模仿形、光电跟踪和数字控制的电火花线切割机床。1968年中国张维良发明了高速走丝线切割机床，在中国获得极广泛的应用。前苏联、瑞士、日本的低速走丝线切割机床。

电火花加工和线切割加工技术研究和发展方向是高效化、自动化(无人化)和柔性化。日本Sodick公司等研究出的电火花加工水基工作液，粗加工的生产率可和铣削相当，其PIKA型高频脉冲电源的脉宽小至0．1μs，可加工出表面粗糙度Rmax为0．2μm的镜面光洁度。国内外生产的数控电火花、线切割机床，其单步进给脉冲当量均为微米级，国外先进机床的实际加工精度可达2μm。1982年中国孙昌树首创共轭回转电火花加工技术，可用来加工精度为微米级的内外圆、内外螺纹、内外齿轮等。为了提高电火花加工的自动化程度，比利时Soneys自70年代中期起就开展了火花放电状态检测和自适应控制的研究。他采用计算机在线检测的方法，把放电状态从开路、火花、不正常火花、不稳定电弧、稳定电弧、搭桥直至短路分为15种放电状态，采用瞎子登山优化法实现电火花加工的自适应控制。80年代初王蔚岷在此基础上用硬件逻辑电路将放电状态区分为：开路、火花放电、电弧前兆、稳定电弧和短路五类，采用自校正调节器实现了自适应控制。陈可简、日本小林和彦于80年代末采用模糊控制技术实现了电火花加工的初步智能化。瑞士、日本生产的电火花、线切割机床均可实现48h以上无人化自动加工。多轴联动电火花、线切割加工机床、加工中心实现了编程－加工一体化，具有较好的柔性。

电化学加工(ECM)是仅次于电火花加工而广泛运用的电加工工艺。其基本原理早在1883年由法拉第电解定律奠定了。1929年苏联Гyсceв发明了电化阳极溶解加工工艺，即以食盐水作为电解液，接上直流电源后，阳极金属表面会溶解而被蚀除。由于蚀除速度慢，最初仅用于电解抛光。50年代起采用泵使电解液在电极间隙中高速流动以冲走电解产物，在电场和流场的作用下可加快阳极溶解的速度，从而使电解加工技术实用化，中国于1957年将电解加工运用于炮膛及来复线的加工。60年供美国Anocut公司对电化学加工技术进行了大量的应用研究和开发，70年代生产出多种型号大型电解加工机床及2×10⁴A的直流电源，为美国阿波罗登月计划制造宇航飞行器零部件，许多机床还出口到英、中等国的飞机发动机制造厂。

目前电解加工国内外的研究重点在于如何提高加工精度和简化阴极工具的设计上。具体的方案是采用非线性钝化电解液，采用混气电解加工，低浓度电解液小间隙加工，使用脉冲电源和振动进给等。目前加工精度可达±0．03mm，表面粗糙度值Ra＜0．1μm。

电解磨削是电解加工和磨削相复合的一种新工艺，1960年后在国内外开始推广，主要用来磨削硬质合金，它兼有电解加工的高生产率、高光洁度和机械磨削高精度的优点，而且节省金刚石砂轮。1975年日本立造船公司首创的电解研磨技术，可以大面积地加工表面粗糙度Ra＜0．04μm的镜面。

电化学加工除了基于阳极溶解的电解加工外，还有基于阴极沉积的电镀、电铸和涂镀加工。19世纪以来，最早电镀技术用来在金属物品的表面镀上铜、镍、铬作为装饰和防锈。20世纪30年代开发出快速电镀技术(称电铸)，用于制造压制唱片的精密模具等。英国在60年代创造了不用电镀槽的刷镀技术，用它来修补磨损了的金属零件表面，具有很大的实用价值。

电子束加工(EBM)是1960年前联邦德国蔡司公司的Steigerwalt研究组开发成功的。在真空中将带负电荷的电子加速、聚焦成束流，使之高速飞向带高正电压的阳极(工件)。电子束的动能在撞击工件时转化成热能并蚀除金属，它可以用来精密打孔、切割、焊接、表面热处理等。

离子束加工(IBM)是70年代研究成功的，它是在真空中将正离子(失去电子的原子)加速、聚焦使之高速飞向阴极，撞击工件表面，可用以精密清洗、刻蚀，溅射镀覆(离子镀)，离子注入、表面改性等制造大规模集成电路或作原子级(纳米级)加工。

直接利用电能加工的还有一些派生的电加工和复合的电加工工艺，如水中放电加工、阳极机械加工、电接触加热切削、等离子体切割、喷涂等。

【参考文献】：

1 刘晋春，陆纪培．特种加工．长春：吉林人民出版社，1981

2 スィク口加工技术编集委员会．スィク口加工技术(第2版)．日刊工业新闻社，1988

3 鲍比洛夫ля，谷式溪，梁春宜．电加工手册．北京：机械工业出版社，1989

(哈尔滨工业大学博士生导师刘晋春教授、博士生导师赵万生教授撰)

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