Máy cắt dây CNC

Máy cắt dây CNC là gì? là một hình thức đặc biệt của gia công tia lửa điện. Khi phôi đang đến gần dây điện trong chất lỏng cách điện và khoảng cách giữa chúng nhận được nhỏ đến một giá trị nhất định, phóng điện xảy ra. Nhiệt độ cao được giải phóng rất lớn ngay lập tức, lên tới hơn 10.000 độ C., các phôi bào mòn được làm mát xuống nhanh chóng nhờ nước làm nguội được phun từ trên xuống và từ dưới lên.

Cắt dây tia lửa điện (WEDM) được giới thiệu vào cuối thập niên 1960. Lúc đó nó là công nghệ mang tính đột phá và độc nhất vô nhị. Trong vài chục năm trở lại đây, công nghệ WEDM đã có những sự phát triển vượt bậc. Các máy WEDM ngày càng tinh vi hơn và ngày càng thể hiện tính hiệu quả cao và khả năng đạt độ chính xác cao.

Nguyên lý hoạt động của máy cắt dây CNC

Xem thêm: Máy mài 2 đá

Xem thêm: Tài liệu máy cắt dây sodick

Dây này được cuốn liên tục và chạy theo một biên dạng cho trước, cắt được bề mặt 2D và 3D phức tạp. Chuyển động của dây cắt được điều khiển theo một đường bao nằm trong hệ tọa độ XY. Thường thì bàn máy được điều khiển CNC để tạo ra chuyển động theo các phương X và Y. Chuyển động được điều khiển này tạo thành một đường liên tục với độ chính xác khoảng 0,0001mm và chuyển động này phải được lập trình bằng các phần mềm CAD/CAM có modul cho máy cắt dây.

Cũng có thể lập trình bằng tay cho các ứng dụng đơn giản. Dây cắt được dẫn hướng thông qua hai cơ cấu dẫn hướng
bằng kim cương. Tùy vào đường kính của dây mà đường kính trong của lỗ cơ cấu dẫn hướng có giá trị phù hợp. Thường nhà cung cấp kèm theo máy chính một số bộ cơ cấu dẫn hướng thích hợp cho vài loại cỡ đường kính dây cắt.

Dây cắt

Các dây cắt thường chỉ sử dụng một lần. Đối với gia công cắt dây, vật liệu làm điện cực phải có các tính chất sau:

Dẫn điện tốt.
Có nhiệt độ nóng chảy cao.
Có độ giãn dài cao.
Có tính dẫn nhiệt tốt

Dựa vào thành phần của dây cắt người ta chia ra làm hai loại là loại không có lớp phủ (đơn thành phần) và loại có lớp phủ (đa thành phần).

Chất điện môi và cách sử dụng

Chất điện môi và sự sục rửa có các chức năng sau:

Cách ly khe hở gia công trước khi một lượng lớn năng lượng được tích lũy và tập
trung năng lượng phóng điện vào một vùng nhỏ.
Khôi phục điều kiện khe hở mong muốn bằng cách làm lạnh khe hở và khử ion hóa.
Rửa trôi phoi ra khỏi vùng gia công, làm nguội dây và làm nguội chi tiết gia công.

Máy cắt dây sử dụng chất điện môi là nước khử khoáng. Thuận lợi cơ bản của nước là chất lượng làm nguội tốt. Độ tinh khiết của nước được đánh giá bằng điện trở suất. Trong gia công tia lửa điện, thường chất điện môi được đưa vào khe hở gia công nhờ một áp cao (15 – 20bar). Dòng chảy này được phun đồng trục với dây cắt. Thông thường thì kết hợp phun từ dưới lên và từ trên xuống bằng hai vòi phun.

Chất lượng bề mặt khi gia công bằng máy cắt dây CNC

Dạng nhám bề mặt khi gia công bằng máy cắt dây hoàn toàn khác so với các phương pháp gia công truyền thống. Trên bề mặt chi tiết được gia công bằng máy cắt dây có nhiều chỗ lồi hình cầu và lòng chảy. Người ta gọi chúng là các đỉnh và miệng “núi lửa”.

Chúng thay thế cho các đường đỉnh và đáy của profile nhám bề mặt gia công bằng phương pháp truyền thống. Giữa các chỗ lồi và lòng chảo là vùng bằng phẳng chuyển tiếp, trong khi đó bề mặt được gia công bằng phương pháp truyền thống chỉ xuất hiện vết dao cắt thông thường. Do đó, bề mặt gia công bằng cắt dây EDM ít bị tập trung ứng suất hơn, bề mặt đa hướng chứ không theo mẫu định hướng như gia công truyền thống.

Giá trị của độ nhám bề mặt phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó có cường độ dòng điện. Cường độ dòng điện càng lớn thì trên bề mặt càng xuất hiện nhiều miệng núi lửa càng lớn. Để đạt được độ bóng cao thì sau khi cắt thô phải cắt tinh thêm một số lần.

Những yếu tố chung của máy cắt dây CNC

Đường kính dây và Guide (Dẫn hướng dây)

Người vận hành nên suy xét đến đường kính của dây trước khi sử dụng để gia công chi tiết. Nói chung, đường kính dây càng lớn, thì tốc độ cắt sẽ càng nhanh. Bạn phải chú ý đến bán kính trong nhỏ nhất trên bản vẽ và sử dụng một đường kính dây có khả năng gia công được bán kính đó. Ví dụ, Nếu góc bán kính R là 0.1 mm bạn phải sử dụng dây có đường kính là 0.2 mm hoặc dây có đường kính nhỏ hơn.

Máy cắt dây CNC đưa ra đường kính dây và Guide (Đầu dẫn hướng dây) tương ứng:

(Đơn vị cỡ dây phía dưới là inch, bạn có thể đổi sang đơn vị mm tương ứng)

Chú ý:

Đầu dẫn hướng xỏ dây, đầu dẫn hướng dây trên và đầu dẫn hướng dây dưới khi lắp vào máy phải tương ứng với đường kính dây dựa vào bảng trên. Khi thay đổi đường kính dây, bạn phải thay đổi cả 4 đầu dẫn hướng: Đầu dẫn hướng xỏ dây, đầu dẫn hướng dây trên và đầu dẫn hướng dây dưới.
Dây đường kính 0.004 in (0.1 mm) yêu cầu phải có mạch (HTP circuit).

Loại dây

Máy cắt dây CNC đã phát triển nguồn cung cấp năng lượng để cắt ở tốc độ và độ chính xác cao với dây đồng thau (plain brass wire). Dây đồng thau cứng (hard brass wire) làm việc tốt nhất trong tất cả các điều kiện cắt nói chung, cắt côn lên đến 10 độ và hoạt động ổn định khi xỏ dây tự động. Sử dụng dây đồng độ cứng trung bình có thể cắt côn từ 11° đến 20°, và dây đồng mềm có thể cắt côn đến 21° hoặc cao hơn. Kích thước lô cuốn dây khi sử dụng máy là P-5, 11Lb hoặc P-10, 18Lb.

Chế độ phụt nước và nắp chụp nước

Đây là tia nước bao quanh dây trong quá trình gia công. Nắp chụp nước được đặt lên đầu dẫn hướng dây trên và đầu dẫn hướng dây dưới. Nắp chụp trên được gắn vào đầu trên của máy, nắp chụp dưới ở vị trí đầu máy dưới và cách bề mặt bàn máy một khoảng 0.1 mm. Khi gia công, đặt vị trí trục Z để nắp chụp trên cách bề mặt phôi một khoảng 0.1 mm – 0.15 mm. Đây được coi là chế độ phụt hoàn hảo.

Một số nắp chụp nước có kích thước khác nhau. Nắp chụp nước tiêu chuẩn là 6 mm I.D. (đường kính trong) và có thể được sử dụng để cắt một góc côn tối đa là 10 °. Nắp chụp nước 10mm I.D. (đường kính ngoài) là cho góc côn lên đến 20 °.

Chế độ phụt (Flushing)

Chế độ phụt (Flushing) là một trong những yếu tố quan trọng góp phần vào quá trình gia công EDM. Điều này là do các phoi dạng hạt nhỏ được tạo ra bởi quá trình gia công phải được loại bỏ khỏi khe hở phóng điện. Nếu không sự đốt cháy của những
hạt này sẽ xảy ra và tính chất cách điện của điện môi sẽ bị khử, kết quả tạo thành quá trình gia công không ổn định.

Bạn sẽ thấy rằng chế độ phụt càng tốt, tốc độ cắt sẽ càng nhanh và ổn định, trường hợp đứt dây sẽ giảm. Khi cắt thô, bạn để chế độ high flushing pressure (code T84) để loại bỏ phoi. Khi cắt tinh, bạn để chế độ low flushing pressure (code T85) để ngăn ngừa áp lực của nước làm lệch, rung dây.

Khi dây tiến vào cắt 1 góc cạnh của phôi, lưu lượng phụt bị phân tán bởi bề mặt cạnh của phôi đó. Khi dây không được vật liệu phôi bao quanh trên cả hai mặt dây một khoảng 6 mm, thì chế độ phụt sẽ không được hoàn hảo và quá trình cắt xảy ra không ổn định. Do đó, năng lượng điện phải được giảm.

Có 2 kích cỡ của các nozzle mà đi kèm với máy mới.

Đối với cắt côn lên đến 10 ° sử dụng I.D. 6mm nozzle (tiêu chuẩn).
Đối với cắt côn lên đến 20 ° sử dụng I.D. 10 mm nozzle

Góc côn

Khi bạn đã có nắp chụp nước thích hợp cho góc côn bạn muốn cắt. Bạn nên chạy DRY trước khi gia công để đảm bảo dây không chạm được vào cạnh trong của nắp chụp. Nếu dây chạm vào cạnh trong, bạn nên thay thế một nắp chụp nước khác với I.D. lớn hơn.

Điện trở suất của nước

Điện trở nước ảnh hưởng đến quá trình gia công EDM. Nước được sử dụng như là một chất điện môi, có nghĩa là nước là một chất cách điện. Tuy nhiên, trong thực tế thì khó có thể có loại nước như vậy. Do đó, việc sử dụng bình chứa deionization (DI)
nối với bể nước để loại bỏ các ion tích điện trong nước. Làm tăng điện trở suất của nước và duy trì một điện trở suất ổn định.

Điện trở suất của nước cao cho phép tập trung phóng điện. Máy sẽ cắt nhanh hơn, ổn định và cũng giảm lượng gỉ sét của phôi. Điện trở suất nước thấp làm tia lửa điện phóng ra ngoài khỏi vùng cắt. Làm chậm quá trình cắt. Nó cũng có thể gây gỉ trên phôi.

Đây là lý do tại sao cần thiết để giám sát điện trở suất hàng ngày. Các thiết lập bình thường đối với điện trở suất của nước là 55000 ohm đến 65000 ohm.cm. Khi bình DI không thể duy trì mức điện trở suất của 55000 hoặc cao hơn. Nó phải được thay thế
nhựa deionization mới.