单纯的电弧加工效率高,但加工表面质量和精度差;单纯的电火花加工的加工表面质量和精度高,但加工效率低。为了既能充分利用上述两种加工方法的优点,又能避免或减少上述两种加工方法的缺点,中国学者研究了电弧电火花复合加工方法,其加工原理见图。
图中电弧电火花复合铣削加工所用的电源为电火花加工脉冲电源和电弧加工直流电源相复合的电源,加工时,工具电极和工件分别与该复合电源的两极相连,电火花高压脉冲一方面用于击穿极间介质,为电弧加工打开能量传输通道,另一方面用作电弧蚀除加工产物的“清扫”脉冲,即利用电火花高压脉冲产生的强大瞬时爆炸力大幅提高极间电弧蚀除加工产物的抛出效果。直流电源提供电弧加工所需要的电能,电弧加工在电火花加工脉冲的调控作用下,变成脉冲性电弧放电,在加工的同时通过工具电极的内外冲液机构向加工间隙高速冲注工作液,用于压缩电弧放电通道、冷却工具电极和工件、冲除蚀除加工产物。
该方法在获得高效加工的同时,又获得了比单纯的电弧加工大幅提高的表面加工质量和加工精度。该方法采用直径10毫米的管状电极铣削Ti6Al4V合金获得了21494毫米3/分的生产率,该生产效率远远高于传统电火花铣削,也高于机械铣削。
高温合金、钛合金、金属基复合材料和金属陶瓷等难加工材料在航空航天、军工、模具和现代工业中的应用范围日益广泛,然而传统的机械铣削方法难以适应上述材料的加工要求,其存在的突出问题是刀具损耗大、加工效率低和成本高。电弧电火花复合加工不受被加工材料的强度和硬度等影响,可以实现“以柔克刚”,具备解决导电难加工材料及其复杂结构加工难题的潜质,该加工方法在导电难加工材料及其复杂结构的粗加工中具有广阔的应用前景。