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电火花加工工作原理：3 种类型及应用

来源：泰然健康网时间：2024年12月07日 11:26

电火花加工 (EDM) 是一种利用电火花对材料进行成型的精密技术。本指南将解释 EDM 的工作原理、它可以加工的材料、EDM 机器的类型及其具体优势。

什么是电火花加工？

定义和概述

电火花加工利用放电（火花）去除工件上的材料。这种方法是非接触式的，非常适合加工硬质金属。电火花加工机器的精度可高达 ±0.005 毫米，这对于高公差应用至关重要。

简单概览表

专栏描述付款方式利用电火花材料去除材料被火花蒸发和熔化平台精度±0.005毫米最适合坚硬的导电材料

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电火花加工的工作原理

电火花加工原理

EDM 的工作原理是在电极和材料之间产生火花。火花温度可高达 12,000°C，足以熔化和蒸发材料的微小部分。下面是一个简化的图表来说明这个过程：

电极（工具）火花（12,000°C）材料去除电能被供给到电极。火花跳过缝隙，产生强烈的热量。该材料熔化并蒸发，除去少量的材料。

基本机理和材料去除过程

步骤1： 电极靠近材料移动，通常间隙为0.01-0.05毫米。步骤2： 火花从电极跳到材料上。步骤3： 火花将材料熔化并去除一小块。步骤4： 被去除的材料被介电流体冲走。

简单的 EDM 工艺流程图

该流程图概述了电火花加工过程的基本步骤，从定位电极到冲洗碎屑。

位置电极火花产生
（12,000°C）材料去除冲走杂物电极位置靠近工件。火花产生高热（12,000°C）。材料熔化并被去除。碎片被介电液冲走。

适合电火花加工的材料

常用材料

EDM 特别适合加工导电的硬质金属。以下是一些材料及其典型应用的示例：

材料常见用途电导率（S/m）硬度（HRC）硬化钢模具制造、精密工具1 x 10650-60 HRC碳化物切削刀具、磨损部件2.3 x 10685-90 HRC钛航天零部件、医疗器械2.38 x 10636 HRC

影响电火花加工性能的材料特性

某些材料特性会影响 EDM 加工的效率和效果。这些特性包括：

电导率： 材料的电导率必须大于 1 x 106 S/米。硬度： 较硬的材料（HRC 50 以上）通常更容易用 EDM 加工。熔点： 熔点高（1,500°C 以上）的材料可能需要更长的加工时间。

电火花加工的类型

线切割放电加工机

线切割放电加工机 使用细线（通常直径为 0.25 毫米）作为电极来切割材料。此方法用于创建高精度的复杂形状。

应用和好处用于： 切割复杂形状，制作工具和模具。优点： 精度高（±0.01毫米），可切割厚度达300毫米的材料。

电火花加工机

电火花加工机 使用成型电极在材料中创建精细的空腔。它非常适合创建具有复杂几何形状的模具和冲模。

应用和好处用于： 模具型腔、模具制作和复杂形状。优点： 可以创建深腔（最大可达 200 毫米），精度达到 ±0.005 毫米。

电火花钻孔

电火花钻孔 用于在硬质材料上打出小孔，通常直径小至 0.1 毫米。这种方法通常用于航空航天和医疗行业。

应用和好处用于： 小孔钻孔、医疗部件、航空航天部件。优点： 在坚硬的材料上钻出精确的小孔，孔深与直径的比高达 100:1。

简单 EDM 类型表

电火花加工类型主要用途主要优势线切割放电加工机切割形状精度高（±0.01 mm），可切割厚材料（最大300 mm）电火花加工机创建腔体非常精确（±0.005 毫米），深腔（可达 200 毫米）电火花钻孔钻小孔精密小孔，高深度与直径比（100:1）

电火花加工机床的关键部件

电源和电极

电源提供火花所需的电能，电压通常为 50 至 400 伏。由铜、石墨或钨制成的电极将电流传导至工件。

介电液

介电流体（通常是去离子水或油）可冷却该区域、控制火花并冲走腐蚀材料。该流体的击穿电压约为 200-400 V，这对于控制火花至关重要。

控制系统和工具

控制系统管理电极的运动并调节火花的能量。现代电火花加工机使用 CNC 控制，可实现高达 ±0.001 毫米的定位精度。在加工过程中，工具可牢固地固定工件。

简单组件列表

元件功能可编程电源为火花提供电能（50-400V）电极为工件导电（铜、石墨、钨）介电液冷却、清洁和控制火花（200-400V 击穿电压）控制系统管理运动和火花控制（精度±0.001 毫米）工装将工件固定到位

电火花加工的优点和缺点

使用 EDM 的优势

EDM 具有多种优点，特别是在复杂零件的精密加工方面。

精度和复杂性精确： EDM 可实现低至 ±0.005 毫米的严格公差。复杂形状： 电火花加工 (EDM) 可以加工出传统方法难以加工的复杂形状和特征。

缺点和局限性

EDM 虽然功能强大，但也存在一些局限性。

材料限制和速度材料限制： EDM 仅适用于导电材料，其最小电导率为 1 x 106 S/米。速度： 与其他加工工艺相比，EDM 速度较慢，材料去除率通常约为 2-30 毫米3/分钟。

简单的利弊表

优点缺点高精度（±0.005 毫米）仅限于导电材料（>1 x 106 米)复杂的形状较慢的过程（2-30 毫米3/分钟）

电火花加工的主要应用

受益于 EDM 的行业

电火花加工广泛应用于需要高精度和能够加工硬质材料的行业。

航天： 涡轮叶片、发动机部件，通常加工公差在±0.01 毫米以内。汽车： 模具组件、冲模，典型表面光洁度为 0.4-0.8 µm Ra。医疗设备： 手术器械、植入物，要求精度高（±0.005 毫米）。

使用 EDM 制造的产品示例

行业产品示例公差表面处理航空航天涡轮叶片、发动机部件±0.01毫米0.4微米Ra汽车行业模具部件、模具±0.01毫米0.8微米Ra医疗行业手术器械、植入物±0.005毫米0.4微米Ra

电火花加工中的安全注意事项

关键安全协议

佩戴防护装备： 务必使用手套、护目镜和适当的衣物来防范火花和碎片。适当的通风： 确保加工区域通风良好，以避免介电液产生有害烟雾。机器维护： 定期检查和维护电火花加工机器，以防止事故发生。确保每运行 500 小时更换一次绝缘液。

常见危害及其缓解方法

电气危险： 进行维护或更换电极之前，务必关闭机器。火灾风险： 将易燃材料远离机器，并确保工作区配备灭火器。

与其他加工技术的比较

电火花加工与传统加工

方面EDM传统加工平台精度±0.005毫米±0.02毫米材料适用性坚硬的导电材料大多数材料，尤其是金属刀具磨损无直接刀具磨损工具会随着使用而磨损材料去除率2-30 mm3/分钟更高，因材料和工具而异

电火花加工与激光切割

方面EDM激光切割材料去除使用电火花（12,000°C）使用聚焦激光束（最高温度达 10,000°C）平台精度±0.005毫米±0.02毫米材料适用性仅限导电材料导电和非导电材料

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