Máy cắt dây tia lửa điện (EDM Wire cutting)là một thiết bị gia công tia lửa điện bằng cách sữ dụng điện cực là một dây mảnh có
đ−ờng kính từ (0,1ữ 0,3) mm chạy liên tục theo một contour cho trước theo một chương trình lập sẵn. Sơ đồ của một máy gia công tia lửa điện nh− sau:
Hình 2.1: Sơ đồ máy cắt dây Trong đó các cụm thiết bị chính gồm:
1 - Phần đầu máy; 2 - Phần thân máy; 3 - Bộ phận tạo góc nghiêng; 4 - Dẫn h−ớng trên dây; 5 - Lô quấn dây; 6 - Bể làm việc; 7 - Bàn công tác; 8 - Dẫn h−ớng bàn công tác; 9 - Thùng chứa chất điện môi; 10 - Bệ máy; 11 - Bảng
điện; 12 - Tủ điều khiển.
2.2. −u nh−ợc điểm của ph−ơng pháp gia công bằng máy cắt dây.
2.2.1. Giới thiệu công nghệ gia công khuôn khi ch−a có máy cắt dây.
Từ những năm 60 của thế kỹ trước, trong sản xuất chúng ta đã phải chế tạo rất nhiều các bộ khuôn khác phục vụ cho việc sản xuất trong công nghiệp:
Ví dụ: Chế tạo cho bộ khuôn đột, cắt ghét cho việc sản xuất các động cơ
điện:
Stato Rôto
Hình 2.2. Động cơ điện
- Rô to: Gồm các lá tôn si líc dập định hình đ−ợc ghép thành một khối.
- Stato giống nh− rô ta, là các lá tôn si líc đ−ợc dập định hình rồi ghép thành mét khèi.
Để chế tạo các bộ khuôn dập này ng−ời ta tiến hành qua các công đoạn sau:
+ Gia công bằng cắt gọt: Tiện, phay, bào.. sữa nguội bằng tay.
+ Nhiệt luyện; Đánh bóng.
Quá trình gia công trên th−ờng gặp các khó khăn sau:
- Với những lòng khuôn phức tạp khi gia công nguội sẽ khó đạt độ
chính xác cao và năng suất thấp.
- Sau khi nhiệt luyện khuôn th−ờng bị nứt tại những chỗ có dạng phức tạp do biến dạng nhiệt không đều trong quá trình nhiệt luyện.
- Trong quá trình sữ dụng đôi khi khuôn bị phá huỷ do ứng suất d− tồn tại sau khi nhiệt luyện.
2.2.2. Giới thiệu công nghệ gia công khuôn khi sữ dụng máy cắt dây.
Để gia công khuôn (hình 2.3) khi sử dụng máy cắt dây ng−ời ta tiến hành theo các b−ớc sau đây:
- Chế tạo khối khuôn bằng cách gia công cắt gọt.
- Khoan lỗ mồi để lắp dây điện cực khi gia công trên máy cắt dây.
- Nhiệt luyện.
- Gia công trên máy cắt dây.
- Mài 2 mặt A và B - Đánh bóng mặt C, D
C D B
C D A
Hình 2.3: Cối đột lỗ
2.2.3. −u nh−ợc điểm của ph−ơng pháp cắt dây.
2.2.3.1. −u ®iÓm.
- Độ chính xác cao ( đạt tới 1 àm).
- Kết cấu máy đơn giản.
- Có khả năng tự động hoá quá trình gia công, đơn giản, dễ vận hành...
- Gia công đ−ợc các lỗ hình phức tạp, đạt độ chính xác cao.
- Gia công đ−ợc các vật liệu có độ cứng cao, đặc biệt là các vật liệu đã
qua nhiệt luyện. Điều này dẫn tới giảm phế phẩm của quá trình chế tạo khuôn do sau khi nhiệt luyện khối khuôn mới tiến hành gia công tạo hình lỗ khuôn.
2.2.3.2. Nh−ợc điểm.
- Đối với vật gia công có chiều dày lớn (>100 mm) hoặc trong tr−ờng hợp chất điện môi bị bẩn thì việc bơm chất điện môi vào vùng gia công sẽ rất khó khăn. Do đó chất điện môi cần đ−ợc bơm vào với áp suất cao, điều này gây ra các rung động cho điện cực và gây ra độ mất chính xác cho chi tiết gia công.
- Trong điều kiện gia công bình th−ờng không thể dùng điện cực nhiều lần, do khi đã sữ dụng điện cực đã bị mòn dẫn đến sai số cho quá trình cắt. Để khắc phục tình trạng này người ta có thể sử dụng dây cắt một lần để gia công các chi tiết cần độ chính xác cao hoặc sử dụng dây cắt đã đ−ợc phủ mạ một lớp đặc biệt để có thể sử dụng nhiều lần.
- Dây điện cực có kích thước nhỏ (từ 0,1 - 0,3 mm), vật liệu thường có độ bền kéo thấp nên trong quá trình gia công cắt (đặc biệt khi gia công cắt các
chi tiết có chiều dày lớn) thì dây điện cực sẽ bị uốn cong làm ảnh h−ởng tới
độ chính xác gia công. Thậm chí có thể bị đứt dây, dẫn đến sai số gia công và giảm năng suất gia công.
Các chỉ tiêu công nghệ của quá trình này phụ thuộc vào thông số xung điện, hằng số vật liệu, chiều dày chi tiết gia công, tính chất của chất lỏng điện môi, vật liệu dây điện cực, hướng và tốc độ cuốn dây điện cực...
2.3. Điện cực và vật liệu điện cực.
2.3.1. Yêu cầu đối với vật liệu điện cực.
Mọi vật liệu dẫn điện và dẫn nhiệt điều có thể dùng làm điện cực. Nh−ng để sử dụng chúng một cách kinh tế và đạt hiệu quả cao thì chúng cần thoả mạn các yêu cầu sau:
+ Có tính dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Yêu cầu dẫn điện tốt để có thể tạo ra điện cực phục vụ cho việc phóng điện tạo vết cắt trên chi tiết cần gia công. Nếu không dẫn điện thì dòng điện không thể truyền qua điện cực để phóng tia lửa điện. Yêu cầu dẫn nhiệt tốt để có khả năng tản nhiệt nhanh, tránh gây các sai số trong quá trình gia công
+ Có các tính chất nhiệt vật lý nh− độ dẫn nhiệt, khả năng nhận nhiệt, có điểm nóng chảy và điểm sôi cao.
+ Có độ bền ăn mòn cao, tức độ bền trong gia công tia lửa điện. Tiêu chuẩn này là quan trọng nhất, nó đ−ợc thể hiện bởi công thức về độ ăn mòn E:
E = λ .. ζ . c . Tm2
Tróng đó:
• λ là hệ số dẫn nhiệt
• ς là khối l−ợng riêng
• c là nhiệt l−ợng riêng
• Tm là nhiệt độ nóng chảy của vật liệu
+ Có độ bền cơ học tốt, tức là có độ bền vững về hình dáng hình học khi gia công tia lửa điện. Phải có ứng suất riêng nhỏ, hệ số giãn nở nhiệt nhá.
+ Có tính gia công tốt, nghĩa là phải dễ gia công. Đồng thời điện cực phải rẻ, có khối l−ợng riêng nhỏ để có thể chế tạo các điện cực lớn nh−ng không quá nặng làm ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của máy.
2.3.2. Các loại dây điện cực.
Đặc tính của dây điện cực gồm:
+ Đ−ờng kính dây th−ờng dùng loại dây có đ−ờng kính d = 0,1 ữ 0,3 mm;
+ Vật liệu dây: Tuỳ thuộc vào vật liệu gia công mà ng−ời ta có thể chọn vật liệu phù hợp. Thường vật liệu dây là đồng, đồng thau, đồng thanh, môlipđen Volfam và các loại dây có lớp phủ. Các dây có lớp phủ thường có độ bền kéo cơ học cao và độ thoát nhiệt cao. Ví dụ dây HSW-25X bao gồm lõi bằng đồng thau (CuZn30) đ−ợc phủ một lớp oxít kẽm nên có độ bền kéo từ 750 -790N/mm2 và khả năng thoát nhiệt tốt đặc biệt khi gia công các chi tiết có chiều dày lớn thì đòi hỏi độ căng dây phải lớn để giảm sai số hình học do độ chùng dây gây ra. Vì vậy trước khi sản xuất cần nghiên cứu và ứng dụng các loại dây thích hợp vào sản xuất và đảm bảo điều kiện kinh tế.
2.4. Sự thoát phoi khi gia công bằng cắt dây.
Trong khi cắt dây sự thoát phoi là rất cần thiết để lấy đi số phoi từ khe hở và để làm nguội dây và chi tiết. Muốn đạt độ chính xác cao thì phải giữ cho nhiệt độ của khu vực gia công là hằng số.
Nhúng chìm phôi trong chất điện môi hoặc phun chất điện môi vào khu vực gia công là cần thiết. Để thoát phoi khi gia công ng−ời ta dùng các biện pháp sau đây:
+ Thổi chiều trục áp lực (dòng chảy đồng trục): Chất điện môi đ−ợc
đ−a vào khe hở phóng điện với áp lực cao (15 - 20 bar) qua một bộ dẫn. ở
đây đòi hỏi phải có tiếp xúc tốt giữa bộ dẫn dây và phôi để có đ−ợc áp lực cao trong khe hở.
+ Dòng chảy tuần hoàn tự nhiện. Sử dụng trong tr−ờng hợp phôi đ−ợc nhấn chìm trong chất điện môi.
a) b) c)
Hình 2.4: Các trường hợp khó khăn đối với dòng chảy đồng trục
Trong trường hợp chiều cao của phôi lớn thì dòng chảy đồng trục dưới áp lực đ−ợc sử dụng cho gia công thô, còn dòng chảy phía bên, d−ới áp lực
đ−ợc dùng cho gia công tinh. Khi phôi lớn, đòi hỏi cụm điện môi đảm bảo
độ chính xác và giá thành vừa phải. Một hệ thống phun đ−ợc sử dụng để duy trì nhiệt độ thùng phôi là hằng số.
Đối với dòng chảy đồng trục dưới áp lực, các điều kiện không luôn là tối
ưu. Nếu chiều cao thay đổi thường xuyên hoặc độ nghiêng của dây lớn thì
không thể sử dụng áp lực cao. Hình 2.4 thể hiện một vai tr−ờng hợp khó khăn trong việc sử dụng dòng áp lực cao đồng trục.