电火花加工
作 者： 曹凤国 编
措手不及：2014
丛编项： 现代机械制造技术丛书
内容简介
本书系统地介绍了电火花加工的基本原理、电火花成形加工、高速走丝电火花线切割加工、低速走丝电火花线切割加工、其他电火花加工及复合加工等。本书不仅汇集了世界上电火花加工各种学派的理论，而且还介绍了世界最新的电火花加工技术和装备，是一部既有理论基础，又有选进技述和工艺实践的综合性书籍。本书可供从事电火花加工的工程技术人员使用，也可供从事电火花加工设备操作的技术工人学习使用，还可作为机械制造、精密仪器、机电一体化、模具设计与制造、自动化等专业的教学参考用书。
目录
绪论
0.1 我国电火花加工发展概况 1
0.2 电火花加工的特点和用途 6
0.3 电火花加工实现的基本条件 6
0.4 电火花加工的名词术语和符号 7
0.5 电火花加工工艺方法的分类 9
第1篇 电火花加工的基本原理
第1章 电火花加工的物理本质
1.1 单次放电腐蚀模型 12
1.1.1 电离准备阶段 13
1.1.2 放电热蚀阶段 13
1.1.3 消离抛出阶段 14
1.2 重复放电腐蚀模型 14
1.2.1 放电诸现象及其相互关系 14
1.2.2 加工速度模型 15
1.2.3 电极低损耗模型 16
1.3 电腐蚀机理的主要学说 16
1.3.1 腐蚀过程 17
1.3.2 抛出过程 20
第2章 影响材料放电腐蚀的主要因素
2.1 极性效应 24
2.2 覆盖效应 24
2.3 间隙效应 26
2.3.1 间隙距离h与间隙电压u的关系 26
2.3.2 间隙距离h与加工速度vw和电极损耗 的关系 26
2.4 面积效应 26
2.5 脉冲放电特性 27
2.6 介质效应 29
2.7 电极与工件材料特性 31
第2篇 电火花成形加工
第3章 电火花成形加工脉冲电源
3.1 弛张式脉冲电源 35
3.1.1 RC型脉冲电源 36
3.1.2 RLC型脉冲电源 38
3.2 晶闸管式脉冲电源 39
3.2.1 晶闸管式电源主回路 39
3.2.2 晶闸管触发电路 40
3.3 双极型晶体管式脉冲电源 42
3.3.1 脉冲发生器（主振级）及典型电路 43
3.3.2 前置放大级及典型电路 46
3.3.3 功率放大级 48
3.4 场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管脉冲电源 49
3.4.1 两种功率管的工作特点 49
3.4.2 常用驱动电路 50
3.4.3 常用功率场效应晶体管脉冲电源类型 53
3.4.4 节能型绝缘栅双极型晶体管（IGBT）脉冲电源 54
3.5 输出不同波形的脉冲电源 55
3.5.1 矩形波派生的脉冲电源的波形与特点 55
3.5.2 不同波形迭加的脉冲电源的波形与特点 56
3.6 其他形式的电火花成形加工脉冲电源 57
3.6.1 高精度镜面加工电源 57
3.6.2 智能化控制脉冲电源 58
第4章 电火花成形加工自动控制系统
4.1 伺服控制系统 62
4.1.1 伺服控制系统的作用、要求及分类 62
4.1.2 伺服控制系统的基本组成 63
4.1.3 伺服控制系统工作范围的调整 67
4.1.4 伺服控制系统的类型 68
4.2 加工过程参数控制系统 73
4.2.1 加工过程参数控制系统的作用 73
4.2.2 加工过程参数控制的方法 73
4.2.3 加工过程参数自适应控制系统 75
4.3 电火花成形加工的数控系统 79
4.3.1 数控系统软、硬件结构 80
4.3.2 数控系统的插补技术 84
4.3.3 数控系统的加工控制技术 87
第5章 电火花成形加工机床
5.1 电火花成形加工机床主机 90
5.1.1 机床的分类及结构形式 90
5.1.2 机床各部件名称和传动轴方向定义 93
5.1.3 机床主机各部分的结构及其作用 94
5.1.4 机床主要精度和技术指标检验 99
5.2 电火花成形加工机床用附件 106
5.2.1 机床通用附件 107
5.2.2 机床专用附件 109
5.3 电火花加工用工作液过滤系统 116
5.3.1 主要组成部分和作用 116
5.3.2 工作液过滤系统设计的要求 117
5.3.3 工作液的选择 120
第6章 电火花成形加工的基本工艺规律
6.1 影响加工速度的主要因素 123
6.1.1 电参数对加工速度的影响 123
6.1.2 非电参数对加工速度的影响 125
6.2 影响电极损耗的主要因素 127
6.2.1 电参数对电极损耗的影响 128
6.2.2 非电参数对电极损耗的影响 130
6.3 影响表面粗糙度和加工精度的主要因素 132
6.3.1 表面粗糙度 132
6.3.2 影响表面粗糙度的主要因素 133
6.3.3 加工精度 135
6.3.4 影响加工精度的主要因素 135
6.4 电火花加工后表面层状态 138
6.4.1 表面变化层 138
6.4.2 表面变化层的力学性能 139
第7章 电火花成形加工工艺及应用
7.1 电火花成形加工工艺方法 142
7.1.1 单工具电极直接成形法 142
7.1.2 单工具电极平动法 143
7.1.3 单工具电极数控摇动法 143
7.1.4 多工具电极更换法 143
7.1.5 分解工具电极法 144
7.1.6 数控摇动成形法 145
7.1.7 数控多轴联动成形法 147
7.2 电火花成形加工工艺技术 147
7.2.1 零件图工艺分析及加工方法选择 148
7.2.2 电极的准备 148
7.2.3 工件的准备 157
7.2.4 电极的装夹与定位 158
7.2.5 加工规准的选择、转换 160
7.2.6 加工进给量和摇动（平动）量的确定 162
7.2.7 加工参数表和参数说明 163
7.2.8 工作液的处理 164
7.3 电火花成形加工实例 166
7.3.1 花纹模具的电火花加工实例 166
7.3.2 精锻模具的电火花加工 167
7.3.3 汽轮机高压喷嘴组零件的电火花加工 168
7.3.4 轮胎模具的电火花加工 169
7.3.5 螺纹及斜齿轮零件的电火花加工 170
7.3.6 精密微细小孔零件的电火花加工 172
7.3.7 注塑模的电火花加工 174
7.3.8 高精度压胶模的电火花加工 174
7.3.9 五轴联动的电火花加工 176
7.3.10 带冠式整体涡轮盘的多轴联动电火花加工 177
7.3.11 透平叶轮的多轴联动电火花加工 178
7.3.12 高效高精度镜面电火花加工实例 179
第3篇 高速走丝电火花线切割加工
第8章 高速走丝电火花线切割加工脉冲电源
8.1 高速走丝电火花线切割加工脉冲电源的组成及特点 184
8.1.1 脉冲电源的基本组成 184
8.1.2 脉冲电源的特点 185
8.2 脉冲电源的典型电路 187
8.2.1 脉冲发生器典型电路 188
8.2.2 前置推动级及功率放大级典型电路 190
8.3 其他形式的脉冲电源 192
8.3.1 高频分组脉冲电源 192
8.3.2 阶梯波脉冲电源 193
8.3.3 双回路与多回路脉冲电源 193
8.3.4 自适应控制脉冲电源典型电路 194
第9章 高速走丝电火花线切割加工控制系统
9.1 高速走丝电火花线切割机床控制系统的特性及组成 196
9.1.1 控制系统的特性 196
9.1.2 控制系统的组成 197
9.2 加工轨迹控制系统 197
9.2.1 光电跟踪控制系统 197
9.2.2 计算机数字控制系统 198
9.3 伺服进给控制系统 203
9.3.1 伺服进给速度的控制方法 203
9.3.2 伺服进给驱动电路 205
9.4 加工程序的编制方法 207
9.4.1 3B代码程序编制方法 207
9.4.2 ISO代码程序编制方法 208
9.4.3 计算机自动编程方法 212
9.5 基于PLC机床控制系统 213
9.6 中速走丝线切割加工技术 214
9.6.1 中速走丝线切割技术的起源 214
9.6.2 中速走丝线切割应具备的功能特点 214
9.6.3 中速走丝线切割控制技术概述 215
第10章 高速走丝电火花线切割加工机床
10.1 机床的型号及主要技术参数 218
10.1.1 机床型号 218
10.1.2 主要技术参数 218
10.1.3 精度检验标准及检验方法 219
10.2 机床的结构组成 219
10.2.1 床身 219
10.2.2 X、Y坐标工作台 220
10.2.3 运丝系统 224
10.2.4 工作液及循环过滤系统 229
10.2.5 锥度切割的丝架结构 231
10.2.6 多轴联动加工系统 232
第11章 高速走丝电火花线切割加工基本工艺规律
11.1 加工工艺指标 233
11.2 基本加工工艺规律 234
11.2.1 电参数对工艺指标的影响 234
11.2.2 非电参数对工艺指标的影响 236
11.2.3 各因素对加工工艺指标影响的相互关系 241
第12章 高速走丝电火花线切割加工工艺及应用
12.1 加工工艺方法 243
12.1.1 图样分析与方案确定 243
12.1.2 编制加工程序 245
12.1.3 工件的装夹、找正与加工 249
12.1.4 工件的检验 252
12.2 加工应用与实例 253
12.2.1 冷冲模具的加工 253
12.2.2 电动机转子复式冲模的加工 253
12.2.3 长窄型孔冲模或锻模的加工 254
12.2.4 超行程工件的加工 254
12.2.5 不闭合曲线工件的间隙补偿方法及加工 255
12.2.6 带锥度大行程、大厚度零件的加工 256
12.2.7 工艺美术制品零件的加工 256
12.2.8 复杂曲面旋转线切割加工的实例 257
12.2.9 大锥度冷冲模具加工的实例 257
12.2.10 中速走丝电火花线切割加工的应用 257
第4篇 低速走丝电火花线切割加工
第13章 低速走丝电火花线切割加工脉冲电源
13.1 低速走丝线切割加工脉冲电源的特点及分类 261
13.1.1 电源的特点 261
13.1.2 电源的分类 263
13.2 低速走丝线切割加工晶体管矩形波脉冲电源典型电路 263
13.2.1 典型电路原理图 263
13.2.2 间隙电压、电流波形图 263
13.3 低速走丝线切割加工并联电容脉冲电源 264
13.4 低速走丝线切割加工无电解作用脉冲电源 265
13.5 低速走丝线切割超高精加工脉冲电源 266
第14章 低速走丝电火花线切割加工自动控制系统
14.1 低速走丝电火花线切割机床数控系统硬件构成 267
14.2 低速走丝电火花线切割机床主轴伺服控制系统 269
14.2.1 主轴运动方向控制系统 269
14.2.2 主轴运动速度控制 270
14.2.3 主轴电动机驱动及控制系统 270
14.3 低速走丝电火花线切割加工过程参数控制 271
14.4 低速走丝电火花线切割机床数控系统软件构成 272
14.5 低速走丝线切割机床控制指令代码 275
第15章 低速走丝电火花线切割加工机床
15.1 机床型号及主要技术参数 278
15.1.1 机床型号 278
15.1.2 主要技术参数 278
15.1.3 精度检验标准及检验方法 278
15.2 低速走丝电火花线切割机床结构 278
15.2.1 床身、立柱 279
15.2.2 X、Y坐标工作台 279
15.2.3 走丝系统 281
15.2.4 工作液系统 286
15.3 机床工装夹具 287
第16章 低速走丝电火花线切割加工基本工艺规律
16.1 加工工艺指标 289
16.1.1 切割速度 289
16.1.2 表面质量 290
16.1.3 加工精度 291
16.2 基本加工工艺规律 293
16.2.1 电参数对工艺指标的影响 293
16.2.2 非电参数对工艺指标的影响 296
第17章 低速走丝电火花线切割加工工艺及应用
17.1 低速走丝电火花线切割加工工艺 303
17.1.1 低速走丝电火花线切割加工工艺步骤 304
17.1.2 加工前的准备工作 305
17.2 加工工艺方法 310
17.2.1 多工位级进模具的加工工艺方法 310
17.2.2 几种特殊情况常用的处理方法 314
17.2.3 无芯切割的加工工艺方法 316
17.2.4 锥度切割的加工工艺方法 316
17.2.5 双丝切割的加工工艺方法 318
17.2.6 开开形状的加工方法 318
17.2.7 冲压模的加工方法 319
17.3 典型零件加工实例 319
17.3.1 小批量零件的加工实例 319
17.3.2 弹簧管零件的加工实例 320
17.3.3 齿轮的加工实例 321
17.3.4 大批量、高精度、复杂形状零件的加工实例 322
17.3.5 变偏移量、变锥度工件的编程实例 324
17.3.6 无芯切割及跳模加工编程实例 328
第5篇 其他电火花加工及复合加工
第18章 其他电火花加工
18.1 电火花小孔加工 337
18.1.1 电火花小孔高速加工 337
18.1.2 精密多轴数控电火花小孔加工 339
18.1.3 小孔及深孔的电火花磨削 344
18.2 电火花回转加工与跑合加工 346
18.2.1 电火花回转加工 346
18.2.2 展成式精密电火花加工的应用 349
18.2.3 电火花跑合加工 350
18.3 金属电火花表面强化与刻字 351
18.3.1 金属电火花表面强化 351
18.3.2 电火花刻字 353
18.4 半导体与非导体的电火花加工 354
18.4.1 超硬材料的电火花加工 354
18.4.2 半导体的电火花加工 358
18.4.3 非导体的电火花加工 359
18.5 电熔爆加工 360
18.5.1 电熔爆加工的原理、特点 360
18.5.2 电熔爆加工设备 360
18.5.3 电熔爆加工的应用 361
18.6 电火花数控铣削加工 362
18.6.1 电火花数控铣削加工的原理与特点 362
18.6.2 影响加工的主要因素 362
18.6.3 采用数控电火花加工机床作为电火花数控铣削加工 364
18.6.4 电火花铣削展成加工的应用 364
18.7 阳极机械切割 365
18.7.1 阳极机械切割加工的原理及特点 365
18.7.2 阳极机械切割加工的应用 365
18.8 短电弧加工 368
18.8.1 短电弧加工技术的原理与特点 368
18.8.2 短电弧加工机床 369
18.8.3 短电弧加工的应用 369
18.9 混粉电火花镜面加工 370
18.10 气体介质中电火花加工 370
18.10.1 气体介质中电火花放电加工的原理与特点 370
18.10.2 气体介质中电火花放电加工特性 371
18.10.3 高压电火花束流在天然金刚石微孔模光整加工中的应用 372
第19章 电火花与其他加工技术的复合加工
19.1 超声电火花复合加工 374
19.1.1 超声电火花复合抛光 374
19.1.2 超声电火花复合打孔 376
19.2 电解放电复合加工 376
19.2.1 电解放电复合加工的原理及特点 376
19.2.2 电解放电复合加工在模具制造中的应用 377
19.2.3 电火花电解复合加工技术对太阳能硅片进行切割加工的应用 378
19.3 液体束流电火花微孔加工 379
19.3.1 液体束流电火花加工的原理 379
19.3.2 液体束流电火花加工的特点 380
参考文献 381
