Công nghệ EDM - Gia Công Bằng Tia Lửa Điện

Công nghệ EDM là gì?

Gia công bằng tia lửa điện hay còn gọi là gia công EDM (Electrical Discharge Machining) là một trong những phương pháp gia công kỹ thuật phục vụ cho việc gia công các vật liệu có độ cứng cao, được sử dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp hiện nay.

Hệ thống gia công EDM bao gồm có hai bộ phận chủ yếu: máy công cụ và nguồn cung cấp điện. Máy công cụ gắn điện cực định hình (đóng vai trò là dao) và điện cực tiến tới bề mặt chi tiết gia công sinh ra một lỗ chép hình dạng của dụng cụ. Nguồn năng lượng cung cấp sản sinh ra một tần số cao, tạo ra một loạt tia lửa điện giữa điện cực và bề mặt chi tiết và bóc đi một lớp kim loại bởi sự ăn mòn của nhiệt độ và sự hóa hơi.

Phân loại gia công EDM:

Gia công EDM có thể được phân loại như sau:

• Gia công xung định hình EDM (Die Sinking EDM hay Ram-EDM)

• Gia công vi EDM (Micro EDM)

• Gia công EDM bằng dây cắt (Wire-cut EDM hoặc Wire EDM)

• Khoan EDM (EDM drilling)

• Máy lấy mũi tarô bị gãy (Broken Tap Remover)

ƯU ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ EDM

• Gia công được các loại vật liệu có độ cứng tùy ý

• Điện cực có thể sao chép hình dạng bất kì, chế tạo và phục hồi các khuôn dập bằng thép đã tôi

• Chế tạo các lưới sàn, rây bằng cách gia công đồng thời các lỗ bằng những điện cực rất mảnh.

• Gia công các lỗ có đường kính rất nhỏ, các lỗ sâu với tỉ số chiều dài trên đường kính lớn.

• Do không có lực cơ học nên có thể gia công hầu hết các loại vật liệu dễ vỡ, mềm… mà không sợ bị biến dạng

• Do có dầu trong vùng gia công nên bề mặt gia công được tôi trong dầu

NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ EDM

• Phôi và dụng cụ (điện cực) đều phải dẫn điện

• Vì tốc độ cắt gọt thấp nên phôi trước gia công EDM thường phải gia công thô trước.

• Do vùng nhiệt độ tại vùng làm việc cao nên gây biến dạng nhiệt.

Nguyên lý gia công bằng máy cắt dây tia lửa điện EDM

Cắt dây tia lửa điện là một hình thức đặc biệt của gia công tia lửa điện. Điểm khác nhau cơ bản giữa cắt dây tia lửa điện và xung điện (gia công bằng điện cực thỏi) là thay vì sử dụng những điện cực thỏi có hình dạng phức tạp thì trong Cắt dây tia lửa điện có điện cực là một sợi dây có đường kính từ 0,1 – 0,3mm. Dây này được cuốn liên tục và chạy theo một biên dạng cho trước, cắt được bề mặt 2D và 3D phức tạp.

Chuyển động của dây cắt được điều khiển theo một đường bao nằm trong hệ tọa độ XY. Thường thì bàn máy được điều khiển CNC để tạo ra chuyển động theo các phương X và Y. Chuyển động được điều khiển này tạo thành một đường liên tục với độ chính xác khoảng 0,001mm và chuyển động này phải được lập trình bằng các phần mềm CAD/CAM có modul cho máy cắt dây. Cũng có thể lập trình bằng tay cho các ứng dụng đơn giản. Dây cắt được dẫn hướng thông qua hai cơ cấu dẫn hướng bằng kim cương. Tùy vào đường kính của dây mà đường kính trong của lỗ cơ cấu dẫn hướng có giá trị phù hợp. Thường nhà cung cấp kèm theo máy chính một số bộ cơ cấu dẫn hướng thích hợp cho vài loại cỡ đường kính dây cắt.

Giữa gia công bằng điện cực thỏi và gia công bằng dây cắt có một số khác biệt như sau?

• Gia công bằng điện cực thỏi người ta sử dụng dầu làm chất điện môi thì trong Cắt dây tia lửa điện lại dùng nước khử khoáng.

• Khi gia công bằng điện cực thỏi, sự phóng điện xảy ra giữa mặt đầu điện cực với chi tiết gia công còn khi gia công bằng dây cắt thì sự phóng điện xảy ra giữa mặt bên dây cắt với chi tiết gia công

• Vùng phóng điện khi gia công bằng điện cực thỏi bao gồm mặt đầu và góc của điện cực. Còn vùng phóng điện khi gia công bằng dây cắt chỉ bao gồm mặt 180 của dây cực khi nó tiến đến cắt chi tiết gia công.

ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ EDM

Gia công tia lửa điện EDM là một trong những công nghệ gia công cơ khí hiện đại và đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất ô tô xe máy, điện tử, máy bay, y tế … Các máy gia công tia lửa điện thường được sử để gia công khuôn mẫu và sản phẩm cơ khí đòi hỏi chính xác cao, có biên dạng khó và có độ cứng cao mà gia công trên các máy công cụ thông thường không hiệu quả hoặc không đáp ứng được.

Máy cắt dây có thể gia công nhiều dạng bề mặt khác nhau với độ chính xác cao như:

• Gia công các lỗ trong khuôn đột, khuôn ép kim loại…

• Gia công điện cực cho máy cắt dây điện cực thỏi

• Cắt các đường biên dạng phức tạp: biên dạng thân khai của bánh răng, biên dạng cam, cắt đường có biên dạng spline…

• Cắt các mặt 3 chiều đặc biệt như bề mặt bánh răng nghiêng, bề mặt cánh tuabin, các khối nón, khối xoắn ốc, khối parabol, khối elip…

Ngoài những ứng dụng của gia công máy cắt dây nói chung, máy cắt dây còn có ứng dụng đáng chú ý là nó có thể gia công các vật liệu siêu cứng như kim cương đa tinh thể, nitrit bo lập phương và một số loại vật liệu composite. Mặc dù các vật liệu composite nền sợi cácbon được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như hàng không, hạt nhân, ôtô và công nghiệp hóa chất nhưng chúng rất khó gia công bằng các phương pháp gia công truyền thống do trong quá trình gia công chúng thường bị tróc, tách lớp, ba via và tuổi thọ dụng cụ thấp. Các tiến bộ về máy cắt dây ngày nay đã cho phép gia công các vật liệu này mà không bị xoắn hay ba via. Ngay cả vật liệu sứ cách điện cũng có thể được gia công bằng phương pháp này.