Máy cắt dây tên tiếng anh “Wire cut EDM”, một số thuật ngữ chuyên ngành khác -máy cắt dây CNC.

Máy cắt dây

Máy cắt dây: một phương pháp gia công sử dụng tia lửa điện ( electrical discharge machines).

Máy cắt dây CNC: là máy cắt dây được điều khiển dựa trên hệ thống điều khiển số có sự hỗ trợ của máy tính. Trên thực tế hiện nay các loại máy cắt dây đều là dòng CNC. Có thể điều khiển đồng thời 4 trục

Lịch sử hình thành.

Năm 1943 tại trường đại học Moscow, hai vợ chồng người Nga là tiến sỹ B. R. Butinzky và N. I. Lazarenko tìm ra phương pháp gia công phóng điện.

Nguyên tắc của gia công phóng điện: phương pháp bắn phá chi tiết để tách vật liệu bằng nguồn nhiệt rất lớn 12,000 °C được sinh ra khi hai điện cực lại gần nhau.

Trong 2 điện cực này, điện cực 1 đóng vai trò dao còn điện cực 2 phôi trong quá trình gia công.

Máy cắt dây ứng dụng phương pháp này nhưng một điện cực dao (dây đồng hoặc dây molipden ) còn điện cực kia (phôi).

Trong những năm 1960 đã có nhiều nghiên cứu chuyên sâu về phương pháp gia công này.

Năm 1972 Seibu – công ty đầu tiên trên thế giới tạo ra máy cắt dây CNC.

Nguyên lý hoạt động:

Trong quá trình gia công, dụng cụ và chi tiết là hai điện cực, trong đó dụng cụ đóng vai trò là dao (catot), chi tiết là anot của một nguồn điện một chiều có tần số 50 – 500kHz, điện áp 50 – 300V và cường độ dòng điện 0,1 – 500A. Hai điện cực này được đặt trong dung dịch cách điện được gọi là chất điện môi.

Khi cho hai điện cực tiến lại gần nhau thì giữa chúng có điện trường. Khi điện áp tăng lên thì từ bề mặt cực âm có các điện tử phóng ra, tiếp tục tăng điện áp thì chất điện môi giữa hai điện cực bị ion hóa làm cho chúng trở nên dẫn điện, làm xuất hiện tia lửa điện giữa hai điện cực. Nhiệt độ ở vùng có tia lửa điện lên rất cao, có thể đạt đến 12.000°C, làm nóng chảy, đốt cháy và làm bay hơi phần kim loại trên chi tiết. Trong quá trình phóng điện, xuất hiện sự ion hóa cực mạnh và tạo nên áp lực va đập rất lớn, đẩy phoi ra khỏi vùng gia công.

Toàn bộ quá trình trên xảy ra trong thời gian rất ngắn từ 10^-4 đến 10^-7s. Sau đó mạch trở lại trạng thái ban đầu và khi điện áp của tụ được nâng lên đến mức đủ để phóng điện thì quá trình trên lại diễn ra ở điểm có khoảng khoảng cách gần nhất
Phoi của quá trình gia công là các giọt kim loại bị tách ra khỏi các điện cực và đông đặc lại thành những hạt nhỏ hình cầu. Khi các hạt này bị đẩy ra khỏi vùng gia công, khe hở giữa hai điện cực lớn lên, sự phóng điện không còn nữa.

Phân Loại:

Có 2 loại máy cắt dây chính gồm:

Máy cắt dây đồng:

Máy sử dụng dây đồng để gia công, loại máy này cho độ chính xác cao. Phù hợp cho gia công linh kiện chính xác, khuôn dập liên hoàn, khuôn đòi hỏi tuổi thọ cao.

Máy cắt dây molipden:

Máy sử dụng dây molipden cho việc gia công, độ chính xác không bằng máy cắt dây đồng, bề mặt cho chất lượng thấp hơn, tuy nhiên ưu điểm là chi phí đầu tư thấp, chi phí gia công rẻ.

Phạm vi ứng dụng

Hiện nay phương pháp gia công bằng tia lửa điện có các ứng dụng sau:

Gia công các lỗ nhỏ, vật liệu cứng(SKD, Vonfram, Kim Cương…), các chi tiết cần cung R nhỏ…, gia công siêu chính xác với độ chính xác máy lên tới 0.001mm

Chế tạo, phục hồi các khuôn dập đã tôi và các khuôn có độ cứng cao

Gia công các chi tiết chính xác, siêu chính xác, thiết bị y tế, hàng không vũ trụ, linh kiện điện tử…

Ưu nhược điểm của phương pháp gia công cắt dây.

Ưu điểm:

Gia công được các loại vật liệu độ cứng tùy ý.

Gia công siêu chính xác với các máy cắt dây có độ chính xác lên tới 0.001mm.

Gia công được các lỗ nhỏ, tỉ lệ chiều dài so với đường kính lỗ lớn.

Gia công các chi tiết có cung R nhỏ(Có loại máy cắt dây sử dụng dây 0.005mm).

Do không có lực cơ học trong quá trình gia công nên có thể gia công mà không sợ biến dạng do lực.

Nhược điểm:

Phôi và điện cực phải dẫn điện

Tốc độ cắt thấp.

Nhiệt độ tại vùng gia công cao nên gây biến dạng nhiệt.

Các dòng máy cắt dây trên thị trường

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều hãng máy cắt dây đến từ Nhật Bản, Đài Loan, Trung Quốc…

Nhưng đáng chú ý nhất là dòng máy cắt dây Seibu. Đây chính là công ty đầu tiên trên thế giới tạo ra máy cắt dây CNC năm 1972.

Trong hơn 50 năm hình thành và phát triển, Seibu luôn theo đuổi sự chính xác. Chính vì vậy mà Seibu được định vị là phân khúc cao cấp nhất trong dòng máy cắt dây với độ chính xác +/- 0.0005mm (0.5 micromet).