ماشینکاری با تخلیه الکتریکی (Electro discharge machining (E.D.M
تاریخچه
فرآیند  EDMبرای اولین بار در سال 1768 توسط سرجوزف پرستیلی استفاده شد و بیش از صد سال سپری شد تا به شکل امروزی از آن استفاده عملی شود. در سال 1943 دو دکتر روس به نام های  B.R. and N.I. Lazarenko هنگامی که سایش کنتاکهای سوئیچ را بررسی میکردند نتیجه گرفتند که از تخلیه جرقه می توان برای ماشین کاری مواد و شکل دهی آنها که با روشهای قبلی مشکل بود استفاده کرد. با شروع جنگ جهانی اول و دوم وکاربرد فراوان در صنایع نظامی  این فرآیند دستخوش تحولات و تغییرات زیادی شد.
تعریف فرآیند EDM
اسپارك یا Electrical discharge machining (E.D.M)  یك روش ماشین كاری غیر سنتی است كه در آن فلز(قطعه کار) توسط جرقه های الكتریكی با تناوب زماني، به صورت حجم هاي فلزي كوچك (آرد مانند) بتدريج از سطح قطعه كار جدا مي سازد كه به اين عمل اصطلاحا اروژن (erosion – به معناي فرسايش) گفته
مي شود .
جرقه ها بین الكترودكه معمولا مسی یا گرافیتی است و قطعه كار كه فاصله كم و كنترل شده ای با هم دارند ایجاد میشوند. الكترود به فرم مورد نظر ساخته میشود و با پیشروی آن در قطعه كار در نهایت حفره ای ایجاد میشود. هیچ تماس مستقیمی بین الكترود و قطعه كار وجود ندارد و در نتيجه نيروي فيزيكي نخواهيم داشت. اگر بخواهيم روشهاي براده برداري را به دو دسته مكانيكي و فيزيكي تقسيم كنيم مي بايست فرزكاري ، تراشكاري و سنگ زني و غيره را جزو روشهاي مكانيكي دسته بندي كرده و براده برداري به روش الكترو شيميايي (ECM) و اسپارك كاري (EDM) را در دسته فيزيكي جاي داد. یك مایع دی الكتریك که غالبا از مواد نفتی سبك است فاصله بین الكترود و قطعه كار را پر كرده و محیط مناسبی برای تولید جرقه ها ایجاد میكند. تفاوت مهم EDM و ECM در سيال مورد استفاده در فرآيند است در ECM سيال بكار رفته رساناي جريان (الكتروليت) بوده اما در EDM از سيال به عنوان عايق (دي الكتريك) استفاده مي شود. در EDM هم الكترود و هم قطعه كار الزاما باید هادی الكتریسیته باشند. آهنگ جداشدن فلز يابراده برداري به رسانايي الكتريكي قطعه كار بستگي دارد نه سختي آن. 
اساس فرآیند EDM
اين روش براي ماشين كاري كليه مواد هادي جريان به كار مي رود با هر مقدار سختي كه داشته باشند و از چهار بخش تشكيل مي شود:
1- الكترود
2- قطعه كار
3- سيال دي الكتريك
4- منبع تامين جريان
هدف از استفاده از دي الكتريك كاهش دما در منطقه ماشينكاري و انتقال ذرات ماشين كاري شده از منطقه ماشين كاري مي‌باشد تا جرقه ها مناسب و متمرکز زده شوند و اصطلاحا پديده آرك (Arc) اتفاق نيافتد.
چنانچه بين دو الكترود (قطعه كار و الكترود) اختلاف پتانسيلي(ولتاژ) اعمال شود در اثر برخورد شديد الكترون ها به دي الكتريك بين دو الكترود مولكولهاي دي الكتريك يونيزه مي شوند و كانالي از يون بين دو الكترود به وجود مي آيد كه به آن كانال پلاسما گويند.(پلاسما حالت چهارم ماده است) و در اثر بر خورد شديد يونها به قطعه كار باربرداري صورت مي گيرد.
با زدن جرقه از يك سو و پيشروي ابزار به سمت قطعه كار از سوي ديگر (به صورت ارتعاش رفت و برگشتي با فركانس بالا) به مرور زمان شكل ابزار در قطعه كار براده برداري مي شود .هر جرقه درجه حراتي بين 8000 تا 12000 درجه سانتيگراد توليد مي كند . اندازه چاله اي كه هر جرقه از قطعه بار برمي دارد به ميزان انرژي جرقه بستگي دارد كه مهمترين عامل موثر منبع تامين جريان است عمق چاله به وجود آمده از چندين ميكرون تا 1 ميليمتر متفاوت است.
1-الکترود
معمولا برای ماشینکاری یک قطعه به شکل دلخواه از الکترود ابزاری به شکل تصویر قطعه استفاده میشود. در روش EDM ابزار از جنس فلزاتی با نقطه ذوب بالا و رسانایی الکتریکی خوب انتخاب می شود این مواد باید ارزان بوده و به روشهای مرسوم به راحتی شکل بگیرند. مس و تنگستن مس – گرافیت – برنز- آلومینیوم های ریختگی – بور- نقره و تنگستن نقره از جمله الکترودهایی هستند که با توجه به سرعت ماشین کاری ومقدار سایش و کیفیت سطح مورد نظر در این فرآیند استفاده می شوند. در فرايند ماشين كاري الكتريكي بر خلاف ماشين كاري  مكانيكي فلز ابزار مي تواند از فلز قطعه كار نرمتر باشد و براده برداري نيز هيچ ارتباطي به سختي مكانيكي قطعه كار ندارد.  هر چند که فلزات سخت کمي سخت تر از فلزات نرم براده برداري مي شوند.
برخی از دستگاههای اسپارك قادرند در چند محور حركت كنند ولی غالب این دستگاهها دارای یك كلگی هستند كه الكترود به آن وصل شده است و با یك سیستم سرو كنترل فقط در جهت عمودی حركت می كنند.
اگر كلگی بدون كنترل به سمت پایین حركت كند با قطعه كار برخورد كرده و بین آن وقطعه كار اتصال كوتاه ایجاد میشود. سرو سیستم كنترل حركت كلگی مانع این امر شده و با مقایسه ولتاژ بین الكترود و قطعه كار با یك ولتاژ مرجع مانع نزدیكی بیش از حد این دو و ایجاد اتصال كوتاه میشود. اگر ولتاژ بین الكترود وقطعه كار بیش از ولتاژ مرجع باشد كلگی به سمت پایین میرود و اگر كمتر شود برمی گردد.
در حین اسپارك و با خورده شدن قطعه كار فاصله بین آن و الكترود زیاد می شود و بنابراین ولتاژ بین آنها افزایش می یابد. سیستم كنترل كلگی را آن قدر پایین می آورد تا این ولتاژ مساوی ولتاژ مرجع شود. بدین ترتیب در تمام طول ماشین كاری فاصله هوایی بین الكترود و سطح ماشین كاری شده قطعه كار ثابت باقی می ماند. وقتی الكترود تا عمق از پیش تنظیم شده در قطعه كار فرو رفت استپ دستگاه عمل كرده و كلگی را بیرون می كشد.
فـــــاصله الكترود و قطعه كار در محلی كه جرقه زده میشود بین 1/0 تا 4/0 میلی متر است.
ياد داشتن اين نكته كه  اگر هر دوي قطعه كار و الكترود هم از يك جنس باشند، بيشترين سائيدگي در قطعه ای بوجود مي آيد كه روي الكترود منفی بسته شده باشد ، بنابراين براي بدست آوردن خوردگي ماكزيمم از قطعه كار ، در حاليكه الكترودمان سايش بسيار كمي داشته باشد، بايد قطعه كار را به پايه منفی و الكترود يا ابزار را به پايه مثبت وصل كنيم.
2- قطعه کار
قطعه كارباید رسانای جریان الکتریکی بوده و توسط گیره نگهدارنده در حمامي از دي الكتريك غرق ميشود. و اين دي الكتريك پنج سانتيمتر بالاتر از سطح قطعه كار را مي پوشاند ، اينكار از آتش گرفتن  دي الكتريك در اثر جرقه ها جلوگيري ميكند.
3-سیال دی الکتریک
سيال انتخاب شده بايد مقاومت بالایی داشته باشد اگر مقاومت کم باشد تخلیه زود انجام می شود و اگر مقاومت زیاد باشد خازن قبل از تخلیه جرقه بیشتر شارژ می شود و باید تا زمان وقوع شكست الكتريكي بعدي ، نارسانا باقي بماند . زمانيكه به ولتاژ دلخواه  رسيديم سيال بايد سريع بشكند (شكست الكتريكي ) و پس از عمل تخليه در زمان خاموشي پالس باز سريع غير يونيزه شده به حالت اول برگردد. به علاوه ظرفیت گرمایی آنها زیاد است و بنابراین خنک کننده های موثری هستند و در ضمن به علت ویسکوزیته کم برای خارج کردن ضایعات ماشینکاری از دهانه اسپارک مناسب می باشند. دی التریک همچنین برای متمرکز کردن انرژی تخلیه در یک کانال با سطح مقطع بسیار کوچک به کار میرود و به علت تبخیر دی الکتریک فشار در کانال پلاسما به سرعت به مقدار حدودatm 200 افزایش پیدا
می کند، این فشار بالا از تبخیر فلز فوق گرم جلوگیری می کند.
در آغاز دی الکتریک عاری از ذرات فرسوده شده و ضایعات دیگر است ولی در ادامه کار مقدار ضایعات ایجاد شده در دهانه الکترود و قطعه کار زیاد شده و عمل تخلیه الکتریکی به خوبی انجام نمی شود و باعث تخلیه ناخواسته قوس می شود که در نتیجه آن ابزار و قطعه کار خراب می شوند. بنابراین دي الكتريك در چرخه اي توسط پمپ مي چرخد و تصفیه میشود و فاصله بین الکترود و قطعه کار را شستشو میدهد تا از تجمع ذرات جلوگیری شود. سرعت مایع دی الکتریک 1 متر بر ثانیه می باشد.
این شستشو به دو روش تزریق یا مکش انجام می شود. در روش مکش دی الکتریک از قطعه کار یا الکترود مکش می شود این تکنیک برای جلوگیری از مخروطی شدن بر اثر ایجاد جرقه بین ضایعات ماشینکاری و دیواره های کناری الکترودها به کار میرود. روش جریان تزریقی هم در آن دی الکتریک از سوراخهایی که برای عبور جریان در قطعه کار یا الکترود ایجاد ایجاد شده تغذیه می شود. در روش تزریقی به علت ایجاد تخلیه عرضی که براثر حرکت ذرات در کناره الکترودها اتفاق می افتد قطعات مخروطی می شوند.
برخی از مواد دی الکتریک عباتند از: نفت- پارافین- روغن سبک- آب یون زدایی شده
4- منبع تامین جریان
منابع تغذیه دستگاههای اسپارك از انواع خازنی-مقاومتی( RC )  و انواع لامپ های خلا به انواع ترانزیستوری كه درحال حاضر از آنها استفاده می شود تكامل یافته اند. از منابع RC هنوز هم برای سوراخ كاری سوراخ های قطر پایین استفاده می شود. الكترود و قطعه كار به دو سر يک منبع ولتاژ DC با ولتاژي بالاتر از 50 ، 60 ولت و فرکانس kHz5 وصل شده اند. فرسایش فلز کاتد ممکن است 5/99 درصد باشد در حالیکه در آند سایش کمتر از 5/0 درصد حفظ می شود. بنابراین الکترود کاتد قطعه کار(+) و الکترود آند ابزار(- ) است.
پالس های مربعی شكل DC توسط یك جریان مستقیم به دو سر قطعه كار و الكترود اعمال میشوند. در حالت ایده آل هر پالس یك جرقه تولید میكند. جرقه در محلی كه مقاومت الكتریكی كمتر است تولید می شود. بر اثر جرقه ها كل سطح تقابل قطعه كار و الكترود خورده می شود. اساس تكنولوژی منابع تغذیه ماشین های اسپارك تولید امواج مربعی نسبت به زمان است. وقتی كه الكترود از قطعه كار فاصله دارد ولتاژ برابر ولتاژ مدار باز یعنی در حدود 100 ولت است . با نزدیك شدن الكترود به قطعه كار در محلی كه كمترین فاصله وجود دارد دی الكتریك شروع به یونیزه شدن میكند و تخليه الكتريكي صورت ميگيرد در نتیجه جریان ایجاد شده افزایش می یابد و ولتاژ تا حدود 35 ولت كاهش می یابد. بدین ترتیب یك جرقه زده می شود. با هر جرقه ای حفره كوچكی هم در سطح الكترود و قطعه كار از طریق ذوب و تبخیر مواد ایجاد می شود. زمان وصل پالس را می توان به زمان یونیزه شدن وزمان جرقه و زمان دی یونیزه شدن تقسیم كرد.
 زمان قطع پالس به ذرات اجازه می دهد توسط جریان دی الكتریك شسته شده و دور شوند و سیال یونیزه شده با سیال تازه جایگزین شود. زمان قطع پالس باید از زمان دی یونیزه شدن بزرگتر باشد تا مانع تداوم جرقه در یك نقطه شود. تااز وضعیتی كه به آرک (چسبیدن الکترود) گفته می شود جلوگیری شود.
 در منابع تغذیه پیشرفته امكان تنظیم مستقل زمان قطع و وصل پالس ها وجود دارد. محدوده این زمان ها عموما بین 2تا1000میكرو ثانیه است. نرخ ماشین كاری در یك منبع تغذیه 125 آمپری از تقریبا صفر در پرداخت تا حداكثر 410 میلیمتر مكعب بر دقیقه تغییر می كند. یك منبع تغذیه 400 آمپری می تواند تا 4350 میلی متر مكعب بر دقیقه ماشین كاری كند.
پالسها با انرژی زیاد و فرکانس کم برا خشن کاری و براده برداری زیاد با پرداخت سطحی ضعیف به کار می رود ولی پالسهای با انرژی کم و فرکانس بیشتر ، پرداخت را ظریفتر ولی سرعت براده برداری را کم می کند.
فرآيند EDM شش مرحله دارد:
 1- الکترود به قطعه کار نزديک شده. هر دو بار دار ميشوند (معمولا قطعه کار مثبت و الکترود منفي)
 2- چون سطح الکترود و قطعه کار هر دو در اشل ميکروني داراي پستي و بلندي مي باشند بنابراين بين دو نقطه که نزديکترين فاصله را نسبت به جاهاي ديگر با هم دارند جرقه الکتروني شکل مي گيرد.
 3- کانال پلاسما شکل مي گيرد.
 4- در اثر تمرکز بالاي کانال پلاسما چاله اي از قطعه کار ذوب مي شود.
 5- فشار کانال پلاسما بسيار بالا است .با قطع شدن جرقه و در پي آن قطع شدن کانال پلاسما چون مذاب در آن دما و فشار نمي تواند دوام داشته باشد به يکباره با حالت انفجاري به اطراف پراکنده مي شود. این ذرات به صورت کره های کوچک و به قطر 100-2 میکرومتر مجددا منجمد میشوند.
 6- دي الکتريک با شستشوي خود ذرات پراکنده شده را جمع آوري مي‌کند.
 صافي سطح و سرعت ماشيکاري
صافي سطح به ابعاد جرقه توليدي بستگي دارد. هر چه جرقه قوي تر باشد سطح خشن تر ولي سرعت ماشين کاري خيلي بيشتر خواهد بود. سطح اسپارك شده خصوصیات منحصر به فردی دارد و از حفره های زیادی كه اندازه یكسانی دارند تشكیل می شود. بر خلاف سطوح حاصل از ماشین كاری سنتی جهت ماشین كاری اثری بر جای نمی گذارد. چون اندازه حفره ها بستگی به انرژی هر جرقه دارد و انرژی هر جرقه در محدوده وسیعی قابل تغییر است بنابراین پرداخت سطح حاصل از اسپارك در محدوده ra=0/2 یا12 μm  تغییر میكند. (سطحيکه مثل آينه عمل مي کند.) 
سطح اسپارك شده به دلیل سرد بودن قطعه كار و وجود دی الكتریك كوئنچ می شود. ضخامت لایه متأثر از اسپارك نسبتاً نازك است. در خشن كاری 13 و در پرداخت 01/0 میلی متر می باشد.
مزایای ماشین كاری به روش اسپارك عبارت است از :
1- چون تماس بین قطعه كار و الكترود وجود ندارد ایجاد دیواره های نازك و اشكال ظریف امكان پذیر است.
2- عموماً می توان قطعات با شكل پیچیده را ماشین كاری كرد.
3- نرخ ماشین كاری وابسته به سختی قطعه كار نبوده و متناسب با نقطعه ذوب قطعه كار است. بنابراین موادی كه قابلیت ماشین كاری كمی دارند مثل كاربیت های سمانته و فولادهای ابزاری آبكاری شده را میتوان ماشین كاری كرد.
4- ماشین كاری بدون پلیسه است.
5- برای ساخت انواع قالب ها مانند قالب های تزریق پلاستیك _قالبهای اكسترود_ آهنگری و دایكاست فقط موارد محدودی از انواع قالبهای ساخته شده با این روش هستند.
6- از این روش مستقیماً در خط تولید استفاده می شود.
تکنولوژی های مدرن
ماشینهای تخلیه الکتریکی با موتورها خطی
اينجا بحث در مورد موتورهاي خطي است كه از سرعت بسيار بالاي (m/min36) برخوردار هستند. ماشين هاي ياد شده بسيار دقيق و سريع مي باشند كه قادرند روي فلزات سخت كار كنند و كيفيت سطحي كه ايجاد ميكنند در حدي است كه نياز به پرداخت كاري را برطرف ميكنند . به هر ترتيب ، اسپارك هاي مجهز به موتورهاي خطي قادرند سريعتر ، دقيق تر و عميق تر از ساير اسپارك ها كه موتور خطي ندارند براده برداري كنند . براي مثال يك اسپارك كه با موتور خطي كار مي كند مي تواند يك حفره (cavity) به عمق mm70 را در 2 ساعت وچهل دقيقه براده برداري كند در حالي كه در همان شرايط از لحاظ ابعاد الكترود و ساير پارامترها ، ماشينهاي مرسوم و قديمي با صرف زماني به اندازة 2 ساعت تا عمق mm 40 براده برداري ميكنند . در كل موتورهاي خطي در اسپارك به قدري سريع محور Z را حركت مي دهند كه ميتوان چنين تصور كرد كه ماشين كاري حفره هاي عميق نيازي به زمان شستشو ندارند .
ماشین های تخلیه الکتریکی با منبع تغذیه پلاریته مثبت
با گسترش استفاده از منابع تغذیه(solid state) كاربرد پلاریته مثبت،اتصال قطب مثبت منبع تغذیه به الكترود بیش از گذشته عمومیت یافته است. در بعضی از منابع تغذیه در فواصل معینی یك پالس معكوس ایجاد می شود تا حتی الامكان مانع چسبیدن الكترود و قطعه كار) آرك  (DC شود مثلا به ازای هر 15پالس معمولی یك پالس معكوس ایجاد می شود. منابع تغذیه بر حسب ظرفیت جریان از 10تا 1000آمپر طبقه بندی می شوند.
اسپارك عمودی CNC :
اسپارك های cnc  سه محوره و حتی شش محوره ساخته شده كه مثل فرز cnc  با الكترود كروی كوچكی می تواند انواع سطوح پیچیده را ماشین كاری كنند .
مزایای اسپارك های CNC :
- تعیین موقعیت الكترودها نسبت به نقاط مرجع .
- ایجاد چند حفره در قطعه كار با پارامترها های اسپارك یكسان .
- تعدیل و اصلاح سایش الكترود با تنظیم تماس آن روی سطوح مرجع .
- كنترل قطعه كار بدون باز كردن آن با نصب پروب هایی در نشیمن گاه الكترود .
- امكان تنظیم سریع دستگاه برای قطعه كار و الكترود خاصی بر اساس نرخ ماشین كاری یا درجه پرداخت سطح .
- امكان ذخیره سازی و استفاده مجدد از اطلاعات مربوط به مقدار افست الكترود در مواردی كه محور الكترود منطبق بر محور نصب الكترود نیست خطای چرخش الكترود را نیز می توان اصلاح كرد .
- وجود چند سیستم مختصات برای قطعاتی با موقعیت های خطی و دورانی مختلف .
- امكان ایجاد افست های كوچك و بزرگ با الكترودهای شبیه فرز برای خشن كاری و پرداخت .
برخی دیگر از کاربردهای EDM
سوراخکاری
در سوراخکاری با EDM معمولا از الکترود لوله ای توخالی استفاده می شود و سیال دی الکتریکبرای خروج آسان ضایعات ماشینکاری شده از داخل لوله به سمت پائین رانده می شود. این تکنیک بیشتر در صنعت موتور هواپیما به کار رفته است مثلا تولید کانالهای خنک کاری در پره های توربینی که از فلز سخت مثل آلیاژهای پایه نیکل ساخته شده به این روش انجام می شود. این کاربردها با سیستمهای پیشروی الکترود اتوماتیک و هدایت کننده الکترود چند جهتی و ماشینهای چند سر و یا مکانیزم انتقال قطعه کار پیشرفت کرده اند و با ماشین های فعلی می توان سوراخکاری همزمان با بیش از پنجاه الکترود تا حداقل قطر 3/0 میلیمتر انجام داد. سوراخ کاری EDM سوراخ های بسیار دقیق با نسبت ارتفاع به قطر 1: 100 (برای این کار RAM EDM مورد نیاز است که قطرهای سیم ها به کوچکی
" 00078/ 0(mm 2 % ) می باشد.)
EDM سیمی
الکترود ابزار یک سیم مسی یا برنجی به قطر 05/0-25/0 میلیمتر است که به طور پیوسته روی دو قرقره با سرعت 3 متر بر دقیقه پیچانده می شود. دی الکتریک که معمولا آب یون زدایی شده است به صورت هم محور با سیم به منطقه ماشینکاری تزریق می شود. با حرکت دائمی سیم همیشه یک قسمت تازه الکترود ابزار روی قطعه کاری که به میز ماشین گیر شده است قرار دارد و عملیات براده برداری انجام می شود. از همین تکنیک اما به صورت EDM سیمی افقی برای برشکاری  استفاده می شود.
تولید قالب
کاربرد جالب دیگر فرآیند EDM تولید اجزاء سه بعدی مثل قالب و ماتریس آن است. چرخش الکترود ابزار تکنیکی است که به طور فزاینده ایی در تولید قالب به کار میرود. این سیستم کمک میکند تا الکترود سیمی مسیر بزرگتر و پیچیده تری را نسبت به سایر حرکات الکترود طی کند. دو مزیت اصلی چرخش عبارتند از: 1- سایش ابزار روی سطح الکترود توزیع می شود و بنابراین تا 70 درصد مصرف الکترود را کمتر می کند. 2- حرکت موثرتر سیال دی الکتریک به علت اغتشاش حاصل از حرکت الکترود
بافت دار کردن با EDM

بافت سطحی تسمه های فولادی احیاء شده سرد اثر زیادی برکارآیی عملیات دیگر مثلا چسبیدن رنگ دارد. روش مرسوم بافت دار کردن شات بلاست است که کنترل آن بسیار مشکل می باشد. بافت دار کردن با EDM سطح غلتکهای نورد تسمه بافت سطحی بسیار پایدار و دقیق روی تسمه ایجاد می کند.غلتک در یک مخزن می چرخد و پیوسته با لایه نازکی از دی الکتریک پوشیده می شود یک الکترود که از چند قسمت مسی یا گرافیتی تشکیل شده می چرخد و با سرو کنترل به غلتک دور یا نزدیک می شود تخلیه تکراری با فرکانس بالا باعث ایجاد تخلیه های الکتریکی پایدار با انرژِی بالا می شود و در نتیجه حفره های زیاد کوچکی روی غلتک ایجاد می گردد به این ترتیب سطح غلتک مات و یکنواخت و فشرده شده و زبری آن 5-1 میکرومتر خواهد بود.

ماشینکاری الکتروشیمیایی(ECM):
Electro Chemical Machining
الکترولیز به طور موفقیت آمیزی درفرآیندهای آبکاری برقی،شکل دهی
برقی و پرداختکاری برقی بکار گرفته شده است.فرآیند برداشت ماده
توسط تجزیه یا حل شدن شیمیایی از سال 1780 میلادی کشف شده
است ، اما در طی چند دهه گذشته این روش بهتر مورد استفاده قرار
گرفته است.این فرآیند همچنین به عنوان فرآیند شکل دهی
الکتروشیمیایی غیر تماسی نیز شناخته میشود.مشخصه قابل توجه
الکترولیز این است که انرژی الکتریکی برای تولید واکنش شیمیایی مورد
استفاده قرار میگیرد.بنابراین ، فرآیند ماشینکاری راکه بر اساس این اصل
استوار است به عنوان ماشینکاری شیمیایی میشناسند.این فرآیند بر
اساس قوانین تجزیه الکتریکی فاراده عمل میکند.در ECM اختلاف
پتانسیل الکتریکی DC کمی(25-5)ولت به دو الکترود یا به عبارت دیگر به
کاتد و آندی (آند قطعه کار است و کاتد ابزار)که در الکترولیت قراردارند
اعمال میشود
انتقال الکترونها بین یونها و الکترودها مدار الکتریکی را کامل میسازد.فلز
به صورت اتم های منفرد از سطح آند جدا میشود و در الکترولیت به صورت
یونهای مثبت ظاهر میشود.در ماشینکاری الکتروشیمیایی فلزجدا شده به
صورت هیدروکسیدهای فلزی جامدرسوب کرده ظاهر میشود.
الکترولیتهای مورد استفاده در ECM حاوی اسیدها یا در حالت کلی
تر،نمکهای قلیایی
محلول در آب میباشند.وقتی که الکترولیت با سرعت زیاددرحد
فاصل.بین.دو الکترود حرکت میکندچندین کاررا انجام میدهد.این الکترولیت
محصولات واکنش الکتروشیمیایی رارقیق میکند و آنها را از این فاصله خارج
میسازد، حرارت رابا سرعت بیشتر وبه مقدار زیادتری منتقل میکند و تمرکز
یونها را بر روی سطح الکترود محدود میکند تا نرخ های ماشینکاری
یشتری حاصل شود.دبی حجمی الکترولیت بر اساس سرعت جریان
الکترولیت ، فاصله بین دو الکترود و سایز قطعه ای که ماشینکاری میشود
تعیین میگردد. خواص الکترولیت (ترکیب،غلظت،مقدارPH،دما و غلظت
عناصرخارجی) همراه با شکل ابزار به دلیل اینکه متغیرهای مهمی
هستند که شکل قطعه ماشینکاری شده (پروفیل آند)را تعیین میکنند باید
دقیقا کنترل شوند.انتخاب الکترولیت بسیار مهم است.اغلب از کلرید
سدیم(نمک معمولی)به عنوان ماده ای که ارزان و به راحتی موجود
میباشد استفاده میشود.به منظورحفظ   MRR مطلوب لازم است
الکترولیت تحت فشار بالایی یه فاصله بین دوالکترود
پمپاژگردد.
بنابراین،شکلی که قراراست درآند ایجاد شود به عوامل زیادی بستگی
دارد اما این عوامل را میتوان فقط به چگالی شدت جریان و شکل کاتد
محدود کرد.
ماشین ابزار ECM  شامل چهار زیر سیستم اصلی میشود:
1- مولد قدرت
2- سیستم تغذیه و تمیز کردن الکترولیت
3- سیستم ابزار و تغذیه آن
4- قطعه کار و سیستم نگهداری آن
۱- مولد قدرت:
در حین فرآیند ECM یک جریان مستقیم بالا (ممکن است تا 40000A نیز
باشد) و یک اختلاف پتانسیل الکتریکی پایین(در حدود 5-25V)در حد فاصل
بین دو الکترود مطلوب است تا کنون بالاترین چگالی جریان بدست آمده در
حدود 20000A/CM2 بوده است. بنابراین جریان متناوب سه فاز به کمک
یک رکتیفایر و یک ترانس به یک جریان بالای مستقیم با ولتاژ پایین تبدیل
میشود. رکتیفایرهای کنترل شده سیلیکونی
 (SCR)به خاطر عکس العمل سریع در برابرتغیرات به وجود آمده درحین
فرآیند و کوچک بودن ، جهت انجام عمل یکسوکنندگی و همچنین تنظیم
ولتاژ،مورد استفاده قرار میگیرند.
۲- سیستم تغذیه و تمیز کردن الکترولیت:
سیستم تغذیه و تمیزکاری الکترولیت شامل یک پمپ،فیلترها، لوله ها،
شیرهای کنترل ، سیم پیچهای گرم کننده یا سرد کننده ، فشارسنجها و
مخزن ذخیره میباشد.دریچه های تغذیه  الکترولیت ممکن است در ابزاریا
قطعه کار یا فیکسچربا توجه به نوع حرکت مورد نیاز الکترولیت ساخته
شوند.جهت بدست آوردن MRR زیادو دقت بالا معمولا فاصله بین دو
الکترود باید کمتر از 1mm باشد.جریان آرام الکترولیت باید حفظ گردد و به
این منطور باید از هر نوع انسداد این فاصله کم توسط ذراتی که الکترولیت
با خود حمل میکند جلوگیری به عمل آید. بنابراین تمیزی الکترولیت ضروری
میباشد معمولا الکترولیت به کمک فیلترهایی از جنس فولاد زنگ نزن ،
مونل یا هر ماده مقاومدر برابر خوردگی تمیز میشود.جهت عملکرد مناسب
، این فیلترها باید به طور متناوب تمیز گردند. بمنظوربدست آوردن نتایج
مطلوب میتوان فیلترها را در لوله تغذیه الکترولیت درست قبل از ظرفی که
قطعه کاردرآن قرارگرفته است نصب نمود.
۳- ابزار و سیستم پیشروی آن:
نظر به اینکه ابزار و فیکسچرها باید برای مدت زمانی طولانی در یک محیط
خورنده بکار گرفته شوند استفاده از موادی که در برابر خوردگی مقاوم
باشند در این محیط ضروری است. هدایت حرارتی و الکتریکی بالای ابزار
نیز از ضروریات اصلی میباشد. ماشینکاری آسان ابزار نیز به همین اندازه
مهم است به این دلیل که دقت ابعادی و پرداخت سطح ابزار بطور
مستقیم بر دقت و پرداخت سطح قطعه تاثیر میگذارد. آلومینیم ، برنج ،
برنز ، مس ، کربن ، فولادزنگ نزن و مونل از موادی هستند که برای این
منظور استفاده میشوند . علاوه براین قسمتهایی از ابزار که عمل ECM در
آنجا مورد نیاز نیست باید عایق کاری شوند. برای مثال ، عدم عایق کاری
دیواره های جانبی ابزار قالبسازی باعث ماشینکاری ناخواسته قطعه
ودرنتیجه از بین رفتن دقت قطعه ماشینکاری شده میشود. برای ساخت
فیکسچرها استفاده از مواد غیر خورنده و مواد نارسانای الکتریکی توصیه
مشود. همچنین فیکسچرها و ابزار باید به اندازه کافی صلب باشند تا
وقتی تحت نیروهای بالای هیدرولیکی قرار میگیرند مرتعش یا خم نشوند.
۴- قطعه کاروسیستم نگهداری آن:
با این فرآیند تنها قطعات کاری که از لحاظ الکتریکی رسانا باشند را میتوان
ماشینکاری نمود.خواص شیمیایی جنس آند (قطعه) به مقدار زیادی بر
نرخ برداشت ماده (MRR) تاثیر میگذارد. وسایل نگهدارنده قطعه کار از
موادی که از لحاظ الکتریکی نارسانا باشند ساخته میشود و دارای خواص
پایداری حرارتی خوب و جذب رطوبت پایین میباشند.
برای مثال پلاستیک های تقویت شده با گرافیت ، پلاستیکها ، پرپلکس
و... موادی هستند که برای ساخت وسایل نگهدارنده قطعه کار مورد
استفاده قرار میگیرند.
مزایا و محدودیتهای ماشین ابزار ECM  :
ECM مزایای قابل توجهی را ارائه می دهد. این فرآیند میتواند اشکال
بسیار پیچیده و منحنی شکل را دریک مرحله ماشینکاری ایجاد نماید. تنها
از یک ابزار برای ماشینکاری تعداد زیادی قطعه میتوان استفاده نمود ،
بدون اینکه این ابزار شکل و سایز خودش راازدست بدهد.از لحاظ تئوری
عمر ابزار در ECM خیلی طولانی است. این  فرآیند چند مزیت دارد از
جمله اینکه توانایی ماشینکاری قطعه کار مسقل از خواص فیزیکی و
مکانیکی آن است. سطوح ماشینکاری شده بدون تنش و پلیسه با
پرداخت سطح خوب مقاومت بهتر در برابر خوردگی و دقت بهتررا میتوان با
این فرآیند ایجاد نمود. این فرآیند دورریزکمتری ایجاد کرده ، کارکردی
اتوماتیک دارد و کل زمان ماشینکاری و هزینه های  مربوط به انبارداری را
نیز کاهش می دهد.
ECM محدودیتهای خاص خود را دارد و تنها میتواند برای موادی که رسانای
الکتریسیته هستند به کاررود. علاوه براین دقت قطعات ماشینکاری شده
به عواملی مانند طرح ابزار، مقدار کنترل اعمال شده بر فرآیند ، پیچیدگی
اشکال تولیدی و .... بستگی دارد. ماشینکاری موادی که دارای نقاط
سخت ، ذرات ناخالص ، ماسه و پوسته باشند مشکلات اجرایی را ایجاد
میکند. ECM تحت بعضی شرایط قادر به تولید اقتصادی تلرانس های
ابعادی مطلوب در قطعه کار نیست. این فرآیند نمیتواند گوشه ها و لبه
های تیز ایجاد کند. به منظور غلبه براین مشکل محققان بطور مداوم
درگیربهبود تکنولوژی سیستم و تجهیزات ECM هستند.
 کاربردهای ماشین ابزار ECM  :
سالهاست اصول ECM برای انجام عملیاتهای ماشینکاری متعددی بکار
گرفته شده که چند نمونه از آنها عبارتند از: گرد تراشی
(تراشکاری)،واشربری،خان کشی،سنگ زنی،مته کاری سوراخهای
ریز،قالب سازی،سوراخ کاری،پلیسه زدایی و برش سنبه ای،این فرآیند
بطوروسیعی درصنایع مرتبط باهواپیمایی،تکنولوژی هسته ای، سفینه
های فضایی،خودروها، توربین ها وغیره استفاده میشود. مثال هایی از
کاربرد هایECM عبارتند از: ماشینکاری پره های توربین از جنس آلیاژهای
محکم ومقاوم در مقابل حرارت، کپی کاری سطوح داخلی و
خارجی،برشکاری شیارهای منحنی الخط ، ماشینکاری قطعات پیجیده،
تولید مقاطع منحنی دار طویل،ماشینکاری چرخ دنده ها،تولید صحیح
وبدون عیب نازل تیغه دار برای مصرف در لوکوموتیوهای دیزلی،تولید رینگ
های استلیتی و شاتون،ماشینکاری دیافراگم های نازک با قطر زیاد و.... .
این فرآیند بیشتر مورد توجه کسانی قرار گرفته که با ماشینکاری مواد
سخت وچقرمه مخصوصا برای قطعاتی با اشکال پیچیده سروکاردارند. با
وجود این از تمامی توانایی های این فرآیند بدلیل مشکلات طبیعی که در
طراحی ابزار وسازگاری با محیط وجود دارداستفاده نشده است.
خواص مکانیکی قطعات ماشینکاری شده توسط  ECM  :
آگاهی ازتاثیرات ECM بر خواص مکانیکی قطعاتی که توسط این فرآیند
ماشینکاری
شده اند اهمیت بسیاری دارد و به مقدار زیادی بر استفاده از آن در صنایع
مختلف تاثیر گذار می باشد.به سختی می توان مدرکی دال بر تردی
هیدروژنی قطعات ماشینکاری شده توسطECM یافت. دلیل اصلی این
مطلب این است که در حالیکه برداشت فلز دراثر تجزیه آندی درآند صورت
می گیرد، هیدروژن در کاتد ظاهر می شود. گزارش شده است که فرآیند
مورد بحث تاثیری برشکل پذیری،استحکام تسلیم،استحکام نهایی و
میکرو سختی قطعات ماشینکاری شده ندارد.
لایه های سطحی صدمه دیده در حین ماشینکاری قراردادی یا توسط
فرآیندهای دیگر را می توان با استفاده از این فرآیند برداشت و به این
ترتیب خواص قطعه کار را بهبود بخشد.
با وجود این، برداشت لایه ها به این طریق از سطح قطعه کار استحکام
خستگی قطعات ماشینکاری شده را با روشهای قراردادی را کاهش می
دهد. سطوحی که به روش قراردادی ماشینکاری شده اند دارای تنش
های پس ماند فشاری هستند که باعث استحکام خستگی بالاتر آنها
میشود. این حقیقت بطور تجربی مورد تائید قرارگرفته است. با این
حال،استحکام خستگی مورد نیاز را میتوان بعدها دوباره با عملیات
مناسب پرداخت مکانیکی دیگری ایجاد نمود. عملیاتهای مکانیکی بعدی
در سطح قطعه تنش های فشاری ایجاد می کند. بطوریکه قطعه کار
نهایی میتواند خواص خستگی را به گونه ای که قابل مقایسه و یا بهتر از
خواص خستگی قطعاتی که به صورت مکانیکی پرداخت شده اند به
نمایش بگذارد. پرداخت سطح ایجاد شده توسط ecm ممکن است عامل
کاهش خواص خستگی نیز باشد. سطح تولیدی با ecm عموما خواص
سایشی ، اصطکاکی و مقاومت در برابر خوردگی بهتری نسبت به
سطوحی که توسط روشهای مکانیکی تولید شده اند دارند.