电火花加工中目前应用最广泛的加工介质为电火花加工油和去离子水等液体介质。液中电火花加工存在的问题是电极损耗较大。1997年,日本学者国枝正典等提出了气中电火花加工,其优点在于电极损耗率低,但由于放电间隙小造成加工中短路率非常高。气中电火花加工多采用管状工具电极。但在微细电火花加工中,工具电极直径通常在100μm以下,需要在线制作,而在线加工出外径低于100μm的管状电极非常困难。若需在气中进行微细电火花加工,往往需要从电极外侧施加高速气体射流,但是由于气中电火花加工的放电间隙非常小,导致排屑困难,加工非常不稳定。因此,若需提高气中微细电火花加工的稳定性,必须增大放电间隙以改善极间状态。在本文中,大气压氮气冷等离子体射流被用作微细电火花加工介质。大气压冷等离子体射流的宏观温度低至室温或略高于室温,不会对待加工区域金属材料表面造成热损伤。其中富集大量的离子、电子、激发态原子、分子及自由基等活性粒子,可使工件与电极之间的火花放电更易发生,增大击穿距离,促进电蚀产物的排出,从而改善极间的放电状态,降低短路率,提高加工效率。因此可能在保留气中电火花加工优点的前提下,获得比气中更高的加工效率。冷等离子体射流中的微细电火花加工,电蚀产物依靠电极外侧的高速射流直接从加工区域吹离。因此,射流的方向可能会对冷等离子体射流中微细电火花加工的特性造成影响,但是至今未见相关报道。本文首先分别沿着平行与垂直于铣槽加工方向施加射流开展了大量微细电火花铣槽实验,实验结果发现:当沿着平行于铣槽加工方向施加射流时,加工性能显著优于沿铣槽加工垂直方向施加射流,可获得比垂直方向更高的材料去除率、更低的表面粗糙度和更短的电极长度增加量。基于COMSOL~Multiphysics多物理场仿真软件对两种射流施加方向下的放电间隙内的速度场进行的模拟结果表明:当射流方向平行于铣槽轨迹时,无论是底面放电间隙中的射流速度还是侧壁放电间隙的射流速度,都远大于射流方向垂直于铣槽轨迹时对应的射流速度。这可能就是导致沿不同方向施加射流导致加工性能差异的原因。