các phương pháp gia công tiên tiến

- Ứng dụng: Dùng để khoan, gia công cắt đứt, gia công các bề mặt cầu, gia công khuôn dập, cắt dây EDM, gia công vật liệu không dẫn điện, xử lý bề mặt trục cán nguội … Gia công bằng tia

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TIÊN TIẾN

Câu 1

Các phương pháp gia công phi truyền thống:

1 Các phương pháp gia công nhiệt

 Gia công bằng tia lửa điện

- Đặc trưng của gia công bằng tia lửa điện là sự ăn mòn kim loại bằng tia lửa

điện Trong gia công bằng tia lửa điện, dụng cụ và chi tiết là hai điện cực

Trong đó, dụng cụ là Cathod và chi tiết là Anod Hai điện cực này được đặt trong dung dịch cách điện luôn có các ion di chuyển tự do Dưới ảnh hưởng của dòng điện một chiều có tần số 50-500Khz, điện áp 50-300V và cường độ dòng điện 0.1-500A giữa hai điện cực có điện trường Khi điện áo tăng lên thì từ bề mặt âm có điện tử phóng ra, tiếp tục tăng điện áp thì chất lỏng giữa hai điện cực bị ion hóa làm cho khoảng chất lỏng đó trở nên dẫn điện

- Ứng dụng: Dùng để khoan, gia công cắt đứt, gia công các bề mặt cầu, gia

công khuôn dập, cắt dây EDM, gia công vật liệu không dẫn điện, xử lý bề mặt trục cán nguội …

 Gia công bằng tia laze

- Đặc trưng: Là loại phương pháp gia công bằng nhiệt nhờ sự hội tụ tại 1 điểm

của các tia sáng đơn sắc sau khi đã khuếch đại tạo nên 1 nguồn năng lượng tập trung với mật độ cao đạt 106W / mm2

- Ứng dụng:

+ Trong công nghiệp, laser dùng để cắt, hàn, tạo mẫu nhanh

+ Gia công các chi tiết nhỏ

 Gia công bằng chùm tia điện tử (EBM)

- Đặc trưng: Là phương pháp gia công bằng nhiệt tương tự như gia công bằng

tia laze nhưng nguồn năng lượng tập trung lại là do sự giải phóng năng lượng của các điện từ khi có sự chuyển hóa trạng thái từ mức năng lượng cao xuống thấp thay vì sóng áng sáng đơn sắc

- Ứng dụng:

+ Khoan được lỗ sâu, lỗ côn

+ Khoan được các tấm mỏng

 Gia công bằng tia plasma

- Đặc trưng: Đặc trưng của gia công bằng tia plasma là gia công ở nhiệt độ

cao khoảng 30000 C, các nguyên tử khí sẽ bị ion hóa hoàn toàn và trở thành  trạng thái plasma, phương pháp này giúp cắt và sử lý những vật liệu khó như thép không gỉ, nhôm và các kim loại màu khác

- Ứng dụng:

+ Dùng để cắt các biên dạng phức tạp trên các tấm lớn mà các biện pháp thông

thường như cắt bằng khí axetilen rất khó thực hiện

+ Thích hợp cho việc chuẩn bị phôi hàn

 Gia công bằng chùm ion (IBM)

- Đặc trưng: Gia công bằng chùm tia ion là phương pháp gia công sử dụng

chùm ion tác động vào bề mặt gia công dưới tác động của hiệu điện thế gia tốc khoảng 1 KV làm thoát các điện từ ra khỏi bề mặt gia công Cơ chế gia công bằng chùm tia ion không giống so với gia công chùm điện tử mà gần

giống với quá trình oxi hóa khử để biến các nguyên tử kim loại thành ion trước khi đến va chạm vào bề mặt cần gia công Do đó, quá trình này có thể họi là quá trình phay, khắc và đánh bóng bằng ion Trong quá trình này các electron di chuyển từ ca tốt đến a nốt dưới tác động của từ trường sẽ tương tác với nguyên tử argon ở trạng thái plasma để tạo thành các ion argon

- Ứng dụng:

+ Đánh bóng các bề mặt gương trong máy phát laze

+ Gia công hoa văn tạo hình trang trí trên các vật liệu bằng kim loại màu, thép

không gỉ

+ Vệ sinh bề mặt chi tiết, tách gỉ và các lớp oxit kim loại bền

2 Các phương pháp gia công cơ

 Gia công siêu âm (USM)

- Đặc trưng: Là phương pháp gia công bằng cơ năng, trong đó dụng cụ chuyển

động dao động dọc trục với tần số siêu âm (18 ÷ 20) kHz, biên độ dao động (0,04 ÷ 0,075) mm Dao động này va đạp vào hạt mài, hạt mài va đập vào vùng gia công và tách vật liệu ra khỏi bề mặt chi tiết gia công

- Ứng dụng:

+ Khoan khoét vật liệu siêu cứng và giòn như: Thủy tinh, sứ, ferrit, thạch anh, …

+ Gia công theo biên dạng và chép hình siêu âm Chỉ áp dung với các bề mặt có

văn hoa phức tạp, sản xuất hàng loạt và có chiều sâu nhỏ hơn 5mm

+ Đánh bóng siêu âm

+ Gia công vi siêu âm (đầu dụng cụ chỉ thực hiện chuyển động quay)

 Gia công bằng tia nước (WJM)

- Đặc trưng: Sử dụng động năng của tia nước, chuyển động với vận tốc gấp 3

lần âm thanh (khoảng 900m/s), tia nước đóng vai trò như một lưỡi cắt đứt phần chi tiết gia công, chất lỏng trong quá trình gia công phải có độ nhớt thấp để làm giảm tổn thất năng lượng, không ăn mòn, không độc hại và rẻ tiền

- Ứng dụng:

+ Cắt đứt hoặc cắt định hình các bề mặt kim loại hoặc phi kim loại

+ Khoan lỗ bằng tia nước áp lực cao

+ Ứng dụng trong công nghiệp giúp làm sạch bề mặt sản phẩm

+ Ứng dụng tia nước trong kỹ thuật đào đường hầm

+ Gia công các vật liệu dạng tấm mỏng như vật liệu nhựa, vải, composite, gạch

lát sàn, da, thảm và cát tông, …

 Gia công bằng dòng hạt mài (AJM)

- Đặc trưng: Là phương pháp gia công sử dụng cơ năng, trong đó hạt mài gồm

oxit nhôm Al2O3 và cacbua silic (SiC) có kích thước (10÷40) µm được mang

đi bởi một dòng khí ở áp suất (2÷8) bar tạo thành dòng hạt mài di chuyển với vận tốc (150 ÷ 300) m/s đến tác động trên bề mặt gia công thông qua một đầu vòi có đường kính khoảng (0,3-0,5)mm Quá trình này khác với quá trình phun cát là sử dụng hạt mài có kích thước đường kính hạt mài nhỏ, đều hơn và được điều khiển nhờ hệ thống hòa trộn

- Ứng dụng:

+ Cắt những lỗ nhỏ, rãnh, hoặc những mô hình, hoa văn phức tạp trên vật liệu

kim loại rất cứng hoặc giòn hoặc vật liệu phi kim loại

+ Tẩy ba via

+ Cắt mép, tạo mặt vát

+ Tẩy lớp ô xít và những màng mỏng tạp chất trên bề mặt

+ Làm sạch chi tiết có bề mặt không đều

+Phương pháp này được sử dụng để gia công các loại vật liệu kim loại cứng và

giòn, hợp kim và vật liệu phi kim loại như: germanium, silicon, thủy tinh,

ceramics, và mica Chi phí ban đầu thấp

 Gia công bằng tia nước có hạt mài (AJM)

- Đặc trưng: Gia công bằng tia nước có hạt mài gần giống như nguyên lý hoạt

động của gia công bằng tia nước, nhưng được thêm vào các phần tử hạt mài

để cho quá trình gia công mạnh hơn, hiệu quả hơn nằm tạo khả năng cắt các vật liệu cứng như thép, thủy tinh, bê-tông hay vật liệu composite, Gia công tia nước có hạt mài sử dụng áp suất khoảng 4000 bar để tạo ra dòng hỗn hợp hạt mài với tỷ lệ 70% nước và 30% tỷ lệ hạt mài Nước trong dung dịch hạt mài có nhiệm vụ tạo ra gia tốc đưa hạt mài đến vùng gia công với vận tốc khoảng 30 m/s và mang phần vật liệu thừa ra khỏi vùng gia công

- Ứng dụng:

+ Gia công bằng tia nước có hạt mài thích hợp trong gia công những loại vật liệu

cứng, thủy tinh, sứ, bê tông và những composite dai mà phương pháp cắt thông

thường rất khó thực hiện

+ Làm sạch bavia các vết cắt trên bề mặt kim loại

+ Sử dụng đầu cắt trên các máy CNC để gia công những bề mặt có biên dạng

phức tạp

 Gia công bằng tia nước đá (IJM)

- Đặc trưng: Được hình thành để khắc phục các hạn chế của gia công bằng tia

nước và tia nước có hạt mài Về nguyên lý, nó giống như gia công bằng tia nước có hạt mài nhưng ở đây hạt mài được thay bằng nước đá có kích thước đúng bằng đường kính vòi phun

- Ứng dụng: Gia công bằng tia nước đá được sử dụng trong thực phẩm, y học

và công nghiệp vũ trụ nơi mà sự nhiễm bẩn không cho phép

 Gia công tinh với hạt mài từ tính (MAF)

- Đặc trưng: Đánh bóng chi tiết dưới tác động của lực từ trường đã được thực

hiện vào những thập niên 1940 và đã được ứng dụng trong thực tiễn vào những thập niên 1950,1960 Phương pháp gia công này không yêu cầu chi tiết phải có một hình dạng đặc trưng cũng như độ chính xác về kích thước ban đầu như các phương pháp khác nhờ sự kết hợp các hạt mài một cách linh hoạt nên phạm vi ứng dụng rộng rãi và giá thành gia công thấp

Có 2 phương pháp đánh bóng bằng từ trường:

+ Đánh bóng bằng hạt mài nhiễm từ là phương pháp sử dụng sự cọ sát của hạt

mài với bề mặt gia công

+ Đánh bóng bằng dung dịch từ tính trong đó dung dịch chính là dung dịch keo

phân tán hòa trộn với các hạt mài

- Ứng dụng

+ Đánh bóng bi con lăn

+ Đánh bóng bề mặt trong của ống

+ Đánh bóng các thành phần của bảng mạch in, các chi tiết có hình dạng phức tạp

+ Làm sạch bavia và cạnh sắc của các chi tiết bánh răng và trục cam

3 Các phương pháp gia công hóa – điện hóa

 Phay hóa (CHM)

- Đặc trưng: Là quá trình hòa tan vật liệu của bề mặt chi tiết gia công khi cho

tiếp xúc với chất phay hóa Trong khi gia công người ta sử dụng lớp phủ đặc biệt để bảo vệ phần bề mặt không gia công

- Ứng dụng:

+ Những hợp kim thông dụng như: nhôm, đồng, kẽm, thép, chỉ và niken đều có

thể gia công bằng phương pháp phay hóa Nhiều kim loại khác như: titan,

molipden, ziriconi hoặc những vật liệu phi kim loại như: thủy tinh, gốm, chất dẻo

cũng có thể gia công bằng phương pháp phay hóa, trong đó được sử dụng phổ biến

nhất là gia công hợp kim nhôm trong công nghệ hàng không

+ Chiều sâu phổ biến mà phương pháp này gia công là (2,54-12,27) mm Chiều

sâu cạn nhưng diện tích gia công lớn được sử dụng phổ biến trong công nghệ vũ

trụ Phương pháp này gia công được nhiều bề mặt đồng thời

4 Phay quanh hóa (PCM)

- Đặc trưng: Là phương pháp khác của gia công phay hóa, có lớp phủ được

tạo thành bằng phương pháp quang hóa Hai phương pháp này tương đối giống nhau (Chỉ khác nhau ở bước tạo lớp phủ), vật liệu ở bề mặt cần gia công được lấy đi bằng chất hóa học (chất phản ứng) Phương pháp này gia công đạt độ chính xác cao, chiều sâu gia công nằm trong khoảng (0,013-1.5)

mm Đôi lúc phương pháp này cũng được dùng để khắc chữ hoặc hình họa lên bề mặt kim loại Cũng như phay hóa, chiều sâu cắt của phương pháp này được kiểm soát bằng thời gian nhúng chi tiết vào dung dịch hóa học

- Ứng dụng:

+ Thích hợp gia công các vật đàn hồi, gia công các chi tiết có tính trang trí

+ Ứng dụng trong công nghiệp: điện tử, tin học, tự động hóa, không gian, viễn

thông, y tế, …

 Gia công điện hóa (ECM)

- Đặc trưng: Gia công điện hóa là một trong những phương pháp gia công

hiện đại trên cơ sở hòa tan điện cực (điện phân) theo định luật Faraday (1833) Lần đầu tiên phương pháp này dùng để gia công hợp kim chịu lực và hợp kim chịu nhiệt vào những năm 1950 Hiện tượng điện phân là quá trình quá trình xảy ra khi dòng điện một chiều được truyền qua hai điện cực nhúng trong dung dịch điện phân Một hệ gồm chất điện phân và điện cực được gọi là pin điện phân Phản ứng hóa học xảy ra ở điện cực được gọi là phản ứng anốt hoặc phản cứng Catốt Lượng kim loại được hòa tan hay kết tủa trong quá trình gia công được tính theo định luật Faraday

- Ứng dụng:

+ Gia công được các hợp kim có độ bền cao, thép đã tôi cứng

+ Khoan điện hóa có thể gia công đường kính lỗ từ (1-20) mm với biên dạng bất

kỳ ở tốc độ tiến dao là (1-5) mm/phút

+ Tẩy ba via điện hóa

Câu 2

Gia công bằng máy cắt dây là một phương pháp chế tạo chính xác và hiệu quả cho

việc cắt các vật liệu dẻo như kim loại, nhựa, gỗ và các vật liệu khác

 Cấu tạo

- Máy cắt:

+ Máy cắt dây thường có một bàn làm việc chứa vật liệu cần cắt.

+ Trên bàn làm việc, có một bộ cắt được điều khiển bởi một hệ thống điều khiển

số hoặc máy tính

+ Trong máy cắt, có một dây cắt được sử dụng để cắt qua vật liệu

- Hệ thống điều khiển:

+ Hệ thống điều khiển số hoặc máy tính kiểm soát quá trình cắt

+ Nó có thể được lập trình để cắt các hình dạng và kích thước khác nhau dựa trên

các thông số cụ thể

 Nguyên lý làm việc:

- Chọn vật liệu và thiết kế:

+ Người sử dụng chọn loại vật liệu và thiết kế cần cắt và cung cấp thông tin này

cho máy tính điều khiển

- Lập trình máy tính:

+ Người sử dụng lập trình máy tính để định rõ các thông số cắt như hình dạng,

kích thước, và số lượng

+ Các thông số này được chuyển đến hệ thống điều khiển máy cắt

- Cắt vật liệu:

+ Khi máy cắt được kích hoạt, dây cắt được điều khiển bởi hệ thống điều khiển

di chuyển theo các đường cắt được lập trình

+ Dây cắt chạy qua vật liệu với tốc độ và áp lực được kiểm soát để tạo ra các cắt

chính xác theo thiết kế

- Kiểm tra và hoàn thiện:

+ Sau khi quá trình cắt hoàn thành, vật liệu được kiểm tra để đảm bảo chất lượng

và độ chính xác của các cắt

+ Nếu cần, các bước hoàn thiện như làm sạch và bảo dưỡng cũng được thực hiện

Máy cắt dây là một công cụ quan trọng trong quá trình sản xuất và chế tạo, cung

cấp sự chính xác và hiệu quả cao cho việc cắt các vật liệu dẻo và cứng

* Nhược điểm của phương pháp gia công bằng máy cắt dây

- Giới hạn về vật liệu: Máy cắt dây thường chỉ phù hợp với việc cắt vật liệu

dẻo như kim loại, nhựa, gỗ, và một số vật liệu khác Đối với vật liệu cứng hoặc dễ bị biến dạng khi cắt, phương pháp này có thể không hiệu quả

- Tốn nhiều dây cắt: Quá trình cắt dây cắt tiêu tốn nhiều dây, đặc biệt là khi

cắt qua vật liệu dày và cứng Điều này có thể tăng chi phí vận hành

- Yêu cầu bảo trì cao: Dây cắt phải được thay đổi và bảo dưỡng định kỳ để

đảm bảo chất lượng cắt Việc này có thể tăng chi phí bảo trì và tăng thời gian ngừng máy

- Giới hạn độ dày vật liệu: Máy cắt dây thường chỉ phù hợp với cắt các vật

liệu có độ dày nhất định Đối với các vật liệu quá dày, phương pháp này có thể không hiệu quả hoặc không thực hiện được

* Phạm vi ứng dụng của phương pháp gia công bằng máy cắt dây:

- Công nghiệp chế tạo: Máy cắt dây được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực

chế tạo như sản xuất ô tô, hàng không và đóng tàu

- Chế tạo linh kiện điện tử: Trong ngành công nghiệp điện tử, máy cắt dây

được sử dụng để cắt các linh kiện nhỏ và chính xác

- Công nghiệp xây dựng: Trong xây dựng, máy cắt dây có thể được sử dụng

để cắt và gia công các vật liệu như thép, nhôm và kính

- Chế tạo mẫu: Trong sản xuất mẫu và mô hình, máy cắt dây cung cấp khả

năng cắt chính xác các hình dạng phức tạp

=> Mặc dù có nhược điểm nhất định, nhưng phương pháp gia công bằng máy cắt

dây vẫn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp với nhiều ưu điểm

về chính xác và hiệu suất

Dưới đây là một ví dụ minh họa về quá trình gia công bằng máy cắt

dây trong việc sản xuất một chi tiết kim loại:

Ví dụ: Gia công bằng máy cắt dây trong sản xuất một chi tiết kim loại

Bước 1: Lập trình máy tính

- Người sử dụng lập trình máy tính để xác định hình dạng và kích thước của chi tiết

kim loại cần cắt

- Các thông số như kích thước, hình dạng, và số lượng chi tiết cần được cắt được

nhập vào hệ thống điều khiển của máy cắt dây

Bước 2: Chuẩn bị vật liệu

- Vật liệu kim loại (ví dụ: lá thép) được chuẩn bị và đặt trên bàn làm việc của máy

cắt dây

Bước 3: Khởi động quá trình cắt

- Máy tính điều khiển kích hoạt máy cắt dây và bắt đầu quá trình cắt

- Dây cắt được điều chỉnh với tốc độ và áp lực phù hợp để cắt qua vật liệu kim loại

Bước 4: Thực hiện quá trình cắt

- Dây cắt di chuyển theo các đường cắt được lập trình trước để cắt ra các chi tiết

kim loại theo hình dạng và kích thước mong muốn

- Quá trình cắt diễn ra một cách tự động và chính xác, đảm bảo các chi tiết được

cắt ra một cách chính xác và đồng nhất

Bước 5: Kiểm tra và hoàn thiện

- Sau khi quá trình cắt hoàn thành, các chi tiết kim loại được kiểm tra để đảm bảo

chất lượng và độ chính xác

- Nếu cần, các bước hoàn thiện như làm sạch và bảo dưỡng có thể được thực hiện

trước khi chi tiết được chuyển đến giai đoạn kết thúc sản xuất

=> Kết luận: Qua ví dụ trên, bạn có thể thấy quá trình gia công bằng máy cắt dây là

một phương pháp hiệu quả và chính xác trong việc sản xuất các chi tiết kim loại và

các vật liệu khác Phương pháp này không chỉ giúp tăng hiệu suất sản xuất mà còn

đảm bảo chất lượng và độ chính xác cao cho các sản phẩm

Câu 3:

Các thao tác cơ bản khi sử dụng máy cắt dây:

1 Thiết lập máy:

- Kiểm tra và đảm bảo rằng máy cắt dây đã được kết nối với nguồn điện và hệ

thống điều khiển

- Kiểm tra tính chính xác và độ sắc của dây cắt

- Đảm bảo rằng bàn làm việc và khu vực làm việc xung quanh máy đều sạch sẽ

và an toàn