碳纤维复合材料是典型的难加工材料，复杂形状的零件通常采用材料成型的方法制造，但成型之后往往需进行二次加工以满足精度或装配要求。由于材料的强度、硬度高，导热性差，各向异性，层间结合强度低等特性，采用传统的加工方法，往往导致分层、开裂、毛刺、纤维拔出等加工缺陷，很难达到较高的加工精度，且刀具磨损严重，加工成本高，给碳纤维复合材料的加工和应用领域带来很大的困扰。激光加工、水射流加工、超声波加工等非传统加工方法可用于加工碳纤维复合材料，但往往会产生较大的热影响区、冲击破坏、阶梯状分层、裂缝等加工缺陷。

　　电火花加工是热加工，通过两极间脉冲性火花放电产生的局部、瞬时高温使加工材料因熔融飞溅或汽化而被蚀除，是典型的非传统加工方法，加工过程中无直接的机械接触，不受材料力学性能的限制，适合加工一些高硬度、高强度、高脆性的导电材料，可获得较高的加工精度，广泛应用于航空航天、模具制造等行业。

　　电火花线切割加工利用移动的金属丝作电极，对工件进行放电蚀除，切割成型，根据电极丝的走丝速度，可分为快走丝与慢走，慢走丝加工一般采用黄铜作电极丝，电极丝单向运动，走丝速度通常低于0.2m/s，可进行多次切割加工，能够获得较高的加工精度，对于难加工材料、板材、异形孔、窄缝、复杂形状工件等的高精度加工具有明显的优势。为了推动碳纤维增强复合材料加工与应用领域的发展，解决传统加工产生的加工缺陷，将电火花线切割用于碳纤维复合材料加工领域具有重要的意义。

　　有研究显示电火花加工CFRP，碳纤维和环氧树脂的导热性以及熔沸点的巨大差异导致材料的蚀除情况具有明显的方向性；研究发现裸露碳纤维会导致加工过程中频繁地发生短路现象，短路脉冲约占总脉冲数的10%~60%，但在CFRP电火花加工过程中，短路现象可加快CFRP的蚀除速度，纤维方向与加工表面平行时短路现象更容易发生，材料去除率更高，当放电间隙减小时，短路现象发生的频率减少；CFRP具有各项异性，不同方向的放电凹坑形貌不同，材料的蚀除速度不同，导致加工表面呈现出高低不平的阶梯状，电极丝进给方向平行于纤维方向时的材料去除率高于垂直方向。

　　使用热感摄像机观察电火花加工CFRP的特性，研究发现，放电轨迹的形状取决于碳纤维的排布方向，而非电流的流向，大部分放电能量消耗在了工件表面的碳纤维上。随着脉冲能量的增大，分层、热影响区等缺陷增多，表面粗糙度变大，小能量下加工可获得较高的加工质量。设计专用夹具将压缩空气和去离子水引入工件的上下表面，及时冷却孔的进出口表面，吹灭电弧，来改善加工质量，对比未喷雾加工，喷雾加工有效地减小了进出口表面的热影响区、提高了加工精度和表面质量、加工效率提高约21.6%。

　　阅读延伸：《碳纤维复合材料是否可以采用激光切割工艺》