或許你天天接觸電火花加工，但是，你明白電火花加工的原理嗎？

電火花加工的微觀機(jī)理過程

電火花加工是在液體介質(zhì)中進(jìn)行的，機(jī)床的自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置使工件和工具電極之間保持適當(dāng)?shù)姆烹婇g隙，當(dāng)工具電極和工件之間施加很強(qiáng)的脈沖電壓（達(dá)到間隙中介質(zhì)的擊穿電壓）時，會擊穿介質(zhì)絕緣強(qiáng)度最低處，如圖所示。由于放電區(qū)域很小，放電時間極短，所以，能量高度集中，使放電區(qū)的溫度瞬時高達(dá)約10000℃，工件表面和工具電極表面的金屬局部熔化、甚至汽化蒸發(fā)。局部熔化和汽化的金屬在爆炸力的作用下拋入工作液中，并被冷卻為金屬小顆粒，然后被工作液迅速沖離工作區(qū)，從而使工件表面形成一個微小的凹坑。一次放電后，介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度恢復(fù)等待下一次放電。如此反復(fù)使工件表面不斷被蝕除，并在工件上復(fù)制出工具電極的形狀，從而達(dá)到成型加工的目的。

1． 一次脈沖放電的過程

電火花加工是不斷放電蝕除金屬的過程。雖然一次脈沖放電的時間很短，但它是電磁學(xué)、熱力學(xué)和流體力學(xué)等綜合作用的過程，是相當(dāng)復(fù)雜的。綜合起來，一次脈沖放電的過程可分為以下幾個階段：

1）極間介質(zhì)的電離、擊穿及放電通道的形成

當(dāng)脈沖電壓施加于工具電極與工件之間時，兩極之間立即形成一個電場。電場強(qiáng)度與電壓成正比，與距離成反比，隨著極間電壓的升高或是極間距離的減小，極間電場強(qiáng)度也將隨著增大。由于工具電極和工件的微觀表面是凸凹不平的，極間距離又很小，因而極間電場強(qiáng)度是很不均勻的，兩極間離得最近的突出點(diǎn)或尖端處的電場強(qiáng)度一般為最大。當(dāng)電場強(qiáng)度增大到一定數(shù)量時，介質(zhì)被擊穿，放電間隙電阻從絕緣狀態(tài)迅速降低到幾分之一歐姆，間隙電流迅速上升到最大值。由于通道直徑很小，所以通道中的電流密度很高。間隙電壓則由擊穿電壓迅速下降到火花維持電壓（一般約為20～30V），電流則由0上升到某一峰值電流。

2）介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、汽化熱膨脹

極間介質(zhì)一旦被電離、擊穿，形成放電通道后，脈沖電源使通道間的電子高速奔向正極，正離子奔向負(fù)極。電能變成動能，動能通過碰撞又轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮�。于是在通道�?nèi)正極和負(fù)極表面分別成為瞬時熱源，達(dá)到很高的溫度。通道高溫將工作液介質(zhì)汽化，進(jìn)而熱裂分解汽化。這些汽化后的工作液和金屬蒸汽，瞬間體積猛增，在放電間隙內(nèi)成為氣泡，迅速熱膨脹并具有爆炸的特性。觀察電火花加工過程，可以看到放電間隙間冒出氣泡，工作液逐漸變黑，并聽到輕微而清脆的爆炸聲。電火花加工主要靠熱膨脹和局部微爆炸，使熔化、汽化了的電極材料拋出蝕除。

3）電極材料的拋出

通道和正負(fù)極表面放電點(diǎn)瞬時高溫使工作液汽化和金屬材料熔化、汽化，熱膨脹產(chǎn)生很高的瞬時壓力。通道中心的壓力最高，使汽化了的氣體不斷向外膨脹，壓力高處的熔融金屬液體和蒸汽，就被排擠、拋出而進(jìn)入工作液中。由于表面張力和內(nèi)聚力的作用，使拋出的材料具有最小的表面積，冷凝時凝聚成細(xì)小的圓球顆粒。

熔化和汽化了的金屬在拋離電極表面時，向四處飛濺，除絕大部分拋入工作液中并收縮成小顆粒外，還有一小部分飛濺、鍍覆、吸附在對面的電極表面上。這種互相飛濺、鍍覆以及吸附的現(xiàn)象，在某些條件下可以用來減少或補(bǔ)償工具電極在加工過程中的損耗。

實(shí)際上，金屬材料的蝕除、拋出過程比較復(fù)雜的，目前，人們對這一復(fù)雜的機(jī)理的認(rèn)識還在不斷深化中。

4）極間介質(zhì)的消電離

隨著脈沖電壓的結(jié)束，脈沖電流也迅速降為零，但此后仍應(yīng)有一段間隔時間，使間隙介質(zhì)消電離，即放電通道中的帶電粒子復(fù)合為中性粒子，恢復(fù)本次放電通道處介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，以及降低電極表面溫度等，以免下次總是重復(fù)在同一處發(fā)生放電而導(dǎo)致電弧放電，從而保證在兩極間最近處或電阻率最小處形成下一次擊穿放電通道。

由此可見，為了保證電火花加工過程正常地進(jìn)行，在兩次脈沖放電之間一般要有足夠的脈沖間隔時間。此外，還應(yīng)留有余地，使擊穿、放電點(diǎn)分散、轉(zhuǎn)移，否則僅在一點(diǎn)附近放電，易形成電弧。

2． 成形加工與線切割加工

電火花加工主要包括電火花成形加工與電火花線切割加工兩種工藝方法。

1）電火花成形加工

工具電極通常為一個紫銅或者石墨成型電極，其可以是能夠制作出來的任意形狀，加工出來的形狀為與之對應(yīng)的型腔。

2）電火花線切割加工

工具電極始終為直徑0．1mm～0．3mm的黃銅絲（快走絲為鉬絲），可加工貫通的直紋面零件，可以是凸模零件或者凹�？�。