Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới độ chính xác gia công, khi gia công cắt dây các vật liệu khó gia côn doc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP






LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY






NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ
CÔNG NGHỆ TỚI ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG, KHI
GIA CÔNG CẮT DÂY CÁC VẬT LIỆU KHÓ
GIA CÔNG

NGUYỄN TIẾN NGA






THÁI NGUYÊN - 2009

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin đƣợc cảm ơn Thầy giáo TS. Nguyễn Trọng Hiếu – Thầy
đã hƣớng dẫn tôi về sự định hƣớng đề tài, cách tiếp cận và nghiên cứu đề tài, cách
khai thác sử dụng tài liệu tham khảo cũng nhƣ sự chỉ bảo trong quá trình tôi làm
luận văn.
Tôi muốn bày tỏ lởi cảm ở các thày giáo công tác tại Phòng thí nghiệm Kỹ
thuật Cơ khí và Động lực - Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện
và tận tình giúp đỡ, hƣớng dẫn sử dụng các trang thiết bị thí nghiệm trong quá trình
tôi làm luận văn.
Tôi xin cảm ơn Ban Giám đốc, cán bộ công nhân viên công ty TNHH Quang
Nam (Khu công nghiệp Phố nối A - Thị trấn Nhƣ Quỳnh - Hƣng Yên) đã tạo điều
kiện để tôi đƣợc thực tế thăm quan các loại máy cắt dây, đồng thời công ty đã cung
cấp đầy đủ các mẫu thí nghiệm có chất lƣợng tốt để tôi thực hiện luận văn.

Cuối cùng tôi muốn bày tỏ lòng cảm ơn đối với gia đình, các thầy giáo, cô
giáo, các bạn đồng nghiệp đã ủng hộ, động viên giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học
tập, nghiên cứu và làm luận văn này.

Tác giả




Nguyễn Tiến Nga










Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3
MỤC LỤC

Trang
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục 2
Danh mục các bảng biểu 6

Danh mục các đồ thị, hình vẽ 6
Mở đầu 12
I. Tính cấp thiết của đề tài 12
II. Mục đích và đối tƣợng nghiên cứu 14
III. Phƣơng pháp nghiên cứu 14
IV. Phạm vi nghiên cứu 15
V. Nội dung của đề tài 15
VI. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn 15
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN 17
1.1
Đặc điểm của phƣơng pháp gia công tia lửa điện
17
1.1.1
Các đặc điểm chính của phƣơng pháp gia công tia lửa điện
17
1.1.2
Khả năng công nghệ của phƣơng pháp gia công tia lửa điện
17
1.2
Các phƣơng pháp gia công tia lửa điện
18
1.2.1
Phƣơng pháp gia công xung định hình
18
1.2.2
Phƣơng pháp gia công cắt dây tia lửa điện
18
1.2.3
Các phƣơng pháp khác
18

1.3
Cơ sở của phƣơng pháp gia công tia lửa điện
20
1.3.1
Bản chất vật lý
20
1.3.2
Cơ chế bóc tách vật liệu
25
1.4
Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình gia công tia lửa điện
26
1.4.1
Các đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện
26
1.4.2
Dòng điện và bƣớc của dòng điện
30
1.4.3
Ảnh hƣởng của khe hở phóng điện δ
30
1.4.4
Ảnh hƣởng của điện dung C
33

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

4
1.4.5
Ảnh hƣởng của diện tích vùng gia công

33
1.4.6
Ảnh hƣởng của sự ăn mòn điện cực
34
1.5
Lƣợng hớt vật liệu khi gia công tia lửa điện
34
1.6
Chất lƣợng bề mặt
35
1.6.1
Độ nhám bề mặt
36
1.6.2
Vết nứt tế vi và các ảnh hƣởng về nhiệt
36
1.7
Độ chính xác tạo hình khi gia công tia lửa điện
37
1.8
Các hiện tƣợng xấu khi gia công tia lửa điện
38
1.8.1
Hồ quang
38
1.8.2
Ngắn mạch, sụt áp
39
1.8.3
Xung mạch hở, không có dòng điện

40
1.8.4
Sự quá nhiệt của chất điện môi
40
1.9
Các yếu tố không điều khiển đƣợc
40
1.9.1
Nhiễu hệ thống
41
1.9.2
Nhiễu ngẫu nhiên
41
1.10
Dung dịch chất điện môi trong gia công tia lửa điện
41
1.10.1
Nhiệm vụ của dung dịch chất điện môi
41
1.10.2
Các loại chất điện môi
43
1.10.3
Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi
43
1.10.4
Các loại dòng chảy của chất điện môi
45
1.10.5
Hệ thống lọc chất điện môi

47

CHƢƠNG II: MÁY CẮT DÂY VÀ CÁC THÔNG SỐ ĐIỀU
CHỈNH TRONG QUÁ TRÌNH GIA CÔNG
49
2.1
Sơ bộ về máy cắt dây tia lửa điện
49
2.1.1
Công dụng của máy cắt dây tia lửa điện
49
2.1.2
Ƣu nhƣợc điểm của phƣơng pháp gia công cắt dây tia lửa điện
50
2.1.2.1
Ƣu điểm
50
2.1.2.2
Nhƣợc điểm
50
2.2
Độ chính xác khi gia công tia lửa điện
51
2.3
Điện cực và vật liệu điện cực
54
2.3.1
Yêu cầu của vật liệu làm điện cực
54

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

5
2.3.2
Các loại dây điện cực
55
2.4
Sự thoát phoi trong cắt dây tia lửa điện
55
2.5
Nhám bề mặt khi cắt dây
56
2.6
Các thông số về điện trong điều khiển máy cắt dây tia lửa điện
57
2.6.1
Dòng phóng tia lửa điện I
e
và bƣớc của dòng điện
57
2.6.2
Độ kéo dài xung t
i

57
2.6.3
Khoảng cách xung t
0

57

2.6.4
Điện áp đánh lửa U
i

57
2.6.5
Khe hở phóng điện
57
2.7
Lập trình gia công trên máy cắt dây
58
2.7.1
Các trục điều khiển và hệ tọa độ
59
2.7.2
Các chức năng “G”
59


CHƢƠNG III: THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG
CỦA CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC
KÍCH THƢỚC
71
3.1
Thiết kế thí nghiệm
71
3.1.1
Các giả thiết của thí nghiệm
71
3.1.2

Điều kiện thực hiện thí nghiệm
71
3.1.2.1
Thiết bị thí nghiệm
71
3.1.2.2
Vật liệu gia công
73
3.1.2.3
Các thiết bị đo
74
3.2
Nhóm thí nghiệm
76
3.2.1
Mô hình định tính quá trình cắt dây tia lửa điện
76
3.2.2
Các thông số đầu vào của thí nghiệm
77
3.3
Khảo sát độ chính xác gia công
78
3.3.1
Phƣơng pháp đánh giá
79
3.3.2
Nghiên cứu ảnh hƣởng đơn của U
i
; I

e
; t
0

79
3.3.2.1
Vật liệu ở trạng thái thƣờng
80
3.3.2.2
Vật liệu ở trạng thái tôi cải thiện
85
3.3.2.3
Vật liệu ở trạng thái nhiệt luyện
90
3.3.3
Mối quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc
94

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6
3.3.3.1
Vật liệu ở trạng thái thƣờng
95
3.3.3.2
Vật liệu ở trạng thái tôi cải thiện
100
3.3.3.3
Vật liệu ở trạng thái nhiệt luyện
105

3.3.4
Nghiên cứu độ chính xác công tua
110

Kết luận chƣơng 3
113

Kết luận chung
114

Tài liệu tham khảo
116

Phụ lục
117

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Danh mục các mã G
Bảng 2.2 Danh mục các mã lệnh M
Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật của máy cắt dây CW322S
Bảng 3.2 Thành phần hóa học các nguyên tố mác thép SKD61

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý gia công tia lửa điện
Hình 1.2. Pha đánh lửa
Hình 1.3. Sự hình thành kênh phóng điện
Hình 1.4. Sự hình thành và bốc hơi vật liệu
Hình 1.5. Đồ thị điện áp và dòng điện trong một xung phóng điện.
Hình 1.6. Mối quan hệ giữa V
w
và t
i
[1]

Hình 1.7. Mối quan hệ giữa θ và t
i
[1]
Hình 1.8. Mối quan hệ giữa R
max
và t
i
(với t
i
= t
d
+ t
e
).

[1]
Hình 1.9- Ảnh hƣởng của t
i
và t
0
đến năng suất gia công [1]
Hình 1.10- Ảnh hƣởng của khe hở phóng điện δ
Hình 1.11. Quan hệ giữa η và a
p
[1]
Hình 1.12. Ảnh hƣởng của điện dung C [1]
Hình 1.13. ảnh hƣởng của diện tích vùng gia công F [1]
Hình 1.14. Các thông số ảnh hƣởng đến năng suất khi gia công EDM
Hình 1.15. Vùng ảnh hƣởng nhiệt của bề mặt phôi
Hình 1.16. Hiện tƣợng hồ quang điện [1]

Hình 1.17. Hiện tƣợng ngắn mạch sụt áp [1]
Hình 1.18. Hiện tƣợng xung mạch hở [1]
Hình 1.19. Dòng chảy bên ngoài
Hình 1.20. Dòng chảy áp lực

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8
Hình 2.1. Sơ đồ máy cắt dây tia lửa điện
Hình 2.2. Sự cân bằng về lực khi cắt thẳng và sai số hình học khi cắt góc.
Hình 2.3. Các trƣờng hợp khó gia công đối với dòng chảy đồng trục
Hình 2.4. Khe hở phóng điện trong gia công cắt dây tia lửa điện
Hình 2.5. Các lệnh dịch chuyển đƣờng kính dây G41/G42
Hình 3.1.1 Máy cắt dây CW322S
Hình 3.1.2 Ảnh máy đo tọa độ 3 chiều Beyond Crysta C544
Hình 3.2 Mô hình hóa quá trình gia công tia lửa điện
Hình 3.3 Khe hở phóng điện δ
Hình 3.3.2 Sơ đồ gia công mẫu thí nghiệm
Hình 3.3.2.1.1 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt, đo
theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.
Hình 3.3.2.1.2 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt, đo
theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.
Hình 3.3.2.1.3 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện I
e
đến chiều rộng rãnh cắt,
đo theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.
Hình 3.3.2.1.4 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện I
e
đến chiều rộng rãnh cắt,
đo theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật.

Hình 3.3.2.1.5 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t
0
đến chiều rộng
rãnh cắt, đo theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.
Hình 3.3.2.1.6 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t
0
đến chiều rộng
rãnh cắt, đo theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật.
Hình 3.3.2.1.7 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt của lỗ
hình tròn.
Hình 3.3.2.1.8 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện Ie đến chiều rộng rãnh cắt
của lỗ hình tròn.
Hình 3.3.2.1.9 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t
o
đến chiều rộng
rãnh cắt của lỗ hình tròn.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9
Hình 3.3.2.2.1 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt, đo
theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.
Hình 3.3.2.2.2 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt, đo
theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật.
Hình 3.3.2.2.3 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện I
e
đến chiều rộng rãnh cắt,
đo theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.
Hình 3.3.2.2.4 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện I
e

đến chiều rộng rãnh cắt,
đo theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.
Hình 3.3.2.2.5 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t
0
đến chiều rộng
rãnh cắt, đo theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.
Hình 3.3.2.2.6 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t
0
đến chiều rộng
rãnh cắt, đo theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật.
Hình 3.3.2.2.7 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt của lỗ
hình tròn.
Hình 3.3.2.2.8 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện đến chiều rộng rãnh cắt
của lỗ hình tròn.
Hình 3.3.2.2.9 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t
o
đến chiều rộng
rãnh cắt của lỗ hình tròn.
Hình 3.3.2.3.1 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt, đo
theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.
Hình 3.3.2.3.2 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt, đo
theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật.
Hình 3.3.2.3.3 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện I
e
đến chiều rộng rãnh cắt,
đo theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.
Hình 3.3.2.3.4 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện I
e
đến chiều rộng rãnh cắt,
đo theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật.

Hình 3.3.2.2.5 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t
0
đến chiều rộng
rãnh cắt, đo theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

10
Hình 3.3.2.2.6 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t
0
đến chiều rộng
rãnh cắt, đo theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật.
Hình 3.3.2.3.7 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt của lỗ
hình tròn.
Hình 3.3.2.3.8 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện đến chiều rộng rãnh cắt
của lỗ hình tròn.
Hình 3.3.2.3.9 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t
o
đến chiều rộng
rãnh cắt của lỗ hình tròn.
Hình 3.3.3.1.1 Quan hệ giữa khe hở rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo theo
chiều dài lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của điện áp đánh lửa U
i
.
Hình 3.3.3.1.2 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo
theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của điện áp đánh lửa U
i
.
Hình 3.3.3.1.3 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo

theo chiều dài lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện I
e
.
Hình 3.3.3.1.4 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc,
đo theo chiều dài lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện I
e
.
Hình 3.3.3.1.5 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo
theo chiều dài lỗ hình cắt, dƣới ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng điện t
0

Hình 3.3.3.1.6 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo
theo chiều rộng lỗ hình cắt, dƣới ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng điện t
0

Hình 3.3.3.1.7 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt đến độ chính xác kích thƣớc của lỗ
tròn, dƣới ảnh hƣởng điện áp đánh lửa U
i
.
Hình 3.3.3.1.8 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt đến độ chính xác kích thƣớc của lỗ
tròn, dƣới ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện I
e
.
Hình 3.3.3.1.9 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc của lỗ
tròn, dƣới ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng lửa điện t
0
.
Hình 3.3.3.2.1 Quan hệ giữa khe hở rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo theo
chiều dài lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của điện áp đánh lửa U
i

.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

11
Hình 3.3.3.2.2 Quan hệ giữa khe hở rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo theo
chiều rộng lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của điện áp đánh lửa U
i
.
Hình 3.3.3.2.3 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo
theo chiều dài lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện I
e
.
Hình 3.3.3.2.4 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo
theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện I
e
.
Hình 3.3.3.2.5 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo
theo chiều dài lỗ hình cắt, dƣới ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng điện t
0

Hình 3.3.3.2.6 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo
theo chiều rộng lỗ hình cắt, dƣới ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng điện t
0

Hình 3.3.3.2.7 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt đến độ chính xác kích thƣớc của lỗ
tròn, dƣới ảnh hƣởng điện áp đánh lửa U
i
.
Hình 3.3.3.2.8 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt đến độ chính xác kích thƣớc của lỗ

tròn, dƣới ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện I
e
.
Hình 3.3.3.2.9 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc của lỗ
tròn, dƣới ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng lửa điện t
0
.
Hình 3.3.3.3.1 Quan hệ giữa khe hở rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo theo
chiều dài lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của điện áp đánh lửa U
i
.
Hình 3.3.3.3.2 Quan hệ giữa khe hở rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo theo
chiều rộng lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của điện áp đánh lửa U
i
.
Hình 3.3.3.3.3 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo
theo chiều dài lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện I
e
.
Hình 3.3.3.3.4 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo
theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện I
e
.
Hình 3.3.3.3.5 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo
theo chiều dài lỗ hình cắt, dƣới ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng điện t
0

Hình 3.3.3.3.6 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo
theo chiều rộng lỗ hình cắt, dƣới ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng điện t
0

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

12
Hình 3.3.3.3.7 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt đến độ chính xác kích thƣớc của lỗ
tròn, dƣới ảnh hƣởng điện áp đánh lửa U
i
.
Hình 3.3.3.3.8 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt đến độ chính xác kích thƣớc của lỗ
tròn, dƣới ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện I
e
.
Hình 3.3.3.3.9 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc của lỗ
tròn, dƣới ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng lửa điện t
0
.
Hình 3.3.4.1 Các hình dáng biên dạng gia công thƣờng gặp
Hình 3.3.4.2 Ảnh hƣởng của lực điện trƣờng và lực phóng điện lên dây
Hình 3.3.4.3 Hình dáng của dây trong vùng gia công

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

13
PHẦN MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng các sản phẩm cơ khí nhƣ tua bin
máy phát điện, động cơ máy bay, dụng cụ, khuôn mẫu… không ngừng tăng lên.
Trong những sản phẩm cơ khí đó chứa đựng những chi tiết có hình dáng hình học
rất phức tạp và đƣợc làm từ những vật liệu cứng, lâu mòn và siêu cứng nhƣ là các
vật liệu composit nền kim loại, gốm nguyên khối và gốm composit, almindes v.v…
Việc gia công chúng bằng công nghệ cắt gọt thông thƣờng (Tiện; Phay; Mài v.v…)
là vụ cùng khó khăn, đôi khi không thể gia công đƣợc. Thực tế này đòi hỏi cần phải
phát triển các công nghệ gia công mới để gia công những vật liệu đó (phƣơng pháp
gia công không truyền thống). Một trong những phƣơng pháp đó đƣợc tìm ra vào
năm 1943 do hai vợ chồng ngƣời Nga Lazarenko là phƣơng pháp gia công tia lửa
điện (EDM) và ngày nay một trong số các phƣơng pháp gia công tia lửa điện là
phƣơng pháp gia công cắt dây bằng tia lửa điện. Phƣơng pháp này đƣợc gọi là gia
công WEDM (Wire Electrical Discharge Machine), đây là phƣơng pháp gia công
đƣợc phát minh và sử dụng rộng dãi trên thế giới vào những năm 50 của thế kỷ XX

nhƣng ít tự động hóa. Ngày nay nhờ sự phát triển của điều khiển số và công nghệ
thông tin mà phƣơng pháp này đã đƣợc hiện đại hóa rất cao và đó trang bị điều
khiển số CNC trên các máy WEDM.
Ƣu điểm của phƣơng pháp này là:
- Có khả năng cắt hầu hết các loại vật liệu dẫn điện.
- Độ chính xác cao (độ bóng Ra = 1,6 † 0,8 μm).
- Chi tiết gia công có độ dầy lớn (có thể đạt tới 500 mm).
- Gia công đƣợc những lỗ, rãnh định hình có kích thƣớc rất nhỏ.
- Cắt đƣợc các hình dạng 3D đặc biệt.
- Cắt các công tua phức tạp.
Từ những năm 80 của thế kỷ XX đến nay, rất nhiều doanh nghiệp trong nƣớc
đó trang bị các loại máy, thiết bị sử dụng công nghệ WEDM nhằm cải tiến phƣơng
pháp gia công, nâng cao giá trị sản phẩm. Bên cạnh những kết quả đạt đƣợc về mặt

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14
công nghệ thì nói chung cũng gặp những khó khăn nhất định về kỹ thuật và hiệu
quả kinh tế khi sử dụng các máy và thiết bị này cũng chƣa cao bởi các nguyên nhân
sau:
- Việc chuyển giao công nghệ chƣa đầy đủ.
- Đầu tƣ trang thiết bị không đồng bộ, thiết bị không rõ nguồn gốc.
- Giá thành đầu tƣ lớn nên mức khấu hao cao.
- Số lƣợng sản phẩm sản xuất trên máy thƣờng theo loạt vừa và nhỏ.
- Chƣa chủ động đƣợc về bảo dƣỡng, bảo trễ máy…
Vấn đề đặt ra là làm thế nào để nâng cao hiệu quả khai thác, sử dụng loại máy này?
- Để nâng cao hiệu quả sử dụng loại máy này có nhiều cách nhƣng theo hƣớng
công nghệ thì ta cần thiết lập chế độ công nghệ hợp lý để đạt đƣợc độ chính xác
kích thƣớc cũng nhƣ năng suất gia công và chất lƣợng sản phẩm cao nhất. Điều này
các doanh nghiệp trong nƣớc thƣờng xác định dựa theo tài liệu kèm theo máy hoặc

theo kinh nghiệm. Do đó chƣa thấy ra đƣợc ảnh hƣởng của các thông số công nghệ
đến độ chính xác, năng suất và chất lƣợng gia công. Vì vậy mà hiệu quả khai thác,
sử dụng máy cũng hạn chế.
- Chế độ công nghệ gia công trên máy cắt dây phụ thuộc rất nhiều thành phần
hóa học của vật liệu chi tiết gia công cũng nhƣ tính dẫn điện và dẫn nhiệt. Do đó đối
với những loại vật liệu chi tiết gia công khác nhau (có độ cứng khác nhau) sẽ có chế
độ công nghệ gia công khác nhau. Các loại thép khó gia công nhƣ AISI304,
SKD61, X12M. Các loại thép này đƣợc ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống, đặc
biệt trong công nghiệp xe hơi, xây dựng, hóa học, dầu khí, chế tạo máy (khuôn mẫu,
dụng cụ cắt, dụng cụ đo kiểm…). Các loại thép này có hàm lƣợng hợp kim cao, việc
gia công những loại vật liệu này bằng các phƣơng pháp thông thƣờng đòi hỏi chi
phí lớn, năng suất và chất lƣợng gia công không cao nhƣng sử dụng phƣơng cắt dây
tia lửa điện thì rất hiệu quả. Vì tính dẫn điện và nhiệt của các loại vật liệu này khác
nhau, nên độ chính xác, năng suất và chất lƣợng gia công khi gia công cắt dây bị
thay đổi. Do vậy cần nghiên cứu tìm ra ảnh hƣởng của các thông số công nghệ đến

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

15
độ chính xác, năng suất, chất lƣợng gia công (độ nhám bề mặt) các loại vật liệu này
khi gia công cắt dây tia lửa điện.
- Hiện nay trên thế giới cũng nhƣ trong nƣớc đã có nhiều công trình khoa học
nghiên cứu về máy cắt dây nhƣ: Nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số công nghệ
ảnh hƣởng tới chất lƣợng bề mặt gia công trên máy cắt dây; Nghiên cứu ảnh hƣởng
của các thông số công nghệ tới năng suất và chất lƣợng trong gia công trên máy cắt
dây tia lửa điện.vv… Nhƣng chƣa có công trình khoa học nào nghiên cứu ảnh
hƣởng của các thông số công nghệ tới độ chính xác gia công khi gia công cắt dây,
nhất là đối với gia công những vật liệu khó gia công.
Vì thế đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới độ
chính xác gia công, khi gia công cắt dây các vật liệu khó gia công” đƣợc lựa chọn

để nghiên cứu nhằm mục đích tìm ra các thông số ảnh hƣởng và mức độ ảnh hƣởng
của các thông số công nghệ đó tới quá trình gia công các loại vật liệu khi gia công
là cần thiết, gúp phần nâng cao hiệu quả khai thác và sử dụng máy cắt dây, đồng
thời cũng là cở sở để nghiên cứu cho các máy khác và các vật liệu khác.
II. MỤC ĐÍCH VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
- Tìm ra mức độ ảnh hƣởng của các thông số công nghệ chính đến độ chính xác
kích thƣớc cũng nhƣ độ chính xác công tua khi gia công vật liệu khó gia công trên
máy cắt dây. Thông qua đó có thể xác định đƣợc những điều kiện gia công tối ƣu
nhất, nhằm đảm bảo độ chính xác về kích thƣớc cũng nhƣ độ chính xác về công tua
của chi tiết gia công với thời gian gia công là ngắn nhất.
III. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Dùng phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm.
- Nghiên cứu lý thuyết để tìm hiểu mối quan hệ giữa các chế độ công nghệ với
độ chính xác kích thƣớc.
- Thực nghiệm để kiểm chứng cơ sở lý thuyết về mối quan hệ giữa các chế độ
công nghệ với độ chính xác gia công thông qua việc xây dựng các đồ thị, các hàm
toán học biểu diễn mối quan hệ giữa chế độ công nghệ với chiều rộng khe hở rãnh
cắt và mối quan hệ giữa chiều rộng khe hở rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

16
IV. PHẠM VI NGHIÊN CỨU.
- Vật liệu thí nghiệm: Thép hợp kim khó gia công SKD61.
- Vật liệu điện cực làm bằng dây CuZn 0,25 mm.
- Đối tƣợng gia công: các biên dạng là đƣờng thẳng và cung tròn.
- Các thông số công nghệ nghiên cứu là: Điện áp ban đầu, cƣờng độ dòng
điện trung bình, thời gian kéo dài phát xung, thời gian trễ đánh lửa khoảng cách
xung, tốc độ tiến.
- Đo độ chính xác (độ chính xác kích thƣớc và độ chính xác công tua)

V. NỘI DUNG ĐỀ TÀI.
- Xuất phát từ đề tài nghiên cứu, ngoài phần mở đầu, kết luận chung và các
phụ lục luận văn này có nội dung nhƣ sau:
Chƣơng 1. Tổng quan về gia công tia lửa điện
- Nghiên cứu tổng quan về EDM.
Chƣơng 2. Máy cắt dây và các thông số điều chỉnh trong quá trình gia
công.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về quá trình cắt và các hiện tƣợng xảy ra trong
quá trình cắt.
- Nghiên cứu sự ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ đến quá trình cắt.
Chƣơng 3. Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số công
nghệ đến độ chính xác kích thƣớc gia công các loại vật liệu có độ cứng cao.
- Lập các ma trận thí nghiệm.
- Các kết quả thí nghiệm.
- Các kết luận.
VI. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN
Ý NGHĨA KHOA HỌC:
- Bằng các nghiên cứu cơ sở lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, luận văn đƣa
ra đƣợc các đồ thị biểu diễn mối quan hệ của các thông số công nghệ đến chiều rộng
rãnh cắt và đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với sai số kích

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

17
thƣớc. Từ đó đƣa ra chế độ cắt tốt nhất làm cơ sở cho việc tối ƣu hóa quá trình cắt
cũng nhƣ cho nghiên cứu khác của quá trình cắt.

Ý NGHĨA THỰC TIỄN:
- Kết quả nghiên cứu xác định chế độ cắt tối ƣu (U
i

, I
e
, t
0
) khi gia công trên
máy cắt dây EDM –CNC, để cải thiện độ chính xác gia công có ý nghĩa thực tiễn
trong nghiên cứu khoa học cũng nhƣ trong sản xuất nhƣ sau:
- Giúp cho việc lựa chọn chế độ công nghệ khi viết chƣơng trình gia công
NC trong quá trình chuẩn bị sản xuất đƣợc hợp lý hơn, hiệu quả khai thác, sử dụng
máy cắt dây EDM-CNC tốt hơn. Đây là một yếu tố có ý nghĩa quan trọng đối với sự
phát triển của doanh nghiệp trong môi trƣờng sản xuất kinh doanh luôn phải đối mặt
với sự cạnh tranh khốc liệt hiện nay trên thị trƣờng cũng nhƣ trong quá trình hội
nhập.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

18
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN
Năm 1943, thông qua việc nghiên cứu tuổi bền của các thiết bị đóng điện, hai
vợ chồng ngƣời Nga Lazarenko đã tìm ra phƣơng pháp gia công bằng tia lửa điện.
Họ sử dụng dòng tia lửa điện để làm một quá trình hớt đi một lớp kim loại mà
không phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu đó. Khi các tia lửa điện phóng ra thì một
lớp một lớp vật liệu trên bề mặt phôi sẽ bị hớt đi bởi một quá trình điện - nhiệt
thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại. Từ đó đến nay quá trình hớt vật liệu
trong gia công tia lửa điện vẫn đƣợc coi là phức tạp liên đến khoảng cách khe hở
phóng điện, đến thông tin về kênh plasma, về sự hình thành của cầu phóng điện
giữa hai điện cực, sự ăn mòn của cả hai điện cực,… các nghiên cứu về hiện tƣợng
phóng điện có những phát triển lớn trong những năm gần đây và đã đƣa ra thêm một
số phƣơng pháp gia công dùng nguyên lý của phƣơng pháp gia công tia lửa điện.
1.1. Đặc điểm của phƣơng pháp gia công tia lửa điện
Gia công tia lửa điện là phƣơng pháp gia công bằng cách phóng điện ăn mòn
trên cơ sở tác dụng nhiệt của xung điện đƣợc tạo ra do sự phóng điện giữa hai điện
cực.
1.1.1. Các đặc điểm chính của phƣơng pháp gia công tia lửa điện
- Điện cực (đóng vai trò là dụng cụ cắt): Có độ cứng thấp hơn nhiều so với
vật liệu phôi. Vật liệu phôi thƣờng là những vật liệu cứng và đã qua nhiệt luyện nhƣ
thép đã tôi, các hợp kim cứng. Vật liệu điện cực thƣờng là đồng, grafit…
- Vật liệu dụng cụ cắt và vật liệu phôi đề phải có tính dẫn điện tốt.
- Môi trƣờng gia công: Khi gia công phải sử dụng một chất lỏng điện môi
làm môi trƣờng gia công. Đây là dung dịch không dẫn điện ở điều kiện làm việc
bình thƣờng.
1.1.2. Khả năng công nghệ của phƣơng pháp gia công tia lửa điện.
Phƣơng pháp gia công tia lửa điện có thể tạo đƣợc các mặt định hình là

đƣờng thẳng, đƣờng cong, các rãnh định hình, các bề mặt có profin phức tạp,… với
độ bóng tƣơng đối cao (Ra = 1,6 † 0,8 μm) và độ chính xác cao (IT5).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

19
1.2. Các phƣơng pháp gia công tia lửa điện
Ngày nay, trong gia công cơ khí trên thế giới có hai phƣơng pháp gia công
tia lửa điện chủ yếu, đƣợc ứng dụng rộng rãi và đã có đóng góp đáng kể cho sự phát
triển về khoa học kỹ thuật của nhân loại đó là: phƣơng pháp gia công xung định
hình và phƣơng pháp gia công cắt dây bằng tia lửa điện WEDM.
1.2.1. Phƣơng pháp gia công xung định hình
Đây là phƣơng pháp dùng các điện cực đã đƣợc tạo hình sẵn để in hình (âm
bản) của nó lên bề mặt phôi. Phƣơng pháp này đƣợc dùng để chế tạo khuôn có hình
dạng phức tạp, các khuôn ép định hình, khuôn ép nhựa, khuôn đúc áp lực, lỗ không
thông…
1.2.2. Phƣơng pháp gia công cắt dây bằng tia lửa điện
Là phƣơng pháp dùng một dây dẫn điện có đƣờng kính nhỏ (0,1 - 0,3 mm)
cuốn liên tục và chạy theo một biên dạng định trƣớc để tạo thành một vết cắt trên
phôi. Phƣơng pháp này thƣờng dùng để gia công các lỗ suốt có biên dạng phức tạp
nhƣ các lỗ trên khuôn dập, khuôn ép, khuôn đúc áp lực, chế tạo các điện cực dùng
cho gia công xung định hình, gia công các rãnh hẹp, gấp khúc, các dƣỡng kiểm,…
1.2.3. Các phƣơng pháp khác:
Ngoài hai phƣơng pháp gia công chủ yếu trên, ngày nay trên thế giới còn có một
số phƣơng pháp gia công sử dụng nguyên lý gia công bằng cắt dây tia lửa điện nhƣ
sau:
- Gia công tia lửa điện dạng phay (Milling EDM): Là phƣơng pháp sử dụng một
điện cực chuẩn, hình trụ quay để thực hiện ăn mòn tia lửa điện theo kiểu phay. Sử
dụng phƣơng pháp này để gia công các hình dáng phức tạp do không phải chể tạo
điện cực phức tạp (để xung) mà sử dụng điện cực chuẩn sau đó điều khiển cho điện

cực cắt theo chƣơng trình gia công.
- Phủ bằng tia lửa điện (EDD): Là phƣơng pháp sử dụng hiệu quả của sự ăn
mòn tia lửa điện để phủ lên các bánh mài sau thời gian sử dụng nghiền cơ khí các
vật liệu rắn. Trong quá trình này, bánh mài phải có tính dẫn điện, bánh mài kim
cƣơng liên kết kim loại thƣờng đƣợc làm theo phƣơng pháp này. Điện áp xung đƣợc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

20
đặt vào giữa điện cực và bành mài, trong quá trình mài, tia lửa điện sinh ra sẽ bóc
tách các cạnh sắc trên bánh mài. Quá trình này cũng đƣợc sử dụng để chế tạo bánh
mài có hình dạng đặc biệt.
- Gia công EDM trợ giúp của siêu âm (Ultrasonic Aided EDM): Là phƣơng
pháp hớt vật liệu bằng tia lửa điện kết hợp với việc rung điện cực dụng cụ với tần số
rung bằng tần số siêu âm. Rung điện cực với tần số siêu âm giúp nâng cao khả năng
công nghệ và tăng đáng kể tốc độ gia công các lỗ nhỏ và siêu nhỏ.
- Mài xung điện (Abrasive Electrical Discharge Grinding- AEDG): Là phƣơng
pháp gia công trong đó vật liệu đƣợc bóc tách nhờ tác dụng kết hợp của ăn mòn tia
lửa điện và ăn mòn cơ khí.
- Gia công xung định hình siêu nhỏ (MEDM): Là một dạng xung định hình đặc
biệt trong đó điện cực đƣợc quay với tốc độ lớn (tới 10.000 vg/ph). Điện cực sử
dụng trong MEDM có kích thƣớc nhỏ và đƣợc chế tạo bằng các phƣơng pháp gia
công tia lửa điện khác. Phƣơng pháp này dùng để gia công các lỗ siêu nhỏ với độ
chính xác rất cao.
- Cắt dây tia lửa điện siêu nhỏ (MWEDM): Là phƣơng pháp cắt dây sử dụng
điện cực Tungsten, Wolfram có đƣờng kính dây nhỏ dƣới 10 μm. Phƣơng pháp này
dùng để gia công cắt dây các lỗ siêu nhỏ có kích thƣớc từ 0,1 † 1 mm, các vật liệu
khó gia công, các chi tiết có chiều dày mỏng,… hoặc dùng trong công nghệ chế tạo
các chi tiết bán dẫn.
- Gia công tia lửa điện theo kiểu đê chắn (Mole EDM): Là một quá trình gia

công đặc biệt cho phép gia công các hốc, rãnh dạng đƣờng cong hoặc đƣờng xuyến.
Hình dáng điện cực đƣợc sử dụng trong phƣơng pháp này giống nhƣ một thanh dẫn
có thể uốn cong và một hệ thống nhận dạng. Ngƣời ta sử dụng sóng siêu âm để
nhận dạng các đƣờng hầm gia công trong chi tiết.
- Xung định hình với 2 điện cực quay: Là phƣơng pháp sử dụng một điện cực
quay để ăn mòn một phôi quay. Khi phối hợp chuyển động của điện cực và phôi sẽ
tạo ra các hình dạng chi tiết khác nhau theo yêu cầu. Phƣơng pháp này là phƣơng
pháp gia công siêu chính xác và độ bóng siêu cao.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

21
1.3. Cơ sở của phƣơng pháp gia công tia lửa điện
1.3.1. Bản chất vật lý








Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý gia công tia lửa điện

Thực chất của phƣơng pháp gia công tia lửa điện là sự tách vật liệu ra khỏi bề
mặt phôi nhờ tia lửa điện. Sơ đồ nguyên lý gia công bằng tia lửa điện đƣợc mô tả
nhƣ hình 1.1.
Quá trình tách vật liệu ra khỏi bề mặt phôi cụ thể nhƣ sau:
Một điện áp đƣợc đặt vào giữa điện cực và phôi, không gian giữa hai điện cực
đƣợc điền đầy bằng một chất lỏng cách điện gọi là chất điện môi (Dielectric). Khi

hai điện cực tiến lại gần vào nhau đến một khoảng giá trị tới hạn nào đó thì xảy ra
hiện tƣợng phóng điện, một dòng điện đƣợc hình thành giữa hai điện cực mà không
hề có sự tiếp xúc giữa hai điện cực. Do có sự xuất hiện của tia lửa điện đó đã bóc đi
một lớp vật liệu trên bề mặt phôi tạo thành một vết cắt. Xét cụ thể diễn biến của
một chu kỳ phóng điện diễn ra ở 3 pha nhƣ sau:
Pha I: Pha đánh lửa
Máy phát tăng điện áp khởi động qua một khe hở (đóng điện áp máy phát U
i
),
dƣới ảnh hƣởng của điện trƣờng, từ cực âm (điện cực) bắt đầu phát ra các điện tử
(electron) và chúng bị hút về phía cực dƣơng (phôi) mật độ electron tăng lên gây ra
tính dẫn điện cục bộ của dung dịch chất điện môi tại khe hở giữa hai điện cực. Do
bề mặt của điện cực và phôi không hoàn toàn bằng phẳng nên điện trƣờng sẽ mạnh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

22
nhất tại hai điểm trên điện cực và phôi có khoảng cách gần nhất. Mặt khác do chất
điện môi bị ion hóa nên một kênh phóng điện đột nhiên đƣợc hình thành và sự
phóng ra tia lửa điện bắt đầu xảy ra.

Pha I:






Hình 1.2. Pha đánh lửa
Pha II: Sự hình thành kênh phóng điện

Ở thời điểm phóng điện, điện áp bắt đầu giảm, số lƣợng các pha dẫn điện (các
electron và các ion dƣơng) tăng lên một cách chớp nhoáng và bắt đầu xuất hiện một
dòng điện chạy qua các điện cực. Dòng điện này cung cấp một năng lƣợng khổng lồ
làm cho dung dịch điện môi bốc hơi cục bộ tạo ra bọt khí, các bọt khí này do áp suất
đẩy chất điện môi sang hai bên. Nhƣng do có độ nhớt của chất điện môi nên đã tạo
ra sự cản trở và hạn chế sự lớn lên của kênh phóng điện giữa các điện cực.




Pha II:



Hình 1.3. Sự hình thành kênh phóng điện


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

23
Pha III: Sự nóng chảy và bốc hơi vật liệu
Ở trung tâm của vùng bọt khí bao gồm một kênh plasma, plasma này là một
chất khí có lẫn các điện tử và các ion dƣơng ở áp suất cao và nhiệt độ cực lớn (áp
suất khoảng 1 kbar và nhiệt độ khoảng 10.000
0
C). Khi kênh plasma tới mức tới hạn
(điện áp qua giữa hai điện cực đạt cực đại tới một giá trị của điện áp phóng điện U
e
,
U

e
là hằng số phụ thuộc vào cặp vật liệu), chất điện môi giữ kênh plasma và tạo ra
một sự tập trung năng lƣợng cục bộ, mặt khác sự và chạm của các electron lên phôi
và cá ion dƣơng lên điện cực làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu trên bề mặt phôi và
điện cực. Sau khi diễn ra một xung, máy phát sẽ ngắt dòng điện. Điện áp kênh
phóng điện và áp suất bị ngắt đột ngột cho nên kim loại nóng chảy bị đẩy ra ngoài
và bốc hơi.

Pha III:






Hình 1.4. Sự hình thành và bốc hơi vật liệu
Chu kỳ phóng tia lửa điện để lại các “vết” bóc tách vật liệu có thể tóm tắt thông qua
các đại lƣợng điện nhƣ sau:
- Thời gian trễ t
đ
: Là khoảng thời gian giữa lúc đóng điện máy phát đến lúc
xảy ra phóng tia lửa điện, là thời gian cho phép chất điện môi ion hóa và hình thành
kênh phóng điện.
- Thời gian phóng điện t
e
: Là khoảng thời gian từ lúc bắt đầu phóng tia lửa
điện và lúc ngắt điện (từ một vài đến vài trăm ìs) phụ thuộc pha II làm kim loại
nóng chảy.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

24
- Độ kéo dài xung t
i
: Là khoảng thời gian giữa hai lần đóng ngắt của máy phát
trong một chu kỳ phóng tia lửa điện. Độ kéo dài xung là tổng thời gian trễ đánh lửa
t
đ
và thời gian phóng tia lửa điện t
e
. Đây còn là thời gian để chất điện môi ion hóa,
chuẩn bị cho một chu kỳ phóng điện tiếp theo cho đến khi đạt kích thƣớc gia công
yêu cầu.
- Khoảng cách xung t
o
: Là khoảng thời gian giữa hai lần đóng ngắt của máy
phát giữa hai chu kỳ xung liên tiếp nhau, t
o
còn đƣợc gọi là độ kéo dài nghỉ của
xung.
Hình 1.5 biểu diễn diễn biến của điện áp và dòng điện trong máy gia công tia
lửa điện đƣợc sinh ra bởi một máy phát tĩnh trong một xung. Đặc điểm của đồ thị
này cho thấy dòng điện xung bao giờ cũng xuất hiện trễ hơn một khoảng thời gian t
d

so với thời điểm bắt đầu có điện áp máy phát U
i
. U
e
và I

e
là các giá trị trung bình
của điện áp và dòng điện khi phóng tia lửa điện.













Hình 1.5. Đồ thị điện áp và dòng điện trong một xung phóng điện.
Trong đó:
t
e
: Thời gian kéo dài xung hay còn gọi là độ kéo dài xung.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

25
t
đ
: Thời gian trễ đánh lửa.
t
i

: Độ kéo dài xung của máy phát xung.
t
0
: khoảng cách xung.
t
p
: Chu kỳ xung.
U
i
: Điện máy phát mở.
U
e
: Điện áp phóng tia lửa điện.
I
e
: Dòng phóng tia lửa điện.
Các nghiên cứu cho thấy tại các vùng lân cận các điện cực, plasma có nhiệt độ
rất cao từ 6000
0
C ÷ 10.000
0
C. Tốc độ của dòng chuyển dịch điện tử và ion phụ
thuộc vào năng lƣợng điện và đặc tính của chất điện môi. Quán tính cơ của chất
điện môi đã cản trở sự bành trƣớng của kênh plasma làm cho áp suất trong kênh rất
lớn (có thể lên đến 1 kbar). Khi khoảng không của kênh plasma càng hẹp thì mật độ
năng lƣợng càng tăng (lƣợng hớt vật liệu tỉ lệ thuận với độ nhớt động học và tỉ lệ
nghịch với điện trở dẫn suất của chất điện môi). Đồng thời với sự phát triển kênh
plasma theo thời gian có sự chuyển đổi năng lƣợng điện thành năng lƣợng nhiệt
năng tại các điểm, còn đƣợc gọi là các “nguồn nhiệt”. Các điện tử cận anốt di
chuyển và dẫn nhiệt tới làm nóng chảy và bốc hơi hơi vật liệu. Các ion dƣơng đi

đến catốt và nung nóng điểm trên catốt ở điểm đối diện thuộc kênh plasma. Tuy
nhiên, do khối lƣợng của các ion dƣơng lớn hơn khối lƣợng của các điện tử nhiều
lần (khoảng 103 lần) nên chúng sẽ tới các catốt chậm hơn các điện tử tại anốt.
Chính sự cơ động này dẫn đến sự ăn mòn rất khác nhau tại hai điện cực (thực tế là
điện cực dƣơng sẽ nóng chảy lớn hơn nhiều so với điện cực âm).
Lƣợng ion dƣơng tăng nhanh trong luồng di chuyển tổng, chỉ trong một
khoảng thời gia ngắn tỷ lệ chia nhiệt trở nên cân bằng và với sự kéo dài thời gian
phóng tia thì các ion dƣơng sẽ gây ra hiện tƣợng nóng chảy và bốc hơi Catốt.
Khi kết thúc pha phóng điện, sự mất điện đột ngột đồng thời với sự sụt áp tạo
ra sự chênh lệch làm vỡ các kênh plasma và các túi khí. Các lực này và áp lực tạo
nên bởi sự phá hủy nội lực của các kênh plasma làm bung các phần tử kim loại đã bị