1、电火花加工在微结构制造中的效能解析

电火花加工在微结构制造中的效能解析

一、电火花加工简介

电火花加工（EDM）是一种用于精确加工导电材料的技术，无论材料的强度和硬度如何，它都能发挥作用。其工作原理是通过工具电极和工件电极之间产生的火花，将电能转化为热能，利用高温使材料熔化和蒸发，从而实现材料的去除。这种加工方式的显著特点是工具和工件之间存在间隙，属于非接触式加工，避免了传统加工中常见的振动和颤振问题。

传统的 EDM 主要用于模具加工，工具电极的尖端形状与加工出的型腔呈负相关。此外，它还可用于加工各种零件、复杂部件、精细形状的组件以及钻微小或纳米级的孔等。随着时间的推移，EDM 衍生出了多种变体，如电火花成型加工、线切割加工、块电火花磨削（BEDG）、铣削和反向加工等。这些变体虽然在制造不同特征和结构方面各有独特能力，但加工原理相同。

不过，在 EDM 加工中，工具磨损是不可避免的问题，这会影响加工特征的尺寸精度。为了提高尺寸精度和加工质量，需要合理选择工艺参数以减少工具磨损，并应用合适的工具磨损补偿技术。而实施补偿技术的前提是准确评估和估计工具磨损及材料去除情况，因此对加工部件的尺寸特征进行恰当评估至关重要。

二、从宏观加工到微加工的转变

EDM 的材料去除现象取决于工具和工件之间加工间隙所释放的能量。在 EDM 过程中，电压以脉冲形式交替施加。施加电压时产生火花，使材料温度升高并熔化、汽化；电压中断时，加工区域形成压力冲击波，将材料排出，在工件和工具上留下凹坑。整个过程在介电介质中进行，介电介质还用于冲洗加工区域的碎屑。

在 EDM 中，材料以凹坑形式被侵蚀，凹坑的尺寸取决于放电能量。低放电能量时，材料的有效单位去除量少，形成浅而小的凹坑；放电能