Chương 1. Sự xuất hiện của công nghệ EDM. Sự phát triển của các máy gia công tia lửa điện. Thị trường máy gia công tia lửa điện trên thế giới.
Tình hình gia công tia lửa điện ở Việt Nam. Một số máy EDM dạng xung định hình tiêu biểu. Mục tiêu đề tài .Trang 8 Chương 2. Tính chất vật lý của quá trình gia công.
Các đặc tính về điện trong quá trình gia công. Chất lượng bề mặt khi gia công EDM. Dung dịch điện môi .Trang 15 Chương 3. Phân tích và chọn phương án thiết kế cơ cấu điều khiển điện cực.
Phương án thiết kế truyền động trục Z. Cơ cấu bánh răng – thanh răng. Cơ cấu vít – đai ốc thường. Cơ cấu vít – đai ốc bi.
Phương án thiết kế hệ thống dẫn hướng. Vai trò của hệ thống dẫn hướng. Phướng án 1: Sống trượt phẳng. Phương án 2: Sống trượt lăng trụ.
Phương án 3: Rãnh trượt chữ V. Phương án 4: Sống trượt đuôi én. Phương án 5: Sống trượt bi .Trang 21 Chương 4. Tính toán thiết kế cơ cấu điều khiển điện cực.
Tính toán phần cơ khí. Thiết kế bộ nguồn tạo xung và mạch điều khiển điện cực dụng cụ. Thử nghiệm vận hành .Trang 27 Chương 5. Các kết quả đạt được.
Các kết quả mới nổi bật. Kiến nghị sử dụng kết quả đã đạt được và đã ứng dụng. Hướng phát triển đề tài .Trang 30 Tài liệu tham khảo. Phụ lục 1 Hợp đồng thực hiện nhiệm vụ khoa học, công nghệ.
Phụ lục 2 Văn bản thanh toán tài chính. Phụ lục 3 Bài báo cáo Hội nghị khoa học. Phụ lục 4 Bài báo Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ ĐHQG TP. HCM CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN Trong nửa thế kỷ qua, nhu cầu về các vật liệu cứng, lâu mòn và siêu cứng sử dụng cho tuabin máy điện, động cơ máy bay, dụng cụ, khuôn mẫu - tăng lên không ngừng ở các nước công nghiệp phát triển.
Việc gia công những vật liệu đó bằng những công nghệ cắt gọt truyền thống thông thường ( tiện, phay, bào, mài .) là vô cùng khó khăn, thậm chí không thể thực hiện được. Cách đây gần 200 năm, nhà nghiên cứu người Anh Joseph Priestley (1733 - 1809), trong các thí nghiệm của mình đã nhận thấy có một hiệu ứng ăn mòn vật liệu gây ra bởi sự phóng điện. Nhưng mãi đến năm 1943, thông qua hàng loạt các nghiên cứu về tuổi thọ của các thiết bị đóng điện, hai vợ chồng Lazarenko người Nga mới tìm ra cánh cửa dẫn tới công nghệ gia công tia lửa điện. Họ bắt đầu sử dụng tia lửa điện để tiến hành quá trình hớt kim loại, quá trình này không phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu gia công.
Khi các tia lửa điện được phóng ra, vật liệu mặt phôi sẽ bị hớt đi bởi một quá trình điện - nhiệt thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại, thay cho các tác động cơ học của dụng cụ vào phôi. Qúa trình hớt kim loại bằng điện nhiệt bởi sự ph1ng điAện được gọi là "gia công tia lửa điện" (nguyên gốc tiếng Anh là "Electrical Discharged Machining", gọi tắt là EDM) Định nghĩa gia công tia lửa điện (EDM): là qui trình bóc kim loại khỏi chi tiết bởi một quá trình điện nhiệt, thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại của chi tiết cần gia công. Năng lượng nhiệt phát ra bởi sự phóng điện là bản chất của quá trình gia công tia lửa điện hay gia công EDM. Máy gia công EDM có 2 dạng chính: Máy cắt dây (EDM Wire Cutting Machine): ở dạng gia công này, điện cực được làm bằng dây kim loại thường là đồng, molib đen, volfram hay các dây có lớp phủ, với đường kính d = (0.
Dây điện cực được chuyển động tương đối liên tục so với phôi theo một hành trình cho trước. Từ đó, phôi cần gia công được cắt theo hình dạng mong muốn.1 Sơ đồ cắt dây bằng EDM Máy xung định hình (EDM Die Sinking Machine): ở dạng này,, điện cực dụng cụ có hình dạng 3D. Sau khi gia công, chi tiết có hình dạng là âm bản của điện cực dụng cụ.2 Sơ đồ gia công chép hình bằng EDM 1. Sự phát triển của các máy EDM Lịch sử phát triển của máy EDM có thể được đánh dấu qua 4 giai đoạn: Giai đoạn 1: Các máy đầu tiên của thời kỳ những năm 50 - 60, thế kỷ 20 có mức độ tự động hóa còn ít và không tiện dụng lắm.
Giai đoạn 2: Các nghiên cứu tập trung vào việc tạo chuyển động hành tinh cho điện cực dụng cụ. Theo khuynh hướng này, nhiều công trình khoa học và máy EDM được chế tạo ở Tây Âu và Nhật Bản. So với các máy EDM trước đây, điện cực dụng cụ của máy EDM ở giai doạn này được chế tạo đơn giản, giá thành thấp hơn. Độ òn điện cực dụng cụ cũng đồng đều hơn.
Dòng chảy chất điện phân trong các máy EDM giai đoạn này cũng dễ dàng hơn. Các ổ thủy tĩnh được đưa và sử dụng. Bằng cách điều chỉnh độ chênh áp, kết hợp với khe hở giữa ngõng trục và lót ổ, độ lệch tâm giữa trục mang điện cực dụng cụ và điện cực chi tiết có thể thay đổi được một cách dễ dàng. Độ lệch tâm này và hình dáng điện cực được quyết định bởi contour cần gia công.
Tuy nhiên, dòng máy này vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu về độ chính xác và năng suất gia công. Giai đoạn 3: Cùng với sự phát triển của các bộ điều khiển CNC về thuật toán điều khiển cũng như về phần cứng, các máy EDM loại CNC đã ra đời giải quyết được phần lớn các nhu cầu gia công EDM trong công nghiệp. Mức độ tự động hóa ở dòng máy này là rất cao. Ở giai đoạn này, các loại máy cắt dây EDM đã đạt được một bước phát triển nhảy vọt.
Giai đoạn 4: Các máy EDM được chế tạo theo xu hướng tối ưu hóa các thông số gia công như cực đại hóa năng suất, độ nhẵn bề mặt gia công, cực tiểu hóa độ mòn điện cực dụng cụ, giảm thiểu nguy cơ đứt dây điện cực. Cũng trong giai đoạn này, các máy EDM thông minh cũng đã và đang được nghiên cứu chế tạo. Các bộ điều khiển liên hệ ngược dùng trong điều kiện gia công khó thoát phoi, tay máy xỏ và nối dây tự dộng đã được nghiên cứu và ứng dụng thành công trong công nghiệp. Thị trƣờng máy gia công tia lửa điện trên thế giới Việc bán các máy gia công tia lửa điện trên phạm vi thế giới tăng 6% mỗi năm và vào cuối những năm 90 là khoảng 12.
Nhật Bản là nước sản xuất và sử dụng nhiều máy gia công tia lửa điện nhất, chiếm 35% tổng số máy trên thị trường thế giới. Thứ hai là châu Âu với 30%, sau đó là Mỹ với 15% và các nước châu Á khác với 12% tổng số máy. Các loại máy EDM trên thị trường thế giới rất đa dạng: từ những máy rất lớn (như máy NASSOVIA) đến máy rất nhỏ và đặc biệt để gia công tế vi, từ máy giá thành thấp, ít tự động hóa có giá thành từ khoảng (10.000) USD/ máy của Trung Quốc, Đài Loan, đến vài trăm ngàn USD/ máy của Tây Âu và Nhật Bản hoàn toàn tự động hóa với các hệ thống CAD/CAM hiện đại. Tình hình gia công tia lửa điện ở Việt Nam Trong khoảng một thập kỷ gần đây, lãnh vực gia công EDM đã thâm nhập vào Việt Nam.
Số lượng các cơ sở sản xuất và nghiên cứu ở nước ta nhập các loại gia công EDM ngày càng nhiều. Hiện nay, trong nước đã có nhiều đề tài nghiên cứu về gia công EDM và chế tạo máy EDM dưới dạng đề tài nghiên cứu khoa học các cấp, luận văn tiến sĩ kỹ thuật, thạc sỹ kỹ thuật, kỹ sư tại các trường đại học kỹ thuật và các viện nghiên cứu. Ngoài ra, tại các công ty gia công cơ khí chính xác cũng đã sử dụng máy gia công EDM để gia công và nghiên cứu gia công các chi tiết có hình dáng hình học phức tạp, vật liệu độ cứng cao. Một số cơ sở gia công khuôn mẫu có trang bị các máy EDM như xưởng gia công cơ khí trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP HCM, công ty chế tạo khuôn mẫu Duy Khanh, Duy Tân, Thành Trung, Vĩnh Phát.
Một số máy EDM dạng xung định hình tiêu biểu Máy xung tia lửa điện CNC C32 Sodick vừa đưa ra giới thiệu sản phẩm máy xung tia lửa điện CNC C32 được sản xuất tại nhà máy Sodick Amoy - Trung Quốc với mức giá cạnh tranh và hợp lý thích hợp cho các xưởng gia công khuôn mẫu.3 Máy xung tia lửa điện CNC C32 3 C32 là dòng máy EDM truyền động dùng động cơ tuyến t1nh thế hệ thứ 5 được thiết kế nhỏ gọn, đòi hỏi diện tích lắp đặt tối thiểu 1850 mm x 2600 mm. Khoảng làm việc của máy c1 kích thước 450 mm x 300 mm và hành trình dịch chuyển các trục X/Y/Z là 300 mm x 250 mm x 150 mm. Khối lượng vật gia công tối đa là 50 kg và trọng lượng điện cực tối đa là 20 kg. C32 sử dụng hệ điều khiển LMX32 hoạt động trên nền Window XP với màn hiển thị cảm ứng TFT 15''.
Phần mềm hỗ trợ gia công LN Assit giúp người vận hành dễ dàng tạo các chương trình NC(với các điều kiện gia công và chế độ bù tối ưu). C32 là máy EDM đầu tiên ứng dụng công nghệ truyền tín hiệu serial siêu tốc 1Gbit/giây cho hệ thống điều khiển. Hệ thống truyền tín hiệu tốc độ cao này giúp nâng cao hiệu suất truyền động, độ phản hồi điều khiển servo cũng như độ tin cậy của máy trong quá trình gia công. Hệ điều khiển LMX32 với hệ mạch "zero wear" giúp gảm độ hao mòn điện cực garaphite dưới 0.06% trng khi tăng tốc độ gia công tới 20%.
Với tính năng này, C32 giúp giảm số lượng điện cực khi gia công các vùng lõm, hốc, phức tạp. So với một máy EDM thông thường đòi hỏi từ 2 - 3 điện cực cho các nguyên công gia công thô, gia công bán tinh và gia công tinh, C32 có thể chỉ cần một điện cực duy nhất. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian và chi phí sản xuất mà còn giảm thiểu các sai số gia công. C32 cũng được trang bị công nghệ truyền động cơ tuyến tính tiên tiến của Sodick, giúp trục Z có thể đạt tốc độ dịch chuyển cao tới 1.