電火花加工

電火花加工中的電蝕現象早在19世紀末就被人們發現，如插頭、開關啟閉時產生的電火花對接觸表面會產生損害。20世紀早期蘇聯的拉扎林科在研究開關觸點遭受火花放電腐蝕損壞的現象和原因時，發現電火花的瞬時高溫會使局部金屬熔化、氣化而被蝕除掉，從而開創和發明了電火花加工方法，並於1943年利用電蝕原理研製出世界上第一台實用化的電火花加工-裝置，才真正將電蝕現象運用到實際生產加工中。中國在20世紀50年代初期開始研究電火花設備，並於60年代初研製出第一台靠模仿形電火花線切割機床。

電火花加工是一種利用電能和熱能進行加工的新工藝，俗稱放電加工。電火花加工與一般切削加工的區別在於，電火花加工時工具與工件並不接觸，而是靠工具與工件間不斷產生的脈衝性火花放電，利用放電時產生局部、瞬時的高溫把金屬材料逐步蝕除下來。由於在放電過程中有可見火花產生，故稱電火花加工。

進行電火花加工時，工具電極和工件分別接脈衝電源的兩極，並浸入工作液中，或將工作液充入放電間隙。通過間隙自動控制系統控制工具電極向工件進給，當兩電極間的間隙達到一定距離時，兩電極上施加的脈衝電壓將工作液擊穿，產生火花放電。

在放電的微細通道中瞬時集中大量的熱能，溫度可高達一萬攝氏度以上，壓力也有急劇變化，從而使這一點工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化，並爆炸式地飛濺到工作液中，迅速冷凝，形成固體的金屬微粒，被工作液帶走。這時在工件表面上便留下一個微小的凹坑痕迹，放電短暫停歇，兩電極間工作液恢復絕緣狀態。

緊接著，下一個脈衝電壓又在兩電極相對接近的另一點處擊穿，產生火花放電，重複上述過程。這樣，雖然每個脈衝放電蝕除的金屬量極少，但因每秒有成千上萬次脈衝放電作用，就能蝕除較多的金屬，具有一定的生產率。在保持工具電極與工件之間恆定放電間隙的條件下，一邊蝕除工件金屬，一邊使工具電極不斷地向工件進給，最後便加工出與工具電極形狀相對應的形狀來。因此，只要改變工具電極的形狀和工具電極與工件之間的相對運動方式，就能加工出各種複雜的型面。

工具電極常用導電性良好、熔點較高、易加工的耐電蝕材料，如銅、石墨、銅鎢合金和鉬等。在加工過程中，工具電極也有損耗，但小於工件金屬的蝕除量，甚至接近於無損耗。

工作液作為放電介質，在加工過程中還起著冷卻、排屑等作用。常用的工作液是粘度較低、閃點較高、性能穩定的介質，如煤油、去離子水和乳化液等。

(1)必須使工具電極和工件被加工表面之間經常保持一定的放電間隙，這一間隙隨加工條件而定。如果間隙過大，極間電壓不能擊穿極間介質，因而不會產生火花放電；如果間隙過小，很容易形成短路接觸，同樣也不會產生火花放電。一般放電間隙應控制在1～100μm範圍內，這與放電電流的脈衝大小有關。

(2)必須採用脈衝電源。脈衝電源能使放電所產生的熱量來不及傳導擴散到其餘部分，把每一次的放電點分別局限在很小的範圍內，否則會像持續電弧放電那樣，使表面燒傷而無法用做模具電極加工。

(3)火花放電必須在絕緣的液體介質中進行。液體介質必須具有較高的絕緣強度，這樣有利於產生脈衝性的火花放電。同時，液體介質還能把電火花加工過程中產生的金屬屑、炭黑等電蝕產物從放電間隙中懸浮排除出去，並且對電極和工件表面有較好的冷卻作用。通常採用煤油作為放電介質。

(4)放電點的功率密度足夠高。唯有這樣，放電時所產生的熱量才足以使工件電極表面的金屬瞬時熔化或氣化。

1)能加工任何導電材料。電火花加工中材料去除是靠放電時的電熱作用實現的，材料的可加工性主要取決於材料的導電性及熱學特性。

2)適合加工低剛度工件及微細加工。由於可以將工具電極的形狀複製到工件上，因此特別適合複雜表面工件的加工。

3)電火花加工的表面由無數小坑和硬凸邊組成，其硬度比機械加工表面硬度高，且有利於保護潤滑油，在相同表面粗糙度下其表面潤滑性和耐磨性也比機械加工表面好，特別適用於模具製造。

4)然而，一般電火花加工的速度較慢。

(1)電火花穿孔

穿孔加工是電火花加工中應用最廣的一種，常用於加工型孔（圓孔、方孔、多邊形孔、異形孔）、曲線孔、4qL、微孔等，例如冷沖模、拉絲模、擠壓模、噴嘴、噴絲頭上的各種型孔和小孔。

穿孔的尺寸精度主要靠工具電極的尺寸和火花放電的間隙來保證，電極的截面輪廓尺寸要比預定加工的型孔尺寸均勻縮小一個加工間隙，其尺寸精度要比工件高一級，一般不低於IT7級，表面粗糙度值要比工件小，且直線度、平面度和平行度在100 mm長度上不大於0.01mm。

(2)電火花型腔加工

電火花型腔加工包括鍛模、壓鑄模、擠壓模、膠木模、塑料模等。型腔加工比較困難，主要因為是不通孔加工，金屬蝕除量大，工作液循環和電蝕產物排除條件差，工具電極損耗后無法靠進給補償；其次是加工面積變化大，並且由於型腔複雜，電極損耗不均勻，對加工精度影響很大，因此型腔加工生產率低，質量難保證。為了提高型腔的加工精度，在電極方面，要使用耐蝕性高的純銅和石墨作電極。此外，一些小型塑料模具的表面磨砂處理也使用電火花加工。