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

Website: Email : Tel : 0918.775.368
thiết kế công nghệ chế tạo đầu nối ba ngả đa năng
từ nhựa phenol fomaldehit
Lời mở đầu
Ngày nay, sản phẩm nhựa xuất hiện trong hầu hết các lĩnh vực
khoa học kỹ thuật cũng nh trong đời sống hàng ngày. Trong các ngành
công 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 xa
kia hầu hết các chi tiết máy, các thiết bị đều đợc chế tạo từ thép. Ngày
nay, các chi tiết ít chịu lực đã bắt đầu đợc chế tạo từ vật liệu nhựa, cá
biệt một số loại nhựa có tính chịu lực cao, chịu nhiệt, chịu mài mòn và
chịu đợc môi trờng mà các loại thép bị phá huỷ, đợc thay thế thép để
chế tạo các chi tiết máy làm việc trong các điều kiện nói trên. Trực
quan nhất, trong đời sống hàng ngày, hầu hết các vật dụng cần thiết
phục vụ cho cuộc sống đều là các sản phẩm nhựa
Trớc đây việc chế tạo chày và cối của khuôn ép các sản phẩm
nhựa thờng đợc chế tạo bằng các phơng pháp cắt gọt truyền thống gặp
rất nhiều khó khăn khi lòng khuôn có hình dạng phức tạp. Việc chế
tạo lòng khuôn còn phụ thuộc nhiều vào trình độ ngời thợ, thời gian
chế tạo khuôn dài và độ chính xác lòng khuôn thấp.
Ngày nay, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học và kỹ
thuật, 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 tia
lửa điện (Electrical Discharge Machining - gọi tắt là gia công EDM) ....
Việc ứng dụng các công nghệ này vào sản xuất, đặc biệt là trong lĩnh
vực 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 đầu
nối ba ngả đa năng từ nhựa Phenol formaldehit, thiết kế và gia công
khuôn có ứng dụng phơng pháp gia công xung định hình EDM và
MasterCAM 9.0.

Sau hơn ba tháng tìm hiểu thực tế, thu thập tài liệu, đợc sự hớng
dẫn tận tình của Thầy Trần Văn Địch cùng sự nỗ lực của bản thân, em
1
Website: Email : Tel : 0918.775.368
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 điện
cực.
- Phần II: Tổng quan về khuôn cho sản phẩm nhựa.
- Phần III: Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo đầu nối ba
ngả đa năng.
+ Chơng I: Phân tích sản phẩm đầu nối ba ngả đa
năng từ nhựa Phenolic (Phenol fomaldehit) và xây dựng
bản 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 gia
công tia lửa điện EDM.
Do khả năng còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những sai
sót. 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 tìm
hiểu thực tế, và đặc biệt Thầy Trần Văn Địch đã tận tình hớng dẫn em
hoàn thành đồ án này
.

Hà Nội ngày 28 tháng 5 năm 2005

Sinh viên
Lại Ngọc Thắng

2
Website: Email : Tel : 0918.775.368
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 siêu
cứng tăng lên không ngừng ở các nớc công nghiệp phát triển. Việc gia công
những 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 ăn
mòn vật liệu gây ra bởi sự phóng điện.
Đến 1943, hai vợ chồng ngời Nga Lazarenko tìm ra cánh cửa dẫn tới công
nghệ gia công tia lửa điện. Khi các tia lửa địên đợc phóng ra, vật liệu trên bề
mặt phôi bị hớt đi bởi một quá trình điện- nhiệt thông qua sự nóng chảy và bốc
hơi kim loại mà không phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu- đó là quá 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 nớc
phát triển, nhiều loại máy hoạt động trong lĩnh vực EDM đã đợc sản xuất với
nhiều kiểu khác nhau để phục vụ những mục đích khác nhau. Với các thuật toán
điều khiển mới, với các hệ thống điều khiển CNC cho phép gia công đạt năng
suất và chất lợng cao mà không cần có sự tham gia trực tiếp của con ngời.
Có hai phơng pháp công nghệ gia công tia lửa điện đợc sử dụng rộng rãi

trong công nghiệp là:
+ Gia công tia lửa điện dùng điện cực định hình, gọi tắt là phơng
pháp xung định hình (EDM-Die sinking). Điện cực là một hình không gian
bất 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 = 0,1ữ 0,3 mm) đợc cuốn liên tục và đợc chạy theo 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, các chuyển
động hành tinh và chuyển động theo công tua của một điện cực có hình dáng
đơn giản cho phép gia công xung định hình các hình dáng phức tạp.
3
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Phơng pháp gia công bằng tia lửa điện EDM có ba đặc điểm công nghệ
nổi bật:
- Điện cực ( đóng vai trò dụng cụ) có độ cứng thấp hơn nhiều lần so với
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 dung
dịch không dẫn điện ở điều kiện bình thờng.
Nguyên lý hớt vật liệu bắt buộc phải theo là: vật liệu phải dẫn điện. Các
vật 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 một
chất 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 sẽ
xẩy 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 một
thời gian ngắn sau khi đã có dòng điện chạy qua hai điện cực thì phải ngừng
cung cấp năng lợng. Để làm đợc điều này ngời ta dùng một máy xung định
hình, 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 nh trên hình
vẽ để cung cấp xung răng ca. Hoạt động của nó nh sau:
4
R
C
Điện cục
Phôi
Sơ đồ nguyên lý gia công tia lủa điện
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Điện áp cung cấp Ui qua R nạp điện cho tụ C, khi điện áp tụ C đạt đến Ui
bằng 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 quá
trình nạp và lặp lại nh trên. Quá trình chuyển đổi năng lợng RC tạo ra dao
động hình thành xung răng ca.
Thời gian nạp tụ: T
1
= RC.
- Thời gian phóng điện T
2
rất ngắn vì trị số điện trở rất nhỏ.
- Chu kỳ phóng điện: T = T
1

+ T
2
- Tần số phóng tia lửa điện: f =
2
11
TRCT
+
=
Ngời ta dùng R để điều chỉnh tần số f sao cho phù hợp với điều kiện gia
công. Khi sự phóng tia lửa điện đợc sinh ra ở vùng giữa hai điểm cực dơng và
cực âm, nhiệt lợng rất lớn đợc sinh ra làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu ở vùng
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 dầu khoáng). Quan sát
thấy nếu cả hai loại điện cực đợc làm cùng một loại vật liệu thì điện cực đợc nối
với cực dơng vật liệu điện cực bị bào mòn với tốc độ lớn hơn.
Với một khe hở ( khe hở phóng điện) thích hợp đợc giữ không đổi giữa hai
bề mặt dụng cụ và phôi, với nguồn một chiều thích hợp dới tần số cao thì xẩy ra
sự phóng tia lửa điện. Tia lửa điện sinh ra tại điểm mà nhấp nhô giữa hai bề mặt
dụng cụ và phôi gần nhau nhất, điểm này sẽ thay đổi sau khi phóng tia lửa điện
(bởi vì vật liệu bị bào mòn sau khi phóng tia lửa điện), tia lửa sẽ sinh ra trên
toàn bộ bề mặt. Kết quả là một lợng vật liệu không đổi đợc hớt đi trên toàn bề
mặt phôi. Việc giữ khe hở phóng điện theo một giá trị xác định trớc 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 trớc. Sự khác
nhau này sẽ điều khiển động cơ servo, nhng thông thờng động cơ bớc 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. lợng
hớt vật liệu có thể đạt 300 mm
3

/phút, công suất động cơ 10W/mm
3
/phút. Năng
suất và độ chính xác gia công sẽ tăng lên khi cng cấp một lực chu kỳ của dòng
dung dịch điện môi.
Sơ đồ dới đây cho ta thấy diễn biến của điện áp và dòng điện ở một máy
xung định hình, đợc sinh ra bởi một máy phát tĩnh, trong những khoảng thời
gian xác định của một chu kỳ xung
5
Website: Email : Tel : 0918.775.368
I
e
U
i
t
d
t
e
t
0
t
i
t
p
U
t
t
U
Trong đó:
- t

0
: Độ kéo dài xung.
- t
d
: Độ trễ đánh lửa.
- t
i
: Độ kéo dài xung máy phát xung
- t
0
: Khoảng cách xung
- t
p
: Thời gian chu kỳ xung
- U
i
: Điện áp máy phát mở
- U
e
: Điện áp phóng tia lửa điện
- I
e
: 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 I
e
của xung bao giờ cũng xuất hiện trễ hơn
một khoảng thời gian t
d
(độ trễ đánh lửa) 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.
Trong một chu kỳ phóng tia lửa điện ta có thể phân biệt đợc ba pha sau:
Pha I: Đánh lửa.
Máy phát tăng điện áp khởi động qua một khe hở (đóng điện áp máy phat
U
i
). Dới ảnh hởng của điện trờng, từ cực âm (catốt) bắt đầu phát ra các điện tử
và chúng bị hút về phía cực dơng (anôt). Sự phát điện tử gây ra sự tăng cục bộ
tính dẫn điện của chất điện môi khe hở.
Các bề mặt của hai điện cực không hoàn toàn phẳng. Điện trờng sẽ mạnh
nhất ở hai điểm gần nhau nhất. Chất điện môi bị ion hoá. Tất cả các phần tử
dẫn điện ( điện tử và ion dơng) đều hội tụ quanh điểm này trong khoảng không
gian ở giữa hai điện cực và chúng tạo nên một cái cầu. Một kênh phóng điện đột
nhiên đựơc hình thành ngang qua cầu. Sự phóng điện đợc bắt đầu.
Pha II: Sự hình thành kênh phóng điện.
6
Website: Email : Tel : 0918.775.368
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 lợng khổng
lồ làm cho dung dịch điện môi bốc hơi cục bộ. áp suất trong các bong bóng 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 giữa các 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 có
lẫn các điện tử và các ion dơng ở áp suất rất cao ( khoảng 1kbar) và nhiệt độ cực
lớn (10000
0
C). Khi kênh plasma này đợc tạo thành đầy đủ thì điện áp qua khe
hở đạt tới mức của điện áp phóng tia lửa điện U
e
. Giá trị của điện áp U
e
là một
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 độ tập
trung cục bộ. Sự va chạm của các điện tử lên anôt và của các ion dơng lên catốt
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 đột ngột.
Điều này khiến cho kim loại nóng chảy bất ngờ, bị đẩy ra khỏi kênh phóng 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 t
0
(là thời gian giữa các
xung), cho phép chất điện môi thôi ion hoá và để có thời gian để vận chuyển
phoi 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 đấu cực.
Các pha trớc và sau khi phóng tia lửa điện:
7
Website: Email : Tel : 0918.775.368
t t
t
t
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

2. Cơ chế tách vật liệu.
Sự đồng đều khi hớt vật liêu:
Trên thực tế bề mặt phôi và bề mặt điện cực không phẳng nh ta tởng tợng
mà nó có các nhấp nhô. Khoảng cách giữa hai bề mặt điện cực trong toàn bề
mặt thực tế là không cố định mà nó thay đổi do các nhấp nhô.
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 đặt
giữa hai điện cực (dụng cụ và phôi), một trờng tĩnh điện có cờng độ lớn đợc
sinh ra nó gây ra sự tách các electron từ cực âm A. Các electron đợc giải phóng
này đợc tăng tốc về phía cực dơng, sau khi đạt đợc tốc độ đủ lớn các electron
này va đập với các phần tử điện môi, bắn phá các phần tử đó thành các electron
và các ion dơng. Các electron vừa sinh ra lại đợc tăng tốc và nó lại 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 A nối hai điện cực
lại với nhau (sinh ra một dòng thác điện tử, cột phần tử bị ion hoá 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
(10000ữ12000
0
C). Nhiệt độ lớn này làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu điện
cực, vật liệu nóng chảy bị dòng dung môi cuốn đi và một vết lõm trên 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 là một vị trí khác
(ví dụ tại B). Tơng tự khi nguồn điện áp đựơc đóng ngắt một lần 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
8
Website: Email : Tel : 0918.775.368
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 một
cách hợp lý thì các miệng núi lửa sẽ có kích thớc cực nhỏ và ta nhận đợc một
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 W
e
:
W
e
= U
e
.I

e
.t
e
Trong đó: U
e
, I
e
là các giá trị trung bình của điện áp và dòng tia lửa điện đ-
ợc lấy trong khoảng thời gian xung. Do U
e
là một hằng số vật lý phụ thuộc vào
cặp vật liệu điện cực/phôi nên về thực chất, năng lợng tách vật liệu chỉ phụ
thuộc vào dòng điện và thời gian xung.
Dòng điện tổng cộng trong kênh plasma qua khe hở phóng điện là tổng
của dòng các điện tử chạy tới cực dơng (anôt) và dòng các ion dơng chạy tới
cực âm (anôt). Do khối lợng của các ion dơng lớn hơn trên 100 lần so với khối
lợng của các điện tử, nên có thể bỏ qua tốc độ của các ion dơng khi xuất phát
các 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 so
với mật độ ion dơng tập trung tới bề mặt cực âm (anôt) trong khi mức độ tăng
của 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 kỳ
này. 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 cực catôt. 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 1
kbar và nhiệt độ cực cao tới 10000
0
C trong kênh plasma.

Do sự đột ngột biến mất của kênh plasma khi dòng điện bị ngắt. Ngay tức
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
9
A
B
A
C
A
B
Website: Email : Tel : 0918.775.368
của xung dòng điện sẽ quyết định tốc độ sụt áp suất và sự bắt buộc nổ vật liệu
chảy lỏng. Thời gian sụt của dòng điện là yếu tố quyết định đối với độ nhám bề
mặt gia công.
Vì lợng vật liệu đợc hớt đi phụ thuộc vào điện áp, cờng độ dòng điện, và
thời gian nên ngời ta có thể nghiên cứu một cách chính xác tuần tự theo thời
gian của điện áp và dòng điện trong lúc phóng tia lửa điện. Bằng thực nghiệm
ngời ta đã biết đợc diễn biến của một quá trình phóng tia lửa điện nh sau:
0
30
60
120
30
45
120
150
240
300
t

1
2
3
4
5
6
7
U
8
310
30
0
120
45
150
240
300
t
8
310
20
29
30
1
2
3
4
5
6
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 thể
nhận ra các đặc tính vê điện. Các đặc tính này chính là các thông số điều chỉnh
quan trọng nhất của quá trình gia công.
Mỗi máy phát của thiết bị gia công tia lửa điện đều có nhiệm vụ là cung
cấp 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 đại của
một thiết bị gia công tia lửa điện là một máy phát xung tĩnh. ở đây năng lợng
đợc điều khiển bằng điện tử nhng không có yếu tố bù. Nguyên lý tác dụng của
máy phát xung tĩnh thực hiện đợc trớc hết thông qua sự phát triển của 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 hợp gia công có thể đ-
10
Website: Email : Tel : 0918.775.368
ợc giải quyết dới quan điểm là điện cực phải ít mòn nhất và chất lợng bề mặt
gia công là tối u. Muốn vậy, tất cả các thông số của quá trình gia công phải đợc
điều chỉnh phù hợp.
Các thông số đó gồm:
1.1 Điện áp đánh lửa U
z
.
Đây là điện áp cần thiết để dẫn tới sự phóng tia lửa điện. Nó đợc cung cấp
cho điện cực và phôi khi máy phát đựơc đóng điện, gây ra sự phóng tia lửa điện

để đốt cháy vật liệu. Điện áp đánh lửa U
z
càng lớn thì phóng điện càng nhanh và
cho phép khe hở phóng điện càng lớn.
1.2 Thời gian trễ đánh lửa t
d
.
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 U
z
, dòng điện vẫn bằng không. Sau một thời gian trễ t
d
mới xẩy
ra sự phóng tia lửa điện. Dòng điện từ không vọt lên giá trị I
e
.
1.3 Điện áp phóng tia lửa điện U
e
.
Khi bắt đầu phóng tia lửa điện thì điện áp sụt từ U
z
xuống giá trị U
e
. Đây là
điện áp trung bình trong suốt thời gian phóng tia lửa điện. U
e
là một hằng số vật
lý phụ thuộc vào cặp vật liệu điện cực/phôi. U
e

không điều chỉnh đợc.
1.4 Dòng phóng tia lửa điện I
e
.
Dòng điện I
e
là giá trị trung bình của dòng điện từ khi bắt đầu phóng tia
lửa điện đến khi ngắt điện. Khi bắt đầu phóng tia lửa điện, dòng điện từ không
tăng vọt lên giá trị I
e
, kèm theo sự đốt cháy. I
e
ảnh hởng lớn nhất lên lợng hớt
vật liệu, lên độ mòn điện cực và chất lợng bề mặt gia công. Nhìn chung khi I
e
càng lớn thì lợng hớt vật liệu càng lớn, độ nhám gia công càng lớn nhng độ mòn
điện cực giảm.
1.5 Thời gian phóng tia lửa điện t
e
.
t
e
là khoảng thời gian giữa lúc bắt đầu phóng tia lửa điện và lúc ngắt điện,
tức thời gian có dòng I
e
trong một lần phóng điện.
1.6 Độ kéo dài xung t
i
.
Đây là khoảng thời gian giữa hai lần đóng-ngắt của máy phát trong cùng

một chu kỳ phóng tia lửa điện. Độ kéo dài xung t
i
là tổng của thời gian trễ đánh
lửa I
d
và thời gian phóng tia lửa điện t
e
:
t
i
= t
d
+ t
e
Độ kéo dài xung ảnh hởng lên:
- Tỷ lệ hớt vật liệu
- Độ mòn điện cực
- Chất lợng bề mặt gia công.
1.7 Khoảng cách xung t
0
.
11
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Đây là khoảng thời gian giữa hai lần đóng ngắt của máy phát giữa hai chu
kỳ xung kế tiếp nhau, t
0
còn đợc gọi là độ kéo dài nghỉ của xung.
Ta phải giữ cho t
0
nhỏ nhất có thể đợc để đạt đợc một lợng hớt vật liệu tối

đa, nhng đồng thời phải đảm bảo khoảng cách xung t
0
phải đủ lởn để có đủ thời
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 t
0
, dòng chảy sẽ đẩy các phoi liệu bị ăn mòn ra khỏi khe
hở phóng điện.
2. Năng suất gia công - chất lợng bề mặt khi gia công EDM.
Năng suất gia công.
Năng suất gia công tia lửa điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố, quan trọng
nhất là các yếu tố cơ bản sau:
- Khe hở phóng tia lửa điện .
- Cờng độ dòng điện I.
- Tần số xung f.
- Điện dung C.
- Diện tích bề mặt gia công F.
- Chất lợng điện cực và chất lợng điện môi.
-........
2.2 ảnh hởng của

* ảnh hởng đến điện áp của tụ đã đợc tính điện Uc

)1(
1
RC
T
iC
eUU

=
Trong đó: T
1
thời gian tích điện (s)
* Nếu nhỏ thì Uc
max
cũng nhỏ nên tần số xung lớn
bởi vì ta có quan hệ:
CU
I
RC
f
C
.
1
==
U
C
f
Do f cho nên thòi gian phóng tia lửa điện t
e
nhỏ.
Nh vậy, nhỏ U
c
; t
e
, cho dù Ie có lớn thì năng lợng tích luỹ
trong xung điện W
ê

(năng lợng tách vật liệu) vẫn nhỏ:
W
e
= U
e
.I
e
.t
e
Dẫn đến năng suất cũng thấp.
* Nếu lớn thì Ue
max
lớn f nhỏ.
Nhng theo đồ thị dới đây thì dòng điện Ie cũng nhỏ làm cho năng suất vấn
thấp. Nh vậy, việc chọn
tối u
sao cho sự phóng điện diễn ra đều đặn để có đợc
một năng suất gia công phù hợp là rất cần thiết.
12
Website: Email : Tel : 0918.775.368
t
U
c
t
I
e
d
Nhỏ
I
c

t
t
U
c
d
Lớn
Ie
I
c
- Công suất gia công:
N
e
=

1
0
1
..
1
T
c
dtItU
T
Với:
)1(
1
RC
T
iC
eUU

=
(4)
I
t
=
RC
T
Z
eI
1
.

(5)
I
Z
= U
i
/R (6)
R: điện trở trong mạch RC
C: điện dung của mạch RC
T
1
: thời gian tích điện
Thay (4) và (5) vào (3), ta đợc:


=
1
11

0
1
.).1(
.
T
RC
T
RC
T
Zi
C
dtee
T
IU
N
Đặt
RC
T
C
C
e
U
U
1
1
max

==

(7), gọi là hệ số tích điện.

Thay lên trên và sau khi tính toán phân tích ta đợc:
N
c
=
pzizi
aIUIU ..
)
1
1
ln(2
..
2
=



(8)
Với a
p
=
)
1
1
ln(2
2



, gọi là hệ số công suất. (9)
Đồ thị dới cho ta mối quan hệ giữa và a

p
trong gia công tia lửa điện, qua
đồ thị đó ta thấy rằng a
p
đạt max khi = 0,6 ữ 0,8. Vậy phải điều chỉnh khoảng
cách điện cực phù hợp với trị số trên và bộ phận điều khiển phải giữ ổn định
trong khoảng cách đó.
13
Website: Email : Tel : 0918.775.368
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 U
opt
= 0.7Ui sẽ đạt đợc một lợng hớt vật liệu lớn nhất đồng thời lợng mòn điện cực
là nhỏ nhất.
Khi giữ U
opt
= const, ta thay đổi điện dung C thì đợc kết quả nh hình vẽ.

Ta xác định đợc điện dung giới hạn C
gh
, nếu C < C
gh
thì sẽ gây ra hiện tợng hồ
quang làm giảm năng suất gia công.
V
0
,
T
V
0
F
T
F
gh
V
0
V
0
,f
U
i
U
opt
Vùng
ngắn
mạch
f
V

0
,f
Hồ
quang
C
gh
C
f
V
0
14
Website: Email : Tel : 0918.775.368
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 V
o
thì đến
đoạn giảm dần khi diện tích đạt giá trị tới hạn F
gh
. Điều này do khi đã quá F
gh
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.
2.5 Chất lợng bề mặt.
Chất lợng bề mặt là một khái niệm tổng hợp, bao gồm:
+ Độ nhám bề mặt.
+ Vết nứt tế vi trên bề mặt.
+ Các ảnh hởng nhiệt ở lớp bề mặt.
R
Rmax
D

S
* Về độ nhám bề mặt: Sau khi gia công bề mặt gia công không hoàn
toàn phẳng mà nó để lại nhng nhấp nhô, chính là độ nhám bề mặt. Điều này
làm 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 khi
gia công tinh. Bề mặt càng thô thì tính chống mài mòn càng kém và nguy cơ bị
ăn mòn hoá học càng cao.
Theo lý thuyết thì bề mặt bị ăn mòn tạo ra những viết lõm hình vòm bán
cầu chồng mép lên nhau. Nhng trong thực tế thì không có sự đều đặn nh hình
vẽ, mà hình dạng của chúng thay đổi đi nhiều do hơi kim loại ngng tụ lại.
Hình trên cho ta thấy cấu trúc tế vi của bề mặt gia công bằng tia lửa điện.
Nó không đồng đều, nhiều nghiên cứu chứng minh rằng tỉ số của đờng kính vết
lõm và chiều sâu lõm và chiều sâu lõm dao động giữa 0,1ữ 0,3.
Độ nhám đầu tiên phụ thuộc vào năng lợng của một lần phóng điện, một
phần điện tích của tụ tạo ra vết lõm, do vậy thể tích của vết lõm tỉ lệ với năng l-
ợng phóng ra của tụ:
Q =
CU .
2
1
2
Trong đó:
Q: là điện tích của tụ
15
Website: Email : Tel : 0918.775.368
U: là điện áp giữa 2 điện cực.
C: la điện dung của tụ.
Nh vậy, thể tích của vết lõm: V = K.U
2
.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)
R
Max
= K
1
.
3
V
= K
2
. U
2/3
.C
1/3
= m.C
1/3
Từ thực nghiệm ta có mối quan hệ giữa U, C, và R
Max
nh đồ thị dới đây. Đồ
thị phản ánh đúng biểu thức trên, ta nhận thấy muốn đạt R nhỏ thì phải
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 t
1
cũng nó ảnh hởng đến độ nhám bề mặt gia công.
Đồ thị sau chỉ ra sự ảnh hởng của t
1
đến độ nhám bề mặt gia công.
16
Website: Email : Tel : 0918.775.368
10
50
100
500
1000
5000
t
Rz
25
50
75
100
125
Về vết nứt vi và lớp ảnh hởng nhiệt sau khi gia công có thể đợc mô tả nh
hình sau:
4
3
2 1
1- Lớp trắng

2- Lớp tôi cúng
3- Lớp ảnh huởng
nhiệt
4- Lớp không ảnh
huởng
Sụ khác biệt độ cúng điển hình
trong lớp bề mặt.
Hv
400
600
1000800
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 của
chúng 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 t
e
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-Fe
3
C) trong một thời gian ngắn. Độ cứng của lớp này giảm so với lớp
tôi cứng, khoảng dới 800HV.
Dới cùng là lớp không bị ảnh hởng nhiệt. Nó trở lại độ cứng bình thờng
của vật liệu nền.
Nhiệt độ cao sinh ra do sự phóng điện gây ra nóng chảy va bốc hơi vật
liệu, rõ ràng là nhiệt độ này tác dụng lên tính chất của lớp mỏng (2.5-150
à

m)
của bề mặt gia công. Lớp ngoài cùng bị nguội nhanh, đó là nguyên nhân làm
lớp này rất cứng, lớp sát trong lớp này ở trong điều kiện nh ram, hình sau chỉ ra
17
Website: Email : Tel : 0918.775.368
mối liên hệ của độ cứng với chiều sâu lớp ảnh hởng nhiệt trên bề mặt phôi thép
sau khi gia công.
Tác dụng của EDM lên độ cúng bề mặt
0
125
250
375
500
625
10
20
30
40
50
60
Hình này chỉ rõ khi gia công tinh độ cứng không thay đổi nhiều, tuy nhiên
với gia công thô lớp ngoài cùng đợc ram và độ cứng giảm dần theo chiều 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 quá trình làm
nguội nhanh.
Hình sau chỉ ra sự so sánh của độ bền mỏi giữa phơng pháp phay và gia
công 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 cũng
thay đổi. Những tính chất này làm tăng sự mài mòn.

Vật liệu
Độ bền mỏi tại nhiệt độ phòng
(N/mm2)
0
1x105 2x105
3x105
4x105
Titan
Thép
không
gỉ
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 vật liệu
riêng lẻ. Vật liệu đợc hớt đi từ phôi cho đến khi khe hở giữa điện cực và phôi
lớn đến mức không thể xẩy ra sự phóng điện nữa. Nếu điện cực tịnh tiến đều để
18
Website: Email : Tel : 0918.775.368
duy trì đợc chiều rộng khe hở ban đầu thì nó sẽ gia công ngày càng sâu hơn 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 lớp
mỏng vật liệu của nó, tuy rất nhỏ so với lợng hớt vật liệu của phôi. Sự hớt vật
liệu 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 điện
cực 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 điện cực mà
nó gây ra sự không chính xác khi gia công.
Độ mòn tơng đối của điện cực :

%100.
ƯW
E
V
V
=

Trong đó:
V
E
: Thể tích vật liệu bị mất đi ở điện cực.
V
W
: 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 I
e
, 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 điện
cực/phôi. Độ mòn điện cực trong trờng hợp cặp vật liệu graphit/cacbit cao hơn
thực sự so với trờng hợp vonfram/cacbit.
Sự đấu cực là yếu tố quyết định thứ hai sau khi đã chọn sự phối hợp vật
liệu điện cực/phôi.
Dòng điện I
e
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 và

graphit/thép thì độ mòn tơng đối của điện cực sẽ giảm khi tăng dòng điện I
e
,
hoặc tăng bớc dòng điện. Bớc dòng điện là một thông số dùng để sử dụng thay
cho dòng phóng tia lửa điện I
e
. Phụ thuộc vào từng kiểu máy xung định hình mà
dòng phóng tia lửa điện I
e
đợc điều chỉnh ở 18 hoặc 21 bớc xác định.
Các bớc dòng điện I
e
= (0,5ữ80)A.
Ví dụ:
Khi gia công thô, với cặp vật liệu điện cực/phôi là đồng/thép, dùng bớc
dòng điện lớn, thì độ mòn tơng đối của điện cực là:

thô
= (0,5ữ3)%
Nhng khi gia công tinh, với bớc dòng điện nhỏ thì độ mòn tơng đối của
điện cực là:
19
Website: Email : Tel : 0918.775.368

tinh
= (5ữ10)%
Đối với sự phối hợp vật liệu điện cực là graphit/ thép, nếu bớc dòng điện
tăng thì nên thay đổi sự đấu cực để tăng lợng hớt vật liệu:
- Gia công tinh: Điện cực đấu vào cực dơng.
- Gia công thô: Điện cực đấu vào cực âm.

Độ kéo dài xung t
e
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 sẽ
giảm khi tăng độ kéo dài xung t
e
. Đối với các cặp vật liệu khác cần xem bảng
chỉ 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 ở
trờng hợp phóng điện lý tởng với các trờng hợp khác, ta sẽ nhận thấy các hiện t-
ợng xấu xẩy ra trong quá trình gia công bằng tia lửa điện. Chúng ta cần phải
hiểu rõ nguyên nhân phát sinh ra chúng và cách khắc phục nó, để tạo điều kiện
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 t
d
đợc gọi là hồ quang điện. Nó có thể đợc phát hiện ra khi đo và kiểm tra máy
phát nhờ hệ thống điện tử dựa vào các đờng đặc tính thời gian của đờng cong
điện áp.
- Nguyên nhân:
+ Theo sự phóng điện có một số lớn các phần tử vật liệu lơ lửng
trong chất điện môi phía trên các miệng núi lửa đã bị ăn mòn điện.
Hơn nữa có một số ion vẫn còn bên trên các miệng núi lửa. Chính
sự tồn tại của các ion này gây ra hồ quang, trớc khi chúng bị mất
điện và bị đẩy ra khỏi khe hở phóng điện bởi dòng điện chất điện
môi. Hồ quang điện xẩy ra ở khoảng cách giữa các xung.

+ Nếu khoảng cách xung quá ngắn thì một cầu tia lửa điện đợc tập
hợp 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 với
xung 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 núi
lửa 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.
20
Website: Email : Tel : 0918.775.368
- Hiện tợng hồ quang sẽ xẩy ra khi:
+ Dòng chảy của chất điện môi quá yếu.
+ Khoảng cách xung t
0
quá ngắn.
- Cách tránh:
+ Kéo dài khoảng cách xung t
0
để chất điện môi có thời gian ion
hoá.
+ Giảm thời gian phóng tia lửa điện t
e
.
+ 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 tia lửa
điện đợc gọi là dòng ngắn mạch. Các phép đo và kiểm tra bằng
điện tử sẽ phát hiện đợc dòng ngắn mạch khi điện áp sụt tới một
giá trị rất thấp (gần bằng không), trong khi dòng điện đạt giá trị

max.
+ Sự ngắn mạch không chỉ ngăn cản sự hớt vật liệu mà còn làm h
hại cấu trúc của phôi. Dòng điện mạnh khi ngắn mạch sẽ tạo ra
nhiệt ảnh hởng sâu vào phôi, chính điều này làm thay đổi cơ tính
của 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 t
e
.
+ 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 đợc
gọi là các xung mạch mở. Sự tăng số lợng các xung mạch mở sẽ làm giảm hiệu
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:
21
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Khi vùng gia công rất rộng nhng chiều rộng khe hở phóng điện lại quá
nhỏ, chất điện môi trở nên nóng đến mức nó bị phân huỷ rất mạnh thành

Cacbon. Các phần tử Cacbon này khi đợc tạo nên sẽ làm tăng tính dẫn điện của
chất điện môi khiến cho quá trình gia công bị nhiễu loạn bởi hồ quang thờng
xuyên xẩy ra.
Nếu Cacbon cũng bị lắng đọng trên mặt điện cực thì nó sẽ gây ra sự
không ổn định do ngắn mạch.
- Cách tránh:
+ Tối u hoá điều kiện dòng chảy.
+ Gia công theo phơng thức nhắp.
Để tránh hoặc ngăn ngừa các hiện tợng xấu trong khi gia công EDM các
máy xung định hình CNC hiện đại ngày nay còn có một số các tuỳ chọn:
+ Phóng tia lửa điện với phơng thức nhắp.
.i Theo phơng thức nhắp, hệ điều khiển làm gián đoạn quá
trình phóng điện sau từng thời gian nhất định và cho rút
điện cực lên. Sau đó nó lại hạ điện cực xuống và phục hồi
lại sự gia công.
.ii Thời gian giãn đoạn để rút điện cực lên, hạ xuống cho phép
chất điện môi đợc thôi ion hoá và để cho dòng chảy mang
các phần tử đã bị ăn mòn điện ra khỏi khe hở. Các lỗi 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 và
phôi. Nó phải đảm bảo sự cách ly giữa điện cực với phôi khi khe hở cha đủ hẹp.

Chỉ có một khoảng cách nhỏ nhất có thể có giữa điện cực và phôi mới cho phép
dòng tia lửa điện đi qua. Nếu khe hở nhỏ thì lợng hớt vật liệu và độ chính xác in
hình tăng. Tuy nhiên, lợng hớt vật liệu cũng tăng khi khoảng cách xung ngắn.
Chất điện môi phải đợc thôi ion hoá nhanh nh có thể đợc sau xung này.
Chất điện môi đợc dùng trong thực tế ít khi là nguyên chất. Vì vậy, trớc
tiên phải cho chất điện môi đi qua một hệ thống lọc. Mặc dù vậy vẫn luôn luôn
22
Website: Email : Tel : 0918.775.368
còn sót lại các phần tử tế vi của vật liệu. Điều này phải đợc tính đến khi chọn
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 tập
trung 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 để
cho sự phóng điện tiếp theo xảy ra ở một vị trí khác. Chất điện môi cũng bao
trùm kênh phóng điện, nhờ đó có thể đạt đợc mật độ năng lợng cao, tăng hiệu
quả phóng điện.
1.3 Làm nguội:
ở kênh phóng điện, trong khoảng thời gian cực ngắn nhiệt độ có thể lên
tới 10000
0
C. Nhiệt xuất hiện ở đây cần phải đợc chuyển đi, nếu không thì độ
mòn 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 nhiệt
làm cho chất điện môi dễ bị phân huỷ thành khí và cacbon tự do. Khí này sẽ
làm mở rộng không mong muốn kênh phóng điện điện và làm giảm lợng hớt vật
liệu. Đồng thời cặn cacbon lắng xuống trên bề mặt điện cực sẽ gây ra sự ngắn
mạch.

Vì vậy cần tạo ra một dòng chảy đi qua khe hở phóng điện để làm nguội
cả điện cực và phôi.
1.4 Vận chuyển phoi.
Nếu chất điện môi bị bẩn sẽ gây ra sự in hình không chính xác và các
khuyết tật quá trình. Sự bẩn của chất điện môi chủ yếu là do các phần tử đã bị
ăn mòn còn lơ lửng hoặc lắng đọng trong khe hở phóng điện. Một tỷ lệ lớn của
các phần tử này dẫn đến sự phóng điện thất thờng và gây sai số in hình, nguy cơ
tạo hồ quang và ngắn mạch tăng lên.
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 hở
phóng 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 công tia
lửa điện khác nhau, đó là:
- Hydrocacbon: chủ yếu dùng cho xung định hình. Nó lại đợc chia ra
làm ba nhóm trên cơ sở đặc tính hoá học:
- Parafin
23
Website: Email : Tel : 0918.775.368
- 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 mới
nhất dựa trên thành phần chính là nớc. Nó có độ nhớt cao hơn hẳn nớc và hiệu
quả tốt hơn dầu. Nó đợc dùng chủ yếu cho xung định hình với cực là graphit lớn
và bớc dòng điện lớn. Do đó lợng hớt vật liệu rất cao. Vì chất điện môi này 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 R
max

10àm.
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.
- Có khả năng truyền điện áp.
- Có khả năng bị ion hoá.
- Có khả năng đợc lọc sạch.
- Giá cả phải chăng.
Trong các tiêu chuẩn trên, thì độ nhớt của chất điện môi là đáng quan tâm
hàng đầu, vì nó ảnh hởng trực tiếp lên kênh phóng điện. Độ nhớt đặc trng cho
ma sát trong, là trở lực của chất lỏng đối với sự cháy. Độ nhớt quyết định sự
mở rộng kênh phóng điện. Độ nhớt của chất điện môi càng cao thì kênh 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 cũng
trở nên rất nóng nên cần tránh dùng các chất điện môi có điểm cháy thấp. Mặt
khác phải chắc chắn rằng khi bốc hơi và các sản phẩm lắng cặn của chất điện
môi phải không có hại cho sức khoẻ.
Trong các chất điện môi trên cơ sở nớc, dòng điện dò rất lớn có hại khi
gia 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 cho
phép thay thế chất điện môi khi gia công tinh và gia công thô (ví dụ, máy
SODIC). Khi gia công tinh có thể sử dụng sự ô nhiễm nhân tạo của chất điện

môi. Ví dụ: đa vào các phần tử nhỏ li ti dẫn điện (nhôm) làm tăng tính dẫn điện
24
Website: Email : Tel : 0918.775.368
của chất điện môi, giữa khe hở lớn, cho phép tránh đợc các vết đốm đen thờng
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, do khe
hở nhỏ nên ít có vấn đề hơn liên quan đến sự bốc hơi của các bọt khí đợc tạo
nên trong chất điện môi. Tuy nhiên, nớc khử khoáng đòi hỏi các chất kiềm chế.
Trong gia công xung định hình thì không thể dùng nớc khử khoáng vì bề
mặt điện cực lớn hơn nhiều so với cắt dây và sẽ cho dòng điện dò quá lớn.
25