Ngày nay, khoa học kỹ thuật có những bước tiến vượt bậc. Có rất nhiều phương pháp gia công tiên tiến như phương pháp gia công điện hóa, điện tiếp xúc, tia lửa điện, tia lazer, tia plasma, … Gia công tia lửa điện được ra đời năm 1943 ở Liên Xô. Cho đến nay, phương pháp gia công này được phổ biến ở khắp nơi trên thế giới. Nguyên tắc của phương pháp này là bắn phá chi tiết để tách vật liệu.
PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT DÂY MỤC LỤC MỞ ĐẦU 2 1. Hiện tượng vật lí: 3 2. Nguyên lí gia công: 4 IV.ƯU & NHƯỢC ĐIỂM 7 1. Ưu điểm : 7 2. Nhược điểm : 8 V.PHẠM VI ỨNG DỤNG 9 TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 GVHD: TS.HUỲNH NGUYỄN HOÀNG Page 1 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT DÂY MỞ ĐẦU Ngày nay, khoa học kỹ thuật có những bước tiến vượt bậc. Có rất nhiều phương pháp gia công tiên tiến như phương pháp gia công điện hóa, điện tiếp xúc, tia lửa điện, tia lazer, tia plasma, … Gia công tia lửa điện được ra đời năm 1943 ở Liên Xô. Cho đến nay, phương pháp gia công này được phổ biến ở khắp nơi trên thế giới. Nguyên tắc của phương pháp này là bắn phá chi tiết để tách vật liệu. Có hai loại máy (cách thức gia công) với dụng cụ khác nhau là: • Phương pháp gia công tia lửa điện dùng điện cực thỏi (phương pháp xung định hình). Điện cực có dạng thỏi được chế tạo sao cho biên dạng của nó giống với bề mặt cần gia công. • Phương pháp gia công tia lửa điện dùng điện cực dây (phương pháp cắt dây). Điện cực trên máy là một dây mảnh được cuốn liên tục và chạy theo một đường cong cho trước. Mục đích của phương pháp gia công tia lửa điện nói chung và cắt dây nói riêng là: • Gia công những vật liệu dẫn điện khó gia công như thép tôi, thép hợp kim khó gia công, hợp kim cứng. • Tạo hình chi tiết hệ lỗ có hình dáng phức tạp và những ứng dụng khác. GVHD: TS.HUỲNH NGUYỄN HOÀNG Page 2 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT DÂY I. HIỆN TƯỢNG VẬT LÍ, NGUYÊN LÝ GIA CÔNG 1. Hiện tượng vật lí: Bản chất vật lí của gia công cắt dây là sự ăn mòn kim loại bằng tia lửa điện. Trong quá trình gia công, dụng cụ và chi tiết là hai điện cực, trong đó dụng cụ là catot, chi tiết là anot của một nguồn điện một chiều có tần số 50 ÷ 500 kHz, điện áp là 50 ÷ 300V và cường độ dòng điện 0.1 ÷ 500A. Hai điện cực này được đặt trong dung dịch cách điện được gọi là chất điện môi. Khi cho hai điện cực tiến lại gần nhau thì giữa chúng có điện trường. Khi điện áp tăng lên thì từ bề mặt cực âm có các điện tử phóng qua, tiếp tục tăng điện áp thì chất điện môi giữa hai điện cực bị ion hóa làm cho chúng trở nên dẫn điện, làm xuất hiện tia lửa điện giữa hai điện cực. Nhiệt độ ở vùng có tia lửa điện lên rất cao có thể đạt tới 12.000 0 C, làm nóng chảy, đốt cháy phần kim loại trên cực dương. Trong quá trình phóng điện, xuất hiện sự ion hóa cực mạnh và tạo nên áp lực va đập lớn đẩy phoi ra khỏi vùng gia công. Toàn bộ quá trình trên xảy ra trong thời gian rất ngắn từ 10 -4 ÷ 10 -7 giây. Sau đó mạch trở lại trạng thái ban đầu và khi điện áp của tụ được nâng lên đến mức đủ để phóng điện thì quá trình trên lại diễn ra tiếp tục. GVHD: TS.HUỲNH NGUYỄN HOÀNG Page 3 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT DÂY 2. Nguyên lí gia công: Cắt dây (Wire EDM hoặc Electrical discharge Wire cutting hoặc Wire cut EDM) là một hình thức đặc biệt của gia công tia lửa điện sử dụng điện cực là một sợi dây có đường kính từ 0,1 – 0,3mm. Dây này được cuốn liên tục và được điều khiển chạy theo một biên dạng mong muốn để cắt được bề mặt 2D và 3D. GVHD: TS.HUỲNH NGUYỄN HOÀNG Page 4 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT DÂY Dây cắt được dẫn hướng thông qua hai cơ cấu dẫn hướng bằng kim cương. Tùy vào đường kính của dây mà đường kính trong của lỗ cơ cấu dẫn hướng có giá trị phù hợp. Thường nhà cung cấp kèm theo máy chính một số bộ cơ cấu dẫn hướng thích hợp cho vài loại cỡ đường kính dây cắt. Các dây cắt thường chỉ sử dụng một lần, nhưng cũng có loại được sử dụng nhiều lần. các dây cắt với tốc độ không đổi từ 0.15 ÷ 9m/phút. Thay vì sử dụng chất điện môi, trong cắt dây EDM lại dùng nước khử khoáng. Dây cắt: Vật liệu làm dây cắt phải có các tính chất sau: - Dẫn điện tốt - Có nhiệt độ nóng chảy cao - Có độ giãn dài cao - Có tính dẫn nhiệt tốt Chất điện môi có các chức năng: - Cách ly khe hở gia công trước khi một lượng lớn năng lượng được tích lũy và tập trung năng lượng phóng điện vào một vùng nhỏ - Khôi phục điều kiện khe hở mong muốn bằng cách làm lạnh khe hở và khư ion hóa - Rửa trôi phoi ra khỏi vùng gia công, làm nguội dây và làm nguội chi tiết gia công II.KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ 1. Chất lượng và phạm vi gia công: Bề mặt chi tiết được gia công EDM có thể đạt Ra = 0,63µm khi gia công thô và Ra = 0,16µm khi gia công tinh. Thông thường độ chính xác gia công vào khoảng 0,005mm. GVHD: TS.HUỲNH NGUYỄN HOÀNG Page 5 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT DÂY Phương pháp này có thể gia công những vật liệu khó gia công mà các phương pháp gia công truyền thống không làm được như thép tôi, thép hợp kim khó gia công, hợp kim cứng. Nó cũng gia công được các chi tiết hệ lỗ có hình dáng phức tạp. 2. Các thông số công nghệ: a. Năng suất bóc vật liệu: Năng suất bóc vật liệu khi gia công bằng máy cắt dây có thể tính bằng công thức sau: MRR = V f .h.b (mm 3 /ph) Trong đó: V f : tốc độ chạy dao của dây vào chi tiết (mm/ph) GVHD: TS.HUỲNH NGUYỄN HOÀNG Page 6 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT DÂY h: chiều dày hoặc chiều cao của chi tiết (mm) b: khe hở tạo thành khi dây cắt đi qua, b = 20÷50µm b = d +2s với: d: đường kính dây cắt s: khe hở phóng điện, s = 0.013 ÷ 0.06mm b. Tốc độ cắt V s : Tốc độ cắt khi gia công bằng máy cắt dây được tính bằng diện tích mặt cắt trong một đơn vị thời gian V s = l.h (mm 2 /h) Trong đó: l: chiều dài cắt (mm) h: chiều dày chi tiết c. Độ căng của dây: Tăng độ căng của dây làm tăng tốc độ cắt. Độ căng của dây lớn làm biên độ dao động của dây nhỏ nên giảm chiều rộng cắt, vì thế tốc độ cắt tăng với cùng một năng lượng phóng điện. Chú ý rằng độ căng của dây lớn hơn độ bền kéo thì dây sẽ đứt. d. Tần số phóng điện: Khi tăng tần số phóng điện thì độ bóng bề mặt tăng. Tuy nhiên, trong một phạm vi giới hạn, bằng cách tăng gấp đôi dòng điện và tần số thì năng suất tăng gấp đôi nhưng độ bóng bề mặt không tăng. (hình) e. Chiều dày chi tiết: Tốc độ cắt giảm khi chiều dày của chi tiết tăng. Các máy cắt dây sử dụng một mạch tụ được điều khiển bằng transitor, tốc độ cắt được điều khiển bằng một giá trị của tụ. Khi sử dụng một tụ cố định để gia công một phôi dày, tốc độ cắt giảm. f. Áp lực chất điện môi Áp lực phun của chất điện môi có ảnh hưởng đến tốc độ gia công và nhám bề mặt. Khi gia công thô dùng áp lực phun lớn để tăng năng suất, khi gia công tinh dùng áp lực nhỏ để tăng độ bóng và độ chính xác hình dạng bề mặt. (hình) IV.ƯU & NHƯỢC ĐIỂM 1. Ưu điểm : - Gia công được các loại vật liệu có độ cứng tùy ý - Điện cực có thể sao chép hình dạng bất kì, chế tạo và phục hồi các khuôn dập bằng thép đã tôi GVHD: TS.HUỲNH NGUYỄN HOÀNG Page 7 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT DÂY - Do không có lực cơ học nên có thể gia công hầu hết các loại vật liệu dễ vỡ, mềm… mà không sợ bị biến dạng - Do có dầu trong vùng gia công nên bề mặt gia công được tôi trong dầu - Bởi vì EDM ăn mòn kim loại bằng việc phóng tia lửa điện thay cho các dụng cụ cắt gọt tạo phoi nên độ cứng vật liệu không trở thành nhân tố quyết định xem vật liệu đó có thể gia công bằng EDM hay không. Các điện cực kim loại hoặc than chì mềm có thể gia công các loại thép dụng cụ đã tôi hoặc tungsten carbide (cacbít vonfram). Đây là một trong những lợi ích hấp dẫn của việc sử dụng phương pháp EDM. Có thể nhiệt luyện chi tiết trước rồi sau đó có thể gia công bằng EDM. Điều này loại bỏ rủi ro của những hư hại và biến dạng có thể biến những chi tiết đắt tiền thành phế liệu trong khi xử lý nhiệt 2. Nhược điểm : - Phôi và dụng cụ (điện cực) đều phải dẫn điện - Vì tốc độ cắt gọt thấp nên phôi trước gia công EDM thường phải gia công thô trước. - Do vùng nhiệt độ tại vùng làm việc cao nên gây biến dạng nhiệt. GVHD: TS.HUỲNH NGUYỄN HOÀNG Page 8 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT DÂY V.PHẠM VI ỨNG DỤNG - Chế tạo và phục hồi các khuôn dập đã tôi và khuôn bằng hợp kim cứng - Các lưới sàng, rây bằng cách gia công đồng thời các lỗ bằng điện cực rất mảnh - Mài phẳng, mài tròn, mài sắc hoặc làm rộng lỗ - Lấy các dụng cụ bị gãy và kẹp trong chi tiết (bulông, tarô…) - Gia công khuôn mẫu và các chi tiết cần độ chính xác cao bằng vật liệu hợp kim cứng…. GVHD: TS.HUỲNH NGUYỄN HOÀNG Page 9 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT DÂY TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Ngọc Tuấn – Nguyễn Văn Tường – Các phương pháp gia công đặc biệt – Nhà xuất bản đại học quốc gia - 2007 [2] Trường ĐH SPKT TPHCM, các phương pháp gia công đặc biệt, tháng 3/2010 [3] GS.TS. Trần Văn Địch – Gia công tinh bề mặt chi tiết máy – NXB KH&KT – 2004 [4] Các phương pháp gia công đặc biệt – www.tailieu.vn GVHD: TS.HUỲNH NGUYỄN HOÀNG Page 10 . gia công tinh. Thông thường độ chính xác gia công vào khoảng 0,005mm. GVHD: TS.HUỲNH NGUYỄN HOÀNG Page 5 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT DÂY Phương pháp này có thể gia công những vật liệu khó gia công. NGUYỄN HOÀNG Page 1 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT DÂY MỞ ĐẦU Ngày nay, khoa học kỹ thuật có những bước tiến vượt bậc. Có rất nhiều phương pháp gia công tiên tiến như phương pháp gia công điện hóa, điện. 2 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT DÂY I. HIỆN TƯỢNG VẬT LÍ, NGUYÊN LÝ GIA CÔNG 1. Hiện tượng vật lí: Bản chất vật lí của gia công cắt dây là sự ăn mòn kim loại bằng tia lửa điện. Trong quá trình gia