电火花加工导论

技术原理

一种利用浸在工作流体中的两极间脉冲放电产生的电侵蚀效应去除导电材料的特殊加工方法。我们都有这样的人生经历。电开关在使用一段时间后，接触部分的表面经常受到电火花的侵蚀，表面粗糙不平。这就是电火花腐蚀现象。电火花加工就是利用这一原理，在一定的介质中，通过刀具电极与工件电极之间的电蚀脉冲放电，对工件进行加工的方法。实现这种加工的基本方法是:工具电极和工件都浸入工作介质(电解液)中，两个电极之间产生多次火花放电，并有意识地控制工件的侵蚀量。工件满足一定的尺寸和粗糙度要求。

金属加工用电火花腐蚀的原理还必须满足以下条件:电火花放电能量必须大，以保证金属在瞬间局部熔化和气化;放电形式应采用极短的脉冲放电，使火花热过快地传递到非加工区，防止“燃烧”现象;每次脉冲放电后，必须及时将电极间隙之间产生的金属颗粒和电离物质从间隙中排出，以保证连续加工。

物理过程

电火花腐蚀电极的物理过程十分复杂，是电磁学、热力学和流体力学共同作用的过程，人们对其尚未有全面的认识。一般认为可分为三个阶段:第一阶段形成放电通道，其中电解液被电离、击穿，形成放电通道;第二阶段在工件表面形成能量转换，即火花放电，产生热膨胀，使工具电极和工件被蚀刻掉;阶段3的烧蚀被抛出放电间隙，为下一次放电做准备。

处理功能

1. 它可以加工任何硬、脆、韧、软、高熔点的导电材料，在一定条件下还可以加工半导体材料和非导电材料。
2. 加工时“无切削力”，有利于加工小孔、薄壁、窄槽，以及各种复杂形状的孔、螺旋孔、空腔等工件，也适用于精密、微细加工。
3. 脉冲宽度小时，整个工件几乎不受热影响，因此可以减少热影响层，提高加工后的表面质量，也适用于加工热敏性材料。
4. 脉冲参数可任意调节，可在一台机床上连续进行粗加工、半精加工和精加工。精加工精度为0.01mm，表面粗糙度Rα值为0.8μm;精加工精度可达0.002~0.004mm，表面粗糙度Rα值为0.1~0.05μm。
5. 直接采用电能处理，易于实现自动化。

实际应用

由于电火花加工时放电能量大，可以加工普通切削方法不能加工的材料，如硬化钢、耐热合金、硬质合金等。同时在各种复杂型腔、模具、孔的加工领域也得到了广泛的应用。由于电火花加工过程中工具电极与工件之间没有直接接触，因此切削力很小，对于加工那些易变形的工件和小而精密的孔和窄缝非常有效。现在电火花加工已经广泛应用于工业的各个部门，是一种非常有前途的加工方法。

在当前的加工领域，特别是精密加工中，电火花加工得到了广泛的应用。电火花加工的范围如下:

1. 所有导电材料均可采用电火花加工。
2. 电火花加工的最高精度可达到+/- 0.005mm，表面粗糙度可达到最高镜面。
3. 传统加工不能加工的工位，一般可以采用电火花加工来完成。
4. 出料站可以是各种大型塑料模具的型腔，也可以是宽度为0.1MM的小孔、小槽等。

优点和缺点

电火花加工的优点:

1. 它可以制造传统切割机无法生产的异形表面。
2. 加工硬质材料也能具有良好的公差精度。
3. 传统机械加工的切削力可能会损坏小工件，而电火花加工不会。

电火花加工的缺点:

1. 非导体不能加工(已经存在加工陶瓷材料的技术)。
2. 处理速度慢。
3. 加工成本高。