电火花加工与线切割加工技术简介

电火花加工是指在一定介质中，通过工具电极和工件电极之间不断产生的脉冲性火花放电，并瞬时产生高温把金属蚀除掉，对工件进行加工的一种方法。电火花加工也被称为放电加工或电蚀加工。

其工作原理如图9-1所示。工件和工具电极分别与脉冲电源的两个输出端连接，并浸入到充满绝缘工作介质的液体中，自动进给调节装置使工具电极和工件之间经常保持一很小的间隙。电蚀现象是指当脉冲电压加到工具电极和工件电极之间某一间隙最小处或绝缘强度最弱处击穿介质，局部产生火花放电，瞬时高温使工件表面局部熔化，甚至汽化蒸发而电蚀掉一小部分金属各自形成一个小凹坑。

图9-1 电火花加工原理示意图

1—零件 2—脉冲电源 3—自动进给调节装置4—工具电极 5—工作液

1）电火花加工不受工件材料的力学性能限制，可加工任何硬、脆、韧、软、高熔点、高强度的导电材料。

2）加工时，两极不直接接触，不存在显著的机械力，不会造成工件受力变形，适用于加工小孔、薄壁、窄槽以及各种复杂截面的型孔和型腔等，且加工质量好。

3）脉冲参数调整方便，可在同一台机床上一次安装完成粗加工、半精加工和精加工。

4）加工时不受热影响，由于电火花加工时的脉冲能量是间歇地以极短的时间作用在材料上，而工作液又是流动的，能起到散热的作用，因而保证加工时不受热变形的影响。

5）电火花加工不需要复杂的切削运动便可以加工形状复杂的工件表面，易于实现加工的自动化。

6）电火花加工需要制造精度高的电极，且在加工过程中存在一定的电极损耗，增加了加工成本，降低了加工精度。电火花加工只能对导电材料进行加工，限制了它的应用范围。

电火花加工的应用比较广泛，根据加工过程中工具电极与工件相对运动的特点和用途，可以分为六大类，其中应用最广的是电火花穿孔和型腔加工、电火花线切割加工两种。

（1）电火花穿孔和型腔加工

1）电火花穿孔加工 常用于加工冷冲模、拉丝模、喷嘴和喷丝孔等零件上的各种型孔（圆孔、方孔、多边孔、异形孔）、小孔（直径为ϕ0.1～ϕ1mm）和微孔（＜ϕ0.1mm）。

2）电火花型腔加工 主要用于锻模、压铸模、挤压模、注塑模等的型腔加工，以及叶轮、叶片等曲面的加工。(www.xing528.com)

（2）电火花线切割加工

线切割加工是电火花线电极切割加工的简称。是利用连续移动的细金属丝（钼丝或黄铜丝）作工具电极，工件为阳极，对工件进行脉冲火花放电，按预定的轨迹进行切割加工。

电火花线切割机床按电极丝的运行速度分为两大类：一类是高速走丝电火花线切割机床，其走丝速度一般为10m/s左右，电极丝可做往复移动，并可以循环使用；另一类是低速走丝电火花线切割机床，其走丝速度一般低于0.2m/s，电极丝为单向运动，且为一次性使用，但走丝平稳，无振动，电极丝损耗小，加工精度较高。

电火花线切割加工的工作原理如图9-2所示。脉冲电源的一极接工件，另一极接电极丝，电极丝绕在贮丝筒上并随贮丝筒做往复交替移动。在工件和电极丝之间始终保持一定的放电间隙并浇注工作液介质。工件由工作台带动在水平面两个坐标方向各自按预定的控制程序，根据火花放电间隙状态做伺服进给移动，合成各种曲线轨迹，把工件切割成形。

电火花线切割加工与电火花穿孔成形加工相比，既有共性的地方，又具有显著的特性：

1）采用电极丝，省掉了复杂的成形电极工具，大大降低了工具电极的设计和制造费用，生产准备时间和加工周期短，生产成本低。

2）由于电极丝极细（一般为0.08～0.15mm），可加工微细异形孔、窄缝和形状复杂的工件。因切缝很窄，只对工件进行轮廓切割加工，实际金属去除量很少，材料利用率高。

图9-2 电火花线切割的工作原理

1—电极丝 2—导轮 3—零件 4—贮丝筒 5—线架 6—脉冲电源

3）由于采用交替移动的长电极丝进行加工，使得单位长度电极丝的损耗较小，对加工精度影响较小。所以电火花线切割加工的精度较高，其尺寸精度可达0.01～0.02mm，表面粗糙度Ra值可达1.6μm或更小。

4）易于实现微机控制，自动化程度高。

5）电火花线切割加工的缺点是生产效率不高，且不能加工盲孔类零件和阶梯表面。

电火花线切割加工主要用于各种冲模、塑料模、挤压模、粉末冶金模等模具的加工；用于电火花成形加工用的工具电极加工；用于加工品种多、数量少的零件，特殊难加工材料的零件，各种型孔、特殊齿轮和凸轮、样板、成型刀具等；也用于试制新产品时直接割出零件。因此，电火花线切割加工广泛用于电子仪器、精密机床、轻工、军工等部门。