电火花加工原理：在机械加工中的作用和重要性

电火花加工的原理简单来说就是将电能转化为工件的热能，使工件快速熔化的一种热加工方法。

放电加工的定义
电火花加工（EDM）是一种通过放电产生火花使工件加工成所需形状的制造工艺。电介质液体将两个电极隔开，并施加电压，产生快速、周期性变化的电流放电，从而对材料进行处理。其中一个电极称为工具电极，或极头，另一个电极称为工件电极，或简称为工件。在放电加工过程中，工具电极和工件电极之间不会有实际接触。

当两个电极之间的电位差增大时，两个电极之间的电场也增大，直到电场强度高于介电强度。此时发生介质击穿，电流流过两个电极。这种现象与电容器坍塌一样，去除了部分电极材料。当电流停止时，新的电介质将流入电极之间的电场中，排除固体颗粒，电介质的绝缘恢复。电流流过后，两电极之间的电位差又会恢复到介质击穿前的状态，从而可以重复进行新的介质击穿。

加工过程
电火花加工在模具加工中常用的有：电火花加工和线切割。这里所说的电火花加工主要是指线切割，虽然同样是电火花加工，但效率却大不相同。

电火花加工的工作原理是：在机床与工件（正极和负极）之间，通过放电时的电腐蚀去除多余材料以达到剩余工件尺寸和形状质量的一种加工方法。以放电为例：

电极：电极选择材料需要导电性好、熔点高、易加工、耐腐蚀的材料。常用材料有铜、石墨、铜钨合金和钼。铜丝和钼丝是主要的线切割材料。加工时，电极和产品会同时发生腐蚀，但由于电极的特性，腐蚀程度远小于工件的腐蚀量，几乎可以忽略不计。

液冷液：液冷液的主要作用不是冷却，而是作为放电介质，在加工过程中起到冷却和排屑的作用。要求是低粘度、高熔点、比较稳定、不挥发的物质，常见的有：煤油、去离子水、乳化液。

在机床电极与工件之间施加脉冲电压后，一旦工件与电极之间存在适当的间隙，电流就会击穿工件与电极之间的介质，出现连通的放电通道。
放电通道会瞬间产生高温，使工件表面熔化甚至汽化。它迅速收缩并在放电间隙处爆炸。工件表面有一小部分被腐蚀抛出，出现巨大的电蚀坑。
一次放电加工完成后，两个电极会迅速回到安全距离，依靠电介质恢复绝缘。这样，工件表面被重复作用在工件和电极上的脉冲电压逐渐腐蚀，但这个过程非常缓慢。

放电加工机
电火花加工机 (EDM)、开模 EDM，也称为型腔式 EDM 或体积 EDM，由浸没在绝缘液体（例如更常见的是油，或较少见的情况下是其他介电流体）中的电极和工件组成。电极和工件连接到合适的电源。电源在两个部分之间产生电势。当电极接近工件时，流体中发生介电击穿，形成等离子通道，并产生小的火花跳跃。

这些火花通常一次产生一个，因为电极间空间中的不同位置不太可能具有相同的局部电气特性，从而使火花能够在所有这些位置同时发生。这些火花大量发生在电极和工件之间看似随机的位置。随着贱金属被腐蚀，火花隙随后增加，电极由机器自动降低，这样过程就可以不间断地继续进行。每秒产生数十万个火花，实际占空比由设置参数仔细控制。

这些控制周期有时被称为“准时”和“停机”。开启时间设置决定了火花的长度或持续时间。因此，更长的时间会为该火花和该循环的所有后续火花产生更深的腔，从而在工件上形成更粗糙的表面。对于更短的时间，情况正好相反。关闭时间是一个火花被另一个火花代替的时间段。

例如，较长的关闭时间允许介电流体通过喷嘴冲洗以清除被侵蚀的碎屑，从而避免短路。这些设置可以以微秒为单位进行维护。典型的零件几何形状是复杂的 3D 形状，通常具有小角度或形状奇特的角度。还使用垂直、轨道、矢量、方向、螺旋、圆锥、旋转、旋转和分度加工循环。

EDM 的一些优点包括加工：
使用传统切削工具难以加工的复杂形状。

极硬的材料，公差非常小。

非常小的工件，传统切削工具可能会因切削工具压力过大而损坏零件。

工具和工件之间没有直接接触。因此，可以加工精细的部分和脆弱的材料而不会产生任何变形。

可以获得良好的表面光洁度。

可以钻非常细的孔。

EDM 的一些缺点包括：
材料去除速度慢。

与使用可燃油基电介质相关的潜在火灾危险。

为冲压/电火花放电加工制造电极所花费的额外时间和成本。

比功耗非常高。

耗电量大。

非导电材料只能通过特定的工艺设置进行加工。