电火花加工是一种应用广泛的特种加工技术,在导电难切削材料的加工中有着独特的优势,但放电间隙内电蚀产物排出困难制约了电火花加工向高效化、精细化方向的发展。内冲液式放电加工是避免电蚀产物堆积的有效途径之一,然而对于电火花成型加工,施加内冲液比较困难,主要是因为容易在工件型腔的底面产生残余料柱影响加工质量,基于此提出了割缝电极电火花加工技术。割缝电极是一种利用电极内部窄缝向放电间隙内输送新鲜工作液的新型内冲液电极,对于矩形块状电极的成型孔加工,设计了直缝电极与斜缝电极。结合电极的制作条件,选用紫铜作为割缝电极的材质,并利用有限元软件ABAQUS2016对割缝电极进行了热膨胀分析,分析发现,割缝电极的热变形量要大于实体电极,斜缝电极的热变形量大于直缝电极。为提高工作液的利用率,采用耐高温导电胶将割缝电极的侧缝进行了密封,并在高速钢(W9Mo3Cr4V)与SiCp/Al复合材料(20%体积分数)上进行了加工实验,发现割缝电极加工的工件型腔底面没有留下较大的残余料柱,并且所采用的耐高温导电胶安全、可靠,没有发生过早脱落现象,验证了割缝电极用于电火花加工的可行性。利用CFD软件Fluent2019R2对设计的直缝电极与斜缝电极进行极间流场仿真分析,并结合离散相模型仿真分析了两电极极间电蚀产物的运动排出情况。仿真结果表明:割缝电极的窄缝具有提升工作液流速的作用,并且通过调节割缝的走向可以有针对性地提高部分区域流场的流速,有利于促进该区域内的电蚀产物快速排出;斜缝电极底面放电间隙流场的平均流速要高于直缝电极,但斜缝电极流场流速的均匀性较差,存在大面积的低流速区;通过离散相模型仿真发现,直缝电极的电蚀产物排出能力要高于斜缝电极。分析冲液对电火花加工过程的影响情况,并利用对比实验对比分析了实体电极、直缝电极、斜缝电极的加工性能,实验结果表明:割缝电极相较于实体电极可以获得更大的材料去除率,较小的表面粗糙度与圆角半径,但割缝电极的相对电极损耗率要大于实体电极,并且在割缝电极中,直缝电极的各项加工性能都要优于斜缝电极。针对加工性能好的直缝电极开展单因素实验研究,研究脉宽、脉间、冲液压力对材料去除率、电极损耗率以及相对电极损耗率的影响。研究发现:随着脉冲宽度的增加,材料去除率呈先增大后减小的趋势,而电极损耗率与相对电极损耗率逐渐增加;随着脉间的增加,材料去除率逐渐降低,电极损耗率与相对电极损耗率逐渐增加;随着冲液压力的增加,材料去除率呈先增大后减小的趋势,而电极损耗率与相对电极损耗率逐渐增加。施加内冲液增加了割缝电极的损耗率,影响了电极的成型精度,为解决此问题,提出了基于间隙状态检测的自适应冲液技术。利用间隙状态检测电路实时检测加工状态,当检测到极间发生频繁短路或长时间短路时,控制单元控制二位三通电磁换向阀切换工作液流向进行内冲液式加工,冲液预定时间后电磁阀断电回到初始状态进行无冲液加工,并等待下一个短路信号。实验结果表明:在自适应冲液条件下,割缝电极可以获得与连续冲液相当的材料去除率与不冲液相当的电极损耗率,达到了保证加工效率与减少电极损耗的双重目的。