COÂNG NGHEÄ GIA COÂNG CNC CAÉT DAÂY
Chương 6: CÔNG NGHỆ CẮT DÂY NC
---------------------
6.1. Tổng quan về máy cắt dây về máy cắt dây CNC
Cắt dây tia lửa điện (EDM) được giới thiệu vào cuối thập niên 1960. Lúc đó nó là công
nghệ mang tính đột phá và độc nhất vô nhị. Thời điểm đó, mặc dù nó thể hiện được khả năng
gia công các vật liệu cứng nhưng độ chính xác không vượt trội. Do vậy, phương pháp gia
công này không thu hút được nhiều sự quan tâm. Trong vài chục năm trở lại đây, công nghệ
EDM đã có những sự phát triển vượt bậc. Các máy EDM ngày càng tinh vi hơn và ngày càng
thể hiện tính hiệu quả cao và khả năng đạt độ chính xác cao.
Máy dùng dây điện cực làm công cụ , điều khiển bằng hệ thống điều khiển số, theo quỹ
đạo dự định sẵn tiến hành cắt gia công linh kiện.. Thích hợp gia công các loại khuôn mẫu có
độ chính xác cao, độ cứng cao, độ dai cao, các linh kiện có hình thái phức tạp và các bản mẫu.

152
COÂNG NGHEÄ GIA COÂNG CNC CAÉT DAÂY

153
COÂNG NGHEÄ GIA COÂNG CNC CAÉT DAÂY
Cắt dây tia lửa điện (EDM) được giới thiệu vào cuối thập niên 1960. Lúc đó nó là công
nghệ mang tính đột phá và độc nhất vô nhị. Thời điểm đó, mặc dù nó thể hiện được khả năng
gia công các vật liệu cứng nhưng độ chính xác không vượt trội. Do vậy, phương pháp gia
công này không thu hút được nhiều sự quan tâm. Trong vài chục năm trở lại đây, công nghệ
EDM đã có những sự phát triển vượt bậc. Các máy EDM ngày càng tinh vi hơn và ngày càng
thể hiện tính hiệu quả cao và khả năng đạt độ chính xác cao.
Máy dùng dây điện cực làm công cụ , điều khiển bằng hệ thống điều khiển số, theo quỹ
đạo dự định sẵn tiến hành cắt gia công linh kiện.. Thích hợp gia công các loại khuôn mẫu có
độ chính xác cao, độ cứng cao, độ dai cao, các linh kiện có hình thái phức tạp và các bản mẫu.
6.1.1. Phân loại:
Có hai loại máy EDM
a. Máy EDM truyền thống

Đây là loại máy đầu tiên dùng dây cắt điều khiển bằng tay. Loại này có kết cấu đơn
giản, khả năng công nghệ kém và độ chính xác kém. Chất lượng khi gia công trên máy này
phụ thuộc vào tay nghề công nhân vận hành máy và chỉ gia công được những dạng hình học
đơn giản, không gia công được bề mặt phức tạp như bề mặt côn, bánh răng…
b. Máy EDM CNC
Đây là loại EDM điều khiển chương trình số. Loại này có kết cấu phức tạp hơn nhiều,
tuy nhiên khả năng công nghệ của nó rất cao. Nó có thể gia công được các bề mặt có độ phức
tạp cao với độ chính xác cao.
Bên cạnh quá trình gia công EDM bình thường, quá trình gia công EDM 5 trục “thực”
cũng đang dần trở nên phổ biến. Gia công EDM 5 trục “thực” có sự khác biệt với gia công
CNC 5 trục. Thông thường người ta nghĩ rằng khi nghiêng bộ dẫn dây cắt sẽ thành gia công 5
trục. Trong thực tế, gia công EDM 5 trục “thực” phải có hệ thống bàn xoay (kiểu indexing) để
làm xoay chi tiết gia công. Chi tiết khi gá lên bàn xoay này có thể được xoay đồng thời trong
quá trình gia công. Phổ biến hơn, các bàn xoay được dùng để phân độ chi tiết gia công với gia
số định trước, đặc biệt hữu dụng khi yêu cầu gia công chi tiết với dung sai nghiêm ngặt. Gia
công EDM 5 trục thường được áp dụng để chế tạo các chi tiết phức tạp trong hàng không, y
học và trong kỹ nghệ truyền thông.

154
COÂNG NGHEÄ GIA COÂNG CNC CAÉT DAÂY
Máy cắt dây DK3277C
6.1.2 Nguyên lý gia công
Cắt dây tia lửa điện là một hình thức đặc biệt của gia công tia lửa điện. Điểm khác
nhau cơ bản giữa cắt dây tia lửa điện và xung điện (gia công bằng điện cực thỏi) là thay vì sử
dụng những điện cực thỏi có hình dạng phức tạp thì trong EDM điện cực là một sợi dây có
đường kính từ 0,1 – 0,3mm. 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 0,001mm 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.
Giữa gia công bằng điện cực thỏi và gia công bằng dây cắt có một số khác biệt như
sau:
Gia công bằng điện cực thỏi người ta sử dụng dầu làm chất điện môi thì trong EDM
lại dùng nước khử khoáng.
Khi gia công bằng điện cực thỏi, sự phóng điện xảy ra giữa mặt đầu điện cực với chi
tiết gia công còn khi gia công bằng dây cắt thì sự phóng điện xảy ra giữa mặt bên dây cắt với
chi tiết gia công
Vùng phóng điện khi gia công bằng điện cực thỏi bao gồm mặt đầu và góc của điện
cực. Còn vùng phóng điện khi gia công bằng dây cắt chỉ bao gồm mặt 180o của dây cực khi
nó tiến đến cắt chi tiết gia công.
6.1.3 Dây cắt

155
CONG NGHE GIA CONG CNC CAẫT DAY
Dõy ng EDM (dựng cho mỏy ct dõy)
Cỏc dõy ct thng ch s dng mt ln, nhng cng cú loi c s dng nhiu ln.
i vi gia cụng ct dõy, vt liu lm in cc phi cú cỏc tớnh cht sau:
-Dn in tt
-Cú nhit núng chy cao
-Cú gión di cao
-Cú tớnh dn nhit tt
Phõn Loi
Da vo thnh phn ca dõy ct ngi ta chia ra lm hai loi l loi khụng cú lp ph (n
thnh phn) v loi cú lp ph (a thnh phn).
a. a. Loi khụng cú lp ph

Dõy ct truyn thng s dng trong mỏy ct dõy EDM l mt kim loi n thnh phn
nh ng , ng thau v molipen. ng c s dng u tiờn vỡ nú cú tớnh dn in
cao v d ch to thnh nhng dõy cú ng kớnh nh. Khong nm 1979 thỡ dõy ng
c thay th bng ng thau ci thin tc gia cụng. Vỡ tỏc dng lm ngui ca km v
s to thnh ụxit km cú xu hng gim s t dõy.
b. b. Loi dõy cú lp ph
ng thau ó chng minh tin cy ca nú cho quỏ trỡnh EDM vỡ nú dung hũa gia
bn/ dai, dn nhit v kh nng cho sc cht in mụi. Tuy nhiờn, cỏc dõy ct khụng cú
lp ph vn cũn b hn ch bi mt s dung hũa gia cỏc tớnh cht. Cỏc dõy ct cú lp ph ó
c s dng thờm vo mt s tớnh cht c lp. Cỏc dõy ct cú lp ph cú bn kộo cao
v thoỏt nhit cao trong quỏ trỡnh gia cụng. Lp ph cú th l km, ụxyt km, graphit, ng
vi lừi l ng thau Dõy ct ph km ci thin ỏng k kh nng cho sc cht in mụi
hn dõy ng thau khụng ph . Mt lp ph graphit lm tng t ngt kh nng cho sc cht
in mụi ca molipen bng cỏch sinh ra cỏc khớ CO, CO2. Graphit cng sinh ra mt tia la
in núng hn cho phộp t nng lng cao hn trong khe h phúng in. Cỏc lp ph thng
dy t 5 - 10àm .
c. ng kớnh dõy
Nu bỏn kớnh trong ln nht trờn mỏy khong 0.12mm thỡ ng kớnh nờn chn l 0.2mm
hoc nh hn
Cỏc ng kớnh c s dng trong hu ht cỏc mỏy trờn th gii l:
0.11mm hoc 0.12mm

156
COÂNG NGHEÄ GIA COÂNG CNC CAÉT DAÂY
0.17mm hoặc 0.18mm
0.21mm hoặc 0.22mm
0.26mm hoặc 0.27mm
0.31mm hoặc 0.32mm
6.1.4 Chất điện môi và cách sử dụng
Water chiller

Chất điện môi được sử dụng trong suốt quá trình cắt.Dòng chảy chất điện môi bao
quanh dây cắt
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.
Hầu hết các máy cắt dây EDM 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. Điện trở suất càng thấp thì năng suất bóc vật liệu càng cao. Tuy nhiên không nên sử
dụng nước có điện trở suất quá thấp. Khi thêm vào một số chất hữu cơ có thể cải thiện tốc độ
cắt.
Trong gia công EDM, 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.
Mặc dù nước có ưu điểm là chất lượng làm nguội tốt, tốc độ cắt cao. Nhưng nước có
nhược điểm là ăn mòn chi tiết gia công và các cơ cấu máy. Vì thế trong một số trường hợp
người ta sử dụng dầu thay cho nước vì dầu không ăn mòn chi tiết gia công. Với điện trở suất
cao làm phát sinh dễ dàng các tia lửa điện cực nhỏ, tạo nên bề mặt chi tiết có độ bóng cao. Vì
thế dầu là môi trường lý tưởng để gia công tinh chính xác với dây cực mảnh. Không có ăn
mòn điện hóa và ăn mòn bề mặt trong dầu nên lượng coban trong hợp kim cứng không bị suy
giảm.
Chất lượng bề mặt và độ bền lâu sau khi gia công trong dầu cao hơn nhiều so với khi

157
CONG NGHE GIA CONG CNC CAẫT DAY
gia cụng trong nc. Khi gia cụng trong du cú th dựng dõy in cc rt mnh vi ng
kớnh 0,025 0,03mm.
6.1.5 Tc ct
Tc ct thỡ c nh mc rt cht ch trong mi mi ct trờn chi tit. S dng tc

cao cao cho mi ct thụ v tc chm cho mi ct tinh.
6.1.6 Cht lng b mt khi gia cụng EDM
Dng nhỏm b mt khi gia cụng bng EDM hon ton khỏc so vi cỏc phng phỏp
gia cụng truyn thng. Trờn b mt chi tit c gia cụng bng EDM cú nhiu ch li hỡnh
cu v lũng chy. Ngi ta gi chỳng l cỏc nh v ming nỳi la. Chỳng thay th cho cỏc
ng nh v ỏy ca profile nhỏm b mt gia cụng bng phng phỏp truyn thng. Gia
cỏc ch li v lũng cho l vựng bng phng chuyn tip, trong khi ú b mt c gia cụng
bng phng phỏp truyn thng ch xut hin vt dao ct thụng thng. Do ú, b mt gia
cụng bng ct dõy EDM ớt b tp trung ng sut hn, b mt a hng ch khụng theo mu
nh hng nh gia cụng truyn thng.
Giỏ tr ca nhỏm b mt ph thuc vo nhiu yu t trong ú cú cng dũng
in. Cng dũng in cng ln thỡ trờn b mt cng xut hin nhiu ming nỳi la cng
ln. t c búng cao thỡ sau khi ct thụ phi ct tinh thờm mt s ln.
Nh ó nờu trờn, khi ct trong du thỡ t búng vo chớnh xỏc cao hn khi ct trong
nc. Sau õy l mt vớ d c th khi ct tungsten carbide, 1 = 3mm vi 4 ln ct, dõy ct
bng tungsten cú ng kớnh 0,03mm. búng t c l Rmax = 0,92àm (Ra = 0,12àm).
B mt vt ct nh nht sau 4 ln ct l 48àm vi chớnh xỏ biờn dng t -1,5 1,5àm.
6.1.7 ng dng
Núi chung, EDM cú y nhng u nhc im ca mt phng phỏp gia cụng
EDM. EDM cú th gia cụng nhiu dng b mt khỏc nhau vi chớnh xỏc cao nh:
- Gia cụng cỏc l trong khuụn t, khuụn ộp kim loi
- Gia cụng in cc cho mỏy EDM in cc thi
- Ct cỏc ng biờn dng phc tp: biờn dng thõn khai ca bỏnh rng, biờn dng cam,
ct ng cú biờn dng spline
- Ct cỏc mt 3 chiu c bit nh b mt bỏnh rng nghiờng, b mt cỏnh tuabin, cỏc
khi nún, khi xon c, khi parabol, khi elip

158
COÂNG NGHEÄ GIA COÂNG CNC CAÉT DAÂY
Ngoài những ứng dụng của gia công EDM nói chung, EDM còn có ứng dụng đáng chú

ý là nó có thể gia công các vật liệu siêu cứng như kim cương đa tinh thể (PCD), nitrit bo lập
phương (CBN) và một số loại vật liệu composite. Mặc dù các vật liệu composite nền sợi
cácbon được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như hàng không, hạt nhân, ôtô và công
nghiệp hóa chất nhưng chúng rất khó gia công bằng các phương pháp gia công truyền thống
do trong quá trình gia công chúng thường bị tróc, tách lớp, ba via và tuổi thọ dụng cụ thấp.
Các tiến bộ về EDM ngày nay đã cho phép gia công các vật liệu này mà không bị xoắn
hay ba via. Ngay cả vật liệu sứ cách điện cũng có thể được gia công bằng phương pháp này.
Hiện nay, việc nghiên cứu gia công sứ cách điện vẫn đang được nghiên cứu và triển khai áp
dụng rộng rãi trên nhiều nơi trên thế giới, nhất là ở các trường đại học.
6.2 Lặp trình cắt dây CNC
6.2.1 Miêu tả máy cắt dây
Cấu hình của máy cắt dây có thể thay đổi từ các đời máy khác nhau. Phần này làm
quen với những thành phần của máy và hệ điều khiển. Bên dưới là hình biểu diễn của máy
AP500.
Mô hình này được tạo ra từ ba thành phần cơ bản:
+Phần máy cơ khí
+Hệ thống chất điện môi
+Bộ phận điều khiển.
1. Máy:

159
CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC CẮT DÂY
Bao gồm bộ phận điều khiển, bộ phận cơ sở, bộ phận làm việc, bộ phận tự động đánh điện
máy v.v.
Chiều các trục tọa độ
Những máy công cụ thông thường có 3 trục chính X,Y, Z có chiều nhất đònh.Tuy
nhiên có máy 4,5 trục. Thêm 3 trục quay xung quanh các trục tương ứng ký hiệu là A, B
hoặc C. Tùy theo loại máy mà các trục bố trí khác nhau và do đó có chiều khác nhau.
Phương chiều của các trục máy được xác đònh theo quy tắc bàn tay phải. Hình 4.3a mô tả
phương pháp xác đònh phương chiều của các trục X,Y, Z.

Trục X di chuyển từ bên phải đến bên trái và ngược lại.
Trục Y di chuyển từ trong ra ngồi
Trục Z chỉ hướng lên trên và xuống

160
COÂNG NGHEÄ GIA COÂNG CNC CAÉT DAÂY
Ngón cái chỉ chiều dương trục X, ngón trỏ chỉ chiều dương trục Y, ngón giữa chỉ chiều
dương trục Z.
2. Hệ thống Chất điện môi:
Hệ thống chất điện môi là bể lọc nước được định vị đằng sau hoặc bên cạnh của
máy. Thùng này chứa bộ lọc và những hệ thống de- ion hóa để làm sạch nước
cho sự sử dụng trong máy.
3. Hệ thống điều khiển:
Hệ thống điều khiển cho phép bạn kích hoạt những chức năng của máy. Những chương
trình được nhập vào thông qua hệ điều khiển. Những chương trình CNC có thể được nhập
vào, được sửa đổi, và chạy thông qua bộ điều khiển. Những điều kiện điều khiển có thể được
tạo ra và sửa đổi.

161
CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC CẮT DÂY
Màn hình điều khiển
6.2.2 Các điểm tham chiếu trên máy cắt dây
Các điểm tham chiếu trên máy là các điểm cơ sở hoặc điểm bắt đầu được sử dụng để tính
toạ độ các điểm khác.
•Điểm không(zero) của máy (Machine zero point )
•Điểm không (zero) của chi tiết (Work zero point )
•Điểm không(zero) khi lập trình (Program zero point )
• Điểm không(zero) của máy
Là gốc tọa độ máy. Được cài đặt bởi nhà chế tạo và không thể sữa đổi. Điểm không của máy
được đặt tên M và ký hiệu như hình 4.4õ. Với máy tiện, điểm không của máy thường đặt tại tâm

mặt đầu của trục chính. Với máy pháy nó thường đặt tại điểm giới hạn của các trục.
Thông thường điểm Zero của máy không dùng làm điểm tham chiếu để lập trình. Điểm này
thường được dùng vào các mục đích sau.
+Cài đặt ban đầu cho máy (Initial setup of the machine)
+Làm tham chiếu cho các điểm tham chiếu khác như: reference return points, work zeros, và
program zeros.

162
CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC CẮT DÂY
• Điểm không (zero) của chi tiết
Là gốc tọa độ của hệ toạ độ gắn liền với phôi. Vò trí này được cài đặt bởi người vận hành
máy và được đặt tại bất kỳ vò trí thuận lợi nào đó trên phôi.
• Điểm không(zero) khi lập trình
Phần này miêu tả thế nào là góc tọa độ khi lập trình gia cơng cắt dây.Đặc tính này cho
phép lập trình viên chọn một điểm tiện lợi để làm việc.
Khi lập trình theo ý đồ cắt chúng ta có thể chọn từng điểm gốc tọa độ cho phù hợp.Chúng ta
có thể chọn điểm bắt đầu dây như điểm gốc chương trình . Hoặc chúng ta có thể chon logic hơn là
chọn điểm dây bắt đầu cắt lên chi tiết. Sử dụng kỹ thuật này, những kích thước đi vào trong chương
trình sẽ phù hợp với những kích thước trên chi tiết.
Khi làm việc gốc tọa độ của chương trình, nó được gọi là lập trình kiểu tuyệt đối. Nghĩa là, tất
cả các kích thước tuyệt đối bắt đầu từ gốc tọa độ của chương trình. Điều này khác với kiểu lập trình
tương đối, nơi mà mỗi vị trí là vị trí được lấy từ vị trí cuối cùng của dây cắt (khơng lập trình sẵn đến
từ gốc tọa độ có sẵn).

163