当讨论机械加工作为一种制造形式时，人们通常会想到铣削、钻孔和车削。这些技术虽然广泛使用，但仅代表机械加工的一个领域（通常称为传统或常规机械加工），并且其定义是使用机械力从工件上去除材料以生产零件。
还有一整类非传统加工，包括激光束加工、电化学加工(ECM)以及我们本文的主题放电加工(EDM)等方法。放电加工等非传统加工工艺的特点是使用能量（包括光能、化学能、热能和电能）来形成金属工件的部件。
顾名思义，放电加工或EDM加工使用放电来塑造金属零件。我们将在下面进一步详细介绍该工艺，其特点是精度高，并且能够轻松加工淬火钢或硬质合金等硬质材料。由于这些原因，放电加工已在航空航天和医疗等要求苛刻的行业中得到应用。
什么是放电加工？放电加工，俗称火花加工、线腐蚀或火花腐蚀，是一种非传统加工工艺，依靠放电（或电火花）从导电材料制成的工件上去除材料颗粒，例如钢、钛、铝、黄铜等。该工艺特别适合在金属部件中生产复杂或精细的孔和特征，因为EDM加工能够实现+/-0.毫米范围内的公差，因此提供高精度。
与其他加工技术不同，电火花加工的特点是非接触式加工过程。这意味着工具永远不会与工件发生物理接触。相反，一系列连续的电荷从电源通过工具（称为电极）发送，从而在电极和工件之间产生电弧。通过这种电反应产生的火花具有高度针对性，并以受控的方式侵蚀工件上的颗粒。由于浸没在介电流体中，这些颗粒可以安全地从电极和工件表面冲走。
EDM的非接触式特性带来了许多好处。其一，它消除了工具痕迹和毛刺的风险。它还有助于加工壁薄且脆弱的小零件或组件，这些零件或组件有因与传统加工工具直接接触而损坏的风险。
放电加工通常与其他加工或制造工艺结合使用。例如，在航空航天工业中，金属发动机涡轮采用传统的加工工艺生产，然后进行电火花加工以添加精细特征，例如狭窄的冷却孔。EDM还具有独特的优势，能够加工预硬化钢和其他热处理金属，而不改变其性能或硬度。
尽管EDM功能广泛，但其操作并不比任何其他CNC机床更困难。
放电加工的历史虽然EDM看起来像是一种独特的现代工艺，但它的根源实际上可以追溯到18世纪。具体来说，年，英国物理学家约瑟夫·普里斯特利(JosephPriestley)取得了突破，发现放电如何产生腐蚀作用。另一个有趣的事实：普里斯特利也被认为是氧气的发现者。
几个世纪后，即20世纪40年代，两位苏联科学家继承了普里斯特利的发现，旨在创建导电金属的加工工艺。最终，他们通过使用导体和介电液体成功控制了放电对金属的腐蚀作用。这些科学家BRLazarenko和NILazarenko通常被认为是EDM工艺的发明者。
不久之后，在20世纪60年代，线切割放电加工机得到了发展：第一台线切割放电加工机于年在苏联推出。从那时起，EDM工艺已经成熟并变得更加复杂，帮助制造商实现更严格的公差和更好的表面光洁度。
EDM流程是什么样的？放电加工过程由几个关键组件组成：工件、工具电极、介电液和电源。我们将仔细研究每个部分，以了解EDM流程作为一个整体是如何工作的。
工件每个加工过程都需要一个工件。简而言之，它是正在成型的材料，有时称为毛坯。在电火花加工中，对工件的要求很少。它必须只是一种具有导电性能的材料。另一件需要注意的重要事项（也是使用EDM的主要优点）是该过程不受金属机械加工性的影响。换句话说，虽然传统加工工艺可以更轻松地加工某些金属，但EDM的本质意味着它可以轻松加工最坚硬的金属。工件必须通过夹具或固定装置牢固地固定到位。
工具电极工具电极或电极是与工件紧密接触时产生火花的工具。常见的工具电极材料有石墨、铜、钨、黄铜及其合金。电极的类型也根据所使用的EDM技术而变化。例如，在线切割放电加工中，电极是铜或黄铜丝，而快孔放电加工则使用管状电极。刀具电极由伺服电机控制，根据CNC路径精确移动刀具，并确保在整个EDM过程中刀具不会接触工件。换句话说，它在电极和工件之间保持受控的火花间隙。
介电液体EDM工艺必须在去离子水或非导电润滑油等介电液罐中进行。如果没有液体，从工件上去除的熔融颗粒可能会被拉向工具电极并将其自身焊接到电极上，这会破坏过程并损坏工具。一大桶介电流体（保持连续运动）不仅有助于在颗粒从工件上去除时冷却它们，而且有助于将它们移离电极。流体还起到控制电极和工件之间发生的放电的作用。
电源电源控制EDM过程中电荷的释放，并根据当前作业的特性调整电流的频率和强度。这一系列电荷通过电极与工件发生反应。该反应在电场最强的精确位置（即工件和电极最接近的位置）产生火花。在某一特定时刻，数千个火花可能会腐蚀工件。电火花加工是一种消耗大量能源的加工工艺。
放电加工的类型值得注意的是，放电加工本身就是加工工艺的一个类别。电火花加工分为三种子类型：线切割电火花加工、插铣电火花加工和快孔电火花加工。虽然这些工艺有很多共同点——包括需要介电液、导电工件和电源——但它们的主要区别特征是所使用的电极工具的类型。
线切割线切割放电加工(WEDM)，有时称为线切割放电加工，是一种特殊类型的放电加工，它将细线轴（通常是黄铜或铜）送入工件以进行精确的切割和开槽。带电金属丝通常被比作带锯或奶酪切割机，因为它通过在工件穿过金属时去除工件上的微小颗粒来无缝地切割金属。线切割放电加工中使用的金属线直径范围为0.05至0.5毫米，在使用自动穿线机构的过程中必须经常更换。线切割机对于需要极其严格的公差或小特征的零件特别有用。
插铣电火花加工切入式电火花加工也称为沉降片电火花加工、型腔型电火花加工、沉模电火花加工或冲压电火花加工，是一种使用石墨、铜或钨工具电极在工件中产生复杂的三维型腔的方法。通过切入式电火花加工方法，电极具有最终所需型腔的负形状。电极垂直向工件移动，侵蚀工件上的颗粒以形成最终形状。切入式电火花加工特别适合生产复杂的孔或形状。
快孔电火花加工快速孔EDM或钻孔EDM使用旋转管状电极（通常由铜或黄铜制成）在工件上加工孔。与传统钻孔相比，快孔电火花加工非常适合加工非常精确的小孔和深孔，且无需去毛刺。快孔电火花加工特别适合加工直径达倍的深孔。（电极直径的尺寸范围从0.25毫米到4.7毫米不等。）使用这种技术，介电流体流过管状电极，冲洗掉工件上侵蚀的任何颗粒。快孔电火花加工的应用包括航空航天涡轮机的冷却孔和需要小孔的医疗零件。
放电加工的应用与任何制造工艺一样，放电加工也有时间和地点，因此了解该工艺何时最有益或最必要非常重要。例如，需要标准直径和浅深度孔的零件可以使用标准CNC钻头轻松加工，不需要EDM。因此，当传统加工工艺达不到要求并且不适合获得零件所需的形状时，电火花加工最为有效。
需要精细切割、窄深孔或具有非常严格公差的复杂形状的零件是放电加工的良好用例。该工艺还有利于加工薄壁或小型零件，而这些零件通常很难使用传统技术进行加工。这是因为电火花加工不需要与工件进行任何物理接触，因此不存在零件被工具损坏或扭曲的风险。EDM也是实现某些最硬导电材料严格公差的好选择，而使用传统方法加工这些材料可能具有挑战性。
如今，电火花加工已应用于许多行业，包括在制造领域生产模具、在航空航天领域用于在涡轮机上加工精密孔，以及在医疗领域用于制造具有精细特征和细节的设备。该工艺的应用也超出了这三个示例，并且根据所使用的EDM类型而有所不同。然而，一般来说，电火花加工非常适合小批量生产需求，例如工具制造、原型制作和小批量生产。
在注塑成型的准备过程中，电火花加工可以与传统机械加工相结合，生产出具有精细特征的高质量模具。对于需要小型或复杂特征的模具，许多注塑模具制造商使用这种双重方法来获得传统铣削（速度）和EDM（精度）的优势。通常，与仅使用EDM进行模具生产相比，此策略可以缩短交货时间并降低成本。
放电加工的优点和缺点与任何制造工艺一样，使用电火花加工机床既有优点也有缺点。我们已经介绍了该流程的许多独特优势，但我们将在这里再次总结它们以及EDM带来的一些挑战。
优点
EDM与多种材料兼容，甚至包括最硬的金属，只要它们具有导电性。
EDM的非接触性质使得能够形成具有精细特征或薄壁的小零件，而没有损坏或断裂的风险。
EDM能够实现+/-0.毫米范围内极其严格的公差，因此适合创建复杂的设计和精细的特征。
电火花加工可实现高质量的表面光洁度，没有任何工具痕迹或毛刺。
缺点
由于工具磨损需要定期更换电极，因此EDM工艺的成本可能会很高。
EDM是一种能源密集型制造工艺。由于其依赖恒流电力，耗电量较高，会增加成本，并对生态影响较大。
由于电火花加工工艺逐渐从工件上去除小颗粒，因此非传统加工方法可能比传统加工操作慢。
虽然EDM与多种金属兼容，但仅限于导电材料，这意味着它不适用于任何塑料、陶瓷或复合材料。
电火花加工和自动化基于18世纪放电侵蚀效应的科学发现，电火花加工工艺在20世纪60年代得到进一步发展，并在过去的半个世纪中取得了显着的发展。今天的技术迭代与早期的EDM机器相去甚远，但仍有更多的发展。EDM以及所有制造业的最新趋势是工业4.0。具体来说，我们看到新的自动化功能的开发和软件改进旨在简化和改进EDM加工流程，并使其适应日益数字化的时代。
例如，一些新型EDM机器集成了联网传感器，可以通过更好的过程监控和数据来增强过程的一致性。传感器可以检测环境温度的变化或不一致，这可能会影响EDM过程，并做出必要的调整。自动化零件拆卸是自动化正在进步的另一个领域。虽然电极装载和切换通常是自动化的，但工件的移除通常是手动完成的，特别是对于较大的工件，这会减慢过程并增加EDM机器的停机时间。最终，EDM和其他加工工艺的自动化目标是提高精度和生产率，并实现无人值守、熄灯生产。
结论放电加工是一种强大的制造方法，可以补充其他制造和传统加工工艺。EDM的电气、非接触性质创造了传统加工无法实现的机会，特别是当涉及到硬质金属、精密孔、薄壁零件和复杂型腔的极严格公差时。除此之外，使用EDM加工的另一个论点是，表面光洁度通常优于使用传统加工方法和切削刀具所能达到的效果。
