CHƯƠNG 4 MÁY GIA CÔNG BẰNG ĐIỆN LY - ĐIỆN HÓA

chơng IV Máy gia công điện lý - điện hoá Các phơng pháp gia công điện hoá, ăn mòn điện, hoà tan dơng cực siêu âm tác động chùm tia điện tử, chùm tia sáng, v.v đợc gọi chung phơng pháp gia công diện lý - điện hoá Khác với phơng pháp gia công cắt gọt áp lực thông thờng, phơng pháp gia công điện lý điện hoá, lợng điện tợng vật lý đợc tạo lợng điện đợc xử dụng trực tiếp nh dụng cụ gia công Các phơng pháp gia công điện lý - điện hoá, có đặc điểm dới đây: 1- Có khả gia công vật liệu có tính chất lý (chẳng hạn có độ cứng cao) mà không cần có tác động mạnh mẽ lực nh cắt kim loại thờng gặp 2- Không cần phải có dụng cụ cắt mà độ cứng chúng phải lớn độ cứng vật liệu gia công 3- Giảm nhiều tiêu hao vật liệu gia công Điều có ý nghĩa vất quan trọng gia công kim loại vật liệu quí Chẳng hạn cắt vật liệu kim cơng, đá quý, v.v rãnh cắt hẹp nên có hiệu kinh tế cao 4- Độ xác gia công cao, trờng hợp mà phơng pháp gia công thông thờng khó thực 5- Có thể thực hàng loạt nguyên công, chép hình tất bề mặt phôi mà phơng pháp gia công thông thờng không thực đợc Quá trình công nghệ tơng đối không phức tạp 6- Có thể gia công chỗ chi tiết lớn mà không cần phải có máy chuyên dùng lớn giảm đợc số lợng bớc công nghệ gia công chi tiết có hình dáng phức tạp 7- Có khả thực khí hoá tự động hoá 8- Có suất cao, có hiệu kinh tế Giảm lợng phế phẩm 9- Cải thiện tốt điều kiện lao động Các phơng pháp điện lý - điện hoá đợc phân loại nh sau: 66 1- Dựa sở tác động nhiệt dòng điện có: - Gia công tiếp xúc điện - Gia công tia lửa điện - Gia công xung điện - Gia công chùm tia điện tử - Gia công chùm tia - laze, v.v 2- Dựa sở tác động học dòng điện trờng điện từ Gồm có: - Gia công phơng pháp nổ điện - Gia công siêu âm - Gia công điện từ, v.v 3- Dựa sở tác động hoá học dòng điện gồm: - Làm điện hoá - Gia công đạt kích thớc điện hoá - Gia công hoà tan dơng cực (cơ - hoá - điện), v.v - Ngoài kết hợp phơng pháp kể trên, tuỳ theo trờng hợp cụ thể Các phơng pháp gia công điện lý - điện hoá đa dạng phong phú Chúng ta sâu nghiên cứu phơng pháp Gia công đạt kích thớc mà thôi; không nghiên cứu phơng pháp khác nh: làm chi tiết, mài dụng cụ cắt gọt, v.v Dới giới thiệu số phơng pháp gia công điện lý - điện hoá thuộc lĩnh vực Gia công đạt kích thớc thờng gặp: I Máy gia công phơng pháp tiếp xúc điện Tất phơng pháp gia công tiếp xúc điện dựa sở: bóc táchvà thay đổi hình dáng bề mặt gia công tác động học kết hợp với tác động nhiệt độ dòng điện sinh bề mặt gia công Trong phơng pháp nhiệt phát sinh nơi bề mặt tiếp xúc điện trở đợc nâng cao Phơng pháp dùng điện áp thấp Nếu ta tăng điện áp lại xuất ăn mòn điện Số lợng nhiệt chỗ tiếp xúc (khi tợng ăn mòn điện, tức cha phát sinh hồ quang) là: Q = 0,24 I2 R t 67 Q : tính ca-lo; I : tính ampe; R : tính ôm; t : tính sec Nếu tăng điện áp lên giới hạn từ 10 ữ 22 vôn bóc tách kim loại tác động phối hợp tợng học với tiếp xúc điện (nhiệt) ăn mòn điện (hồ quang) Nếu ta tăngđiện áp lớn 22 ữ 25 vôn trình xẩy tợng ăn mòn điện (hồ quang) tác động; lúc lực tác động học coi nh không đáng kể * Đặc điểm phơng pháp gia công tiếp xúc điện là: - Năng suất cao nhng chất lợng bề mặt gia công thấp, ngời ta thờng dùng để gia công thô chi tiết có kích thớc lớn - Sử dụng dụng cụ gia công rẻ tiền - Có khả thực nguyên công công nghệ khác - Có nhiều tiếng ồn - áp lực dụng cụ cắt lên phôi thấp - Có khả điều chỉnh chế độ gia công phạm vi rộng Trang bị dụng cụ cắt phơng pháp gia công tiếp xúc điện đơn giản Phần lớn trang bị nguyên công gia công gồm có đĩa quay với tốc độ cao Đĩa vừa điện cực vừa dụng cụ để bóc tách kim loại đa kim loại khỏi vùng cắt 1- Chi tiết gia công 2- Đĩa Một vài ví dụ sơ đồ nguyên lý gia công: Đĩa Đĩa Chi tiết gia công a) Dao tiện mài b) 68 a) Phay tiếp xúc điện Hình a b) Mài dụng cụ cắt phơng pháp tiếp xúc điện (hình b) c) Tiện phơng pháp tiếp xúc điện: + Các phơng pháp Chi tiết gia công việc cắt gọt thông thờng ra, có Dao tiện dòng điện qua nên vùng cắt phát sinh nhiệt làm cho lực cắt giảm tăng suất trình bóc tách kim loại, đặc biệt gia công vật liệu cứng c) vật liệu đợc nhiệt luyện Nếu ta không quan tâm nhiều đến vấn đề suất mà giữ nh suất cắt gọt vật liệu phơng pháp thông thờng ta nâng cao đợc độ bóng bề mặt gia công - Các thiết bị theo không phức tạp Chẳng hạn tiện tiếp xúc điện, thực máy tiện thông thờng Cùng với phận cung cấp điện có điện áp thấp từ 0,2 đến vôn với cờng độ cao đợc cách điện với phận khác máy II Các máy gia công ăn mòn điện: Gia công kim loại ăn mòn điện đợc dựa sở tác động nhiệt xung điện tử, đợc sinh điện cực (dụng cụ cắt phôi gia công) Việc bóc tách kim loại nhờ có dòng hồ quang gián đoạn Trong tia lửa điện hồ quang, dòng điện tử tập trung chuyển động với vận tốc lớn từ điện cực sang điện cực khác; tạo nên bề mặt điện cực sóng va đập Do tác động sóng va đập tác động nhiệt, kim loại gia công xuất ứng suất cơ, ứng suất lan hớng Mặt khác gặp bề mặt kim loại sóng lại phản xạ ngợc lại, phản xạ ngợc lại lại thay đổi dấu Do tợng nh nói làm cho phần tử kim loại chỗ mà sóng điện tử va đập vào bị bóc (bị ăn mòn) Nếu ta cho điện cực tiến vào phôi hai tạo đợc hình dáng cần thiết phôi 69 Vật liệu dùng để làm điện cực (dụng cụ) là: đồng, đồng thau, nhôm, gang, vônfơram gờraphít Việc chọn vật liệu điện cực - dụng cụ phụ thuộc vào hình thức gia công, vật liệu đợc gia công kiểu máy phát xung, (đợc lấy theo tài liệu hớng dẫn) - Quá trình gia công đợc tiến hành môi trờng chất lỏng không dẫn điện, ví dụ: dầu biến thế, dầu công nghiệp 12 hỗn hợp dầu với dầu hoả, v.v - Trang bị chủ yếu máy phát xung ( ) đợc sản xuất theo tiêu chuẩn hoá - Tùy thuộc vào tính chất dòng điện tử đợc sử dụng ngời ta chia máy gia công phơng pháp ăn mòn điện thành ba loại: - Các máy gia công tia lửa điện - Các máy gia công xung điện - Các máy gia công ăn mòn điện hoà tan dơng cực (kết hợp với điện hoá) 1- Gia công tia lửa điện - Ta gọi K hệ số đặc trng cho dòng xung điện tử đợc sử dụng (K tỉ số khoảng thời gian nhắc lại xung thời gian tác dụng hiệu nó) - Trong gia công tia lửa điện thời gian tác động có hiệu xung lên bề mặt kim loại nhỏ (thờng vài phần trăm micrô giây), hệ số đặc trng K lớn S - Dới sơ đồ nguyên tắc phơng pháp gia công tia lửa điện: - Dòng điện từ máy phát xung đợc dẫn đến điện cực - dụng cụ cắt đến chi tiết gia công R Điện cực nối với cực âm, chi tiết nối với cực dơng máy phát xung điện 70 Quá trình đợc tiến hành môi trờng chất lỏng không dẫn điện (nh nói) Gia công kim loại đợc thực với kích thích tia hồ quang, phát sinh bề mặt điện cực chi tiết ứng với khe hở xác định Do tác động hồ quang, phát sinh nhiêt độ cao khoảng chừng 4000 ữ 50000c Mặt khác dới tác động sóng điện tử va đập, làm cho lớp kim loại chi tiết bị nóng chảy bị bóc + Gia công tia lửa điện có đặc điểm dới đây: 1- Có thể gia công thô với xuất 100ữ500mm3/phút với độ bóng cấp ữ đến gia công tinh với xuất 0,1 ữ 0.01mm3/phút độ bóng cấp ữ Đơng nhiên việc thực chế độ gia công phạm vi rộng nh máy khó khăn Do ngời ta thực chuyên môn hoá thiết bị theo chế độ gia công cho phù hợp 2- chế độ gia công tinh xuất thấp 3- Độ mòn điện cực - dụng cụ tơng đối lớn phụ thuộc vào chế độ điều kiện gia công 4- Sử dụng trực tiếp điện cực dụng cụ nối với cực âm nguồn 5- Có hình thành bề mặt gia công lớp khuyết tật mỏng, lớp tuỳ thuộc vào chế độ gia công thô tinh 6- Có khả hoá tự động hoá trình gia công Gia công thô, tinh đặc biệt tinh phụ thuộc vào chế độ gia công (năng lợng thời gian tác động xung, điện áp điện cực, tần số xung, v.v ) Các thông số đợc chọn theo hớng dẫn lý lịch máy, theo tài liệu hớng dẫn khác Do đặc điểm kể nên máy gia công tia lửa điện thờng đợc dùng để gia công lỗ có đờng kính nhỏ, khe hẹp, chi tiết có kích thớc không lớn, bề mặt mà sau có thực thêm nguyên công mài nghiền đánh bóng nh gia công khuôn mẫu v v 2- Gia công xung điện Khác với gia công tia lửa điện chỗ, gia công xung điện dùng xung hồ quang mà hệ số đặc trng k nhỏ, nhng với lợng tần số xung lại khác Ví dụ: Khi gia công thô ngời ta dùng 71 lợng lớn nhng tần số xung lại thấp (thời gian xung lớn hơn) Còn gia công tinh, dùng lợng nhỏ, nhng tần số lại cao Để tạo xung điện ngời ta dùng máy phát xung riêng Khác với gia công tia lửa điện chi tiết gia công nối với cực âm (-) Còn dụng cụ nối với cực dơng (+) Việc bóc kim loại trạng thái giọt kim loại lỏng Điện cực dụng cụ đợc chế tạo từ vật liệu có độ dẫn nhiệt cao nh: đồng, nhôm, hợp kim chúng; Các vật liệu than grafit chuyên dùng vônfơram Trong trình gia công, bề mặt điện cực dụng cụ chi tiết gia công xuất phần tử kim loại đợc bóc phần tử điện cực bị mòn Vì ta dùng lợng xung nhỏ việc làm vùng điện cực khó khăn Điều làm giảm hiệu trình gia công Vì lẽ mà buộc phải thực trình gia công xung điện hai giai đoạn: Lúc đầu ta dùng xung điện có lợng lớn nhng tần số thấp để gia công thô, để bóc phần lớn số kim loại cần phải gia công Sau giảm lợng tăng tần số xung để gia công tinh (nhằm bóc đỉnh nhấp nhô lại) Cờng độ bóc kim loại 1cm2, diện tích bề mặt gia công chế độ công suất hợp lý thép 35 ữ 60mm3/phút Điều cho phép vận tốc tiến sâu dụng cụ vào chi tiết khoảng 0,35 ữ 0,6mm/phút mà không phụ thuộc vào kích thớc bề mặt gia công Độ nhẵn bề mặt : - Khi gia công thép: 2,5 < Ra < àcr - Khi gia công hợp kim cứng 1,25 < Ra < 2,5 àcr Phơng pháp xung điện dùng để gia công khuôn rèn dập lớn trung bình, chi tiết nhiệt luyện làm từ vật liệu khó gia công cắt gọt 3- Gia công - hoá - điện: Gia công - hoá - điện, thực chất kết hợp hai trình tác động lên kim loại: trình thứ tác động hoà tan điện hoá kết hợp với bóc tách học phần tử kim loại, trình thứ hai tác động trình ăn mòn điện tác động xung điện tử với bóc tách học phần tử kim loại 72 Về nguyên tắc phơng pháp thực nhiều nguyên công gia công khác nhau, nhng phổ biến đợc dùng nguyên công: cắt đứt, xọc mặt phẳng, mài, v.v Dới sơ đồ nguyên tắc cắt đứt R v S (Ha) (Hb) tục) quay Dụng cụ cắt 1là dạng đĩa (hoặc băng dây liên với vận tốc (v) lợng tiến vào phôi (S) Đa dung dịch điện phân vào vùng dụng cụ cắt phôi để thực trình điện hoá (ta học phần sau) kim loại Lúc bề mặt phôi vùng gia công hình thành lớp mỏng, lớp có độ bền nên dễ bị dụng cụ bóc tách khỏi phôi (H b) Sau bị bóc tách lại hình thành lớp mỏng mới, lại bị bóc tách tiếp tục Đồng thời với trình vừa kể lại có tác động trình ăn mòn điện, tách lớp mỏng kim loại lại xuất tia lửa điện tạo nên sóng điện tử va đập nh nói phần gia công ăn mòn điện Gia công - hoá - điện có đặc điểm dới đây: 1- Khi gia công thô độ bóng thấp (3 ữ ) nhng có suất cao 2000 ữ 6000 mm3/phút Khi gia công tinh độ bóng cao (10 ữ 11 ) nhng suất thấp ữ 2mm3/phút 2- Độ mòn tơng đối dụng cụ - điện cực không lớn, thờng gia công thô không (20 ữ 30)% gia công tinh không (2 ữ 3)% 3- Có thể gia công đợc kim loại vật liệu có độ cứng 4- Có khả điều chỉnh chế độ gia công từ thô sang tinh mà dừng máy lấy chi tiết gia công khỏi máy 5- áp lực riêng dụng cụ lên chi tiết gia công thấp 73 6- Do cần phải có chuyển động tơng đối dụng cụ cắt chi tiết gia công nên hạn chế việc sử dụng phơng pháp số nguyên công Vì phơng pháp dùng phổ biến nguyên công cắt mài 7- Việc dùng dung dịch thuỷ tinh lỏng làm môi trờng làm việc làm cho việc xử dụng phơng pháp phức tạp III Máy gia công siêu âm: 1- Gia công siêu âm: Phơng pháp gia công siêu âm thờng dùng để gia công vật liệu cứng ròn nh: thuỷ tinh, gốm, xứ, hợp kim cứng, kim cơng, v.v Phơng pháp dựa sở: hạt mài nhận đợc lợng từ dụng cụ có giao động với tần số cao, va đập vào bề mặt chi tiết gia công bóc lớp kim loại chỗ bị va đập Ngày máy gia công siêu âm, dựa vào công suất chia thành nhóm: Nhóm công suất nhỏ (0,03 ữ 0,2kw); nhóm công suất trung bình (0,25 ữ 1,5kw) nhóm công suất lớn (1,6 ữ 4kw) Song máy có công suất trung bình đợc xử dụng phổ biến Dới sơ đồ nguyên tắc gia công siêu âm Đầu biến đổi gồm có tập hợp kim loại (Nikel, v.v ) có khả thay đổi kích thớc chiều dài từ trờng thay đổi Đầu lắp vào thân 4, thân dịch chuyển lên xuống Nhờ có đầu tập trung 3, biên độ giao động dọc đợc khuyếch đại truyền đến dụng cụ cắt Do dụng cụ nhận đợc giao động với tần số cao (siêu âm) với biên độ lớn khoảng từ 35 đến 45àcr Mặt đầu dụng cụ giao động làm cho hạt mài dung dịch mài chuyển động với tần số va đập cao (16 ữ 30) (Kilôhec) va Đến máyvàphát đập tách lớp kim loại (vật liệu gia công) khỏi chi tiết gia côngsiêu âm Dung dịch mài đợc đa vào vùng gia công tự chảy bơm Nước Các hạt mài dùng các-bít-bo, bột kim cơng Còn dụng cụ thép bon 45, 40x, Y8A, Y10A v v Năng xuất gia công hợp kim cứng đạt tới 200mm3/phút với độ nhẵn 0,16 [...]... hơi Ngời ta chia phơng pháp gia công bằng các chùm tia thành hai loại: - Gia công bằng chùm tia ánh sáng (tức La De) - Gia công bằng chùm tia điện tử 79 Gia công bằng La - De là hình thức gia công vật liệu nhờ có tác động của các chùm tia ánh sáng Các chùm tia sáng này đợc bức xạ bởi các máy phát quang lợng tử - Các máy này gọi tắt là đầu phát La - De Nh vậy đầu phát La - De là một dụng cụ vật lý có... tợng hoà tan điện hoá dơng cực và nhờ có sự luân chuyển của dung dịch điện phân giữa 2 điện cực Ta thay dao phay bằng đĩa điện cực bằng than Đĩa điện cực cũng dễ dàng tạo và sửa hình dáng của nó khi cần thiết Đĩa điện cực (-) - Giữa chi tiết (phôi) và đĩa điện cực có khe hở 0,01 ữ 0,05 mm - Ta tới dung dịch điện phân lên đĩa - Chi tiết đóng vai trò dơng cực và đợc gia công bằng ăn mòn điện - hoá Khe hở... hình thành + Gia công bằng chùm tia điện tử: Về nguyên tắc cũng tơng tự, nghĩa là cũng có đầu phát các chùm tia điện tử, có bộ phận tập trung các chùm tia, tập trung năng lợng của tia điện tử vào điểm đợc gia công Phạm vi xử dụng: gia công bằng chùm tia điện tử đợc xử dụng trong nhiều nguyên công khác nhau, nhng phổ biến là nguyên công hàn và một phần để gia công đạt kích thớc ví dụ gia công lỗ Song... A-A IV Máy gia công bằng điện hoá Phơng pháp gia công kim loại bằng điện hoá dựa trên cơ sở nguyên lý hoà tan cục bộ dơng cực Phơng pháp này cho chất lợng bề mặt gia công cao, chi tiết lại không chịu ảnh hởng tác động của nhiệt Điện cực dụng cụ lại không bị mòn Phơng pháp này thờng đợc dùng để gia công các bề mặt phức tạp từ những vật liệu đặc biết cứng, vật liệu dòn, vật liệu dẻo Với các nguyên công. .. Dung dịch điện phân đợc lựa chọn theo: (+) Phôi dung dịch điện phân - Thành phần hoá học của vật liệu đợc gia công - Năng xuất, độ chính xác, độ bóng yêu cầu Các công việc khác khi vận hành cũng tơng tự nh máy phay Ví dụ vận tốc quay của đĩa đợc đặt ở tốc độ 20 ữ 30 m/s Lợng chạy dao dọc của bàn máy phụ thuộc vào chiều sâu gia công và vật liệu phôi Ví dụ: 0,01 ữ 0,5 mm/s V Máy gia công bằng La - De Phơng... phân chia các đầu phát La - De thành nhiều loại: Ví dụ: Đầu La - De khí, đầu La - De chất lỏng và đầu La - De tinh thể Đá hồng ngọc (Ru bi) nhân tạo có thêm 0, 04 ữ 0,05% nguyên tử Crôm hoá trị 3 đã đợc dùng rộng rãi để làm vật liệu tinh thể cho đầu phát La - De Ví dụ: Các máy phát La - De kiểu - 20 ; - 2; OP - 0,2 của Liên Xô cũ Còn các máy phát La - De kiểu MC - 1; C - 1; OC 100 (của Liên Xô)... chính xác gia công 0,02 ữ 0,05 mm Độ nhẵn bề mặt: 0,32 < Ra < 2,5 micơrông Một trong những máy gia công bằng phơng pháp điện hoá là máy phay Máy này dựa trên cơ sở của máy phay ngang Song có thay đổi đôi chút về kết cấu và thay đổi vật liệu đối với ụ trục chính và với những chi tiết tiếp xúc với dung dịch điện phân 78 Khác với máy phay là ở đây dụng cụ cắt không trực tiếp tiếp xúc với chi tiết gia công. .. bền của đá cũng tăng 2 3 nước Êmusia 1 0,1 ữ0,2 4- Đầu siêu âm cỡng bức giao dọc: Để tăng hiệu quả của quá trình khoan, khoét lỗ ngời ta đặt giao động siêu âm lên dụng cụ khoan khoét Trong thân 2 đặt đầu rung điện từ 1 Đầu 1 nối với máy phát điện siêu âm 3 -1 0 đặt ở bên cạnh máy khoan Đầu 1 biến giao động điện tần số cao thành giao động cơ học tần số cao; giao động này truyền đến mũi khoan Trong đầu... xạ - Dới đây là sơ đồ nguyên lý của máy gia công bằng La - De kiểu MC (Liên Xô) Chùm tia La de đợc phát ra từ đầu phát La de 1, đi qua màng điều chỉnh 2, rồi qua hệ thống quang học gồm các vật kính 4, qua tấm kính bảo vệ 5 rồi hớng tập trung vào vật thể gia công 6 ống ngắm 3 giúp ta quan sát và điều chỉnh chùm tia Máy đợc cung cấp năng lợng từ nguồn 7 Sự bức xạ đợc tập trung trên bề mặt đợc gia công. .. kính 7 1 2 3 4 5 6 hình cầu thì bức xạ đợc tập trung vào một điểm và hình thành lỗ tròn nhỏ trên vật liệu gia công (thờng dùng để gia công các lỗ nhỏ) Nếu dùng kính hình trụ thì bức xạ tập trung vào một đờng mà chiều dài của nó (nh là một lỡi cắt) đợc xác định bằng tiết diện ngang của chùm tia máy phát 80 Nếu là gia công lỗ nhỏ chẳng hạn thì năng lợng tập trung vào một điểm trên bề mặt gia công làm cho