EU放电加工：工艺、类型和应用
放电加工 (EDM) 是最流行的非传统加工方法之一。它涉及使用特殊机械从部件上缓慢去除材料的过程。
此 电火花加工工艺 与替代方案相比，在某些情况下可能存在限制，但它在许多其他领域赢得了声誉。例如，放电加工更适合于非常薄的壁和难加工材料的加工工艺。
也就是说，我们理解机械师需要有关加工过程的具体信息来帮助他们做出明智的决策。在本指南中，我们全面介绍了 放电加工工艺。我们将其与该过程的各种类型和应用的讨论结合起来。
什么是 放电加工？
放电加工 (EDM) 是一种结合使用电能和热能从工件上去除材料的制造工艺。它是一种非常规加工技术，通常用于在硬质材料中制造复杂的形状、精细的细节和复杂的几何形状。
机械师认为这是有原因的 电火花加工工艺 非常规——它不像通常的加工工艺那样使用机械力进行切割。机械师因无法加工坚固的材料而感到沮丧，发现了这种加工方法。
当其他传统材料去除工艺失败时，放电加工 EDM 工艺就会派上用场。这个已有三个多世纪历史的过程依赖于电蚀。
加工方法专家对 EDM 工艺有不同的名称 – 火花腐蚀、线腐蚀、火花加工、烧丝和 电火花加工。 EDM 工艺涉及许多组件，但主要组件是工作液、放电、电极和被加工的工件。
有关此过程的更多详细信息将在下一节中介绍。
电火花加工工艺
放电加工工艺有三种类型，即线切割放电加工、沉降片放电加工和钻孔放电加工工艺。虽然这些加工工艺的工作原理的具体情况可能有所不同，但概念是相同的。
让我们从工件电极开始，它必须满足 EDM 工艺成功的特定条件。首先，工件必须具有导电特性。另一个条件是夹具或夹具必须牢固地固定工件。
该过程还涉及工具电极。当该元件靠近导电工件时会产生火花。流行的工具电极材料包括钨、石墨和铜。
为了确保工具电极永远不会与工件接触，EDM 工艺配备了伺服电机。该电机与 CNC 路径协同工作，在整个 EDM 加工过程中保持适当的火花间隙。
整个过程必须在介电流体中进行。润滑油和离子水是这种液体的主要选择。请注意，润滑油必须不导电才能达到目的。
电介质液体的主要作用是在从工件上加工金属件时承载金属件。如果这些碎片留在工件周围，它们就会附着在工具电极材料上。这不仅会损坏工具电极，还会中断电火花加工过程。
当然，如果没有电源，放电加工过程就不会完整。由于该过程依赖于电荷，因此还需要一种控制电源特性的方法。电源产生的电荷穿过电极并与工件发生反应。
在任何给定时间，都可能释放出数千个火花或电荷并腐蚀导电工件。
下面是您期望在 EDM 机器设置中找到的主要组件的示意图。
以下是基于 EDM 的金属制造过程中发生的情况：
在放电加工中，放电熔化并汽化导电工件电极材料。这种去除过程是少量的，直到达到所需的形状。 EDM 工艺每秒执行约 10,000 次材料去除循环。
在工具电极和工件电极之间的火花隙中，大约有200V。当工具电极接近工件电极时，介电流体开始击穿。当这种情况发生时，就会出现电压降和电流尖峰。这些动作在电极和工件之间形成等离子体通道。等离子通道形成后，工件开始按照预设参数熔化和汽化。
在材料去除周期结束时，电流和电压都会关闭。为了有效去除碎片，介电流体在电极之间连续流动。
这些因素决定了 EDM 过程中的加工速度或材料去除率：
电极材料
放电持续时间
电极极性
放电电流
对于电火花加工工艺来说，决定成功的因素包括脉冲频率、间隙电压、峰值电流和脉冲波形。其他因素包括电源密度、脉冲关闭时间、喷嘴冲洗以及所用介电液的类型。
微细电火花加工的功能
放电加工 (EDM) 可专门用于处理 10 微米范围内微小工件电极的制造工艺。在这种情况下，工具电极也必须非常小，以达到所需的高精度。
此类作业中常见的特征包括槽和孔。正如您所期望的，工具电极应该比机器的特征稍小。
下表显示了微细电火花加工的功能。
| 微细电火花加工变体 | 几何复杂性 | 最小特征尺寸 | 最大纵横比 | 表面质量 Ra (μm) |
| 钻探 | 2D | 5μm | ~25 | 0.05-0.3 |
| 开模加工 | 3D | ～20微米 | ~15 | 0.05-0.3 |
| 磨 | 3D | ～20微米 | ~10 | 0.5-1 |
| 线切割机 | 2½D | ～30微米 | ~100 | 0.1-0.2 |
| 微细电火花加工变体 | 几何复杂性 | 表面质量 Ra (μm) |
| 钻探 | 2D | 0.05-0.3 |
| 开模加工 | 3D | 0.05-0.3 |
| 磨 | 3D | 0.5-1 |
| 线切割机 | 2½D | 0.1-0.2 |
有哪些 放电加工
从更大的机械加工类别来看， 电火花加工工艺，还有子类别。这个过程的主要变化是 线切割加工, 电火花加工机和 电火花钻孔.
在每个类别中，都存在 EDM 的三个主要组件：导电工件、介电液和电源。这些类型的放电加工之间的区别在于电极工具的设计。
现在让我们详细了解放电加工 EDM 的三个主要变体：
线切割加工
线切割放电加工机的另一个名称是线切割放电加工机。顾名思义，这 放电加工工艺 使用细铜丝或黄铜丝作为切削工具来切削工件。您可以将其比作奶酪切刀穿过一块冰块。 线切割机使用的线材直径为0.05mm至0.35mm。
计算机控制线材按照设定的几何形状切割工件。当焊丝从精密焊丝导轨中出来时，它会利用电火花腐蚀来腐蚀工件。这种称为线切割的工艺类似于奶酪切割操作，因此得名“奶酪切割机”。
至于该切割的起点，可以是工件的边缘，也可以是先前形成的孔。各个行业都在使用这种放电技术来生产圆锯、冲压装置和其他复杂形状。
那些对制造过程中产品美观感兴趣的人也认为线切割放电加工是一种有效的加工工艺。室内装饰特别适合这种加工方法。
优点
广泛的应用
加工复杂形状
高度准确
无毛刺工艺
缺点
不适合从工件底部加工
无法水平加工
材料去除率相对较慢
电火花加工机
您也可以将沉降片放电加工机称为切入式放电加工机、型腔式放电加工机、冲压放电加工机或沉模放电加工机。这是第一种出现的 EDM 工艺。在这种情况下，工具电极的材料可以是钨、石墨或铜。冲压电火花加工工艺的突出特点是它涉及具有所需零件的负形状或镜像形状的工具电极。
虽然沉降片电火花加工机可以加工几何形状和深孔，但这不是它们的主要用途。该工艺设计用于生成盲腔。工业界使用型腔式电火花加工来制造齿轮、模具、涡轮叶片和空气压缩机。
我们谈论的是重工业、能源、汽车和航空航天工业等领域。电火花加工在制造模具和冲模方面特别有效。这些部件具有复杂的形状，由大量的肋和尖锐的内角组成。没有比 EDM 制造更好的工艺来实现这些物品所需的形状。
是的，其他加工工艺也可以实现这一目标，但这只能通过零件的细分来实现。这种方法会延长流程并显着增加加工成本。
优点
即使是最坚硬的材料也能精确加工
使原型和模具的制造完美无缺
软化由其他 EDM 加工方式产生的边缘
缺点
相对昂贵的机械加工工艺
材料去除率慢
电极烧毁可能会促使工件进行多次返工
电火花钻孔
这是一个优秀的版本 放电加工 适合在工件上加工孔。 电火花钻孔 使用旋转工具电极。它优于传统的钻孔加工方法，因为即使是微小的孔也能保持精确。机械师使用快孔电火花加工钻孔后无需进行去毛刺。
钻孔电火花加工性能非常好，可以形成深达工具电极直径 250 倍的孔。工具电极直径可达4.7mm，但也有小至0.25mm的。
为了清除孔中的碎屑，钻孔 EDM 技术使用管状工具电极。电极将介电液体带到钻孔点并冲洗掉颗粒。
您会在医疗和航空航天等关键行业中找到钻孔 EDM 方法。
优点
适用于大批量和小批量 EDM 加工操作
可重复钻孔工艺
无论孔的数量或大小如何，都准确 - 小孔钻削 EDM 能够钻 0.010 英寸直径的孔
缺点
相对昂贵的机械加工工艺
材料去除率慢
电极烧毁可能会促使工件进行多次返工
的优点 放电加工
与任何其他加工工艺一样，正如您在上面已经意识到的那样，放电加工也有其缺点和优点。到目前为止，您可能已经注意到该工艺的一些优点，首先是它可以加工硬质材料。在本节中，我们将更详细地介绍放电加工的几个优点。
#1 实现各种形状和深度
没有多少加工方法可以像 EDM 加工那样产生三维形状和形状。然而，电火花加工机能够生产各种形状和深度的产品。无论加工所需的复杂性和深度如何，此过程都可以给出所需的结果。
这一优势使得放电加工广泛应用于使用关键部件的行业。例如，航空航天工业经常使用形状复杂的部件，这些部件很难使用其他机械力和相关的加工方法来生产。同样的情况也适用于医疗行业，其中假肢和其他物品可能有严格的加工要求。
#2 高品质表面光洁度
关于表面光洁度，与其他加工方法相比，火花放电加工可以产生高质量的表面光洁度。电火花加工机和其他电火花加工机使用的电火花可留下完美的表面光洁度。
传统的钻孔和切割方法可能无法留下如此优质的表面光洁度。相反，它们往往会在工件表面产生粗糙度和痕迹。
这是我们向客户提及的优势之一，特别是如果他们正在寻求更好的产品美观性和性能。同样，一尘不染的表面光洁度对于医疗、航空航天、国防和相关行业至关重要。
这一优势不仅仅影响零件的美观和性能。优质的表面光洁度有助于降低后加工工艺的成本。具体来说，光滑的表面可能不需要打磨和抛光。成本和时间的节省会对制造过程的盈利能力产生重大影响。
#3 严格的公差
使用 EDM 加工来加工金属比等离子切割和等离子切割等替代加工方法更精确 激光切割。电火花加工可以达到非常高的精度，以满足特定的尺寸和配合要求。
它具有非常严格的公差，因为它不会使工件受到任何力。因此，在放电加工 EDM 工艺之后，无需对部件进行进一步加工。
#4 不受材料硬度影响
放电加工的最大优点之一是其有效性与工件材料硬度无关。通过这种技术，您可以加工任何材料，无论其硬度如何。其中包括淬硬钢、镍铬合金、氮化镍合金、铬镍铁合金和碳化钨。
考虑到该行业使用钛和镍合金，这些特性极大地支持了航空航天业。使用传统的加工技术铣削或车削这些材料可能会令人沮丧。然而，使用小孔钻孔电火花加工机和其他电火花加工机加工它们非常容易。
应用领域 电火花加工
此 放电加工的优点 使该技术在广泛的行业中得到应用。由于该工艺非常适合切割微小工件，因此制造商将其用于生产使用其他加工方法（尤其是依赖机械力的加工方法）难以加工的小零件。
EDM 对于小型项目来说具有成本效益，因此非常适合 原型制作。项目的其余部分可以通过其他加工技术来处理。
电火花加工在模具和工具制造行业很受欢迎。正如我们所说，它在原型制作方面也很出色。它适合小批量生产，因此某些行业最适合机械加工方法。这些领域包括电子、汽车和航空航天。
请继续阅读有关放电在材料去除中的具体应用的更多详细信息：
#1 制造模具、模具和工具
工具制造以及模具行业应用电火花加工制造工艺来制造使用传统钻孔方法难以加工的物品。
定制模具需要满足高精度要求。复杂的形状、内半径和明显的肋只是这些产品可能需要的一些设计要点。即使是传统类别中最有效的加工方法也无法满足这些要求。
即使这些方法适用，它们也只能分段完成工作。 EDM 制造不仅仅是加工模具、模具和工具的复杂形状。最终的表面光洁度接近完美。
制造商不需要对模具、模具和工具进行进一步的处理，因为不需要抛光。
工具和模具由硬质材料制成，这在需要热处理的情况下可能具有挑战性。在此过程中会损失很多准确性，这可能会导致产品质量低劣。
值得注意的是，航空航天和汽车行业正在转向轻质材料以提高燃油效率。碳化钨刀具是加工这些材料的行业中为数不多的选择之一。虽然这些工具在工作中表现出色，但制造和磨利它们具有挑战性。
这些行业的一大优势是，电火花加工与磨削等工艺相结合，可以制造这些坚韧的工具。这样，工具制造商就可以轻松扩展业务，而无需承担与成本效率降低相关的风险。
#2 小孔钻
小孔钻削是电火花加工中的工具电极在导电材料上钻出任何形状和深度的孔的过程。工具电极的直径比预期的小孔稍大。
使用电火花加工进行小孔钻削具有独特的应用。例如，您可以使用它从机器上移除卡住的钻头。
放电加工小孔钻削精度高。典型的小孔钻放电加工机可以为小孔直径提供+0.0025毫米的公差。关于孔的直线度，电火花加工机可以达到+0.025毫米的公差。
使用传统加工方法进行小孔钻孔可能无法达到这种精度水平。当钻头对于这些技术来说太小时，它在钻孔过程中往往会弯曲和失效。
#3 切割锋利的内角
由于其非接触性质，放电加工提供了一种在不扭曲预期几何形状的情况下去除角落金属的方法。 这是可能的，因为该过程提供 +/-1 µm 的精度。即使对于最坚硬的材料，表面光洁度也可以达到 0.1 µm RA。
能够缩小内部角落的能力意味着电火花加工机通常是医疗和电子等关键行业中某些工艺的唯一选择。保持内角的高精度显然不受各种因素的密切控制。
通过线切割机的专业设置，内角半径几乎可以达到线材的尺寸。然而，经验丰富的机械师知道尖锐的内角可以达到的程度。我们知道冲压模具等零件中的某些角会产生几何应力，因此我们知道如何将角放置在零件中。
这就是为什么我们始终建议正确选择线切割机切割尖锐内角的线材。还有一种方法是设置用于放电加工的 CAM 软件，以便线材以小循环移动。
一般来说，线切割机在切割尖锐的内角时并不是不存在挑战。关键是，与其他加工方法不同，线腐蚀有一种完成工作的方法。甚至还有可以自动更换线材的电火花加工机，以达到所需的半径。
因此，机器可以首先在工件上加工较大的特征，然后自动接合较小直径的线材来切割紧密的内角。
如今的电火花加工机非常先进，可以轻松控制切割参数。我们讨论的因素包括进给系数和焊丝类型、工件参数以及火花质量等。
传统的 EDM 机器需要首先加工测试零件，然后获取 CMM 数据。因此，机械师将不断调整参数，直到达到所需的形状和尺寸。在现代电火花加工工艺中，无需将工件从电火花加工机上取下来进行测量。
现代电火花加工机还消除了焊丝摆动的难题，该难题曾经使放电加工在切割尖锐的内角时出现问题。现代放电加工 EDM 机器能够控制热能和火花强度，以最大限度地减少拐角处的过切。
#4 在硬质材料上雕刻
雕刻的长期挑战之一是无法获得一致的结果。雕刻的结果取决于许多因素，包括金属的类型和雕刻过程施加的力的大小。这就是为什么在不同的材料上获得相同的结果是困难的。对于硬质材料，该过程变得更加困难。
有些材料太难使用正常工艺进行雕刻。考虑像不锈钢这样的材料。雕刻不锈钢非常困难，即使是最软的材质也会给传统加工工艺带来严重问题。
对于传统的加工方案来说，降低进给率可能不会带来太大的成功。但这是只要您依赖传统的加工工艺即可。应用热能和电能概念的放电机解决了这一挑战。
许多制造商正在选择电火花加工来解决此类工作。放电加工技术非常适合在不锈钢等硬质材料上加工复杂的凹槽。通过使用 EDM，您可以消除在加工前软化材料以及在加工后进行热处理硬化的需要。
如果所讨论的材料具有导电性，则适用 EDM 雕刻工艺。该工艺可以雕刻的一些坚韧合金包括：
哈氏合金®
可伐®
钛
镍钛诺
随着 数控 通过控制，EDM 可以在硬质材料上雕刻各种复杂的形状，确保该过程的可重复性和精确性。 大多数沉降片电火花加工工艺可分别达到 ±.001" 和 ±.002" 的精度和公差。
#5 从工件上去除损坏的工具
当工件卡有破损的刀具时，努力保持工件处于良好状态对于任何金属工人来说都是最尴尬的情况之一。无论你如何看待破损的刀具，都很难将其移除。工具通常由坚韧的材料制成，例如硬化钢，这与可以由铝或其他相对不太坚韧的材料制成的工件不同。
考虑到首先可能涉及巨大的力量，破损的工具很少会轻易脱落。虽然可能有多种方法可以去除损坏的刀具，但有多少种方法可以在加工过程中保护硬度较低的工件的完整性？
例如，考虑冷凿子。您可能成功地将破损的刀具从工件上移除，但对工件的损坏却是难以想象的。拆卸过程完成后，您可能需要修复工件，例如修复螺纹。您正在使用的工具之后可能还需要一些维修。
有些人可能还会选择铣床，但总是存在损坏立铣刀的风险。还存在其他提取方法，但使用放电加工原理可提供最干净、最可靠的工作。
只要刀具具有导电性，这种放电加工 EDM 加工工艺就会对其进行侵蚀。使用电火花加工，您可以在工具上腐蚀孔，直至工具损坏。一旦刀具破碎成碎片，无论使用哪种方法都可以轻松地将其从工件中取出。
例如，您可以使用压缩空气或水喷射碎片。如果您有磁铁，您还可以用它来提取喷砂过程后剩余的小碎片。
使用电火花加工工艺去除破损刀具的最大优点是不使用机械切削力。此外，您还可以控制侵蚀过程。换句话说，与替代去除方法不同，在过程中损坏工件或工具的机会很低。
额外的专业提示： 使用这种放电方法移除损坏的工具时，请务必佩戴护目镜和手套。如果可以的话，戴上全面罩。刀具碎片很容易以惊人的速度飞出工件并造成损坏。
结语
无论您的零件是否必须具有尖角、硬质材料、内半径或小角度，放电加工 OEM 都在不断创造技术，使 EDM 操作更加有效。如今的非常规 EDM 工艺比以前更加复杂且更具成本效益。
事实证明，凭借这些进步，电火花加工有利于更广泛的行业和应用。在 MadeAria，我们提供满足您所有独特需求的加工解决方案。我们知道电火花加工工艺受到很多人的欢迎。
如果您对此过程有任何疑问，我们将很乐意为您提供帮助。立即致电并获取报价。