與旋轉刀具、剪切和鍛造相比，電火花加工是一種較新的金屬加工技術。快速脈沖高壓放電（火花）穿過電極和接地工件之間的間隙，通過侵蝕去除工件上的材料。即使是最硬、最難處理的材料，隻要材料是導電的，也可以在很少的大量加熱和幾乎不施加宏觀力的情況下進行切割和機械加工。這導致非常低的變形，並且不會給工件增加有意義的殘餘應力。

第一種電火花加工方法是鉆孔電火花加工，由Stark、Harding和Beaver（以及蘇聯的Lazarenko）開發。它最早的應用是在20世紀40年代中期，用於去除高價值鋁鑄件中被剪斷的螺栓和絲錐。

從這種相對簡單的鉆孔方法中，發展出瞭電火花加工的第二個分支：沖壓電火花或沉降片放電加工。這種技術與電火花加工基本相同，隻是可以在“鉆孔”電極的末端添加一種復雜的形式。這種工藝可以在一次操作中形成成品、精細且精確的型腔底部形狀。

第三種電火花加工類型是線切割，它使用直線電極切割垂直或成角度的槽（比線稍寬），因為線在切口中緩慢進給，以始終保持“新”電極。

電火花加工示意圖

本文將描述電火花加工，討論三種主要的電火花加工方法，強調每種方法的重要技術方面，並確定使用每種電火花方法的應用。它還將側重於實際應用、適當方法的選擇以及每種方法的主要好處。

電火花加工的3種類型

1.線切割電火花加工

線切割放電加工，通常被稱為線切割電火花加工，使用金屬絲作為“刀具”，通過金屬絲和工件之間的火花侵蝕材料。金屬絲電極沿切口的整個長度放電並貫穿，有助於去除切屑。該技術是作為在硬質材料中進行2D切割（隻能沿著零件的x軸和y軸進行切割，z軸是材料的厚度）的一種方式開發的，但其復雜性不斷增加。使金屬絲輥彼此偏移使得可以相對於z軸以受控角度進行切割。後來，還可以在電火花線切割工藝中添加旋轉軸，從而產生高性能的5軸電火花線加工中心。

這種方法可以進行自由切割。當與EDM鉆孔（用於固定電極）相結合時，它最常用於制造擠壓工具和沖頭/模具。在金屬絲電火花加工過程中，使用在藍寶石或金剛石導軌上運行的黃銅、鍍鋅黃銅和鋅擴散銅（分層金屬絲）作為電極。電極絲的各種導電率、硬度和拉伸強度提供瞭不同的加工特性。

2.沉降放電加工

沉降放電加工（也稱為“沖壓”或“空腔”EDM）使用來自基本2D電極的放電。該2D電極可以具有復雜的3D形狀末端，反復插入以電弧腐蝕工件，並在Z軸上升高一小段距離以清除碎屑。該電極可以具有任何橫截面形狀和復雜的端部形狀（沒有底切）。對於沉降放電加工，首先將精密銅或石墨電極加工成所需的空腔形狀，然後用於將該形狀侵蝕成硬質材料。

沖壓電火花加工廣泛應用於註塑和壓鑄工具制造領域。它用於在模具中制造不可加工的復雜性和精細的型腔特征，而不會對模具施加任何機械加工或沖擊應力。它還減少瞭為提高表面質量或硬化而進行後處理的需要。

3. 鉆孔電火花加工

鉆孔電火花加工是最早開發的放電加工技術，在各個領域仍然是至關重要的工具，包括火箭發動機、醫療和科學設備中的氣體放電控制，以及燃氣渦輪葉片中的開放式冷卻通道。長而直的小鉆孔隻能通過電火花鉆孔來切割。直電極用於侵蝕完美反映工具輪廓的孔。它沿孔的整個長度保持精確的尺寸精度。這種方法允許加工小直徑、高縱橫比、任何深度的直孔，直徑為0.0015英寸或更大。電火花鉆孔允許鉆盲孔和通孔，並且可以在其他無法加工的材料上鉆出光滑的壁，或實現困難的幾何形狀。通過電火花加工的孔的加工表面光潔度足夠光滑，可以用作軸承表面，而無需額外的加工步驟。

什麼是電火花加工？

電火花加工（EDM）是一種非接觸式加工方法，用於在非常堅硬、難以加工的材料中切割不可加工的復雜形狀和型腔。當工件和電極浸入介電液（通常為石蠟或煤油）中時，電極處的高電勢會通過工件找到接地路徑。每個火花都會產生高達12000°C的局部溫度峰值。該溫度會熔化/蒸發一些工件（和電極）。清除切割碎屑對於避免短路很重要，因此鉆頭和沖壓工具是Z循環的，其中線切割的電極進給也能實現相同的效果。

電火花加工過程不會在工件中產生施加的整體應力，隻會產生有限的、高度局部的加熱。這導致宏觀無應力加工。它還可以切割非常薄的截面和精細的特征，否則這些特征將無法通過基於機械刀具的加工。這項技術徹底改變瞭工具制造的許多方面。它消除瞭由於需要旋轉刀具而造成的設計限制，從而實現瞭原本無法實現的復雜功能。

哪種電火花類型最適合創建具有復雜型腔的零件？

沉降放電加工是制造具有復雜空腔的零件的最佳電火花加工類型。它允許塑料和壓鑄部件設計中經常需要的復雜型腔。沉降放電電火花加工可以產生的型腔形狀的限制對其作為模具制造工具的價值影響不大。防止電火花產生底切的“牽引線”也適用於塑料成型和壓鑄零件，這些零件以液體形式進入工具型腔，但以固體形式離開。

電火花加工零件

電火花加工類型如何分類？

電火花加工的各種類型根據其操作和應用進行瞭分類。例如，線切割EDM使用線性進給的線電極來進行基本上2D切割。電極線位於金剛石或藍寶石導軌上，介電流體為去離子水，電極通常由黃銅或鍍鋅黃銅制成。

另一方面，沉降放電電火花加工允許使用復雜的電極形狀來制造同樣復雜的空腔。石墨或銅電極被預先加工成所需的形狀，然後通過侵蝕沉入工件，形成一個與電極形狀相反的孔。

鉆孔電火花可以提供比傳統鉆孔更小、更深的孔。這樣可以實現高精度的直徑和圓度，並具有良好的表面光潔度和無毛刺。電極可以具有復雜的橫截面形狀。鉆孔工具通常帶有冷卻通道，因此介質被泵送通過，以幫助清除巖屑。

使用電火花加工的目的是什麼？

電火花加工可替代硬質材料的傳統加工技術，特別是用於加工難熔金屬和難切削形狀。線切割放電加工可以實現精密切割中不可能實現的公差，鉆孔電火花加工也可以實現直徑和圓度方面的公差。一般來說，電火花加工可以保持高精度和非常低的Ra水平（高質量的表面光潔度）。此功能可減少後處理，從而通常降低難以制造的組件的成本。

電火花加工用在哪裡？

電火花加工（EDM）用於制造塑料註射成型和金屬壓鑄的模具。它還用於在預硬化材料中制造復雜的型腔。電火花加工特別有用，因為它能夠制造精確而復雜的空腔形狀並進行非常深的切割。航空航天、汽車和電子行業也在使用電火花加工制造原型和生產零件。

什麼時候應該使用電火花加工？

您可以將EDM用於多種應用，包括：復雜的型腔形狀，即在基本上為2D的盲孔的底面上切割的3D浮雕形狀；從難以加工的材料中提取精確的2D形狀；容易變形的薄截面；以及在任何金屬中鉆出細孔和/或長孔。電火花加工基本上不對工件施加應力，並且可以產生任何橫截面的一步鉆孔，並具有良好的表面光潔度。

電火花加工螺紋孔

電火花加工使用哪些材料？

最常用電火花加工工藝加工的材料是那些難以通過其他方式加工的材料，如：鎢、鉬和硬化工具鋼。在機械加工過程中表現出極端加工硬化的材料，如鈦和奧氏體不銹鋼，也是電火花加工的良好候選材料。這些材料在加工過程中變得越來越難切割，因為它們在加工時會硬化。這種硬化通常會降低零件特征精度。

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