引用论文:
岳晓明，李国栋，夏维梁，等. 高品质大深径比微孔电火花加工研究现状[J]. 电加工与模具，2024（4）：10-19.
DOI: 10.3969/j.issn.1009-279X.2024.04.002
▲点击即可查看论文
1选题依据
2研究方案
3研究内容
图3所示的三爪式自导向管电极结构，三条由橡胶制作而成的齿爪均分分布于管电极表面，从而起到导向和支撑作用，可加工超深孔结构且与管电极刚度无关，留出的空槽结构可使工作液排出。最终实现了深度1 000 mm、直径1 mm的深小孔加工，工件材料为模具钢和不锈钢。
图4所示的超长尺寸工具电极的浮动限幅器，可防止1 000 mm以上的工具电极在工作时因晃动过大而导致放电状态恶化，最终满足了深度达2 000 mm以上超深小孔的加工需求。
2 能场辅助促进排屑的方法
机床结构设计促进排屑的主要思想是通过改变电极与工件相对位置，利用重力场促进加工液的排出，如将常规立式机床上工具与工件的布局进行倒装等。此外，倒装机床与上述电极结构设计与能场辅助手段结合效果会更好。
图11所示为倒置式微细电火花超声复合微小孔加工装置原理图，通过超声振动辅助和重力作用促进电火花加工产物排出极间。该装置可实现大深径比小孔的高质、高效、高精加工。
图12所示为一种结合电极纵向振动的电极倾斜进给的微细电火花加工方法。与水平进给方法相比，电极的倾斜进给或轴向振动都会导致钻孔深度增加。当二者同时应用时，加工改善明显。
4 深微孔加工表面质量提升研究
通常电火花加工表面重铸层可通过微细电火花精加工、电解加工、化学研磨、机械打磨及超声波振动等方式去除，但对于大深径比深的小孔，孔径较小且深度较大，目前研究人员主要通过将电解加工工艺添加到电火花加工过程中来消除上述重铸层。
4.1 电火花/电解组合加工
目前，电火花/电解组合加工的研究主要有：①基于电化学溶解的原理处理电火花高速小孔加工后孔壁表面的重铸层；②利用高速旋转内冲液电极开展了电火花电解组合加工技术研究，制定了内充液深小孔电火花电解组合加工工艺；③将高速电火花微小孔加工工艺和电解抛光工艺结合；④利用电解抛光来降低微细电火花加工的表面粗糙度；⑤在同一电解液中使用同一工具电极和脉冲发生器电路在微细电火花加工和微细电解加工之间切换加工模式。
4.2 电火花-电解复合加工
目前，电火花/电解组合加工的研究主要有：①基于低电导率盐溶液的电火花-电解复合制孔方法；②深小孔电火花-电解复合加工表面重铸层去除机理的研究；③通过低电导率的去离子水将微细电火花加工和微细电解加工结合在一起，从而实现高加工表面质量和加工精度；④以低浓度酸性溶液为工作液，基于管电极外表面结构化绝缘的电火花-电解复合加工超大深径比小孔技术。
5 深深微孔极间间隙加工屑与气泡运动研究
目前对于深微孔加工中极间现象与机理研究主要集中在可视化观察与仿真研究两方面。通过对极间的可视化设计实现对极间现象的观察是后续进行理论分析的基础；通过仿真研究与实际加工进行对比对判断加工机理有重要意义。
目前针对极间的观察主要采用透明化设计思路，一种思路是采用不导电树脂材料，此时由于树脂材料不导电，极间电场分布与实际加工中有较大差别，特别是电场对加工屑的影响；另一种思路是采用透明导电材料如单晶SiC和Ga2O3，此时只能观察加工开始的现象，因为单晶材料在放电后晶体结构被坏变得不透明，无法支持后续观察，虽然Li等和Natsu等通过精确捕捉微孔入口处逃逸的气泡，定量化研究了气泡冲刷效应随着孔深的演变过程，但对于深微孔加工中环境恶化的真正原位观察还有较大差距。由于极间现象的不明确，仿真时边界条件与假设条件等不真实，影响仿真结果的准确度。因此，目前对于极间机理的认知主要依赖于经验，这对深微孔的加工及电火花技术的长远发展是关键瓶颈。
4总结与展望
作者简介
通信作者：李国栋，男，工学博士，1989年生，江南大学副教授，研究方向为微细电火花、电化学、超声波加工技术研究及应用，激光、电火花、电化学等复合加工技术研究及应用，微细特种加工装备开发。
团队简介
团队介绍：山东大学特种加工技术及数控装备研究团队长期围绕电火花加工技术、超声振动加工技术、电解加工技术，以及基于多能场的复合加工技术和数控装备开展理论基础和应用试验研究工作，承担多项国家科技重点研发计划项目/课题、国家自然科学基金和企事业横向等项目。创新性地提出了超声振动-磨削-电火花复合能场加工理论，探究了超声振动-磨削-电火花复合能场加工机理，建立了多能场复合加工理论，开发了多能场复合加工技术，解决了超硬材料高速、高效、高精度加工难题，研制了2种具有自主知识产权的加工设备。创新性地提出了压电自适应微细电火花加工技术，实现了加工过程中短路的自适应消除，提高了有效放电脉冲利用率和加工稳定性，研制了压电自适应微细电火花加工装备。针对国内电加工数控系统性能和智能化低下，构建了高性能高实时性的数控系统软-硬件架构，完成了数控系统原型机研制，所开发数控系统已在多种电火花加工机床上得到应用。研究团队围绕特种加工技术研究发表SCI/EI论文120余篇，授权发明专利30余项，授权软件著作权20余项，出版专著2本，研究成果获山东省技术发明二等奖、自然科学三等奖、科技进步二等奖和三等奖、山东省机械工业协会科技进步二等奖。
关 于 期 刊
《电加工与模具》（CN 32-1589/TH、ISSN 1009-279X）创刊于1966年，是中文核心期刊和中国科技核心期刊，现由苏州电加工机床研究所、中国机械工程学会特种加工分会主办，主要报道电火花加工、电化学/电解加工、激光及高能束加工、增材制造（3D打印）、超声及复合加工等特种加工以及模具制造领域的设计研究成果、工艺应用技术、使用维修经验、产品开发信息和行业发展动态等。
《电加工与模具》以促进特种加工领域学科进步和产业发展为己任，构建“期刊出版+服务”的新型办刊模式，通过学术交流、重点约稿、优先发表、定向推送等多项举措，及时跟踪报道特种加工学术研究成果和特种加工产业及工艺装备，为特种加工技术进步和产业发展尽绵薄之力。
相关文章推荐
编 辑：马中月
