电火花加工 (EDM)：超越 CNC 的革命性技术

如今许多涡轮叶片、支架和光学镜面抛光零件均采用 EDM 工艺制造。以下是您需要了解的关于用电火花将材料从原始形态中“释放”出来的知识。

它是电力的。它迷人。它正在制造业产生实实在在的影响。Zion Market Research 估算 2017 年电火花加工行业规模约 46 亿美元 —— 预计到 2024 年将增至近 80 亿美元。

越来越多的 CNC 车削和铣削车间利用 EDM 制造传统方式无法加工的零件特征。这些零件主要用于航空航天和医疗行业。如今汽车业一般不使用 EDM，除少数工装应用外。

EDM 意味着采用新的加工实践。它不是“传统”CNC 机械。需要了解和管理石墨和铜电极，需要合适的工装夹具和应用专用软件。

这些并不特别困难，但像任何新技术一样，需要一定的初始投资和开放心态。对承接订单的车间而言，好消息是 EDM 为原本可能关闭的大门打开了通道。

什么是电火花加工？它如何工作？

电火花加工利用电能“腐蚀”工件材料。它在导电工件与由铜、黄铜、石墨或钨及其合金制成的电极之间产生一系列高频火花。

当火花从电极跳至工件时，会带走微小材料颗粒，随后被介电液冲走。介电液通常为去离子水或专用非导电油。可实现极精细的表面光洁度，精度最好以微米计。

EDM 有三种不同类型：线切割 EDM（WEDM）、EDM 打孔机和传统“成型” EDM。它们都依赖高能腐蚀同一原理，均可提供高达五轴运动 —— 但加装旋转附件可获得更多轴。

三种类型均可加工从铝到硬质合金的所有材料，前提是材料具有导电性。一个关键区别在于电极，可视为切削刀具。

WEDM 使用连续穿过工件的铜或黄铜合金线轴。可将其视为高精度带锯。

典型线径范围为 0.004 英寸至 0.012 英寸，也有细至 0.0006 英寸的线。WEDM 广泛用于模具行业，以及医疗零件中小型槽等难加工特征的切割。

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EDM 打孔或“穿孔机”依赖管状电极，介电液流经其中心并流回，类似内冷钻头。

正如 Sodick Inc. 增材制造和 HSM 业务经理 Evan Syverson 指出，EDM 打孔机是制造喷气发动机叶片和叶片细节扩散孔的主要方法。

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成型 EDM 使用的电极（通常为石墨或铜）常按工件形状的镜像或反向加工，也可使用圆形、方形及其他形状。与 EDM 打孔类似，电极可旋转、公转或往复进出工件，在产生各种独特几何形状的同时提高金属去除率。

无论哪种技术，GF Machining Solutions EDM 产品经理 Eric Ostini 等专家都迅速指出 EDM 最重要的三件事：冲洗、冲洗、冲洗。因为没有高效冲洗，会发生短路，导致生产率下降、零件质量差，甚至损坏电极。

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您的车间哪里可以用 EDM？Makino Inc. EDM 产品线经理 Brian Pfluger 表示，随着工件材料用常规手段加工难度增加，EDM 工艺变得更具吸引力和生产力。例如长径比增加、需要极小切削刀具的场合。

EDM 相较铣削和车削有优势。因 EDM 是非接触工艺，可在无偏移担忧下加工极小、薄壁、蜂窝或高耸工件。

EDM 无毛刺。可实现尖锐内角，圆角半径低至 0.001 英寸。金、铂等昂贵材料可几乎无切屑损失地加工。即使在 Rene 41 和 L-605 等恶劣高镍合金中，EDM 也能轻松保持“几个十分位”精度，几乎无需担心刀具快速磨损。

航空航天制造商用 EDM 生产涡轮叶片成形孔。医疗公司用它切割支架、夹具和微型鳄鱼夹齿。齿轮制造商用它生产单件链轮。光学元件制造商用它制作镜面光洁度。

应用远不止这些。

尽管功能强大，EDM 操作难度不大于其他 CNC 机床。EDM 机床具有相同的 X、Y、Z 轴。许多 EDM 系统具有类似车床和加工中心的对话式控制，其他支持 G 代码、固定循环和离线编程软件。

用于夹持工件的虎钳和夹具与车间其他地方使用的相似，但通常由 400 系列不锈钢而非工具钢和铸铁制成。

EDM 加工工艺差异显著，重点在于冲洗、公转策略、芯子保持和修光次数。但任何熟练机床操作员都能快速掌握。

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