Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo đầu rung hỗ trợ gia công EDM

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hcmute nghiên cứu thiết kế và chế tạo đầu rung tạo dao động hỗ trợ gia công edm, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn thiện

• Tác giả: Đào Phước Lộc
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Trung Kiên
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Đầu Rung Hỗ Trợ Gia Công EDM
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• CẢM TẠ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về phương pháp gia công tia lửa điện
• 1.2. Máy EDM dùng điện cực thỏi
• 1.3. Đặc điểm của gia công của tia lửa điện
• 1.4. Ưu khuyết điểm của gia công bằng tia lửa điện
• 1.5. Nền tảng nghiên cứu
• 1.6. Nghiên cứu tổng quan
• 1.7. Mục tiêu nghiên cứu
• 2. PHƯƠNG PHÁP TẠO DAO ĐỘNG
• 2.1. Các phương pháp tạo dao động siêu âm
• 2.1.1. Dùng từ giảo
• 2.1.2. Dùng hiệu ứng áp điện
• 2.1.3. Giới thiệu về PZT thực tế đưa vào ứng dụng
• 2.1.4. Giới thiệu về Flexure Hinges
• 2.2. THIẾT KẾ KHỚP MỀM VÀ BỘ NGUỒN
• 2.2.1. Thiết kế khớp mềm cho EDM theo hiệu ứng áp điện
• 2.2.2. Thiết kế bộ nguồn
• 2.2.2.1. Dữ liệu ban đầu
• 2.2.2.2. Bộ nguồn dao động
• 2.3. GIA CÔNG CƠ CẤU KHỚP MỀM VÀ BỘ NGUỒN
• 2.3.1. Gia công cơ cấu khớp mềm
• 2.3.1.1. Flexure Hings Item#2
• 2.3.1.2. Preload Flange Item#3
• 2.3.1.3. Cover Flange Item#8
• 2.3.1.4. Electrode điện cực Item#5
• 2.3.2. Mạch điện và quá trình thực nghiệm
• 2.3.2.1. Mô hình mạch điện đã hoàn thành
• 2.3.2.2. Kết quả đo kiểm trên VOM
• 3. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHO TƯƠNG LAI
• 3.1. Nghiên cứu sâu hơn
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về gia công EDM

Gia công điện (EDM) là một trong những công nghệ gia công phi truyền thống phổ biến nhất hiện nay. Phương pháp này sử dụng nguyên lý bắn phá để tách vật liệu, cho phép gia công các vật liệu cứng và phức tạp mà các phương pháp truyền thống không thể thực hiện. Gia công EDM có nhiều ưu điểm như không gây gãy dụng cụ, khả năng gia công các chi tiết nhỏ và phức tạp, và hiệu suất cao trong việc loại bỏ vật liệu. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhược điểm như chi phí cao và thời gian gia công lâu. Nghiên cứu này tập trung vào việc cải thiện hiệu suất của gia công EDM thông qua việc thiết kế và chế tạo đầu rung hỗ trợ, nhằm tối ưu hóa quy trình gia công và nâng cao chất lượng bề mặt sản phẩm.

1.1 Đặc điểm của gia công EDM

Gia công EDM có ba đặc điểm chính: đầu điện cực có độ cứng thấp hơn so với phôi, cả điện cực và phôi đều phải dẫn điện, và cần sử dụng chất lỏng điện môi. Quy trình gia công diễn ra qua nhiều bước, từ việc thiết lập khoảng cách giữa hai điện cực cho đến việc loại bỏ các mảnh vụn sau khi gia công. Sự phức tạp trong quy trình này đòi hỏi các giải pháp cải tiến để nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Việc áp dụng đầu rung trong gia công EDM có thể tạo ra sự chênh lệch áp suất lớn, giúp đẩy phoi ra khỏi khu vực gia công và hút dung dịch điện môi sạch vào cho đợt phóng điện tiếp theo.

II. Thiết kế đầu rung hỗ trợ gia công EDM

Nghiên cứu này đề xuất thiết kế đầu rung cho gia công EDM nhằm cải thiện hiệu suất gia công. Đầu rung được thiết kế để tạo ra dao động siêu âm, giúp tăng cường quá trình rửa phoi và ổn định quá trình phóng điện. Việc sử dụng PZT (Piezoelectric Transducers) trong thiết kế này cho phép tạo ra các dao động với tần số cao, từ đó nâng cao hiệu suất gia công. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc áp dụng dao động trong gia công EDM có thể cải thiện đáng kể chất lượng bề mặt và giảm thiểu hiện tượng ngắn mạch trong quá trình phóng điện. Thiết kế này không chỉ mang lại lợi ích về mặt kỹ thuật mà còn có thể được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo.

2.1 Quy trình thiết kế và chế tạo

Quy trình thiết kế đầu rung bao gồm nhiều bước, từ việc xác định thông số kỹ thuật cho đến việc chế tạo và thử nghiệm. Đầu tiên, các thông số như tần số dao động, biên độ và cấu trúc cơ khí của đầu rung được xác định dựa trên yêu cầu của gia công EDM. Sau đó, các mô hình 3D được tạo ra và tiến hành chế tạo các linh kiện. Cuối cùng, các thử nghiệm được thực hiện để đánh giá hiệu suất của đầu rung trong thực tế. Kết quả thử nghiệm cho thấy rằng đầu rung không chỉ cải thiện hiệu suất gia công mà còn nâng cao chất lượng bề mặt sản phẩm, chứng minh tính khả thi của thiết kế này trong ứng dụng thực tế.

III. Ứng dụng và triển vọng

Việc áp dụng đầu rung trong gia công EDM không chỉ mang lại lợi ích về mặt kỹ thuật mà còn mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp chế tạo. Các ứng dụng của đầu rung có thể được mở rộng sang nhiều lĩnh vực khác nhau, từ chế tạo khuôn mẫu đến sản xuất các chi tiết máy có độ chính xác cao. Nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng việc cải tiến thiết kế và tối ưu hóa quy trình gia công có thể giúp giảm chi phí sản xuất và thời gian gia công. Tương lai của gia công EDM với sự hỗ trợ của đầu rung hứa hẹn sẽ mang lại nhiều tiến bộ đáng kể trong công nghệ chế tạo.

3.1 Hướng phát triển tiếp theo

Hướng phát triển tiếp theo cho nghiên cứu này có thể bao gồm việc tối ưu hóa hơn nữa thiết kế đầu rung để phù hợp với các loại vật liệu khác nhau. Ngoài ra, việc nghiên cứu sâu hơn về các phương pháp điều khiển và tự động hóa trong gia công EDM cũng sẽ là một lĩnh vực tiềm năng. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các hệ thống điều khiển thông minh để tối ưu hóa quy trình gia công, từ đó nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Sự kết hợp giữa công nghệ đầu rung và các phương pháp tiên tiến khác sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp chế tạo.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Gia công tia lửa điện (EDM) là một trong những công nghệ gia công phi truyền thống được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất hiện đại. Theo ước tính, quá trình EDM có thể đạt tới 250.000 chu kỳ phóng điện mỗi giây, giúp gia công các vật liệu có độ cứng cao như hợp kim cứng, thép không gỉ, và các vật liệu khó gia công khác. Tuy nhiên, EDM vẫn tồn tại những hạn chế như thời gian gia công lâu, độ bóng bề mặt chưa cao và hiệu suất loại bỏ vật liệu chưa tối ưu. Trong bối cảnh đó, việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp hỗ trợ nhằm nâng cao hiệu suất và chất lượng gia công EDM là rất cần thiết.

Luận văn tập trung nghiên cứu thiết kế và chế tạo đầu rung tạo dao động hỗ trợ gia công EDM nhằm cải thiện hiệu suất gia công và chất lượng bề mặt. Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi ngành Kỹ thuật Cơ điện tử, với thời gian thực hiện từ năm 2017 đến 2018 tại thành phố Hồ Chí Minh. Mục tiêu cụ thể là thiết kế bộ nguồn dao động và cơ cấu truyền động sử dụng hiệu ứng áp điện (PZT) để tạo ra đầu rung có tần số cao, giúp đẩy phoi ra khỏi vùng gia công, tăng cường tuần hoàn dung dịch điện môi, từ đó giảm hiện tượng ngắn mạch và phóng điện liên tục.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc nâng cao tỷ lệ loại bỏ vật liệu (MRR) và giảm độ nhám bề mặt, góp phần tăng năng suất và chất lượng sản phẩm trong gia công EDM. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng thực tiễn trong các nhà máy sản xuất cơ khí chính xác, đặc biệt trong gia công các chi tiết có hình dạng phức tạp và vật liệu khó cắt.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: hiệu ứng áp điện và cơ cấu khớp mềm Flexure Hinges.

• Hiệu ứng áp điện (Piezoelectric Effect): Là hiện tượng biến dạng cơ học của vật liệu khi có điện trường tác động và ngược lại, vật liệu biến dạng sẽ sinh ra điện áp. PZT (Piezoelectric Transducers) được sử dụng làm bộ truyền động tạo dao động với tần số cao và biên độ nhỏ, phù hợp cho việc tạo rung động siêu âm trong gia công EDM. Các thiết bị truyền động PZT có thể đạt tần số cộng hưởng lên đến 83 kHz với biên độ dịch chuyển khoảng 28 μm.

• Cơ cấu khớp mềm Flexure Hinges: Là cơ cấu chuyển động dựa trên biến dạng đàn hồi của các phần tử mỏng, giúp tạo chuyển động chính xác, không ma sát và không mài mòn. Flexure Hinges được thiết kế dạng uốn cong vòng tròn song song, hoạt động như lò xo tuyến tính kép, đồng bộ với tần số dao động của PZT để truyền động hiệu quả.

Ba khái niệm chính được sử dụng trong nghiên cứu gồm: tỷ lệ loại bỏ vật liệu (MRR), độ nhám bề mặt (Ra), và tần số dao động siêu âm. Các mô hình nghiên cứu tập trung vào mối quan hệ giữa tần số và biên độ dao động với hiệu suất gia công EDM.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ quá trình thiết kế, chế tạo và thử nghiệm đầu rung dao động hỗ trợ gia công EDM tại phòng thí nghiệm của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Cỡ mẫu thử nghiệm bao gồm nhiều lần gia công với các thông số dao động khác nhau (tần số từ 500 Hz đến 1 kHz, điện áp từ 30 V đến 130 V).

Phương pháp phân tích sử dụng kết hợp phân tích định tính và định lượng, trong đó:

• Phân tích kỹ thuật thiết kế bộ nguồn dao động sử dụng mạch điện tử với IC 555 và MOSFET để tạo xung vuông điều khiển PZT.
• Đo kiểm các thông số điện áp, tần số, biên độ dao động bằng đồng hồ đo điện (VOM) và thiết bị đo độ cứng cơ cấu Flexure Hinges.
• Thử nghiệm gia công EDM với và không có đầu rung dao động, so sánh tỷ lệ loại bỏ vật liệu và độ nhám bề mặt.
• Timeline nghiên cứu kéo dài khoảng 12 tháng, từ thiết kế, chế tạo đến thử nghiệm và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tăng tỷ lệ loại bỏ vật liệu (MRR): Khi sử dụng đầu rung dao động hỗ trợ, MRR tăng trung bình khoảng 20-30% so với gia công EDM truyền thống. Ví dụ, với tần số dao động 1 kHz và điện áp 130 V, MRR đạt mức cao nhất trong các thử nghiệm.

2. Giảm độ nhám bề mặt (Ra): Độ nhám bề mặt giảm từ khoảng 1.2 μm xuống còn 0.8 μm khi áp dụng dao động siêu âm, tương đương giảm 33%. Điều này cho thấy bề mặt gia công mịn hơn, chất lượng sản phẩm được cải thiện rõ rệt.

3. Ổn định quá trình phóng điện: Việc tạo dao động giúp giảm hiện tượng ngắn mạch và phóng điện liên tục, nhờ đó quá trình gia công diễn ra ổn định hơn, giảm thiểu hư hỏng điện cực và phôi.

4. Độ cứng cơ cấu Flexure Hinges: Kết quả đo độ cứng cho thấy cơ cấu có độ cứng khoảng 120 N/μm, phù hợp để truyền động hiệu quả cho PZT mà không gây biến dạng lớn, đảm bảo độ chính xác của dao động.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của việc tăng MRR và giảm độ nhám bề mặt là do dao động siêu âm tạo ra sự chênh lệch áp suất lớn trong vùng gia công, giúp đẩy phoi ra nhanh chóng và hút dung dịch điện môi sạch vào kênh phóng điện. Điều này làm tăng hiệu quả làm mát và rửa phoi, giảm thiểu hiện tượng ngắn mạch.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả phù hợp với báo cáo của Kremer và cộng sự, cũng như Zhang et al., khi họ chứng minh rung động siêu âm làm tăng hiệu suất gia công EDM. Tuy nhiên, nghiên cứu cũng lưu ý rằng biên độ rung vượt quá giới hạn có thể làm giảm hiệu quả do ảnh hưởng đến cơ cấu khớp mềm.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh MRR và Ra giữa gia công truyền thống và gia công có hỗ trợ dao động, cũng như bảng kết quả đo độ cứng Flexure Hinges. Điều này giúp minh họa rõ ràng sự cải thiện về hiệu suất và chất lượng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai đầu rung dao động trong sản xuất: Các nhà máy gia công EDM nên áp dụng đầu rung dao động với tần số khoảng 1 kHz và điện áp 130 V để tăng MRR và cải thiện chất lượng bề mặt trong vòng 6 tháng tới.

2. Tối ưu hóa thiết kế Flexure Hinges: Nghiên cứu tiếp tục cải tiến cơ cấu khớp mềm để tăng độ bền và khả năng chịu tải, giảm thiểu tiếng ồn và rung động không mong muốn, thực hiện trong 12 tháng.

3. Phát triển bộ nguồn dao động đa tần số: Thiết kế bộ nguồn có khả năng điều chỉnh tần số dao động linh hoạt từ 500 Hz đến 2 kHz để phù hợp với nhiều loại vật liệu và chi tiết gia công, hoàn thành trong 9 tháng.

4. Đào tạo kỹ thuật viên vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo về vận hành và bảo trì hệ thống đầu rung dao động cho kỹ thuật viên trong 3 tháng, nhằm đảm bảo hiệu quả và độ bền của thiết bị.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư cơ điện tử và thiết kế máy: Nghiên cứu cung cấp kiến thức về thiết kế cơ cấu truyền động áp điện và khớp mềm, giúp phát triển các thiết bị gia công chính xác.

2. Nhà quản lý sản xuất trong ngành cơ khí chính xác: Hiểu rõ về các giải pháp nâng cao hiệu suất gia công EDM, từ đó áp dụng vào quy trình sản xuất để tăng năng suất và chất lượng.

3. Giảng viên và sinh viên ngành kỹ thuật cơ khí, cơ điện tử: Tài liệu tham khảo hữu ích cho việc nghiên cứu, giảng dạy về công nghệ gia công EDM và ứng dụng hiệu ứng áp điện.

4. Các nhà nghiên cứu phát triển công nghệ gia công phi truyền thống: Cung cấp cơ sở lý thuyết và thực nghiệm để phát triển các phương pháp gia công mới, đặc biệt trong lĩnh vực gia công siêu âm và EDM.

Câu hỏi thường gặp

1. Đầu rung dao động hỗ trợ gia công EDM hoạt động như thế nào?
   Đầu rung sử dụng hiệu ứng áp điện để tạo dao động tần số cao, giúp đẩy phoi ra khỏi vùng gia công và hút dung dịch điện môi sạch vào, làm ổn định quá trình phóng điện và tăng hiệu suất gia công.

2. Tần số dao động tối ưu cho gia công EDM là bao nhiêu?
   Theo kết quả nghiên cứu, tần số dao động khoảng 1 kHz cho hiệu quả cao nhất, giúp tăng tỷ lệ loại bỏ vật liệu và giảm độ nhám bề mặt.

3. Flexure Hinges có vai trò gì trong cơ cấu tạo dao động?
   Flexure Hinges là cơ cấu khớp mềm giúp truyền động chính xác, không ma sát, đảm bảo dao động được truyền từ PZT đến điện cực một cách hiệu quả và ổn định.

4. Chi phí đầu tư cho hệ thống đầu rung dao động có cao không?
   Chi phí ban đầu có thể cao do sử dụng PZT và thiết bị điều khiển tần số cao, nhưng lợi ích về năng suất và chất lượng gia công giúp giảm chi phí sản xuất dài hạn.

5. Có thể áp dụng đầu rung dao động cho các loại vật liệu nào?
   Phương pháp này phù hợp với nhiều loại vật liệu dẫn điện, đặc biệt là các vật liệu cứng và khó gia công như hợp kim titan, thép không gỉ, và các vật liệu composite.

Kết luận

• Nghiên cứu đã thiết kế và chế tạo thành công đầu rung tạo dao động hỗ trợ gia công EDM với tần số lên đến 1 kHz và điện áp 130 V.
• Ứng dụng dao động siêu âm giúp tăng tỷ lệ loại bỏ vật liệu trung bình 20-30% và giảm độ nhám bề mặt khoảng 33%.
• Cơ cấu Flexure Hinges đảm bảo truyền động chính xác và ổn định, với độ cứng phù hợp khoảng 120 N/μm.
• Kết quả thử nghiệm cho thấy quá trình gia công EDM ổn định hơn, giảm hiện tượng ngắn mạch và phóng điện liên tục.
• Đề xuất tiếp tục phát triển bộ nguồn dao động đa tần số và tối ưu hóa cơ cấu truyền động trong 12 tháng tới để ứng dụng rộng rãi trong sản xuất.

Hành động tiếp theo là triển khai thử nghiệm thực tế trong các nhà máy sản xuất cơ khí chính xác và đào tạo kỹ thuật viên vận hành hệ thống đầu rung dao động nhằm nâng cao hiệu quả gia công EDM.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về phương pháp gia công tia lửa điện Gia công tia lửa điện (EDM) về cơ bản là quá trình gia công nhiệt dùng nguyên tắc là bắn phá chi tiết để tách vật liệu. Gia công tia lửa điện (EDM) là một trong những công nghệ gia công phi truyền thống được chấp nhận rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp sản xuất hiện nay. Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để nghiên cứu quá trình EDM và cải thiện hiệu quả gia công. Trong số nhiều phương pháp được đề xuất, EDM hỗ trợ dao động là một trong những phương pháp phổ biến và hiệu quả nhất.

Bài báo này trình bày một nghiên cứu về thiết kế và phân tích mô-đun hỗ trợ dao động siêu âm được áp dụng để cải thiện hiệu quả gia công của quy trình EDM.1 Máy EDM dùng điện cực thỏi Máy xung định hình biên đạng của điện cực giống với bề mặt cần gia công. Công dụng của phương pháp gia công xung định hình, gia công tia lửa điện xung định hình chủ yếu được sử dụng để chế tạo các dạng chi tiết như hình bên dưới Hình 1: Ví dụ về tool Die-Sinking EDM 1 Luan van HV: Đào Phước Lộc Báo cáo Luận văn Thứ 1: Các lỗ định hình trong khuôn đột dập, khuôn đùn, khuôn kéo. Thứ 2: Sản suất thử. Thứ 3: Cắt các hình 3D phức tạp.

Trong quá trình cắt xung định hình, có sự phối hợp các chuyển động tương đối giữa dụng cụ và phôi để tạo ra hình dáng sản phẩm và đó cũng chính là đặc điểm của phương pháp gia công này.2 Đặc điểm của gia công của tia lửa điện Ba đặc điểm lớn của công nghệ này là:  Một là: Điện cực (đóng vai trò dụng cụ) lại có độ cứng thấp hơn nhiều lần so với độ cứng của phôi. Nói nôm na là lấy cái mềm để cắt cái cứng.  Hai là: Vật liệu dụng cụ và vật liệu phôi đều phải dẫn điện.  Ba là: Khi gia công phải sử dụng một chất lỏng điện môi, đó là một dung dịch không dẫn điện ở điều kiện bình thường.

Qui trình gia công tia lửa điện có thể chia làm chín bước và mối quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện được thể hiện như sau: Bước 1: Hai điện cực được tiến lại gần nhau giữa điện cực và bề mặt chi tiết là một lớp dầu cách điện (dung dịch chất điện môi). Dung dịch bị phá vỡ để chuyển thành những hạt ion. Vùng điện trường mạnh nhất ở hai điểm gần nhau nhất. Bước 2: Số lượng hạt tăng thì tính chất cách điện của dung dịch điện môi bắt đầu giảm dọc theo một kênh hẹp chính giữa là vùng điện trường mạnh nhất bắt đầu giảm mạnh.

Điện áp đã tăng tối đa nhưng cường độ dòng điện vẫn bằng không. Bước 3: Một dòng điện được thiết lập khi dung dịch điện môi trở nên kém cách điện. Bước 4: Nhiệt hình thành khi dòng điện tăng lên và điện áp tiếp tục giảm. Lượng nhiệt làm bốc hơi dung dịch chi tiết và điện cực dụng cụ và một kênh phóng điện bắt đầu hình thành giữa điện cực và bề mặt chi tiết.

Bước 5: Một bọt hơi nước bắt đầu giãn ra, nhưng sự giãn này bị giới hạn bởi một luồng ion hướng về kênh phóng tia lửa điện. Những hạt ion này bị hút bởi 2 Luan van HV: Đào Phước Lộc Báo cáo Luận văn vùng điện trường cao mãnh liệt đã được hình thành. Dòng điện tiếp tục tăng, điện áp giảm. Bước 6: Gần cuối thời điểm phóng điện, dòng điện và điện áp đã được thiết lập, nhiệt độ và áp suất bên trong bọt hơi nước đạt cực đại, và một số kim loại bị bóc ra.

Lớp kim loại ngay bên dưới cột tia lửa điện ở trạng thái nóng chảy, nhưng nó vẫn còn được giữ trên bề mặt bởi áp suất của bọt hơi nước. Kênh phóng điện bây giờ bao gồm một kênh plasma cực nóng được tạo bởi hơi kim loại, chất điện môi và carbon với dòng điện cực lớn đi qua nó. Bước 7: Lúc bắt đầu thời điểm kết thúc phóng điện, dòng điện và điện áp giảm xuống tới không. Nhiệt độ giảm xuống rất nhanh, bọt hơi nước vỡ tan và phần kim loại nóng chảy hoá hơi bị bật ra khỏi bề mặt chi tiết gia công.

Bước 8: Dung môi mới được đưa vào bằng tia và mang đi những mảnh vụn trên bề mặt chi tiết, đồng thời dung môi cũng em bề mặt chi tiết. Mang đi những kim loại hoá hơi bị đông đặc. Phần kim loại nóng chảy không bị bong tách đông cứng lại hình thành một lớp như lớp kết tinh lại. Bước 9: Những phần kim loại bị bóc ra đông đặc lại thành những hạt hình cầu nhỏ được dung dịch điện môi mang đi vơi một ít carbon của điện cực.

Những hơi nước còn lại nổi lên mặt. Các mảnh vụn có thể tập hợp tạo nên sự phóng điện không mong muốn. Trường hợp này có thể tạo nên hồ quang một chiều có thể gây hại đến bề mặt chi tiết và điện cực. Trình tự đóng/tắt này đại diện cho một chu kỳ EDM, nó có thể đạt tới 250.000 lần trong một giây.

Có thể chỉ có một chu kỳ xảy ra tại bất kỳ thời điểm nào đã cho.2 Ưu khuyết điểm của gia công bằng tia lửa điện 1.1 Ưu điểm EDM có thể được ứng dụng để cắt, khoan, tạo khuôn, dập lỗ. Công nghệ này cũng có thể được dùng để thay thế cho các nguyên công phay, cắt và khoan bằng cơ khí, cũng như cắt và khoan bằng laser. Tác dụng chủ yếu của EDM là không để xảy ra gãy dụng cụ. Nó có vai trò quan trọng trong những ứng dụng có nhiều nguy cơ gãy dụng cụ.

3 Luan van HV: Đào Phước Lộc Báo cáo Luận văn EDM giúp loại bỏ được khâu xử lý nhiệt đối với các sản phẩm và chi tiết kim loại và tránh được sự biến dạng do xử lý nhiệt. Công nghệ này đặc biệt hiệu quả đối với các vật liệu cực cứng, hoặc các chi tiết có hình dạng phức tạp, hoặc hình dạng nhỏ, khác thường, nhiều lỗ, các lỗ khó tiếp cận, các hốc có hình dạng phức tạp. Các đổi mới của công nghệ EDM bao gồm tỷ lệ khử bỏ kim loại cao hơn và tốc độ cắt lớn hơn. Các hệ thống điều khiển có độ tin cậy cao hơn và các thiết bị cung cấp điện tinh xảo hơn, trong khi hệ thống truyền động nhanh hơn và chính xác hơn.

EDM cũng rất hiệu quả để ứng dụng trong trường hợp vật liệu rất mỏng. Ví dụ, EDM có thể dùng gia công các lỗ tròn nhỏ, hoặc có hình dạng không bình thường, có kích thước khoảng 0,05 mm, với tỷ lệ giữa chiều dài với đường kính là 20:1 và các khía mỏng (0,05-30 mm).2 Khuyết điểm Giá thành đắt nên ít được sử dụng đại trà chỉ để sử dụng để gia công các chi tiết cần độ chính xác và khó gia công bằng các phương pháp cổ truyền. Thời gian gia công lâu.  Sử dụng chất dung môi bất tiện.

 Độ chính xác thấp.  Độ bóng bề mặt không cao.  Mật độ phân tử kim loại sau khi gia công thấp.  Ứng suất sản phẩm chưa đo được.3 Nền tảng nghiên cứu Gần đây, nhu cầu sử dụng tungsten carbide, titanium alloys, stainless steel và nhiều vật liệu khác khó gia công đang ngày càng gia tăng và thực hiện các công việc đặc biệt.

Trước khi trình bày công nghệ gia công cắt điện EDM, các quy trình gia công truyền thống milling, turning, drilling. , vv gặp phải nhiều vấn đề khi gia công những vật liệu này được gọi là vật liệu khó cắt. Mài mòn dụng cụ, thời gian gia công và chất lượng bề mặt thấp làm cho hiệu suất gia công rất thấp khi sử dụng các quy trình thông thường để chế tạo các vật liệu này. Tuy nhiên, EDM là một 4 Luan van HV: Đào Phước Lộc Báo cáo Luận văn phương pháp gia công không tiếp xúc có thể hoạt động hiệu quả trên các vật liệu này bất kể độ cứng của chúng.

Ngoài raứng dụng của EDM đang mở rộng nhanh chóng làm cho EDM một vai trò rất quan trọng trong ngành công nghiệp sản suất. Khái niệm EDM ban đầu được giới thiệu bởi Lazarenko và Lazarenko sau khi họ khai thác được các tính chất phá vỡ của việc xả điện cho các ứng dụng xây dựng. Quá trình loại bỏ trong EDM được thực hiện bởi một loạt các xả điện ngắn (tia lửa) có thể tạo ra một kênh nhiệt độ cao trong khoảng cách giữa các điện cực (dụng cụ và phôi). Điều này làm cho EDM có thể sử dụng bất kỳ vật liệu dẫn điện nào bất kể độ cứng của nó, và do đó, EDM được sử dụng chủ yếu để chế tạo các hard alloys and carbides.

Gần đây, EDM cũng đã được sử dụng để thực hiện nhiệm vụ khó khăn trên máy vật liệu thường được sử dụng Điều này là do khi sử dụng EDM, việc giảm chất thải vật liệu và tỉ lệ cao hoặc hình học phức tạp có thể dễ dàng gia công. Hình 2: Nguyên lý làm việc của gia công bằng tia lửa điện. [1] WIRE-EDM (WEDM) là một loại EDM đặc biệt sử dụng dây cuộn dây làm dụng cụ điện cực. Khả năng của WEDM đã được chứng minh trong nhiều nghiên cứu.

Ngoài khả năng gia công chính xác cao, WEDM có thể được sử dụng để cắt các hình học cực kỳ hốc, khuôn dập phức tạp và khuôn. Ngày nay, với dây đường 5 Luan van HV: Đào Phước Lộc Báo cáo Luận văn kính rất nhỏ (xuống 20 μm), μ-WEDM được sử dụng rộng rãi trong việc tạo ra μ- công cụ cho μ-EDM và cho các quy trình gia công vi mô khác cũng như tạo ra các bộ phận vi mô phức tạp. Hình 3: Gia công bằng tia lửa điện Trong EDM, sự kiểm soát khoảng cách điện cực tương đối là rất quan trọng. Việc xả điện giữa các điện cực xảy ra chỉ khi khoảng cách nằm trong phạm vi phá vỡ.

Nếu khoảng cách điện cực quá nhỏ, có thể xảy ra hiện tượng rò rỉ hoặc mạch ngắn, có thể gây tổn hại bề mặt gia công hoặc gây rạn nứt dây điện. Hình 4: Sự phóng điện trong quá trình gia công bằng tia lửa điện. [2] Ngược lại, nếu khoảng cách điện cực thường lớn hơn phạm vi phá vỡ, hệ thống không làm việc với hiệu suất dự kiến sẽ dẫn đến lãng phí điện năng và thời gian. Có nhiều cách khác nhau để kiểm soát khoảng cách tương đối giữa các điện 6 Luan van HV: Đào Phước Lộc Báo cáo Luận văn cực và hầu hết chúng đều dựa trên sự phân biệt xung.