電火花線切割加工是在電火花加工的基礎上發展起來的一種新的工藝形式，是用線狀電極靠火花放電對工件進行切割，故稱為電火花線切割。電火花線切割加工已經獲得廣泛的應用。線切割加工方法具有設備成本低、生產效率高以及工具電極的設計和製造大大簡化等特點，同時還可節約一部分材料。因此，線切割加工方法自問世於前蘇聯以來，得到了迅速的發展。
線切割技術自誕生以來，獲得了迅速的發展，逐步成為一種高精度和高自動化的加工方法，被廣泛應用於模具、成型刀具、難加工材料及精密複雜零件的加工製造。電火花線切割機床分高速走絲線切割機和低速走絲線切割機兩種。國外生產的主要是低速走絲線切割機[20]，比較知名的機床生產公司有瑞士的Charmilles、Agie、日本的Sodick及三菱電機等公司，而國內生產的主要是高速走絲線切割機[21]。自1955年世界上研製出第一台線切割加工機床，隨著新技術的不斷應用，低速走絲線切割機的發展已經很成熟，加工精度、自動化程度比較高，占領很大的國際市場，但費用太高，不適合中小企業用戶的需求。
我國也是較早研究電火花線切割加工方法的國家之一，幾乎在低速走絲線切割機誕生的同時，我國也研製出自己獨創的高速走絲線切割機。高速走絲線切割機的最大優點是結構簡單、成本低廉且在普通工件加工中具有很高的適應性[22]。雖然，這類機床精度低、自動化程度相對低速走絲線切割機床也低得多，但機床價格便宜，適合中小企業用戶的需求。經過幾十年的發展，高速走絲線切割機在工藝裝備和自動化方麵都有很大的提高。目前，高速走絲線切割機在國內有廣大的用戶，而且近年來機床還遠銷東南亞及中東一些國家，切割速度也已經由過去的20~40mm2/min提高到100mm2/min以上，有的可達到260mm2/min以上，機床的加工精度為±0.01mm，工件的表麵粗糙度為Ral.25~2.5μm，因而可滿足一般模具加工和複雜零件製造的要求[23]。
線切割技術水平較高的國家是瑞士、日本。由於數控技術、脈衝電源、機床設計等方麵的不斷進步，線切割加工技術指標逐年提高。在機床自動化方麵，對自適應控製、模糊控製、自動穿絲等現代技術進行了深入的研究[24~26]，並應用到線切割機床上。
1.4.2電火花加工技術國內外研究現狀
1.4.2.1國外研究現狀
近年來，國外學者對電火花加工機理和工藝參數進行了深入的研究。
其中，Chen等通過電火花放電加工過程的理論分析，研究了不同的加工放電電流、脈寬、脈間參數對放電加工效率和表麵加工質量的影響，建立了放電加工中材料去除率和加工表麵粗糙度的理論模型，推導出材料去除率公式，公式表明材料去除率隨放電電流、脈衝寬度的增加而增加，隨脈衝間隔的增加而降低[27]。
Singh等通過大量的理論研究認為：放電加工過程中，材料的熔化是材料去除的主要原因，但對短脈衝(小於5μm)放電加工，材料的熔化不再是材料去除的主要原因。在短脈衝放電時，材料沒有足夠的時間吸收足以使其局部熔化的熱量，因此短脈衝放電中幾乎沒有熔融現象發生。短脈衝放電加工中，材料的去除主要靠作用在工件表麵的靜電力。對於長脈衝(大於100μm)放電加工靜電力的作用變得微不足道。他們推導出了計算短脈衝放電加工中的靜電力公式[28]。
Cogun等通過改變電火花加工條件，發現：不同放電延遲脈衝數量存在著係統的變化；不同放電延遲脈衝的頻率曲線具有左斜和高頂點特征，改變脈寬、脈衝間隔和放電頻率，頻率曲線的斜度和高度會發生係統變化；工件和工具電極的蝕除主要發生在脈衝放電階段的前200ns，約占整個脈衝放電階段的15%[29]。
Crookall理論推導出了電極磨損錐度公式，建立了多電極重複精加工使用的電極數與加工的槽孔錐角間的關係，為選擇精加工電極數量提供了依據[30]。
Kunieda等通過對單脈衝放電之後的放電凹坑進行了觀察，發現放電凹坑的周圍有很多較小的放電凹坑，據此推斷出，在單脈衝放電期間，帶電粒子在一個小的區域內高速運動，產生運動的原因是陰極表麵和內部材料功函數的差異以及放電凹坑底部和上緣的電場力差異[31]。
隨著國外製造技術的發展迅速，各種先進的電火花加工設備已大量用於生產實踐。
目前，發達國家的微細電火花加工技術已進入工業應用階段，甚至商業銷售階段，如日本鬆下精機、瑞士夏米爾、阿奇、美國麥威廉斯等公司都有較成熟的產品[32~37]。其中日本鬆下精機的產品性能最優，約需20萬美元左右。另外，日本東京大學的增澤隆久、豐田工業大學的毛利尚武等學者正在研製開發的機床也都具有很高的水平，是該研究方向上的主要代表[38]。
日本鬆下精機生產的MG-ED82W是目前國際上功能最強的一種商品化高精度微細電火花加工機床，該機床的脈衝電源采用RC微能馳張式電源，其最小脈衝能量可達10-7J，是傳統電火花加工電源能量的1/10到1/100。此外，機床還配有加工狀態監測的顯微測量係統和WEDG單元。在機床上可完成微細電火花微軸加工(WEDG)、微孔加工、三維結構銑削加工、成型加工等多種電火花加工[39]。
日本豐田大學古穀克司、毛利尚武等人開發的一種新型微電火花加工機床[40]，其平行機構具有高頻響應、多自由度和高剛度等特點，在此被用作微電火花加工終端驅動器，使之產生掃描運動。微電火花加工電極具有3個自由度，即沿X，Y方向的2個傾斜運動和1個沿Z方向的移動，配合各種形式和各種自由度的工作台，即可加工各種複雜微曲麵。
德國柏林技術大學生產技術研究中心(ProductionTechnologyCenter)在夏米爾公司的Robofil2000五軸線切割機床的基礎上改進而成的。其原理是將1個可回轉主軸頭安裝在線切割機床的上導絲頭上，將1個微線電極磨削裝置安裝在機床的工作台上，而且該機床還在工件的夾緊係統上安裝了回轉裝置，以便加工多種複雜型麵。該加工中心能實現微線切割、微型腔加工、微線電極磨削、微電火花鑽削和銑削等多種微電火花加工。由於該加工中心功能眾多，因此非常適合加工各種複雜的型麵[41]。
1.4.2.2國內研究現狀
國內電火花加工的理論研究逐漸深入，不斷有新發現、新突破。
其中，亓利偉等通過電火花加工理論研究發現，在脈衝放電持續期間，放電通道的位置和形狀並非一成不變，放電通道中的等離子體很容易受幹擾而產生劇烈震蕩，使放電通道出現扭折，表現出波動特性。這是因為帶電粒子在放電通道中的振蕩可分解為縱振和橫振兩個分量，橫振分量是引起放電通道波動的原因。放電通道的波動使放電通道中心帶電粒子密度最大的點不會始終落在放電斑點的中心點，而是在放電區域內遊動。在這種情況下，電極表麵上的放電區域內某一點所受到的衝擊壓力是變化的，放電所形成的凹坑也隨之變化。放電通道達到位形平衡後，其橫振對材料的拋出起主導作用[42]。
趙偉等在研究電火花放電通道中帶電粒子運動規律時發現，放電通道中主要是電子在運動，即使在大脈寬條件下，放電正離子的運動也遠弱於電子的運動。此結論突破了傳統的放電通道是由數量大體相等的帶正電和帶負電及中性離子組成的觀點[43]。
周勇等研究認為，采用負極性進行電火花加工時，工具電極的損耗主要是由於火花放電前幾百納秒出現的電子流對工具表麵的轟擊造成的，並指出所造成的工具損耗僅與脈衝電壓、電流及極間介質介電常數有關[44]。
目前，國內製造的電火花設備已大量用於生產，而高精度加工設備仍處於研究階段。
在這方麵，南京航空航天大學起步較早，上世紀九十年代宋小中博士利用研製以步進電機為執行件的電火花微細加工裝置進行了微細孔、微細電極、微細軸類零件的工藝實驗，曾經加工出的微細軸軸徑達到Ф20μm×200μm，加工的微細孔孔徑達到Ф25μm×150μm[45]。
近幾年，哈爾濱工業大學在電火花加工研究方麵取得了令人矚目的成果。開發研製了微細電火花加工裝置，整個裝置的基座部分全都有花崗岩組成。X，Y，Z精密伺服機構構成了實現三維運動的基本部件，每個方向上的運動部件由直流伺服電機驅動[46]。
2003年，哈爾濱工業大學在趙萬生教授的領導下，設計並研製出了一台高精度微細電火花加工係統原理樣機[47]。該係統分為機械和電氣兩大部分，機械部分主要由4個部分組成：橫軸布局旋轉主軸、步進電機及壓電陶瓷伺服進給裝置、製作微細電極的反拷係統和讀數顯微鏡。
清華大學精密儀器與機械學係製造工程研究所在電火花加工方麵也有一定的研究。該所研製的微細電火花加工裝置的X、Y兩維運動采用高精度絲杠的XY工作台，Z軸采用摩擦進給機構，精密旋轉主軸由小支架整體固定在豎直導軌的滑塊上，與上端摩擦傳動機構通過圓盤磁性吸合連接中間利用小鋼珠保持磁間隙；主軸通過高精度軸承固定在小支架上，自身僅有旋轉運動，由Z軸運動部件帶動旋轉主軸作上下進給運動，旋轉與進給運動獨立；在旋轉主軸下方引入固定導向機構[48]。
1.4.3電火花加工技術的發展趨勢
電火花加工技術作為一種特種加工技術，具有很強的實用價值，其工藝手段在許多情況下是常規製造技術無法取代的。電火花加工工藝的發展方針是通過對電火花加工機理的研究，進一步揭示放電過程的內在規律，並以此為指導，推動電火花加工工藝向高效率、高精度、低損耗、微細化方向發展[49]。隨著生產領域對電火花加工技術需求的不斷增加，電火花加工技術的發展主要表現在以下幾個方麵：