Thiết kế công nghệ chế tạo đầu nối ba ngả đa năng từ nhựa phenol fomaldehit

Tài liệu tham khảo Thiết kế công nghệ chế tạo đầu nối ba ngả đa năng từ nhựa phenol fomaldehit

thiết kế công nghệ chế tạo đầu nối ba ngả đa năng

từ nhựa phenol fomaldehit

Lời mở đầuNgày nay, sản phẩm nhựa xuất hiện trong hầu hết các lĩnh vựckhoa học kỹ thuật cũng nh trong đời sống hàng ngày Trong các ngànhcông nghiệp nhẹ, từ trớc đến nay đã sử dụng rất nhiều các chi tiết thiết

bị chế tạo từ vật liệu Polyme Trong các ngành công nghiệp nặng xakia hầu hết các chi tiết máy, các thiết bị đều đợc chế tạo từ thép Ngàynay, các chi tiết ít chịu lực đã bắt đầu đợc chế tạo từ vật liệu nhựa, cábiệt một số loại nhựa có tính chịu lực cao, chịu nhiệt, chịu mài mòn vàchịu đợc môi trờng mà các loại thép bị phá huỷ, đợc thay thế thép đểchế tạo các chi tiết máy làm việc trong các điều kiện nói trên Trựcquan nhất, trong đời sống hàng ngày, hầu hết các vật dụng cần thiếtphục vụ cho cuộc sống đều là các sản phẩm nhựa

Trớc đây việc chế tạo chày và cối của khuôn ép các sản phẩmnhựa thờng đợc chế tạo bằng các phơng pháp cắt gọt truyền thống gặprất nhiều khó khăn khi lòng khuôn có hình dạng phức tạp Việc chếtạo lòng khuôn còn phụ thuộc nhiều vào trình độ ngời thợ, thời gianchế tạo khuôn dài và độ chính xác lòng khuôn thấp

Ngày nay, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học và kỹthuật, các công nghệ gia công mới cũng phát triển rất mạnh mẽ nh:Công nghệ cắt bằng tia nớc áp suất cao, Công nghệ gia công bằng tialửa điện (Electrical Discharge Machining - gọi tắt là gia công EDM) Việc ứng dụng các công nghệ này vào sản xuất, đặc biệt là trong lĩnhvực gia công khuôn mẫu, nó đã giải quyết đợc các khó khăn trớc đây

và đem lại hiệu quả kinh tế rất cao

Đồ án em đợc giao có nội dung: Thiết kế công nghệ chế tạo đầunối ba ngả đa năng từ nhựa Phenol formaldehit, thiết kế và gia côngkhuôn có ứng dụng phơng pháp gia công xung định hình EDM vàMasterCAM 9.0

Sau hơn ba tháng tìm hiểu thực tế, thu thập tài liệu, đợc sự hớngdẫn tận tình của Thầy Trần Văn Địch cùng sự nỗ lực của bản thân, em

đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn với đầy đủ nội dung của đề tài

đ-ợc giao

Đồ án của em bao gồm ba phần chính:

- Phần I: Tìm hiểu về công nghệ gia công tia lửa điện-EDM

+ Chơng I: Tổng quan về gia công tia lửa điện-EDM.+ Chơng II: Các thông số điều chỉnh xung định hình.+ Chơng III: Một số vấn đề về điện cực và vật liệu điệncực

- Phần II: Tổng quan về khuôn cho sản phẩm nhựa.

ngả đa năng.

+ Chơng I: Phân tích sản phẩm đầu nối ba ngả đanăng từ nhựa Phenolic (Phenol fomaldehit) và xây dựngbản vẽ sản phẩm

+ Chơng II: Thiết kế khuôn đúc phun đầu nối ba ngả

đa năng Xây dựng bản vẽ lòng khuôn

+ Chơng III: Thiết kế công nghệ gia công lòng khuôn

đúc phun có ứng dụng MasterCAM và phơng pháp giacông tia lửa điện EDM

Do khả năng còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những saisót Em rất mong đợc sự chỉ bảo tận tình của Thầy cô và bạn bè

Cuối cùng em xin trân thành cảm ơn cán bộ phòng kỹ thuật Công

ty cổ phần khí cụ điện I-VINAKIP đã tạo điều kiện cho em đợc tìmhiểu thực tế, và đặc biệt Thầy Trần Văn Địch đã tận tình hớng dẫn emhoàn thành đồ án này

Hà Nội ngày 28 tháng 5 năm 2005

Sinh viên Lại Ngọc Thắng

Phần i:

Khái quát về gia công tia lửa điện.

Ch

ơng I

Tổng quan về gia công tia lửa điện-EDM

I sự suất hiện của một công nghệ mới

Trong nửa đầu thế kỷ 20, nhu cầu về các vật liệu cứng, lâu mòn và siêucứng tăng lên không ngừng ở các nớc công nghiệp phát triển Việc gia côngnhững vật liệu đó bằng phơng pháp cắt gọt thông thờng nh phay, bào, tiện,khoan, mài, là vô cùng khó khăn, đôi khi không thể thực hiện đợc

Cách đây gần 200 năm, một nhà nghiên cứu ngời Anh Joseph Priestley(1733-1809) trong các thí nghiệm của mình đã nhận thấy có một hiệu quả ănmòn vật liệu gây ra bởi sự phóng điện

Đến 1943, hai vợ chồng ngời Nga Lazarenko tìm ra cánh cửa dẫn tớicông nghệ gia công tia lửa điện Khi các tia lửa địên đợc phóng ra, vật liệutrên bề mặt phôi bị hớt đi bởi một quá trình điện- nhiệt thông qua sự nóngchảy và bốc hơi kim loại mà không phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu- đó làquá trình gia công bằng tia lửa điện EDM (Electrical Discharge Manchining ).Ngày nay, quá trình gia công EDM đã đợc phát triển rộng rãi ở các nớcphát triển, nhiều loại máy hoạt động trong lĩnh vực EDM đã đợc sản xuất vớinhiều kiểu khác nhau để phục vụ những mục đích khác nhau Với các thuậttoán điều khiển mới, với các hệ thống điều khiển CNC cho phép gia công đạtnăng suất và chất lợng cao mà không cần có sự tham gia trực tiếp của con ng-ời

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

+ Gia công tia lửa điện dùng điện cực định hình, gọi tắt là phơngpháp “xung định hình” (EDM-Die sinking) Điện cực là một hình không gianbất kỳ mà nó in hình của mình lên phôi tạo thành một lòng khuôn

+ Gia công tia lửa điện bằng cắt dây (EDM-Wire cutting) ở đây

điện cực là một dây mảnh (d = 0,1 0,3 mm) đợc cuốn liên tục và đợc chạytheo một công tua cho trớc, nó sẽ cắt phôi theo đúng công tua đó

Các hệ thống điều khiển CNC hiện có trên thị trờng có tiến bộ rất nhiều,các hệ thống điều khiển CNC đã có mặt ở các máy xung định hình, cácchuyển động hành tinh và chuyển động theo công tua của một điện cực cóhình dáng đơn giản cho phép gia công xung định hình các hình dáng phức tạp.Phơng pháp gia công bằng tia lửa điện EDM có ba đặc điểm công nghệnổi bật:

- Điện cực ( đóng vai trò dụng cụ) có độ cứng thấp hơn nhiều lần sovới độ cứng của phôi Điện cực có thể là đồng, graphit, còn phôi là thép

đã tôi hoặc hợp kim cứng

- Vật liệu dụng cụ và vật liệu phôi đều phải dẫn điện

- Khi gia công phải sử dụng một chất lỏng điện môi, đó là một dungdịch không dẫn điện ở điều kiện bình thờng

Nguyên lý hớt vật liệu bắt buộc phải theo là: vật liệu phải dẫn điện Cácvật liệu kém dẫn điện nh gốm và kim cơng cũng có thể gia công đợc.

II Cơ sở công nghệ gia công tia lửa điện-EDM.

1 Bản chất vật lý của quá trình phóng tia lửa điện.

- Đặt một điện áp giữa điện cực và phôi

- Không gian giữa điện cực và phôi phải đợc điền đầy bởi mộtchất điện môi

- Cho hai điện cực tiến lại gần nhau, đến một khoảng cách  nào

đó thì xẩy ra sự phóng tia lửa điện, xuất hiện một dòng điện tức thời

- Nếu hai điện cực chạm nhau thì sẽ không có tia lửa điện mà sẽxẩy ra ngắn mạch có hại cho quá trình gia công

- Nếu khe hở quá lớn thì sẽ không thể xẩy ra sự phóng tia lửa

điện điều này làm giảm năng suất gia công

Để có thể làm phát sinh tia lửa điện, một điều không thể thiếu đợc là mộtthời gian ngắn sau khi đã có dòng điện chạy qua hai điện cực thì phải ngừngcung cấp năng lợng Để làm đợc điều này ngời ta dùng một máy xung địnhhình, đợc sinh ra bởi một máy phát tĩnh, trong những khoảng thời gian xác

định của một chu kỳ xung Để đơn giản ngừơi ta dùng bộ phát xung RC nhtrên hình vẽ để cung cấp xung răng ca Hoạt động của nó nh sau:

Điện áp cung cấp Ui qua R nạp điện cho tụ C, khi điện áp tụ C đạt đến Uibằng điện áp mồi tia lửa điện thì quá trình phóng điện bắt đầu, tụ điện phóng

điện ra R cho đến khi Ui giảm xuống đến điện áp tắt sau đó lại tiếp tục quátrình nạp và lặp lại nh trên Quá trình chuyển đổi năng lợng RC tạo ra dao

động hình thành xung răng ca

Thời gian nạp tụ: T1 = RC

- Thời gian phóng điện T2 rất ngắn vì trị số điện trở rất nhỏ

- Chu kỳ phóng điện: T = T1 + T2

- Tần số phóng tia lửa điện: f =

2

1 1

T RC

Ngời ta dùng R để điều chỉnh tần số f sao cho phù hợp với điều kiện giacông Khi sự phóng tia lửa điện đợc sinh ra ở vùng giữa hai điểm cực dơng vàcực âm, nhiệt lợng rất lớn đợc sinh ra làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu ởvùng này Để tăng hiệu quả của phơng pháp gia công, điện cực dụng cụ và

phôi đợc nhấn chìm trong dung dịch điện môi (hyđrôcacbon hoặc dầukhoáng) Quan sát thấy nếu cả hai loại điện cực đợc làm cùng một loại vật liệuthì điện cực đợc nối với cực dơng vật liệu điện cực bị bào mòn với tốc độ lớnhơn.

Với một khe hở ( khe hở phóng điện) thích hợp đợc giữ không đổi giữahai bề mặt dụng cụ và phôi, với nguồn một chiều thích hợp dới tần số cao thìxẩy ra sự phóng tia lửa điện Tia lửa điện sinh ra tại điểm mà nhấp nhô giữahai bề mặt dụng cụ và phôi gần nhau nhất, điểm này sẽ thay đổi sau khi phóngtia lửa điện (bởi vì vật liệu bị bào mòn sau khi phóng tia lửa điện), tia lửa sẽsinh ra trên toàn bộ bề mặt Kết quả là một lợng vật liệu không đổi đợc hớt đitrên toàn bề mặt phôi Việc giữ khe hở phóng điện theo một giá trị xác định tr-

ớc nhờ một bộ điều khiển servo Khoảng phóng điện đợc nhận biết thông qua

điện áp trung bình giữa khe hở, điện áp này đợc so sánh với một điện áp đặt

tr-ớc Sự khác nhau này sẽ điều khiển động cơ servo, nhng thông thờng động cơbớc đợc sử dụng thay thế động cơ servo

Tần số tia lửa điện khoảng 200-500000 Hz, khe hở phóng điện đợc xác

định khoảng 0,025-0,05 mm Điện áp cực đại đợc giữ khoảng 30-250 V lợnghớt vật liệu có thể đạt 300 mm3/phút, công suất động cơ 10W/mm3/phút Năngsuất và độ chính xác gia công sẽ tăng lên khi cng cấp một lực chu kỳ của dòngdung dịch điện môi

Sơ đồ dới đây cho ta thấy diễn biến của điện áp và dòng điện ở một máyxung định hình, đợc sinh ra bởi một máy phát tĩnh, trong những khoảng thờigian xác định của một chu kỳ xung

- Ui: Điện áp máy phát mở

- Ue: Điện áp phóng tia lửa điện

- Ie: Dòng phóng tia lửa điện

Đây là đồ thị điển hình của chu kỳ xung trong gia công tia lửa điện Đặc

điểm của đồ thị này là dòng điện Ie của xung bao giờ cũng xuất hiện trễ hơnmột khoảng thời gian td (độ trễ đánh lửa) so với thời điểm bắt đầu có điện ápmáy phát Ui Ue và Ie là các giá trị trung bình của điện áp và dòng điện khiphóng tia lửa điện

Trong một chu kỳ phóng tia lửa điện ta có thể phân biệt đợc ba pha sau:

điện đột nhiên đựơc hình thành ngang qua cầu Sự phóng điện đợc bắt đầu

Pha II: Sự hình thành kênh phóng điện.

ở thời điểm phóng điện, điện áp bắt đầu giảm Số lợng các phần tử dẫn

điện (điện tử và ion dơng) tăng lên một cách khủng khiếp và dòng điện bắt

đầu chạy giữa các điện cực Dòng điện này cung cấp một mật độ năng lợngkhổng lồ làm cho dung dịch điện môi bốc hơi cục bộ áp suất trong các bongbóng hơi sẽ đẩy chất lỏng điện môi sang hai bên Nhng do có độ nhớt nên chất

điện môi tạo ra một sự cản trở, hạn chế sự lớn lên của kênh phóng điện giữacác điện cực

Pha III: Nóng chảy và bốc hơi vật liệu.

Lõi của bọt hơi bao gồm một kênh plasma Plasma này là một chất khí cólẫn các điện tử và các ion dơng ở áp suất rất cao ( khoảng 1kbar) và nhiệt độcực lớn (100000C) Khi kênh plasma này đợc tạo thành đầy đủ thì điện áp quakhe hở đạt tới mức của điện áp phóng tia lửa điện Ue Giá trị của điện áp Ue làmột hằng số vật lý phụ thuộc vào sự phối hợp vật liệu anôt/catốt và bằng 25V

đối với cặp vật liệu đồng/thép

Chất điện môi giữ kênh plasma và cũng là giữ cho năng lợng có một độtập trung cục bộ Sự va chạm của các điện tử lên anôt và của các ion d ơng lêncatốt làm nóng chảy và bốc hơi vật liêu các điện cực

Máy phát sẽ ngắt dòng điện sau khi đã diễn ra một xung có hiệu qủa

Điện áp bị ngắt đột ngột Kênh phóng điện biến mất, áp suất cũng bị mất độtngột Điều này khiến cho kim loại nóng chảy bất ngờ, bị đẩy ra khỏi kênhphóng điện và bốc hơi

Sự phóng điện có thể kéo dài từ vài micrô giây đến vài trăm micrô giây,tuỳ thuộc vào công dụng Giữa các xung có một độ trễ t0 (là thời gian giữa cácxung), cho phép chất điện môi thôi ion hoá và để có thời gian để vận chuyểnphoi ra khỏi khe hở giữa các điện cực nhờ dòng chảy của chất điện môi ở

đây, chất điện môi của điện cực bị tách ra Mỗi bề mặt điện cực đều để lại một

“miệng núi lửa” bị ăn mòn, nhng sự ăn mòn này không nh nhau Cực nào ăn

mòn nhiều hơn (thờng là cực dơng) thì sẽ dành cực đó cho phôi Cực nào ít bị

ăn mòn sẽ đợc dành cho điện cực Điều này không phải là luôn luôn cố định

Nó còn phụ thuộc vào chế độ phóng điện, vào việc chọn cặp vật liệu và sự đấucực

Các pha trớc và sau khi phóng tia lửa điện:

u i t

i u

i u

u i

u i

u i t

u i t

i t

u

i t u

PHA I

sự đánh lủa

PHA II

sự hình

thàn kênh phóng điện

PHA III

sự nóng chảy và bốc hơi vật liệu

Plasma Phoi

Nếu trên bề mặt phôi xuất hiện một miệng núi lửa rất nhỏ ở điểm A nào

đó và có khoảng cách gần nhất tới điện cực Khi một điện áp thích hợp đợc đặtgiữa hai điện cực (dụng cụ và phôi), một trờng tĩnh điện có cờng độ lớn đợcsinh ra nó gây ra sự tách các electron từ cực âm A Các electron đợc giảiphóng này đợc tăng tốc về phía cực dơng, sau khi đạt đợc tốc độ đủ lớn cácelectron này va đập với các phần tử điện môi, bắn phá các phần tử đó thànhcác electron và các ion dơng Các electron vừa sinh ra lại đợc tăng tốc và nólại đánh bật các electron khác từ các phần tử dung dịch điện môi Cứ nh vậy,một cột hẹp các phần tử dung dịch điện môi bị ion hoá đợc sinh ra tại điểm Anối hai điện cực lại với nhau (sinh ra một dòng thác điện tử, cột phần tử bị ionhoá tăng lên và có tính dẫn điện mạnh-tia lửa điện) Kết quả là tia lửa điện này

là một sóng chèn ép lớn đợc sinh ra và có nhiệt độ rất lớn tăng lên trên các

điện cực (10000120000C) Nhiệt độ lớn này làm nóng chảy và bốc hơi vậtliệu điện cực, vật liệu nóng chảy bị dòng dung môi cuốn đi và một vết lõmtrên hai bề mặt đựơc sinh ra Ngay lúc đó thì khoảng cách giữa hai điện cực tại

A tăng lên và vị trí tiếp theo có khoảng cách ngắn nhất giữa hai điện cực làmột vị trí khác (ví dụ tại B) Tơng tự khi nguồn điện áp đựơc đóng ngắt mộtlần nữa, chu kỳ trên đợc lặp lại, tia lửa điện tiếp theo đợc sinh ra tại vị trí B

Cứ nh vậy khi máy phát đóng ngắt liên tục thì sự phóng tia lửa điện sẽ sản

sinh ra một loạt miệng núi lửa kế tiếp nhau trên toàn bề mặt điện cực Kết quả

là vật liệu đợc hớt đi một cách đông đều trên toàn bề mặt điện cực (phôi)

Bề mặt đợc gia công tia lửa điện sẽ hình thành do sự tạo nên các

“miệng núi lửa” li ti đó Nếu năng lợng do phóng tia lửa điện đợc giảm mộtcách hợp lý thì các “miệng núi lửa” sẽ có kích thớc cực nhỏ và ta nhận đợcmột bề mặt có độ bóng cao

Các “miệng núi lửa” đợc hình thành liên tiếp

Các đặc tính tách vật liệu đầu tiên phụ thuộc vào năng lợng tách vật liệu We:

We = Ue.Ie.te

Trong đó: Ue, Ie là các giá trị trung bình của điện áp và dòng tia lửa điện

đợc lấy trong khoảng thời gian xung Do Ue là một hằng số vật lý phụ thuộcvào cặp vật liệu điện cực/phôi nên về thực chất, năng lợng tách vật liệu chỉphụ thuộc vào dòng điện và thời gian xung

Dòng điện tổng cộng trong kênh plasma qua khe hở phóng điện là tổngcủa dòng các điện tử chạy tới cực dơng (anôt) và dòng các ion dơng chạy tớicực âm (anôt) Do khối lợng của các ion dơng lớn hơn trên 100 lần so với khốilợng của các điện tử, nên có thể bỏ qua tốc độ của các ion dơng khi xuất phátcác xung điện so với tốc độ của điện tử

Mật độ điện tử tập trung tới bề mặt cực dơng (anôt) cao hơn nhiều lần sovới mật độ ion dơng tập trung tới bề mặt cực âm (anôt) trong khi mức độ tăngcủa dòng điện rất lớn trong khoảnh khắc đầu tiên của sự phóng điện Điều này

là nguyên nhân gây ra sự nóng chảy rất mạnh ở cực dơng (anôt) trong chu kỳnày Dòng ion dơng chỉ đạt tới cực âm (catôt) trong micro giây đầu tiên.Chính các ion dơng này gây ra sự nóng chảy và bốc hơi của vật liệu điện cựccatôt Do đó có hiện tợng điện cực bị mòn

Sở dĩ vật liệu lỏng đợc tống ra khỏi khe hở giữa hai điện cực là :

Do vật liệu điện cực khi tiếp xúc với plasma ở một pha có áp lực cao tới 1kbar và nhiệt độ cực cao tới 100000C trong kênh plasma

Do sự đột ngột biến mất của kênh plasma khi dòng điện bị ngắt Ngaytức khắc áp suất tụt xuống bằng áp suất xung quanh sau khi ngắt dòng điện.Nhng nhiệt độ của dòng chất lỏng không tụt nhanh nh thế Điều này gây ra sự

nổ và bốc hơi của chất lỏng nóng chảy hiện có Tốc độ cắt dòng điện và mức

độ sụt của xung dòng điện sẽ quyết định tốc độ sụt áp suất và sự bắt buộc nổvật liệu chảy lỏng Thời gian sụt của dòng điện là yếu tố quyết định đối với độnhám bề mặt gia công

Vì lợng vật liệu đợc hớt đi phụ thuộc vào điện áp, cờng độ dòng điện, vàthời gian nên ngời ta có thể nghiên cứu một cách chính xác tuần tự theo thờigian của điện áp và dòng điện trong lúc phóng tia lửa điện Bằng thực nghiệmngời ta đã biết đợc diễn biến của một quá trình phóng tia lửa điện nh sau:

0 30 60 120

120

8 310

20 29 30

1 2

3

7

A Đuờng cong dòng điện

Đuờng cong điện áp

Diễn biến của một quá trình phóng tia lủa điện

III Các thông số công nghệ của EDM.

1 Đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện.

Dựa vào các đặc tính thời gian của sự phóng tia lửa điện ngời ta có thểnhận ra các đặc tính vê điện Các đặc tính này chính là các thông số điềuchỉnh quan trọng nhất của quá trình gia công

Mỗi máy phát của thiết bị gia công tia lửa điện đều có nhiệm vụ là cungcấp năng lợng làm việc cần thiết Trớc đây ngời ta dùng các máy phát có tụ

bù Nhợc điểm của loại máy này là 50% năng lợng tích trữ trong điện trở nạp

bị biến thành nhiệt Vì vậy, loại máy này có hiệu suất khoảng 50%

Ngày nay do sự phát triển của khoa học kỹ thuật các máy phát hiện đạicủa một thiết bị gia công tia lửa điện là một máy phát xung tĩnh ở đây nănglợng đợc điều khiển bằng điện tử nhng không có yếu tố bù Nguyên lý tácdụng của máy phát xung tĩnh thực hiện đợc trớc hết thông qua sự phát triểncủa transostor mạnh và các sản phẩm điện tử hiện đại Máy phát xung tĩnh có

u việt lớn ở độ linh hoạt của các thông số điều chỉnh Qua đó mỗi trờng hợpgia công có thể đợc giải quyết dới quan điểm là điện cực phải ít mòn nhất vàchất lợng bề mặt gia công là tối u Muốn vậy, tất cả các thông số của quátrình gia công phải đợc điều chỉnh phù hợp

Đó là thời gian lúc đóng điện máy phát và lúc xẩy ra phóng tia lửa điện.Khi đóng điện máy phát, lúc đầu cha xẩy ra điều gì Điện áp duy trì ở giá trị

của điện áp đánh lửa Uz, dòng điện vẫn bằng không Sau một thời gian trễ td

mới xẩy ra sự phóng tia lửa điện Dòng điện từ không vọt lên giá trị Ie

Khi bắt đầu phóng tia lửa điện thì điện áp sụt từ Uz xuống giá trị Ue Đây

là điện áp trung bình trong suốt thời gian phóng tia lửa điện Ue là một hằng sốvật lý phụ thuộc vào cặp vật liệu điện cực/phôi Ue không điều chỉnh đợc

Dòng điện Ie là giá trị trung bình của dòng điện từ khi bắt đầu phóng tialửa điện đến khi ngắt điện Khi bắt đầu phóng tia lửa điện, dòng điện từkhông tăng vọt lên giá trị Ie, kèm theo sự đốt cháy Ie ảnh hởng lớn nhất lên l-ợng hớt vật liệu, lên độ mòn điện cực và chất lợng bề mặt gia công Nhìnchung khi Ie càng lớn thì lợng hớt vật liệu càng lớn, độ nhám gia công cànglớn nhng độ mòn điện cực giảm

te là khoảng thời gian giữa lúc bắt đầu phóng tia lửa điện và lúc ngắt điện,tức thời gian có dòng Ie trong một lần phóng điện

Đây là khoảng thời gian giữa hai lần đóng-ngắt của máy phát trong cùngmột chu kỳ phóng tia lửa điện Độ kéo dài xung ti là tổng của thời gian trễ

đánh lửa Id và thời gian phóng tia lửa điện te:

Ta phải giữ cho t0 nhỏ nhất có thể đợc để đạt đợc một lợng hớt vật liệu tối

đa, nhng đồng thời phải đảm bảo khoảng cách xung t0 phải đủ lởn để có đủthời gian thôi ion hoá chất điện môi trong khe hở phóng điện Nhờ đó sẽ tránh

đợc các lỗi của quá trình nh sự tạo thành hồ quang hoặc dong ngắn mạch.Cũng trong khoảng thời gian t0, dòng chảy sẽ đẩy các phoi liệu bị ăn mòn rakhỏi khe hở phóng điện

2 Năng suất gia công - chất lợng bề mặt khi gia công EDM.

) 1

(

1

RC T i

Trong đó: T1 thời gian tích điện (s)

* Nếu  nhỏ thì Ucmax cũng nhỏ nên tần số xung lớn

bởi vì ta có quan hệ:

C U

I RC

Do f cho nên thòi gian phóng tia lửa điện te nhỏ

Nh vậy,  nhỏ  Uc ; te , cho dù Ie có lớn thì năng lợng tích luỹtrong xung điện Wê (năng lợng tách vật liệu) vẫn nhỏ:

.

1 T

c It dt U

T

Với:

) 1

(

1

RC T i

C: điện dung của mạch RC

T1: thời gian tích điện

1 ( T RC T

RC

T Z

i

T

I U

N

1 ln(

2

.

1 ln(

ổn định trong khoảng cách đó

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0.04

0.08 0.12 0.16 0.20

?

a p

2.3 ảnh hởng của điện dung C

Ta cũng có kết quả theo đồ thị sau Trong đó chỉ ra rằng điện áp tối u Uopt

= 0.7Ui sẽ đạt đợc một lợng hớt vật liệu lớn nhất đồng thời lợng mòn điện cực

là nhỏ nhất

Khi giữ Uopt = const, ta thay đổi điện dung C thì đợc kết quả nh hình vẽ

Ta xác định đợc điện dung giới hạn Cgh, nếu C < Cgh thì sẽ gây ra hiện tợng hồquang làm giảm năng suất gia công

V 0 ,f

Hồ quang

f

V 0

2.4 ảnh hởng của điện tích vùng gia công F.

Theo đồ thị bên thì: sau đoạn tăng lên gần nh tuyến tính của Vo thì đến

đoạn giảm dần khi diện tích đạt giá trị tới hạn Fgh Điều này do khi đã quá Fgh

thì cũng có nghĩa là vợt qua dòng điện tới hạn Việc lấy phoi ra khỏi khe hở

điện cực khó khăn hơn Điều này ảnh hởng đến năng suất gia công

toàn phẳng mà nó để lại nhng nhấp nhô, chính là độ nhám bề mặt Điều nàylàm giảm đặc tính chống mài mòn và tăng nguy cơ bị ăn mòn hoá học

Khi gia công thô sẽ có độ nhám rất lớn, tạo ra bề mặt thô và ngợc lại khigia công tinh Bề mặt càng thô thì tính chống mài mòn càng kém và nguy cơ

C: la điện dung của tụ

Nh vậy, thể tích của vết lõm: V = K.U2.C

Trong đó:

K là hệ số phụ thuộc vào vật liệu và điều kiện gia công

Giả sử V tỉ lệ với lập phơng của chiều sâu (R) thì:

log(Rmax)

U = const

130V

27V 85V

C (F)

RMax = K1 3V = K2 U2/3.C1/3 = m.C1/3

Từ thực nghiệm ta có mối quan hệ giữa U, C, và RMax nh đồ thị dới đây

Đồ thị phản ánh đúng biểu thức trên, ta nhận thấy muốn đạt R nhỏ thìphải dùng tụ có điện dung C nhỏ

Qua nghiên cứu lý thuết cũng nh thực nghiệm, ngời ta chứng minh đợc:

- Điện áp giữa hai điện cực tăng ( tăng) thì độ nhám bề mặt R tăng

- Công suất gia công tăng R tăng

- Vật liệu càng cứng thì độ nhám càng nhỏ

Độ kéo dài xung t1 cũng nó ảnh hởng đến độ nhám bề mặt gia công

Đồ thị sau chỉ ra sự ảnh hởng của t1 đến độ nhám bề mặt gia công

10 50 100 500 1000 5000

t

Rz

255075100125

Về vết nứt vi và lớp ảnh hởng nhiệt sau khi gia công có thể đợc mô tả nh hình sau:

4- Lớp không ảnh huởng

Sụ khác biệt độ cúng điển hình trong lớp bề mặt.

Hv

400 600 800 1000

Vùng ảnh huởng nhiệt của bề mặt phôi.

Hình trên cho thấy rõ cấu trúc lớp bề mặt phôi và sự thay đổi độ cứng củachúng theo chiều sâu Ta phân biệt đợc các lớp và các cấu trúc sau đây:

1- Lớp trắng: đó là lớp kết tinh lại, với các vết nứt tế vi do ứng suất d vì

nóng lạnh đột lặp lại Độ kéo dài xung te càng lớn thì lớp này càng dày

2- Lớp bị tôi cứng: với cấu trúc dòn, lớp này có độ cứng tăng vọt (trên

1000 HV) so với kim loại nền

3- Lớp bị ảnh hởng nhiệt: do nhiệt độ ở đây đã vợt quá nhiệt độ

ostenit(Fe-Fe3C) trong một thời gian ngắn Độ cứng của lớp này giảm so vớilớp tôi cứng, khoảng dới 800HV

Dới cùng là lớp không bị ảnh hởng nhiệt Nó trở lại độ cứng bình thờngcủa vật liệu nền

Nhiệt độ cao sinh ra do sự phóng điện gây ra nóng chảy va bốc hơi vậtliệu, rõ ràng là nhiệt độ này tác dụng lên tính chất của lớp mỏng (2.5-150 m)của bề mặt gia công Lớp ngoài cùng bị nguội nhanh, đó là nguyên nhân làmlớp này rất cứng, lớp sát trong lớp này ở trong điều kiện nh ram, hình sau chỉ

ra mối liên hệ của độ cứng với chiều sâu lớp ảnh hởng nhiệt trên bề mặt phôithép sau khi gia công

Tác dụng của EDM lên độ cúng bề mặt

10 20 30 40 50 60

Hình này chỉ rõ khi gia công tinh độ cứng không thay đổi nhiều, tuynhiên với gia công thô lớp ngoài cùng đợc ram và độ cứng giảm dần theochiều sâu

Độ cứng lớp bề mặt sau khi gia công sẽ àm cho độ bền mòn tăng lên.Tuy nhiên, độ bền mỏi giảm do các vết nứt tế vi tăng trên bề mặt trong quátrình làm nguội nhanh

Hình sau chỉ ra sự so sánh của độ bền mỏi giữa phơng pháp phay và giacông tia lửa điện

Tính chất của lớp mỏng bề mặt không ảnh hởng nhiều đến độ bền kéo.Cấu trúc của vật liệu đã bị thay đổi do tia lửa gây ra Tính chất hoá học cũngthay đổi Những tính chất này làm tăng sự mài mòn

Phay EDM

Tác dụng của EDM lên độ bền mỏi của vật liệu phôi.

3 Sự mòn điện cực.

Quá trình gia công xung định hình không đợc thực hiện với sự hớt vậtliệu riêng lẻ Vật liệu đợc hớt đi từ phôi cho đến khi khe hở giữa điện cực vàphôi lớn đến mức không thể xẩy ra sự phóng điện nữa Nếu điện cực tịnh tiến

đều để duy trì đợc chiều rộng khe hở ban đầu thì nó sẽ gia công ngày càng sâuhơn vào vật liệu phôi tạo ra một âm bản của điện cực ở trong phôi

Tuy nhiên trong qua trình gia công, chính điện cực cũng bị hớt đi một lớpmỏng vật liệu của nó, tuy rất nhỏ so với lợng hớt vật liệu của phôi Sự hớt vậtliệu từ điện cực này là không mong muốn vì nó gây ra sự mòn điện cực

Có thể giữ cho độ mòn điện cực là nhỏ nhất bằng cách chọn vật liệu điệncực phù hợp và phôi, và xác định sự đấu cực phù hợp Việc chọn các tham số

ăn mòn điện cực cũng tác động lên độ mòn điện cực Chính do sự mòn điệncực mà nó gây ra sự không chính xác khi gia công

Độ mòn tơng đối  của điện cực :

% 100

VE: Thể tích vật liệu bị mất đi ở điện cực

VW: Thể tích vật liệu phôi đợc hớt đi

ảnh hởng lên độ mòn tơng đối  của điện cực có các yếu tố sau:

- Sự phối hợp điện cực/phôi

- Dòng điện Ie, hay bớc dòng điện

- Độ kéo dài xung

- Sự đấu cực

Giá trị độ mòn đợc xác định chủ yếu bởi sự phối hợp vật liệu điệncực/phôi Độ mòn điện cực trong trờng hợp cặp vật liệu graphit/cacbit cao hơnthực sự so với trờng hợp vonfram/cacbit

Sự đấu cực là yếu tố quyết định thứ hai sau khi đã chọn sự phối hợp vậtliệu điện cực/phôi

Dòng điện Ie hay bớc dòng điện cũng tác động lên độ mòn điện cực.Trong trờng hợp của hai sự phối hợp vật liệu thông dụng nhất là đồng/thép vàgraphit/thép thì độ mòn tơng đối  của điện cực sẽ giảm khi tăng dòng điện Ie,hoặc tăng bớc dòng điện Bớc dòng điện là một thông số dùng để sử dụng thaycho dòng phóng tia lửa điện Ie Phụ thuộc vào từng kiểu máy xung định hình

mà dòng phóng tia lửa điện Ie đợc điều chỉnh ở 18 hoặc 21 bớc xác định

- Gia công tinh: Điện cực đấu vào cực dơng

- Gia công thô: Điện cực đấu vào cực âm

Độ kéo dài xung te cũng ảnh hởng lên độ mòn tơng đối  của điện cực.Trong trờng hợp cặp vật liệu đông/thép và graphit/thép, độ mòn tơng đối  sẽgiảm khi tăng độ kéo dài xung te Đối với các cặp vật liệu khác cần xem bảngchỉ dẫn

4 Các hiện tợng xấu khi gia công EDM và cách tránh.

Khi so sánh các đờng đặc tính điện áp/thời gian và dòng điện/thời gian ởtrờng hợp phóng điện lý tởng với các trờng hợp khác, ta sẽ nhận thấy các hiện

tợng xấu xẩy ra trong quá trình gia công bằng tia lửa điện Chúng ta cần phảihiểu rõ nguyên nhân phát sinh ra chúng và cách khắc phục nó, để tạo điềukiện nâng cao hiệu quả gia công và chất lợng bề mặt gia công.

Các hiện tợng xấu có thể xẩy ra trong quá trình gia công bằng tia lửa

điện là:

4.1 Hồ quang

Hồ quang hay chính là sự phóng điện không có thời gian trễ đốt cháy:

Sự phóng điện lặp lại ở cùng một chỗ mà không có thời gian trễ đốt cháy

td đợc gọi là hồ quang điện Nó có thể đợc phát hiện ra khi đo và kiểm tra máyphát nhờ hệ thống điện tử dựa vào các đờng đặc tính thời gian của đờng cong

+ Nếu khoảng cách xung quá ngắn thì một cầu tia lửa điện đợc tậphợp bởi các ion và các phần tử bị ăn mòn điện vẫn đợc duy trì,xung tiếp theo sẽ xẩy ra lập tức và đốt cháy ở cùng một điểm vớixung trớc Nh vậy, sự phóng điện liên tiếp lặp đi lặp lại sẽ xẩy ra

ở cùng một điểm của phôi Khi đó sẽ không xẩy ra các miệng núilửa ăn mòn liên tiếp bên cạnh nhau, mà sẽ tạo ra một lỗ sâu trên

bề mặt phôi Cả điện cực và phôi đều bị h hại và chúng không thể

sử dụng đợc nữa

- Hiện tợng hồ quang sẽ xẩy ra khi:

+ Dòng chảy của chất điện môi quá yếu

+ Khoảng cách xung t0 quá ngắn

- Cách tránh:

+ Kéo dài khoảng cách xung t0 để chất điện môi có thời gian ionhoá

+ Giảm thời gian phóng tia lửa điện te

+ Tăng yếu tố điều chỉnh tham khảo REP

+ Cải thiện điều kiện dòng chảy

4.2 Ngắn mạch, sụt áp:

+ Dòng điện chạy từ điện cực qua phôi mà không có sự phóng tialửa điện đợc gọi là dòng ngắn mạch Các phép đo và kiểm trabằng điện tử sẽ phát hiện đợc dòng ngắn mạch khi điện áp sụt tớimột giá trị rất thấp (gần bằng không), trong khi dòng điện đạt giátrị max

+ Sự ngắn mạch không chỉ ngăn cản sự hớt vật liệu mà còn làm hhại cấu trúc của phôi Dòng điện mạnh khi ngắn mạch sẽ tạo ranhiệt ảnh hởng sâu vào phôi, chính điều này làm thay đổi cơ tínhcủa phôi , làm giảm chất lợng của phôi

- Dòng ngắn mạch bị gây ra bởi:

+ Sự tiếp xúc trực tiếp của điện cực vào phôi.

+ Các phần tử bị kẹt trong khe hở phóng điện

+ Chiều rộng khe hở quá nhỏ và dòng chảy quá yếu

- Cách tránh:

+ Tăng yếu tố điều chỉnh tham khảo REP

+ Giảm thời gian ăn mòn điện te

+ Cải thiện điều kiện dòng chảy

4.3 Xung mạch mở không có dòng điện:

Điều kiện mà trong đó các xung không gây ra sự phóng tia lửa điện thì

đ-ợc gọi là các xung mạch mở Sự tăng số lợng các xung mạch mở sẽ làm giảmhiệu quả phóng điện Chính điều này làm giảm năng suất gia công

- Các xung mạch mở bị gây ra khi:

+ Chiều rộng khe hở phóng điện quá lớn

+ Dòng chảy quá mạnh, thổi hết ion ra khỏi vùng gia công

- Cách tránh:

+ Tăng yếu tố điều chỉnh tham khảo REP

+ Tối u hoá độ nhạy cảm chiều rộng khe hở VM

4.4 Sự quá nhiệt của chất điện môi:

Khi vùng gia công rất rộng nhng chiều rộng khe hở phóng điện lại quánhỏ, chất điện môi trở nên nóng đến mức nó bị phân huỷ rất mạnh thànhCacbon Các phần tử Cacbon này khi đợc tạo nên sẽ làm tăng tính dẫn điệncủa chất điện môi khiến cho quá trình gia công bị nhiễu loạn bởi hồ quang th-ờng xuyên xẩy ra

Nếu Cacbon cũng bị lắng đọng trên mặt điện cực thì nó sẽ gây ra sựkhông ổn định do ngắn mạch

+ Phóng tia lửa điện với phơng thức nhắp

i Theo phơng thức nhắp, hệ điều khiển làm gián đoạn quátrình phóng điện sau từng thời gian nhất định và cho rút

điện cực lên Sau đó nó lại hạ điện cực xuống và phục hồilại sự gia công

ii Thời gian giãn đoạn để rút điện cực lên, hạ xuống chophép chất điện môi đợc thôi ion hoá và để cho dòng chảymang các phần tử đã bị ăn mòn điện ra khỏi khe hở Cáclỗi nh hồ quang và ngắn mạch xảy ra ít hơn

+ Phóng tia lửa điện với sự ngăn ngừa lỗi tự động

IV Chất điện môi

1 Nhiệm vụ của chất điện môi.

Chất điện môi (Dielectric) có bốn nhiệm vụ chính sau đây:

- Cách điện

- Ion hoá

- Làm nguội

- Vận chuyển phoi.

1.1 Cách điện:

Nhiệm vụ bao trùm của chất lỏng điện môi là cách điện giữa điện cực vàphôi Nó phải đảm bảo sự cách ly giữa điện cực với phôi khi khe hở cha đủhẹp Chỉ có một khoảng cách nhỏ nhất có thể có giữa điện cực và phôi mớicho phép dòng tia lửa điện đi qua Nếu khe hở nhỏ thì lợng hớt vật liệu và độchính xác in hình tăng Tuy nhiên, lợng hớt vật liệu cũng tăng khi khoảngcách xung ngắn Chất điện môi phải đợc thôi ion hoá nhanh nh có thể đợc sauxung này

Chất điện môi đợc dùng trong thực tế ít khi là nguyên chất Vì vậy, trớctiên phải cho chất điện môi đi qua một hệ thống lọc Mặc dù vậy vẫn luônluôn còn sót lại các phần tử tế vi của vật liệu Điều này phải đợc tính đến khichọn chất điện môi

1.2 Ion hoá:

Chất điện môi phải tạo nên những điều kiện tối u cho sự phóng tia lửa

điện, nghĩa là nó phải đợc ion hoá ở vào thời điểm chuẩn bị phóng tia lửa điện,tức là phải có khả năng tạo nên một cầu phóng điện Điều này giúp cho sự tậptrung năng lợng ở kênh plasma, giúp cho sự hớt vật liệu khi phóng tia lửa điện.Nếu xung ngắt thì chất điện môi phải đợc thôi ion hoá, tạo điều kiện đểcho sự phóng điện tiếp theo xảy ra ở một vị trí khác Chất điện môi cũng baotrùm kênh phóng điện, nhờ đó có thể đạt đợc mật độ năng lợng cao, tăng hiệuquả phóng điện

1.3 Làm nguội:

ở kênh phóng điện, trong khoảng thời gian cực ngắn nhiệt độ có thể lêntới 100000C Nhiệt xuất hiện ở đây cần phải đợc chuyển đi, nếu không thì độmòn điện cực sẽ tăng lên, đồng thời bề mặt phôi cũng bị h hại do quá nhiệt.Bản thân chất điện môi cũng không đợc phép bị quá nhiệt Sự quá nhiệtlàm cho chất điện môi dễ bị phân huỷ thành khí và cacbon tự do Khí này sẽlàm mở rộng không mong muốn kênh phóng điện điện và làm giảm lợng hớtvật liệu Đồng thời cặn cacbon lắng xuống trên bề mặt điện cực sẽ gây ra sựngắn mạch

Vì vậy cần tạo ra một dòng chảy đi qua khe hở phóng điện để làm nguộicả điện cực và phôi

Chính vì các lý do trên mà cần phải có một hệ thống dòng chảy của chất

điện môi để vận chuyển các phần tử đã bị ăn mòn (phoi) đi ra khỏi khe hởphóng điện và đảm bảo chất điện môi sạch cho khe hở

2 Các loại chất điện môi và tiêu chuẩn đánh giá chúng.

2.1 Các loại chất điện môi:

Hiện nay có hai loại chất điện môi chủ yếu dùng cho hai pháp gia côngtia lửa điện khác nhau, đó là:

- Hydrocacbon: chủ yếu dùng cho xung định hình Nó lại đợc chia ralàm ba nhóm trên cơ sở đặc tính hoá học:

- Parafin

- Dầu khoáng

- Các dẫn xuất của xăng

- Nớc khử khoáng: chủ yếu dùng cho cắt dây

Ngoài ra, trên thị trờng thế giới vừa xuất hiện một loại chất điện môi mớinhất dựa trên thành phần chính là nớc Nó có độ nhớt cao hơn hẳn nớc và hiệuquả tốt hơn dầu Nó đợc dùng chủ yếu cho xung định hình với cực là graphitlớn và bớc dòng điện lớn Do đó lợng hớt vật liệu rất cao Vì chất điện môinày có thành phần chính là nớc nên dòng điện đó là rất lớn khi gia công tinh

Nó làm cho khó nhận đợc bề mặt tinh và độ nhám Rmax  10m

2.2 Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi:

Chất điện môi đợc đánh giá dựa trên một loạt các tiêu chuẩn sau:

- Bền lâu, ít hao mòn

- Vệ sinh, không hại da, không độc, không khó ngửi

- Có điểm cháy tơng đối cao (khó cháy)

- Có mật độ, độ đậm đặc nhất định

- Có độ trong suốt để dễ quan sát vùng gia công

- Có độ nhớt nhất định

- Có khả năng dẫn điện với điều kiện nhất định

- Cách điện ở điều kiện bình thờng

định sự mở rộng kênh phóng điện Độ nhớt của chất điện môi càng cao thìkênh phóng điện càng đợc tập trung hơn, hiệu quả phóng điện cao hơn

2.3 Các yếu tố an toàn của chất điện môi:

Vì nhiệt độ trong khe hở phóng điện rất cao, bản thân chất điện môi cũngtrở nên rất nóng nên cần tránh dùng các chất điện môi có điểm cháy thấp Mặtkhác phải chắc chắn rằng khi bốc hơi và các sản phẩm lắng cặn của chất điệnmôi phải không có hại cho sức khoẻ

Trong các chất điện môi trên cơ sở nớc, dòng điện dò rất lớn có hại khigia công tinh Phù hợp nhất cho gia công tinh vẫn là dầu, vì dầu có khả năng

điện môi thấp Trên thị trờng cũng có các máy gia công xung định hình chophép thay thế chất điện môi khi gia công tinh và gia công thô (ví dụ, máySODIC) Khi gia công tinh có thể sử dụng sự ô nhiễm nhân tạo của chất điệnmôi Ví dụ: đa vào các phần tử nhỏ li ti dẫn điện (nhôm) làm tăng tính dẫn

điện của chất điện môi, giữa khe hở lớn, cho phép tránh đợc các vết đốm đenthờng xuất hiện lác đác trên phôi sau khi gia công tinh

Khi gia công tia lửa điện cắt dây thì dùng nớc khử khoáng Khi đó, dokhe hở nhỏ nên ít có vấn đề hơn liên quan đến sự bốc hơi của các bọt khí đ ợc

tạo nên trong chất điện môi Tuy nhiên, nớc khử khoáng đòi hỏi các chất kiềmchế.

Trong gia công xung định hình thì không thể dùng nớc khử khoáng vì bềmặt điện cực lớn hơn nhiều so với cắt dây và sẽ cho dòng điện dò quá lớn

1 Dòng phóng tia lửa điện, bớc dòng điện.

Dòng phóng tia lửa điện I0 có ảnh hởng lớn nhất lên chất lợng bề mặt vàlợng hớt vật liệu Dòng càng mạnh thì lợng hớt vật liệu càng lớn và bề mặt giacông càng thô

Nh đã biết, để đặc trng cho dòng phóng tia lửa điện, ở một số hệ điềukhiển còn dùng khái niệm "bớc dòng điện" Bớc dòng điện càng lớn tức làdòng phóng tia lửa điện càng lớn Phụ thuộc vào kiểu máy, 18 hoặc 21 bớcdòng điện, sẽ có dòng phóng tia lửa điện từ 0,5A80A

Bớc dòng điện và độ mòn điện cực

Cùng với sự phối hợp vật liệu điện cực trên phôi và sự đấu cực, bớc dòng

điện cũng ảnh hởng mạnh mẽ lên độ mòn điện cực Độ mòn điện cực càng lớnthì độ chính xác tái tạo trên phôi càng thấp

Đối với hai cấp vật liệu phổ biến nhất là đồng trên thép và graphit trênthép thì bớc dòng điện và độ mòn điện cực tác động qua lại nh sau:

+ Khi gia công thô: Độ mòn tơng đối  của điện cực sẽ giảm nếu bớcdòng điện tăng Điều đó có nghĩa là bớc dòng điện cao hơn thì lợng hớt vậtliệu tăng trong khi độ mòn tơng đối  của điện cực giảm.

+ Khi gia công tinh: Độ mòn tơng đối  của điện cực tăng khi bớc dòng

điện giảm Điều đó có nghĩa là bớc dòng điện thấp hơn, lợng hớt vật liệu giảmtrong khi dò mòn tơng đối  của điện cực tăng

Bớc dòng điện và điện tích bề mặt bị ăn mòn:

Khi gia công xung định hình bằng điện cực nhỏ thì cờng độ điện tậptrung trên một vùng nhỏ Nếu dùng điện cực có điện tích lớn thì cờng độ dòng

điện phải phân bổ trên diện tích lớn Vì vây xuất hiện khái niệm "độ tập trung

bề mặt" của dòng điện, gọi là "mật độ dòng điện" (A/mm2)

Mật độ dòng điện cao sẽ sinh ra lợng nhiệt lớn làm quá nhiệt điện cực vàgây mòn điện cực nhanh hơn Vì vậy, để gia công một vùng nhỏ cần chọn bớcdòng điện nhỏ hơn và ngợc lại

Sự chọn đúng bớc dòng điện.

Để gia công xung định hình ở một giai đoạn đơn lẻ (tức chỉ dùng duynhất 1 điện cực), nếu cần chọn bớc dòng điện sao cho nó cho phép đạt đợc l-ợng hớt vật liệu lớn nhất có thể đợc, trong khi vẫn duy trì độ thô và độ màimòn điện cực trong các giới hạn yêu cầu

Đối với gia công xung định hình nhiều giai đoạn, (tức lần lợt dùng nhiều

điện cực) thì vẫn nên bắt đầu với bớc dòng điện cao hơn rồi sau đó dùng bớcdòng điện thấp hơn sau khi đã thay đổi điện cực

Độ mòn tơng đối  của điện cực rất cao trong giai đoạn gia công tinhcuối cùng Tuy rằng điều đó ảnh hởng mạnh lên độ chính xác kích thớc nhng

thực ra chỉ có một vài micromét đợc hớt đi ở giai đoạn cuối cùng này Vì vậy,

độ mòn tuyệt đối của điện cực vẫn không đáng kể

2 Độ kéo dài xung t 1

Độ kéo dài xung là khoảng thời gian giữa hai lần đóng - ngắt của máyphát trong một chu kỳ phóng điện Độ kéo dài xung ti ảnh hởng lên:

- Hình a: Quan hệ giữa t1 với Vw ,  và Rmax

Giá trị cực đại của lợng hớt vật liệu tơng ứng với một độ kéo dài xung tối

u Nếu vẫn tiếp tục tăng độ kéo dài xung thì năng lợng phóng điện không còn

đợc sử dụng thêm nữa để hớt vật liệu phôi

Khi đó bề mặt phôi và chất điện môi bị nóng một cách không cần thiết

50 25

100 75

50

125 Rmax

1

5 10 50

- Chọn đúng độ dài kéo xung ti.

Độ dài kéo xung đợc chọn phụ thuộc vào bớc dòng điện Độ kéo dàixung cần đợc tăng tơng đối với bớc dòng điện lớn hơn Độ tăng bớc dòng điện

sẽ không có hiệu quả nếu độ kéo dài xung quanh quá ngắn

3 Khoảng cách xung t 0

Khoảng cách xung t0 là thời gian giữa 2 lần ngắt và đóng của máy phátthuộc hai chu kỳ phóng điện kế tiếp nhau Khoảng cách xung t0 thờng đợcchọn để phản ánh một tỷ lệ đã cho đối với độ kéo dài xung

Khoảng cách xung t0 và lợng hớt vật liệu

Nếu khoảng cách xung qua ngắn thì chất điện môi không đủ thời gian đểthôi ion hoá Các phần tử đã bị ăn mòn điện và nhiệt của chất điện môi khôngthể đợc đa đi khỏi khe hở phóng điện trong khoảng thời gian quá ngắn này.Kết quá là xảy ra hồ quang va ngắn mạch Chất lợng bề mặt bị giảm và lợnghớt vật liệu bị sụt

- Chọn đúng khoảng cách xung theo nguyên tắc sau:

+ Có tỷ lệ đúng cho độ kéo dài xung (ti/t0)

+ Chọn t0 ngắn nh có thể đợc đối với lợng hớt vật lệu lớn

+ Chọ t0 đủ lớn để tránh các lỗi của quá trình

- Tỷ lệ ti/t0

Trong áp dụng thực tế, độ kéo dài xung ti và khoảng cách xung t0 đợc xác

định bởi tỷ lệ ti/t0, phụ thuộc vào kiểu máy Tỷ lệ này càng lớn khi gia côngcàng thô, càng nhỏ khi gia công tinh và rất tinh

Khi gia công rất thô: chọ ti/t0 >10

Khi gia công thô chọn: ti/t0  10 Tuy nhiên, giá trị của t0 không nên quánhỏ để tránh các khuyết tật của quá trình

Khi gia công tinh, chọn ti/t0 (5 - 10) Lý do là khi gia công tính, khe hởphóng điện giảm, nguy cơ tạo ra các lỗi quá trình sẽ nhiều hơn Do đó cầntăng khoảng cách xung t0 nên làm giảm ti/t0.

Khi gia công rất tinh, khe hở còn nhỏ hơn nữa, do đó cần phải tăng t0

khiến cho ti/t0 giảm nhiều, thậm trí ti/t0 < 1 (thờng chọn ti/t0 = 0,4)

Điện áp đánh lửa Uz, dùng để khởi đầu cho sự phóng tia lửa điện sau đó.Cùng với bớc dòng điện, Uz chi phối chiều rộng khe hở phóng điện.

Tuy nhiên, tác động của Uz nên kết quả gia công thực tế là nhỏ hơn sovới tác động của bớc dòng điện, độ kéo dài xung quanh ti và khoảng cáchxung t0

Không bao giờ đợc lẫn lộn điện áp đánh lửa Uz với điện áp phóng tia lửa

điện Ue! Uz có thể thay đổi đợc, còn Ue là một hằng số vật lý phụ thuộc vàocặp vật liệu điện cực trên phôi Bản thân Ue không thể điều chỉnh đợc

- Đo chiều rộng khe hở phóng điện

Việc đo chiều rộng khie hở phóng điện đợc thực hiện một cách gián tiếpqua việc đo điện áp phóng tia lửa điện Ue Điện áp Ue chính là một đại diệnchính xác khi điện cực đã tiến đầy đủ gần đến phôi để sinh ra sự phóng tia lửa

điện Nếu điện áp Ue tăng thì chiều rộng khe hở cũng tăng Các chuyên gia ờng coi điện áp Ue là điện áp khe hở

th Điện áp khe hở và khe hở phóng điện

Để duy trì một chiều rộng khe hở phóng điện là hằng số thì điện áp khe

hở điện cực và phôi cần đo liên tục và điện cực phải đợc điều chỉnh

Sự điều chỉnh khe hở này bằng tay là không thể đợc Nó phải đợc thựchiện bằng một hệ điều khiển điện tử

- Điều khiển khe hở phóng điện

Hệ điều khiển điện tử biết chính xác điện áp khe hở nào tơng ứng với mộtkhe hở rộng bao nhiêu Vì vậy, nó cho những áp điện khe hở để thay đổi đợc

và điều khiển đợc Nó so sánh điện

áp này với một giá trị danh nghĩa

và điều chỉnh chiều rộng khe hở

cho phù hợp

Nếu điện áp khe hở đợc đo

giảm xuống (do điện cực hạ xuống

quá nhiều) thì hệ điều khiển biết

rằng khe hở đã trở lên quá hẹp và

nó ra lệnh để động cơ servô nâng

điện cực lên một lợng phù hợp

Xét một chu kỳ thời gian rộng

hơn, hệ điều khiển liên tục hạ điện

cực xuống để hớt vật liệu liên tục

và đều đăn, có năng suất tốt Trong

thuật ngữ kỹ thuật, sự tự động điều

khiển khe hở này đợc gọi là "điều

Ngời vận hành máy chọn I,ti,t0,Uz phù hợp với độ tính yêu cầu của bề mặtgia công và lợng hớt vật liệu mong muốn Hệ điều khiển sẽ tự động điều chỉnhchiều rộng khe hở để làm tơng xứng bớc dòng điện và điện áp đánh nửa Tuy nhiên, việc đặt chiều rộng khe hở bởi hệ thống điều khiển theo cáchnày có thể luôn luôn phù hợp một cách lý tởng đối với các điều kiện ra côngtia lửa điện riêng rẽ Ví dụ, trong trờng hợp gia công một rãnh sâu thì cần khe

hở phóng điện có chiều rộng lớn hơn một chút để cho phép các phân tử đã bịmòn điện đợc thôi đi dễ dàng khỏi khe hở phóng điện

Vì vây, chiều rộng khe hở phóng điện có thể đợc điều chỉnh trớc từ hệ

điều khiển để phù hợp với các việc gia công

6 Yếu tố điều chỉnh tham khảo REP.

Cùng với sự điều khiển khe hở yếu tố điều chỉnh tham khảo REP là một

số điều chỉnh dùng cho sự điều chỉnh lại khe hở điện cực "rộng ra" hay "hẹplại"

+ REP thấp dùng để điều chỉnh khe hở hẹp lại

+ REP cao dùng để điều chỉnh khe hở rộng ra (hình dới)

Khi I,t1,t0,Uz đã cho trớc, có thể tối u hoá quá tình xung định hình để tuântheo các điều kiện hình học nh hình dáng khích thớc điện cực và dòng chảy

- Sự đặt yếu tố điều chỉnh tham khả REP:

Với chiều rộng khe hở nhỏ có thể đạt đợc hệu quả gia công cao và do đó,lợng hớt vật liệu là cao cho cả hai trờng hợp: gia công tinh ( bớc dòng điệnthấp ) và gia công thô ( bớc dòng điện cao ) Vì vậy, yếu tố REP đợc giữ chothấp nh có thể đợc trong thực tế để điều chỉnh lại gần sát Tuy nhiên, nếu yếu

tố REP quá thấp thì dễ có khuyết tật do xảy ra hồ quang và ngắt mạch mộtcách thờng xuyên hơn, do đó giảm hiệu quả gia công

Ngợc lại, nếu yếu tố điều chỉnh tham khảo REP quá cao thì các xungdòng điện mở xảy ra thờng xuyên hơn và cũng làm giảm hiệu quả gia công

- Quy tắc đặt yếu tố điều chỉnh tham khảo REP

Khi lập trình các dữ liệu của quát trình xung định hình, cần tuân theocác quy tắc sau đây:

+ Đầu tiên, xác định các thông số của quát trình I, t1, t0, Uz

REP

Điều chỉnh truớc khe hở

Yếu tố REP thấp

Yếu tố REP cao

Các yếu tố điều chỉnh tham khảo REP

+ Sau đó đặt yếu tố điều chỉnh tham khảo REP để phối hợp các điều kiệnhình học.

- Các yếu tố REP thấp dùng cho gia công thô

- Các yếu tố REP cao dùng cho hốc sâu và hẹp

- Yếu tố REP cao dùng cho gia công tinh

- Tăng yếu tố REP nếu xảy ra các lỗi quá trình

7 Độ nhạy cảm điều khiển khe hở VM

Đầu tiên, hệ điều khiển đọc lớt

các điểm đặt và các giá trị thực tế, so

sánh chúng và cho các lệnh điều khiển

tơng ứng với động cơ servô

Vì tốc độ hoặc độ nhạy cảm của

hệ điều khiển khe hở phóng điện có

thể làm yếu hiệu quả trong những

tr-ờng hợp gia công nhất định, nên hệ

điều khiển MULTIFORM - 1 cho

phép hiệu chỉnh độ nhạy cảm bằng

yếu tố đặc biệt VM

Các nhà chuyên môn coi độ nhạy

cảm của hệ điều khiển khe hở phóng

điện là "độ nhạy cảm servô"

- Sự điều chỉnh lại một cách nhạy

cảm (VM lớn )

Sự điều chỉnh lại một cách nhậy

cảm đa đến kết quả là có sự tác động

vào một số lớn các lệnh trong một đơn vị thời gian Trong trờng hợp xấu nhất,

động cơ servô làm chuyển động các bàn trợt tiến lên, lùi về nhanh đến mứclàm cho điện cực rung động, khiến hiệu quả phóng điện giảm

- Sự điều chỉnh lại một cách không nhạy cảm (VM nhỏ)

Sự điều chỉnh lại một cách không nhạy cảm tức là chỉ tạo ra một ít cáclệnh điều khiển trong một đơn vị thời gian Trong trờng hợp xấu nhất, điện cựcgiữ quá lâu trong vùng chiều rộng khe hở phóng điện quá rộng hoặc quá hẹp.Các lỗi quá trình nh ngắt mạch hồ quang và các xung điện mở sẽ xảy ra thờngxuyên hơn, làm giảm hiệu quả gia công

8 Sự phóng điện nốt khi kết thúc gia công ERE.

- Sự điều khiển vị trí (định vị)

Bên cạnh vòng điều khiển chạy dao, hệ thống điều khiển còn có mộtvòng điều khiển thứ 2 dùng cho vị trí điện cực Khi đã đạt tới điểm lập trình vìtrí điện cực thì ngay lập tức, hệ điều khiển vị trí đóng máy phát và ngắt hệ

điều khiển khe hở

Sự phóng tia lửa điện và bản thân quá trình xung định hình sẽ sớm hoànthành khi điện cực đạt tới điểm đặt vị trí trong quá trình chuyển động chạydao của nó Hệ điều khiển lại tiếp tục trơng trình gia công với bớc tiếp theo.Trong trờng hợp này đỉnh nhấp nhô vẫn còn ở trên bề mặt gia công Kích thớccuối cùng vẫn duy trì nhng chất lợng bề mặt gia công là cha thoả đáng Chínhvì vậy mà cần đến một quá trình gọi là "sự phóng điện nốt"

Điều khiển khe hở

mạch hở

Hồ quang

Độ nhậy cảm điều chỉnh khe hở VM

- Sự phóng điện nốt.

Sau khi điện cực đạt tới vị trí điểm đặt, thay vì chuyển động ngay điệncực tới vị trí tiếp theo thì hệ điều khiển lại giữ nó ở vị trí của điểm đặt đó trongmột khoảng thời gian ngắn Trong thời gian đó, nhờ sự phóng điện nốt mà cáctia lửa điện ấy có thể hớt đi các đỉnh nhấp nhô còn lại (hình trên)

Trình tự này trong kỹ thuật xung định hình gọi là "sự phóng điện nốt" cóthể so sánh "sự phóng điện nốt" với thời gian quay tại chỗ của dụng cụ ở đáy

lỗ khi khoan (dwelltime)

- Thực hiện thời gian phóng điện nốt bằng ERE

Có thể sử dụng chính lênh RER này để ngắt máy phát theo 4 cách khácnhau để hoặc là duy trì điện cực ở vị trí điểm đặt cuối cùng hoặc là rút nốt nó

về vị trí ban đầu của nó

Không có phóng điện nốt Có phóng điện nốt

Sụ phóng điện nốt

ơng III:

Một số vấn đề về điện cực

và vật liệu điện cực.

1 Yêu cầu của vật liệu điện cực

Mọi vật liệu dẫn điện và dẫn nhiệt đều có thể dùng làm điện cực Nhng

để sử dụng chúng một cách kinh tế và hiệu quả thì chúng phải thoả mãn cácyêu cầu sau:

- Có tính dẫn điện tốt

- Có các tính chất nhiệt vật lý tốt nh độ dẫn nhiệt, khả năng nhậnnhiệt, có điểm nóng chảy và điểm sôi cao

- Có độ bền mòn cao, tức độ bền vững trong gia công tia lửa điện Đây

là tiêu chuẩn quan trọng nhất, nó đợc thể hiện bởi công thức về độbền mòn E:

- Có tính gia công tốt, nghĩa là phải dễ gia công Đồng thời vật liệu

điện cực phải rẻ, có khối lợng riêng nhỏ để có thể chế tạo các điệncực lớn nhng không quá nặng làm ảnh hởng đến khả năng chịu tảicủa máy

2 Các loại vật liệu điện cực.

Ngời ta phân biệt ba nhóm vật liệu điện cực:

- Nhóm vật liệu kim loại: Đồng điện phân, đồng-volfram, volfram, đồng thau và thép

bạc Nhóm vật liệu phi kim loại: Graphit

- Nhóm vật liệu pha trộn kim loại-phi kim loại: Đồng-graphit

Ngoài ra, các vật liệu nh: thép, volfram, nhôm, molipđen, hợp kimcứng chỉ đựơc sử dụng làm điện cực trong một số ứng dụng đặc biệt

Dới đây ta đi tìm hiểu một vài vật liệu điện cực phổ biến nhất trong giacông tia lửa điện

Trong nhóm vật liệu kim loại, thờng dùng đồng điện phân và volfram

Đồng điện phân phù hợp để gia công thép Nó có thể đợc dùng nhiều lần

để gia công thô hoặc gia công tinh Việc gia công đồng điện phân hầu nh

không có khó khăn gì nhng khó hơn graphit Điện cực đồng điện phân cần đợckhử ứng suất nội để tránh bị biến dạng do sự giải phóng ứng suất nội trong khigia công tia lửa điện.

Với đồng điện phân, nếu tăng cờng độ phóng điện thì luôn luôn gắn vớiviệc điện cực bị mòn nhiều hơn Nhng ở graphit thì khác, nếu tăng cờng độphóng tia lửa điện thì sự mòn điện cực không đổi, chỉ khi dòng phóng tia lửa

điện rất cao (trên 200A) thì mới có sự thay đổi độ mòn điện cực

+ Graphit có độ bền xung nhiệt

+ Graphit có tính dẫn điện tốt, độ dẫn điện là 10 m

+ Graphit có độ dẫn nhiệt cao hơn nhiều kim loại

+ Độ giãn nở nhiệt rất thấp, bằng 3.10-6/K và chỉ bằng 1/6 độ giãn nởnhiệt của đồng điện phân (17.10-6/K)

+ Dới tác dụng của nhiệt trong quá trình gia công tia lửa điện các điệncực graphit vẫn giữ đợc hình dáng ngay cả khi các điện cực có thànhmỏng và phức tạp.

+ Nhợc điểm:

+ Graphit dòn, làm yếu đôi chút quan hệ mài mòn ở góc điện cực.+ Graphit không thích hợp khi gia công tinh, do đạt độ nhám thấp.Graphit có độ hạt càng nhỏ thì càng đắt

2.4 Đồng-graphit:

Khối lợng riêng: 2,43,2 g/cm3

Điện trở riêng: 35 mm2/m

Độ bền gẫy: 700900 kg/cm2

Để pha trôn ra đông-graphit, ngời ta dùng phơng pháp chân không, trong

đó để đồng điền đầy các lỗ hổng của graphit Do vậy trong quá trình gia côngtia lửa điện, đồng có xu hớng chảy ra khỏi các lỗ hổng của graphit nên chất l-ợng bè mặt gia công không đợc tốt nh graphit

Vật liệu điện cực đồng-graphit chỉ dùng cho những nhiệm vụ đặc biệt vì

nó rất đắt, nhng nó có độ bền vững tốt hơn so với graphit nên thờng đợc dùnglàm các điện cực nhỏ cho các chi tiết tinh xảo

3 Gia công xung định hình nhiều giai đoạn.

Việc gia công xung định hình theo nhiều giai đoạn có thể đợc thực hiệnbằng hai cách:

- Dùng một điện cực nhng trong mỗi giai đoạn sử dụng một chế độ giacông khác nhau, thờng là gia công thô trớc, gia công tinh sau để rútngắn thời gian hoàn thành lòng khuôn nhng vẫn đảm bảo chất lợngyêu cầu

- Sử dụng nhiều điện cực đơn giản cho nhiều giai đoạn để gia côngmột lòng khuôn phức tạp

Sự tính toán chính xác về hình dáng

điện cực đợc sử dụng để tiết kiệm thời gian

và tiền bạc Đây là vấn đề của tính hiệu

quả trong việc chọn phơng án chế tạo điện

cực Trong việc chế tạo điện cực ngời ta có

thể chọn một trong hai phơng án:

+ Gia công bằng một điệncực phức tạp trong một bớc

+ Gia công bằng nhiều điệncực đơn giản trong nhiều giai đoạn

Nếu so sánh chi phí sản xuất của hai

phơng án trên thì phơng án thứ hai thờng

kinh tế hơn Một bề mặt vừa tinh vừa

phức tạp có thể nhận đợc bằng cách sử

dụng nhiều điện cực đơn giản và gia công

trong nhiều giai đoạn

Trong sản xuất tự động hoá, quá

trình gia công nhiều giai đoạn dùng nhiều

điện cực khác nhau, ngời ta sử dụng một

Magazin điện cục

bộ thay đổi điện cực tự động, còn gọi là magazin điện cực Nó sẽ tự động thay

đổi điện cực theo chơng trình định sẵn

4 Gia công xung định hình với chức năng hành tinh.

Chức năng hành tinh là chức năng của hệ điều khiển để tạo ra các trình tựchuyển động phức tạp của điện cực đợc lập trình từ trớc trong hệ điều khiểncủa máy

Có thể sử dụng các chức năng hành tinh để chế tạo các long khuôn màkhông phụ thuộc vào hình dáng và kích thớc của điện cực Điều này cho phép

sử dụng các điện cực nhỏ hơn và kinh tế hơn

Ta có thể đạt đợc độ chính xác cao về kích thớc mà không phải nỗ lựcnhiều nhờ kỹ thuật hành tinh ở một vài m cuối cùng của lòng khuôn ta cóthể đạt đợc bằng việc gia công nhắc lại bằng một điện cực đơn giản Phơngpháp này bù đợc độ mòn của điện cực Trong khi đó nếu dùng phơng phápthông thờng thì ta phải dùng một điện cực phức tạp đắt tiền và phải thờngxuyên thay nó do chúng bị mòn

Có nhiều quỹ đạo chuyển động hành tinh có thể thực hiện theo các kiểukhác nhau, các chuyển động hành tinh có thể chỉ đợc thực hiện trong mặtphẳng XY hoặc có thể đợc mở rộng hành tinh theo không gian ba chiều để tạo

ra hình côn, hình chóp

Gia công xung định hình với chức

năng hành tinh so với gia công xung định

hình thông thờng có các u điểm sau:

- Số lợng điện cực ít hơn

- Dòng chảy tự nhiên tốt hơn của

chất điện môi

- Độ chính xác cao hơn và độ mòn

trải đều trên toàn bộ điện cực

- Lợng hớt vật liệu lớn hơn

Mở rộng hành tinh

Trục Z bị khoá Trục Z tụ do

Quỹ đạo hành tinh mặt phẳng X/Y

Tròn

Hình sao

Hình chóp Không tròn

Hình côn y

x y

Các kiểu khác nhau của chuyển động hành tinh.

Độ lệch tâm

Sai số hình dáng

Nhợc điểm của xung định hình với chức năng hành tinh:

- Độ phức tạp trong thiết kế điện cực tăng lên và phải chọn các bớcgia công khác nhau

- chuyển động tròn có sai số hình dáng, các góc vuông lòng khuôncần phải đợc phóng điện riêng về sau Trong trờng hợp điện cựcphức tạp sẽ tạo nên một mặt phẳng vòng tròn nhỏ có bán kính bằngbán kính lệch tâm của chuyển động hành tinh của dụng cụ

Ta có thể tránh đợc hoàn toàn hoặc một phần việc tạo ra mặt phẳng vòngtròn nhỏ trên bằng cách chọn đúng hình dáng hoàn toàn đầy đủ của điện cực

- Đối với điện cực hình trụ:

D = d + 2bi + 2ri

Trong đó:

D - Đờng kính danh nghĩa của lòng khuôn

d - Đờng kính điện cực

i - Số bớc của chuyển động hành tinh

ri - Độ lệch tâm lớn nhất đối với bớc i

bi - Khoảng cách giữa thành lòng khuôn và thành điện cực ở bớc i với: bi = Si + Rti + Zi

Chiến lợc gia công với chức năng hành tinh:

Điều này có nghĩa là xác định từng bớc của quá trình gia công xung địnhhình với chức năng hành tinh Đối với mỗi bớc gia công phải xác định:

+ Chiều cao nhấp nhô cuối cùng của bề mặt gia công

+ Dung sai hình học cuối cùng của lòng khuôn

+ Hình học điện cực ( bao gồm khe hở mặt trớc, khe hở mặt bên).+ Độ mòn lớn nhất của điện cực

Các thông số này có thể đợc đọc ngay trên màn hình của máy đối với cácbớc gia công khác nhau

Trong hầu hết các chiến lợc gia công hành tinh thì số bớc gia công là cố

định sẵn từ trớc

5 Đánh bóng bằng xung định hình.

Trong việc chế tạo dụng cụ, khuôn mẫu hiện đại, ngày càng yêu cầu cao

về chất lợng bề mặt dụng cụ và khuôn mẫu Việc đánh bóng bằng xung địnhhình là cần thiết do kết cấu của khuôn có nhiều chỗ rất khó hoặc không thể

đánh bóng bằng tay đợc Ưu điểm cơ bản là bớc gia công này có thể hoàn toàn

tự động

Đánh bóng bằng xung định hình là một sự phát triển tiếp tục của giacông xung định hình ở đây, một bề mặt cực kỳ bóng đợc tạo ra mà trên ảnhchụp mặt cắt mài cho thấy có một lớp rất mỏng, đồng nhất, không vết nứt tế vi

và có chiều dầy đều đặn

Hiệu quả của đánh bóng bằng gia công xung định hình có thể đợc giảithích nh sau:

Khi đánh bóng, trên cơ sở của nguyên tắc vật lý sẽ tạo ra một bề mặt códạng các hố nhỏ Chiêu sâu các hố nhỏ đó đợc chỉ rõ trong các giá trị độ nhám

bề mặt Ra, Rt và Rz Trong gia công tinh chiều sâu của các hố nhỏ này luônluôn giảm đi do sự giảm của dòng phóng tia lửa điện Hiệu quả đánh bóngxuất hiện do sự san bằng các bề mặt dạng hố nhỏ này Các đỉnh nhọn bị nóngchảy ra và xuất hiện các hố phóng điện đồng đều và cực kỳ phẳng

Có rất nhiều thông số của phơng pháp tác dụng lên hiệu quả đánh bóng

và có ý nghĩa quyết định đối với thành quả đánh bóng Nhng điều cơ bản củaphơng pháp đánh bóng là sự đấu cực âm của điện cực Qua đó, sự phân chianăng lợng trong khe hở sẽ đợc thực hiện sao cho các quá trình truyền năng l-ợng cần thiết cho đánh bóng có thể xẩy ra đợc

Vật liệu phôi cũng có ảnh hởng quan trọng, thép có thành phần Cacboncao không phù hợp với đánh bóng Các loại thép dụng cụ hợp kim cao đợcdùng trong chế tạo dụng cụ và khuôn mẫu đều có thể đợc đánh bóng tốt hoặcrất tốt bằng gia công xung định hình

Vì trong đánh bóng, các giá trị khe hở phóng điện có thể đạt đợc nhỏnhất nên độ chính xác in hình càng lớn Do đó, tính chất bề mặt của điện cựctrớc khi đánh bóng phải thật hoàn hảo Nhìn chung, bề mặt phôi đợc đánhbóng không bao giờ tốt hơn bề mặt điện cực Nhng đối với đánh bóng trongchuyển động hành tinh thì độ nhám của bề mặt điện cực lại không ảnh hởnglắm

Các thông số làm việc của máy phát xung cũng là những yếu tố ảnh hởnglên sự đánh bóng Ví dụ, chỉ cần một thông số không đợc điều chỉnh tối u thìcũng không thể đạt đợc bề mặt trơn nhẵn, ở đây đòi hỏi điện áp đánh lửa phảicao, cờng độ phóng điện nhỏ, độ kéo dài xung và khoảng cách xung ngắn.Một cách lý tởng ở các thiết bị xung định hình hiện đại là các thông số nàyphải nằm trong một công nghệ thích hợp Trên các máy xung định hình ngàynay có thể tạo ra một bề mặt đánh bóng cao với Ra<0,1m

6 Gia công xung định hình theo côngtua.

Gia công xung định hình theo côngtua mang ý nghĩa là hớt vật liệu bởimột điện cực chạy theo côngtua trong không gian Nhiều nhà thiết kế máy đãcho ra đời các máy xung định hình cho phép điện cực chuyển động phức tạptrong không gian Gia công xung định hình theo côngtua sẽ rất hiệu quả khi

mà các hình dáng phức tạp có thể đợc làm bởi các điện cực đơn giản ( hìnhtrụ, hình vuông, ) đợc đặc trng bởi chi phí thấp

Điện cực hình trụ khi gia công còn đợc quay quanh trục của nó Sự quaynày có một u điểm nữa là độ mòn điện cực đồng đều

Quỹ đạo điện cực có thể đợc tính toán bằng các thuật toán có sẵn Tuynhiên, sự thay đổi khe hở phóng điện có thể đợc đa vào tính toán

Quỹ đạo lập trình có thể là 2D hoặc 3D Khi gia công xung định hình 2D

- Gia công rãnh: khi gia công rãnh thì chỉ cần lập trình điểm Địên cực

sẽ đi từ điểm này đến điểm khác theo một côngtua nào đó trongphôi

Ưu điểm của gia công xung định hình 2D:

- Dùng đợc các điện cực tiêu chuẩn rẻ

- Độ mòn điện cực ít quan trọng vì khi gia công nó đợc bù

- Có thể dùng cờng độ dòng điện cao

- Độ mòn điện cực đối xứng chiều trục

- Có trình tự tiêu chuẩn đo điện cực

Nhợc điểm:

- Cần có hệ thống lập trình NC để sinh ra quỹ đạo điện cực

- Điện cực nhỏ hơn và nhiệt độ cao hơn đa tới sự xuất hiện cục bộ Do

đó việc làm nguội điện cực bằng dòng chảy chất điện môi là rất quantrọng

- Biến động của khe hở phóng điện gây ra sai số lớn

- Tạo ra quỹ đạo điện cực đúng là quan trọng nhng đắt tiền

- Khe hở phóng điện mặt bên đi xuống gLu.

Khi gia công prôfin, ta chỉ có khe hở mặt trớc gf, và khe hở mặt bên gls, ở

đờng đi bên cạnh điện cực Khi tạo ra quỹ đạo điện cực phải đa các khe hởphóng điện này vào tính toán

Phần II:

Tổng quan về khuôn cho sản phẩm nhựa.

I Các bộ phận chính của khuôn và chức năng của chúng.

Khuôn là một cụm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đó nhựa đợc phun vào,

đợc làm nguội rồi đẩy sản phẩm ra

Sản phẩm đợc tạo hình giữa hai phần của khuôn Khoảng trống ở giữa haiphần khuôn đợc điền đầy nhựa và nó sẽ mang hình dáng sản phẩm Phần lõmvào sẽ xác định hình dạng ngoài của sản phẩm đợc gọi là lòng khuôn, phầnxác định hình dạng bên trong của sản phẩm đợc gọi là lõi

Phần tiếp xúc lõi và lòng khuôn gọi là đờng phân khuôn Ngoài ra khuôncòn có các bộ phận khác:

1 Tấm kẹp phía trớc: kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun

2 Tấm khuôn phía trớc: là phần cố định của khuôn tạo thành phầntrong và phần ngoài của sản phẩm

3 Vòng định vị: đảm bảo vị trí thích hợp của vòi phun với khuôn

4 Bạc cuống phun: nối vòi phun và kênh nhựa với nhau qua tấm kẹpphía trớc và khuôn trớc

5 Sản phẩm

6 Bộ định vị: đảm bảo cho sự phù hợp giữa phần cố định và phầnchuyển động của khuôn

7 Tấm đỡ: giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài

8 Khối đỡ: dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía sau đểcho tấm đẩy hoạt động đợc

9 Tấm kẹp phía sau: kẹp phần chuyển động của khuôn vào máy épphun

10 Chốt đẩy: dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi khuôn mở

11 Tấm giữ: giữ chốt đẩy vào tấm đẩy

12 Tấm đẩy: đẩy chốt đẩy đồng thời với quá trình đẩy

13 Bạc dẫn hớng chốt: để tránh hoa mòn và hỏng chốt đỡ, tấm đẩy vàtấm giữ do chuyển động mạnh giữa chúng

Lõi khuôn Lòng khuôn

Khoảng trống giữa lòng khuôn và lõi khuôn

14 Chốt hồi về: làm cho chốt đẩy có thể quay trở lại khi khuôn đónglại.

15 Bạc mở rộng: dùng làm bạc kẹp để tránh mài mòn, hỏng tấm kẹpphía sau khối ngăn và tấm đỡ

16 Chốt đỡ: dẫn hớng chuyển động và đỡ cho tấm đỡ 5 tránh cho tấm

đỡ khỏi bị cong do áp lực đẩy cao

17 Tấm khuôn sau: là phần chuyển động của khuôn, tạo nên phần trong

và phần ngoài của sản phẩm

18 Bạc dẫn hớng: để tránh mài mòn nhiều hoặc làm hỏng tấm khuônsau vì bạc dẫn hớng có thể thay đợc

19 Chốt dẫn hớng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố định của khuôn

để liên kết chính xác hai phần của khuôn

II Yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép sản phẩm nhựa.

- Đảm bảo độ chính xác về kích thớc, hình dáng, biên dạng của sảnphẩm

- Đảm bảo độ bóng cần thiết cho cả bề mặt của lòng khuôn và lõi để

đảm bảo độ bóng của sản phẩm

- Đảm bảo độ chính xác về vị trí tơng quan giữa hai nửa khuôn

- Đảm bảo lấy đợc sản phẩm ra khỏi khuôn một cách dễ dàng

- Vật liệu chế tạo khuôn phải có tính chống mòn cao và dễ gia công

- Khuôn phải đảm bảo độ cứng vững khi làm việc, tất cả các bộ phậncủa khuôn không đợc biến dạng hay lệch khỏi vị trí cần thiết khichịu lực ép lớn (vài trăm tấn)

- Khuôn phải có hệ thống làm lạnh bao quanh lòng khuôn sao cholòng khuôn phải có một nhiệt độ ổn định để vật liệu dễ điền đầy vàolòng khuôn và định hình nhanh chóng trong lòng khuôn từ đó rútngắn chu kỳ ép và tăng năng suất

- Khuôn phải có kết cấu hợp lý không quá phức tạp sao cho phù hợpvới khả năng công nghệ hiện có

III Cơ sở dữ liệu cần thiết khi thiết kế khuôn.

 Bản vẽ chi tiết với đầy đủ kích thớc và các yêu cầu kỹ thuật nh:

- Vật liệu chế tạo chi tiết (loại nhựa)

- Vật liệu của lòng khuôn (do khách hàng yêu cầu)

- Độ chính xác của chi tiết bao gồm độ chính xác về kích thớc, độchính xác về hình dáng hình học và vị trí tơng quan giữa các bề mặt

- Số lợng chi tiết yêu cầu

- Các bề mặt làm việc và không làm việc của các chi tiết

 Các thông số kỹ thuật của máy ép nh :

- Lực ép lớn nhất của máy ép có thể ép đợc

- Khối lợng vật liệu lớn nhất mà máy có thể gia công đợc

- Kích thớc bàn máy để lắp khuôn

- áp lực phun lớn nhất của máy

- Khoảng mở tối đa và tối thiểu của máy

- Kích thớc lỗ định vị khuôn trên bàn máy

 Số lợng lòng khuôn của bộ khuôn cần thiết kế

IV Các kiểu khuôn phổ biến.

1 Khuôn hai tấm.

Phơng pháp dùng hai tấm rất thông dụng trong hệ thống khuôn, vì nó

đơn giản Tuy nhiên, đối với sản phẩm loại lớn không bố trí đợc miệng khuôn

ở tâm, hoặc sản phẩm có nhiều miệng phun hoặc khuôn nhiều lòng khuôn, cầnnhiều miệng phun ở tâm thì kết cấu khuôn có thể thay bằng hệ thống khuôn batấm

2 Khuôn ba tấm.

Khuôn 3 tấm cũng đợc sử dụng khi cần thiết khi bố trí cổng nhựa ở trungtâm hoặc nhiều cổng nhựa cho các đờng chảy riêng vào trong lòng khuôn Đốivới những chi tiết vách mỏng có dòng chảy nhựa rộng và dài Hai hoặc nhiềucổng nhựa có hớng vào trong chi tiết có thể tạo nên lu lợng dòng chảy bằngnhau và tránh đợc hiện tợng phân luồng dòng chảy Khuôn 3 tấm rất phù hợpvới nhiều trờng hợp

Đối với những khuôn phức tạp, độ cứng vững của các phần khuôn là rấtquan trọng và khi lắp rắp phải cẩn thận và bảo đảm từng bớc lắp ráp diễn rasuôn sẻ. ứng suất đợc gây ra bởi lực kẹp khuôn có thể đủ lớn và có thể lànguyên nhân gây ra các biến dạng Chúng cần đợc kiểm tra sử dụng phân tíchsức bền vật liệu để duy trì bảo đảm những biến dạng của khuôn không vợt quálợng biến dạng cho phép của khuôn Trong trờng hợp đặc biệt, khi lực kẹp vợtquá mức cho phép thì có thể làm biến dạng những chi tiết của khuôn, biếndạng đó đủ để co giãn đàn hồi trở lại, lúc đó sự đẩy ra lớn hơn độ co của nhựa

và kết quả là bị kẹt Đối với họ khuôn bố trí nhiều lòng khuôn, các lòng khuôn