Điện áp và cường Độ dòng Điện phóng Điện (edm spark voltage)

Nói một cách đơn gián, nó là một chuỗi phóng điện xảy ra giữa hai vật dẫn điện được ngăn cách bởi một chất lỏng không dẫn điện được gọi là chất điện môi.. NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG Vật liệu đ

BO CONG THUONG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THANH PHO HO CHI MINH

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

(4®)

INDUSTRIAL UNIVERSITY 0F HOCHIMINH CITY

MON HOC

TU DONG DIEU KHIEN CNC

DE TAI:

ĐIỆN ÁP VÀ CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN PHONG DIEN (EDM SPARK VOLTAGE)

Nhóm: 4 Lớp học phần: DHCDT15B

MÃ HP: 420300004001 GVHD: Đường Công Truyền

Danh sách nhóm

TP HỎ CHÍ MINH, T10-2023

Lời mở đầu Môn học Truyền động và điều khiển máy CNC là môn học rất cần thiết cho sinh viên ngành cơ điện tử nhằm tìm hiểu nguyên lí hoạt động, cấu tạo chỉ tiết về điều khiển các loại may gia công nghệ Mục đích là giúp sinh viên nghiên cứu và làm quen với máy gia công CNC

Trong chương trình môn học này nhóm em được tạo điều kiện tiếp xúc và tìm hiểu: Máy

gia công bằng tia lửa dién (Electrical Discharge Machining - EDM): dién áp và cường

độ dòng điện phóng điện (EDM Spark Voltage) Gia công bằng tỉa lửa điện hay còn gọi

là gia công EDM (Electrical Discharge Machining) là một trong những phương pháp gia

công kỹ thuật phục vụ cho việc gia công các vật liệu có độ cứng cao, được sử dụng rất pho

biến trong các ngành công nghiệp hiện nay Phương pháp gia công này thay thế hoàn toàn phương pháp gia công truyền thống đảm bảo sản phâm đạt chất lượng cao và phù hợp với thi trường Trong khi thực hiện đề này, do kiến thức của chúng em còn hạn chế nên bài làm của nhóm chúng em còn nhiều thiếu xót Chúng em rất mong nhận được sự góp ý của thầy đề

bài tiểu luận được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm on thay DUONG CONG TRUYEN đã tận tình giúp đỡ và

hướng dẫn chúng em trong quá trình thực hiện đề tài này

se Bản phân công công việc và thời gian thực hiện cho mỗi thành viên (theo biểu đồ Gantt)

Luan, Tim tai liéu

Thông tham khảo

2 | Phú, Phân tích tài

Thành, liệu

Khang,

Phước,

Kiệt

3 Luân, Làm file

Thông Word

4 Phước, Làm file

Kiệt Powpoint

MUC LU

I.TÌM HIỂU CHUNG 52-2222 2122112211227121122112212112112122221221 021g 4

1 NGUON GOC CUA MAY CAT TIA LUA DIEN ( EDM) - Sen ren, 4

2 KHAL NEEM cccccccccccccsccscsssesesscssessesecssesevssessvssessesensetesesessessnssrestssiesessnesevsesevsen 4

3 NGUYEN LI HOAT DONG ooo ccccccccccecccscssessessessessesvesscssesecsecssesevsvsecevevsseecsvseeensvees 4

II ĐIỆN ÁP VÀ AMPE - nhàn HH HH ng tre 5

ID 0N ))(06./) À7 Nìïr:iỪDùDùẰẶẰỤẶA 5

TED, ION HÓA 22 5s 22221122112221221122112211221122112211212211212E1 2tr re 6

1 lon hoá cho phép dòng điện Q0 2201212112211 111 1152112 2111 2515 T2 T111 cư 7

2 Sự chậm trễ của ion hoá làm chậm tỉa lửa 5 S9 1E nga 8

3 Điện áp tỉa lửa bình thường và Ámpe - Q0 0221222111221 1221 1222111 ayg 9

4 lon hoá hoãn và giảm Á mpe - 0 0122211112211 111 111111 1111011111111 1 1012111111 ckg 12

5 Thời gian bình đắng cho tắt cả tỉa lửa - St ng HH gườn 13

IV ĐIỆN ÁP KHỞI TẠO KHE HỞ - S1 1E 1211211 11211211 E121 1 HH ro 14

V ĐIỆN ÁP VÀ AMPE KẾ - 5 S2 1 TT E1 n1 n1 1 ng tr ng Hee l6

VI TÓM TẮTT 2-52 2212221222121122112111211221121122111211122122121212212 re 17

Tài liệu tham khảo: - Q2 12111222111 1112111121151 1151110111 1111111101111 111k kh KH ru 18

ĐIỆN ÁP VÀ CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN PHONG DIEN (EDM SPARK VOLTAGE) LTÌM HIẾU CHUNG

1 NGUÒN GÓC CỦA MÁY CẮT TIA LỬA ĐIỆN ( EDM)

Hầu hết mọi người nghĩ về EDMing là một khám phá tương đối gần đây, trong khi thực tế

nó có từ năm 1770 khi một nhà khoa học người Anh tên là Priestly lần đầu tiên phát hiện ra hiệu ứng ăn mòn của phóng điện

Tuy nhiên, phải đến năm 1943, hai anh em nhà khoa học người Nga tên là Lazarenko mới nảy sinh ý tưởng khai thác tác dụng phá huý của phóng điện và phát triển một quy trình có

kiểm soát để chế tạo vật liệu dẫn điện Anh em nhà Lazarenko đã hoàn thiện quy trình EDM

Nói một cách đơn gián, nó là một chuỗi phóng điện xảy ra giữa hai vật dẫn điện được ngăn cách bởi một chất lỏng không dẫn điện được gọi là chất điện môi Ngày nay, quá trình này van mang tên của hai nhà khoa học này với tên gọi là “Lazarenko Circuit” EDM ngày nay

có hai loại cơ bản là đây và điện cực (die sinker) Dây EDM được sử dụng chủ yếu cho các

hình dạng được cắt qua một bộ phận hoặc cụm được chọn Đầu tiên phải khoan một lỗ vào

phôi và sau đó một dây được đưa qua lỗ đề hoàn thành việc gia công Máy EDM xung được

sử dụng cho các đạng hình học phức tạp trong đó máy EDM sử dụng điện cực graphit, đồng vonfram hoặc đồng graphit đã được gia công thành hình để ăn mòn hình đạng mong muốn Xung EDM không yêu cầu lỗ khoan trước trên bộ phận

2 KHÁI NIỆM

Gia công phóng điện (EDM), còn được gọi là gia công tia lửa, ăn mòn tia lửa, đánh chim khuôn, đốt dây hoặc ăn mòn dây, là một quy trình chế tạo kim loại, nhờ đó thu được hình dạng mong muốn bằng cách sử dụng phóng điện

3 NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG

Vật liệu được loại bỏ khỏi chỉ tiết gia công bằng một loạt dòng phóng điện định kỳ nhanh chóng giữa hai điện cực, được ngăn cách bởi chất lỏng điện môi và chịu tác dụng của điện áp

H ĐIỆN ÁP VÀ AMPE

Điện áp, trong dòng điện, được gọi là áp suất điện, lực hoặc lực điện dong (EMF) Trong

EDM, dién ap la ap suất làm cho ampe chảy đưới đạng tia lửa Ampe là tia lửa điện 1.So sánh nước và điện

Điện áp và ampe có thể được minh họa thông qua việc sử đụng hệ thông nước Hình 6-1 cho thấy một bể chứa nước, máy bơm, van và vòi Hệ thống này làm cho nước chảy từ bê chứa

và ra ngoài qua vòi khi máy bơm đang hoạt động và van mở Máy bơm có khả năng cung cấp nước cho hệ thông với tốc độ 10 gai V phút (38 L V phút) va ap suat 40 psi (3 kPa) Cac thông số kỹ thuật này cho thấy tốc độ cung cấp nước đại điện cho ampe điện và áp lực nước đại diện cho điện áp Nước được chứa trong hệ thông nhưng nó sẽ không chảy cho đến khi van điều tiết mở và cho đến khi máy bơm phát triển đủ áp suất đề buộc nó di qua hệ thống

Đề so sánh điện, lưu lượng nước đại diện cho ampe và áp lực nước đại diện cho điện áp Van

điều khiển lưu lượng nước đến đầu ra của ống Từ quan điểm điện, van đại điện cho một

bóng bán dẫn Hệ thống phát tia lửa EDM cung cấp điện thông qua một mạch điện khá giống với hệ thống nước Hình 6-2 minh họa mạch dién co ban nay (Jameson, 2001)

(Malayath, 2020) (eBooks, 2012)

Water pump Regulating valve

Water reservoir Water-pump rating:

Water = 10 gal/min (38 L/min)

Pressure = 40 psi (3 kPa)

Figure 6-1 Water flow by means of pump pressure

EDM-power-supply controls

ON OFF Electronic switch control

Oo Oo

B 4 naar

Ƒ_—

Electricity = 50 amperes Sparking gap

Workpiece

Figure 6-2 Basic electrical circuit for sparking.

Il [ON HOA

1 Ion hoa cho phép dong dién

Ion hoa là quá trình mà một electron được loại bỏ khỏi một nguyên tử, phân tử hoặc ion

Quá trình này có tầm quan trọng cơ bản đối với dẫn điện trong chất lỏng Trong trường hợp đơn giản nhất, ion hóa giống như sự chuyền tiếp giữa trạng thái ban đầu, bao gồm một nguyên tử trung tính và trạng thái cuối cùng, bao gồm một ion đương và một electron tự do Nguồn điện DC cung cấp áp suất điện dưới đạng điện áp và phát ra tia lửa điện dưới dạng ampe Hình 6-2 chỉ định điện áp và cường độ dòng điện ở 100 V dòng điện một chiều (100 VDC) và 50 A Điện áp thực tế có sẵn cho tia lửa EDM được nhà sản xuất quy định cho từng máy đề phù hợp với nhu cầu của thiết kế cung cấp điện EDM Điện áp trong mạch phát tia lửa EDM được đo qua khe hở tia lửa giữa điện cực và phôi, nơi tia lửa xảy ra trong thời gian

BAT tia lita Bong ban dan cho phép điện có sẵn ở khe hở tia lửa trong thời gian BẬT,

nhưng tia lửa sẽ không xảy ra cho đến khi chất lỏng điện môi ion hóa đề cho phép đòng điện

đi qua Có hai điều kiện khác nhau sau đó có thể Xảy ra:

1 chất lỏng điện môi sẽ không ion hóa trong thời gian BẬT bóng bán dẫn khi điện áp được

đặt qua khe hở tia lửa; hoặc

2 chất lỏng điện môi sẽ ion hóa trong thời gian BẬT bóng bán dẫn khi điện áp được đặt qua khe hở tia lửa

Khi chất lỏng điện môi không 1ơn hóa, điện áp được đặt vào khe hở tia lửa Tuy nhiên,

không có dòng điện giữa điện cực và phôi thông qua chất lỏng điện môi Ở đây, hình dang

sóng vuông tăng từ 0 lên điểm 100 VDC Nó vẫn ở đó cho đến khi thời gian TẮT làm cho

điện áp giảm xuống không Điều này xảy ra khi khoảng cách điện cực đến phôi lớn hơn kích

thước mà tia lửa điện xảy ra Đây được gọi là điện áp mạch hở Điện áp mạch hở cho hầu hết các nguồn cung cấp điện EDM là khoảng 100 VDC Nhà sản xuất chỉ định điện áp hở mạch

chính xác cho bất kỳ nguồn điện cụ thể nào đề phù hợp với yêu cầu thiết kế điện tử Điều quan trọng cần lưu ý là điện áp hở mạch có nghĩa là có khả năng bị điện giật Hướng dẫn của

nhà sản xuất và việc sử dụng bảo vệ bảo vệ cần được tuân thủ đẻ tránh bị điện giật

Khi quá trình ion hóa chất lỏng điện môi xảy ra trong thời gian ON bóng bán dẫn, điện đưới dạng tia lửa điện chạy qua chất lỏng điện môi Sự ion hóa chất lỏng điện môi này thường xảy

ra vào đầu thời gian BẬT bóng bán dẫn Khi đòng điện chạy qua chất lỏng, điện áp giữa điện

7

cực và phôi được giảm gần như ngay lập tức từ điện áp hở mạch 100 VDC xuống từ 20 đến

50 VDC, dải điện áp xảy ra tia lửa Điện áp này được gọi là điện áp gia công Độ bèn điện môi và đặc tính điện của chất lỏng điện môi trong quá trình ion hóa thiết lập giá trị thực tế của điện áp giảm này Một lưu ý: mặc dù điện áp giảm đáng kể, vẫn cần cân thận để tránh bị

điện giật

„ EDM-power-supply controls

A

“a

Spork |4

ON OFF Electronic switch control

oO O a

“

_~ Transistor

B

ye

Sparking gap DC-power source

Electricity = 50 amperes

Voltage = 100 VDC

`

Workpiece

Figure 6-2 Basic electrical circuit for sparking

2 Sự chậm trễ của ion hoá làm chậm tỉa lửa

lon hóa chất lỏng điện môi không phải lúc nào cũng xảy ra vào đầu khoảng thời gian ÔN

Nó có thê xảy ra bất cứ lúc nào trong khoảng thời gian bóng bán dan-BAT Hinh 6-4 minh họa các dạng sóng điển hình cho ion hóa chất lỏng điện môi bình thường và chậm, sau khi

điện áp mạch hở được đặt vào khe hở tia lửa

Normal x2 ionization point

100

|

Open-

Đ

2 1 Machining voltage

voltage

0

Time ——>

A Normal dielectric-fluid ionization

Delayed

ionization point

Open-

1 ,; Machining voltage

voltage

ON ‡

0

Time ——>

Voltage

B Delayed dielectric-fluid ionization

Figure 6-4 Machining voltage due to ionization Normal is seen in (A) and

delayed in (B)

3 Điện áp tia lửa bình thường và Ampe

Cả điện áp và ampe đều quan trọng đề phân tích điều gì xảy ra khi tia lửa xuất hiện trong

khe hở phóng điện Đầu tiên, điện áp được đặt vào giữa điện cực và phôi trong thời gian

BẬT bóng bán dẫn Sau đó, khi quá trình ion hóa chất điện môi diễn ra, ampe chạy qua khe

hở dưới dạng tia lửa điện Hình 6-5 mình họa dạng sóng điện áp và ampe trong một tia lửa

9

điện bình thường Trong quá trình này, công tắc bóng bán dẫn đóng trong khoảng thời gian

BAT: nguồn điện một chiều, điện áp mạch hở được đặt vào điện cực và phôi qua khe phóng điện; và sự ion hóa chất điện môi dién ra Tại thời điểm ion hóa, điện áp khe hở phóng điện

giảm xuống thành điện áp gia công và dòng điện chạy giữa điện cực và phôi dưới đạng tia lửa điện Dòng ampe là tức thời tại điểm ion hóa và nó tiếp tục trong suốt thời gian BẬT bóng bán dẫn hoàn chính Trong hình minh họa, cường độ dòng điện được biểu thị là 50 A

Cường độ dòng điện thực tế được xác định bằng phương pháp cài đặt nguồn điện thu được

từ dữ liệu vận hành/nhà sản xuất cho một ứng dụng gia công cụ thê Vì quá trình ion hóa chất lỏng điện môi diễn ra bất cứ lúc nào trong khoảng thời gian BẬT bóng bán dẫn, nên thời gian BẬT ampere thay đổi, dựa trên điểm ion hóa của chất lỏng điện môi Hình 6-6 minh hoa diém nay (Jameson, 2001)

10

|

A Voltage waveform

‡ Peak amperes

lonization point

100

Open-

o> 50 _— ý circuit

0 l |

; lime —>

l l

| l

| l

| l

| l

| l

| l

| l

| l

” l l

Š 50

E

< ON

0

Time ——>

B Ampere waveform

Figure 6-5 Normal spark voltage (A) and ampere waveforms (B)

ll

Delayed

ionization point

D

voltage

20

Ting

I L1 Voltage waveform

l l |

I <—+—— lonization point

| I |

I 1 ot

| > | l

| mg !/ |

1 >o tot

Lẻ B5 l1

a

| E l |

LÝ I1 1

50 | 8 Bo

Š |

4

< I

Time ——>

Ampere waveform

Figure 6-6 Ampere ON-time delay, due to ionization

4 lon hoá hoãn và giảm Ámpe

Sự chậm trễ ở điểm ion hóa chất điện môi trong khoảng thời gian BẬT làm cho thời gian BẬT tia lửa bị giảm Việc giảm thời gian tia lửa điện này làm giảm lượng vật liệu bị tia lửa loại bỏ Tuy nhiên, có những bộ nguồn EDM luôn tạo ra tia lửa điện với thời gian BẬT bằng

nhau Hình 6-7 cho thay các tia lửa có thời gian BẬT bằng nhau, dựa trên điểm ion hóa chất điện môi

12