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放電加工(#放電加工,英文:Electrical Discharge Machining, EDM)是一種高精度的製造工藝,藉由放電產生火花來移除材料,使工件成為所需形狀。該工藝廣泛應用於加工複雜形狀及難以切削的材料,特別適合處理導電材料,如鈦合金、工具鋼、碳鋼等。放電加工常見於模具製造和機械加工行業,尤其是在製作超硬材料或精密零件方面具有明顯優勢。
放電加工的原理
放電加工的基本原理是將工具電極(又稱極頭)與工件電極放置在介電質液體中,通過施加電壓產生週期性放電。放電時,電場強度超過介電強度,導致介電質崩潰,電流流過電極,移除部分材料。在電流停止後,介電質液體會重新流入加工區域,排除固體顆粒並恢復絕緣性。這種週期性放電使工件逐漸成型,而工具電極與工件之間無需直接接觸。
放電加工的歷史
最早的放電侵蝕現象由英國物理學家約瑟夫·普利斯特里於1770年觀察到。1943年,俄國學者拉扎連科夫婦發明了首台放電加工機,並成功控制了放電侵蝕現象,用於加工難加工材料如鎢。1960年代,線切割放電加工(#線切割)技術問世,主要用於硬化鋼工具和模具的製造。此後,數位控制技術(CNC)和多軸控制等技術的不斷發展,大幅提升了放電加工的效率和精度。
參考來源:禾寶機械技術創新
放電加工的類型
1. 放電成型加工
放電成型機是利用工具電極將其形狀複製到工件上,適合製作複雜型腔與輪廓。CNC放電成型機提供三軸或多軸數控能力,ZNC放電成型機則為單軸數控。
2. 線切割放電加工
#線切割 是放電加工的一種特別形式,其電極為細線(如黃銅絲或鉬絲)。線切割按走絲速度分為三種:
- 快走絲線切割:電極絲高速往返運動,速度快但精度較差。
- 中走絲線切割:結合變頻多次切割功能,是近年新興的加工技術。
- 慢走絲線切割:電極絲低速單向運動,能達到極高的切割精度,適合高要求的加工任務。
放電加工的優缺點
優點
- 加工形狀靈活:能製作傳統切削方法無法加工的複雜形狀。
- 適用材料範圍廣:可加工高硬度材料且保持高精度。
- 無切削力問題:適合小型或薄壁工件的加工,不易損壞材料。
缺點
- 加工速度較慢:尤其是精密加工時,需要耗費更多時間。
- 加工成本較高:儘管技術進步已顯著降低部分成本,但相比傳統切削方法仍然偏高。
- 對材料的要求:多數情況下只能加工導電材料,但近年技術進步使陶瓷等非導體也能加工。
放電加工的應用
放電加工廣泛應用於模具、航空航天、電子和汽車製造業。例如:
- 模具製造:能精確加工輪胎模具、鞋模等專用模具。
- 複雜零件製造:如發動機渦輪葉片、細小深孔和內部尖角加工。
未來展望
隨著數位控制、多軸聯動及混粉技術等新工藝的不斷進步,#放電加工 技術將在更多領域發揮重要作用,其高精度和靈活性仍是解決製造難題的重要手段。
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