关键词：电加工 电火花加工 电解加工 复合加工
［ABSTRACT］Now the electromachining technology in the aerospace manufacturing industry is faced with new challenge. This paper puts forward a guiding ideology for developing the multidisciplinary compound machining technology and some suggestions for developing electromachining technology.
Keywords: Electromachining EDM ECM Compound machining
1 电加工技术在航空、航天领域扩大应用面临新的挑战
（1）近年来，高速、精密数控铣削设备快速发展，铣削速度已达8*!500*!m/min，加工效率比以往成倍提高，加工精度也相应提高。这使得许多原属于电加工的“领地”被传统的机械加工夺走了，例如在锻模、压铸模制造方面，电火花成形加工技术曾经占据了主导地位，但目前仅在某些缺少高速铣床的中小企业中还有一些市场。
回顾电加工技术的发展历史，它在航空、航天零件制造中应用最早，应用效果较好的有电化学蚀刻、窄槽加工；电铸沉积；发动机叶片型面、散热用窄槽、小孔、榫头加工；燃烧室气膜小孔、零件上的异型孔、型槽的成形加工；发动机密封零件如封严环、封严蓖齿等，这些零件的加工相当复杂，加工位置又多为空间分布，零件的生产批量相对较少，采用常规切削加工相对来说不如电加工便捷。又如航空、航天零件的毛刺去除等，也多采用电加工工艺。
从航空、航天制造业的整体看，由于工件的粗、中加工多为大余量去除材料，对尺寸及形状位置精度要求不太高，切削加工设备投资相对较低，加工效率又高，使其生产成本大大低于电火花加工，正好适宜工件的粗、中加工要求；对于精加工工序，机械加工也由于其较高的生产率而被优先选用，只有在刀具无法完成的加工部位，才考虑采用电加工。由此可见，电加工只是先进技术中很小的一个分支，主要起“拾遗补缺”的作用，我们对此必须有清醒、正确的认识。
随着先进制造技术的高速发展，必然对电加工技术提出新的更高的要求，所以必须适应市场需求，才能在激烈的竞争中找到一线生机。
（2）数控技术近年发展很快，大多数数控设备均属金属切削设备。这些设备的共性多于个性，其控制软件大都可互相借用，互相传递也十分方便。由于电加工技术影响因素多，随机性大，通用型适于中、精加工的成熟的控制软件相对较少，这个行业的相关技术力量也很薄弱，使得我国精密电火花成形机床的整体水平落后国际先进水平很多。我国2000年进口的电加工机床达5*!366台（1.91亿美元），其中精密电火花成形机床仅占很小比例，航空、航天部门近年进口的大部分电加工机床与国内水平相近，使国内电加工企业更是步履维艰，难以在开发新技术新产品方面有更多的投入，这直接限制了电加工在航空、航天、精密和微细加工领域的广泛应用。
（3）今后应力争在模块化的基础上发展各种专门化电加工机床产品，如针对航空、航天复杂结构件或发动机零件的特殊工艺要求，设计专用加工装备，同时开展相应的电加工工艺研究。没有加工技术与之配套的设备是不完整的工艺装备，无法满足生产的需求，如火箭发动机的整体带冠涡轮盘加工，采用五轴联动机床是无法胜任其加工任务的，因为涡轮叶片型面曲率半径很小（R≤5～8*!mm），通道最窄处只有3.5*!mm，而通道长度却有17.5*!mm，采用多轴联动，刀具与叶片已加工面极易发生干涉，所以必须配套提供相应的特定形状工具电极和运动轨迹控制软件，才能顺利完成加工任务。
（4）21世纪，精密、微细加工已向分子级、原子级进军，各种微型机械的研制屡有报道，其尺寸精度已进入亚微米甚至纳米级范围。为了适应精密、微细加工的需要，电火花成形精密加工技术必须解决诸如小间隙及微量均匀进给等一系列问题。为了达到高的加工精度，控制各加工部位的放电间隙均处于最佳状态且均匀一致是十分必要的，而要实现这一要求又相当困难；其次，电火花加工与传统加工相比在进给方式上有很大差异：传统机械加工采用单向进给，而电火花加工时主轴头的进给需根据加工间隙状态的优劣作频繁的进退，对于尺寸规格较大的电火花机床来说，满足这种灵敏度要求将变得更加困难；再者，满足上述要求所需的控制软件，也必须由从事电加工的专业技术人员自行解决，没有借用其他行业现有软件的可能，这又是一个不利因素。
总而言之，电加工工艺要想求得生存，在航空、航天领域扩大应用范围并不断取得进步，必须认真面对这些新的挑战，研究制定正确的对策。
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2 坚持“扬长避短，拾遗补缺”原则，充分发挥电加工技术自身的优势，拓宽思路，大力开展多学科交叉的复合加工技术研究
（1）借助其他行业的成熟技术，为我所用，可收到事半功倍的效果。例如日本Sodick公司将直线电机引入电火花成形加工机床，使加工窄槽、深腔的速度成倍提高，从而拓宽了电火花成形加工在某些特殊领域的应用范围。
（2）针对电火花成形精加工间隙小的特点，除了对放电脉冲的精确检测和控制外，加工轴的进给也应平稳并能微量控制。
哈尔滨工业大学特种加工研究所在精密、微细进给方面进行了有益的尝试，为了扩大实用性，精密、微细进给已列为研究内容，估计不久以后有望突破。
（3）对于电解加工，由于废液处理是一大难题，不少航空工厂已将此项工艺撤销。建议不要因噎废食，在小孔加工、微细加工方面开展研究，即大力开展高压小流量电解加工技术，充分发挥电解加工速度快的特点，并在控制工作液的总量和废液处理上采取有效措施，为航空、航天领域众多超硬、高温合金材料的加工闯出一条新的工艺途径来。
（4）根据当前市场变化迅速、个性化需求日益突出的特点，对市场需求迅速作出反应是非常重要的。为此，必须建立快速反应机制，适应航空、航天领域加工精度高、研制周期短的特殊要求。我国进口电加工机床数量如此之大，除极少数用户对国外产品盲目偏爱外，国产机床交货期过长是制约我们发展、扩大市场的主要障碍。
（5）针对航空、航天领域广泛采用的钛合金、耐热合金零件中机械切削困难甚至无法加工的窄槽、微孔、异形孔等关键工序，开展电火花、激光、超声及电解复合加工工艺技术的研究及相应的专用加工设备研制。例如，为将加工区域的蚀除物及时排除，或是防止其局部堆积，导致恶性集中放电而破坏加工表面，北京市电加工研究所在加工微细拉丝模型孔时引入激光、超声波与电火花复合加工工艺，收到良好效果。应对此项复合工艺进行更深一步的研究，使其应用范围能逐步扩大到航空、航天制造业的微细加工中。
又如航空发动机叶片上要加工诸多窄槽及尺寸为0.2～0.4mm的小孔，窄槽采用电火花加工，0.2～0.4mm的小孔最初采用激光加工后再经磨粒流挤光的办法，但因激光加工后小孔下方端口有熔瘤堆积，磨粒流难以完全去除，北京航空制造工程研究所经多次工艺攻关，在小孔加工工序中采用电液束（即电射流）工艺，通过增高工作液压力产生辉光放电，圆满地解决了加工难题。由此可见，对于航空、航天领域的一些工艺难题，当采用某单一工艺方法难以解决时，不妨探索多种工艺复合或交替加工方案。
综上所述，专用、复合加工设备在航空、航天领域的市场潜力很大，是展现电加工优势的大战场，有待花大力气去进一步研究开发。
（6）与高速机械加工设备配合，在某个局部采用电火花成形加工技术，经济、省时地完成产品的加工过程。北京迪蒙普瑞模具公司在制作精密模具时，引入计算机辅助设计，凡可用金属切削设备完成的均用刀具进行加工，将局部的狭缝、窄槽及细长件留下来，用电火花成形或慢走丝线切割加工来完成。当然，这对工艺人员有了新的要求，既要熟悉机械加工工艺，又要熟悉电加工工艺，才能将两者优化组合，制订出合理的工艺流程。
（7）不能因循守旧，要拓宽思路，不断学习新知识、新技术，更新知识结构，适应市场需求。
当市场出现某种需求时，如果局限于传统观念思考：“哪些要求是电加工可以胜任的”这样往往会在很大程度上束缚住人们的思路，丧失了机遇。面对市场经济新形势，不能固步自封，墨守成规，必须适应新形势，才能保持电加工技术的生存与不断发展；必须密切关注其他科学技术领域的最新发展动向，在一些交叉学科中往往更容易找到适合电加工技术发展的空间。
航空、航天领域是充分发展电加工技术的良好空间，只要能与该领域传统工艺紧密结合，深入了解航空、航天制造业的特点及难点，扬长避短，充分发挥电加工的优势，必定可以有所作为。
（8）由国家发展计划委员会和科技部共同编制的“国民经济和社会发展第十个五年计划科技教育发展专项规划”（简称“十五科技规划”）已正式发布。“十五科技规划”在促进产业技术升级和提高科技持续创新能力两大方面进行了战略部署：一是企业为技术创新主体，重点攻克产业发展的关键技术，推动高新技术产业发展，运用高新技术改造传统产业，促进产业技术升级和结构调整；二是充分发挥大学和科研院所的作用，大力开展战略高技术研究和原创性基础研究，提高持续能力，力争在有相对优势或战略必争的关键领域实现技术跨越式发展。
“十五科技规划”为电加工工艺的发展提供了良好的环境，针对我国电加工界技术力量分散，各单位的技术力量又比较薄弱的特点，建议在今后一段时间内广泛开展企业与高校、研究院所的携手合作，发挥各自优势，扬长避短，有所为，有所不为，总体跟进，重点突破，实现产业化，加速提高产品的国际竞争力，提高我国电加工技术的持续创新能力。
