3. Nội dung chính của đồ án:
6.5 Chế tạo điện cực gia côngbằng phƣơng pháp xung định hình
Gia công điện cực đóng vai trò quan trọng trong gia công tia lửa điện. Độ chính xácgia công một mặt phụ thuộc vào độ chính xác của điện cực, mặt khác điện cực khi gia công bị hƣ hỏng phải chỉnh lại. Chi phí chế tạo điện cực ảnh hƣởng lớn đến tính kinh tế của quá trình công nghệ. Các phƣơng pháp gia công điện cực chủ yếu là:
+ Cắt gọt.
+ Đúc (đúc chính xác). + Ép.
+ Phun kim loại. + Mạ điện phân.
- Phương pháp cắt gọt: nguyên lý cơ sở của việc gia công điện cực bằng cắt gọt là chế tạo chi tiết có dạng lồi thƣờng dễ hơn chế tạo chi tiết có dạng lỗ. Bên cạnh đó dao cắt có thể chế tạo từ nhiều bộ phận đều cạnh, dễ cắt gọt. Với điện cực để khoan hoặc khoét thì cần chú ý khi gia công tránh để sinh những đƣờng gân dọc, vì những đƣờng gân này sẽ in hình trên lỗ. Phƣơng pháp cắt gọt chủ yếu để gia công các điện cực có hình dạng đơn giản hoặc chỉ sử dụng trong sản xuất đơn chiếc. Cần phải nhớ rằng với phƣơng pháp này khôn thể gia công chính xác điện cực bằng đồng đỏ.
- Phương pháp đúc: chủ yếu để gia công điệnc cực có dung sai lớn hơn 0.2mm. Trƣờng hợp gia công thô thì dùng điện cực có kích thƣớc nhỏ. Vật liệu của điện cực thƣờng là đồng thau và zamak. Nhiều trƣờng hợp sau khi đúc phải gia công hoàn chỉnh. Phƣơng pháp này không đƣợc phổ biến lắm.
- Phương pháp ép:Chủ yếu sử dụng để gia công điện cực dùng trong gia công lỗ sâu. Trong phần lớn trƣờng hợp ngƣời ta ép những điện cực mà sau này sẽ sử dụng để gia
98
công một khuôn mới. Trƣờng hợp gia công số lƣợng lớn điện cực, chỉ có thể làm khuôn riêng. Nên chú ý đến độ co của điện cực sau khi ép.
- Phương pháp cắt:Dùng để chế tạo điện cực làm dao cắt, bằng cách dùng một chày có sẵn để cắt từ kim loại ra những miếng giống nhau, sau đó ghép chúng thành cây và tán đinh lại. Có thể dùng hóa chất để sửa chữa kích thƣớc theo yêu cầu.
-Phun kim loại: Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng trong trƣờng hợp gia công lỗ phức tạp. Có thể làm nhiều khuôn từ thạch cao từ một điện cực mẫu. Bằng phƣơng pháp phun kim loại trên khuôn thạch cao sẽ tạo ra điện cực. Cần phải chú ý rằng bề sâu của lỗ không đƣợc lớn hơn hai lần bề rộng. Để tránh hiện tƣợng phát nóng quá mức, phải tiến hành phun kim loại từng bƣớc. Độ chính xác tƣơng đƣơng với điện cực làm bằng phƣơng pháp ép. Điện cực đƣợc phun kim loại có độ xốp, do đó nếu dùng vật liệu đặc để chế tạo thì điện cực có độ mòn ít hơn.
-Điện phân: Bằng công nghệ điện phân có thể chế tạo điện cực có độ chính xác từ 0.01÷0.02mm. Nguyên lý của phƣơng pháp này là điện phân, ví dụ đồng có thể làm đầy khuôn thạch cao. Vật liệu của điện phân rất tinh nên rất có lợi cho việc chế tạo điện cực. Không phải mất nhiều công vì có thể điện phân qua nhiều ngày mà không cần trông coi.
Dùng một điện cực nhƣng trong mỗi giai đoạn sử dụng một chế độ gia công khác nhau, thƣờng là gia công thô trƣớc rồi đến gia công tinh.
Sử dụng nhiều điện cực đơn giản cho nhiều giai đoạn để gia công một lòng khuôn phức tạp.
Hình 6.5:Gia công lòng khuôn phức tạp bằng 3 điện cực trong 3 giai đoạn.
Nếu so sánh chi phí sản xuất một điện cực phức tạp với nhiều điện cực đơn giản thì cách thứ hai thƣờng kinh tế hơn. Một bề mặt vừa tinh, vừa phức tạp có thể nhận đƣợc bằng cách sử dụng nhiều điện cực đơn giản và gia công tron nhiều giai đoạn. Trong sản xuất tự động hóa, trong quá trình gia công nhiều giai đoạn dùng nhiều điện cực khác nhau, ngƣời ta sử dụng một bộ phận thay đổi điện cực tự động (giống ổ chứa dao tự động) còn gọi là magazin điện cực. Nó sẽ tự động thay đổi điện cực theo chƣơng trình định sẵn.
99
Hình 6.6:Hình ảnh một số loại điện cực.
Điện cực quay
Thiết bị điện cực quay bao gồm một trục chính xác, một cơ cấu dẫn động và một bộ điều khiển tốc độ. Hầu hết các trục đƣợc thiết kế sẵn với các vòng phớt lắp sẵn để thực hiện việc sục chất điện môi qua điện cực. Dẫn động cho trục có thể bằng thủy lực hoặc khí nén. Thiết bị dẫn động bằng khí nén đƣợc thiết kế để vận hành ngay cả khi chìm trong chất điện môi. Sự quay của trục giúp giải quyết một số khó khăn gặp phải khi gia công các lỗ nhỏ. Chuyển động tƣơng đối giữa điện cực và chi tiết gia công làm luân chuyển chất điện môi xuyên qua khe hở phóng điện, cải thiện quá trình sục rửa và tăng tốc độ cắt. Cùng với sự tăng tốc độ cắt, chất lƣợng bề mặt gia công tốt hơn nhiều so với việc sử dụng điện cực cố định. Các lỗ đƣợc gia công bằng điện cực quay có xu hƣớng tròn và thẳng hơn, bề mặt đạt độ bóng cao hơn vì ảnh hƣởng của bề mặt điện cực không đều bị giảm đến tối thiểu.
Điện cực chuyển động hành tinh
Các phƣơng pháp đề xuất đƣợc tích hợp trong một hệ thống CAD để đơn giản hóa quá trình thiết kế điện cực chuyển động hành tinh EDM và để tạo thuận lợi cho hệ thống CAM.Thiết kế điện cực trong hệ thống CAD yêu cầu một số bƣớc để thực hiện nó. Đầu tiên, một mô hình thiết kế 3D đƣợc xây dựng trong một hệ thống CAD. Mô hình thiết kế là một bản thiết kế chi tiết mà kích thƣớc phải đƣợc theo sau bởi một sản phẩm đƣợc tạo ra vào cuối của quá trình thiết kế. Tiếp theo, một nhà thiết kế lựa chọn một mô hình chu kỳ quỹ đạo đƣợc sử dụng để gia công mô hình. Hình 5.3 cho thấy mô hình chu kỳ quỹ đạo hai và ba chiều thƣờng đƣợc sử dụng trong ngành công nghiệp. Cần lƣu ý rằng mỗi mô hình chu kỳ có điểm xuất phát khác nhau nhƣng chủ yếu bắt đầu từ trung tâm. Ngoài ra, mỗi chuyển động có quỹ đạo khác nhau đỉnh tùy thuộc vào mô hình chu kỳ. Một nhà thiết kế nên xác định quỹ đạo phối hợp với chu kỳ mô hình đƣợc lựa chọn và độ dài của quỹ đạo để xác định sự lựa chọn của mỗi điểm trên bề mặt điện cực.
100
Điện cực chuyển động hành tinh khác đáng kể so với điện cực quay về nguyên tắc vận hành và ứng dụng thực tế. Trong gia công điện cực chuyển động hành tinh, thƣờng điện cực không quay quanh trục của nó, đúng hơn là nó quay tròn quanh một quỹ đạo quy định. Kích thƣớc của các lỗ gia công bằng điện cực chuyển động hành tinh đƣợc xác định bởi kích thƣớc điện cực và bán kính quỹ đạo. Các điện cực với các góc vuông bên ngoài sẽ để lại một bán kính ở mỗi góc của lỗ chúng tạo ra và chúng bằng bán kính của quỹ đạo cộng với khoảng cách phóng điện. Chuyển động tƣơng đối giữa điện cực và chi tiết gia công khi điện cực chuyển động hành tinh cải thiện quá trình sục chất điện môi. Sở dĩ nhƣ vậy là do: thứ nhất, khoảng cách trung bình giữa điện cực và chi tiết gia công lớn hơn khe hở phóng điện trong quá trình EDM chuẩn vì bán kính của quỹ đạo; thứ hai, bản chất của chuyển động điện cực tạo nên một tác động bơm dầu qua khe hở gia công. Những cải thiện này có vai trò quan trọng trong gia công vì khi gia công tinh thì khe hở gia công nhỏ. Cùng với lợi ích về sục chất điện môi, điện cực chuyển động hành tinh cũng có một vài kết quả mong muốn khác so với gia công bằng điện cực cố định.
Hình 6.7:Quỹ đạo đạo chuyển động 2, 3 chiều của các loại điện cực điển hình:
Khi gia công bằng điện cực chuyển động hành tinh, mặt đầu điện cực bị mòn ít hơn vì độ mòn phân phối qua các mặt của điện cực cũng nhƣ dƣới đáy. Chất lƣợng cắt của mặt bên và đáy là nhƣ nhau. Nó cũng đƣợc dùng gia công khi yêu cầu dung sai trong phạm vi hẹp. Bằng dụng cụ đơn giản, phƣơng pháp này cho phép gia công hình dạng phức tạp nhƣ bề mặt côn ngƣợc, cắt rãnh trong… mà phƣơng pháp gia công EDM truyền thống không thực hiện đƣợc.
101 Quỹ đạo hành tinh mặt
phẳng XY Mở rộng hành tinh Trục Z bị khóa Trục Z tự do Tròn Hình côn Không tròn Hình chóp Hình sao
Hình 6.8:Một số kiểu chuyển động hành tinh.