本词条由 知无不言 2025-12-31 13:35:23 编辑发布 流量次数：
电火花加工（EDM）是一种利用浸在工作液中的两极间脉冲放电产生的高温蚀除导电材料的特种加工方法，具有无机械力、可加工复杂形状及硬脆材料等优势。自1943年苏联学者拉扎连科夫妇发明以来，随着脉冲电源和控制系统的改进，电火花加工技术迅速发展，广泛应用于模具制造、难加工材料加工及复杂零件精密加工等领域。其加工精度高，表面粗糙度可达Ra1.25μm，但加工速度较慢，电极损耗影响成形精度。
中文名：
电火花加工英文名：
Electric Discharge Machining别称 ：
放电加工、电蚀加工起源时间 ：
1770年（放电侵蚀效应发现）典型系统组件 ：
电源、伺服系统、介质流体、电极应用领域 ：
汽车、航空、航天等常见加工类型 ：
钻孔、型腔加工、微细电火花加工、高速小孔加工、线切割加工等原理：
火花放电腐蚀电火花加工（Electric Discharge Machining，EDM）是一种利用电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，作为最早的非传统加工工艺之一，它也被称为放电加工或电蚀加工。这种加工方式不受工件材质等常规因素限制，工具与工件间无显著机械切削力，受温度影响小，特别适合对难加工材料进行精细处理。
概念简述
电火花加工通过浸没在工作液中的工具电极和工件电极间产生的脉冲性放电，实现熔化蚀除加工，这一过程也被称为电火花侵蚀。其加工原理基于工件和电极间产生的大量热量，通过熔化和汽化从母材中去除不需要的材料，且去除范围可精确控制在小区域内。
发展历史
- 起源探索：电火花加工的起源可追溯至1770年，当时英国科学家约瑟夫·普里斯特利（Joseph Priestly）发现了放电的侵蚀效应。然而，当时的科学家尚未掌握如何控制该技术的腐蚀效应并将其应用于加工领域。
- 技术突破：历经173年的探索，直至有人提出利用放电的破坏性效应开发一种加工导电材料的受控工艺，这一设想为电火花加工技术的发展奠定了理论基础。1943年，苏联科学家拉扎连科夫妇（B. R. Lazarenko和N. I. Lazarenko）在尝试减少钨电极腐蚀时，意外发现将电极浸没在电介质中可有效控制放电造成的腐蚀，这一发现催生了世界上第一台电火花加工机床的开发，标志着电火花加工技术的正式诞生。
- 完善与商业化：随后，Lazarenko夫妇进一步完善了放电过程，该过程由两个被非导电液体膜隔开的导体间的连续放电组成。20世纪70年代中期，电火花加工技术开始商业化发展，逐渐成为一种可行的加工技术。至80年代中期，该技术被成功应用于机床上，实现了比传统加工工艺更为广泛的应用。
加工原理
电火花加工原理基于工具和工件间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除金属工件材料。通过在工具和工件间产生快速且重复的火花放电，控制导电材料的侵蚀，火花放电间隔约为0.01至0.05毫米。间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，在直流脉冲作用下，间隙中的电介质流体被电离，工作液被击穿，产生脉冲放电，使火花放电在工具和工件间通过。
在放电微细通道中，金属材料瞬间被熔化、汽化，并因周围流体的惯性被从表面带走，放电点处形成微小凹坑痕迹。短暂时间后，极间恢复绝缘，进行下一次脉冲放电。每次去除的金属量取决于电火花放电所消耗的电能和时间。电弧温度可达约10000摄氏度，当电弧被电脉冲终止时，金属蒸气被电介质淬火，磨屑始终保持球形，并被持续循环的电介质流体带走。电弧总是在离工具电极最近的工件表面点上产生，上述过程每秒重复若干次，每次脉冲从工件上去除一个小的磨损颗粒，从而在工件上加工出所需形状。
系统组成
电源
电源通过传统固态整流将输入的交流电源转换为直流电源。电火花加工技术在高功率和低频率下去除大部分工件材料（粗加工操作），然后在低功率和高频率下去除剩余少量材料（精加工操作）。通过改变晶体管的开关占空比，可调整脉冲宽度和重复频率。感应电极和工件间的电压是电源的另一项功能，由于电压与电极间隙直接相关，随着金属的去除，电极和工件间的间隙增大，而电火花加工电源电压取决于火花间隙，需保持恒定。通过伺服控制的电极馈电装置，可连续感知火花间隙并移动工具电极，以维持整个加工过程中的恒定间隙距离。
伺服系统
电火花加工过程的效率与电极与工件间的间隙距离密切相关。在切割操作中，连续供给电极的伺服系统必须通过控制电极进给来保持最佳间隙距离，以精确匹配材料去除速率。电极进给所需的间隙距离根据一定间隙电压设置，此过程中持续监测实际间隙电压。设定间隙电压与实际间隙电压间的差值（误差电压）被送入伺服放大器，伺服放大器控制伺服阀，进而通过与工作头相连的活塞杆控制液压油流向油缸，以维持最佳间隙距离。
介质流体
介质流体在电火花加工中主要承担电火花导体、冷却剂和冲洗介质的作用。电介质流体需具备足够且稳定的电介质强度，以保持工具和工作间的绝缘直至达到击穿电压，并在放电发生时迅速熄灭火花。同时，介质流体应具有低粘度和良好的润湿能力，以提供有效的冷却机制，并用作冲洗剂从加工间隙中去除切屑颗粒。大量流体满足这一要求并被用作电介质流体，其中最常用的是碳氢化合物液体、硅基油和去离子水，如煤油和含乙二醇的水。
电极
在电火花加工过程中，电极的形状以互补形式印在工件上，因此电极的形状和精度对加工工件的最终精度至关重要。一般要求电极材料易于加工、磨损小、能加工成各种形状、是电和热的优良导体、在工件上提供良好表面光洁度、能抵抗侵蚀过程中的变形，并对工件产生有效的材料去除率。电火花加工的形状精度主要受限于电极磨损，这种磨损取决于工件和电极本身的材料、电介质类型、冲洗条件、切割速度和电源类型。
加工特点
优点
- 适用性广：适用于加工任意难切削导电材料，通过放电产生的电热作用将电能转换为热能，使金属熔化并气化以完成材料去除，因此材料的可加工性主要取决于导电性及其热学特性，不受工件材质等因素限制。
- 工具电极硬度要求低：工具电极的硬度可小于被加工物料硬度，打破了常规切削工艺对刀具的限制，有利于加工特殊材质及复杂形状的工件。
- 可加工特殊复杂形状零件：加工过程中工具电极和工件不直接接触，无机械加工切削力，且放电间隙极小，适用于特殊、精密、复杂零件的加工。
- 加工自动化程度高：直接利用电能进行加工，便于实现加工工艺自动化，可改善工件组织结构，简化加工工序，延长工件使用寿命，减轻工人工作压力，使用维护方便。
缺点
- 材料局限性：主要用于加工导电材料，如金属，仅在特定情况下可处理半导体和非导体材料。
- 加工速率低：为提高生产效率，通常需先通过机械切削去除多余部分，再进行电火花加工。
- 电极损耗：电极损耗主要集中在尖角处或底部，对成形精度产生不利影响。
- 最小角部半径受限：普通电火花加工工艺可获得的最小拐角半径与加工间隙相等，若存在电极损失或使用平动加工和摇动加工，角部半径将增大。
具体应用
电火花钻孔
电火花钻孔是电火花加工中最广泛的应用之一，可加工任何硬度和韧性的导电物料，尤其适用于加工硬度高但难以用常规刀具加工的工件。由于刀具和工件在加工时均无旋转运动，因此可加工任意形状的孔。电火花钻孔加工时，金属从工件中剥离，刀具与阴极连接，工件电极连接到阳极上，刀具和工件均浸泡在液态介质中，既可准确复制刀具形状到工件上，又可避免工件上腐蚀掉的金属镀到刀具电极上。
电火花型腔加工
电火花型腔加工相较于钻孔加工更为困难，是一种较难的盲孔加工方式，工艺条件上存在诸多不良因素。其突出特征包括工件腐蚀能力强、工作液体流通不畅、产物清除困难、加工区域大、材料去除量大以及型腔结构复杂等。因此，电火花型腔加工需从设备、电源、工艺等各方面采取措施以弥补上述因素造成的影响，保证加工精度并提高生产率。与机械加工相比，电火花型腔加工质量好，表面粗糙度小，可有效减少切削加工和人工操作，并防止因热处理造成的变形。
微细电火花加工
随着产品尺寸逐渐缩小，微细电火花加工得到了快速发展。该技术可加工直径最小为微米级的微孔和微轴，还可加工复杂的三维微孔。微细电火花加工技术可用于生产微型管脚、微型喷嘴和微型管腔等微型零件，此外，利用微细电火花加工替代光掩模生产集成电路也具有一定可行性。微细电火花加工技术研究在装置研发、电极制备、工艺研究等方面取得了突破性进展，推动了其实践应用。
电火花高速小孔加工
高速小孔加工技术于20世纪80年代中期被广泛采用，是一种全新的、高效率的微细孔径加工工艺。从加工机理和实质上讲，电火花高速加工小孔技术属于电火花加工的一种，但其加工方法具有自身特点，如采用浸没处理，利用工作液对中空电极施加压力进行强迫排屑和冷却，快速排除电极产物，并加强电火花放电的蚀除效果。
电火花线切割加工
电火花线切割加工以电火花成型工艺为基础，采用细金属丝作为工具电极，通过数控机床按预设轨道对工件进行切割。其电极丝与脉冲电源阴极相连，工件与脉冲电源阳极相连，脉冲电源向工具电极和工件电极输出一系列脉冲。在脉冲电压作用下，驱动工作台带动零件不断进给，切制出所需形状。电火花线切割加工过程中，电极丝连续运动，损失较小，寿命更长，因此具有较高加工精度。
电火花线切割加工可处理普通切削方法难以加工或无法完成的复杂零件，节省了成型电极和模具成本，大大减少了零件制造时间。然而，与常规切削加工工艺相比，电火花线切割加工效率较低，生产成本较高，不适用于加工大量外形简单的工件。
