電火花又稱放電加工和電蝕加工，在日本稱為放電加工，在前蘇聯稱為電蝕加工。它是利用兩極間脈衝放電時產生的電腐蝕現象，對材料進行加工的方法。在學術上它屬於電物理加工範疇。電火花加工技術是特種加工技術中最重要的部分之一。
電火花加工是與機械加工性質完全不同的一種新工藝、新技術。機械加工是通過機床部件的相對運動，用比工件材料硬的刀具去切除工件上多餘的部分，來得到成品零件的。但隨著工業生產的發展和科學技術的進步，具有高熔點、高硬度、高強度、高脆性、高黏性、高韌性、高純度等性能的新材料不斷出現，具有各種複雜結構與特殊工藝要求的工件越來越多，仍然采用單獨機械加工方法，有時是難以加工或無法加工的。因此，人們除了進一步發展和完善機械加工方法之外，還努力尋求新的加工方法。電火花加工方法能夠適應生產發展的需要，並在應用中顯出很多優異的性能，因此得到了迅速發展和日益廣泛的應用。
2.1我國電火花加工概況
1944年，前蘇聯學者拉紮連珂夫婦發明了電火花加工，20世紀50年代初期傳入我國，我國開始研究和應用電火花加工技術。先是應用電火花強化(鍍覆)，把硬質合金材料鍍覆於高速鋼車刀和冷衝模刃口上，顯著地提高了車刀和模具的使用壽命；同時使用電火花加工進行穿孔、製模、切斷、磨削、刻寫、取折斷工具和修理工件等。
50年代末期，我國電火花加工開始從研究試用階段進入到生產應用階段。研製成功了各種各樣的電火花成形加工設備。脈衝電源一般都采用RC、RLC及RLCL非獨立弛張式電路；放電間隙自動控製係統采用電機械式主軸頭，如電磁懸浮式、單電機式、雙電機式、雙機差動式等；主要用於加工一般中小型冷衝模。同時，研製成功脈衝發電機作電源的電火花加工設備，用於型腔模具主要是鍛模的加工。
60年代初期，我國研製成功靠模仿型電火花線切割加工設備，能夠切割尺寸精小、形狀複雜、材料特殊的衝模和零件。同時，自行設計的電火花成形加工設備開始成批生產，推動了電火花加工的發展。
在這期間，脈衝電源和控製係統也有很大進展，陸續研製出電子管式、閘流管式等多種脈衝電源及噴嘴—擋板式液壓頭。使冷衝模加工，由小型精密衝模到直徑達1m的大型電機衝模，由單槽落料模到複式和跳步模，由鋼衝模到硬質合金模等都獲得了應用。
60年代中期，在電火花線切割加工中也開始采用電子管式脈衝電源，加工速度比采用RC電源提高了3倍以上。1967年，我國把光電跟蹤控製技術成功地應用於電火花線切割加工中，用自動跟蹤線運動代替靠模仿型控製，進一步提高了加工精度。同時，高速走絲機構進一步完善和推廣，並以乳化液代替煤油，使加工速度大大提高。60年代末期，我國研製出數字程序控製電火花線切割加工設備，並進行批量生產。
70年代中期，電火花線切割加工技術，已經成為我國衝模和一些零件加工的極為有效的加工方法之一。帶有間隙偏移、齒隙補償、切割斜度等功能的設備多種多樣，並不斷完善。編製程序方法不斷簡化，自動編製程序已經實現，小型電子計算機控製和群控也在試用。新型的各種波形的脈衝電源不斷出現，加工範圍進一步擴大，加工工藝指標顯著提高。
電火花成形加工發展也很快。我國研製出晶體管式和可控矽式脈衝電源。在自動控製方麵，我國主要采用的液壓頭，已由滾動導軌發展到靜壓導軌；噴嘴—擋板發展到伺服閥。采用數字控製的步進電機和力矩電機的主軸控製係統及適應抬刀已開始應用。由於這一係列改進，我國型腔模電火花加工進入了一個新的階段，廣泛用於鍛模、壓鑄模、塑料模、膠木模、陶土模、橡皮模、玻璃模和粉末冶金模的加工中。
此外，我國在電火花磨削等方麵也有所發展，磨製小孔具有一定的經驗，並成批生產小孔電火花磨削加工設備。在材料表麵的電火花強化方麵，也有新的進展。表麵粗糙度可達Ra0.2~0.05μm、精度為微米級的回轉式電火花加工，也取得了顯著的效果。
80年代，我國開始改革開放，國民經濟的迅速發展，帶動電火花加工技術快速發展到一個新階段。電火花線切割加工技術發展最快，特別是單板機、單片機數控線切割加工機床達到年產上萬台的數量，成為我國衝模加工製造的主要手段。線切割加工的主要工藝指標已達加工速度120mm2／min，加工精度0.02~0.03mm，加工表麵粗糙度Ra2.5μm。低速走絲線切割也開始引進日本法那科技術，在國內小批量生產。
電火花成形加工技術穩步發展，脈衝電源由晶體管、可控矽電源逐步發展為場效應管電源；自動控製係統采用單片機單軸數控係統。機床已由液壓主軸頭發展為步進電機和伺服電機主軸頭，三坐標采用數顯裝置。
90年代，計算機技術“雪崩式”的發展，更加推動電火花加工技術的進步，特別是在加工精度、加工質量、可靠性、自動化方麵更有長足進步。高速走絲電火花線切割加工機床，普遍采用微電腦控製，並且有人機對話、自動編程、全自動控製、大斜度加工等多項功能，加工工藝指標進一步穩定提高。同時，低速走絲線切割加工機床在我國快速發展，除了大量引進瑞士、日本等國的機床之外，國產低速走絲線切割加工機床質量、產量逐漸接近了國際水平，加工精度進入了微米級。
電火花成形加工技術已從單軸數控、多軸數顯，發展為多軸數控，並具有一定的人工智能，大大提高了加工精度、質量和可靠性。脈衝電源從場效應管發展到IGBT；主軸頭已由步進電機、直流伺服電機，發展到交流伺服電機和直線電機。多種機械加工難以實現的複雜、精密模具和零件被電火花加工技術所攻克。多種高硬度、高熔點難加工材料，也被電火花加工技術逐一解決。
進入21世紀，電火花加工技術更加迅猛發展，成為現代製造技術重要組成部分。電火花加工的數控係統進一步采用人工神經網絡技術、混沌理論、仿真技術，以進一步提高加工的各項工藝指標、加工的可靠性和自動化程度。脈衝電源則在保證電火花加工工藝指標的前提下，向環保、綠色、節能方向發展。電火花加工技術在“微納”加工、“鏡麵”加工、半導體和超硬材料加工中將會發揮越來越重要的作用。
2.2電火花加工的特點和用途
(1)電火花加工的特點
①“以柔克剛”。加工時，工具電極與工件材料不接觸，兩者之間基本沒有宏觀機械作用力，因此能用“軟”的工具電極加工“硬”的工件。如用石墨、紫銅電極可加工淬火鋼、硬質合金，甚至金剛石。
②“精密微細”。由於脈衝放電的能量密度可精確控製，兩極間又無宏觀機械作用力，因此可實現精密微細的加工。如模具和零件窄縫、窄槽、微細小孔等加工，加工精度可達微米級，甚至亞微米級。
③“仿形逼真”。直接利用電能加工，便於實現加工過程的自動化、智能化、現代計算機技術的應用使加工工件仿形更加逼真。
④直接利用電能進行加工，便於實現加工過程的自動化，並可減少機械加工工序，加工周期短，勞動強度低，使用維護方便。
(2)電火花加工的主要用途
①加工各種金屬及其合金材料，導電超硬材料(如聚晶金剛石、立方氮化硼、金屬陶瓷等)，特殊的熱敏材料，半導體和非導體材料。
②加工各種複雜形狀的型孔和型腔工件，包括加工圓孔、方孔、多邊孔、異形孔、曲線孔、螺紋孔、微孔、深孔等型孔工件，及各種型麵的型腔工件。例如加工從數微米的孔、槽到數米的超大型模具和零件。
③各種工件與材料的切割，包括材料的切斷、特殊結構零件的切斷，切割微細窄縫及微細窄縫組成的零件(如金屬柵網、慢波結構、異形孔噴絲板、激光器件等)。
④加工各種成型刀、樣板、工具、量具、螺紋等成型零件。
⑤工件的磨削，包括小孔、深孔、內圓、外圓、平麵等磨削和成型磨削。
⑥刻寫、打印銘牌和標記。
⑦表麵強化和改性，如金屬表麵高速淬火、滲氮、滲碳、塗覆特殊材料及合金化等。
⑧輔助用途，如去除折斷在零件中的絲錐、鑽頭，修複磨損件，跑合齒輪齧合件等。
目前，電火花加工技術已廣泛用於宇航、航空、電子、原子能、計算機技術、儀器儀表、電機電器、精密機械、汽車拖拉機、輕工等行業，以及科學研究部門。
總之，電火花加工是正在發展中的新工藝、新技術。它特有的功能，為各種新型材料的發展和應用開辟了廣闊的途徑，為各種工業產品的改革與製造提供了新的加工設備，為現代科學技術的發展和試驗設計水平的提高提供了有效的手段。
2.3電火花加工實現的基本條件
電火花加工實現的基本條件如下。
①作為工具和工件的兩極之間要有一定的距離(通常為數微米到數百微米)，並能維持這一距離。
②兩極之間應充入介質。對導電材料進行尺寸加工時，兩極間為液體介質；進行材料表麵強化時，兩極間為氣體介質。
③輸送到兩極間的能量要足夠大，即放電通道要有很大的電流密度。這樣，放電時產生大量的熱，足以使任何導電材料局部熔化或汽化。
④放電應是短時間的脈衝放電，由於放電的時間短，放電產生的熱來不及傳導擴散開去，從而把放電點局限在很小的範圍內。
④脈衝放電需要重複多次進行，並且每次脈衝放電在時間上和空間上是分散的，即每次脈衝放電一般不在同一點進行，避免發生局部燒傷。
⑥脈衝放電後的電蝕產物能及時排運至放電間隙之外，使重複性脈衝放電順利進行。
在進行電火花加工時，工具電極接脈衝電源的一極，工件接另一極，兩極間充滿液體介質，放電間隙自動控製係統控製工具電極向工件移動。當兩極間達到一定距離時，極間的液體介質被擊穿，發生脈衝放電，使工件被蝕除一個小坑穴，工具電極也會因放電而出現損耗。放電後的電蝕產物由液體介質排至放電間隙之外，同時經過短暫的間隔時間，使極間恢複絕緣，即消電離。然後再進行下一次脈衝放電，又使工件蝕除一個小坑穴。如此不斷地進行放電蝕除，工具電極不斷地向工件移動，維持適宜的放電間隙，就能在工件上加工出與工具電極形狀相似的型孔或型腔。如果使工具電極或工件進行各種形式的相對運動，則可實現電火花切割加工、共軛回轉加工、磨削加工等。
2.4電火花加工的物理本質
電火花加工的過程是一個相當複雜的微觀的和瞬變的物理過程。它包括介質的擊穿和通道形成過程、能量的分配和熱傳遞過程、電蝕產物的拋出和轉移過程以及工作液的熱解和膠體化學過程。此外還伴隨著發聲、發光和大波段電磁波輻射等。
由於放電的時間極短，放電發生的空間甚小，放電的電流密度或功率密度很高，並且放電又埋藏在電極對深處，這就給觀察和測量這些過程帶來很大困難。因此至今尚未形成完整統一的電火花加工機理的理論。
人們為了研究電火花加工機理，采用了諸如高速攝影、CCD攝像、X光脈衝攝影、掃描電子顯微鏡、幹涉顯微鏡、金相顯微鏡、熱量分配測量儀、壓力測定儀等現代測量儀器和實驗手段，對放電加工的物理過程進行了多方麵的研究，積累了大量的實驗數據，提出了各種定性的和粗定量的理論根據。下麵根據電火花加工物理模型，論述其物理本質。
1.單次放電腐蝕模型
電火花加工是每個單次放電腐蝕積累的結果。因此在研究電火花加工物理過程時，為了簡化過程和便於觀察，常常從開間隙單次放電開始。脈衝電源與電極和工件用導線連接，當極間距離減小到足夠小時，發生介質的擊穿並形成放電通道。放電通道對電極和工件加熱，使之熔化和汽化。與此同時它還加熱周圍介質使之汽化成氣泡。放電初期由於通道迅速膨脹而形成的衝擊波在液中傳播，而氣泡擴展壓縮液體形成氣體、液體動力過程，使熔化的金屬從熔潭中拋出。熔化金屬穿過氣泡進入液體時冷卻成屑，並且加熱液體形成小氣液。當液體加熱汽化時分解出熱解產物。這就是單次放電腐蝕的過程。
為了進一步描述這個物理過程，可以把整個過程分成彼此獨立又相互聯係的三個階段來描述：電離準備階段、放電熱蝕階段和消離拋出階段。
(1)電離準備階段
電離準備階段又分為建立電場、極化搭橋以及電子發射三個分階段。
當極間施加電壓時，在兩極之間立即建立起一個電場，其場強不僅決定於極間電壓，而且決定於極間距離。隨著極間距離的減小，場強增大，由於正極是尖的，極間場強將是不均勻的。兩極之間的距離最小處場強最大。
當場強大到一定程度時，如果介質較為純潔，那麼絕緣的液體分子將產生極化，並在兩極之間形成一個低阻通道。如果介質含有雜質(金屬與炭的微粒、微水滴和微氣泡)，則在電場作用下這些懸浮的雜質將集中到場強最大的地區，即在兩極之間形成一個導電微粒的橋。
(2)放電熱蝕階段
放電熱蝕階段又分為通道形成、通道膨脹和氣泡形成，以及通道膨脹到最大和氣泡擴展三個分階段。
當電子流到達陽極時，即發生介質的擊穿並形成放電通道，這時可以看到兩電極金屬的汽化。放電通道是高度電離的氣體，即等離子體，它是由大體等量的正離子和自由電子構成，並且與介質熱分解形成的氣體和電極上蒸發出來的金屬蒸氣混合在一起。通道一旦形成，脈衝的全部能量便沿此通道釋放在間隙中和兩電極上。放電一開始，通道以每秒幾百米的速度膨脹，由於介質的慣性，以後降低到每秒幾十米。特別是由於通道電流增加而引起的磁壓縮效應和工作液冷卻作用引起的熱壓縮效應使通道收細。在膨脹和壓縮的雙重作用下，使通道維持不大的截麵尺寸。這就使得放電通道具有很高的溫度和很高的壓力。高溫高壓的放電通道強烈地加熱陰極斑點，使該點附近的金屬加熱成為過熱金屬。所謂過熱金屬，就是說它已超過正常壓力下的熔點甚至沸點，但在高壓下這些金屬可能並不汽化甚至也不熔化。隨著通道膨脹其壓力迅速降低，可能使部分過熱金屬爆炸性熔化或汽化，在爆炸力的作用下少量熔化金屬拋出。這時氣泡已經形成並逐步擴展開來。