1.具有极高耐腐蚀的电极材料的开发
由科学实验证明,在黄铜电极表面涂覆一层较厚的高融点材料,例如W、ZrB2、TiB2能较好地提高电极使用寿命。根据这一原理,由Texas A & M大学新开发出在工具、工件电极之间产生的高温条件下,耐腐蚀性能极好的电极材料。这种新研制的用以制造耐腐蚀的电极材料为ZrB2/Cu,属金属基陶瓷。它具有熔点高、导热性好的特点。因此,能比黄铜电极和钨化铜电极的使用寿命提高3~5倍,而价格低于石墨电极。同时提高加工零件表面质量。新型电极材料ZrB2/Cu由以下步骤制成:为了使其能在选型的激光烧结机床(SLS)上加工,先将纯净的ZrB2粉末涂覆一层聚合体;将经过涂覆的ZrB2粉末放入SLS机床内的模具中粘接成型后进行烧结;激光烧结后ZrB2粉末中的聚合体涂覆物在高温下挥发;将烧结好的密度为35~70%的ZrB2置于真空炉中,渗入Cu后制成。除制造电极外,ZrB2/Cu还能用于其它方面,例如,制作电焊电条还可以作为微电子元件表面涂覆和等离子喷射涂覆材料。
2.用气体代替加工液
由Tokyo农业大学所进行的研究发现:高压气体可以通过电极上的通油孔进入工具、工件电极接触区;纯度很高的高压气体能起到普通加工液所起不到的绝缘效果;高压气体能够清除由电极加工所产生的碎屑等杂质,并具有较好的冷却作用。因而能用于小型三维复杂零件的电火花加工,极好地代替普通加工液,可降低生产成本。
3.在加工液中添加导电粉末
由电火花加工试验表明,在加工液中增添硅粉末,可改善加工后零件表面的粗糙度。这是因为硅粉末的加入,增大了工具、工件电极间的阻抗,抑制了脉冲放电中的离散电容。随着离散电容的减少,使工具、工件电极间的电容减小,每次放电脉冲次数减少,因而改善了加工零件的表面粗糙度。根据同样原理与加工实践证明,使用内含悬浮其他导电粉末的加工液,也能改善加工后零件的表面粗糙度。这对精密的航空零件和模具的加工尤其重要,它可省去以往的抛光后工序加工,提高了生产效率,降低生产成本。
4.对非导电材料进行加工
通常所谓的电火花加工,必须是对导电材料。日本最近几年投入了大量的物力、人力,对良好的绝缘陶瓷材料进行了电火花加工试验研究。它们采用将导电性良好的金属材料,涂覆或电镀在欲加工的陶瓷零件表面上,就在普通电火花加工机床上使试验获得成功。从试验中可以看到,在电极对表面涂覆的金属层放电加工的同时,强大的电火花产生的高温、热能能同时融化、腐蚀掉陶瓷零件。目前,已能对各种陶瓷材料和其它绝缘材料进行加工。这一技术的改进,不仅极大地扩大加工范围,而且采用将导电性好的材料涂覆在普通金属材料上的方法,也能提高电火花加工速度与加工精度。
5.用简单的圆柱形旋转电极对3D复杂零件进行电火花加工
Tokyo科学技术委员会协会新开发出在电火花磨削(WEDG)机床上将两种加工过程(指电极旋转和进给运动)结合在一个系统上,进行微电极(Micro-electrode)加工和微电火花(Micro-EDM)加工:
(1)分层加工。采用一个小型的圆柱形旋转电极,在零件上进行往复运动,一层一层加工掉金属材料。
(2)采用一个圆柱形或多面体电极加工复杂的3D小型模具内腔(通过CNC系统控制)等。
为了更有效进行以上所述的电火花加工,新研究开发出一种能实现对工件材料的高效切除,并能对电极的损耗进行自动补偿的加工方法。它是通过CNC系统进行电极损耗的自动监控与程序修改。这一方法一般用于要求内腔形状尺寸精度高的模具加工。
通过对以上先进技术的合理使用,能进一步增加电火花加工的功能,使其成为一种更先进更具有市场竞争力的加工手段。