电火花线切割加工的特点和应用（特种加工线切割）

20世纪中期, 苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时。发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化﹑氧化而被腐蚀掉﹐从而开创和发明了电火花加工方法, 线切割放电机也于1960年发明于苏联。当时以投影器观看轮廓面前后左右手动进给工作台面加工﹐其实认为加工速度虽慢﹐却可加工传统机械不易加工的微细形状。代表的实用例子是化织喷嘴的异形孔加工。当时使用之加工液用矿物质性油(灯油)。绝缘性高﹐极间距离小﹐加工速度低于现在械械﹐实用性受限。

将之NC化﹐在脱离子水(接近蒸馏水)中加工的机种首先由瑞士放电加工机械制造厂在1969年巴黎工作母机展览会中展出﹐改进加工速度﹐确立无人运转状况的安全性。但NC纸带的制成却很费事﹐若不用大型计算机自动程序设计﹐对使用者是很大的负担。在廉价的自动程序设计装置(Automatic Programed Tools APT)出现前普及甚缓。

日本制造厂开发用小型计算机自动程序设计的线切割放电加工机廉价﹐加速普及。线切割放电加工的加工形状为二次元轮廓。自动程序装置广用简易形APT(APT语言比正式机型容易)﹐简易形APT的出现为线切割放电机发展的重要因素

线切割放电加工以铜线作为工具电极﹐在铜线与铜﹑钢或超硬合金等被加工物材料之间施加60~300V的脉冲电压﹐并保持5~50um间隙﹐间隙中充满煤油﹑纯水等绝缘介质﹐使电极与被加工物之间发生火花放电﹐并彼此被消耗﹑腐蚀.在工件表面上电蚀出无数的小坑﹐通过NC控制的监测和管控﹐伺服机构执行﹐使这种放电现象均匀一致﹐从而达到加工物被加工﹐使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品.

为了在2个电极之间产生电火花﹐这2个电极之间的电压必须高于间隙(电极-工件之间)击穿电压取决于﹕

1) 电极和工件之间的距离﹔

2) 电介液的绝缘能力(水质比电阻)﹔

3) 间隙的污染状况(腐蚀废物)。

放电首先在电场最强的点发生﹐这是个复杂的过程；自由正离子和电子在场中积累﹐很快形成一个被电离的导电通道；在这个阶段﹐两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞﹐形成一个等离子区﹐并很快升高到8000到12000度的高温﹐在两导体表面瞬间熔化一些材料﹐同时﹐由于电极和电介液的汽化﹐形成一个气泡﹐并且它的压力规则上升直到非常高；然后电流中断﹐温度突然降低﹐引起气泡内向爆炸﹐产生的动力把溶化的物质抛出弹坑﹐然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体﹐并被电介液排走；对于电极及工件腐蚀对不对称的问题﹐主要取决于电极热传导性﹐材料的熔点,持续时间以及放电密度﹐发生在电极上称作损耗﹐发生在工件上称作去除材料.