Gia công bằng tia lửa điện hay còn gọi là gia công EDM (Electrical Discharge Machining) là một trong những phương pháp gia công kỹ thuật phục vụ cho việc gia công các vật liệu có độ cứng cao, được sử dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp hiện nay.
Hệ thống gia công EDM bao gồm có hai bộ phận chủ yếu: máy công cụ và nguồn cung cấp điện. Máy công cụ gắn điện cực định hình (đóng vai trò là dao) và điện cực tiến tới bề mặt chi tiết gia công sinh ra một lỗ chép hình dạng của dụng cụ. Nguồn năng lượng cung cấp sản sinh ra một tần số cao, tạo ra một loạt tia lửa điện giữa điện cực và bề mặt chi tiết và bóc đi một lớp kim loại bởi sự ăn mòn của nhiệt độ và sự hóa hơi, nhờ đó có được hình dạng mong muốn. Vật liệu được đưa ra khỏi phôi bằng một chuỗi phóng điện tuần hoàn nhanh giữa hai điện cực, được ngăn cách bởi chất lỏng điện môi và chịu một hiệu điện thế.
Một trong các điện cực được gọi là điện cực dụng cụ, hoặc đơn giản là dụng cụ hoặc điện cực, trong khi điện cực kia được gọi là điện cực phôi, hoặc phôi. Quá trình này phụ thuộc vào dụng cụ và phôi không tiếp xúc vật lý.
Khi tăng hiệu điện thế giữa hai điện cực, cường độ điện trường trong thể tích giữa các điện cực càng lớn, gây ra sự đánh thủng điện môi của chất lỏng và sinh ra hồ quang điện.
Kết quả là, vật liệu được loại bỏ khỏi các điện cực. Khi dòng điện dừng (hoặc ngừng, tùy thuộc vào loại máy phát điện), chất điện môi lỏng mới được chuyển vào thể tích liên điện cực, cho phép các hạt rắn (mảnh vụn) được mang đi và các đặc tính cách điện của chất điện môi được phục hồi.
Việc thêm chất điện môi lỏng mới vào thể tích liên điện cực thường được gọi là quá trình xả. Sau khi dòng điện chạy qua, hiệu điện thế giữa các điện cực được khôi phục lại như trước khi đánh thủng để xảy ra sự đánh thủng điện môi lỏng mới để lặp lại chu kỳ.
Quy trình EDM có thể được sử dụng theo hai cách khác nhau:
- Một điện cực (công cụ) được tạo hình trước, có hình dạng của chi tiết mà nó muốn gia công. Điện cực di chuyển thẳng đứng xuống và phóng điện vào bề mặt phôi thép tại vị trí đã được thiết lập trước.
Một điện cực dây dọc di chuyển liên tục, đường kính của một kim nhỏ hoặc nhỏ hơn, lập trình để bào mòn hoặc cắt một khe hẹp qua phôi để tạo ra hình dạng yêu cầu.
Ứng dụng của công nghệ EDM
Gia công tia lửa điện EDM là một trong những công nghệ gia công cơ khí hiện đại và đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất ô tô xe máy, điện tử, máy bay, y tế… Các máy gia công tia lửa điện thường được sử dụng để gia công khuôn mẫu và sản phẩm cơ khí đòi hỏi chính xác cao, có biên dạng khó và có độ cứng cao mà gia công trên các máy công cụ thông thường không hiệu quả hoặc không đáp ứng được.. Dưới đây là các loại ứng dụng phổ biến nhất cho EDM.
- Chế tạo khuôn: Khuôn dập là công cụ được sử dụng để cắt hoặc tạo hình vật liệu thành một sản phẩm rắn. EDM được sử dụng để tạo ra các khuôn này, bất chấp kích thước hoặc độ phổ biến của hình dạng cần thiết.
- Tạo khuôn: Khuôn là vật chứa có thể biến đổi chất lỏng hoặc chất thành hình dạng của vật chứa. Kích thước của những biên dạng khó trên khuôn có thể đạt được độ chính xác cao nhờ gia công bằng công nghệ EDM.
- Khoan lỗ nhỏ: Nếu không có EDM, việc khoan các lỗ nhỏ sẽ rất khó khăn. Khả năng tạo ra các hình dạng nhỏ một cách chính xác của EDM khiến nó trở nên lý tưởng để khoan kích thước chính xác của các lỗ cần thiết.
- Sản xuất nguyên mẫu: Quy trình EDM được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành công nghiệp chế tạo khuôn mẫu, công cụ và khuôn dập, và đang trở thành một phương pháp phổ biến để chế tạo các bộ phận sản xuất và nguyên mẫu, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, ô tô và điện tử.
Các Chủng Loại Máy EDM
- Wire Or "Cheese Cutter" EDM ( Máy cắt dây EDM)
慢走丝（Wire Or "Cheese Cutter" EDM）
Máy cắt dây EDM sử dụng điện cực dây và chuyển động CNC để tạo ra biên dạng mong muốn. Kỹ thuật này loại bỏ vật liệu bằng cách sử dụng tia lửa điện xói mòn, đây là nguyên tắc chính của quy trình EDM.
2. Drill Or Hole Popper EDM (Máy khoan lỗ EDM)
Máy EDM này được sử dụng để tạo các lỗ nhỏ trên phôi kim loại. Máy sử dụng một ống dẫn điện làm điện cực, cùng với một dòng chất lỏng phun xuyên tâm và xung quanh điện cực đó để loại bỏ các kim loại bị hóa hơi.
3. RAM Or Sinker EDM ( Máy xung điện EDM)
Là hình thức gia công EDM lâu đời nhất, RAM EDM bao gồm một điện cực có hình dạng đặc biệt để tạo ra các đường cắt tinh vi và các hốc hình dạng phức tạp trên phôi.
