đồ án nghiên cứu tia lửa điện máy gia công

đồ án nghiên cứu tia lửa điện máy gia công

bộ giáo dục và đào tạo

đạI học tháI nguyêntrờng đại học kỹ thuật công nghiệp



Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Chuyên ngành: Tự động hoá - Cung cấp điện

Tên đề tài : Nghiên cứu máy gia công tia lửa điện cắt dây

Thầy giáo hớng dẫn : Bùi chính minh

Ngời thực hiện :

TháI nguyên - 2002

Lời nói đầu 1.

Ngày nay cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thế giới đang phát triển với tốc độ vũ bão,không ngừng vơn tới những đỉnh cao mới ,trong đó có những thành tựu về kỹ thuật tự động hoá sản xuất

Khẳng định vai trò quan trọng của công nghệ tự động trong chiến lợc công ngiệp hoá và tự động hoá nền kinh tế nớc ta là một việc hết sức có ý nghĩa ,tạo ra khả năng phát triểnkinh tế với tốc độ cao ,vững chắc và lâu dài

ở các nớc có nền công nghiệp tiên tiến trên thế giới việc tự động hoá các ngành kinh tế ,kỹ thuật đã thực hiện từ nhiều thế kỷ trớc

Một trong những vấn đề quyết định tự động hoá là ứng dụng kỹ thuật điều khiển số vá công nghệ trên các máy điều khiển số

Các máy công cụ điều khiển số đợc dùng phổ biến ở các nớc phát triển là NC

và CNC.Trong những năm gần đây NC và CNC đã và đang đợc nhập vào Việt Nam và hiện nay đang hoạt động trong một số nhà máy ,viện nghiên cứu và các công ty liên doanh

Sau thời gian học tập và rèn luyện tai trờng, em đợc nhận đề tài tốt nghiệp

, trong một phạm vi rộng(trong nhiều ngành:cơ khí , tin học ) Qua thời gian tìm hiểu một cách nghiêm túc,với sự hớng dẫn tậm tình của thầy giáo Bùi Chính Minh và các thầy cô trong bộ môn , trong trờng cũng nh bạn bè

đồng nghiệp đến nay đồ án của em đã hoàn thành

Với khả năng kiến thức còn có hạn , tài liệu khan hiếm , do đó bản đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Bởi vậy em rất mong đợc sự góp ý, giúp đỡ của các thầy các cô và các bạn đồng nghiệp

Đồ án đợc chia làm 3 phần , trong mỗi phần có những chơng và các mục , với nội dung chính nh sau:

Phần một : Giới thiệu công nghệ Chơng 1: Tổng quan chung về máy gia công tia lửa điện

I Tổng quan chung

1 Máy gia công bằng điện lý - điện hoá

Các phơng pháp gia công bằng điện hoá, bằng ăn mòn điện, bằng hoà tan dơng cực hoặc bằng siêu âm hoặc tác động của các chùm tia điện tử, chùm tia sáng, v.v đợc gọi chung là những phơng pháp gia công bằng diện

lý - điện hoá Khác với những phơng pháp gia công bằng cắt gọt hoặc bằng

áp lực thông thờng, trong các phơng pháp gia công bằng điện lý - điện hoá, năng lợng điện hoặc những hiện tợng vật lý đợc tạo ra bởi năng lợng điện đã

đợc xử dụng trực tiếp nh là những dụng cụ gia công

Các phơng pháp gia công bằng điện lý - điện hoá, có những đặc điểm dới đây:

1- Có khả năng gia công những vật liệu có các tính chất cơ lý bất kỳ (chẳng hạn có độ cứng cao) mà không cần có tác động mạnh mẽ của lực nh cắt kim loại thờng gặp

2- Không cần phải có những dụng cụ cắt mà độ cứng của chúng phải lớn hơn độ cứng của vật liệu gia công

3- Giảm rất nhiều sự tiêu hao vật liệu gia công Điều này có ý nghĩa vất quan trọng khi gia công các kim loại vật liệu quí hiếm Chẳng hạn khi cắt các vật liệu kim cơng, đá quý, v.v thì rãnh cắt rất hẹp nên có hiệu quả kinh

7- Có khả năng thực hiện cơ khí hoá và tự động hoá

8- Có năng suất cao, có hiệu quả kinh tế Giảm lợng phế phẩm

9- Cải thiện tốt hơn điều kiện lao động

Các phơng pháp điện lý - điện hoá đợc phân loại nh sau:

1- Dựa trên cơ sở tác động nhiệt của dòng điện có:

- Gia công bằng tiếp xúc điện

- Gia công bằng tia lửa điện

- Gia công bằng xung điện

- Gia công bằng chùm tia điện tử

- Gia công bằng chùm tia - laze, v.v

2- Dựa trên cơ sở tác động cơ học của dòng điện hoặc của trờng điện

- Gia công đạt kích thớc bằng điện hoá

- Gia công bằng hoà tan dơng cực (cơ - hoá - điện), v.v

- Ngoài ra còn có thể kết hợp các phơng pháp kể trên, tuỳ theo từng trờng hợp cụ thể

Các phơng pháp gia công bằng điện lý - điện hoá rất đa dạng và phong phú Chúng ta chỉ đi sâu nghiên cứu những phơng pháp “Gia công đạt kích thớc” mà thôi; sẽ không nghiên cứu các phơng pháp khác nh: làm sạch chi tiết, mài dụng cụ cắt gọt, v.v

Dới đây sẽ giới thiệu một số phơng pháp gia công bằng điện lý - điện hoá thuộc lĩnh vực “Gia công đạt kích thớc” thờng gặp:

II Máy gia công bằng phơng pháp tiếp xúc điện.

Tất cả những phơng pháp gia công bằng tiếp xúc điện đều dựa trên cơ sở: sự bóc táchvà thay đổi hình dáng bề mặt gia công bằng tác động cơ học kết hợp với tác động của nhiệt độ dòng điện sinh ra trên bề mặt gia công Trong phơng pháp này nhiệt phát sinh tại nơi bề mặt tiếp xúc là do ở đây

điện trở đã đợc nâng cao Phơng pháp này chỉ dùng khi điện áp thấp Nếu ta tăng điện áp thì lại xuất hiện sự ăn mòn điện

Số lợng nhiệt tại chỗ tiếp xúc (khi không có hiện tợng ăn mòn điện, tức là khi cha phát sinh hồ quang) là:

do tác động phối hợp giữa hiện tợng cơ học với tiếp xúc điện (nhiệt) và ăn mòn điện (hồ quang)

Nếu ta tăngđiện áp lớn hơn 22 ữ 25 V thì quá trình xẩy ra về cơ bản là

do hiện tợng ăn mòn điện (hồ quang) tác động; lúc này lực tác động cơ học coi nh không đáng kể

* Đặc điểm cơ bản của phơng pháp gia công bằng tiếp xúc điện là:

- Năng suất cao nhng chất lợng bề mặt gia công thấp, do đó ngời ta thờng dùng để gia công thô các chi tiết có kích thớc lớn

- Sử dụng dụng cụ gia công rẻ tiền

- Có khả năng thực hiện những nguyên công công nghệ khác nhau

- Có nhiều tiếng ồn

- áp lực của dụng cụ cắt lên phôi thấp

- Có khả năng điều chỉnh chế độ gia công trong phạm vi rộng

Trang bị và dụng cụ cắt của phơng pháp gia công

bằng tiếp xúc điện thì đơn giản Phần lớn trang bị của các nguyên công gia công đều gồm có đĩa quay với tốc độ cao Đĩa này

vừa là một điện cực vừa là dụng

ụ để bóc tách kim loại và đa

kim loại ra khỏi vùng cắt

1- Chi tiết gia công

Một vài ví dụ về sơ đồ nguyên lý gia công:

a) Phay bằng tiếp xúc điện Hình a

b) Mài các dụng cụ cắt bằng phơng pháp tiếp xúc điện (hình b)

c) Tiện bằng phơng pháp tiếp xúc điện:

+ Các phơng pháp này ngoài

việc cắt gọt thông thờng ra, do có

Giáo viên hớng dẫn : bùi chính minh sinh viên thiết kế :

5

a)

Đĩa Chi tiết

Dao tiện

dòng điện đi qua nên tại vùng cắt

phát sinh nhiệt làm cho lực cắt

giảm và tăng năng suất quá trình

bóc tách kim loại, đặc biệt là khi

gia công các vật liệu cứng hoặc

các vật liệu đã đợc nhiệt luyện

Nếu ta không quan tâm nhiều lắm đến vấn đề năng suất mà chỉ giữ nh năng suất khi cắt gọt các vật liệu này bằng phơng pháp thông thờng thì ta có thể nâng cao đợc độ bóng bề mặt gia công

- Các thiết bị đi theo cũng không phức tạp Chẳng hạn khi tiện bằng tiếp xúc điện, chúng ta vẫn thực hiện trên máy tiện thông thờng Cùng với bộ phận cung cấp điện có điện áp thấp từ 0,2 đến 2 V với cờng độ cao và đợc cách điện với các bộ phận khác của máy

III Các máy gia công bằng ăn mòn điện:

Gia công kim loại bằng ăn mòn điện đợc dựa trên cơ sở tác động nhiệt của các xung điện tử, đợc sinh ra giữa các điện cực (dụng cụ cắt và phôi gia công) Việc bóc tách kim loại ở đây là nhờ có các dòng hồ quang gián đoạn Trong tia lửa điện của hồ quang, dòng điện tử tập trung chuyển động với vận tốc rất lớn từ điện cực này sang điện cực khác; do đó tạo nên trên bề mặt

điện cực các sóng va đập

Do tác động của các sóng va đập và tác động của nhiệt, trong kim loại gia công xuất hiện ứng suất cơ, ứng suất này lan ra các hớng Mặt khác khi gặp bề mặt đầu tiên của kim loại thì các sóng này lại phản xạ ngợc lại, khi phản xạ ngợc lại nó lại thay đổi dấu Do những hiện tợng nh trên đã nói làm cho các phần tử kim loại ở chỗ mà sóng điện tử va đập vào bị bóc ra (bị ăn mòn)

Nếu ta cho điện cực 1 tiến dần dần vào phôi hai thì sẽ tạo đợc hình dáng cần thiết trên phôi

Giáo viên hớng dẫn : bùi chính minh sinh viên thiết kế :

3 1

Vật liệu dùng để làm điện cực 1 (dụng cụ) có thể là:

đồng, đồng thau, nhôm, gang, vônfơram hoặc gờraphít

Việc chọn vật liệu của điện cực - dụng cụ phụ thuộc vào hình thức gia công, vật liệu đợc gia công và kiểu máy phát xung, (đợc lấy theo tài liệu h-ớng dẫn)

- Quá trình gia công đợc tiến hành trong môi trờng chất lỏng 3 không dẫn điện, ví dụ: dầu biến thế, dầu công nghiệp 12 hoặc hỗn hợp dầu với dầu hoả, v.v

hoá

- Tùy thuộc vào tính chất các dòng điện tử đợc sử dụng ngời ta chia các máy gia công bằng phơng pháp ăn mòn điện thành ba loại:

- Các máy gia công bằng tia lửa điện

- Các máy gia công bằng xung điện

- Các máy gia công bằng ăn mòn điện và hoà tan dơng cực (kết hợp với điện hoá)

1- Gia công bằng tia lửa điện

- Ta gọi K là hệ số đặc trng cho các dòng xung điện tử đợc sử dụng (K là tỉ

số giữa khoảng thời gian nhắc lại của một xung đối với thời gian tác dụng hiệu quả của nó)

- Trong gia công bằng tia lửa điện thì thời gian tác động có hiệu quả của xung lên bề mặt kim loại là rất nhỏ (thờng là vài phần trăm micrô giây), vì vậy hệ số đặc trng K lớn

- Dới đây là sơ đồ nguyên tắc của phơng pháp gia công bằng tia lửa điện:

- Dòng điện từ máy phát xung đợc dẫn đến điện cực - dụng cụ cắt 1 và

đến chi tiết gia công 2

2

S R

1

Γ

Điện cực 1 nối với cực âm, còn chi tiết 2 nối với cực dơng của máy phát xung điện.

Quá trình đợc tiến hành trong môi trờng chất lỏng không dẫn điện (nh trên

đã nói)

Gia công kim loại đợc thực hiện với sự kích thích kế tiếp nhau của các tia hồ quang, phát sinh giữa bề mặt điện cực 1 và chi tiết 2 ứng với khe hở xác định

Do tác động của hồ quang, tại đây phát sinh nhiêt độ cao khoảng chừng

kim loại trên chi tiết 2 bị nóng chảy và bị bóc ra

gia công trong phạm vi rộng nh vậy trên một máy là khó khăn Do đó ngời ta

đã thực hiện chuyên môn hoá các thiết bị theo chế độ gia công cho phù hợp

2- ở chế độ gia công tinh thì năng xuất thấp

3- Độ mòn của điện cực - dụng cụ tơng đối lớn và nó phụ thuộc vào chế độ và điều kiện gia công

4- Sử dụng trực tiếp điện cực dụng cụ và nối nó với cực âm của nguồn.5- Có hình thành trên bề mặt gia công một lớp khuyết tật mỏng, lớp này tuỳ thuộc vào chế độ gia công thô hoặc tinh

6- Có khả năng cơ khi hoá và tự động hoá quá trình gia công

Gia công thô, tinh hoặc đặc biệt tinh là phụ thuộc vào chế độ gia công (năng lợng và thời gian tác động của xung, điện áp trên các điện cực, tần số của xung, v.v ) Các thông số trên đều đợc chọn theo sự hớng dẫn của lý lịch máy, hoặc theo các tài liệu hớng dẫn khác

Do các đặc điểm kể trên nên các máy gia công bằng tia lửa điện thờng đợc dùng để gia công các lỗ có đờng kính nhỏ, các khe hẹp, các chi tiết có kích thớc không lớn, các bề mặt mà sau đó có thực hiện thêm các nguyên công mài nghiền đánh bóng nh gia công các khuôn mẫu v v

2- Gia công bằng xung điện

Khác với gia công bằng tia lửa điện là ở chỗ, gia công bằng xung điện chỉ dùng các xung hồ quang mà hệ số đặc trng k nhỏ, nhng với năng lợng và tần

số xung lại khác nhau Ví dụ: Khi gia công thô ngời ta dùng năng lợng lớn nhng tần số xung lại thấp (thời gian giữa 2 xung sẽ lớn hơn) Còn khi gia công tinh, dùng năng lợng nhỏ, nhng tần số lại cao

Để tạo ra xung điện ngời ta dùng máy phát xung riêng Khác với gia công bằng tia lửa điện là ở đây chi tiết gia công nối với cực âm (-) Còn dụng cụ nối với cực dơng (+)

Việc bóc kim loại về cơ bản là ở trong trạng thái từng giọt kim loại lỏng

Điện cực dụng cụ đợc chế tạo từ những vật liệu có độ dẫn nhiệt cao nh:

đồng, nhôm, hoặc hợp kim của chúng; Các vật liệu than grafit chuyên dùng hoặc vônfơram

Trong quá trình gia công, giữa bề mặt của điện cực dụng cụ và chi tiết gia công xuất hiện các phần tử kim loại đã đợc bóc ra và các phần tử do điện cực

bị mòn Vì vậy khi ta dùng năng lợng của các xung nhỏ thì việc làm sạch vùng giữa các điện cực là khó khăn Điều này sẽ làm giảm hiệu quả của quá trình gia công Vì lẽ đó mà buộc phải thực hiện quá trình gia công bằng xung

điện trong hai giai đoạn: Lúc đầu ta dùng các xung điện có năng lợng lớn

nh-ng tần số thấp để gia cônh-ng thô, để bóc phần lớn số kim loại cần phải gia công Sau đó giảm năng lợng tăng tần số của các xung để gia công tinh (nhằm bóc các đỉnh nhấp nhô còn lại)

vào kích thớc của bề mặt gia công Độ nhẵn bề mặt :

Phơng pháp xung điện dùng để gia công các khuôn rèn dập lớn và trung bình, các chi tiết đã nhiệt luyện hoặc làm từ những vật liệu khó gia công cắt gọt

3- Gia công bằng cơ - hoá - điện:

Gia công bằng cơ - hoá - điện, thực chất là sự kết hợp của hai quá trình tác

động lên kim loại: quá trình thứ nhất là sự tác động của hoà tan điện hoá kết hợp với sự bóc tách cơ học các phần tử kim loại, quá trình thứ hai là sự tác

động của quá trình ăn mòn điện do tác động của các xung điện tử cùng với

sự bóc tách cơ học các phần tử kim loại

Về nguyên tắc phơng pháp này có thể thực hiện ở nhiều nguyên công gia công khác nhau, nhng phổ biến đợc dùng ở những nguyên công: cắt đứt, xọc mặt phẳng, mài, v.v

Dới đây là sơ đồ nguyên tắc khi cắt đứt

Giáo viên hớng dẫn : bùi chính minh sinh viên thiết kế :

9

-R

v

2S

1

3

Dụng cụ cắt 1 là dạng đĩa (hoặc 1 băng dây liên tục) quay với vận tốc (v)

và lợng tiến vào phôi 2 (S)

Đa dung dịch điện phân vào vùng giữa dụng cụ cắt 1 và phôi 2 để thực hiện quá trình điện hoá (ta sẽ học ở phần sau) đối với kim loại Lúc này trên bề mặt phôi 2 tại vùng gia công hình thành một lớp mỏng, lớp này có độ

bóc tách lại hình thành một lớp mỏng 3 mới, rồi lại bị bóc tách và cứ thế tiếp tục Đồng thời với quá trình vừa kể trên lại còn có tác động của quá trình ăn mòn điện, vì khi tách lớp mỏng kim loại lại xuất hiện các tia lửa điện và tạo nên các sóng điện tử va đập nh đã nói trong phần gia công ăn mòn điện Gia công bằng cơ - hoá - điện có những đặc điểm dới đây:

2- Độ mòn tơng đối của dụng cụ - điện cực thì không lớn, thờng khi

3)%

3- Có thể gia công đợc kim loại và những vật liệu có độ cứng bất kỳ

4- Có khả năng điều chỉnh chế độ gia công từ thô sang tinh mà không phải dừng máy và cũng không phải lấy chi tiết gia công ra khỏi máy

5- áp lực riêng của dụng cụ lên chi tiết gia công thấp

6- Do cần phải có chuyển động tơng đối của dụng cụ cắt và chi tiết gia công nên đã hạn chế việc sử dụng phơng pháp này trong một số nguyên công Vì vậy phơng pháp này dùng phổ biến trong các nguyên công cắt và mài

7- Việc dùng dung dịch thuỷ tinh lỏng làm môi trờng làm việc cũng làm cho việc xử dụng phơng pháp này phức tạp hơn

VI Máy gia công bằng siêu âm:

1- Gia công bằng siêu âm:

Phơng pháp gia công bằng siêu âm thờng dùng để gia công các vật liệu cứng và ròn nh: thuỷ tinh, gốm, xứ, hợp kim cứng, kim cơng, v.v

Phơng pháp này dựa trên cơ sở: các hạt mài nhận đợc năng lợng từ một dụng cụ có giao động với tần số rất cao, va đập vào bề mặt của chi tiết gia công và bóc đi lớp kim loại tại chỗ bị va đập đó

Ngày nay các máy gia công bằng siêu âm, dựa vào công suất có thể

công suất trung bình đợc xử dụng khá phổ biến

Dới đây là sơ đồ nguyên tắc gia công bằng siêu âm

Đầu biến đổi 5 gồm có những tập hợp các tấm kim loại (Nikel, v.v )

có khả năng thay đổi kích thớc chiều dài của mình trong từ trờng thay đổi

Đầu 5 lắp vào thân 4, thân này có thể dịch chuyển lên xuống Nhờ có

đầu tập trung 3, biên độ giao động dọc đợc khuyếch đại và truyền đến dụng

cụ cắt 2 Do đó dụng cụ 2 sẽ nhận đợc giao động với tần số rất cao (siêu âm)

Mặt đầu của dụng cụ 2 giao động sẽ làm cho các hạt mài trong dung

tách lớp kim loại (vật liệu gia công) khỏi chi tiết gia công 1

Dung dịch mài đợc đa vào vùng gia công có thể bằng tự chảy hoặc bằng bơm 6

Các hạt mài có thể dùng các-bít-bo, hoặc bột kim cơng Còn dụng cụ 2

là thép các bon 45, 40x, Y8A, Y10A v v

ngời ta dùng phối hợp siêu

âm với điện hoá

4 3

+ Ngoài ra có phần điện hoá: ăn mòn cục bộ dơng cực (tức phôi gia công 1).

Phôi đợc nối với cực dơng của nguồn điện một chiều, còn dụng cụ 2 hoặc

đầu 3 đợc nối với cực âm của nguồn đó

Phôi 1 còn đợc cách điện với vỏ thân máy bằng đệm cách điện 6

Chất điện phân đợc luân chuyển đi qua giữa 2 điện cực

Máy phát siêu âm 5

A

V

2

Máy 4772 (Liên xô) là máy đã dùng nguyên tắc kết

hợp giữa siêu âm và điện hoá Khi gia công thô thì đồng thời cho tác động lên chi tiết gia công cả hai quá trình siêu âm và điện hoá; độ chính xác kích

* Ngày nay một trong những phớng hớng nghiên cứu là dùng siêu âm

để tăng cờng hiệu quả của quá trình cắt gọt, bằng cách đặt giao động siêu

âm lên dụng cụ cắt gọt

Dới đây là một vài ví dụ:

3- Sơ đồ mài các chi tiết bằng vật liệu dẻo khó gia công:

Nh đã biết các vật liệu dẻo rất khó mài ở đây để mài đợc vật liệu dẻo ngời ta đã kết hợp đặt giao động siêu âm lên đá mài (dụng cụ cắt), nhằm cải thiện điều kiện cắt của đá mài

Trên sơ đồ nguyên tắc: đầu biến đổi siêu âm 2 và đầu tập trung 3 đặt phía trên đá mài 1 Do có siêu âm nên chất lỏng bôi

Giáo viên hớng dẫn : bùi chính minh sinh viên thiết kế :

lắp vào trục máy khoan

nối với máy phát siêu âm nước vào

trơn và làm mát khi đi qua đầu 3 cũng có giao động siêu âm tác động Vì lẽ

đó trên bề mặt làm việc của đá mài sẽ xuất hiện hiện tợng xâm thực Vì vậy

đá mài luôn luôn đợc làm sạch Các hạt mài trong đá nh đợc mài sắc Hiệu quả là nhiệt độ cắt khi mài giảm, độ nhẵn bề mặt tăng, tuổi bền của đá cũng tăng

Để tăng hiệu quả của quá trình khoan, khoét lỗ ngời ta đặt giao động siêu âm lên dụng cụ khoan khoét

Trong thân 2 đặt đầu rung điện từ 1 Đầu 1 nối với máy phát điện siêu

âm 3-10 đặt ở bên cạnh máy khoan

Đầu 1 biến giao động điện tần số cao thành giao động cơ học tần số cao; giao động này truyền đến mũi khoan Trong đầu 1 có nớc đi qua để làm mát

Thân 2 có trục đầu côn để lắp vào trục của máy khoan để cung cấp chuyển động cho mũi khoan 5

Đối với các nguyên công khoét, doa, cắt ren bằng ta rô ngời ta có thể dùng phơng pháp kích thích bằng đầu siêu âm cỡng bức giao động xoắn

Trên sơ đồ nguyên tắc: 1 là đầu biến đổi siêu âm kiểu vòng Bên trong đầu 1

đặt các đĩa biến đổi 2 Lõi cộng hởng 3 thông qua đầu côn phía trên đợc nối với trục chính của máy, còn phía dới đợc nối với dụng cụ cắt bằng mặt côn.Khi có dòng điện tần số cao đi qua cuộn dây của đầu biến đổi 1, thì

trong các đĩa biến đổi 2 sẽ xuất hiện giao động dọc

Các giao động này đối với trục của đầu 1 thì lại là giao động xoắn

Nguyên lý tác động thì cũng tơng tự nh những phần trên đá nói ở đây cũng

làm mát bằng nớc

nối với máy phát siêu âm

nước ra

1 2

dụng cụ cắt

nước vào

3

A - A

V Máy gia công bằng điện hoá.

Phơng pháp gia công kim loại bằng điện hoá dựa trên cơ sở nguyên lý hoà tan cục bộ dơng cực

Phơng pháp này cho chất lợng bề mặt gia công cao, chi tiết lại không chịu ảnh hởng tác động của nhiệt Điện cực dụng cụ lại không bị mòn Phơng pháp này thờng đợc dùng để gia công các bề mặt phức tạp từ những vật liệu

đặc biết cứng, vật liệu dòn, vật liệu dẻo Với các nguyên công nh: khoan, mài, cắt, tiện định hình, phay, mài dụng cụ, mài khôn, khắc dấu.v.v Độ

micơrông

Một trong những máy gia công bằng phơng pháp điện hoá là máy phay Máy này dựa trên cơ sở của máy phay ngang Song có thay đổi đôi chút về kết cấu và thay đổi vật liệu đối với ụ trục chính và với những chi tiết tiếp xúc với dung dịch điện phân

Khác với máy phay là ở đây dụng cụ cắt không trực tiếp tiếp

Giáo viên hớng dẫn : bùi chính minh sinh viên thiết kế :

Đĩa điện cực (-)

Khe hở

xúc với chi tiết gia công Việc bóc kim loại nhờ có hiện tợng hoà tan điện hoá dơng cực và nhờ có sự luân chuyển của dung

dịch điện phân giữa 2 điện cực

Ta thay dao phay bằng đĩa điện cực bằng than Đĩa điện cực cũng dễ dàng tạo và sửa hình dáng của nó khi cần thiết

- Ta tới dung dịch điện phân lên đĩa

- Chi tiết đóng vai trò dơng cực và đợc gia công bằng ăn mòn điện - hoá

Dung dịch điện phân đợc lựa chọn theo:

- Thành phần hoá học của vật liệu đợc gia công

- Năng xuất, độ chính xác, độ bóng yêu cầu

Các công việc khác khi vận hành cũng tơng tự nh máy phay Ví dụ

Lợng chạy dao dọc của bàn máy phụ thuộc vào chiều sâu gia công và

VI Máy gia công bằng La - De.

Phơng pháp gia công bằng các chùm tia (chùm tia ánh sáng La De và chùm tia điện tử) dùng để gia công các chi tiết làm từ vật liệu dẫn điện hoặc không dẫn điện Các phơng pháp này dựa trên cơ sở là dùng các chùm tia tập trung với mật độ năng lợng rất cao để bóc tách kim loại Các phơng pháp này không cần có các dụng cụ chuyên dùng để đa năng lợng vào vùng cắt Việc cắt kim loại ở đây chủ yếu là biến đổi năng lợng thành nhiệt năng tập trung tại vùng cắt Nhiệt độ cao đến mức: kim loại không những chỉ bị nóng chảy

mà còn cháy, bị bốc hơi Ngời ta chia phơng pháp gia công bằng các chùm tia thành hai loại:

- Gia công bằng chùm tia ánh sáng (tức La De)

- Gia công bằng chùm tia điện tử

Gia công bằng La - De là hình thức gia công vật liệu nhờ có tác động của các chùm tia ánh sáng Các chùm tia sáng này đợc bức xạ bởi các máy phát quang lợng tử

- Các máy này gọi tắt là đầu phát La - De Nh vậy đầu phát La - De là một dụng cụ vật lý có khả năng tạo ra các chùm tia sáng liên tục hoặc chùm tia sáng có dạng xung với mật độ năng lợng cực kỳ cao

Tuỳ thuộc vào môi trờng mà trong đó các chùm tia sáng đợc phát sinh, ngời ta phân chia các đầu phát La - De thành nhiều loại:

Ví dụ: Đầu La - De khí, đầu La - De chất lỏng và đầu La - De tinh thể

hoá trị 3 đã đợc dùng rộng rãi để làm vật liệu tinh thể cho đầu phát La - De

- Dới đây là sơ đồ nguyên

lý của máy gia công bằng La - De

kiểu MC (Liên Xô)

Chùm tia La de đợc phát ra từ đầu phát La de 1,

đi qua màng điều chỉnh 2, rồi qua hệ thống quang học gồm các vật kính 4, qua tấm kính bảo vệ 5 rồi hớng tập trung vào vật thể gia công 6 ống ngắm 3 giúp ta quan sát và điều chỉnh chùm tia

Máy đợc cung cấp năng lợng từ nguồn 7 Sự bức xạ đợc tập trung trên

bề mặt đợc gia công nhờ có kính quang học hình cầu hoặc hình trụ Nếu

dùng kính hình cầu thì bức xạ đợc tập trung vào một điểm và hình thành lỗ tròn nhỏ trên vật liệu gia công (thờng dùng để gia công các lỗ nhỏ) Nếu dùng kính hình trụ thì bức xạ tập trung vào một đờng mà chiều dài của nó (nh là một lỡi cắt) đợc xác định bằng tiết diện ngang của chùm tia máy phát

6

5 4

3 2

Nếu là gia công lỗ nhỏ chẳng hạn thì năng lợng tập trung vào một

điểm trên bề mặt gia công làm cho kim loại bị nóng chảy, bị cháy thậm chí bốc hơi và lỗ nhỏ đợc hình thành

+ Gia công bằng chùm tia điện tử: Về nguyên tắc cũng tơng tự, nghĩa

là cũng có đầu phát các chùm tia điện tử, có bộ phận tập trung các chùm tia, tập trung năng lợng của tia điện tử vào điểm đợc gia công Phạm vi xử dụng: gia công bằng chùm tia điện tử đợc xử dụng trong nhiều nguyên công khác nhau, nhng phổ biến là nguyên công hàn và một phần để gia công đạt kích thớc ví dụ gia công lỗ Song ở đây ta không đi sâu nghiên cứu phơng pháp này

+ Sự xuất hiện của một công nghệ mới

Trong một nửa thế kỷ qua nhu cầu về các loại vật liệu cứng lâu mòn và siêu cứng sử dụng cho tua bin máy điện , động cơ máy bay , dụng cụ khuôn mẫu , tăng lên không ngừng ở các nớc công nghiệp phát triển việc gia công các vật liệu đó bằng phơng pháp cắt gọt thông htờng ( tiện , phay , mài

v v.) là vô cùng khó khân đôi khi còn không thể thựac hiện đợc

Cách đây gần 200 năm nhà nghiên cứu tự nhiên ngời ANH JOSEPH PRIETLY ( 1733 – 1809 ) Trong các thí nghiệm của mình đã nhận thấy có một hiệu quả ăn mòn vật liệu gây ra bởi sự phóng điện nhng mãi đénn năm

1943 Thông qua hàng loạt các thí nghiệm của mình về tuổi bền của các thiết bị phóng điện , hai Vợ Chồng LAZARENKO ngời NGA mới tìm ra cánh cửa dẫn đến công nghệ gia công bằng tia lửa điện , họ bắt đầu sử dụng tia lửa điện để tiến hành quá hớt kim loại mà không phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu

Khi các tia lửa điện đợc phóng ra , vật liệu trên bề mặt phôi sẽ bị hớt đi bởi một quá trìng điện – nhiệt thông qua sự nống chảy và bốc hơi kim loại ,

nó thay cho tác động cơ học của dụng cụ vào phôi , quá trình “ hớt kim loại bằng điện – nhiệt bởi sự phóng điện “ đợc gọi là qua trình gia công tia lửa

điện , nguyên gốc tiếng ANH là “ ELECTRICAL DISCHARGE

MACHINING “ viết tắt là EDM

Có hai phơng pháp công nghệ gia công tia lửa điện đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp đó là :

xung định hình “ mà theo đó điện cực là một hình không gian bất kỳ mà nó

in hình của mình lên phôi tạo thành một lòng khuôn

Thuật ngữ tiếng ANH là “ EDM – DIE SINKING “

• Gia công tia lửa điện bằng cắt dây , ở đây điện cực là một dây mảnh ( d = 0.1 – 0.3 mm ) đợc quấn liên tục chạy theo một công tua cho trớc Nó sẽ cắt phôi theo đúng công tua đó

Thuật ngữ tiếng ANH của gia công tia lửa điện cắt dây “ EDM – WIRE CUTTING “

- Sự tiến bộ của các máy gia công tia lửa điện

Các máy đầu tiên của thời kỳ những năm 50 - 60 ít tự động hoá và

không tiện dùng lắm

Ngày nay với các thuận toán điều khiển mới , với các hệ thống điều khiển CNC , cho phép gia công tia lửa điện ngày nay đợc đặc trng bởi mức độ tự

động hoá cao

Các hệ thống điều khiển CNC trên thị trờng có rất nhiều tiến bộ Đặc biệt

là thị trờng máy cắt dây

Các hệ điều khiển NC trong nhiều năm qua đã có mặt ở các máy xung

định hình nhng đã mất nhiều thời gian hơn để có thẻ tận dụng mọi khả năng của chúng Các chuyển động hành trình và chuyển động theo công tua của một điện cực có hình dây đơn giản cho phép gia công xung định hình các hình dáng phức tạp , u điểm là ở chỗ việc chế tạo điện cực sẽ rẻ hơn và nếu

sử dụng điện cực quay thì điều kiện dòng chảy sẽ tốt hơn và điện cực ăn mòn

sẽ đều hơn một trong những đề tài nghiên cứu chính đang đợc thực hiện ở Tây Âu và Nhật Bản là gia công 3 chiều đạt độ chính xác cao

Sự sử dụng tối u công nghệ gia công tia lửa điện nh một kỹ thuật sản suất

đòi hỏi phải áp dụng rất nhiều bí quyết công nghệ Ngày nay có khuynh ớng đa ra nhiều máy thông minh , chọn máy và điều khiển nhiều thông số

h-mà ngời sử dụng đã đặt từ trớc Việc đó làm giảm bớt dữ liệu đầu vào h-mà ngời dùng phải quan tâm Khuynh hớng này là mạnh nhất đối với máy cắt dây ở đó các thuật toán điều khiển tạo đợc một lợng hớt vật liệu tối u và làm giảm bớt nguy cơ đứt dây

ở các máy xung định hình nhờ có hệ thống điều khiển CNC mà không cần ngời đứng máy có kinh nghiệm mà vẫn đạt chất lợng hiệu quả gia công cao

Điều kiện gia công ( nh sự thoát phoi ) thay đổi rất nhiều trong khi gia công xung định hình Một số nhà chế tạo máy ( nh MITSUBISHI ) cung cấp

những hệ thống điều khiển liên hệ ngợc mà trong những điều kiện khó khăn nhất ( nh gia công lỗ tịt mà không cần thoát phoi cỡng bức ) cũng cho kết quả tốt hơn so với kết quả nhận đợc do sự điều chỉnh các thông số của một ngời đứng máy có kinh nghiệm

Trong mọi trờng hợp hầu hết các máy đều có mức tự động hoá cho phép làm việc rất lâu mà không cần có ngời đứng máy

Dù rằng không phải luôn luôn trong điều kiện tối u Cùng với sự sâu dây

tự động ở máy cắt dây sủ tách phôi thay PALLET ( thờng đợc cung cấp bởi các hãng chế tạo phụ tùng nh hãng EROWA )

Và khả năng lập trình thì mức độ tự động hoá trong gia công tia lửa điện đã tăng lên rất nhiều

+ Thị trờng máy gia công tia lửa điện trên thế giới

Việc bán các máy gia công tia lửa điện trên thế giới tăng 6% mỗi năm và hiện nay là 12000 máy một năm

Nhật bản là nớc sản xuất và sử dụng máy gia công tia lửa điện nhiều nhất , chiếm 35 % tổng số máy trên thị trờng thế giới Thứ hai là Châu Âu với 30 % Sau đó là Mỹ với 15 % và Châu á với 12 % tổng số máy

Phạm vi sử dụng các máy trên thị trờng thế giới là rất lớn và đa dạng Từ những máy rất lớn nh ( những máy NASSOVIA ) đến máy rất nhỏ và đặc biệt để gia công tế vi

Từ máy rẻ tiền ít tự động hoá cỡ ( 10000 – 15000 USD ) của Trung Quốc ,

Đài Loan đến cỡ vài trăm ngàn USD của Tây Âu, Nhật Bản hoàn toàn tự

động hoá với các hệ thống CAD / CAM hiện đại

Đôí với ngời sử dụng , điều quan trọng là phải xác định đợc các yêu cầu

cụ thể phù hợp với sản phẩm và quy mô sản xuất của mình và sau đó cần phân tích các tuỳ chon sẵn có của các hãng sản xuất máy từ mọi góc độ để đ-

a ra quyết định đúng đắn nhất trớc khi mua máy

Từ các phân tích trên ta đi xét cụ thể đến loại máy cắt dây

WIRE CUT ELICTRIC DISCHARGE MACHINE WITH HIGH

TRAVELLING SPEED ( WEDM – HS )

Q1 – Máy Cắt Dây

I – Tổng quan về máy cắt dây :

Khái quát về máy gia công tia lửa điện cắt dây di chuyển với tốc độ cao ( WEDM – HS )

Máy gồm hai phần : Phần máy chính và phần điều khiển

Máy chính gồm có : thân máy , bàn làm việc khối trụ cấp dây ( lô dây ) , khung dẫn dây , hệ thống lu thông chất lỏng làm mát ,bôi trơn và các thiết bị khác v v

Hộp điều khiển gồm có : hệ thống điều khiển bằng máy tính , nguồn xung

Máy gia công tia lửa điện cắt dây di chuyển với tốc độ cao thích hợp cho việc cắt các loại thép Cacbon , hợp kim Cacbua , các loại thép cứng và mọi vật dẫn khác ( máy cắt đợc tất cả các loại vật dẫn đợc điện )

Máy gia công tia lửa điện cắt dây có đặc trng là độ chính xác cao , chất ợng bề mặt tốt , tốc độ cắt nhanh , độ ổn định cao , độ tin cậy và điều khiển thích nghi

Máy có thể đợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nh : máy công cụ , máy dập , khuôn dập , điện cực dùng cho máy gia công xung định hình , dụng cụ đo lờng , các loại sản phẩm lỗ đặc –rỗng ,các sản phẩm cần độ chính xác cao và phức tạp

2 > Nguyên lý làm việc

Đây là hai loại máy gia công tia lửa điện cắt dây ( WEDM ) trên thế giới :

Loại thứ nhất : Di chuyển với tốc đọ thấp ( 0.2 – 1 m / s )

Loại thứ hai : Di chuyển với tốc độ cao ( 7 – 11 m / s ) loại này sản xuất chủ yếu ở Trung Quốc

Khi máy chay dây điện cực đợc nối với điện cực âm của xung nguồn trong khi đó phôi lại đợc nối với điện cực dơng của xung nguồn

Sau khi xung nguồn đợc bật lên , khoảng cách giữa dây điện cực và phôi thấp hơn khoảng cách phóng điện , thì xảy ra hiện tợng phóng tia lửa điện và một dạng điện trờng xuất hiện giữa dây điện cực và phôi Một số lợng lớn electron trên dây điện cực di chuyển về phía phôi dới ảnh hởng của điện tr-ờng và chúng va chạm với tốc độ cao Điện năng bị biến thành nhiệt năng

và bề mặt của phôi bị chảy ra , thậm trí hoá hơi , kim loại chảy và hơi kim loại bị đẩy ra khỏi đờng cắt dới ảnh hởng của dòng nhũ và tạo nên bề lõm trên mặt phôi , nhiều lỗ lõm trên bề mặt phôi phát triển tạo thành đờng cắt và phôi mẫu sẽ đợc tạo ra dới sự điều khiển của hệ thống điều khiển số

Bàn làm việc ( phôi đợc đặt trên bàn làm việc ) đợc di chuyển kết hợp nhờ hai động cơ bớc ( loại này dùng ít hơn loại chuẩn 4 động cơ bớc ) , hai động cơ bớc này đợc điều khiển bằng máy tính Khi mới khởi động thì tốc độ còn nhỏ , tăng Momen nhờ các khớp trong hộp giảm tốc , các động cơ bớc điều khiển hai trục vitme đai ốc bi ở bàn làm việc theo hai hớng

Máy làm việc phụ thuộc chơng trình bản vẽ đa vào từ máy tính , các loại phôi mẫu có thể đợc tạo ra bằng cách di chuyển kết hợp bàn làm việc theo hai hớng Mối liên hệ giữa dây và phôi ( duy trì tốc độ cắt ) đợc điều khiển

tự động bằng cách thay đổi tần số mạch điều khiển ở hẹ thống điều khiển số trong việc giữ khoảng cách hợp lý giữa ( giữa hai điện cực ) dây và phôi sao cho chúng phóng điện liên tục , ổn định và hiện tợng xảy ra ngắn mạch đờng dẫn và ngắn mạch về điện thì hiếm khi xảy ra

3 > Các thông số kỹ thuật của máy :

520 * 740 mm ( FST – 400 )

400 * 500 ( FST – 400 )

• Độ dày phôi , Max : 300 mm

250 mm ( thấp hơn )

Scale

36BF001(U,V)

4> Nguyên lý cấu tạo của máy

Bộ truyền lực đợc giới thiệu ở hình1.3

Máy cuốn dây giới thiệu ở hình 1.4

Máy bôi trơn đợc minh hoạ ở hình 1.5

5 > Quá trình hoạt động trên máy (Nguyên lý hoạt động của máy )

Đầu tiên thao tác viên sẽ phải đọc manu chỉ dẫn hoạt động của máy , với hiệu suất quen thuộc , đặc tính kỹ thuật và phạm vi hoạt động an toàn

Hơn nữa để sử dụng máy tốt hơn , thao tác viên cũng phải làm quen với nguyên lý hoạt động và phần cơ của máy,mối liên hệ giữa máy chính , nguồn xung cao tần và hệ thống điều khiển máy tính số

6 > Quá trình chuẩn bị máy và hệ thống điều khiển

A Phích cắm nguồn ở khe cắm 220 V xoay chiều

B Tra dầu mỡ bôi trơn cho các bộ phận di chuyển Bơm dầu bôi trơn trên ờng đi và thao tác xoay núm bằng tay tạo nên hệ toạ độ X , Y khi quay thuận

đ-và quay ngợc Bật cần cuốn dây bằng tay đ-và bơm dầu bôi trơn trên đờng đi ( trên hành trình ) và nhóm thiết bị

C Tải dây theo từng bớc sau

(1) Đồng hồ chỉ thị điện áp nguồn

(2).Đèn chỉ thị nguồn của máy

(3).Công tắc chiếu sáng

(4).Đèn chỉ thị khi bắt đầu di chuyển dây

(5).Công tắc điều chỉnh tốc độ di chuyển dây ( SA1 )

(6).Bảo vệ đứt dây ( SA2 )

(7).Điều chỉnh momen động cơ cuốn dây

(8).Công tắc bơm chất lỏng làm mát ( QF2 )

(9).Dừng máy khi hoàn thành công việc ( Bật / tắt )

(10).Nút di chuyển dây ( SB2 )

(11).Công tắc tắt nguồn chính ( SB1 )

a> Bật công tắc dịch chuyển dây ( SA 1 ) trên bàn điều khiển của máy công

cụ với tốc độ 3 m / s Tắt công tắc bảo vệ đứt dây ( SA2 ) và công tắc bơm chất lỏng ( QF2 )

b> Mở cửa trái của máy công cụ và gắn đĩa dây trên trục của động cơ cuốn dây , điều chỉnh khoảng cách giữa hai móc bẩy ( hai thanh kim loại ) làm cho cái móc bẩy bên trái đi đợc gần tới công tắc trái ( làm cho thanh lim loại bển trái đi đợc gần tới công tắc hạn vị trái SQ1 ) và cái móc bẩy bên phải di

chuyển về phía phải nhất ( và thanh kim loại bên phải di chuyển về phía phải nhất )

c> Kéo dây từ bọc và đi xuyên qua trục quay sau đó quấn dây vào mặt ngoài của trục với chiều xoay

Công tắc điều chỉnh momen quay ở vị trí giữa bảng và bật công tắc dịch chuyển dây màu xanh ( Đây là một cặp công tắc di chuyển dây kiểu bật tắt ở phần trên thân máy ) dây đợc đi trên bánh dẫn hớng tới trục cuốn dây đều

đặn Công tắc điều chỉnh momen ( 7 ) có thể thay đổi tốc độ dẫn dây và sức căng của dây

d> Khi số lợng dây đã bọc kín một cách hợp lý , thì tắt công tắc dịch chuyển dây màu đỏ , cắt bỏ dây và lau chùi dây đi tới bánh dẫn hớng trên khung dây

và bánh dẫn hớng , cuối cùng gắn dây vào cạnh phải của trục quấn dây bằng cách xoay trục

Chú ý : Khi dây dẫn , vị trí của dây trên hai cạnh sẽ xa mặt giữa của bánh dẫn hớng từ 3 – 5 mm

e> Điều chỉnh móc bẩy bên phải( thanh kim loại bên phải ) làm cho nó đi về gần phía phải công tắc hạn vị và xoay (bật) công tắc quay dây ( di chuyển dây ) và di chuyển về phía phải , sau đố tắt công tắc dịch chuyển Bánh dây bám chặt về phía phải và sau đó lau dây trên trục , phục hồi công tắc di chuyển dây ( tốc độ quay của đĩa đợc chỉ dẫn là

6 m/s ) Dây thì đợc nâng lên trên trục cuốn dây từ trái qua phải , dây bám chặt ( khoảng 1 đến 2 kg lực ) và nó di chuyển chậm về phía trớc Khi quay trục về phía bên phải ( cạnh phải ) , nhấn nút màu đỏ để tắt quá trình dịch chuyển trục quấn

f> Phạm vi điều chỉnh giữa hai móc bẩy ( giữa hai thanh kim loại ) tạo ra vị trí giữa khi trục quay ngợc và vị trí trái nhất ( hoặc vị trí phải nhất ) thì vào khoảng 3 – 5 mm và tạo thành khoảng cách dây D rộng khoảng 1.5 – 2

mm Nừu ta dùng khối kéo căng , khối xắp xếp hớng di chuyển dây

D Đối chiếu hớng trục X thì vuông góc so với hớng trục Y , hớng này đợc

điều chỉnh trong nhà máy và đối chiếu dây thẳng đứng so với bàn làm việc , nếu nó không đúng thì ta phải điều chỉnh các hớng trên trục U , V làm cho dây thẳng đứng so với bàn làm việc ( khi cần cắt các vật cole , vát mới cần

điều chỉnh so le giữa các trục X , Y so với các trục U , V )

E Bỏ chất làm mát NG – I từ thùng làm mát và bỏ nó vào thùng nhỏ hơn sau đó trôn nó với nớc theo tỷ lệ 1/20 – 1/25 ( một khối làm mát nặng

khoảng một kg )

F Nối ống nớc từ cạnh ngoài của máy công cụ vào thùng làm mát và đăt bơm vào trong thùng Nối ống với máy bơm và nối dây nguồn của bơm với nguồn điện

G Xoay công tắc di chuyển dây trên bảng ở vị trí 8 m / s và bật công tắc di chuyển dây , xoay công tắc bảo vệ đứt dây và bật bơm , kiểm tra trục quay

dây nguồn đều đặn , bơm làm mát làm việc và chất làm mát đợc phun ra từ hai thùng ( hai khung )

Qua trình sửa soạn cho máy đã hoàn tất ta đi sửa soan cho bàn điều khiển

H Nối dây từ máy công cụ với bàn điều khiển và nối bàn điều khiển với nguồn điện áp 220 V ánh sáng trên bàn điều khiển sẽ chỉ thị ( hiển thị )

I Bật công tắc nguồn cho bàn điều khiển và tiến hành kiểm tra theo các bớc sau :

tâm , cung cấp nguồn riêng rẽ cho từng công tắc , mỗi công tắc sẽ sáng lên khi nó đợc bật và sẽ bị tắt khi nó bị tắt

sẽ sáng báo động cơ đã bị khoá và hớng đi không thể quay bằng tay

J Các chú ý khi tiến hành gia công

tâm , cung cấp nguồn riêng rẽ cho từng công tắc , mỗi công tắc sẽ sáng lên khi nó đợc bật và sẽ bị tắt khi nó bị tắt

sẽ sáng báo động cơ đã bị khoá và hớng đi không thể quay bằng tay

J Các chú ý khi tiến hành gia công

dây bắt đầu đợc điều khiển và bánh dẫn hớng đợc điều khiển nhờ dây tơng tự , không cắt động cơ kéo dây và bơm cho đến khi nguồn xung cao tần bị cắt sau khi tắt máy Năng lợng xung sẽ đợc tăng thêm theo từng bớc ( nấc ) trớc khi dây cắt tiến vào phôi bình thờng năng lợng xung đợc tăng thêm khi qua trình cắt ổn định ( xác lập ) “ không có tia lửa điện trong đờng cắt

nguồn xung cao tần không đợc bật lên cho đến khi công tắc của động cơ kéo dây và công tắc của động cơ bơm chất lỏng đợc bật và hệ thống động cơ kéo dây ,nguồn cung cấp chất lỏng làm việc hoạt động bình thờng Tơng tự , công tắc của động cơ kéo dây và công tắc của động cơ bơm chất lỏng sẽ không đợc tắt cho đến khi xung nguồn bị ngắt

khi đó dây lại là âm cực của xung nguồn

d>.Thờng xuyên giữ máy sạch sẽ để điện trở giữa phôi và thân máy luôn

Q2 Trang bị điện

I Trang bị điện cho máy gia công tia lửa điện cắt dây

Công tắc này thì ở đằng sau của máy , khi xảy ra hở mạch nó có thể tự

động cắt nguồn để bảo vệ thiết bị điện và đảm bảo an toàn cho ngời điều khiển máy

2 2 > ánh sáng :

Các bóng đèn đợc đặt trên bàn điều khiển

2 3 > Bơm cung cấp chất lỏng làm việc :

Máy bơm chất lỏng làm mát thì đợc đặt bên trong của thùng chất lỏng làm mát và ở phía sau máy

Dòng chảy có thể điều khiển bằng cách điều chỉnh val lăng trụ đứng ( val kiểu lăng trụ đứng )

2 4 > Động cơ dịch chuyển dây :

Động cơ dịch chuyển dây là loại động cơ servo pha đơn một chiều , tốc

độ quay của động cơ servo một chiều này có thể điều chỉnh theo 4 nấc Công tắc gần nh không tiếp xúc thì dùng để thay đổi chiều quay của động cơ một cách linh hoạt ( Đó là cặp công tắc hạn vị SQ1 và SQ2 thực ra là cặp sensor cảm biến )

2 5 > Động cơ cuốn dây :

Động cơ cuốn dây là động cơ servo đảo nghịch nó đợc sử dụng để cuốn dây Mo ( dây Môlípđen ) trên trục dây nguồn về phía trớc của máy , khi cuốn dây ta xoay núm trên bàn thao tác tuần tự điều khiển theo sức căng của dây cũng nh momen của động cơ servo đảo nghịch

2 6 > Công tắc gần khoảng dừng :

Công tắc gần điểm không tiếp xúc cung cấp tín hiệu phản hồi cho động cơ dịch chuyển dây và ngắt nguồn khi phản hồi ra khỏi vùng điều khiển (Công tắc hạn định SB5 nó đợc nằm giữa hai công tắc hạn vị SQ1 và SQ2 nó tác

động ngắt nguồn khi hai công tắc hạn vị SQ1 và SQ2 mất điều khiển )

2 7 > Bảng thao tác và hộp điều khiển các thiết bị điện :

Hộp điều khiển các thiết bị điện nằm trên bàn thao tác , nó điều khiển hoạt

động của các thiết bị điện nh là : nguồn cung cấp chính , máy bơm chất lỏng làm mát , động cơ cuốn dây , điều khiển chiều quay cho động cơ dịch

chuyển dây , bảo vệ đứt dây

3 > Bảng chỉ dẫn vận hành

Vị trí của mỗi núm trên bàn thao tác đợc giới thiệu trong hình :

Thêm vào đó là các công tắc bật / tắt dặt phía sau của máy

- Ban đầu ta nhấn nút ( SB2 hoặc SB4 ) thì công tắc tơ KM1 có điện các tiếp

điểm thờng hở đóng lại và các tiếp điểm thờng kín mở ra

- +

4

5 1 6 7

DC MOTOR DONG CO MOT CHIEU

D1 D2 SCR 1 SCR2 CC GN1 TIP521 GN2 TIP521 R5 0.55 KÔM 0.25 W R6 0.55 K 0.25 W

WIRE SPEED ADJUSTING SWITCH CONG TAC DIEU KHIEN TOC DO DAY W2 W3 W4 W5 ML1FU 1 3A 240V 220V 127V 110V 12V

VC2 C2 R4 MAIN CONTROL BOARD ( MCB )

BO MACH DIEN CHINH

MAIN CONTROL BOARD ( IN FRONT OF THE BOX )

BO MACH DIEN CHINH ( TRUOC HOP DIEU KHIEN ) PROXIMITY SWITCH

CONG TAC THUONG HO

CONTROL SWITCH CONG TAC DIEU KHIEN SQ1 SQ2 SB5

KA GK5 GK6 GK7

KA

R31 0.25K 0.25W

50 om KA1 KA1

250 om 6W + C4 47 m

560 om

33 om GK3 TIP521

GK4 R26 R38

D5 D6 D4 D3 CQ

0.47 mf CS 0.01 mf

R7 0.25 W R9 0.25 W R8

ELECTRICAL LEAKAGE PROTECTION

BAO VE DONG DIEN DO

WIRE WINDING MOTOR

DONG CO CUON DAY

Mạch chính và mạch điều khiển sẽ đợc cấp nguồn , đồng hồ chỉ thị nguồn làm việc sẽ sáng , công tắc SA1 điều khiển các tốc độ quay khác nhau của

động cơ

- Bo mạch SNC gia công tín hiệu thay đổi của dòng điện kích thích cho

động cơ cuốn dây để đảo hớng động cơ (đảo chiều động cơ cuốn dây để đảm bảo cho dây chay liên tục trong quá trình cắt “ chiều dài dây có hạn nên không thể quay theo một chiều cố định đợc “ ) , với tiếp điểm hở và đảo chiều dẫn dây , dòng phản hồi của động cơ một chiều servo pha đơn M2 có thể điều khiển đợc ( với 2 công tắc hạn vị SQ1 và SQ2 nguyên lý làm của 2 công tắc này tơng tự nh phần tử lôgíc XOR , các công tắc này thực chất là Sensor cảm biến chúng không tiếp xúc cơ học giữa vật cần thăm dò và đầu

dò cần đo , chúng là loại cảm biến điện tử nhờ tác dụng cảm ứng điện gây chuyển mạch ( sẽ chuyển trạng thái ) khi từ trờng của nó bị gây nhiễu bởi sự

đến gần của một vật cần thăm dò ( thanh kim loại ) , khi chuyển trạng thái sẽ gửi tín hiệu về IC định thì 555 để phát xung cho các Optokoppler GN1 hoặc GN2 đóng mở các Tiristor SCR 1 hoặc SCR 2 của chỉnh lu cầu để cho từng cặp Diode-Tiristor SCR 1 – D2 thông mạch dẫn dòng tới mạch kích thích của động cơ tải dây M2 quay theo chiều thuận hoặc cho cặp Diode-Tiristor SCR 2 – D1thông mạch dẫn dòng tới mạch kích thích của động cơ tải dây M2 quay theo chiều ngợc lại , gửi tới Optokoppler đóng mở Triac để đa hoặc cắt điện trở R20 hạn chế dòng mạch phần ứng động cơ M2 và gửi tín hiệu về CPU để gia công xử lý điều khiển hệ thống phát xung điện áp cấp cho dây - phôi và điều khiển hệ thống phát xung điện áp cấp cho từng cuộn dây ( từng pha ) mạch Stato của các động cơ bớc dịch chuyển bàn làm việc ( phôi đợc gá trên bàn làm việc ) cùng các hệ thống khác nh cấp dầu bôi trơn và hệ thông động cơ bơm chất lỏng làm mát Cấp tín hiệu phản hồi về cho hộp

điều khiển

- Momen của động cơ cuốn và sức căng của dây Mo (Môlípđen) có thể đợc

điều chỉnh bằng cách xoay núm cuốn dây ( 7 )

- Bơm cung cấp chất lỏng làm việc bắt đầu hoạt động khi nhấn công tắc

điều khiển bơm làm mát ( 8 )

- Công tắc bảo vệ đứt dây thì đợc dùng để quan sát nếu dây Mo bị đứt khi máy đang chạy , phải xoay công tắc ( 6 ) lên nếu cần Và khi xảy ra đứt dây , côngtắctơ KM1 của mạch điều khiển trên bản mạch SNC sẽ bị mất từ tính và máy sẽ dừng lại

- Công tắc bảo vệ đứt dây sẽ phải tắt khi khởi động máy và khi luồn dây ( xâu dây ) , nếu không nó sẽ bị coi nh dây đã bị đứt và máy sẽ không hoạt

động đợc

- Nhấn công tắc 11 để dừng tất cả các hoạt động của máy khi xảy ra sự cố nguy hiểm

- Máy cung cấp tín hiệu cho hộp điều khiển khi dây phản hồi về , hộp điều khiển tiếp nhận tín hiệu và ra lệnh ngắt nguồn xung làm dừng động cơ bớc

- Dây PE ( ở giữa thân máy ) để nối đất khi cần ( nối đất để điện trở không

5 Các chức năng thao tác ban đầu

- 1 Khi các thiết bị điện ngừng làm việc

- a Kiểm tra nếu công tắc 11 vẫn khoá

- b Kiểm tra nếu công tắc bảo vệ đứt dây ( 6 ) ở dới trạng thái bảo vệ ( đã tác động )

- c Kiểm tra nếu cầu chì trên mạch điều khiển bị đứt

- d Kiểm tra nếu công tắc bảo vệ tự động đã bật

- e Kiểm tra nếu nhóm chỉnh lu cầu bị hỏng

- f Kiểm tra nếu công tắc hành trình ( sau thân máy ) bị tác động bởi móc bẩy ( thanh kim loại )

- 2 Động cơ kéo dây không phản hồi tín hiệu về

- a Kiểm tra nếu khoảng cách giữa 2 móc bẩy ( 2 thanh kim loại ) và công tắc trạng thái ( công tắc hạn định ) lớn hơn 5 mm ( khoảng cách này chỉ đợc dới 5 mm )

- b Kiểm tra nếu công tắc điều chỉnh ở vị trí thứ 5 ( vị trí thứ 5 là vị trí trung gian )

- 3 Hệ điều hành máy vi tính

tính và đầu ra của máy thì đợc nối bằng cổng nối , nó ở phần bên phải dới hộp điều khiển

Vị trí của hộp điều khiển sẽ đợc thông gió và nguồn vào là xoay chiều 220 V + / - 10 % / 50 Hz Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển giới thiệu

ở hình dới

1 2 7 1 3 2

V5 V6 V7 V8

R5 R1

C1 Z1 RA

R6 R2

C2 Z2

T3

T2 Z3

R3

C3

R7

R8 R4

C4 Z4

T1

5 5 5 5

IN4004

LED4 Z

5

LED1 R9 C7

RP1

V20

C5 C6

BRIDGE 2 QL1

Dßng ®iÖn khi dïng m¸y , max : 10 A

• 2 §Ìn chØ thÞ nguån cña m¸y

• - 13 – 14 Hiển thị việc dịch chuyển kết hợp các động cơ bớc theo cac trục X , Y , U , V

Khi ta nhấn nút này sẽ cung cấp nguồn cho cabinet điều khiển

Khi ta nhấn xuống nút này, sẽ tắt nguồn cung cấp cho cabinet điều khiển

Khi ta nhấn xuống nút này , hệ thống ở trạng thái điều khiển bằng tay sử dụng chính cho việc điều khiển chơng trình mà không phóng tia lửa điện khi cắt và tốc độ cắt thì đợc điều khiển bằng điện áp mẫu trong máy tính ( từ máy tính ) ở thời điểm này hệ thống điều khiển không tự động chay theo ch-

ơng trình có sẵn trong máy tính

Khi ta nhấn xuống nút này , hệ thống ở trạng thái cắt tự động và các vạch cắt

đợc lấy là điện áp mẫu từ điện ấp phóng điện

switch )

Khi ta nhấn xuống nút này , nguồn xung tần số cao đợc bật lên

Chú ý : Dới các trạng thái “ Reset “ , “ Pause “ hoặc “ Section stop “ Tần

số cao đợc tắt tự động bằng máy tính

Theo nhu cầu công việc ta chọn cờng độ hoặc dòng điện làm việc , nhấn 1 trong 4 công tắc này , dòng làm việc sẽ tăng từ từ ( ta xem dòng điện đo lờng trên đồng hồ Ampemet )

Công tắc chọn nguồn cung cấp điện áp tần số cao

Điều chỉnh độ rộng của thời gian xuất hiện xung của nguồn cung cấp tần số cao

Kéo công tắc này về bên trái thì sự phân ly giữa các xung giảm

Kéo công tắc này về bên phải thì sự phân ly giữa các xung tăng

( Và dòng điện đo lờng xem trên đồng hồ Ampemet )

Trong bảng điều khiển bằng tay , thay đổi tần số xung cắt

Kéo nó về phía phải thu đợc tần số xung cắt cao hơn

Kéo nó về phía trái thu đợc tần số xung cắt thấp hơn

4 Giải nghĩa các chức năng

a ( 9 , 12 )

Sử dụng kết hợp các phím chức năng này ở trạng thái điều khiển bằng tay Chính là sử dụng tuỳ theo hoạt động của chơng trình vệt tin không phóng điện và tốc độ cắt thì đợc điều khiển bằng điện áp mẫu trong máy tính ( cũng có thể điều khiển bằng núm 9 ‘ núm điều khiển bằng tay ‘ )

b

Sử dụng kết hợp các chức năng này máy sẽ ở trạng thái điều khiển từ

động và vệt tin “ traces “ tuỳ theo chơng trình ( Trace according

programme ) Tốc độ cắt phụ thuộc vào điện áp mẫu đợc lấy từ điện áp của phôi và điện áp của dây cắt

Khi làm việc , điều chỉnh núm 8 cho đến khi đồng hồ Ampemet chỉ thị không thay đổi ( không đung đa nữa thì nó ở trạng thái làm việc ổn định

c

Sử dụng kết hợp các chức năng này , máy sẽ tìm thấy tâm của lỗ , ở vị trí

[ Good ] nhấn phím {GET ORDER } “có thứ tự “ hiện thị chỉ dẫn [ SEH ] sau đó nhấn phím {MACHINE }hiển thị chỉ dẫn [ RUN xxxx ] Trong khi đó điều chỉnh núm 8 cho đến khi thực hiện xong chức năng “chạy xong “ ( hoàn thành việc chạy máy )

d Nguồn cung cấp ống

Tuỳ theo yêu cầu công việc ta chọn số lợng ống , đầu tiên chọn 3 hoặc 4 ống và dòng điên trung bình khi chạy máy dới 2.5 A

g Thời gian nghỉ của xung ( T off )

Điều chỉnh thời gian nghỉ của xung cho hợp lý với các độ dày phôi khác nhau

Phôi dày hơn thì chọn thời gian nghỉ của xung dài hơn ( xoay theo chiều kim đồng hồ )

QQ:Các loại động cơ chấp hành

Động cơ bớc 1

Phần IGiới thiệu chung Nguyên lý làm việc và điều khiển động cơ bớc

I Nguyên lý làm vịêc :

Ngày nay , trong các hệ thống điều khiển vị trí hay tốc độ đòi hỏi chất ợng cao , các loại động cơ chấp hành thờng sử dụng là động cơ bớc Ưu

l-điểm nổi bật của hệ truyền động động cơ bớc là độ chính xác cao , ghép nối

và điều khiển dễ dàng bằng mạch Vi xử lý

Hệ điều khiển động cơ bớc thờng là hệ hở và đọng cơ bớc sẽ quay một số bớc xác định tơng ứng với số xung điều khiển , trong khi hệ điều khiển đọng cơ điện một chiều hoặc xoay chiều thờng là hệ kín với các thiết bị cảm biến

vị trí và tốc độ tơng đối phức tạp Truyền động động cơ bớc có thể có trờng hợp trợt bớc khi bị quá tải và đây là sai số không thể kiểm soát đợc , do vậy khi cần thiết có thể điều khiển đọng cơ bớc theo mạch vòng kín

Hiện nay do sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực chế tạo nam châm vĩnh cửu và kỹ thuật mạch tích hợp lớn ( VLSI ) mà các hệ truyền động

động cơ bớc có thể cạnh tranh một cách hiệu quả với các hệ truyền động một chiều hay hệ biến tần động cơ xoay chiều trong các hệ truyền động vị trí với tốc độ cao trong dãy công suất nhỏ và trung bình

Để đơn giản ta xét động cơ bớc có rôto là nam châm vĩnh cửu , còn stato

là cuộn dây đợc quấn trên lõi thép và đợc cấp dòng một chiều nh hình vẽ 1.1

Hình vẽ 1.1 và 1.2

N

S 1b

S N

N 3b

Tại một thời điểm chỉ có một đôi dây quấn stato đợc cấp điện , lúc đố rôto sẽ quay dịch đến vị trí mà từ trờng của nam châm thẳng hàng với từ trờng hai cuộn dây stato đang đợc cấp điện Nh trên hình 1.1 , giả thiết lúc đầu ta cấp

điệncho hai cuộn dây 1a-1b thì rôto sẽ quay đến vị trí 1a-1b , sau đó cắt điện 1a-1b và cấp điện cho cuộn 2a-2b thì rôto lại dịch chuyển sang vị trí 2a-2b , tiếp theo là 3a-3b và rồi lặp lại từ đầu Ta thấy mỗi một lần cấp điện cho một cuộn dây thì rôto lại dịch chuyển một bớc , nếu chu kỳ cấp điện đủ nhanh và liên tục theo trình tự 1a-1b,2a-2b,3a-3b thì động cơ sẽ quay liên tục Nếu

động cơ có nhiều đôi cực thì sẽ có nhiều bớc trên một vòng quay Nh vậy việc động cơ bớc chính là việc điều khiển trình tự cấp điẹn cho cập các cuộn dây stato động cơ bớc

Hình 1.2 là một ví dụ về sơ đồ cấp điện và các khối điều khiển động cơ bớc 3

fa Mỗi cặp dây đợc nối với nguồn điện một chiều qua một Tranzitor FET , một trong ba Tranzitor sẽ mở khi có tín hiệu đặt vào cực cửa của nó để nạp

điện 1 trong 3 cuộn dây của stato Các xung đếm CU ( counter up ) sẽ làm tăng nội dung bộ đếm và làm động cơ bớc quay theo chiều tiến , các xung

CD ( counter down ) sẽ làm giảm nội dung bộ đếm và làm động cơ bớc quay theo chiều tiến lùi Ta xét một động cơ bớc với rôto là nam châm vĩnh cửu

cấp điện cho các cuộn dây ta có thể dùng thuật toán theo ma trận bớc đủ (

A2

B2

B1 N

a) b)

H×nh 1.3