Bài 6.5CắtChương 6 · Cắt và gia công phi truyền thống

EDM cắt dây

Tia lửa điện từ một sợi dây mảnh chuyển động cắt các biên dạng xuyên suốt

EDM cắt dây (gia công phóng điện) cắt kim loại bằng một sợi dây đồng thau mảnh không bao giờ chạm vào nó: hàng nghìn tia lửa điện nhỏ mỗi giây nhảy từ dây sang và xói mòn kim loại. Nó tạo ra các lỗ chính xác trong khuôn dập và khuôn cắt, biên dạng bánh răng và then hoa, và các rãnh nhỏ trong thép đã tôi. Vì dây không đẩy, độ cứng không quan trọng, và độ chính xác đạt vài phần nghìn milimet.

Ảnh: Ricard Polls, Public domain, qua Wikimedia Commons

EDM cắt dây: mặt cắt trước qua sợi dây, cùng hình chiếu từ trên của đường cắt và khe phóng điệnHình lớn là mặt cắt trước qua sợi dây; hai khung nhỏ nhìn từ trên xuống. Các số trong vòng tròn khớp với các bước bên dưới.

Cách hoạt động

Cấp dây. Một sợi dây đồng thau, thường dày khoảng 0,25 mm, được tháo ra từ ống cuộn và chạy qua chi tiết với tốc độ đều, nên luôn có dây mới làm nhiệm vụ cắt.
Dẫn hướng. Các chốt dẫn chính xác (thường bằng kim cương) phía trên và dưới chi tiết giữ dây thẳng và căng. Nghiêng các chốt dẫn lệch nhau sẽ cắt ra thành vát.
Phóng điện. Một bộ phát xung đặt các xung điện áp ngắn giữa dây (âm) và chi tiết (dương). Tia lửa nhảy qua khe hở nhỏ, mỗi tia làm nóng chảy và bốc hơi một hố cực nhỏ.
Xả. Chi tiết nằm trong nước khử ion (nước đã loại bỏ khoáng chất nên hầu như không dẫn điện). Nó cách điện khe hở cho đến mỗi tia lửa, làm nguội đường cắt và cuốn mảnh vụn đi.
Đi theo đường viền. Bàn CNC di chuyển chi tiết để dây vẽ theo đường viền, bắt đầu từ mép hoặc từ một lỗ khoan khởi đầu; dây đã dùng đi vào một thùng. Khi vòng khép kín, phần bên trong rơi ra.

Để đạt độ chính xác tốt nhất, máy thường theo sau nhát cắt đầu bằng một đến vài nhát cắt tinh nhẹ hơn để làm nhẵn thành và hiệu chỉnh kích thước.

Thông số chính

Vật liệu: Mọi vật liệu dẫn điện, nhất là loại cứng: thép dụng cụ đã tôi, cacbua, titan, hợp kim niken, đồng, than chì
Chi tiết thường gặp: Chày và lỗ cối, bánh răng và then hoa, khuôn ép đùn, chi tiết y tế và hàng không vũ trụ, rãnh nhỏ
Kích thước chi tiết: Cắt xuyên tấm dày đến khoảng 300 mm; dây từ khoảng 0,02 đến 0,3 mm
Độ chính xác: Rất cao: nhỏ đến vài micromet (phần nghìn milimet) khi cắt tinh
Bề mặt hoàn thiện: Mịn, mờ, hơi nhám sương; rất nhẵn sau các nhát cắt tinh
Số lượng phù hợp: Chiếc đơn lẻ và loạt nhỏ: dụng cụ, mẫu thử, chi tiết giá trị cao
Chi phí khuôn dụng cụ và máy: Không cần dụng cụ riêng cho chi tiết; dây bị tiêu hao; máy giá từ hàng chục đến hàng trăm nghìn USD
Tốc độ: Chậm: thường vài phút đến vài giờ mỗi chi tiết; máy chạy không người trông qua đêm

Ưu điểm và hạn chế

Ưu điểm

Độ chính xác rất cao và góc trong sắc nhọn
Độ cứng không quan trọng, nên chi tiết có thể cắt sau khi tôi
Không có lực cắt: thành mỏng, mảnh không bị uốn
Tấm dày và thành vát trong một lần gá

Hạn chế

Chậm so với phay hoặc laser
Chỉ vật liệu dẫn điện
Chỉ cắt xuyên: dây phải đi suốt qua chi tiết
Dây bị tiêu hao; lớp bề mặt bị nhiệt làm thay đổi nhẹ

Ứng dụng

Chế tạo dụng cụ và khuônBộ chày–cối, khuôn dập và khuôn ép đùn
Hàng không vũ trụRãnh đĩa tuabin, chân cánh hình cây thông, chi tiết hợp kim niken
Y tếDụng cụ phẫu thuật và chi tiết implant bằng titan
Máy mócBánh răng, then hoa, rãnh then trên trục và moay-ơ đã tôi
Điện tửKhuôn khung dẫn và dụng cụ đầu nối tinh vi

Cách nhận biết

Bề mặt xám, mờ, nhám sương đồng đều, không có vết dụng cụ hay đường theo hướng.
Góc trong rất sắc, chỉ có bán kính nhỏ xíu, khoảng một nửa đường kính dây.
Thành song song hoàn hảo hoặc vát chính xác trên chi tiết dày, cứng như khối khuôn.
Đôi khi có một vết đánh dấu nhỏ nơi nhát cắt bắt đầu và kết thúc.

So sánh với

EDM xung chìm6.6cũng là tia lửa điện, nhưng từ một điện cực có hình chìm vào các khoang kín thay vì một sợi dây cắt xuyên.Cắt laser6.2nhanh hơn nhiều với tấm, nhưng kém chính xác hơn nhiều và bị giới hạn về độ dày.Phay5.2nhanh hơn và tạo được hình 3D, nhưng gặp khó với thép đã tôi và góc trong sắc.

Xem video

RAPID DIRECT · Hoạt họa nhìn vào khe phóng điện và quy trình

wireedmguy · Một thợ vận hành giải thích dây, chốt dẫn và nước

ReliableEDM · Chi tiết điển hình và vì sao các xưởng chọn EDM cắt dây

TITANS of CNC MACHINING · Một máy xưởng thực tế đang làm việc, và một phôi lỗ rơi ra

Xem ảnh thật

Wikipedia: Electrical discharge machining — tổng quan có phần EDM cắt dây (dây, nước khử ion, chốt dẫn) và lịch sử
Tìm ảnh trên Wikimedia Commons

Ghi nhớ

Dây không bao giờ chạm vào chi tiết: tia lửa qua khe hở nhỏ xói mòn kim loại.
Độ cứng không quan trọng, và độ chính xác đạt vài micromet.
Chậm và giới hạn ở các nhát cắt xuyên với vật liệu dẫn điện, nên được dành cho chi tiết chính xác, cứng hoặc giá trị cao.