鑽孔放電加工：定義與應用

「EDM 鑽孔是一種先進的金屬製造技術，透過受控放電創造出複雜的金屬形狀。它可以複製精確的圖案，確保以卓越的精度生產複雜的零件。”

電火花鑽孔， 又稱快孔放電加工機、微孔放電加工機、爆孔放電處理機、深孔放電處理機和小孔放電處理機， 是一種非傳統的 減材製造技術 用於在金屬上鑽出最佳切口和孔。比較的 與其他傳統鑽孔技術相比，EDM 有助於鑽出透過這些傳統方法無法實現的最小直徑或微觀孔。

此外，它還可以靈活地處理各種硬金屬，包括 鋼、鋁和銅， 確保設計工程師能夠準確有效地達到他們想要的規格。此外，它還可以提供高品質、光滑的飾面，並且需要最少的後處理。

本文將重點介紹 EDM 鑽孔的關鍵方面、其應用、優點、缺點以及許多其他內容。

 

EDM 鑽孔：概述

電火花鑽孔

放電加工，或電火花加工， 是一種方便的加工技術，可精確地製造精確的深孔或小直徑 高導電材料中的孔。 

這種巧妙的技術利用受控旋轉電極來腐蝕或蒸發材料。採用 EDM 鑽孔的主要好處是它能夠在加工過程中產生最少的廢物。此外，它有助於精確和完美地形成細孔。

 

電火花加工鑽孔：工作機構

電火花鑽孔工作原理

工作機制：

1. 該過程首先在電極和工件材料之間產生放電或火花。這種旋轉空心電極通常由黃銅、銅石墨和碳化鎢製成。
2. 這種高能量放電透過在工件上形成最佳的小孔來腐蝕材料。
3. 在此過程中，介電流體（去離子水或煤油或石蠟油等油）會持續沖洗電極和工件之間的間隙。這些液體有助於去除侵蝕材料（碎片）並透過防止鑽孔時發生熱損壞來冷卻工件。

 

電火花鑽孔的類型

在現代鈑金製造中，有兩種​​類型 電火花鑽孔, 電火花加工，和沈降片電火花加工，很有用。讓我們討論一下這些類型的關鍵方面；

1. 線切割

線切割加工也被稱為 線切割 EDM 或 WEDM。這項非凡的技術使用鍍鋅黃銅製成的細導線作為電極。電極沿著通常由 CNC（電腦數控）控制的程式路徑引導，以在工件上形成切口和輪廓。 

線切割鑽孔 

工件材料和電極絲浸入介電流體中，以促進放電並去除腐蝕的材料。 線切割加工服務 特別適合在金屬、合金和某些陶瓷等包容性導電材料中鑽孔輪廓.

該工藝廣泛應用於航空航天、汽車和模具行業，用於創建高精度和可重複性的複雜部件。

2. 電火花成型機

電火花加工機，或沖壓電火花加工，使用石墨或銅電極在工件上形成深孔。 與線切割放電加工類似，在沖壓放電加工中，工件材料和電極浸入介電液中，兩者之間發生放電。 

電火花放電加工鑽孔

這導致工件上的材料被侵蝕以形成所需的形狀。該技術通常用於塑造具有複雜幾何形狀和更精細細節的模具、沖模和工具部件。 

此外，該工藝適用於公差嚴格且性能優異的應用 表面處理 是必要的。這些功能使其在以下行業中脫穎而出 注塑成型  壓鑄。

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電火花加工的替代技術

這是一個表格，展示了替代方案 電火花鑽孔 在相似性、差異性和切割尺寸方面。

表： EDM 的替代技術及其異同

方法	相似	差異	切割尺寸
激光切割	非接觸式切割技術	使用聚焦雷射光束去除材料	通常有小孔 直徑範圍從0.1毫米到5毫米。
超音波切割	毛刺形成最少	利用超音波振動切割材料和鑽孔，  無需電氣連接	小到中型的孔， 直徑通常為 1 毫米至 15 毫米
水射流切割	適用於切割多種金屬材質	使用與磨料混合的高壓水來切割材料	中型至大型孔， 直徑通常為 5 毫米至 50 毫米。

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電火花加工鑽孔有哪些優點？

電火花鑽孔 與其他鑽井技術相比，該方法具有多種優點；這些都是;

• EDM 鑽孔在創建具有嚴格公差的複雜孔時具有卓越的精度。
• 此外， 電火花鑽孔機 產生高度平滑的切割，熱影響區最小，並且透過保持其完整性不會對工件金屬造成任何嚴重的機械應力。
• 該過程產生無毛刺且乾淨的精確孔。這種卓越的功能減少了二次精加工作業的需要。
• 它為生產具有複雜孔洞要求的小批量零件或原型提供了經濟且快速的選擇。
• EDM 鑽孔是一種非接觸式加工工藝，可減少刀具磨損並精確控制孔的尺寸和尺寸。

 

電火花加工鑽孔有哪些缺點？

讓我們評估一下使用EDM鑽孔製程的缺點；

• 電火花鑽孔機 與其他傳統鑽孔方法相比，速度較慢，尤其是對於較厚的材料或較大的孔。
• 電火花加工機的設備和運作成本相對較高，導致大量生產的效率和經濟性較低。
• 此工藝僅適用於導電金屬。並且可以形成過切。
• 電極會隨著時間的推移而磨損，從而導致額外的維護和加工成本。
• 然而，電火花加工可以產生英寸級完美的孔，但與其他鑽孔方法相比，它可能會導致更粗糙的表面光潔度。
• 該過程會產生高熱並產生金屬碎片，可能需要進一步採取適當的通風和廢物處理措施。

 

電火花鑽孔常用金屬

許多金屬和合金都與鑽孔放電加工技術相容。這些金屬以其卓越的導電性能而聞名。讓我們詳細討論一下它們的特點；

鐵件

各種等級的鋼材，例如 碳鋼、工具鋼與不銹鋼 受到 EDM 鑽孔的青睞。在這些鋼種中，碳鋼具有卓越的強度和相對的承受能力。工具鋼專為需要韌性、耐磨性和耐熱性的模具應用而設計。 

最後， 不銹鋼因其耐腐蝕性和美觀性，在汽車食品加工和醫療領域中廣泛應用。

鋁

鋁具有優異的導電性。這種特殊的特性會在鑽孔過程中產生高放電。而且， 其輕質特性、耐腐蝕能力和高導熱性使其成為飛機零件、汽車零件、電子外殼和消費產品等應用的理想選擇。 

鋁最好的部分是它對環境無害，這使得它適合在航空航天和汽車領域的許多應用中使用。

銅

銅在其他金屬中具有很高的導電性。但與其他材料相比，它的價格相對昂貴。銅在電氣和電子工業中廣泛用於佈線、連接器、電路板和電氣元件，其中導電性至關重要。

黃銅 

黃銅是由銅和鋅組成的合金。大多數情況下，設計專業人士將黃銅與銅一起使用，因為它具有優異的性能 機械加工性。這些應用包括管道裝置、裝飾五金、樂器和兼具耐用性和美觀性的配件。

鈦

鈦 是一種輕質但堅固的金屬。它在航空航太、醫療和工業應用中的用途相當廣泛。其高強度重量比、耐腐蝕性和生物相容性使其非常適合飛機零件、醫療植入物和高性能機械應用。

鎳合金

因科鎳合金和蒙乃爾合金是兩種常見的鎳牌號，因其耐高溫、耐腐蝕和卓越的強度而被廣泛使用。它們用於航空航太、船舶、化學加工、石油和天然氣行業，用於在惡劣條件下需要耐用性的應用。

鎢

鎢比其他材質相對柔軟。它經常與銅一起使用。其高熔點、硬度和耐磨性使其適用於鑽頭、切割工具、模具和高溫型材零件等工具應用。

 

電火花加工鑽孔的應用

很多行業都選擇 電火花鑽孔 適用於各種工業應用。它的用途涵蓋從航空航太到消費品。讓我們討論一下這些部門如何從這種可靠的技術中受益。

1.航空航天工業

該技術廣泛應用於汽車行業，用於在渦輪葉片、航空葉片、發動機零件和飛機結構上創建微孔。 

這些孔對於調節溫度和確保航空引擎的最佳性能至關重要。電火花加工廣泛用於飛機組件的成型以及噴油嘴噴嘴、液壓部件和結構配件的成型。

2.汽車工業

EDM 鑽孔非常適合汽車零件，例如噴油器、引擎閥門、保險桿、保險桿零件和煞車系統。它提供客製化並提高車輛的整體效率。此外，它還適用於塑造汽車零件，如噴油器噴射圖案、閥座和感測器外殼。

3.醫療行業

如今，醫療產業正在快速發展。 EDM 鑽孔預計在手術工具、一次性注射器、整形外科和牙科植入物、螺絲、骨固定板以及具有尺寸穩定性和良好表面光潔度的手術工具組件中創建複雜的特徵。

4. 工具和模具製造

工具和模具製造商過度依賴 電火花鑽孔 用於創建注塑模具、壓鑄模具和 沖壓 用於各種工業應用的模具。 

此外，它也廣泛適用於在工具鋼、硬質合金和其他模具材料上鑽冷卻孔、頂針孔和小特徵。 

此外，它還應用於模具和模具維護，以修復損壞的模具，去除損壞的刀片，並提高整體工具性能。

5. 電子行業

在電子應用中，鑽孔放電加工是不可或缺的。它可以在印刷電路板 (PCB)、微電子、PCB 通孔和微流體通道中創建微小孔。

6. 能源與發電

EDM 在能源領域有許多應用。它使製造商能夠在燃氣渦輪機零件、蒸汽渦輪機葉片和發電輔助設備中鑽出輪廓。 

此外，它還有助於在高溫合金中創建冷卻孔、流道、熱交換器管、燃燒室部件、渦輪機翼型件和複雜的幾何形狀。 

了解更多： 醫療器材製造中的 EDM（放電加工）

 

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加起來

電火花鑽孔 已成為各種工業應用中使用的高度適應性加工製程。這 電火花加工技術 具有獨特的優勢，並且能夠處理最堅硬的材料。它產生最小的工具磨損和熱影響區。

此外，它還廣泛應用於航空航太、汽車、醫療、電子、工具、能源和消費性電子產品。微孔、冷卻孔和精緻特徵是不可或缺的。 

然而，它有一定的優勢，例如能夠在硬質材料上鑽出精確的孔，但它也有一些限制，例如加工速度較慢和初始成本較高。因此，優化這些缺點包括選擇適當的加工參數、確保正確的電極對準、使用沖洗介電流體以及定期維護設備。 

總體而言，電火花加工有助於生產先進技術和基礎設施所需的優質零件。

 

常見問題

Q1.影響電火花加工鑽孔性能的因素有哪些？

某些關鍵因素可能會影響鑽井性能，例如：

• 電極材料
• 介電液 
• 加工參數例如；電壓、電流和脈衝持續時間 
• 工作材料，以及
• 零件幾何形狀 

Q2。 電火花鑽孔適合大量生產嗎？

雖然 EDM 鑽孔精度很高，但由於與其他批量生產方法相比其加工速度較慢，因此通常用於生產少量零件。

Q3。優化 EDM 鑽孔製程有哪些有用的技巧？

優化 EDM 鑽孔的技巧包括：選擇適當的加工參數，確保正確的電極對準，使用高品質的介電液，並定期維護設備以獲得最佳性能。

Q4。可以使用 EDM 鑽孔的材料？

此技術適用於高導電金屬，例如合金、陶瓷和半導體材料。

Q5. EDM 鑽孔有哪些限制？

電火花鑽孔的限制包括與傳統鑽孔方法相比加工速度較慢、初始設備成本較高以及對非導電材料的限制。

 

資源

阿夫扎爾·艾哈邁德，（2021）， 使用帶孔口的管狀電極的新型 EDM 深孔鑽削策略：CIRP 年鑑：DOI：10.1016/j.cirp.2021.04.004，取自 科學直接