在电火花微孔加工过程中,无论是正极还是负极,都会受到不同程度的电蚀。即使是相同材料,例如钢加工钢,其正、负电极的电蚀量也是不同的。这种单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。如果两电极材料不同,则极性效应更加复杂。我国通常把工件接脉冲电源的正极(工具电极接负极)时,称“正极性"加工;反之,工件接脉冲电源的负极(工具电极接正极)时,称"负极性"加工,又称"反极性”加工。

产生极性效应的原因很复杂,对这一问题的笼统解释是:在火花放电过程中,正电极表面受到负电子撞击,而负电极表面受到正离子的撞击,各自受到瞬时热源的作用,在两极表面所分配到的能量不一样,因而熔化、气化抛出的电蚀量也不一样。这是因为电子的质量和惯性均小,容易获得很高的加速度和速度,在击穿放电的初始阶段就有大量的电子撞向正极,把能量传递给正极表面,使电极材料迅速熔化和气化。而正离子则由于质量和惯性较大,启动和加速较慢,在击穿放电的初始阶段,大量的正离子来不及到达负极表面,而到达负极表面并传递能量的只有一小部分正离子。所以在用短脉冲加工时,电子的轰击作用大于离子轰击作用,故正极的蚀除速度大于负极的蚀除速度,这时工件应接正极。当采用长脉冲(即放电持续时间较长)加工时,质量和惯性大的正离子将有足够的时间加速,到达并撞击负极表面的离子数将随放电时间的增长而增多;由于正离子的质量大,对负极表面的撞击破坏作用强,同时自由电子挣脱负极时要从负极获取逸出功,而正离子到达负极后与电子结合释放位能,故负极的蚀除速度将大于正极,这时工件应接负极。因此,当采用窄脉冲(例如,纯铜电极加工钢时,尔<10us)精加工时,应选用正极性加工;当采用长脉冲(例如,纯铜电极加工钢时,t>80 us)粗加工时,应采用负极性加工,可以得到较高的蚀除速度和较低的电极损耗。

能量在两极上的分配即电子和正离子对电极表面的轰击无疑是影响极性效应的重要因素。但是,近年来的生产实践和研究结果表明,正的电极表面能吸附工作液中分解游离出来的碳微粒,形成碳黑膜减小电极损耗。例如,纯铜电极加工钢工件,当脉宽为8 us时,通常的脉冲电源必须采用正极性加工,但在用分组脉冲进行加工时,虽然脉宽也为8 pus,却需采用负极性加工,这时在正极纯铜表面明显地存在着吸附的碳黑膜,保护了正极,因而使钢工件负极的蚀除速度大大超过了正极。在普通脉冲电源上的实验也证实了碳黑膜对极性效应的影响。若采用脉宽为12 pus,脉间为15 pus,往往正极蚀除速度大于负极,应采用正极性加工。当脉宽不变,逐步把脉间减少(应配之以抬刀,以防止拉弧),使其有利于碳黑膜在正极上的形成,就会使负极蚀除速度大于正极,因而可以改用负极性加工。实际上是极性效应和正极吸附碳黑之后对正极的保护作用的综合效果。

由此可见,极性效应是一个较为复杂的问题。除了脉宽、脉间的影响外,还有脉冲峰值电流、放电电压、工作液以及电极对的材料等都会影响到极性效应。

从提高加工生产率和减少工具损耗的角度来看,极性效应越显著越好,故在电火花微孔加工过程中必须充分利用。当用交变的脉冲电流加工时,单个脉冲的极性效应便相互抵消,增加了工具的损耗。因此,电火花微孔加工一般都采用单向脉冲电源。

为了充分地利用极性效应,应合理选用工具电极的材料,选用最佳的电参数,正确地选用极性,使工件的蚀除速度最高,工具损耗尽可能小。