ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI LƯU HUY HẠNH (Chủ biên) NGUYỄN VĂN CHÍN–NGÔ DUY HIỆP GIÁO TRÌNH GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN Nghề: Vẽ và thiết kế trên máy tính Trình độ: Trung cấp (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2021 LỜI GIỚI THIỆU Trong chiến lược phát triển và đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Nhất là trong lĩnh vực cơ khí – Vẽ và thiết kế trên máy tính là một nghề đào tạo ra nguồn nhân lực tham gia thiết kế và chế tạo các chi tiết máy đòi hỏi các sinh viên học trong trường cần được trang bị những kiến thức, kỹ năng cần thiết để làm chủ các công nghệ sau khi ra trường tiếp cận được các điều kiện sản xuất của các doanh nghiệp trong và ngoài nước. Khoa Cơ khí trường Cao đẳng nghề Việt Nam – Hàn Quốc thành phố Hà Nội đã biên soạn cuốn giáo trình mô đun Gia công tia lửa điện nhằm mục đích cung cấp cho sinh viên kiến thức về một phương pháp gia công mới trong lĩnh vực gia công cơ khí, qua đó sinh viên hiểu được thêm về các phương án công nghệ trong gia công. Phục tốt cho quá trình thiết kế các chi tiết máy Cấu trúc giáo trình được chia thành 4 bài như sau: Bài 1: Cơ sở công nghệ gia công tia lửa điện.
Bài 2: Gia công trên máy cắt dây Môlipden. Bài 3: Gia công trên máy cắt dây đồng. Bài 4: Gia công trên máy xung định hình. Mặc dù đã rất cố gắng trong quá trình biên soạn, song không tránh khỏi những sai sót.
Chúng tôi rất mong nhận được những đóng góp ý kiến của các bạn và đồng nghiệp để cuốn giáo trình hoàn thiện hơn. Địa chỉ đóng góp về khoa Cơ khí, Trường Cao Đẳng Nghề Việt Nam – Hàn Quốc TP Hà Nội, Đường Uy Nỗ – Đông Anh – Hà Nội. Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Nhóm biên soạn 1 MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU. 2 Bài 1 Cơ sở công nghệ gia công tia lửa điện.
Bản chất vật lý của quá trình phóng tia lửa điện. Đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện. Lượng hớt vật liệu. Chất lượng bề mặt khi gia công tia lửa điện.
Sự mòn của điện cực. 18 Bài 2 Gia công trên máy cắt dây Molipden. Cấu tạo, nguyên lý và vận hành máy cắt dây Molipden. Thực hành trên phần mềm cắt dây.
Thực hành nối dây và thiết lập điểm gốc phôi. Thiết lập quy trình gia công chi tiết và hiệu chỉnh thông số làm việc. 42 Bài 3 Gia công trên máy cắt dây đồng. Cấu tạo, nguyên lý và vận hành máy cắt dây đồng.
Thực hành trên phần mềm cắt dây. Thực hành nối dây và thiết lập điểm gốc phôi. Thiết lập quy trình gia công chi tiết và hiệu chỉnh thông số làm việc. 73 Bài 4 Gia công trên máy xung định hình.
Cấu tạo, nguyên lý và vận hành máy xung điện. Thực hành trên phần mềm máy xung điện. Thiết lập quy trình gia công chi tiết và hiệu chỉnh thông số làm việc. 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
119 2 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun 28: Gia công tia lửa điện Mã số của mô đun: MĐ 28 Thời gian của mô đun: 60 giờ. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT MÔ ĐUN - Vị trí: + Trước khi học mô đun này học sinh đã hoàn thành MH09, MH12, MH13, MH14, MH15, MH16,MĐ20, MĐ21, MĐ22, MĐ 25, MĐ32, MĐ33. - Tính chất: + Là mô đun bắt buộc II. MỤC TIÊU MÔ ĐUN: - Kiến thức: + Trình bày được nguyên lý hoạt động, độ chính xác, khả năng công nghệ và công dụng của máy gia công tia lửa điện; + Trình bày được cấu tạo, chức năng các bộ phận chính của máy; + Phân tích được ngôn ngữ máy, cấu trúc lệnh và cấu trúc chương trình gia công trên máy gia công tia lửa điện; + Vận dụng được các phương pháp lập trình để giải quyết được các bài toán lập trình gia công các sản phẩm cơ bản.
- Kỹ năng: + Vận hành thành thạo máy gia công tia lửa điện để gia công sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật của bản vẽ, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người và thiết bị; + Tuân thủ đúng quy trình, quy phạm kỹ thuật khi lập trình gia công và vận hành máy gia công tia lửa điện. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Có ý thức tuân thủ tốt các nội quy; + Yêu nghề, có ý thức giữ gìn và bảo vệ tài sản, thiết bị. NỘI DUNG MÔ ĐUN: 1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian: 3 Thời gian (giờ) Số Thực hành, Tên các bài trong mô đun Tổng Lý thí nghiệm, Thi/Kiểm TT số thuyết thảo luận, tra* bài tập 1 Bài 1: Cơ sở công nghệ gia 05 02 03 0 công tia lửa điện 2 Bài 2: Gia công trên máy cắt 15 02 12 01 dây Molipden 3 Bài 3: Gia công trên máy cắt 15 02 12 01 dây đồng 4 Bài 4: Gia công trên máy xung 25 04 19 02 điện Cộng 60 10 46 04 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết được tính vào giờ lý thuyết, kiểm tra thực hành được tính bằng giờ thực hành.
4 Bài 1 Cơ sở công nghệ gia công tia lửa điện Mục tiêu - Trình bày được bản chất vật lý và cơ cấu tách vật liệu trong gia công tia lửa điện; - Trình bày được đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện; - Trình bày được chất lượng bề mặt gia công và ảnh hưởng của các thông số đến chắt lượng bề mặt gia công. - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập. Bản chất vật lý của quá trình phóng tia lửa điện. Tổng quan về gia công tia lửa điện a) Lịch sử phát triển Phương pháp gia công tia lửa điện (Electric Discharge Machining – EDM) được phát triển vào năm 1943 ở Liên Xô bởi hai vợ chồng người Nga tại trường Đại học Moscow là Giáo sư – Tiến sĩ Boris Lazarenko và Tiến sĩ Natalya Lazarenko.
Cho đến nay, phương pháp gia công này đã được phổ biến rộng rãi khắp nơi trên thế giới. Nguyên tắc của phương pháp này là bắn phá chi tiết để tách vật liệu bằng nguồn năng lượng nhiệt rất lớn được sinh ra khi cho hai điện cực tiến gần nhau. Trong hai điện cực này, một đóng vai trò là dao và một đóng vai trò là phôi trong quá trình gia công. Trong thập niên 1960 đã có nhiều nghiên cứu sâu rộng về gia công EDM và đã giải quyết được nhiều vấn đề liên quan đến mô hình tính toán quá trình gia công EDM.
Trong thập niên 1970 đã xảy ra cuộc cách mạng về gia công trên máy cắt dây EDM nhờ vào việc phát triển các máy phát xung công suất lớn, các loại dây cắt và các phương pháp sục chất điện môi hữu hiệu. Hiện nay, các máy EDM đã được thiết kế khá hoàn chỉnh và quá trình gia công được điều khiển theo chương trình số.1: Gia công tia lửa điện 5 b) Nguyên lý gia công Đặt một điện áp một chiều giữa 2 điện cực (một được gọi là dụng cụ và một gọi là phôi chi tiết). Chúng được nhúng ngập trong 1 dung dịch cách điện đặc biệt (gọi là dung dịch điện ly). Điện áp này thường nằm trong khoảng 80V đến 200V.
Khi đưa 2 điện cực tiến lại gần nhau, đến một khoảng cách đủ nhỏ thì xảy ra sự phóng tia lửa điện. Điều này có thể giải thích là do điện trường giữa khe hở đủ lớn (đạt khoảng 104 V/m) dẫn đến việc iôn hoá dung dịch điện ly và nó trở thành dẫn điện. Tia lửa điện phóng qua khe hở này và hình thành kênh dẫn điện, nhiệt độ lên đến khoảng 100000C làm bốc hơi vật liệu các điện cực. Áp suất vùng này sẽ cao hơn các vùng khác.
Nguồn điện được ngắt đột ngột làm cho tia lửa điện biến mất. Do sự chênh lệch áp suất và do dung dịch lạnh từ ngoài tràn vào kênh dẫn điện gây ra tiếng nổ nhỏ và làm hoá rắn hơi vật liệu thành các hạt ô-xít kim loại. Sau đó, dung dịch điện ly được khôi phục trạng thái cũ của nó: không dẫn điện.2: nguyên lý của gia công tia lửa điện 6 Nguồn điện được cung cấp lại và tia lửa điện lại xuất hiện. Có thể thấy những điểm mấu chốt của phương pháp gia công tia lửa điện gồm: Nguồn cung cấp điện áp dạng xung: thời gian ngắt nguồn điện là khoảng thời gian cần thiết để dung dịch điện ly có thể khôi phục lại trạng thái không dẫn điện của nó và sẵn sàng cho xung gia công tiếp theo.
Nếu thời gian này không có hay nhỏ quá sẽ làm dung dịch điện ly luôn ở trạng thái dẫn điện. Điều này làm cho tia lửa điện phát triển thành hồ quang gây hỏng bề mặt chi tiết và dụng cụ. Các điện cực làm bằng 2 loại vật liệu khác nhau và được nhúng ngập trong dung dịch điện ly: dung dịch này có chức năng chính là môi trường hình thành kênh dẫn điện. Giữa các điện cực luôn có 1 khe hở nhỏ được gọi là khe hở phóng điện.
Khe hở này cần được đảm bảo trong suốt quá trình gia công để duy trì sự ổn định của tia lửa điện. Phôi của quá trình gia công là các giọt kim loại bị tách ra khỏi các điện cực và đông đặc lại thành những hạt nhỏ hình cầu. Khi các hạt này bị đẩy ra khỏi vùng gia công, khe hở giữa hai điện cực lớn lên, sự phóng điện không còn nữa. Để đảm bảo quá trình gia công liên tục, người ta điều khiển điện cực dụng cụ đi xuống sao cho khe hở giữa hai điện cực là không đổi và ứng với điện áp nạp vào tụ C.
Bản chất vật lý của quá trình phóng tia lửa điện Có một câu hỏi được dạt gia quá trình gia công tia lửa điện thì vật liệu được tách ra thế nào? Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý 7 Theo sơ đồ nguyên lý: Một điện áp được đặt giữa điện cực và phôi. Không gian giữa hai điện cực đó được điền đầy bởi một chất lỏng cách điện gợi là chất điện môi (Dielectric). Cho hai điện cực áp lại gần nhau, đến một khoảng cách nào đó thì xảy ra sự phóng tia lửa điện. Một dòng điện xuất hiện một cách tức thời.
Khi phóng tia lửa điện, các điện cực không tiếp xúc với nhau. Nếu chúng chạm vào nhau thì sẽ không có tia lửa điện mà sẽ xảy ra một dòng ngắn mạch, có hại đối với quá trình gia công.