phần mở đầu, kết luận chung và các phụ lục luận văn này có nội dung nhƣ sau: Chƣơng 1. Tổng quan về gia công tia lửa điện - Nghiên cứu tổng quan về kỹ thuật EDM Chƣơng 2. Nghiên cứu ảnh hƣởng các thông số công nghệ đến năng suất, chất lƣợng bề mặt khi gia công trên máy cắt dây. - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về quá trình cắt và các hiện tƣợng xảy ra trong quá trình cắt.
- Nghiên cứu sự ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ đến quá trình cắt. Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng của một số thông số công nghệ đến chất lƣợng bề mặt khi gia công hợp kim cứng BK8 trên máy cắt dây EDM - Thiết lập thí nghiệm. - Xây dựng mô hình toán xác định độ nhám bề mặt khi gia công hợp kim cứng BK8 bằng máy cắt dây. - Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng hàm toán học biểu diễn mối quan hệ giữa chế độ công nghệ với độ nhám bề mặt khi gia công hợp kim cứng BK8.
Chƣơng 4: Kết luận chung và khuyến nghị. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 10 Chuyên ngành: Công nghệ CTM PHẦN II: NỘI DUNG Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN Năm 1943, thông qua các nghiên cứu về tuổi bền của các thiết bị phóng điện, hai vợ chồng ngƣời Nga Lazarenko đã tìm ra phƣơng pháp gia công bằng tia lửa điện. Họ sử dụng tia lửa điện để hớt đi 1 lớp vật liệu mà không phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu đó. Khi các tia lửa điện phóng ra thì một lớp vật liệu trên bề mặt phôi sẽ bị hớt đi bởi 1 quá trình điện – nhiệt thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại.
Từ đó đến nay quá trình hớt vật liệu trong gia công tia lửa điện vẫn đƣợc coi là phức tạp liên quan đến khoảng cách khe hở phóng điện, đến thông tin về kênh plasma, về sự hình thành của cầu phóng điện giữa 2 điện cực, sự ăn mòn của cả 2 điện cực,. các nghiên cứu về hiện tƣợng phóng điện của các nhà khoa học đã làm cho công nghệ gia công tia lửa điện có những phát triển lớn trong những năm gần đây và đã ra đời thêm một số phƣơng pháp gia công dùng nguyên lý của phƣơng pháp gia công tia lửa điện. Đặc điểm của phƣơng pháp gia công tia lửa điện. Gia công tia lửa điện là phƣơng pháp gia công bằng cách phóng điện ăn mòn trên cơ sở tác dụng nhiệt của xung điện đƣợc tạo ra do sự phóng điện giữa 2 điện cực.
Các đặc điểm chính của phƣơng pháp gia công tia lửa điện - Điện cực (đóng vai trò là dụng cụ cắt): có độ cứng thấp hơn nhiều so với vật liệu phôi. vật liệu phôi thƣờng là những vật liệu cứng và đã qua nhiệt luyện nhƣ thép đã tôi, các loại hợp kim cứng. vật liệu điện cực thƣờng là đồng, grafit. - Vật liệu dụng cụ cắt và vật liệu phôi đều phải có tính chất dẫn điện tốt.
- Môi trƣờng gia công: khi gia công phải sử dụng một chất lỏng điện môi làm môi trƣờng gia công. Đây là dung dịch không dẫn điện ở điều kiện làm việc bình thƣờng. Khả năng công nghệ của phƣơng pháp gia công tia lửa điện Phƣơng pháp gia công tia lửa điện có thể tạo đƣợc các mặt định hình là đƣờng thẳng, đƣờng cong, các rãnh định hình, các bề mặt có profin phức tạp,. với độ bóng bề mặt tƣơng đối cao (Ra = 1.25m 5m) và độ chính xác cao (IT5).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 11 Chuyên ngành: Công nghệ CTM 1. Các phƣơng pháp gia công tia lửa điện Ngày nay, trong gia công cơ khí trên thế giới có 2 phƣơng pháp gia công tia lửa điện chủ yếu, đƣợc ứng dụng rộng rãi và đã có những đóng góp đáng kể cho sự phát triển về khoa học kỹ thuật của nhân loại đó là: phƣơng pháp gia công xung định hình và phƣơng pháp gia công cắt dây bằng tia lửa điện EDM. Phƣơng pháp gia công xung định hình: Đây là phƣơng pháp dùng các điện cực đã đƣợc tạo hình sẵn để in hình (âm bản) của nó lên bề mặt phôi. Phƣơng pháp này đƣợc dùng để chế tạo khuôn có hình dạng phức tạp, các khuôn ép định hình, khuôn ép nhựa, khuôn đúc áp lực, lỗ không thông.
Phƣơng pháp gia công cắt dây bằng tia lửa điện: Là phƣơng pháp dùng 1 dây dẫn điện có đƣờng kính nhỏ (0,1 – 0,3mm) cuốn liên tục và chạy theo 1 biên dạng định trƣớc để tạo thành 1 vết cắt trên phôi. phƣơng pháp này thƣờng dùng để gia công các lỗ suốt có biên dạng phức tạp nhƣ các lỗ trên khuôn dập, khuôn ép, khuôn đúc áp lực, chế tạo các điện cực dùng cho gia công xung định hình, gia công các rãnh hẹp, gấp khúc, các dƣỡng kiểm,. Các phƣơng pháp khác: Ngoài 2 phƣơng pháp gia công chủ yếu trên, ngày nay trên thế giới còn có một số phƣơng pháp gia công sử dụng nguyên lý gia công bằng tia lửa điện nhƣ sau: - Gia công tia lửa điện dạng phay (Milling EDM): là phƣơng pháp sử dụng một điện cực chuẩn, hình trụ quay để thực hiện ăn mòn tia lửa điện theo kiểu phay. Sử dụng phƣơng pháp này để gia công các hình dáng phức tạp do không phải chế tạo điện cực phức tạp (để xung) mà sử dụng điện cực chuẩn sau đó điều khiển cho điện cực cắt theo chƣơng trình.
- Phủ bằng tia lửa điện (EDD): là phƣơng pháp sử dụng hiệu quả của sự ăn mòn tia lửa điện để phủ lên các bánh mài sau thời gian sử dụng nghiền cơ khí các vật liệu rắn. Trong quá trình này, bánh mài phải có tính dẫn điện. bánh mài kim cƣơng liên kết kim loại thƣờng đƣợc làm theo phƣơng pháp này. điện áp xung đƣợc đặt vào giữa điện cực và bánh mài, trong quá trình mài, tia lửa điện sinh ra sẽ bóc tách các cạnh sắc trên bánh mài.
Quá trình này cũng đƣợc sử dụng để chế tạo bánh mài có hình dạng đặc biệt. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 12 Chuyên ngành: Công nghệ CTM - Gia công EDM trợ giúp của siêu âm (Ultrasonic Aided EDM): là phƣơng pháp hớt vật liệu bằng tia lửa điện kết hợp với việc rung điện cực dụng cụ với tần số rung bằng tần số siêu âm. Rung điện cực với tần số siêu âm giúp nâng cao khả năng công nghệ và tăng đáng kể tốc độ gia công khi gia công các lỗ nhỏ và siêu nhỏ. - Mài xung điện (Abrasive Electrical Discharge Grinding - AEDG): là phƣơng pháp gia công trong đó vật liệu đƣợc bóc tách nhờ tác dụng kết hợp của ăn mòn tia lửa điện và ăn mòn cơ khí.
- Gia công xung định hình siêu nhỏ (MEDM): là một dạng xung định hình đặc biệt trong đó điện cực đƣợc quay với tốc độ lớn (tới 10. Điện cực sử dụng trong MEDM có kích thƣớc nhỏ và đƣợc chế tạo bằng các phƣơng pháp gia công tia lửa điện khác. Phƣơng pháp này dùng để gia công các lỗ siêu nhỏ với độ chính xác rất cao. - Cắt dây tia lửa điện siêu nhỏ (MWEDM): là phƣơng pháp cắt dây sử dụng điện cực Tungsten, Wolfram có đƣờng kính dây nhỏ dƣới 10m.
Phƣơng pháp này dùng để gia công cắt dây các lỗ siêu nhỏ có kích thƣớc từ 0,11mm, các vật liệu khó gia công, các chi tiết có chiều dày mỏng,. hoặc dùng trong công nghệ chế tạo các chi tiết bán dẫn. - Gia công tia lửa điện theo kiểu đê chắn (Mole EDM): là một quá trình gia công đặc biệt cho phép gia công các hốc, rãnh dạng đƣờng cong hoặc đƣờng xuyến. Hình dáng điện cực đƣợc sử dụng trong phƣơng pháp này giống nhƣ một thanh dẫn có thể uốn cong và một hệ thống nhận dạng.
Ngƣời ta sử dụng sóng siêu âm để nhận dạng các đƣờng hầm gia công trong chi tiết. - Xung định hình với 2 điện cực quay: là phƣơng pháp sử dụng một điện cực quay để ăn mòn một phôi quay. Khi phối hợp chuyển động của điện cực và phôi sẽ tạo ra các hình dạng chi tiết khác nhau theo yêu cầu. Phƣơng pháp này là phƣơng pháp gia công siêu chính xác và độ bóng siêu cao.
Cơ sở của phƣơng pháp gia công tia lửa điện 1. Bản chất vật lý Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 13 Chuyên ngành: Công nghệ CTM () (+) Hình 1.1- Sơ đồ nguyên lý gia công tia lửa điện Thực chất của phƣơng pháp gia công tia lửa điện là sự tách vật liệu ra khỏi bề mặt phôi nhờ tia lửa điện. Sơ đồ nguyên lý của phƣơng pháp gia công bằng tia lửa điện đƣợc mô tả nhƣ Hình 1. Quá trình tách vật liệu ra khỏi bề mặt phôi cụ thể nhƣ sau: Một điện áp đƣợc đặt vào giữa điện cực và phôi, không gian giữa 2 điện cực đƣợc điền đầy bằng 1 chất lỏng cách điện gọi là chất điện môi (Dielectric).
Khi hai điện cực tiến lại gần nhau khi khoảng cách đạt đến 1 giá trị tới hạn nào đó thì xẩy ra hiện tƣợng phóng điện, một dòng điện đƣợc hình thành giữa 2 điện cực mà không hề có sự tiếp xúc giữa hai điện cực. Do có sự xuất hiện của tia lửa điện đó đã bóc đi 1 lớp vật liệu trên bề mặt phôi tạo thành 1 vết cắt. Xét cụ thể diễn biến của 1 chu kỳ phóng điện diễn ra ở 3 pha nhƣ sau: Pha I: Pha đánh lửa Máy phát tăng điện áp khởi động qua 1 khe hở (đóng điện áp máy phát Ui). dƣới ảnh hƣởng của điện trƣờng, từ cực âm (điện cực) bắt đầu phát ra các điện tử (electron) và chúng bị hút về phía cực dƣơng (phôi) mật độ electron tăng gây ra tính dẫn điện cục bộ của dung dịch chất điện môi tại khe hở giữa 2 điện cực.
Do bề mặt của điện cực và phôi không hoàn toàn phẳng nên điện trƣờng sẽ mạnh nhất tại 2 điểm trên điện cực và phôi có khoảng cách gần nhất. mặt khác do chất điện môi bị ion hoá nên 1 kênh phóng điện đột nhiên đƣợc hình thành và sự phóng ra tia lửa điện bắt đầu xẩy ra. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 14 Chuyên ngành: Công nghệ CTM Hình 1.