CHƯƠNG 4 MÁY GIA CÔNG BẰNG ĐIỆN LY - ĐIỆN HÓA

chơng IV
Máy gia công bằng điện lý - điện hoá
Các phơng pháp gia công bằng điện hoá, bằng ăn mòn điện, bằng
hoà tan dơng cực hoặc bằng siêu âm hoặc tác động của các chùm tia điện
tử, chùm tia sáng, v.v... đợc gọi chung là những phơng pháp gia công bằng
diện lý - điện hoá. Khác với những phơng pháp gia công bằng cắt gọt hoặc
bằng áp lực thông thờng, trong các phơng pháp gia công bằng điện lý điện hoá, năng lợng điện hoặc những hiện tợng vật lý đợc tạo ra bởi năng lợng điện đã đợc xử dụng trực tiếp nh là những dụng cụ gia công.
Các phơng pháp gia công bằng điện lý - điện hoá, có những đặc
điểm dới đây:
1- Có khả năng gia công những vật liệu có các tính chất cơ lý bất kỳ
(chẳng hạn có độ cứng cao) mà không cần có tác động mạnh mẽ của lực
nh cắt kim loại thờng gặp.
2- Không cần phải có những dụng cụ cắt mà độ cứng của chúng phải
lớn hơn độ cứng của vật liệu gia công.
3- Giảm rất nhiều sự tiêu hao vật liệu gia công. Điều này có ý nghĩa
vất quan trọng khi gia công các kim loại vật liệu quí hiếm. Chẳng hạn khi
cắt các vật liệu kim cơng, đá quý, v.v... thì rãnh cắt rất hẹp nên có hiệu quả
kinh tế cao.
4- Độ chính xác gia công cao, ngay cả trong những trờng hợp khi mà
phơng pháp gia công cơ thông thờng không thể hoặc khó thực hiện.
5- Có thể thực hiện hàng loạt các nguyên công, hoặc chép hình trên
tất cả bề mặt của phôi mà phơng pháp gia công thông thờng không thực
hiện đợc. Quá trình công nghệ tơng đối không phức tạp.
6- Có thể gia công tại chỗ ngay trên những chi tiết lớn mà không cần
phải có các máy chuyên dùng lớn và giảm đợc số lợng các bớc công nghệ
khi gia công các chi tiết có hình dáng phức tạp.
7- Có khả năng thực hiện cơ khí hoá và tự động hoá.
8- Có năng suất cao, có hiệu quả kinh tế. Giảm lợng phế phẩm.
9- Cải thiện tốt hơn điều kiện lao động.
Các phơng pháp điện lý - điện hoá đợc phân loại nh sau:

66


1- Dựa trên cơ sở tác động nhiệt của dòng điện có:
- Gia công bằng tiếp xúc điện.
- Gia công bằng tia lửa điện.
- Gia công bằng xung điện.
- Gia công bằng chùm tia điện tử.
- Gia công bằng chùm tia - laze, v.v...
2- Dựa trên cơ sở tác động cơ học của dòng điện hoặc của trờng điện
từ. Gồm có:
- Gia công bằng phơng pháp nổ điện.
- Gia công bằng siêu âm.
- Gia công bằng điện từ, v.v...
3- Dựa trên cơ sở tác động hoá học của dòng điện gồm:
- Làm sạch bằng điện hoá.
- Gia công đạt kích thớc bằng điện hoá.
- Gia công bằng hoà tan dơng cực (cơ - hoá - điện), v.v...
- Ngoài ra còn có thể kết hợp các phơng pháp kể trên, tuỳ theo từng
trờng hợp cụ thể.
Các phơng pháp gia công bằng điện lý - điện hoá rất đa dạng và
phong phú. Chúng ta chỉ đi sâu nghiên cứu những phơng pháp Gia công
đạt kích thớc mà thôi; sẽ không nghiên cứu các phơng pháp khác nh: làm
sạch chi tiết, mài dụng cụ cắt gọt, v.v...
Dới đây sẽ giới thiệu một số phơng pháp gia công bằng điện lý - điện
hoá thuộc lĩnh vực Gia công đạt kích thớc thờng gặp:
I. Máy gia công bằng phơng pháp tiếp xúc điện.
Tất cả những phơng pháp gia công bằng tiếp xúc điện đều dựa trên
cơ sở: sự bóc táchvà thay đổi hình dáng bề mặt gia công bằng tác động cơ
học kết hợp với tác động của nhiệt độ dòng điện sinh ra trên bề mặt gia

công. Trong phơng pháp này nhiệt phát sinh tại nơi bề mặt tiếp xúc là do ở
đây điện trở đã đợc nâng cao. Phơng pháp này chỉ dùng khi điện áp thấp.
Nếu ta tăng điện áp thì lại xuất hiện sự ăn mòn điện.
Số lợng nhiệt tại chỗ tiếp xúc (khi không có hiện tợng ăn mòn điện,
tức là khi cha phát sinh hồ quang) là:
Q = 0,24 I2 . R . t

67


Q : tính bằng ca-lo;
I : tính bằng ampe;
R : tính bằng ôm;
t : tính bằng sec.
Nếu tăng điện áp lên giới hạn từ 10 ữ 22 vôn thì sự bóc tách kim loại
là do tác động phối hợp giữa hiện tợng cơ học với tiếp xúc điện (nhiệt) và
ăn mòn điện (hồ quang).
Nếu ta tăngđiện áp lớn hơn 22 ữ 25 vôn thì quá trình xẩy ra về cơ
bản là do hiện tợng ăn mòn điện (hồ quang) tác động; lúc này lực tác động
cơ học coi nh không đáng kể.
* Đặc điểm cơ bản của phơng pháp gia công bằng tiếp xúc điện là:
- Năng suất cao nhng chất lợng bề mặt gia công thấp, do đó ngời ta
thờng dùng để gia công thô các chi tiết có kích thớc lớn.
- Sử dụng dụng cụ gia công rẻ tiền.
- Có khả năng thực hiện những nguyên công công nghệ khác nhau.
- Có nhiều tiếng ồn.
- áp lực của dụng cụ cắt lên phôi thấp.
- Có khả năng điều chỉnh chế độ gia công trong phạm vi rộng.
Trang bị và dụng cụ cắt của phơng pháp gia công bằng tiếp xúc điện
thì đơn giản. Phần lớn trang bị của các nguyên công gia công đều gồm có

đĩa quay với tốc độ cao. Đĩa này
vừa là một điện cực vừa là dụng

1

2

cụ để bóc tách kim loại và đa
kim loại ra khỏi vùng cắt.
1- Chi tiết gia công.
2- Đĩa.
Một vài ví dụ về sơ đồ nguyên lý gia công:
Đĩa

Đĩa

Chi tiết
gia công

a)

Dao tiện
được mài

b)

68


a) Phay bằng tiếp xúc điện. Hình a.

b) Mài các dụng cụ cắt bằng phơng pháp tiếp xúc điện (hình b).
c) Tiện bằng phơng pháp tiếp xúc điện:
+ Các phơng pháp này ngoài

Chi tiết
gia công

việc cắt gọt thông thờng ra, do có

Dao
tiện

dòng điện đi qua nên tại vùng cắt
phát sinh nhiệt làm cho lực cắt
giảm và tăng năng suất quá trình
bóc tách kim loại, đặc biệt là khi
gia công các vật liệu cứng hoặc

c)

các vật liệu đã đợc nhiệt luyện.
Nếu ta không quan tâm nhiều lắm đến vấn đề năng suất mà chỉ giữ nh năng
suất khi cắt gọt các vật liệu này bằng phơng pháp thông thờng thì ta có thể
nâng cao đợc độ bóng bề mặt gia công.
- Các thiết bị đi theo cũng không phức tạp. Chẳng hạn khi tiện bằng
tiếp xúc điện, chúng ta vẫn thực hiện trên máy tiện thông thờng. Cùng với
bộ phận cung cấp điện có điện áp thấp từ 0,2 đến 2 vôn với cờng độ cao và
đợc cách điện với các bộ phận khác của máy.
II. Các máy gia công bằng ăn mòn điện:
Gia công kim loại bằng ăn mòn điện đợc dựa trên cơ sở tác động

nhiệt của các xung điện tử, đợc sinh ra giữa các điện cực (dụng cụ cắt và
phôi gia công). Việc bóc tách kim loại ở đây là nhờ có các dòng hồ quang
gián đoạn. Trong tia lửa điện của hồ quang, dòng điện tử tập trung chuyển
động với vận tốc rất lớn từ điện cực này sang điện cực khác; do đó tạo nên
trên bề mặt điện cực các sóng va đập.
Do tác động của các sóng va đập và tác động của nhiệt, trong kim
loại gia công xuất hiện ứng suất cơ, ứng suất này lan ra các hớng. Mặt khác
khi gặp bề mặt đầu tiên của kim loại thì các sóng này lại phản xạ ngợc lại,
khi phản xạ ngợc lại nó lại thay đổi dấu. Do những hiện tợng nh trên đã nói
làm cho các phần tử kim loại ở chỗ mà sóng điện tử va đập vào bị bóc ra (bị
ăn mòn).
Nếu ta cho điện cực 1 tiến dần dần vào phôi hai thì sẽ tạo đợc hình
dáng cần thiết trên phôi.

69


Vật liệu dùng để làm điện cực 1 (dụng cụ) có thể là: đồng, đồng
thau, nhôm, gang, vônfơram hoặc gờraphít.
Việc chọn vật liệu của điện
cực - dụng cụ phụ thuộc vào hình
thức gia công, vật liệu đợc gia
công và kiểu máy phát xung, (đợc
lấy theo tài liệu hớng dẫn).

1
3

- Quá trình gia công đợc

2

tiến hành trong môi trờng chất
lỏng 3 không dẫn điện, ví dụ: dầu biến thế, dầu công nghiệp 12 hoặc hỗn
hợp dầu với dầu hoả, v.v...
- Trang bị chủ yếu là máy phát xung ( ) đã đợc sản xuất theo tiêu
chuẩn hoá.
- Tùy thuộc vào tính chất các dòng điện tử đợc sử dụng ngời ta chia
các máy gia công bằng phơng pháp ăn mòn điện thành ba loại:
- Các máy gia công bằng tia lửa điện.
- Các máy gia công bằng xung điện.
- Các máy gia công bằng ăn mòn điện và hoà tan dơng cực (kết hợp
với điện hoá).
1- Gia công bằng tia lửa điện .
- Ta gọi K là hệ số đặc trng cho các dòng xung điện tử đợc sử dụng.
(K là tỉ số giữa khoảng thời gian nhắc lại của một xung đối với thời gian tác
dụng hiệu quả của nó).
- Trong gia công bằng tia lửa điện thì thời gian tác động có hiệu quả
của xung lên bề mặt kim loại là rất nhỏ (thờng là vài phần trăm micrô
giây), vì vậy hệ số đặc trng K lớn .
S
- Dới đây là sơ đồ nguyên
tắc của phơng pháp gia công bằng
tia lửa điện:
- Dòng điện từ máy phát
xung đợc dẫn đến điện cực - dụng
cụ cắt 1. và đến chi tiết gia công 2.

R

1


2

Điện cực 1 nối với cực âm, còn chi tiết 2 nối với cực dơng của máy
phát xung điện.

70


Quá trình đợc tiến hành trong môi trờng chất lỏng không dẫn điện
(nh trên đã nói)
Gia công kim loại đợc thực hiện với sự kích thích kế tiếp nhau của
các tia hồ quang, phát sinh giữa bề mặt điện cực 1 và chi tiết 2 ứng với khe
hở xác định .
Do tác động của hồ quang, tại đây phát sinh nhiêt độ cao khoảng
chừng 4000 ữ 50000c. Mặt khác dới tác động của sóng điện tử va đập, làm
cho lớp kim loại trên chi tiết 2 bị nóng chảy và bị bóc ra.
+ Gia công bằng tia lửa điện có những đặc điểm dới đây:
1- Có thể gia công thô với năng xuất 100ữ500mm3/phút với độ bóng
cấp 2 ữ 3 đến gia công tinh với năng xuất 0,1 ữ 0.01mm3/phút và độ bóng
cấp 7 ữ 9. Đơng nhiên việc thực hiện chế độ gia công trong phạm vi rộng
nh vậy trên một máy là khó khăn. Do đó ngời ta đã thực hiện chuyên môn
hoá các thiết bị theo chế độ gia công cho phù hợp.
2- ở chế độ gia công tinh thì năng xuất thấp.
3- Độ mòn của điện cực - dụng cụ tơng đối lớn và nó phụ thuộc vào
chế độ và điều kiện gia công.
4- Sử dụng trực tiếp điện cực dụng cụ và nối nó với cực âm của
nguồn.

5- Có hình thành trên bề mặt gia công một lớp khuyết tật mỏng, lớp
này tuỳ thuộc vào chế độ gia công thô hoặc tinh.
6- Có khả năng cơ khi hoá và tự động hoá quá trình gia công.
Gia công thô, tinh hoặc đặc biệt tinh là phụ thuộc vào chế độ gia
công (năng lợng và thời gian tác động của xung, điện áp trên các điện cực,
tần số của xung, v.v...). Các thông số trên đều đợc chọn theo sự hớng dẫn
của lý lịch máy, hoặc theo các tài liệu hớng dẫn khác.
Do các đặc điểm kể trên nên các máy gia công bằng tia lửa điện thờng đợc dùng để gia công các lỗ có đờng kính nhỏ, các khe hẹp, các chi tiết
có kích thớc không lớn, các bề mặt mà sau đó có thực hiện thêm các
nguyên công mài nghiền đánh bóng nh gia công các khuôn mẫu v...v...
2- Gia công bằng xung điện.
Khác với gia công bằng tia lửa điện là ở chỗ, gia công bằng xung
điện chỉ dùng các xung hồ quang mà hệ số đặc trng k nhỏ, nhng với năng lợng và tần số xung lại khác nhau. Ví dụ: Khi gia công thô ngời ta dùng

71


năng lợng lớn nhng tần số xung lại thấp (thời gian giữa 2 xung sẽ lớn hơn).
Còn khi gia công tinh, dùng năng lợng nhỏ, nhng tần số lại cao.
Để tạo ra xung điện ngời ta dùng máy phát xung riêng. Khác với gia
công bằng tia lửa điện là ở đây chi tiết gia công nối với cực âm (-). Còn
dụng cụ nối với cực dơng (+).
Việc bóc kim loại về cơ bản là ở trong trạng thái từng giọt kim loại
lỏng.
Điện cực dụng cụ đợc chế tạo từ những vật liệu có độ dẫn nhiệt cao
nh: đồng, nhôm, hoặc hợp kim của chúng; Các vật liệu than grafit chuyên
dùng hoặc vônfơram.
Trong quá trình gia công, giữa bề mặt của điện cực dụng cụ và chi
tiết gia công xuất hiện các phần tử kim loại đã đợc bóc ra và các phần tử do
điện cực bị mòn. Vì vậy khi ta dùng năng lợng của các xung nhỏ thì việc

làm sạch vùng giữa các điện cực là khó khăn. Điều này sẽ làm giảm hiệu
quả của quá trình gia công. Vì lẽ đó mà buộc phải thực hiện quá trình gia
công bằng xung điện trong hai giai đoạn: Lúc đầu ta dùng các xung điện có
năng lợng lớn nhng tần số thấp để gia công thô, để bóc phần lớn số kim
loại cần phải gia công. Sau đó giảm năng lợng tăng tần số của các xung để
gia công tinh (nhằm bóc các đỉnh nhấp nhô còn lại).
Cờng độ bóc kim loại trên 1cm2, diện tích bề mặt gia công trong chế
độ công suất hợp lý đối với thép là 35 ữ 60mm3/phút. Điều này cho phép
vận tốc tiến sâu của dụng cụ vào chi tiết khoảng 0,35 ữ 0,6mm/phút mà
không phụ thuộc vào kích thớc của bề mặt gia công. Độ nhẵn bề mặt :
- Khi gia công thép: 2,5 < Ra < 5 àcr
- Khi gia công hợp kim cứng 1,25 < Ra < 2,5 àcr
Phơng pháp xung điện dùng để gia công các khuôn rèn dập lớn và
trung bình, các chi tiết đã nhiệt luyện hoặc làm từ những vật liệu khó gia
công cắt gọt.
3- Gia công bằng cơ - hoá - điện:
Gia công bằng cơ - hoá - điện, thực chất là sự kết hợp của hai quá
trình tác động lên kim loại: quá trình thứ nhất là sự tác động của hoà tan
điện hoá kết hợp với sự bóc tách cơ học các phần tử kim loại, quá trình thứ
hai là sự tác động của quá trình ăn mòn điện do tác động của các xung điện
tử cùng với sự bóc tách cơ học các phần tử kim loại.

72


Về nguyên tắc phơng pháp này có thể thực hiện ở nhiều nguyên công
gia công khác nhau, nhng phổ biến đợc dùng ở những nguyên công: cắt
đứt, xọc mặt phẳng, mài, v.v...
Dới đây là sơ đồ nguyên tắc khi cắt đứt.

R

v

1

2

S
3
(Ha)
(Hb)
2 tục) quay
Dụng cụ cắt 1 1là dạng đĩa (hoặc 1 băng dây liên
với vận
tốc (v) và lợng tiến vào phôi 2 (S).
Đa dung dịch điện phân vào vùng giữa dụng cụ cắt 1 và phôi 2 để
thực hiện quá trình điện hoá (ta sẽ học ở phần sau) đối với kim loại. Lúc
này trên bề mặt phôi 2 tại vùng gia công hình thành một lớp mỏng, lớp này
có độ bền rất kém nên rất dễ bị dụng cụ 1 bóc tách ra khỏi phôi (H b). Sau
khi bị bóc tách lại hình thành một lớp mỏng 3 mới, rồi lại bị bóc tách và cứ
thế tiếp tục. Đồng thời với quá trình vừa kể trên lại còn có tác động của quá
trình ăn mòn điện, vì khi tách lớp mỏng kim loại lại xuất hiện các tia lửa
điện và tạo nên các sóng điện tử va đập nh đã nói trong phần gia công ăn
mòn điện. Gia công bằng cơ - hoá - điện có những đặc điểm dới đây:
1- Khi gia công thô thì độ bóng thấp (3 ữ 4 ) nhng có năng suất
cao 2000 ữ 6000 mm3/phút. Khi gia công tinh độ bóng cao (10 ữ 11 ) nhng năng suất thấp 1 ữ 2mm3/phút.
2- Độ mòn tơng đối của dụng cụ - điện cực thì không lớn, thờng khi
gia công thô không quá (20 ữ 30)% còn khi gia công tinh không quá (2 ữ
3)%.

3- Có thể gia công đợc kim loại và những vật liệu có độ cứng bất kỳ.
4- Có khả năng điều chỉnh chế độ gia công từ thô sang tinh mà
không phải dừng máy và cũng không phải lấy chi tiết gia công ra khỏi máy.
5- áp lực riêng của dụng cụ lên chi tiết gia công thấp.

73


6- Do cần phải có chuyển động tơng đối của dụng cụ cắt và chi tiết
gia công nên đã hạn chế việc sử dụng phơng pháp này trong một số nguyên
công. Vì vậy phơng pháp này dùng phổ biến trong các nguyên công cắt và
mài.
7- Việc dùng dung dịch thuỷ tinh lỏng làm môi trờng làm việc cũng
làm cho việc xử dụng phơng pháp này phức tạp hơn.
III. Máy gia công bằng siêu âm:
1- Gia công bằng siêu âm:
Phơng pháp gia công bằng siêu âm thờng dùng để gia công các vật
liệu cứng và ròn nh: thuỷ tinh, gốm, xứ, hợp kim cứng, kim cơng, v.v...
Phơng pháp này dựa trên cơ sở: các hạt mài nhận đợc năng lợng từ
một dụng cụ có giao động với tần số rất cao, va đập vào bề mặt của chi tiết
gia công và bóc đi lớp kim loại tại chỗ bị va đập đó.
Ngày nay các máy gia công bằng siêu âm, dựa vào công suất có thể
chia thành 3 nhóm: Nhóm công suất nhỏ (0,03 ữ 0,2kw); nhóm công suất
trung bình (0,25 ữ 1,5kw) và nhóm công suất lớn (1,6 ữ 4kw). Song máy có
công suất trung bình đợc xử dụng khá phổ biến.
Dới đây là sơ đồ nguyên tắc gia công bằng siêu âm.
Đầu biến đổi 5 gồm có những tập hợp các tấm kim loại (Nikel, v.v...)
có khả năng thay đổi kích thớc chiều dài của mình trong từ trờng thay đổi.
Đầu 5 lắp vào thân 4, thân này có thể dịch chuyển lên xuống. Nhờ có
đầu tập trung 3, biên độ giao động dọc đợc khuyếch đại và truyền đến dụng

cụ cắt 2. Do đó dụng cụ 2 sẽ nhận đợc giao động với tần số rất cao (siêu
âm) và với biên độ lớn nhất khoảng từ 35 đến 45àcr.
Mặt đầu của dụng cụ 2 giao động sẽ làm cho các hạt mài trong dung
dịch mài chuyển động với tần số va đập cao (16 ữ 30) (Kilôhec)
sẽ va
Đến máyvàphát
đập và tách lớp kim loại (vật liệu gia công) khỏi chi tiết gia côngsiêu
1. âm
Dung dịch mài đợc đa vào vùng gia công có thể bằng tự chảy hoặc
bằng bơm 6.
Nước
5

Các hạt mài có thể dùng các-bít-bo, hoặc bột kim cơng. Còn dụng cụ
2 là thép các bon 45, 40x, Y8A, Y10A..v..v...
Năng xuất khi gia công hợp kim cứng đạt tới 200mm3/phút với độ
nhẵn 0,16 Quá trình gia công do
tổn thất năng lợng trong đầu

4
3

6
1

74


từ nên bị nóng, vì vậy ta cần

làm mát bằng nớc (xem
hình)
- Khi dụng cụ 2 càng
đi sâu vào chi tiết 1 thì năng
xuất càng giảm.
Để nâng cao năng xuất
ngời ta dùng phối hợp siêu
âm với điện hoá.
2- Máy gia công chép hình
kết hợp giữa siêu âm và điện hoá:
ở đây kết hợp 2 phần:
+ Phần siêu âm: dụng cụ 2
vẫn nhận đợc dao động với tần số
cao và biên độ lớn làm các hạt mài
va đập và bóc tách kim loại trên
phôi 1 (nh trên đã nói)
+ Ngoài ra có phần điện
hoá: ăn mòn cục bộ dơng cực (tức
phôi gia công 1).
Phôi đợc nối với cực dơng
của nguồn điện một chiều, còn
dụng cụ 2 hoặc đầu 3 đợc nối với
cực âm của nguồn đó.
Phôi 1 còn đợc cách điện
với vỏ thân máy bằng đệm cách
điện 6.
Chất điện phân đợc luân
chuyển đi qua giữa 2 điện cực.
Máy 4 772 (Liên xô) là

2

Máy phát
siêu âm
5
3

-

2

=

V

(+)

6

A

1

máy đã dùng nguyên tắc kết
hợp giữa siêu âm và điện hoá. Khi gia công thô thì đồng thời cho tác động
lên chi tiết gia công cả hai quá trình siêu âm và điện hoá; độ chính xác kích
thớc đạt đợc 0,1mm.
Khi gia công tinh thì chỉ cho quá trình siêu âm tác động mà thôi; độ
chính xác kích thớc đạt 0,02 mm.
75

Ngoài ra trên máy còn có thể gia công hình dáng bất kỳ của những
chi tiết vật liệu dòn.
* Ngày nay một trong những phớng hớng nghiên cứu là dùng siêu
âm để tăng cờng hiệu quả của quá trình cắt gọt, bằng cách đặt giao động
siêu âm lên dụng cụ cắt gọt.
Dới đây là một vài ví dụ:
3- Sơ đồ mài các chi tiết bằng vật liệu dẻo khó gia công:
Nh đã biết các vật liệu dẻo rất
khó mài. ở đây để mài đợc vật liệu dẻo
ngời ta đã kết hợp đặt giao động siêu
âm lên đá mài (dụng cụ cắt), nhằm cải
thiện điều kiện cắt của đá mài.
Trên sơ đồ nguyên tắc: đầu biến
đổi siêu âm 2 và đầu tập trung 3 đặt
phía trên đá mài 1. Do có siêu âm nên
chất lỏng bôi trơn và làm mát khi đi
qua đầu 3 cũng có giao động siêu âm
tác động. Vì lẽ đó trên bề mặt làm việc
của đá mài sẽ xuất hiện hiện tợng xâm
thực. Vì vậy đá mài luôn luôn đợc làm
sạch. Các hạt mài trong đá nh đợc mài
sắc. Hiệu quả là nhiệt độ cắt khi mài
giảm, độ nhẵn bề mặt tăng, tuổi bền
của đá cũng tăng.

2

3

nước Êmusia
1

0,1 ữ0,2

4- Đầu siêu âm cỡng bức giao dọc:
Để tăng hiệu quả của quá trình khoan, khoét lỗ ngời ta đặt giao động
siêu âm lên dụng cụ khoan khoét.
Trong thân 2 đặt đầu rung điện từ 1. Đầu 1 nối với máy phát điện
siêu âm 3 -10 đặt ở bên cạnh máy khoan.
Đầu 1 biến giao động điện tần số cao thành giao động cơ học tần số
cao; giao động này truyền đến mũi khoan. Trong đầu 1 có nớc đi qua để
làm mát.

76


Thân 2 có trục đầu côn để lắp vào trục của máy khoan để cung cấp
chuyển động cho mũi khoan 5.
5- Đầu siêu âm cỡng
bức giao động xoắn:
Đối với các nguyên
công khoét, doa, cắt ren
bằng ta rô ngời ta có thể
dùng phơng pháp kích
thích bằng đầu siêu âm cỡng bức giao động xoắn.

lắp vào trục
máy khoan

nối với máy
phát siêu âm

nước vào

nước ra

Trên sơ đồ nguyên
tắc: 1 là đầu biến đổi siêu
âm kiểu vòng. Bên trong
đầu 1 đặt các đĩa biến đổi
2. Lõi cộng hởng 3 thông
qua đầu côn phía trên đợc
nối với trục chính của máy,
còn phía dới đợc nối với
dụng cụ cắt bằng mặt côn.
Khi có dòng điện
tần số cao đi qua cuộn
dây của đầu biến đổi
1, thì

1

2

4
5
nước
vào

3

nước
ra

trong các đĩa biến đổi 2 sẽ xuất hiện giao động dọc.

nối với
máy phát
siêu âm

Các giao động này đối với trục của đầu 1 thì lại là giao động xoắn.
Nguyên lý tác động thì cũng
tơng tự nh những phần trên đáAnói. ở
A
đây cũng làm mát bằng nớc.
1
2

3

77
dụng cụ cắt


A-A

IV. Máy gia công bằng điện hoá.
Phơng pháp gia công kim loại bằng điện hoá dựa trên cơ sở nguyên
lý hoà tan cục bộ dơng cực.

Phơng pháp này cho chất lợng bề mặt gia công cao, chi tiết lại không
chịu ảnh hởng tác động của nhiệt. Điện cực dụng cụ lại không bị mòn. Phơng pháp này thờng đợc dùng để gia công các bề mặt phức tạp từ những vật
liệu đặc biết cứng, vật liệu dòn, vật liệu dẻo... Với các nguyên công nh:
khoan, mài, cắt, tiện định hình, phay, mài dụng cụ, mài khôn, khắc
dấu.v.v... Độ chính xác gia công 0,02 ữ 0,05 mm. Độ nhẵn bề mặt: 0,32
< Ra < 2,5 micơrông.
Một trong những máy gia công bằng phơng pháp điện hoá là máy
phay. Máy này dựa trên cơ sở của máy phay ngang. Song có thay đổi đôi
chút về kết cấu và thay đổi vật liệu đối với ụ trục chính và với những chi tiết
tiếp xúc với dung dịch điện phân.

78


Khác với máy phay là ở đây dụng cụ cắt không trực tiếp tiếp xúc với
chi tiết gia công. Việc bóc kim loại nhờ có hiện tợng hoà tan điện hoá dơng
cực và nhờ có sự luân chuyển của dung dịch điện phân giữa 2 điện cực.
Ta thay dao phay bằng đĩa
điện cực bằng than. Đĩa điện cực
cũng dễ dàng tạo và sửa hình dáng
của nó khi cần thiết.

Đĩa điện
cực
(-)

- Giữa chi tiết (phôi) và đĩa
điện cực có khe hở 0,01 ữ 0,05 mm
- Ta tới dung dịch điện phân
lên đĩa

- Chi tiết đóng vai trò dơng
cực và đợc gia công bằng ăn mòn
điện - hoá.

Khe hở

Dung dịch điện phân đợc lựa
chọn theo:

(+)

Phôi
dung dịch
điện phân

- Thành phần hoá học của vật liệu đợc gia công
- Năng xuất, độ chính xác, độ bóng yêu cầu.
Các công việc khác khi vận hành cũng tơng tự nh máy phay. Ví dụ
vận tốc quay của đĩa đợc đặt ở tốc độ 20 ữ 30 m/s.
Lợng chạy dao dọc của bàn máy phụ thuộc vào chiều sâu gia công
và vật liệu phôi. Ví dụ: 0,01 ữ 0,5 mm/s.
V. Máy gia công bằng La - De.
Phơng pháp gia công bằng các chùm tia (chùm tia ánh sáng La De và
chùm tia điện tử) dùng để gia công các chi tiết làm từ vật liệu dẫn điện
hoặc không dẫn điện. Các phơng pháp này dựa trên cơ sở là dùng các chùm
tia tập trung với mật độ năng lợng rất cao để bóc tách kim loại. Các phơng
pháp này không cần có các dụng cụ chuyên dùng để đa năng lợng vào vùng
cắt. Việc cắt kim loại ở đây chủ yếu là biến đổi năng lợng thành nhiệt năng
tập trung tại vùng cắt. Nhiệt độ cao đến mức: kim loại không những chỉ bị
nóng chảy mà còn cháy, bị bốc hơi. Ngời ta chia phơng pháp gia công bằng

các chùm tia thành hai loại:
- Gia công bằng chùm tia ánh sáng (tức La De)
- Gia công bằng chùm tia điện tử.

79


Gia công bằng La - De là hình thức gia công vật liệu nhờ có tác động
của các chùm tia ánh sáng. Các chùm tia sáng này đợc bức xạ bởi các máy
phát quang lợng tử.
- Các máy này gọi tắt là đầu phát La - De. Nh vậy đầu phát La - De
là một dụng cụ vật lý có khả năng tạo ra các chùm tia sáng liên tục hoặc
chùm tia sáng có dạng xung với mật độ năng lợng cực kỳ cao.
Tuỳ thuộc vào môi trờng mà trong đó các chùm tia sáng đợc phát
sinh, ngời ta phân chia các đầu phát La - De thành nhiều loại:
Ví dụ: Đầu La - De khí, đầu La - De chất lỏng và đầu La - De tinh
thể.
Đá hồng ngọc (Ru bi) nhân tạo có thêm 0,04 ữ 0,05% nguyên tử
Crôm hoá trị 3 đã đợc dùng rộng rãi để làm vật liệu tinh thể cho đầu phát
La - De. Ví dụ: Các máy phát La - De kiểu
- 20 ; - 2; OP - 0,2 của
Liên Xô cũ. Còn các máy phát La - De kiểu MC - 1; C - 1; OC 100 (của Liên Xô) lại dùng thuỷ tinh Neođim (N đ) làm vật liệu bức xạ.
- Dới đây là sơ đồ nguyên
lý của máy gia công bằng La - De
kiểu MC (Liên Xô).
Chùm tia La de đợc phát ra
từ đầu phát La de 1, đi qua màng
điều chỉnh 2, rồi qua hệ thống
quang học gồm các vật kính 4,
qua tấm kính bảo vệ 5 rồi hớng

tập trung vào vật thể gia công 6.
ống ngắm 3 giúp ta quan sát và
điều chỉnh chùm tia.
Máy đợc cung cấp năng lợng từ nguồn 7. Sự bức xạ đợc
tập trung trên bề mặt đợc gia
công nhờ có kính quang học hình
cầu hoặc hình trụ. Nếu dùng kính

7

1

2
3

4
5
6

hình cầu thì bức xạ đợc tập trung vào một điểm và hình thành lỗ tròn nhỏ
trên vật liệu gia công (thờng dùng để gia công các lỗ nhỏ). Nếu dùng kính
hình trụ thì bức xạ tập trung vào một đờng mà chiều dài của nó (nh là một
lỡi cắt) đợc xác định bằng tiết diện ngang của chùm tia máy phát.
80


Nếu là gia công lỗ nhỏ chẳng hạn thì năng lợng tập trung vào một
điểm trên bề mặt gia công làm cho kim loại bị nóng chảy, bị cháy thậm chí
bốc hơi và lỗ nhỏ đợc hình thành.
+ Gia công bằng chùm tia điện tử: Về nguyên tắc cũng tơng tự, nghĩa

là cũng có đầu phát các chùm tia điện tử, có bộ phận tập trung các chùm
tia, tập trung năng lợng của tia điện tử vào điểm đợc gia công. Phạm vi xử
dụng: gia công bằng chùm tia điện tử đợc xử dụng trong nhiều nguyên
công khác nhau, nhng phổ biến là nguyên công hàn và một phần để gia
công đạt kích thớc ví dụ gia công lỗ. Song ở đây ta không đi sâu nghiên cứu
phơng pháp này.

81