第一篇：电火花线切割加工工艺优缺点的研究与分析

电火花线切割加工工艺优缺点的研究与分析

1.摘要

本文对电火花线切割加工工艺的优缺点进行了研究、总结与分析，并对未来发展趋势进行了总结。

2.概述

电火花加工工艺，主要是利用具有特定几何形状的放电电极（EDM 电极）在金属（导电）部件上利用火靠工具和工件之间不断的脉冲性火花放电产生局部、瞬时的高温把金属材料逐步蚀除掉形成电极的形状的加工工艺，并广泛应用于冲裁模和铸模的生产，特别是在模具的复杂、精密小型腔、窄缝、沟槽、拐角、小孔、深度切削上有重要的应用。

线切割加工是电火花加工的重要分支，它是一种以线状电极、利用火花放电腐蚀原理对工件进行切割加工的加工工艺。它不仅具有电火花类加工工艺的通有的加工特点，也有它独有的技术特色与缺点。研究电火花线切割加工的优缺点对于提高其加工性能、扩展其适用范围有重要的意义。因此，我列举并分析了线切割加工的优点与不足，并对不同的机型、发展趋势进行了研究。

3.内容

一、电火花加工工艺通有的加工特点

① 电火花属于不接触加工。工具电极和工件之间并不直接接触，而是有一个火花放电间隙（0.1-0.01mm），间隙充满了工作液。

② 在加工过程中没有宏观的切削力。在火花放电时，局部、瞬时爆炸力平均值很小，因此工件的变形和位移很小。③ 可以加工任何难加工的金属材料和导电材料。由于加工中材料的去除是靠火花放电时的腐蚀作用实现的，材料的可加工性主要取决于材料的导电性及热学特性，如熔点、沸点、比热容、导热系数、电阻率等，而几乎与其力学性能(硬度、强度等)无关。这样可以突破传统切削加工对刀具的限制，可以实现用软的工具加工硬、韧的工件甚至可以加工聚晶金刚行、立方氮化硼一类的超硬材料。目前电极材料多采用紫铜或石墨，因此工具电极较容易加工。

④ 可以加工特殊要求的零件。由于工具电极于工件在加工过程中没有接触，没有宏观切削力，因此适宜加工低刚度工件或精密加工。

二、电火花线切割独有的特色

① 需要制造形状复杂的工具电极，就能加工出以直线为母线的任何二维曲面。

② 能切割0.05毫米左右的窄缝。

③ 加工中并不把全部多余材料加工成为废屑，提高了能量和材料的利用率。

④ 在电极丝不循环使用的低速走丝电火花线切割加工中，由于电极丝不断更新，有利于提高加工精度和减少表面粗糙度。

三、电火花线切割加工的缺点

① 加工薄工件时，快速走丝过程中易产生抖动，影响加工精度。主要原因是丝架上下导丝轮的开距是固定的，一般约70 mm。当切割薄工件时, 在快走丝的情况下, 电极丝失去了加工厚工件时应产生的冷却液的阻尼作用，又加上火花放电的影响，因而电极丝很容易产生抖动。

② 加工过程中易产生变形，影响尺寸精度。

③ 高速走丝切割表面会出现明暗条纹，影响表面质量。条纹产生原因有三类：一类是机械换向纹(见图1)，产生原因是加工区域电极丝换向后，丝在空间位置上的变化而在工作表面产生的机械纹路，这类纹路贯穿整个加工面，对加工表面的表面精度有很大影响。第二类属于黑白交叉的电解纹。此暗色的电解纹主要出现在工件端面电极丝的入口处，且是在放电能量不是很高的条件下出现的，由于此时切缝内的工作液汽化部分较少，仍可以维持切缝内存在一定量的工作液，因此具有一定电导率的工作液必然在放电加工的同时对切割表面产生电解作用，由于工作液在切缝内冷却的不均匀性，在运丝的入口处，工作液冷却相对充沛，电解几率较高，从而会形成暗色的电解条纹，该条纹处表面粗糙度并不比无条纹切割表面差多少，所以影响较小。最后一类是黑白交叉的表面烧伤纹（见图3），主要是因为蚀除产物堵塞在切缝内，导致工作液进入切缝困难，并且在大能量切割条件下，又使得工作液大量气化，导致蚀除产物更无法排出，这种大量蚀除产物聚集且冷却不充分的条件下产生的放电将导致的乳化液中大量的含碳物质反粘在工件表面并引起工件表面烧伤，因而一般出现在工件端面电极丝出口处，并且将大大降低切割表面质量。

四、各机型适用范围及优缺点

线切割的主要机型有三类：

① 往复走丝电火花线切割机床。走丝速度6～12m/s，是我国独创的机种，产品的最大特点是有1.5°锥度切割功能，适用于切割大厚度工件，厚度可达1000mm以上。但由于不能对电极丝施加恒张力控制，电极丝抖动很大，加工过程中容易断丝，再加上电极丝是往复使用，加剧电极丝的损耗，造成加工精度和表面粗糙度低。此外，往复走丝电火花线切割机借鉴了一些低速走丝机的加工工艺技术，并实现了无条纹切割和多次切割的复合机型也被称为“中走丝”。其走丝原理是在粗加工时采用8～12m/s高速走丝，精加工时采用1～3m/s低速走丝，这样工作相对平稳、抖动小，并通过多次切割减少材料变形及钼丝损耗带来的误差，使加工质量也相对提高，加工质量可介于高速走丝机与低速走丝机之间。

② 低速单向走丝电火花切割机床。单向走丝，速度一般低于0.2m/s。目前精度可达0.001mm级，表面质量也接近磨削水平。电极丝放电后不再使用，而且采用无电阻防电解电源，一般均带有自动穿丝和恒张力装置。工作平稳、均匀、抖动小、加工精度高、表面质量好，但不宜加工大厚度工件。而且由于结构精密，技术含量高，造价高，导致成本很高。

③ 立式自旋转电火花线切割机床。走丝速度介于前两者之间，约为1～3m/s，电极丝的运动方式比前两类传统的机床多了一个回转运动，因此最大的不同在于走丝系统。

五、发展趋势

电火花线切割由于其在传统的切削加工难以胜任的超硬、耐高温合金等难加工材料以及窄缝、母线为直线的二位曲面等方面上的独特优势因而在模具制造业、航空航天、电子等领域有着广泛的应用。然而，随着科学技术的不断进步，我们对于机械制造的要求也越来越严格：产品向小批量、多品种的方向发展，制造精度要求越来越高，生产周期要求越来越短；此外由于能源的可持续使用和环境保护的要求，制造业本身也要实现绿色、可持续的发展。在这样的大背景的推动下，电火花线切割加工将在加工精密化、微细化、高速化和高效率、绿色环保加工以及复合加工上不断前行，并不断开发新的电火花加工工艺，拓宽加工范围。

① 工精密化：电火花线切割加工的精密化可以理解为两方面的内容: 一是加工尺寸上的精密性, 二是加工表面质量的精密性。加工间隙的一致性、稳定性以及电极损耗的大小直接影响电火花加工的尺寸精度。精密的电火花加工, 加工过程中应保持较小的放电间隙, 并使放电间隙稳定在一个较小范围内。而放电间隙的调整与极间状态密切相关, 实时、准确地检测出两极间的放电状态, 则为调整两极间合适的放电间隙提供了必要的条件, 加工间隙的准确调整还有赖于合理的伺服控制策略等。因此, 需加强电火花加工状态的检测、加工间隙的控制以及加工电源的稳定性等方面的研究。此外，在精加工和微细加工中, 由于电极损耗现象还是比较严重，这必然对电火花加工的尺寸精度产生影响,因此如何降低电极丝的损耗也是需要解决的问题。而另一方面加工表面的质量的精密性则主要通过使用微能电源实现进行较小面积的加工来改善加工表面质量，例如低速单向走丝电火花线切割机床可以直接进行精密模件和工件的加工。

② 加工微细化：由于没有宏观机械力的存在，微细电火花线切割加工在微机电系统中有广泛的应用。微进给装置是实现微细电火花加工的前提和保证, 因此微细进给装置和高精度的回转主轴的设计及控制是研究重点;同时, 能够提供极间极少能量的微能量电源、微小零件的装夹在线测量系统和微细电极丝及损耗防护的研究也是今后发展的重点。

③ 加工的高速化和高效化：和传统切削工艺相比，电火花类加工的加工速度和效率都很低，因此电火花类加工实现高速高效化很有必要。一般通过以下几方面来实现：⑴研究新型电火花节能电源，提高电源使用效率。⑵提高加工机床的伺服系统的响应速度。⑶将先进技术技术应用于加工机床。如智能控制技术和氧气介质电火花加工等。

④ 绿色环保以及复合加工：

⑴传统的电火花成形加工主要的污染源之一是工作液, 尤其是碳氢化合物的油类工作液。这类工作液是高分子碳氢化合物, 具有较强的挥发性，对操作人员的健康不利，也能分解机床上的密封件。此外加工产生的电蚀产物和液体电介质混合后形成的油泥、电介质的废物、过滤残渣、电离树脂等均需得到正确的处理，否则会对土壤、水源造成污染。因此，我们可以用气体介质取代液体介质, 可以实现电火花的绿色加工。这是因为, 气中电火花加工过程不产生有害的气体, 不会对对操作人员的健康产生有害的影响, 而且没有令人头疼的废物处理问题。

⑵电火花类加工同其他加工技术的复合加工可弥补电火花类加工的缺点。例如与超声加工的复合，将超声振动引入到微细电火花类加工上可以提高加工速度；混粉电火花加工与超声加工复合起来可以工件加工表面的放电凹坑的形状与分布从而改善表面质量。⑤开发新的工艺：不断开发新的工艺和方法，是推动电火花类加工技术发展的源动力。这方面的代表有气中电火花加工技术和电火花加工绝缘陶瓷技术，他们分别突破了电火花加工只能在液体介质中进行和只能对导电材料进行加工的限制，拓宽了电火花类加工的应用范围。

4.小结

电火花加工技术由于自身的独特优势，在现今机械制造越来越追求微细化、精密化的大浪潮中抢得了先机，在许多高精尖的领域里都有它的身影出现，因此，深入研究并努力发展电火花加工技术迫在眉睫。我国是往复走丝电火花线切割机床的创造者，但是在单向走丝电火花切割机的研究方面与国外仍有一定差距。如何提高脉冲电源、主机结构、运丝系统、数控系统等的技术水平获得高性能单向走丝电火花切割机的关键。此外在往复走丝电火花线切割多次切割技术与工艺方面的研究有利于改善往复走丝电火花线切割的加工性能，对于拥有大量往复走丝电火花线切割机床的我国具有重要意义。

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第二篇：铝合金的电火花线切割加工工艺

防锈铝合金的电火花线切割加工工艺

防锈铝合金的电火花线切割加工工艺

摘要：电火花线切割加工防锈铝合金时，电极丝极易粘附氧化铝，馈电块磨损及腐蚀特别严重，影响加工零件的表面粗糙度及加工的稳定性和精度。探讨了有效控制馈电块磨损及腐蚀、提高加工效率与质量的措施和方法。

关键词：线切割加工；防锈铝合金；电极丝；馈电块

由于防锈铝合金具有特殊的理化性能，故在电火花线切割加工时存在着较多的问题。如：电蚀物（即氧化铝）易粘附在电极丝上；电蚀物颗粒较大，加工间隙易堵塞等。加工时间长，电极丝上粘附的氧化铝（AL2O3）越多，而氧化铝的导电性能极差，此时将影响电极丝的放电性能，并使馈电块加速磨损。另外，在切割防锈铝合金时，还可发现电极丝与馈电块间时有火花产生。针对上述问题，现从几个方面来探讨减轻馈电块腐蚀、改善加工表面粗糙度、提高加工稳定性和精度的措施。加工屑粘附到电极丝上的原因分析

（1）脉冲电源参数搭配不当

电火花线切割加工时，间隙击穿后的初期主要为火花放电，其蚀除过程主要以汽化蒸发的形式进行。随着时间的延长，放电形式便从火花放电转为过渡电弧放电，此时的蚀除过程主要是通过热作用和放电柱对放电痕产生的压力来进行。放电柱对放电痕产生的压力越高，其熔融物抛出的速度就越高，在冷却介质中形成的球状加工屑的直径就越小。计算表明，放电点的压力P与放电峰值电流Im成正比，与放电时间T成反比。当Im确定后，P随时着T的增加而减少，从而使加工屑的直径及体积变大，导致加工屑的热惯性增大即不易冷却。因此，较宽的脉冲宽度易产生较大的加工屑，并易粘附到电极丝上。

如脉冲宽度较窄但间隔过小的话也会产生较大的加工屑。这是因为脉冲间隔过小会造成消电离不充分，此时很可能出现某个通道处连续多次的放电。由于该处每次击穿前的绝缘强度不断降低，故通道直径就可能变大，相应的电流密度就会变小，结果造成放电柱对放电痕的压力下降，从而产生较大的加工屑。由于氧化铝与钼丝的亲合作用较强，故电极丝上极易粘附这些较大的加工屑。

（2）放电间隙的冷却状况差

在相同脉冲参数条件下，加工厚工件要比加工薄工件易产生烧伤点。其原因是工件厚度的增加会导致间隙冷却状况不良，最恶劣的间隙状况在电极丝的出口处。该区域冷却液少、气体多，还有大量的加工屑要排出，因而间隙绝缘强度很差，大量的放电几乎都是在气体中进行。此时的放电柱直径要比液体中大得多，其电流密度相应减小，对放电痕的压力下降，结果产生较大的加工屑。在冷却条件差的情况下，这些较大的加工屑有可能呈熔融或半熔融状态，当它们撞击到电极丝上就有可能粘附上去。另外，由于电极丝的出口处加工屑多，易产生频繁的二次放电，在冷却条件差的时候电极丝的温度就会升高，这也增加了粘附加工屑的可能性。

加工屑粘附到电极丝上后，会出现以下问题：①加工不稳定；②加工间隙易堵塞；③短路、断丝；④工件表面粗糙度值高；⑤馈电块磨损加剧；等等。加工屑粘附到电极丝上的解决措施

解决加工屑粘附到电极丝上的问题，可从改善间隙冷却条件和放电柱对放电点施加的压力来着手，可采取以下措施：

（1）工作液的选择及防护

目前常采用DX-1乳化液的水溶液作为线切割加工工作液，常规比例是1：10（乳化液1份，水10份），而加工防锈铝合金时宜彩用3：8的比例。为了保持工作液的清洁，使其正常有效地工作，并延长工作液的使用期，可将一块5mm厚的海绵（其大小根据工件而定），置于工作台面两夹具之间。这样可避免残屑流入水箱，保持工作液的畅通，减少电极丝上加工屑的粘附。另在上线架后端槽中加一块海绵，高速往返的电极丝经海绵摩擦，可去掉一部分粘附的氧化物，同时减少钼丝抖动，更好地保证放电通道的畅通，确保脉冲电源效率的正常发挥，同时也减少对馈电块的磨损。对海绵垫要进行定期的清洗或更换，电极丝、馈电块和导轮也要定期用煤油或汽油在空运行时进行清洗，清洗时将回水管拿出水箱，避免残屑流入工作液中。

（2）检查工作液的流量

线切割加工时，工作液的上下喷水量应均匀，以便及时把蚀除物排除。加工前首先打开油泵电机，检查上下喷嘴是否堵塞、工作液是否充分畅通。如工作液不畅通就要检查原因，如出水管、上下喷嘴旋转方向等，直到水流正常为止。

（3）改进馈电块

为了延长馈电块的寿命、降低成本、提高生产率，可对馈电块进行改进。馈电块是在导电块上焊一块厚3mm、￠15mm的硬质合金块。

馈电块一般是固定的或不可调的。实践中，对馈电块进行了改进。采取的主要措施有：①变固定的馈电块成活动的馈电块：适当减小硬质合金的公差尺寸，使导电块与硬质合金的双边间隙为0.10～0.20mm（间隙配合），将硬质合金块置于铜套里面，按要求的配合尺寸不需焊接，变固定的馈电块成活动的馈电块，持续切割50～70h，将硬质合金旋转一个方向后继续使用；②适当增加硬质合金的厚度：硬质合金￠15mm的大小是不变的（成形），但可将厚度增加0.2mm。既可使电极丝与馈电块接触良好，又不会使馈电块失去弹性，还可减少馈电块上下的跳动距离，使馈电块的磨损减小。

实际加工表明，改进后的馈电块可持续切割防锈铝合金3个月，寿命提高8～10倍，降低了加工成本，提高了经济效益。

（4）优化电火花加工参数 提高脉冲电源的空载电压幅值，减少加工屑粘附到钼丝上的可能性；选择适当的脉冲方式、功放管数量及进给速度。如电规准选择不当、跟踪不良，轻者将影响加工质量，重者将造成短路、断丝。结束语

在电火花线切割加工防锈铝合金时，从工作液的再次过滤、工作液的比例搭配、馈电块的改进及根据不同材料选择最佳的电规准搭配等方面进行了优化考虑，达到了较理想的效果。以上措施不仅适合于防锈铝合金的加工，对一些较特殊材料的线切割加工也有一定的参考价值

第三篇：模具制造中电火花成形加工工艺分析

模具制造中电火花成形加工工艺分析

摘 要 电火花成形加工在模具制造领域具有不可替代的作用。本文对模具电火花成形加工的特征进行了介绍，并在此基础上详细分析了模具电火花成形加工的工艺流程，最后对影响模具电火花成形加工质量的主要因素及应对措施进行了探讨，以期望对从事模具制造工作的人员能够有所借鉴。

关键词 模具制造；电火花成形加工；工艺流程

中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）115-0163-02

0 引言

模具是一种专业工艺装备，是满足少切削甚至无切削需求的零件成型工具，而且在汽车、电器、仪器仪表和通信设备等领域得到了广泛的应用，用它生产制造出来的产品拥有精度高、生产周期、产品质量稳定等优势，这是其他加工制造手段所无法比拟的。但这些都有一个重要前提，即模具本身必须具备较高的精度，很难想象一个制造精度较差的摸具能够生产出符合要求的产品。

在模具制造领域，虽然高速切削加工在很多方面已经能够替代电火花成形加工，但其需满足条件较多，且制造成本较高。而且在诸如小型精密注射模等一些模具的制造上，电火花成形加工比高速切削加工更具优势。因此，用电火花成形加工制造模具仍然有着不可替代的作用，对其加工工艺进行分析研究具有十分重要的现实意义。模具电火花成形加工的特征

模具电火花成形加工的原理（如图1所示）是利用放电产生的高温蚀除掉需要去除的金属，直至达到需要的形状。在小型精密注射模或工件材料非常硬的加工中，电火花成形加工占据着重要的地位。具体特征如下：1）适用于制造那些不能采用切削加工或切削加工比较难以实现的模具；2）工具电极和模具在加工过程中不接触，适宜于制造刚度较弱的模具，以便于进行细微精细制造；3）便于加工过程的自动化控制；4）因为没有切削力的影响，所以被加工模具的变形较小，实际加工误差也较小。模具电火花成形加工的工艺流程

3.1 电火花成形加工的工艺确定

模具制造前，工艺人员应该针对被加工模具的特点和加工要求来确定具体工艺。通常而言，为了提高模具的加工效率，应尽可能地选择切削加工的方式，但如果遇到无法装夹（长径比较大时）或切削刀具难以接触到的情况，就要考虑选择电火花加工。

3.2 工具电极的设计与制造

当前主流的CAD/CAM软件（如UG、Pro/E、Solidworks等）都集成了电极设计模块，这极大地提高了模具设计的质量和效率。

电极的具体制造工艺要根据电极的加工要求和企业的制造资源而定。当前有很多企业都已经拥有了能够加工复杂形面的加工中心，用加工中心加工电极具有效率高、精度高等优点，是制造形状复杂电极的首选。此外，对于一些2D电极，采用线切割加工技术往往可以获得较高的加工质量。

采用快速装夹定位系统直接将电极材料装夹在加工机床的装夹系统上进行制造，并且能在加工完成后就立即应用于电火花成形机床上，不用作任何调整就可再进行电火花成形加工。快速装夹定位系统不仅极大地缩短了加工时间，还确保了电极的装夹、定位精度。

3.3 加工的定位

当工件和电极装夹、校正完成后，就需要对它们之间的位置进行精确定位。目前用地比较多的定位方式有“四面分中”和“单边分中”两种。

模具电火花成形加工操作中，可以通过电极基准面与工件基准面的接触感知来实现定位，例如通过使用基准球实现接触感知定位能达到较高精度地定位要求。

当前在模具制造企业中广泛使用的数控电火花成形机床都具有自动定位功能，在需要定位时仅需输入一些必要的测量参数，就能比较快捷地进行地位。

3.4 加工参数的配置

选用电参数是为了实现预定的加工尺寸和表面粗糙度等加工任务，所以其选择的优劣将对模具最终的加工质量造成重要影响。电参数一般是根据电极缩放量进行确定，在具体确定时，要考虑电极数目、电极损耗、电极缩放量等因素。粗加工可以选用安全间隙接近电极缩放尺寸的电参数，而精加工一般都会选用多组电参数以逐渐逼近最终的加工制造的要求。影响模具电火花成形加工质量的因素及应对措施

4.1 加工质量的主要影响因素

目前，数控电火花成形机床已经在模具制造企业中得到了普及。除了机床本身的制造精度外，影响模具最终加工质量的主要因素还包括以下三点：放电间隙及其一致性、工具电极损耗、工件结构形状。

4.2 加工质量分析

模具电火花加工精度受到诸多因素影响，其中电极因素是主要因素。在进行电极设计时，只有同时考虑电极的尺寸精度和其放电时的位置精度，才能最终确保所加工型腔的误差在设计要求的范围之内。

4.3 应对措施

4.3.1 采用多电极加工法

可根据粗、半精、精加工中放电间隙不同的特点，分别采用粗加工电极、半精加工电极和精加工电极来完成整个型腔的加工过程。

4.3.2 合理选择电极材料

电火花加工中，电极材料一般使用紫铜或石墨，但在加工精度要求较高时，还可选用铜钨合金。紫铜电极虽然具有熔点低、磨削困难且不宜采用大电流等缺点，但其电极相对损耗小，并且经锻造后还能做成其他电极，加工性能稳定，使用范围较广泛。石墨电极虽然磨削容易，并且能通过吸附炭来补偿电极损耗，但其不利于通过机械切削的方式进行制造，即使制造出来的精度也较低，所以很难适用于精加工过程。铜钨合金电极的电极损耗极小，特别适用于加工一些精度要求高的型腔，但其成本也较高。因此，应根据要制造电极的特点，在综合分析判断各类材料优缺点的基础上，选择合理的电极材料。结论

电火花成形加工在模具制造领域占据着重要的地位，对其加工工艺进行研究，并对影响加工制造精度的因素进行控制，对促进我国模具制造业的发展具有积极作用。因此，模具制造技术人员应根据模具制造的特点，对电火花成形加工的工艺作进一步的创新和完善，以促使电火花成形加工技术地不断取得进步和发展。

参考文献

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第四篇：电火花线切割加工的表面粗糙度及其主要影响因素

电火花线切割加工的表面粗糙度及其主要影响因素

2010-03-27

电火花线切割加工是通过放电能量的热效应使工件材料熔化、蒸发以达到尺寸加工的目标。因为线切割的工作液具有介电功能，所以在加工过程中还伴有一定的电解效应。切割时的热效应和电解效应使加工表面产生变质层，以致电火花线切割加工的模具发生早期损耗，缩短了模具的使用年限。

表面形貌

电火花线切割的加工表面从宏观上看是带有切割条纹的，但又无机械切削那样明显切痕的表面。切割条纹的深度和条纹之间的宽窄主要与放电能量、电极丝的走丝方式、张力和振动的大小以及工作液、机床精度、进给方式和进给速度等因素有关。高速走丝的条纹一般较低速走丝的条纹明显，使用乳化油的水溶液还容易形成黑白相间的条纹。

从微观来看，加工表面是由许多放电痕重叠而成。因为在加工中每次脉冲放电都在工件表面形成一个放电痕，连续放电使放电痕相互重叠就形成了无明显切痕的表面。放电痕的深度和直径主要决定于单个脉冲放电能量和脉冲参数。

表面变质层

电火花线切割表面变质层与工件材料、工作液和脉冲参数有关。

1、金相组织及元素成分：由于火化放电的热作用使材料急剧加热熔化，放电停止后立即在工作液的冲洗下急剧冷却，因此工件表面层的金相组织发生了明显的变化，形成不连续的、厚薄不均匀的变质层，通常称为白层。金相分析认为该层残留了大量的奥氏体。在使用钼丝电极丝和含碳工作液时，光谱分析和电子探针分析表明，在白层内，钼和碳的含量大幅度增高；而使用铜电极丝和去离子水的工作液时，发现变质层内铜的含量增加，但无渗碳现象。

2、显微硬度：由于变质层金相组织和元素含量的变化，使显微硬度明显下 降。图1-1是在煤油中进行电火花成形加工和在去离子水中进行电火花线切割加工后，表面层和内侧硬度分布情况的比较。由此可见，在距表面十几微米的深度内出现了线切割的软化层。

3、变质层厚度：这里所说的变质层厚度是指白层的厚度。由于放电的随机 性，在相同加工条件下，白层的厚度明显不均匀。

4、显微裂纹和应力：电火花线切割加工表面的变质层，一般存在拉应力，甚至出现显微裂纹。在加工硬质合金时，在一般的电参数条件下，更加容易出现裂纹，并存在空洞，这是要注意的。

对于电火花线切割加工表面的缺陷，可采用多次切割的方法，尽量减少其缺陷，对要求高的工件，可采用各种措施，抛除变质层。

第五篇：电火花加工

电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生工或电蚀加工，英文简称EDM。

1943年，苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工，之后随着脉冲电源和控制系统的改进，而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。50年代初，改进为电阻-电感-电容等回路。同时，还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源，使蚀除效率提高，工具电极相对损耗降低。

随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源，使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。60年代中期，出现了晶体管和可控硅脉冲电源，提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗，并扩大了粗精加工的可调范围。

到70年代，出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。在控制系统方面，从最初简单地保持放电间隙，控制工具电极的进退，逐步发展到利用微型计算机，对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。

进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。

在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。

紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。

在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此，只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。

工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金和钼等。在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除量，甚至接近于无损耗。

工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质，如煤油、去离子水和乳化液等。

按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征，可将电火花加工方式分为五类：利用成型工具电极，相对工件作简单进给运动的电火花成形加工；利用轴向移动的金属丝作工具电极，工件按所需形状和尺寸作轨迹运动，以切割导电材料的电火花线切割加工；利用金属丝或成形导的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加电磨轮作工具电极，进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削；用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工；小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。

电火花加工能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件；加工时无切削力；不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷；工具电极材料无须比工件材料硬；直接使用电能加工，便于实现自动化；加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除；工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。

电火花加工的主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；加工各种硬、脆材料，如硬质合金和淬火钢等；加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等；加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。