Gia công bằng tia lửa điện pptx

Gia công bằng tia lửa
điện
Nguyễn Đình Cường_hua_ckdl51
Cách đây gần 200 năm, nhà nghiên cứu người
Anh Toseph Priestley (1733 - 1809) trong thí
nghiệm của mình đã phát hiện thấy có một hiệu quả
ăn mòn vật liệu gây ra bởi sự phóng điện.
Trong nửa đầu thế kỷ 20, nhu cầu về các vật
liệu lâu mòn tăng lên không ngừng ở các nước công
nghiệp phát triển. Nhưng vấn đề là gia công những
vật liệu đó bằng công nghệ thông thường thì rất khó
khăn, nhiều khi không thực hiện được
Phương pháp gia công tia lửa điện (Electric
Discharge Machining – EDM) được phát triển
vào năm 1943 ở Liên Xô bởi hai vợ chồng người
Nga tại trường Đại học Moscow là Giáo sư -
Tiến sĩ Boris Lazarenko và Tiến sĩ Natalya
Lazarenko
Nguyên tắc của phương pháp này là bắn
phá chi tiết để tách vật liệu bằng nguồn năng
lượng nhiệt rất lớn được sinh ra khi cho hai điện
cực tiến gần nhau. Trong hai điện cực này, một
đóng vai trò là dao và một đóng vai trò là phôi
trong quá trình gia công.
Cho đến nay quá trình EDM đã được phát triển
khá rộng rãi ở các nước phát triển. Nhiều loại máy hoạt
động trong lĩnh vực EDM đã được sản xuất với nhiều
kiểu khác nhau để phục vụ những mục đích khác nhau.
Nó đưa quy về 2 dạng sau:
+ Gia công tia lửa điện dùng điện cực định hình: Gọi
tắt là phương pháp “xung định hình”. Điện cực là một

hình không gian bất kì, nó sẽ in hình của mình lên phôi
tạo ra lòng khuôn thường dùng để tạo hình những chi tiết
đục lỗ nhưng không thông.
+ Gia công tia lửa điện bằng cắt dây: Điện cực là
một sợi dây kim loại mảnh được quấn liên tục và chạy
dọc theo một contour xác định.
Trong quá trình gia công, dụng cụ và chi tiết là
hai điện cực, trong đó dụng cụ là catốt, chi tiết là anốt
của một nguồn điện một chiều có tần số 50 – 500kHz,
điện áp 50 – 300V và cường độ dòng điện 0,1 – 500A.
Hai điện cực này được đặt trong dung dịch cách điện
được gọi là chất điện môi.
Khi cho hai điện cực tiến lại gần nhau thì giữa
chúng có điện trường. Khi điện áp tăng lên thì từ bề
mặt cực âm có các điện tử phóng ra, tiếp tục tăng điện
áp thì chất điện môi giữa hai điện cực bị ion hóa làm
cho chúng trở nên dẫn điện, làm xuất hiện tia lửa điện
giữa hai điện cực.
Nhiệt độ ở vùng có tia lửa điện lên rất cao, có
thể đạt đến 12.000
0
C, làm nóng chảy, đốt cháy phần
kim loại trên cực dương. Trong quá trình phóng điện,
xuất hiện sự ion hóa cực mạnh và tạo nên áp lực va
đập rất lớn, đẩy phoi ra khỏi vùng gia công.
Toàn bộ quá trình trên xảy ra trong thời gian rất
ngắn từ 10-4 đến 10-7s. Sau đó mạch trở lại trạng thái
ban đầu và khi điện áp của tụ được nâng lên đến mức
đủ để phóng điện thì quá trình trên lại diễn ra ở điểm
có khoảng cách gần nhất.

Phoi của quá trình gia công là những giọt
kim loại bò tách khỏi các điện cực và đông đặc
lại thành những hạt nhỏ hình cầu và bò đẩy ra
khỏi vùng gia công bằng luồng dung môi có áp
suất cao.
Khi các hạt này bò đẩy ra khỏi vùng gia
công, khe hở giữa hai điện cực lớn ra và sự
phóng điện không còn nữa.
Để tiếp tục gia công cần di chuyển hai
điện cực lại gần nhau và quá trình lặp lại liên
tục.
Gia công bằng tia lửa
điện, EDM (Electrical
Discharge Machining), là
một quá trình tách kim loại
bằng một tia lửa điện trong
thời gian rất ngắn với cường
độ dòng đđiện lớn giữa dụng
cụ cắt và chi tiết.
Quá trình EDM có thể
so sánh với một phần thu nhỏ
của một tia sét va vào một bề
mặt tạo nên vùng tập trung
nhiệt lớn làm nóng chảy bề
mặt gia công.
Gia công EDM có thể được phân loại như sau:
- Gia công xung định hình EDM (Die Sinking EDM
hay Ram-EDM)
- Gia công vi EDM (Micro EDM)
- Gia công EDM bằng dây cắt (Wire-cut EDM hoặc

Wire EDM)
- Khoan EDM (EDM drilling)
- Máy lấy mũi tarô bị gãy (Broken Tap Remover)
Thiết bị gia công tia lửa điện
Gia công xung định hình EDM Gia công EDM bằng dây cắt
Thiết bị gia công tia lửa điện
NGUYEÂN LÍ GIA COÂNG
Thiết bị gia công tia lửa điện
NGUYEÂN LÍ GIA COÂNG
Máy lấy mũi ta rô gãy
Máy khoan EDM
Chi tiết gia công lắp trên bàn máy công cụ,
còn điện cực thì gắn với đầu máy. Một động cơ
servo DC hoặc xylanh thủy lực để điều khiển điện
cực theo phương thẳng đứng và duy trì một vị trí
thích hợp của điện cực so với chi tiết gia công.
Vị trí này được điều chỉnh một cách tự động
với sự chính xác cực kỳ nhờ hệ thống servo và
nguồn cung cấp. Trong quá trình vận hành máy
thông thường điện cực không bao giờ chạm bề mặt
chi tiết, giữa chúng có một khe hở phóng điện nhỏ.
Cả chi tiết và điện cực đều ngâm chìm trong
dung dịch điện môi. Dung dịch này đóng vai trò như
chất cách điện để điều khiển sự phóng tia lửa điện.
Trong gia công EDM chất điện môi cũng thực hiện
chức năng của môi trường làm nguội và làm giảm
nhiệt độ cực kỳ cao trong khe hở phóng điện.
Quan trọng hơn, dung dịch điện môi được bơm

vào theo khe hở hình cung để đẩy đi những hạt bị xói
mòn giữa chi tiết và điện cực. Sự sục rửa thích hợp
làm cho quá trình bóc vật liệu đạt hiệu quả cao.
NGUYEÂN LÍ GIA COÂNG XUNG ÑÒNH HÌNH
NGUYÊN LÍ GIA CÔNG CẮT DÂY
D ng c (dây)ụ ụ
Chi tiết
Hướnd di chuyển
Dẫn hướng dưới
Dẫn hướng trên
Dung môi
Biên dạng
gia công
Cắt dây tia lửa điện là một hình thức đặc biệt
của gia công tia lửa điện. Điểm khác nhau cơ bản
giữa cắt dây tia lửa điện và xung điện (gia công
bằng điện cực thỏi) là thay vì sử dụng những điện
cực thỏi có hình dạng phức tạp thì trong WEDM
điện cực là một sợi dây có đường kính từ 0,1 –
0,3mm.
Dây này được cuốn liên tục và chạy theo một
biên dạng cho trước, cắt được bề mặt 2D và 3D
phức tạp.
NGUYEÂN LÍ GIA COÂNG CAÉT DAÂY
Dây cắt được dẫn
hướng thông qua hai cơ
cấu dẫn hướng bằng kim
cương. Tùy vào đường
kính của dây mà đường
kính trong của lỗ cơ cấu

dẫn hướng có giá trị phù
hợp. Thường nhà cung cấp
kèm theo máy chính một
số bộ cơ cấu dẫn hướng
thích hợp cho vài loại cỡ
đường kính dây cắt.
A
NGUYEÂN LÍ GIA COÂNG CAÉT DAÂY
- Gia cơng bằng điện cực thỏi người ta sử dụng dầu làm
chất điện mơi thì trong WEDM lại dùng nước khử
khống.
- Khi gia cơng bằng điện cực thỏi, sự phóng điện xảy ra
giữa mặt đầu điện cực với chi tiết gia cơng còn khi gia
cơng bằng dây cắt thì sự phóng điện xảy ra giữa mặt bên
dây cắt với chi tiết gia cơng
- Vùng phóng điện khi gia cơng bằng điện cực thỏi bao
gồm mặt đầu và góc của điện cực. Còn vùng phóng điện
khi gia cơng bằng dây cắt chỉ bao gồm mặt 180
o
của dây
cực khi nó tiến đến cắt chi tiết gia cơng.
Giữa gia cơng bằng điện cực thỏi và gia cơng
bằng dây cắt có một số khác biệt như sau:
SO SÁNH GIA CÔNG XUNG ĐỊNH HÌNH
VÀ CẮT DÂY
NGUYEÂN LÍ GIA COÂNG
NGUYEÂN LÍ GIA COÂNG
KHả NĂNG CÔNG NGHệ
Bề mặt chi tiết được gia công EDM có thể đạt
Ra = 0,63µm khi gia công thô và Ra = 0,16µm khi

gia công tinh. Thông thường độ chính xác gia công
vào khoảng 0,01mm. Ở các máy khoan tọa độ EDM
độ chính xác gia công đạt đến 0,0025mm.
Phương pháp này có thể gia công những vật
liệu khó gia công mà các phương pháp gia công
không truyền thống không làm được như thép tôi,
thép hợp kim khó gia công, hợp kim cứng. Nó cũng
gia công được các chi tiết hệ lỗ có hình dáng phức
tạp.
NGUYEÂN LÍ GIA COÂNG
KHả NĂNG CÔNG NGHệ
Bề mặt chi tiết được gia công EDM có thể đạt
Ra = 0,63µm khi gia công thô và Ra = 0,16µm khi
gia công tinh. Thông thường độ chính xác gia công
vào khoảng 0,01mm. Ở các máy khoan tọa độ EDM
độ chính xác gia công đạt đến 0,0025mm.
Phương pháp này có thể gia công những vật
liệu khó gia công mà các phương pháp gia công
không truyền thống không làm được như thép tôi,
thép hợp kim khó gia công, hợp kim cứng. Nó cũng
gia công được các chi tiết hệ lỗ có hình dáng phức
tạp.
- Gia công được các loại vật liệu có độ cứng tùy ý
- Điện cực có thể sao chép hình dạng bất kì, chế tạo
và phục hồi các khuôn dập bằng thép đã tôi
- Chế tạo các lưới sàn, rây bằng cách gia công đồng
thời các lỗ bằng những điện cực rất mảnh.
- Gia công các lỗ có đường kính rất nhỏ, các lỗ sâu
với tỉ số chiều dài trên đường kính lớn.
- Do không có lực cơ học nên có thể gia công hầu hết

các loại vật liệu dễ vỡ, mềm… mà không sợ bị biến
dạng
- Do có dầu trong vùng gia công nên bề mặt gia công
được tôi trong dầu
Ưu điểm
Ưu nhược điểm