浅析电火花线切割加工和电火花成型加工的特点

梁天宇

摘要：本文通过电火花线切割加工和电火花成型加工的三要素，电火花加工和铣削加工的比较，电火花线切割加工和电火花成型加工的共同特点和不同特点的阐述，从不同角度分析了两种不同的电火花加工方法的特点，对实际加工方法的选择和应用起到了指导作用。

关键词：电火花线切割加工;电火花成型加工;三要素

电火花加工是利用能量密度很高的电火花，使工件材料熔化、气化和蒸发而去除的一种特种加工方法。电火花线切割加工和电火花成型加工都属于电火花加工中的一种。电火花线切割加工（高速、低速）是利用金属丝做线状电极， 对工件进行切割，类似于铣削。电火花成型加工（穿孔加工、型腔加工）是利用成型工具电极，对工件进行仿型加工，类似于钻削。下面对线切割加工中的工艺问题进行分析。

1.电火花线切割加工、电火花成型加工的三要素

表1电火花线切割加工、电火花成型加工的三要素

比较指标

数控高速走丝

电火花线切割加工

数控低速走丝

电火花线切割加工

数控电火花成型加工

极小间隙

电极

电极（丝）材料

钼丝、钼钨丝、钨丝（脆、贵）

黄铜丝、镀锌丝

紫铜、石墨、铸铁、钢

电极丝

直径

￠0.06-￠0.25 mm

￠0.02-￠0.38 mm

工件材料

一切导电材料

放电间隙

0.01-0.03mm

0.003-0.12 mm

0.04-0.84 mm

脉冲电压

开路电压80-100 V，工作电流1-5A

开路电压300V，工作电流1-32A

电压380V，工作电流100A

工作液

乳化液

去离子水

煤油、机油、正构烷氢和导构烷氢合成型油

2.电火花加工和铣削加工的比较

表2  电火花加工和铣削加工的比较表

加工方法

主要能量形式

加工工具

工件类型

加工结果

切屑

铣削加工

机械能

铣刀：高速钢，硬质合金，立方氮化硼等

普通材料

切去工件材料

带状、条状等切屑

电火花线切割加工

电能、热能

软工具：电极丝，如钼丝、钼钨丝、钨丝、黄铜丝、镀锌丝等

高硬度材料和复杂形状、精密微细的特殊零件，如钛合金、耐热不锈钢、高强钢、复合材料、工程陶瓷、金刚石、红宝石、硬化玻璃等

熔化、气化工件材料，热膨胀抛出电蚀产物

电蚀产物（金属熔滴，直径约0.1-50um）

电火花成型加工

软工具：电极，如紫铜、石墨、铸铁、钢等

3.电火花线切割加工、电火花成型加工的共同特点及应用

3.1电火花加工不受工件材料硬度等方面的限制，所以适合用低硬度的刀具加工任何硬、脆、韧、软（低刚度）、高熔点导电材料的工件。

因为电火花加工是电能转化成热能来熔化和气化金属，熔融温度可以达到10000℃以上，可以熔化和汽化任何金属。材料的加工性主要取决于材料的热性能，如熔点、比热容、热导率等，几乎与其力学性能无关，如硬度、韧性、抗拉强度等。所以刀具（工具电极）的硬度可以低于被加工材料的硬度，突破传统切削加工对刀具的限制，实现用软的刀具加工硬韧的工件。

两种电火花加工所能加工的工件材料可以是钛合金、耐热不锈钢、高强钢、复合材料、工程陶瓷、金刚石、红宝石、硬化玻璃等高硬度、高韧性、高强度、高熔点的材料;甚至可以加工像聚晶金刚石、立方氮化硼等一类超硬材料，如成型刀具、样板、量具等的加工。

3.2电火花加工时刀具和工件间没有显著的机械切削力，所以适合加工精密微细、复杂形状的工件。

电火花加工时，刀具（工具电极）和工件不直接接触，有一个0.003-0.12㎜左右的放电间隙，两者之间没有显著的机械切削力，所以适合加工低刚度的工件和精密微细的工件，如0.01-1mm范围的薄壁、窄槽、窄缝、深孔、型孔。如发动机喷油嘴、电子显微镜栅孔、激光器件、喷气涡轮机叶片、巡航导弹整体涡轮、各种模具、特殊断面的型孔、喷丝头等的加工。对形状复杂的零件，如各种型孔、立体曲面、复杂形状的工件、特小孔、深孔、窄缝等，只要编出程序，均可方便的加工出理想的工件。

3.3加工中整个工件几乎不受热的影响，所以适合加工热敏感性的工件。

因为脉冲电火花放电在10-7-10-3 s左右，持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受热影响范围小，材料内部几乎不受热的影响，所以可以加工如硬质合金这样的热敏感性材料。

4.电火花线切割加工、电火花成型加工的不同特点

4.1刀具（工具电极）形状不同。电火花线切割加工的工具电极是金属丝所做的线状电极，如￠0.1-￠0.25㎜的钼丝、钼钨丝、黄铜丝等。电火花成型加工的工具电极是一个仿形工具电极，与被加工表面有相同的截面或形状。

4.2加工的工件形状不同

（1）贯通加工（ Z轴方向）。电极丝是沿着轴线方向移动的，所以它只能加工二维及三维直纹面零件，必须贯通。它不能加工不通孔类工件、立体成型表面工件和阶梯表面工件。

（2）轮廓切割（X、Y轴方向）。可以加工复杂形状和精密微细的工件。它不能加工以下工件：窄缝小于电极丝直径加放电间隙的工件，完全清角的工件，厚度超过丝架跨距的工件，加工长度超过机床X、Y拖板的有效行程长度的工件，非导电的工件。

5.结束语

通过对电火花加工的三要素，电火花加工和铣削加工的比较，电火花线切割加工和电火花成型加工的共同特点和不同特点的多方面分析，明确了两种加工方法的区别，指导了加工方法的选择和应用。

参考文献：

[1]高速走丝线切割机床操作与实例.北京.国防工业出版社.2010.10.

[2]特种加工技术.西安.西安电子科技大学出版社.2011.07.