淺析電火花線切割加工和電火花成型加工的特點

梁天宇

摘要：本文通過電火花線切割加工和電火花成型加工的三要素，電火花加工和銑削加工的比較，電火花線切割加工和電火花成型加工的共同特點和不同特點的闡述，從不同角度分析了兩種不同的電火花加工方法的特點，對實際加工方法的選擇和應用起到了指導作用。

關鍵詞：電火花線切割加工;電火花成型加工;三要素

電火花加工是利用能量密度很高的電火花，使工件材料熔化、氣化和蒸發而去除的一種特種加工方法。電火花線切割加工和電火花成型加工都屬于電火花加工中的一種。電火花線切割加工（高速、低速）是利用金屬絲做線狀電極，?對工件進行切割，類似于銑削。電火花成型加工（穿孔加工、型腔加工）是利用成型工具電極，對工件進行仿型加工，類似于鉆削。下面對線切割加工中的工藝問題進行分析。

1.電火花線切割加工、電火花成型加工的三要素

表1電火花線切割加工、電火花成型加工的三要素

比較指標

數控高速走絲

電火花線切割加工

數控低速走絲

電火花線切割加工

數控電火花成型加工

極小間隙

電極

電極（絲）材料

鉬絲、鉬鎢絲、鎢絲（脆、貴）

黃銅絲、鍍鋅絲

紫銅、石墨、鑄鐵、鋼

電極絲

直徑

￠0.06-￠0.25?mm

￠0.02-￠0.38?mm

工件材料

一切導電材料

放電間隙

0.01-0.03mm

0.003-0.12?mm

0.04-0.84?mm

脈沖電壓

開路電壓80-100?V，工作電流1-5A

開路電壓300V，工作電流1-32A

電壓380V，工作電流100A

工作液

乳化液

去離子水

煤油、機油、正構烷氫和導構烷氫合成型油

2.電火花加工和銑削加工的比較

表2??電火花加工和銑削加工的比較表

加工方法

主要能量形式

加工工具

工件類型

加工結果

切屑

銑削加工

機械能

銑刀：高速鋼，硬質合金，立方氮化硼等

普通材料

切去工件材料

帶狀、條狀等切屑

電火花線切割加工

電能、熱能

軟工具：電極絲，如鉬絲、鉬鎢絲、鎢絲、黃銅絲、鍍鋅絲等

高硬度材料和復雜形狀、精密微細的特殊零件，如鈦合金、耐熱不銹鋼、高強鋼、復合材料、工程陶瓷、金剛石、紅寶石、硬化玻璃等

熔化、氣化工件材料，熱膨脹拋出電蝕產物

電蝕產物（金屬熔滴，直徑約0.1-50um）

電火花成型加工

軟工具：電極，如紫銅、石墨、鑄鐵、鋼等

3.電火花線切割加工、電火花成型加工的共同特點及應用

3.1電火花加工不受工件材料硬度等方面的限制，所以適合用低硬度的刀具加工任何硬、脆、韌、軟（低剛度）、高熔點導電材料的工件。

因為電火花加工是電能轉化成熱能來熔化和氣化金屬，熔融溫度可以達到10000℃以上，可以熔化和汽化任何金屬。材料的加工性主要取決于材料的熱性能，如熔點、比熱容、熱導率等，幾乎與其力學性能無關，如硬度、韌性、抗拉強度等。所以刀具（工具電極）的硬度可以低于被加工材料的硬度，突破傳統切削加工對刀具的限制，實現用軟的刀具加工硬韌的工件。

兩種電火花加工所能加工的工件材料可以是鈦合金、耐熱不銹鋼、高強鋼、復合材料、工程陶瓷、金剛石、紅寶石、硬化玻璃等高硬度、高韌性、高強度、高熔點的材料;甚至可以加工像聚晶金剛石、立方氮化硼等一類超硬材料，如成型刀具、樣板、量具等的加工。

3.2電火花加工時刀具和工件間沒有顯著的機械切削力，所以適合加工精密微細、復雜形狀的工件。

電火花加工時，刀具（工具電極）和工件不直接接觸，有一個0.003-0.12㎜左右的放電間隙，兩者之間沒有顯著的機械切削力，所以適合加工低剛度的工件和精密微細的工件，如0.01-1mm范圍的薄壁、窄槽、窄縫、深孔、型孔。如發動機噴油嘴、電子顯微鏡柵孔、激光器件、噴氣渦輪機葉片、巡航導彈整體渦輪、各種模具、特殊斷面的型孔、噴絲頭等的加工。對形狀復雜的零件，如各種型孔、立體曲面、復雜形狀的工件、特小孔、深孔、窄縫等，只要編出程序，均可方便的加工出理想的工件。

3.3加工中整個工件幾乎不受熱的影響，所以適合加工熱敏感性的工件。

因為脈沖電火花放電在10-7-10-3?s左右，持續時間極短，放電時產生的熱量傳導擴散范圍小，材料受熱影響范圍小，材料內部幾乎不受熱的影響，所以可以加工如硬質合金這樣的熱敏感性材料。

4.電火花線切割加工、電火花成型加工的不同特點

4.1刀具（工具電極）形狀不同。電火花線切割加工的工具電極是金屬絲所做的線狀電極，如￠0.1-￠0.25㎜的鉬絲、鉬鎢絲、黃銅絲等。電火花成型加工的工具電極是一個仿形工具電極，與被加工表面有相同的截面或形狀。

4.2加工的工件形狀不同

（1）貫通加工（?Z軸方向）。電極絲是沿著軸線方向移動的，所以它只能加工二維及三維直紋面零件，必須貫通。它不能加工不通孔類工件、立體成型表面工件和階梯表面工件。

（2）輪廓切割（X、Y軸方向）。可以加工復雜形狀和精密微細的工件。它不能加工以下工件：窄縫小于電極絲直徑加放電間隙的工件，完全清角的工件，厚度超過絲架跨距的工件，加工長度超過機床X、Y拖板的有效行程長度的工件，非導電的工件。

5.結束語

通過對電火花加工的三要素，電火花加工和銑削加工的比較，電火花線切割加工和電火花成型加工的共同特點和不同特點的多方面分析，明確了兩種加工方法的區別，指導了加工方法的選擇和應用。

參考文獻：

[1]高速走絲線切割機床操作與實例.北京.國防工業出版社.2010.10.

[2]特種加工技術.西安.西安電子科技大學出版社.2011.07.