電火花是一種自激放電,在放電前兩個電極間具有較高的電壓,當兩電極接近時,其間介質被擊穿后,隨即發生火花放電,伴隨擊穿過程,兩電極間的電阻急劇變小,兩級之間的電壓也隨之急劇變低,火花通道必須在維持短暫的時間后及時熄滅,才可保持火花放電的冷級特征(即通道能量轉換的熱能來不及傳至電極縱深),使通道能量作用于極小范圍,通道能量的作用,可使電極局部被腐蝕。利用火花放電時產生的腐蝕現象對材料進行尺寸加工的方法,叫電火花加工,又稱放電加工或電蝕加工,英文簡稱EDM。
進行電火花加工時,工具電極和工件分別接脈沖電源的兩級,并浸入工作液中,或將工作液充入放電間隙。通過間隙自動控制系統控制工具電極向工件進給,當兩級間的間隙達到一定距離時,兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿,產生火花放電。
在放電的微細通道中瞬時集中大量的熱能,溫度可高達一萬攝氏度以上,壓力也急劇變化,從而使這一點工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、汽化,并爆炸式的飛濺到工作液中,迅速冷凝,形成固體的金屬微粒,被工作液帶走,這時在工件表面上便留下一個微小的凹坑痕跡,放電短暫停歇,兩電極間工作液恢復絕緣狀態,緊接著,下一個脈沖電壓又在兩電極相對接近的另一點處擊穿,產生火花放電,重復上述過程,這樣,雖然每個脈沖放電蝕除的金屬極少,但因每秒有成千上萬次脈沖放電作用,就能蝕除較多的金屬,具有一定的生產率。在保持工具電極與工件之間恒定放電間隙的條件下,一邊蝕除工件金屬,一邊使工具電極不斷地向工件進給,最后便加工出與工具電極形狀相對應的形狀。因此,只要改變工具電極的形狀和工具電極與工件之間的相對運動方式,就能加工出各種復雜的型面。
工具電極常用導電性良好、熔點較高、易加工的耐電蝕材料,如銅、石墨、銅鎢合金和鉬等,在加工過程中,工具電極也有損耗,但小于工件金屬的蝕除量,甚至接近于無耗損。工作液作為放電介質,在加工過程中還起著冷卻、排屑等作用,常用的工作液是黏度較低、閃點較高、性能穩定的介質,如沒油、去離子水和乳化液等。
按照工具電極的形式及其與工件之間相對運動的特征,可將電火花加工=方式分為五類:利用成型工具電極,相對工件做簡單的進給運動的電火花成型加工;利用軸向移動的金屬絲做工具電極,工件按所需形狀和尺寸做軌跡運動,以切割導電材料的電火花線切割加工;利用金屬絲或成型導電磨輪做工具電極,進行小孔磨削或成型磨削的電火花磨削;用于加工螺紋環規、螺紋塞規、齒輪等的電火花共軛回轉加工:小孔加工、刻印、表面合金化、表面強化等其他種類的加工。
電火花能加工普通切削加工方法難以切削材料和復雜形狀的工件。加工時無切削力,不產生毛刺和刀痕溝紋等缺陷;工具電極材料無需比工件材料硬;直接使用電能加工,便于實現自動化;加工后表面產生變質層,在某些應用中需進一步去除,工作液的凈化和加工中產生的煙霧污染處理比較麻煩。