Hệ thống gia công EDM (Electrical Discharge Machining) bao gồm hai thành phần chính: máy công cụ và nguồn điện cung cấp. Trong đó, máy công cụ chứa các điện cực được định hình (đóng vai trò như dao) và điện cực tiếp xúc với bề mặt chi tiết gia công, tạo ra một lỗ chính xác theo hình dạng của dụng cụ. Nguồn cung cấp năng lượng tạo ra một tần số cao, gửi ra một chuỗi tia lửa điện giữa điện cực và bề mặt chi tiết, gây ra việc bóc bỏ lớp kim loại thông qua hiệu ứng nhiệt và hóa hơi.
Tổng quan về gia công EDM
Phương pháp gia công EDM (Electric Discharge Machining) được phát triển vào năm 1943 tại Liên Xô bởi hai nhà khoa học người Nga là Giáo sư và Tiến sĩ Boris Lazarenko cùng Tiến sĩ Natalya Lazarenko tại Đại học Moscow. Tính đến ngày nay, phương pháp này đã trở nên phổ biến trên toàn thế giới. Nguyên tắc hoạt động của EDM là sử dụng năng lượng nhiệt cực lớn sinh ra từ việc đưa hai điện cực gần nhau để "phá hủy" vật liệu trong quá trình gia công. Trong quá trình này, một điện cực đóng vai trò như dao cắt và một điện cực đóng vai trò như phôi gia công.
Trong những năm 1960, đã có nhiều nghiên cứu sâu rộng về phương pháp EDM, giải quyết nhiều vấn đề liên quan đến mô hình toán học của quá trình này. Trên thập kỷ 1970, gia công trên máy cắt dây EDM đã trải qua một cuộc cách mạng nhờ vào sự phát triển của các máy phát xung công suất lớn, dây cắt tiên tiến và các phương pháp sục chất điện môi hiệu quả. Ngày nay, các máy EDM đã được thiết kế một cách hoàn chỉnh và quá trình gia công được điều khiển bằng chương trình số.
Nguyên lý gia công
Trong quá trình gia công, dụng cụ và chi tiết được coi như hai điện cực, với dụng cụ là catốt và chi tiết là anốt, trong một mạch nguồn điện một chiều có tần số từ 50 đến 500kHz, điện áp từ 50 đến 300V và cường độ dòng điện từ 0,1 đến 500A. Hai điện cực này được đặt trong dung dịch cách điện, được biết đến như là chất điện môi. Khi hai điện cực tiến lại gần nhau, một trường điện hình thành giữa chúng. Khi điện áp tăng lên, các electron được phóng ra từ bề mặt của cực âm, và khi tiếp tục tăng điện áp, chất điện môi giữa hai điện cực bị ion hóa, tạo điều kiện cho tia lửa điện xuất hiện giữa chúng. Nhiệt độ ở vùng có tia lửa điện tăng rất cao, có thể lên đến 12.000oC, làm nóng chảy và đốt cháy phần kim loại trên cực dương. Trong quá trình phóng điện, sự ion hóa mạnh mẽ xảy ra, tạo ra áp lực và va đập lớn, đẩy phôi ra khỏi vùng gia công. Toàn bộ quá trình này diễn ra trong khoảng thời gian rất ngắn, từ 10-4 đến 10-7 giây. Sau đó, mạch trở lại trạng thái ban đầu, và khi điện áp của tụ được nâng lên đủ cao để phóng điện, quá trình này lại tiếp tục ở điểm gần nhất.
Phân loại gia công tia lửa điện
- 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)
- Máy xung định hình (trên) và máy cắt dây (dưới)
