电火花加工的基本原理
你知道电火花技术是怎么来的吗？1943年，前苏联科学院院士拉扎连柯夫妇研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化而被蚀除，开创和发明了电火花加工。 那么，电火花加工的原理是什么呢？ 电火花加工是通过脉冲放电微观过程中产生的高温（瞬间温度高达10000°C），融化材料并蚀除材料的加工方法。 一次脉冲放电的微观过程 电火花加工是不断放电蚀除金属的过程。虽然一次脉冲放电的时间很短，但它是电磁学、热力学和流体力学等综合作用的过程，是相当复杂的。综合起来，一次脉冲放电的过程可分为以下几个阶段： 1）极间介质的电离、击穿及放电通道的形成 当脉冲电压施加于工具电极与工件之间时，两极之间立即形成一个电场。电场强度与电压成正比，与距离成反比，随着极间电压的升高或是极间距离的减小，极间电场强度也将随着增大。由于工具电极和工件的微观表面是凸凹不平的，极间距离又很小，因而极间电场强度是很不均匀的，两极间离得最近的突出点或尖端处的电场强度一般为最大。当电场强度增大到一定数量时，介质被击穿，放电间隙电阻从绝缘状态迅速降低到几分之一欧姆，间隙电流迅速上升到最大值。由于通道直径很小，所以通道中的电流密度很高。间隙电压则由击穿电压迅速下降到火花维持电压（一般约为20~30V），电流则由0上升到某一峰值电流。 2）介质热分解、电极材料熔化、汽化热膨胀 极间介质一旦被电离、击穿，形成放电通道后，脉冲电源使通道间的电子高速奔向正极，正离子奔向负极。电能变成动能，动能通过碰撞又转变为热能。于是在通道内正极和负极表面分别成为瞬时热源，达到很高的温度。通道高温将工作液介质汽化，进而热裂分解汽化。这些汽化后的工作液和金属蒸汽，瞬间体积猛增，在放电间隙内成为气泡，迅速热膨胀并具有爆炸的特性。观察电火花加工过程，可以看到放电间隙间冒出气泡，工作液逐渐变黑，并听到轻微而清脆的爆炸声。电火花加工主要靠热膨胀和局部微爆炸，使熔化、汽化了的电极材料抛出蚀除。 3）电极材料的抛出 通道和正负极表面放电点瞬时高温使工作液汽化和金属材料熔化、汽化，热膨胀产生很高的瞬时压力。通道中心的压力最高，使汽化了的气体不断向外膨胀，压力高处的熔融金属液体和蒸汽，就被排挤、抛出而进入工作液中。由于表面张力和内聚力的作用，使抛出的材料具有最小的表面积，冷凝时凝聚成细小的圆球颗粒。 熔化和汽化了的金属在抛离电极表面时，向四处飞溅，除绝大部分抛入工作液中并收缩成小颗粒外，还有一小部分飞溅、镀覆、吸附在对面的电极表面上。这种互相飞溅、镀覆以及吸附的现象，在某些条件下可以用来减少或补偿工具电极在加工过程中的损耗。实际上，金属材料的蚀除、抛出过程比较复杂的，目前，人们对这一复杂的机理的认识还在不断深化中。 4）极间介质的消电离 随着脉冲电压的结束，脉冲电流也迅速降为零，但此后仍应有一段间隔时间，使间隙介质消电离，即放电通道中的带电粒子复合为中性粒子，恢复本次放电通道处介质的绝缘强度，以及降低电极表面温度等，以免下次总是重复在同一处发生放电而导致电弧放电，从而保证在两极间最近处或电阻率最小处形成下一次击穿放电通道。 由此可见，为了保证电火花加工过程正常地进行，在两次脉冲放电之间一般要有足够的脉冲间隔时间。此外，还应留有余地，使击穿、放电点分散、转移，否则仅在一点附近放电，易形成电弧。 五种不同的放电状态 放电状态指电火花加工中放电间隙内每一个脉冲放电时的基本状态。一般分为五种放电状态，如下图所示。 脉冲参数与脉冲电压、电流波形 1）开路（空载脉冲） 放电间隙没有击穿，间隙上有大于50V的电压，但间隙内没有电流流过，为空载状态。 2）火花放电（工作脉冲，或称有效脉冲） 间隙内绝缘性能良好，工作液介质被击穿后能有效地抛出、蚀除金属。其波形特点是：电压上有、和波形上有高频振荡的小锯齿。 3）短路（短路脉冲） 放电间隙直接短路，这是由于伺服进给系统瞬时进给过多或放电间隙中有电蚀产物搭接所致。间隙短路时电流较大，但间隙两端的电压很小，没有蚀除加工作用。 4）电弧放电（稳定电弧放电） 由于排屑不良，放电点集中在某一局部而不分散，局部热量积累，温度升高，恶性循环，此时火花放电就成为电弧放电。由于放电点固定在某一点或某一局部．因此称为稳定电弧，常使电极表面积炭、烧伤。电弧放电的波形特点是和高频振荡的小锯齿基本消失。 5）过渡电弧放电（不稳定电弧放电，或称不稳定火花放电） 过渡电弧放电是正常火花放电与稳定电弧放电的过渡状态，是稳定电弧放电的前兆。波形特点是击穿延时很小或接近于零，仅成为一尖刺，电压电流表上的高频分量变低或成为稀疏的锯齿形。 以上各种放电状态在实际加工中是交替、概率性地出现的（与加工规准和进给量、冲油、污染等有关），甚至在一次单脉冲放电过程中，也可能交替出现两种以上的放电状态。
三坐标测量仪的正确使用方法
三坐标测量机在机械、电子、仪表、塑胶等行业广泛使用。三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟，这是其它仪器而达不到的效果。 1.开线扫描(Open Linear Scan) 开线扫描是最基本的扫描方式。测头从起始点开始，沿一定方向并按预定步长进行扫描，直至终止点。开线扫描可分为有、无CAD模型两种情况。 (1)无CAD模型 如被测工件无CAD模型，首先输入边界点(Boundary Points)的名义值。打开对话框中的“边界点”选项后，先点击“1”，输入扫描起始点数据;然后双击“D”，输入方向点(表示扫描方向的坐标点)的新的X、Y、Z坐标值;最后双击“2”，输入扫描终点数据。 第二项输入步长。在“扫描”对话框(Scan Dialog)中“方向1技术”(Direction 1 Tech)栏中的“最大”(Max Inc)栏中输入一个新步长值。 最后检查设定的方向矢量是否正确，该矢量定义了扫描开始后第一测量点表面的法矢、截面以及扫描结束前最后一点的表面法矢。当所有数据输入完成后点击“创建”。 (2)有CAD模型 如被测工件有CAD模型，开始扫描时用鼠标左键点击CAD模型的相应表面，PC DMIS程序将在CAD模型上生成一点并加标志“1”表示为扫描起始点;然后点击下一点定义扫描方向;最后点击终点(或边界点)并标志为“2”。在“1”和“2”之间连线。对于每一所选点，PC DMIS已在对话框中输入相应坐标值及矢量。确定步长及其它选项(如安全平面、单点等)后，点击“测量”，然后点击“创建”。 2.闭线扫描(Closed Linear Scan) 闭线扫描方式允许扫描内表面或外表面，它只需“起点”和“方向点”两个值(PC DMIS程序将起点也作为终点)。 (1)数据输入操作 双击边界点“1”，在编辑对话框中输入位置;双击方向点“D”，输入坐标值;选择扫描类型(“线性”或“变量”)，输入步长，定义触测类型(“矢量”、“表面”或“边缘”);双击“初始矢量”，输入第“1”点的矢量，检查截面矢量;键入其它选项后，点击“创建”。 也可使用坐标测量机操作盘触测被测工件表面的第一测点，然后触测方向点，PC DMIS程序将把测量值自动放入对话框，并自动计算初始矢量。选择扫描控制方式、测点类型及其它选项后，点击“创建”。 (2)有CAD模型的闭线扫描 如被测工件有CAD模型，测量前确认“闭线扫描”;首先点击表面起始点，在CAD模型上生成符号“1”(点击时表面和边界点被加亮，以便选择正确的表面);然后点击扫描方向点;PC DMIS将在对话框中给出所选位置点相应的坐标及矢量;选择扫描控制方式、步长及其它选项后，点击“创建”。 3.面片扫描(Patch Scan) 面片扫描方式允许扫描一个区域而不再是扫描线。应用该扫描方式至少需要四个边界点信息，即开始点、方向点、扫描长度和扫描宽度。PC DMIS可根据基本(或缺省)信息给出的边界点1、2、3确定三角形面片，扫描方向则由D的坐标值决定;若增加了第四或第五个边界点，则面片可以为四方形或五边形。 采用面片扫描方式时，在复选框中选择“闭线扫描”，表示扫描一个封闭元素(如圆柱、圆锥、槽等)，然后输入起始点、终止点和方向点。终止点位置表示扫描被测元素时向上或向下移动的距离;用起始点、方向点和起始矢量可定义截平面矢量(通常该矢量平行于被测元素)。现以创建四边形面片为例，介绍面片扫描的几种定义方式： (1)键入坐标值方式 双击边界点“1”，输入起始点坐标值X、Y、Z;双击边界方向点“D”，输入扫描方向点坐标值;双击边界点“2”，输入确定第一方向的扫描宽度;双击边界点“3”，输入确定第二方向的扫描宽度;点击“3”，然后按“添加”按钮，对话框给出第四个边界点;双击边界点“4”，输入终止点坐标值;选择扫描所需的步长(各点间的步距)和最大步长(1、2两点间的步长)值后，点击“创建”。(2)触测方式 选定“面片扫描”方式，用坐标测量机草作盘在所需起始点位置触测第一点，该点坐标值将显示在“边界点”对话框的“#1”项内;然后触测第二点，该点代表扫描第一方向的终止点，其坐标值将显示在对话框的“D”项内;然后触测第三点，该点代表扫描面片宽度，其坐标值将显示在对话框的“#3”项内;点击“3”，选择“添加”，可在清单上添加第四点;触测终止点，将关闭对话框。最后定义扫描行距和步长两个方向数据;选择扫描触测类型及所需选项后，点击“创建”。 (3)CAD曲面模型方式 该扫描方式只适用于有CAD曲面模型的工件。首先选定“面片扫描”方式，左键点击CAD工作表面;加亮“边界点”对话框中的“1”，左键点击曲面上的扫描起始点;然后加亮“D”，点击曲面定义方向点;点击曲面定义扫描宽度(#2);点击曲面定义扫描上宽度(#3);点击“3”，选择“添加”，添加附加点“4”，加亮“4”，点击定义扫描终止点，关闭对话框。定义两个方向的步长及选择所需选项后，点击“创建”。
三坐标测量机的功能与应用
随着汽车工业的快速发展，业内竞争日趋激烈，变速箱生产企业要想在激烈的市场竞争中寻求发展，就必须要有过硬的产品质量作保证。不用三坐标测量机检测时，许多工装、检具、箱体类等零件的测量大多采用手工画线检验、用零件验证，这样不仅不能准确反映零件的实际尺寸及位置关系，不能使产品的质量得到保证，而且检验费时费力。在新品试制过程中，由于工装检具的不适用而返工回用，试制进度无法得到保证。当使用三坐标测量机时，不仅弥补了检测方面的不足，节约了时间而且也提高了检验效率。 1、三坐标测量机检测的功能 三坐标测量机是一种GX率的新型精密测量仪器，不仅可以完成汽车生产线上的自动在线检测、关键零部件的质量控制，还可以应用于汽车设计研发和生产的全过程，加速汽车的研发周期并优化外形设计。 1.1发动机齿轮正时角度的检测 发动机齿轮正时角度的检测，手工划线不能读数，人为误差大；齿轮检测ZX进行正时检测时，找正时间长且困难，无法实现对于倒角后的斜齿轮的检测。手工检测时人为误差大，其结果对于车间的调车影响较大。通过手工检测，无法实现对图纸指定高度进行直接读数，需进行换算。利用三坐标测量机开发与应用了发动机齿轮正时角度自动检测，依据图纸要求开发计算机编程功能，结合测针结构，编写自动检测程序进行多次实践、验证。同时在评价栏内输入该齿轮正时的理论值及其公差带，便于判定。结合测针结构，编写自动检测程序，正时齿轮正时角度的精确测量，满足测量精度。该检测方法检测时间短、效率高、结果准确、重复性好，正确及时指导公式。 1.2钻模类的检测 钻模类工装以前只能通过工件进行验证，现在从加工过程工序控制、周期检定及不合格品返修，全部进行检测控制，确保了工装合格满足生产。翻转钻模体T634-90Z.016系废旧工装属装备部修旧利废，由于多处变形无可利用的检测基准，不能进行有效的检验，也不能确定下一步修理方案。经过多次探讨、反复思考，三坐标测量机确立以两孔连心线找正坐标系，新坐标系的方向为两圆连线投影到参照坐标系的XY平面的方向，坐标原点X、Y值为diyi个圆心，Z值为参照坐标系的原点分量的虚拟坐标系。然后经过两次平移、一次旋转Z终建立工件坐标系，并进行多次检验。根据每次检验结果，为下一步的修理方案提供可靠、科学的数据。 1.3锥度类的检测 锥度类检具在制造过程中，角度磨成后，在保证大小端尺寸时磨削量不易控制，存在角度、尺寸之间的换算，易造成一定的误差及机床加工误差，造成锥度不合格。利用坐标机的软件功能优势，进行开发应用指导生产，直接给出实际需要磨平面的磨量，工人可以根据提供的数据，不用再进行计算，可直接加工，大大缩短了生产制造周期，同时使成品合格率由原来的10%提高到80%，保证入库时1**%合格。 1.4箱体类、复杂检测项目的检测 箱体类零件、外协、外购件复杂检测项目的抽检和判定，自三坐标机投入使用以来，尤其是在牧野加工ZX调试验收阶段，根据加工方法的不断调整，不断改变检测方法，圆满完成了机床的验收测试工作及日常加工的各类箱体的首检、抽检工作。 1.5日常类的检测 在日常的检验工作中，工件定位、异形元素不能直接测量。为了有效解决这些问题，动手设计、制作各类辅助工具，如夹板能满足大、小型工装的检测，大、小孔板满足各类异形件的任意装夹定位以实现多项目的检测需求，轴套等来满足各类轴、齿轮等的检测。通过自学不断优化开发应用程序，Zda限度地发挥坐标测量机的作用。 2、三坐标测量机的应用 三坐标测量机主要用于机械、汽车、航空、、家具、工具原型、机器等中小型配件、模具等行业中的箱体、机架、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面等的测量，还可用于电子、五金、塑胶等行业中，可以对工件的尺寸、形状和形位公差进行精密检测，从而完成零件检测、外形测量、过程控制等任务。 2.1三坐标测量机在模具行业中的应用 由于三坐标测量机兼备精密测量和统计分析等多种功能，三坐标测量机在模具行业被广泛应用，已成为模具行业中不可缺少的重要仪器设备，被用来测量模具产品的产品形状、外形尺寸等各项参数，进而验证该模具产品是否达到质量标准，因此三坐标测量机是保证模具产品质量的重要工具。另外，三坐标测量机能够通过其逆向工程和数字化能力快速、准确的测量出模具产品表面的三维数据和几何特征，从而提高模具产品的设计开发、样品复制和修复的效率。因此，三坐标测量机在模具行业中被广泛应用。 2.2三坐标测量机在汽车行业中的应用 汽车行业中也处处可见三坐标测量机的应用，从汽车的外观到内在的发动机，三坐标测量机都有着广泛的应用。例如，使用高架桥式三坐标测量机检测汽车的车门等，使用高精度桥式三坐标测量机检测汽车发动机和内部零部件。除此以外，在汽车的玻璃，排气口的测量中也逐渐地使用三坐标测量机。相关统计数据表明，汽车工业领域对三坐标测量机的需求量占据了三坐标测量机整体需求量的60%～80%左右，是目前三坐标测量机Z为广泛的应用领域。 2.3三坐标测量机在航空工业中的应用 航空工业是要求事项或测量方法非常挑剔的领域之一，三坐标测量机在航空工业领域中主要用于测量航空器部件或叶轮、叶片之类的航空工业产品的形状、尺寸等参数，在盖测量过程中，由于叶轮或叶片之类的航空工业产品形状特殊，存在不规则的曲面或曲线，所以普遍适用的测量程序不再适用，需要针对性的设计开发专用的测量程序，进行曲面或曲线的测量与分析。正是由于航空产品的这种特殊性，航空工业领域对三坐标测量机的需求量也较大。 2.4三坐标测量机在半导体部件工业中的应用 三坐标测量机在半导体部件工业中主要用于半导体部件的测量或部件的检查(外观检查，尺寸检查)等，由于半导体部件一般情况下体积较小，研制过程较为精密，因此半导体部件的测量精度要求要远高于其他领域中的测量精度。另一方面，由于半导体部件的特殊性，半导体部件在测量时主要使用非接触式三坐标测量机，在遇到特殊情况时，可以临时使用接触式测量机。 除此之外，三坐标测量机还可以在铸造、冲床等各种加工产品的尺寸检查、工序检查、Z终检查等所有工业基础中使用，且根据用途可以适用多种形态。在产品开发(新开发、逆向工程)之类的业务中使用三坐标测量机，可以通过简单的工作，便捷地获得所需的信息。
