CHƯƠNG IV.1 GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ MÔN HỌC CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶT BiỆT ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN GIA CÔNG BẰNG TIA LỬA ĐIÊN VÀ DÂY TIA LỬA ĐiỆN... CÁC PHƯƠNG PHÁ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ

CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ

MÔN HỌC CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶT BiỆT

ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN

GIA CÔNG BẰNG TIA LỬA ĐIÊN VÀ DÂY TIA LỬA ĐiỆN

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG NHIỆT

Các tia lửa điện được phóng ra, vật liệu trên bề mặt phôi bị hớt đi bởi một quá trình điện-nhiệt thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại - đó là quá trình gia công bằng tia lửa điện gọi tắt là gia công EDM (Electrical Discharge Machining).

* CÓ 2 DẠNG EDM CHÍNH SAU

•Gia công tia lửa điện dùng điện

cực định hinh: Gọi tắt là phương

pháp “xung định hinh” Điện cực là

một hinh không gian bất ki, nó sẽ in

hinh của minh lên phôi tạo ra lòng

khuôn thường dùng để tạo hinh

nhung chi tiết đục lỗ nhưng không

thông.

•Gia công tia lửa điện bằng cắt

dây: Điện cực là một sợi dây kim

loại mảnh (d= 0,10,3) ) được quấn

liên tục và chạy dao theo một

côngtua xác định.

A/ Phương phap gia công bằng tia lử điện

I/ Nguyên lý hoạt động

 Đặt một điện áp giữa điện cực và phôi.

 Không gian giữa điện cực và phôi phải được điền đầy bởi một chất điện môi.

 Cho 2 điện cực tiến lại gần nhau, đến một khoảng cách  nào đó thì xảy ra sự phóng tia lửa điện, xuất hiện một dòng điện tức thời.

 Nếu 2 điện cực chạm nhau thì sẽ không có tia lửa điện mà sẽ sảy

ra ngắn mạch có hại cho quá trình gia công.

 Nếu khe hở quá lớn thì sẽ không thể xảy ra sự phóng tia lửa điện điều đó làm giảm năng suất gia công.

 Để có thể làm phát sinh tia lửa điện, một điều không thể thiếu được là một thời gian ngắn sau khi đã có dòng điện chạy qua 2 điện cực thì phải ngừng cung cấp năng lượng Đơn giản người ta dùng bộ phát xung RC như trên để cung cấp xung răng cưa.

Đây là đồ thị điển hình của chu kỳ xung trong gia công tia lửa điện đặc điểm của đồ thị này là dòng điện Ie của xung bao giờ cũng xuất hiện trễ hơn một khoảng thời gian td (độ trễ đánh lửa) so với thời điểm bắt đầu

có điện áp máy phát Ui Ue và Ie là các giá trị trung bình của điện áp và

dòng điện khi phóng tia lửa điện.

* Cơ chế tách phôi:

Hình trên chỉ ra chi tiết bề mặt của 2 điện cực, thực tế 2 bề mặt nay không phẳng như ta tưởng tượng mà nó có các nhấp nhô Khoảng cách giữa 2 bề mặt điện cực trong toàn bề thực tế không cố định mà nó thay đổi do các nhấp nhô

Khi một điện áp thích hợp được đặt giữa 2 điện cực (dụng cụ và phôi), một trường tĩnh điện có cường độ lớn được sinh ra nó gây ra sự tách các electron từ cực âm Các electron giải phóng này được tăng tốc về phía cực dương Sau khi đạt đến vận tốc đủ lớn, các electron này va đập với các phần tử điện môi, bắn phá các phần tử đó thành các electron và các ion dương Các vừa sinh ra lại được tăng tốc và nó lại đánh bật electron khác từ các phân tử dung dịch điện môi

Kết quả diễn biến quá trình sẽ sinh ra khoảng cách không đổi giữa 2

bề mặt điện cực Phụ thuộc vào hình dạng của âm cực mà dương cực chép lại hình dạng đó

2/ Các thông số điều chỉnh

 Các đặc tính về điện được nhận ra dựa vào các đặc tính thời gian của sự phóng tia lửa điện Các đặc tính này chính là các thông số điều chỉnh quan trọng nhất của quá trình gia công

II / Các thông số công nghệ của EDM

1 / Đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện

•Điện áp đánh lửa Ui:

•Thời gian trễ đánh lửa td

•Điện áp phóng tia lửa điện Ue:

•Dòng phóng tia lửa điện Ie

•Độ kéo dài xung ti

•Khoảng cách xung to

•Khe hở phóng điện

III/ Năng suất gia công - chất lượng bề mặt và độ chính

xác gia công :

1/ Năng suất gia công:

•Năng suất gia công tia lửa điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố, quan trọng nhất là các yếu tố cơ bản sau:

•Khe hở phóng tia lửa điện 

•Cường độ dòng điện I

•Tần số xung f

•Điện dung C

•Diện tích bề mặt gia công F

•Chất lượng điện cực và chất điện môi

• .

2/ Chất lượng bề mặt và độ chính xác:

a / Chất lượng bề mặt gia công :

Chất lượng bề mặt là một khái niệm tổng hợp ,bao gồm:

 + Độ nhám bề mặt

 + Vết nứt tế vi trên bề mặt

 + Các ảnh hưởng nhiệt ở lớp bề mặt

b/ Độ chính xác tạo hình khi gia công.

Gia công tia lửa điện kiểu xung định hình là phương pháp gia công

in hình, độ chính xác in hình phụ thuộc nhiều yếu tố:

•Độ chính xác của máy

•Các thông số điều chỉnh về điện khi gia công

•Tính chất của điện cực (vật liệu , độ chính xác kính thước )

•Độ chính xác lập trình(Độ chính xác quỹ đạo dụng cụ được lập

trình)

Độ không chính xác kích thước của phương pháp gia

công tia lửa điện gồm :

Độ côn lỗ gia công

Hiện tượng cắt quá mức

Sai số do thay đổi hình dáng và kích kỡ dụng cụ

3/ Lượng hớt vật liệu:

• Các yếu tố tác động lên lượng hớt vật liệu gồm:

Điện áp phóng tia lửa điện Ue

Dòng phóng tia lửa điện Ie

Thời gian phóng tia lửa điện te

Từ đẳng thức của năng lượng phóng tia lửa điện

 Dung dịch chất điện môi và dòng chảy chất

2 Nhiệm vụ của dung dịch điện môi

Chất điện môi có 4 nhiệm vụ chính như

3 Các loại chất điện môi và tiêu chuẩn đánh giá

chúng

 Các loại chất điện môi

Cho đến nay, có hai loại chất điện môi chủ yếu dùng cho hai phương pháp gia công tia lửa điện khác nhau, đó là:

Hydrocacbon : chủ yếu dùng cho xung định hình

Nước khử khoáng : chủ yếu dùng cho cắt dây

Hydrocacbon được chia ra 3) nhóm trên cơ sở đặc tính hoá học, đó là:

•Paraphin

•Dầu khoáng

•Các dẫn xuất của xăng

Các tiêu chuẩn như thành phần hoá học, độ nhớt, sẽ quyết

định chất lượng và khả năng áp dụng chất điện môi

•Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi:

Chất điện môi được đánh giá dựa trên một loạt các tiêu

chuẩn sau đây:

Bền lâu, ít hao phí

Vệ sinh: không hại da, không độc, không khó ngửi

Có điểm cháy tương đối cao (khó cháy)

Có mật độ, độ đậm đặc nhất định

Có độ trong suốt để dễ quan sát vùng gia công

Có độ nhớt nhất định

Có khả năng dẫn điện dưới một điều kiện nhất định

Cách điện ở điều kiện bình thường

Có khả năng truyền điện áp

Có khả năng bị iôn hoá

Có khả năng mang huyền phù

Có khả năng được lọc sạch

Giá cả phải chăng

-Trong các tiêu chuẩn trên, đáng quan tâm hàng đầu

là độ nhớt của chất điện môi

- Độ nhớt của chất điện môi càng cao thì kênh phóng điện càng được tập trung hơn, hiệu quả phóng điện càng cao hơn.

- Cần lưu ý rằng, khi gia công tinh và rất tinh, chất điện môi phải chảy qua những khe hở phóng điện rất nhỏ ta phải sử dụng chất điện môi có độ nhớt nhỏ.

4 Các loại dòng chảy chất điện môi

Thông thường có các phương pháp tạo dòng chảy chất điện môi như sau:

 Dòng chảy bên ngoài

 Dòng chảy áp lực: từ điện cực hoặc từ phôi

 Dòng chảy hút: qua điện cực hoặc qua phôi

 Dòng chảy phối hợp

 Dòng chảy nhắp

 Dòng chảy chuyển động điện cực

Dòng chảy áp lực qua phôi

Dòng chảy áp lực qua

điện cực Dòng chảy bên ngoài

Dòng chảy hút qua điện cực phôi Dòng chảy hút qua Dòng chảy phối hợp

Ứng dụng

 Sản phẩm trong khuôn đúc,khuôn keo

B.PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BẰNG

DÂY TIA LỬA ĐIỆN

I.Công dụng:

 Các lỗ định hình trong khuôn dột

dập,khuôn đùn,khuôn kéo

 Điện cực dùng cho gia công xung định

II.Nguyên lý gia công:

 Phương pháp gia công bằng dây tia lửa điện có nguyên lý

giống với phương pháp gia công bằng tia lửa điện.Tuy nhiên chúng khác ở chổ là điện cực làm bằng một sợi dây có đường kính rất nhỏ và chạy theo một công tua xác định

 Hoạt động dựa trên cơ sở bắn phá dương cực để tách vật liệu chi tiết

 Chi tiết gia công thường được nối với cực dương và đóng vai trò là “+” cực,còn điện cực nối với cực âm và đóng vai trò là “-“ cực

 Trong quá trình gia công,giây điện cực được hướng

thẳng,từng đoạn được nung nóng bằng dòng điện và được kéo căng ra,khi gia công nó được làm nguội và mát đi

trạng thái bị cong.Dây được luồng qua khe lỗ dẫn hướng đến vật gia công,để tránh dây bị uống cong.

 Khi cho dòng điện một chiều chạy từ cực dương sang cực

âm với điện áp thích hợp giửa cực (+) và (-) xuất hiện tia lửa điện ở những nơi mà 2 bề mặt điện cực gần nhau

nhất,nhiệt độ lên tới 10000°c làm cháy và bốc hơi vật liệu

 Hai điện cực điều bị mòn nhưng cực dương mòn nhanh hơn so với cực âm.

II.Nguyên lý gia công:

III.Thiết bị và dụng cụ:

1 Thiết bị

 Máy cắt dây có dây chuyển động liên tục theo trục tọa

độ xy cắt thành một khe hở nhỏ xuyên qua chi tiết

 Các chuyển động điều khiển theo chương trình số gia công các chi tiết có đường bao theo mong muốn

 Đường kính dây : d = 0.1-0.3) mm

a/ Máy cắt dây tia lửa điện DK7712

* Đặc tính kĩ thuật

 Kích thước máy:1200x790x1570mm

 Trọng lượng lớn nhất của chi tiết gia công:45kg

 Kích thước lớn nhất của chi tiết gia

công:250x160x75mm

 Độ chính xác biến dạng gia công:0.03) 2mm

 Năng suất gia công:

-Thép :3) 5mm 2 /phút

-Hợp kimcứng:18mm 2 /phút

- Đồng :3) 6mm 2 /phút

 Vật liệu :Đồng thau,molipden, volfram và các dây có lớp phủ oxit kẽm

 Yêu cầu:

 Có tính dẫn điện tốt.

 Có độ giãn dài cao.

 Có nhiệt độ nóng chảy cao.

b/ Dụng cụ

 Điên cực dây

 Điên cực dây

Bảng 1 : Một số loại dây kim loại dùng để cắt tia lửa điện

Đồng đỏ,bạc,kẽm Đồng thau Đường kính

dâycắt(mm)

Khối lượng (g)

Đường kính dây cắt(mm)

Khối lượng (g)

0.05 0.07 0.10 0.12 0.15 0.17 0.20 0.22 0.25 0.27 0.60

200 3) 00 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

0.05 0.07 0.10 0.12 0.15 0.17 0.20 0.22 0.25 0.27 0.60

100 150 200 250 3) 00 3) 50 400 450 500 550 600

 Dung môi dùng trong gia công

 Nước khử khoáng với cắt dây

 Gia công thép:5-8 mm2/phút

 Gia công kim loại màu: 10-20 mm2/phút

 Gia công hợp kim cứng: 6-12 mm2/phút

 Dầu hỏa:parafin,dầu khoáng, các dẫn xuất của xăng

 Tiêu chuẩn đánh giá:

 Các thông số công nghệ

 Năng suất

Trong đó:L-chiều dài rảnh (mm)

H:-chiều dài của phôi (mm)

J :-thời gian cắt rãnh (phút)

F:tốc độ cắt của bề mặt rãnh (mm 2 /phút)

 Tạo chuổi đường gia công để gia công nhiều sản phẩm cùng một lúc

 Cắt cùng lúc nhiều chi tiết ghép lại với nhau bằng cách: hàn,kẹp chặt

Điện cực gia công lổ suốt

 Gia công lổ để xỏ dây bên trong chi tiết gia công:

 Phương pháp dùng máy bắn lổ :sử dụng điện điện cực đồng có đường kính Ø(0.5-1)mm

 Phương pháp khoan với đường tùy chọn,tương đối nhỏ Ø(3) -8)mm

Góc Côn Α (Độ)

 Độ chính xác gia công

Có thể đạt: 0.2-0.3) mm,phụ thuộc vào các yếu tố

sau:

 Sai số của hệ thống đo của máy

 Sai số của hệ tọa độ oxyz

 Rung động của máy

 Ưu điểm:

 Máy cắt dây được điều khiển bằng hệ thống NC/CNC.

 Sử dụng rộng rải trong các ngành điện tử, cơ khí chính xác,chế tạo

dụng cụ…để gia cong chi tiết thẳng,cong với biên dạng phức tạp,cac

lổ và rảnh hẹp,hở và thông suốt,gia công các cam đĩa hợp kim cứng,dưỡng chép hình,khuôn mẫu,bánh răng ăn khớp trong và ngoài.

 Đạt độ chính xác cao,kết cấu đơn giản ,có khả năng tự động hóa

nguyên công’

 Nhược điểm:

 Giá thành dây điện cực đắt

IV.Phạm vi ứng dụng

8 Kiểm tra bằng tay từngbước cắt

9 Chạy mô phỏng chương trình trên màn

hình

10 Sét gốc tọa độ máy, điều khiển 2 đầu

dây dẫn trùng tâm nhau

11 Điều khiển 2 đầu dây dẫn đến gần