Cắt dây EDM là phương pháp cắt kim loại bằng tia lửa điện giữa một sợi dây kim loại rất mảnh và phôi, nhờ đó cắt được cả thép đã tôi cứng mà dao thông thường không đụng tới. EDM là viết tắt của Electrical Discharge Machining, gia công bằng phóng điện. Máy cắt dây được dùng nhiều trong chế tạo khuôn mẫu, linh kiện ô tô, xe máy, điện tử, y tế và hàng không.
Gia công tia lửa điện ra đời như thế nào
Hiện tượng vật liệu bị ăn mòn khi có phóng điện đã được nhà khoa học Joseph Priestley ghi nhận từ thế kỷ 18. Đến năm 1943, hai vợ chồng Boris và Natalya Lazarenko ở Liên Xô mới biến hiện tượng đó thành phương pháp gia công thực tế. Từ thập niên 1960, 1970 công nghệ tiếp tục phát triển, và máy hiện nay được điều khiển số (CNC) nên theo được biên dạng phức tạp rất chính xác.
Nguyên lý hoạt động
Máy gồm hai phần chính: nguồn phát xung và máy công cụ giữ phôi, dây. Phôi và dây đóng vai hai điện cực, đặt trong chất điện môi. Với máy cắt dây, chất điện môi thường là nước khử khoáng.
- Hai điện cực lại gần nhau, điện áp đặt vào tạo điện trường giữa chúng.
- Khi điện áp đủ lớn, chất điện môi tại điểm gần nhất bị ion hóa, trở nên dẫn điện và xuất hiện tia lửa.
- Tia lửa có nhiệt độ cục bộ lên tới hàng nghìn độ C (số thường nêu là khoảng 12.000 độ C), làm kim loại ở đó nóng chảy, bốc hơi.
- Dòng chất điện môi cuốn các hạt kim loại bị bóc ra khỏi khe hở. Xung kế tiếp lại phóng ở điểm gần nhất khác.
Dây và phôi không chạm nhau. Dây chạy liên tục (thường có đường kính 0,1 đến 0,3 mm) nên phần dây đang cắt luôn mới, còn máy CNC dẫn dây đi theo đường biên dạng đã lập trình. Nguồn điện dùng xung một chiều, tần số cỡ vài chục đến vài trăm kilohertz, điện áp vài chục đến vài trăm vôn.
Các loại máy gia công tia lửa điện
- Máy xung định hình (điện cực thỏi), tạo hốc khuôn.
- Máy cắt dây, cắt biên dạng xuyên suốt chiều dày phôi.
- Máy khoan, bắn lỗ bằng điện cực ống hoặc điện cực mảnh, dùng cho lỗ nhỏ, rây, lưới sàng.
- Máy gia công vi (micro EDM) cho chi tiết rất nhỏ.
- Máy phá ta rô, lấy mũi ta rô hoặc dụng cụ bị gãy kẹt trong chi tiết.
Ứng dụng của gia công tia lửa điện
- Cắt khuôn dập, chày cối bằng thép tôi và hợp kim cứng, độ chính xác cao.
- Cắt chi tiết có góc trong sắc, rãnh hẹp, biên dạng phức tạp mà dao phay không vào được.
- Bắn lỗ nhỏ, làm rây, lưới sàng bằng điện cực mảnh (máy khoan EDM).
- Lấy dụng cụ gãy kẹt trong chi tiết (máy phá ta rô, máy xung).
Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm lớn nhất là cắt được vật liệu rất cứng và không tạo lực cơ học lên phôi, nên cắt được chi tiết mỏng, dễ vỡ mà không bị ép biến dạng.
- Phôi và dây đều phải dẫn điện, nên không cắt được nhựa, gốm thường.
- Tốc độ bóc vật liệu thấp. Chi tiết lớn thường được phay hoặc tiện thô trước để rút ngắn thời gian cắt dây.
- Vùng nhiệt cao có thể làm bề mặt cháy xém hoặc biến cứng một lớp mỏng, đôi khi phải đánh bóng lại.
Phay CNC và cắt dây EDM bổ sung cho nhau
Trong xưởng khuôn, phần lớn chi tiết đi qua máy phay để lấy hình dạng thô, sau đó thép được tôi cứng, rồi cắt dây hoặc xung điện hoàn thiện. Người thợ hiểu rõ gia công phay sẽ biết chừa lượng dư hợp lý cho bước EDM. Có thể xem thêm bài phương pháp gia công xung điện và phay CNC là gì.
Nền tảng CNC tại CVTECH
Muốn làm khuôn, trước hết phải vững gia công phay, tiện trên máy CNC. Theo phương pháp Hybrid, CVTECH cho học viên thực hành trực tiếp tại xưởng trên máy CNC ở Lai Xá, Hà Nội, còn lý thuyết, kiến thức nền và ôn bài thì học trên hệ thống online độc quyền của CVTECH, qua app và website. Khóa Tiếng Trung kỹ thuật online học miễn phí, gồm từ vựng và giao tiếp cơ bản trong xưởng cơ khí CNC, tự động hóa, để làm việc với chuyên gia Trung Quốc ở doanh nghiệp. Người muốn đi xa hơn ở phần phay có thể chọn combo phay CNC, gồm 2 tháng học.
Câu hỏi thường gặp
Cắt dây EDM có cắt được nhôm, đồng không?
Được, miễn là vật liệu dẫn điện. Độ cứng của vật liệu không phải trở ngại, vì dây không cắt bằng lực cơ học.
Dây cắt EDM làm bằng gì?
Thường là đồng thau, đồng, molypden hoặc dây phủ lớp kẽm. Dây đồng thau phủ kẽm là loại hay gặp nhất.
Cắt dây khác xung điện định hình ở điểm nào?
Cắt dây dùng sợi dây chạy theo biên dạng để cắt xuyên chi tiết. Xung định hình dùng điện cực thỏi có hình dạng ngược với hốc cần tạo.
Vì sao phải gia công thô trước khi cắt dây?
Vì EDM bóc vật liệu chậm. Phay hoặc tiện lấy bớt phần dư trước sẽ rút ngắn thời gian và giảm chi phí máy EDM.
