13.1　电火花加工

13.1.1　电火花加工的原理

电火花加工（Electrical Discharge Machining 简称 EMD）是一种利用电、热能量进行加工的工艺方法，又称放电加工、电蚀加工、电脉冲加工等，是在20世纪40年代开始研究和逐步应用到生产中的。

电火花加工是建立在“电蚀现象”基础上的，即在一定介质中，通过工具电极和工件之间不断产生脉冲性火花放电，利用放电时产生的局部、瞬时高温（可高达10000℃左右）来蚀除多余的金属，从而获得所需零件的尺寸、形状及表面质量。实现电火花加工必须具备以下基本条件：

（1）必须是脉冲式瞬时放电，并具有足够放电强度。放电持续时间为10^-7～10^-3s，放电通道的电流密度需达到105～106A/cm²，以确保放电产生的能量足以使金属材料局部熔化、气化。

（2）必须在液体绝缘介质（又称工作液，如煤油等）中进行，即有利于产生脉冲火花放电，又可压缩放电通道，提高放电的能量密度，同时还可以排除电蚀产物，加速工件和工具电极的冷却，改善工件表面质量。

（3）电极之间具有适当的放电间隙（通常为几微米到几百微米）。

图13-1所示是电火花加工原理示意图。它由脉冲电源、电极间自动进给调节装置、工作液循环系统和工具电极等组成。加工时，脉冲电源输出的电压加在工作液中的工件和工具电极上，自动进给调节装置使工件和电极间保持一定的放电间隙。当电压升高时，工作液会在某一间隙最小处或绝缘强度最低处被击穿，产生脉冲性火花放电，瞬时高温使电极和工件表面都被熔化或气化掉一小块材料，各自形成一个小凹坑。由于电极和工件在电腐蚀作用下的损耗程度不同，电极不断地向工件进给，而工件不断产生电腐蚀，如此重复进行脉冲放电，最终可将电极的形状复制在工件上，加工出所需要的零件。

图13-1　电火花加工原理示意图

工具电极常采用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金和钼等。在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除量，甚至接近于无损耗。

13.1.2　电火花加工特点

1.电火花加工的优点

（1）适用范围广，可加工任何硬、脆、软、韧和高熔点的导电材料，如硬质合金、淬火钢和不锈钢等，也可加工半导体材料。材料的可加工性主要取决于其热学性能，而与材料的硬度、强度等无关，故可以实现 “以柔克刚”，用软的工具加工硬的工件。

（2）加工中，由于工具电极与工件不直接接触，没有机械切削力。因此，可加工小孔、窄缝等微细结构和各种复杂截面的型孔和型腔；也可在极薄的板材或工件上加工。

（3）脉冲放电时间极短，冷却作用好，加工表面的热影响极小，可加工热敏性很强的材料。

（4）脉冲电源的参数可在较大范围内调节，因此可以在同一台机床上连续进行粗、半精、精及超精加工，便于实现自动化。

2.电火花加工的局限性

（1）电火花加工生产效率低。

（2）被加工的工件只能是导体或半导体。

（3）存在电极损耗，影响成型精度。

（4）加工过程必须在工作液中进行。