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

1

2

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
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 THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

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

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

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

NGUYỄN TIẾN NGA

THÁI NGUYÊN - 2009
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



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




3

4

MỤC LỤC

1.4.5

Ảnh hƣởng của diện tích vùng gia công

33

1.4.6

Ảnh hƣởng của sự ăn mòn điện cực

34

Lời cam đoan
Lời cảm ơn

1.5

Lƣợng hớt vật liệu khi gia công tia lửa điện

34

1.6

Chất lƣợng bề mặt

35

Mục lục

2

1.6.1

Độ nhám bề mặt

36

Danh mục các bảng biểu

6

1.6.2

Vết nứt tế vi và các ảnh hƣởng về nhiệt

36

Danh mục các đồ thị, hình vẽ
Mở đầu

6
12

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

I. Tính cấp thiết của đề tài

12

1.8.1

Hồ quang

38

II. Mục đích và đối tƣợng nghiên cứu

14

1.8.2

Ngắn mạch, sụt áp

39

III. Phƣơng pháp nghiên cứu
IV. Phạm vi nghiên cứu
V. Nội dung của đề tài

14
15
15

1.8.3

Xung mạch hở, không có dòng điện

40

1.8.4

Sự quá nhiệt của chất điện môi

40

VI. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN

15
17

1.9

Các yếu tố không điều khiển đƣợc

40

1.9.1

Nhiễu hệ thống

41

1.9.2

Nhiễu ngẫu nhiên

41

Trang

1.1

Đặc điểm của phƣơng pháp gia công tia lửa điện

17

1.10

Dung dịch chất điện môi trong gia công tia lửa điện

41

1.1.1

Các đặc điểm chính của phƣơng pháp gia công tia lửa điện

17

1.10.1

Nhiệm vụ của dung dịch chất điện môi

41

1.1.2

Khả năng công nghệ của phƣơng pháp gia công tia lửa điện

17

1.10.2

Các loại chất điện môi

43

1.2

Các phƣơng pháp gia công tia lửa điện

18

1.10.3

Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi

43

1.2.1

Phƣơng pháp gia công xung định hình

18

1.10.4

Các loại dòng chảy của chất điện môi

45

18

1.10.5

Hệ thống lọc chất điện môi

47

1.2.2

Phƣơng pháp gia công cắt dây tia lửa điện

1.2.3

Các phƣơng pháp khác

18

1.3

Cơ sở của phƣơng pháp gia công tia lửa điện

20

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

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

2.1.2.1

Ƣu điểm

50

1.4.1

Các đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện

26

2.1.2.2

Nhƣợc điểm

50

1.4.2

Dòng điện và bƣớc của dòng điện

30

2.2

Độ chính xác khi gia công tia lửa điện

51

1.4.3

Ảnh hƣởng của khe hở phóng điện δ

30

2.3

Điện cực và vật liệu điện cực

54

33

2.3.1

Yêu cầu của vật liệu làm điện cực

54

1.4.4

Ảnh hƣởng của điện dung C

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



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




5

6

2.3.2

Các loại dây điện cực

55

3.3.3.1

Vật liệu ở trạng thái thƣờng

95

2.4

Sự thoát phoi trong cắt dây tia lửa điện

55

3.3.3.2

Vật liệu ở trạng thái tôi cải thiện

100

2.5

Nhám bề mặt khi cắt dây

56

3.3.3.3

Vật liệu ở trạng thái nhiệt luyện

105

2.6

Các thông số về điện trong điều khiển máy cắt dây tia lửa điện

57

3.3.4

Nghiên cứu độ chính xác công tua

110

2.6.1

Dòng phóng tia lửa điện Ie và bƣớc của dòng điện

57

Kết luận chƣơng 3

113

2.6.2

Độ kéo dài xung ti

57

Kết luận chung

114

2.6.3

Khoảng cách xung t0

57

Tài liệu tham khảo

116

2.6.4

Điện áp đánh lửa Ui

57

Phụ lục

117

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 Ui; Ie; t0

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



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




7

8

Hình 2.1. Sơ đồ máy cắt dây tia lửa điện

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Hình 2.2. Sự cân bằng về lực khi cắt thẳng và sai số hình học khi cắt góc.
Bảng 2.1 Danh mục các mã G

Hình 2.3. Các trƣờng hợp khó gia công đối với dòng chảy đồng trục

Bảng 2.2 Danh mục các mã lệnh M

Hình 2.4. Khe hở phóng điện trong gia công cắt dây tia lửa điện

Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật của máy cắt dây CW322S

Hình 2.5. Các lệnh dịch chuyển đƣờng kính dây G41/G42

Bảng 3.2 Thành phần hóa học các nguyên tố mác thép SKD61

Hình 3.1.1 Máy cắt dây CW322S
Hình 3.1.2 Ảnh máy đo tọa độ 3 chiều Beyond Crysta C544

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 3.2 Mô hình hóa quá trình gia công tia lửa điện
Hình 3.3 Khe hở phóng điện δ

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

Hình 3.3.2 Sơ đồ gia công mẫu thí nghiệm

Hình 1.2. Pha đánh lửa

Hình 3.3.2.1.1 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt, đo

Hình 1.3. Sự hình thành kênh phóng điện

theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.

Hình 1.4. Sự hình thành và bốc hơi vật liệu

Hình 3.3.2.1.2 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt, đo

Hình 1.5. Đồ thị điện áp và dòng điện trong một xung phóng điện.

theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.

Hình 1.6. Mối quan hệ giữa Vw và ti [1]

Hình 3.3.2.1.3 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện Ie đến chiều rộng rãnh cắt,

Hình 1.7. Mối quan hệ giữa θ và ti [1]

đo theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.

Hình 1.8. Mối quan hệ giữa Rmax và ti (với ti = td + te). [1]

Hình 3.3.2.1.4 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện Ie đến chiều rộng rãnh cắt,

Hình 1.9- Ảnh hƣởng của ti và t0 đến năng suất gia công [1]

đo theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật.

Hình 1.10- Ảnh hƣởng của khe hở phóng điện δ

Hình 3.3.2.1.5 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t 0 đến chiều rộng

Hình 1.11. Quan hệ giữa η và ap [1]

rãnh cắt, đo theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.

Hình 1.12. Ảnh hƣởng của điện dung C [1]

Hình 3.3.2.1.6 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t 0 đến chiều rộng

Hình 1.13. ảnh hƣởng của diện tích vùng gia công F [1]

rãnh cắt, đo theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật.

Hình 1.14. Các thông số ảnh hƣởng đến năng suất khi gia công EDM

Hình 3.3.2.1.7 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt của lỗ

Hình 1.15. Vùng ảnh hƣởng nhiệt của bề mặt phôi

hình tròn.

Hình 1.16. Hiện tƣợng hồ quang điện [1]

Hình 3.3.2.1.8 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện Ie đến chiều rộng rãnh cắt

Hình 1.17. Hiện tƣợng ngắn mạch sụt áp [1]

của lỗ hình tròn.

Hình 1.18. Hiện tƣợng xung mạch hở [1]

Hình 3.3.2.1.9 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t o đến chiều rộng

Hình 1.19. Dòng chảy bên ngoài

rãnh cắt của lỗ hình tròn.

Hình 1.20. Dòng chảy áp lực
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



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




9

10

Hình 3.3.2.2.1 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt, đo

Hình 3.3.2.2.6 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t 0 đến chiều rộng

theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.

rãnh cắt, đo theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật.

Hình 3.3.2.2.2 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt, đo

Hình 3.3.2.3.7 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt của lỗ

theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật.

hình tròn.

Hình 3.3.2.2.3 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện Ie đến chiều rộng rãnh cắt,

Hình 3.3.2.3.8 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện đến chiều rộng rãnh cắt

đo theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.

của lỗ hình tròn.

Hình 3.3.2.2.4 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện Ie đến chiều rộng rãnh cắt,

Hình 3.3.2.3.9 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t o đến chiều rộng

đo theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.

rãnh cắt của lỗ hình tròn.

Hình 3.3.2.2.5 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t 0 đến chiều rộng

Hình 3.3.3.1.1 Quan hệ giữa khe hở rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo theo

rãnh cắt, đo theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.

chiều dài lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của điện áp đánh lửa Ui.

Hình 3.3.2.2.6 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t 0 đến chiều rộng

Hình 3.3.3.1.2 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo

rãnh cắt, đo theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật.

theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của điện áp đánh lửa Ui.

Hình 3.3.2.2.7 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt của lỗ

Hình 3.3.3.1.3 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo

hình tròn.

theo chiều dài lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện Ie.

Hình 3.3.2.2.8 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện đến chiều rộng rãnh cắt

Hình 3.3.3.1.4 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc,

của lỗ hình tròn.

đo theo chiều dài lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện Ie.

Hình 3.3.2.2.9 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t o đến chiều rộng

Hình 3.3.3.1.5 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo

rãnh cắt của lỗ hình tròn.

theo chiều dài lỗ hình cắt, dƣới ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng điện t 0

Hình 3.3.2.3.1 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt, đo

Hình 3.3.3.1.6 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo

theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.

theo chiều rộng lỗ hình cắt, dƣới ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng điện t 0

Hình 3.3.2.3.2 Ảnh hƣởng của điện áp phóng điện Ui đến chiều rộng rãnh cắt, đo

Hình 3.3.3.1.7 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt đến độ chính xác kích thƣớc của lỗ

theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật.

tròn, dƣới ảnh hƣởng điện áp đánh lửa Ui.

Hình 3.3.2.3.3 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện Ie đến chiều rộng rãnh cắt,

Hình 3.3.3.1.8 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt đến độ chính xác kích thƣớc của lỗ

đo theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.

tròn, dƣới ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện Ie.

Hình 3.3.2.3.4 Ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện Ie đến chiều rộng rãnh cắt,

Hình 3.3.3.1.9 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc của lỗ

đo theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật.

tròn, dƣới ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng lửa điện t0.

Hình 3.3.2.2.5 Ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng tia lửa điện t 0 đến chiều rộng

Hình 3.3.3.2.1 Quan hệ giữa khe hở rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo theo

rãnh cắt, đo theo chiều dài lỗ hình chữ nhật.

chiều dài lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của điện áp đánh lửa Ui.

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



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

11

12

Hình 3.3.3.2.2 Quan hệ giữa khe hở rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo theo

Hình 3.3.3.3.7 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt đến độ chính xác kích thƣớc của lỗ

chiều rộng lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của điện áp đánh lửa Ui.

tròn, dƣới ảnh hƣởng điện áp đánh lửa Ui.

Hình 3.3.3.2.3 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo

Hình 3.3.3.3.8 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt đến độ chính xác kích thƣớc của lỗ

theo chiều dài lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện Ie.

tròn, dƣới ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện Ie.

Hình 3.3.3.2.4 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo

Hình 3.3.3.3.9 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc của lỗ

theo chiều rộng lỗ hình chữ nhật, dƣới ảnh hƣởng của dòng phóng tia lửa điện Ie.

tròn, dƣới ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng lửa điện t0.

Hình 3.3.3.2.5 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo

Hình 3.3.4.1 Các hình dáng biên dạng gia công thƣờng gặp

theo chiều dài lỗ hình cắt, dƣới ảnh hƣởng của thời gian ngừng phóng điện t 0

Hình 3.3.4.2 Ảnh hƣởng của lực điện trƣờng và lực phóng điện lên dây

Hình 3.3.3.2.6 Quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với độ chính xác kích thƣớc, đo

Hình 3.3.4.3 Hình dáng của dây trong vùng gia công

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 Ui.
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 Ie.
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 t0.
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 Ui.
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 Ui.
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 Ie.
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 Ie.
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



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




13

14

PHẦN MỞ ĐẦU

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

I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng các sản phẩm cơ khí nhƣ tua bin

sau:

máy phát điện, động cơ máy bay, dụng cụ, khuôn mẫu… không ngừng tăng lên.

- Việc chuyển giao công nghệ chƣa đầy đủ.

Trong những sản phẩm cơ khí đó chứa đựng những chi tiết có hình dáng hình học

- Đầu tƣ trang thiết bị không đồng bộ, thiết bị không rõ nguồn gốc.

rất phức tạp và đƣợc làm từ những vật liệu cứng, lâu mòn và siêu cứng nhƣ là các

- Giá thành đầu tƣ lớn nên mức khấu hao cao.

vật liệu composit nền kim loại, gốm nguyên khối và gốm composit, almindes v.v…

- Số lƣợng sản phẩm sản xuất trên máy thƣờng theo loạt vừa và nhỏ.

Việc gia công chúng bằng công nghệ cắt gọt thông thƣờng (Tiện; Phay; Mài v.v…)

- Chƣa chủ động đƣợc về bảo dƣỡng, bảo trễ máy…

là vụ cùng khó khăn, đôi khi không thể gia công đƣợc. Thực tế này đòi hỏi cần phải

Vấn đề đặt ra là làm thế nào để nâng cao hiệu quả khai thác, sử dụng loại máy này?

phát triển các công nghệ gia công mới để gia công những vật liệu đó (phƣơng pháp

- Để nâng cao hiệu quả sử dụng loại máy này có nhiều cách nhƣng theo hƣớng

gia công không truyền thống). Một trong những phƣơng pháp đó đƣợc tìm ra vào

công nghệ thì ta cần thiết lập chế độ công nghệ hợp lý để đạt đƣợc độ chính xác

năm 1943 do hai vợ chồng ngƣời Nga Lazarenko là phƣơng pháp gia công tia lửa

kích thƣớc cũng nhƣ năng suất gia công và chất lƣợng sản phẩm cao nhất. Điều này

điện (EDM) và ngày nay một trong số các phƣơng pháp gia công tia lửa điện là

các doanh nghiệp trong nƣớc thƣờng xác định dựa theo tài liệu kèm theo máy hoặc

phƣơng pháp gia công cắt dây bằng tia lửa điện. Phƣơng pháp này đƣợc gọi là gia

theo kinh nghiệm. Do đó chƣa thấy ra đƣợc ảnh hƣởng của các thông số công nghệ

công WEDM (Wire Electrical Discharge Machine), đây là phƣơng pháp gia công

đến độ chính xác, năng suất và chất lƣợng gia công. Vì vậy mà hiệu quả khai thác,

đƣợc phát minh và sử dụng rộng dãi trên thế giới vào những năm 50 của thế kỷ XX

sử dụng máy cũng hạn chế.

nhƣng ít tự động hóa. Ngày nay nhờ sự phát triển của điều khiển số và công nghệ

- Chế độ công nghệ gia công trên máy cắt dây phụ thuộc rất nhiều thành phần

thông tin mà phƣơng pháp này đã đƣợc hiện đại hóa rất cao và đó trang bị điều

hóa học của vật liệu chi tiết gia công cũng nhƣ tính dẫn điện và dẫn nhiệt. Do đó đối

khiển số CNC trên các máy WEDM.

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,

Ƣu điểm của phƣơng pháp này là:

- Có khả năng cắt hầu hết các loại vật liệu dẫn điện.

SKD61, X12M. Các loại thép này đƣợc ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống, đặc

- Độ chính xác cao (độ bóng Ra = 1,6 † 0,8 μm).

biệt trong công nghiệp xe hơi, xây dựng, hóa học, dầu khí, chế tạo máy (khuôn mẫu,

- Chi tiết gia công có độ dầy lớn (có thể đạt tới 500 mm).

dụng cụ cắt, dụng cụ đo kiểm…). Các loại thép này có hàm lƣợng hợp kim cao, việc

- Gia công đƣợc những lỗ, rãnh định hình có kích thƣớc rất nhỏ.

gia công những loại vật liệu này bằng các phƣơng pháp thông thƣờng đòi hỏi chi

- Cắt đƣợc các hình dạng 3D đặc biệt.

phí lớn, năng suất và chất lƣợng gia công không cao nhƣng sử dụng phƣơng cắt dây

- Cắt các công tua phức tạp.

tia lửa điện thì rất hiệu quả. Vì tính dẫn điện và nhiệt của các loại vật liệu này khác

Từ những năm 80 của thế kỷ XX đến nay, rất nhiều doanh nghiệp trong nƣớc

nhau, nên độ chính xác, năng suất và chất lƣợng gia công khi gia công cắt dây bị

đó trang bị các loại máy, thiết bị sử dụng công nghệ WEDM nhằm cải tiến phƣơng

thay đổi. Do vậy cần nghiên cứu tìm ra ảnh hƣởng của các thông số công nghệ đến

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



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




15

16

độ chính xác, năng suất, chất lƣợng gia công (độ nhám bề mặt) các loại vật liệu này

IV. PHẠM VI NGHIÊN CỨU.

khi gia công cắt dây tia lửa điện.

- Vật liệu thí nghiệm: Thép hợp kim khó gia công SKD61.

- Hiện nay trên thế giới cũng nhƣ trong nƣớc đã có nhiều công trình khoa học

- Vật liệu điện cực làm bằng dây CuZn 0,25 mm.

nghiên cứu về máy cắt dây nhƣ: Nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số công nghệ

- Đối tƣợng gia công: các biên dạng là đƣờng thẳng và cung tròn.

ảnh hƣởng tới chất lƣợng bề mặt gia công trên máy cắt dây; Nghiên cứu ảnh hƣởng

- Các thông số công nghệ nghiên cứu là: Điện áp ban đầu, cƣờng độ dòng

của các thông số công nghệ tới năng suất và chất lƣợng trong gia công trên máy cắt

điện trung bình, thời gian kéo dài phát xung, thời gian trễ đánh lửa khoảng cách

dây tia lửa điện.vv… Nhƣng chƣa có công trình khoa học nào nghiên cứu ảnh

xung, tốc độ tiến.

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.

- Đo độ chính xác (độ chính xác kích thƣớc và độ chính xác công tua)
V. NỘI DUNG ĐỀ TÀI.

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

- 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

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.

- 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

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

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.

của chi tiết gia công với thời gian gia công là ngắn nhất.

- Các kết quả thí nghiệm.

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

- 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

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



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




17

18

thƣớc. Từ đó đƣa ra chế độ cắt tốt nhất làm cơ sở cho việc tối ƣu hóa quá trình cắt

CHƢƠNG 1

cũng nhƣ cho nghiên cứu khác của quá trình cắt.

TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN
Năm 1943, thông qua việc nghiên cứu tuổi bền của các thiết bị đóng điện, hai

Ý NGHĨA THỰC TIỄN:

vợ chồng ngƣời Nga Lazarenko đã tìm ra phƣơng pháp gia công bằng tia lửa điện.

- Kết quả nghiên cứu xác định chế độ cắt tối ƣu (Ui, Ie, t0) khi gia công trên

Họ sử dụng dòng tia lửa điện để làm một quá trình hớt đi một lớp kim loại mà

máy cắt dây EDM –CNC, để cải thiện độ chính xác gia công có ý nghĩa thực tiễn

không phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu đó. Khi các tia lửa điện phóng ra thì một

trong nghiên cứu khoa học cũng nhƣ trong sản xuất nhƣ sau:

lớp một lớp vật liệu trên bề mặt phôi sẽ bị hớt đi bởi một quá trình điện - nhiệt

- Giúp cho việc lựa chọn chế độ công nghệ khi viết chƣơng trình gia công

thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại. Từ đó đến nay quá trình hớt vật liệu

NC trong quá trình chuẩn bị sản xuất đƣợc hợp lý hơn, hiệu quả khai thác, sử dụng

trong gia công tia lửa điện vẫn đƣợc coi là phức tạp liên đến khoảng cách khe hở

máy cắt dây EDM-CNC tốt hơn. Đây là một yếu tố có ý nghĩa quan trọng đối với sự

phóng điện, đến thông tin về kênh plasma, về sự hình thành của cầu phóng điện

phát triển của doanh nghiệp trong môi trƣờng sản xuất kinh doanh luôn phải đối mặt

giữa hai điện cực, sự ăn mòn của cả hai điện cực,… các nghiên cứu về hiện tƣợng

với sự cạnh tranh khốc liệt hiện nay trên thị trƣờng cũng nhƣ trong quá trình hội

phóng điện có những phát triển lớn trong những năm gần đây và đã đƣa ra thêm một

nhập.

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

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




19

20

đặt vào giữa điện cực và bành mài, trong quá trình mài, tia lửa điện sinh ra sẽ bóc

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

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

hình và phƣơng pháp gia công cắt dây bằng tia lửa điện WEDM.

pháp hớt vật liệu bằng tia lửa điện kết hợp với việc rung điện cực dụng cụ với tần số

1.2.1. Phƣơng pháp gia công xung định hình

rung bằng tần số siêu âm. Rung điện cực với tần số siêu âm giúp nâng cao khả năng

Đây là phƣơng pháp dùng các điện cực đã đƣợc tạo hình sẵn để in hình (âm

công nghệ và tăng đáng kể tốc độ gia công các lỗ nhỏ và siêu nhỏ.

bản) của nó lên bề mặt phôi. Phƣơng pháp này đƣợc dùng để chế tạo khuôn có hình

- Mài xung điện (Abrasive Electrical Discharge Grinding- AEDG): Là phƣơng

dạng phức tạp, các khuôn ép định hình, khuôn ép nhựa, khuôn đúc áp lực, lỗ không

pháp gia công trong đó vật liệu đƣợc bóc tách nhờ tác dụng kết hợp của ăn mòn tia

thông…

lửa điện và ăn mòn cơ khí.
- Gia công xung định hình siêu nhỏ (MEDM): Là một dạng xung định hình đặc

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)

biệt trong đó điện cực đƣợc quay với tốc độ lớn (tới 10.000 vg/ph). Điện cực sử

cuốn liên tục và chạy theo một biên dạng định trƣớc để tạo thành một vết cắt trên

dụng trong MEDM có kích thƣớc nhỏ và đƣợc chế tạo bằng các phƣơng pháp gia

phôi. Phƣơng pháp này thƣờng dùng để gia công các lỗ suốt có biên dạng phức tạp

công tia lửa điện khác. Phƣơng pháp này dùng để gia công các lỗ siêu nhỏ với độ

nhƣ các lỗ trên khuôn dập, khuôn ép, khuôn đúc áp lực, chế tạo các điện cực dùng

chính xác rất cao.

cho gia công xung định hình, gia công các rãnh hẹp, gấp khúc, các dƣỡng kiểm,…

- 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

1.2.3. Các phƣơng pháp khác:
Ngoài hai phƣơng pháp gia công chủ yếu trên, ngày nay trên thế giới còn có một

dùng để gia công cắt dây các lỗ siêu nhỏ có kích thƣớc từ 0,1 † 1 mm, các vật liệu

số phƣơng pháp gia công sử dụng nguyên lý gia công bằng cắt dây tia lửa điện nhƣ

khó gia công, các chi tiết có chiều dày mỏng,… hoặc dùng trong công nghệ chế tạo

sau:

các chi tiết bán dẫn.

- Gia công tia lửa điện dạng phay (Milling EDM): Là phƣơng pháp sử dụng một

- Gia công tia lửa điện theo kiểu đê chắn (Mole EDM): Là một quá trình gia

điện cực chuẩn, hình trụ quay để thực hiện ăn mòn tia lửa điện theo kiểu phay. Sử

công đặc biệt cho phép gia công các hốc, rãnh dạng đƣờng cong hoặc đƣờng xuyến.

dụng phƣơng pháp này để gia công các hình dáng phức tạp do không phải chể tạo

Hình dáng điện cực đƣợc sử dụng trong phƣơng pháp này giống nhƣ một thanh dẫn

điện cực phức tạp (để xung) mà sử dụng điện cực chuẩn sau đó điều khiển cho điện

có thể uốn cong và một hệ thống nhận dạng. Ngƣời ta sử dụng sóng siêu âm để

cực cắt theo chƣơng trình gia công.

nhận dạng các đƣờng hầm gia công trong chi tiết.

- Phủ bằng tia lửa điện (EDD): Là phƣơng pháp sử dụng hiệu quả của sự ăn

- Xung định hình với 2 điện cực quay: Là phƣơng pháp sử dụng một điện cực

mòn tia lửa điện để phủ lên các bánh mài sau thời gian sử dụng nghiền cơ khí các

quay để ăn mòn một phôi quay. Khi phối hợp chuyển động của điện cực và phôi sẽ

vật liệu rắn. Trong quá trình này, bánh mài phải có tính dẫn điện, bánh mài kim

tạo ra các hình dạng chi tiết khác nhau theo yêu cầu. Phƣơng pháp này là phƣơng

cƣơng liên kết kim loại thƣờng đƣợc làm theo phƣơng pháp này. Điện áp xung đƣợc

pháp gia công siêu chính xác và độ bóng siêu cao.

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

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

21

22

1.3. Cơ sở của phƣơng pháp gia công tia lửa điện

nhất tại hai điểm trên điện cực và phôi có khoảng cách gần nhất. Mặt khác do chất

1.3.1. Bản chất vật lý

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 1.1. Sơ đồ nguyên lý gia công tia lửa điện
Hình 1.2. Pha đánh lửa
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.

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

Quá trình tách vật liệu ra khỏi bề mặt phôi cụ thể nhƣ sau:

dòng điện chạy qua các điện cực. Dòng điện này cung cấp một năng lƣợng khổng lồ

Một điện áp đƣợc đặt vào giữa điện cực và phôi, không gian giữa hai điện cực

làm cho dung dịch điện môi bốc hơi cục bộ tạo ra bọt khí, các bọt khí này do áp suất

đƣợc điền đầy bằng một chất lỏng cách điện gọi là chất điện môi (Dielectric). Khi

đẩy chất điện môi sang hai bên. Nhƣng do có độ nhớt của chất điện môi nên đã tạo

hai điện cực tiến lại gần vào nhau đến một khoảng giá trị tới hạn nào đó thì xảy ra

ra sự cản trở và hạn chế sự lớn lên của kênh phóng điện giữa các điện cực.

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

Pha II:

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



Hình 1.3. Sự hình thành kênh phóng điện

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




23

24

- Độ kéo dài xung ti: Là khoảng thời gian giữa hai lần đóng ngắt của máy phát

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

trong một chu kỳ phóng tia lửa điện. Độ kéo dài xung là tổng thời gian trễ đánh lửa

chất khí có lẫn các điện tử và các ion dƣơng ở áp suất cao và nhiệt độ cực lớn (áp

tđ và thời gian phóng tia lửa điện t e. Đây còn là thời gian để chất điện môi ion hóa,

0

suất khoảng 1 kbar và nhiệt độ khoảng 10.000 C). Khi kênh plasma tới mức tới hạn

chuẩn bị cho một chu kỳ phóng điện tiếp theo cho đến khi đạt kích thƣớc gia công

(điện áp qua giữa hai điện cực đạt cực đại tới một giá trị của điện áp phóng điện U e,

yêu cầu.

Ue là hằng số phụ thuộc vào cặp vật liệu), chất điện môi giữ kênh plasma và tạo ra

- Khoảng cách xung to: Là khoảng thời gian giữa hai lần đóng ngắt của máy

một sự tập trung năng lƣợng cục bộ, mặt khác sự và chạm của các electron lên phôi

phát giữa hai chu kỳ xung liên tiếp nhau, to còn đƣợc gọi là độ kéo dài nghỉ của

và cá ion dƣơng lên điện cực làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu trên bề mặt phôi và

xung.

điện cực. Sau khi diễn ra một xung, máy phát sẽ ngắt dòng điện. Điện áp kênh

Hình 1.5 biểu diễn diễn biến của điện áp và dòng điện trong máy gia công tia

phóng điện và áp suất bị ngắt đột ngột cho nên kim loại nóng chảy bị đẩy ra ngoài

lửa điện đƣợc sinh ra bởi một máy phát tĩnh trong một xung. Đặc điểm của đồ thị

và bốc hơi.

này cho thấy dòng điện xung bao giờ cũng xuất hiện trễ hơn một khoảng thời gian td
so với thời điểm bắt đầu có điện áp máy phát Ui. Ue và Ie là các giá trị trung bình

của điện áp và dòng điện khi phóng tia lửa điện.

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 tđ: 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 te: 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.

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

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



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




25

26

tđ: Thời gian trễ đánh lửa.

nóng chảy ra khỏi bề mặt. Lƣợng vật liệu bị hớt đi trên bề mặt của các điện cực phụ

ti: Độ kéo dài xung của máy phát xung.

thuộc quá trình chuyển đổi năng lƣợng nhiệt và cơ thẩm nhiệt

t0: khoảng cách xung.

1.3.2. Cơ chế bóc tách vật liệu

tp: Chu kỳ xung.

Các đặc tính tách vật liệu đầu tiên phụ thuộc vào năng lƣợng bóc tách vật liệu

Ui: Điện máy phát mở.

We.

Ue: Điện áp phóng tia lửa điện.

We = Ue.Ie.te

Ie: Dòng phóng tia lửa điện.

(1.1) [1]

Trong đó Ue và Ie là điện áp và dòng điện trung bình của tia lửa điện đƣợc lấy

Các nghiên cứu cho thấy tại các vùng lân cận các điện cực, plasma có nhiệt độ

trong khoảng thời gian phát xung, t e là thời xung nhƣ đã trình bày ở trên. Vì U e là

rất cao từ 60000C ÷ 10.0000C. Tốc độ của dòng chuyển dịch điện tử và ion phụ

hằng số vật lý phụ thuộc vào cặp vật liệu điện cực/phôi nên thực chất W e chỉ phụ

thuộc vào năng lƣợng điện và đặc tính của chất điện môi. Quán tính cơ của chất

thuộc vào dòng điện và thời gian xung.

điện môi đã cản trở sự bành trƣớng của kênh plasma làm cho áp suất trong kênh rất

Thực tế dòng điện tổng cộng trong kênh plasma qua khe hở phóng điện là tổng

lớn (có thể lên đến 1 kbar). Khi khoảng không của kênh plasma càng hẹp thì mật độ

của các dòng điện tử chạy tới cực dƣơng (anốt) và dòng các ion dƣơng chạy tới cực

năng lƣợng càng tăng (lƣợng hớt vật liệu tỉ lệ thuận với độ nhớt động học và tỉ lệ

âm (catốt). Tuy nhiên do khối lƣợng của các ion dƣơng lớn hơn nhiều lần so với

nghịch với điện trở dẫn suất của chất điện môi). Đồng thời với sự phát triển kênh

khối lƣợng của các electron cho nên tốc độ của các electron lớn hơn nhiều lần so

plasma theo thời gian có sự chuyển đổi năng lƣợng điện thành năng lƣợng nhiệt

với tốc độ của các ion dƣơng. Vì vậy thực chất dòng điện do các ion dƣơng chuyển

năng tại các điểm, còn đƣợc gọi là các “nguồn nhiệt”. Các điện tử cận anốt di

động về cực âm là rất nhỏ so với dòng điện do các electron chuyển động về cực

chuyển và dẫn nhiệt tới làm nóng chảy và bốc hơi hơi vật liệu. Các ion dƣơng đi

dƣơng. Cho nên có thể bỏ qua dòng điện do sự chuyển động của các ion dƣơng gây

đến catốt và nung nóng điểm trên catốt ở điểm đối diện thuộc kênh plasma. Tuy

ra. Mặt khác do tốc độ của các electron lớn hơn nhiều lần so với chuyển động của

nhiên, do khối lƣợng của các ion dƣơng lớn hơn khối lƣợng của các điện tử nhiều

các ion dƣơng nên mật độ các electron tập trung tại cực dƣơng cao hơn nhiều so với

lần (khoảng 103 lần) nên chúng sẽ tới các catốt chậm hơn các điện tử tại anốt.

mật độ ion dƣơng tại cực âm. Trong khi mức độ tăng của dòng điện khi bắt đầu có

Chính sự cơ động này dẫn đến sự ăn mòn rất khác nhau tại hai điện cực (thực tế là

sự phóng điện là rất lớn, điều này là nguyên nhân gây ra sự nóng chảy mạnh ở cực

điện cực dƣơng sẽ nóng chảy lớn hơn nhiều so với điện cực âm).

dƣơng trong chu kỳ này. Trong khi đó do dòng các ion dƣơng tới cực âm là nhỏ và

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.

trong micrô gây đầu tiên, các ion dƣơng gây ra sự nóng chảy và bốc hơi vật liệu
của catốt gây ra hiện tƣợng ăn mòn ở cực âm.
Một lý do quan trọng để của sự tách vật liệu ra khỏi phôi là sự đột ngột biến

Khi kết thúc pha phóng điện, sự mất điện đột ngột đồng thời với sự sụt áp tạo

mất của kênh plasma khi dòng điện bị ngắt điều này dẫn đến sự sụt gảm áp suất đột

ra sự chênh lệch làm vỡ các kênh plasma và các túi khí. Các lực này và áp lực tạo

ngột xuống bằng áp suất môi trƣờng xung quanh trong khi đó nhiệt độ không giảm

nên bởi sự phá hủy nội lực của các kênh plasma làm bung các phần tử kim loại đã bị

nhanh nhƣ vậy dẫn đến sự nổ và bốc hơi lƣợng kim loại nóng chảy đó. Tốc độ cắt
dòng điện và mức độ sụt của xung dòng điện sẽ quyết định tốc độ sụt áp suất và sự

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



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

27

28

bắt buộc nổ vật liệu nóng chảy lỏng. Trong đó thời gian sụt của dòng điện là yếu tố

Về mối quan hệ thời gian xung/khoảng ngắt ta có tỷ lệ t i/to  10 phù hợp cho
gia công thô và tỷ lệ t i/to  5 cho gia công tinh và ti/to < 1 cho gia công bề mặt siêu

quyết định đối với độ nhám bề mặt gia công.

tinh [1].
1.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình gia công tia lửa điện

Dƣới đây ta nghiên cứu sâu hơn sự ảnh hƣởng của từng thông số công nghệ
đến chất lƣợng bề mặt và năng suất gia công.

1.4.1 Các đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện
Khác với những phƣơng pháp gia công cắt gọt truyền thống, phƣơng pháp gia

- Điện áp đánh tia lửa điện Ui: Đây là điện áp cần thiết để có thể dẫn đến phóng tia

công tia lửa điện bên cạnh các tham số công nghệ nhƣ cặp vật liệu điện cực/phôi, sự

lửa điện, điện áp đánh lửa Ui càng lớn thì phóng điện càng nhanh và cho phép khe

đấu cực, điều kiện dòng chảy chất điện môi,... thì tham số điều khiển về xung nhƣ:

hở phóng điện càng lớn. Điện áp này đƣợc cấp cho điện cực và phôi khi máy phát

thời gian, điện áp, dòng điện cũng đóng vai trò rất quan trọng đến năng suất và đặc

đƣợc đóng điện, gây ra sự phóng tia lửa điện để đốt cháy điện cực.

biệt là đến chất lƣợng bề mặt gia công. Các tài liệu nghiên cứu đã đƣa ra các kết

- Thời gian trễ đánh lửa td: Là khoảng thời gian giữa lúc đóng điện máy phát và

luận đã trở thành kiến thức cơ bản về gia công tia lửa điện nhƣ điện áp xung U e có

lúc xảy ra phóng tia lửa điện. Khi đóng điện máy phát, lúc đầu chƣa xảy ra hiện

tác động đến lƣợng bóc tách vật liệu (Ue là hằng số vật lý phụ thuộc vào cặp điện

tƣợng gì. Điện áp duy trì ở giá trị điện áp Ui , dòng điện bằng “0”. Sau thời gian trễ

cực/phôi). Dòng xung Ie ảnh hƣởng lớn đến lƣợng hớt vật liệu phôi, độ mòn điện

td mới xảy ra hiện tƣợng phóng điện, dòng điện từ giá trị “0” vọt lên giá trị I e.

cực và chất lƣợng bề mặt gia công. Trong nhiều mối quan hệ với lƣợng bóc tách vật

- Điện áp phóng tia lửa điện Ue: Là điện áp trung bình trong suốt quá trình phóng

liệu, Ie càng lớn thì lƣợng hớt vật liệu Vw càng lớn, độ nhám bề mặt gia công càng

điện. Ue là hằng số vật lý phụ thuộc vào cặp vật liệu điện cực/phôi, Ue không điều

tăng và độ mòn điện cực càng giảm. Giá trị trung bình I e có thể đọc trên các bảng

chỉnh đƣợc. Khi bắt đầu phóng tia lửa điện thì điện áp ban đầu Ui giảm đến Ue.

điều khiển điện trong suốt quá trình gia công, ở một số máy xung định hình, I e

- Dòng phóng tia lửa điện Ie: là giá trị trung bình của dòng điện từ khi bắt đầu

thƣờng đƣợc thể hiện theo bƣớc dòng điện. Phụ thuộc vào kiểu máy, I e đƣợc điều

phóng tia lửa điện đến khi ngắt điện. Khi bắt đầu phóng điện, dòng điện tăng từ 0

chỉnh theo 18 hoặc 21 bƣớc, xác định tƣơng đƣơng với 0,5 † 0,8A, trong đó các

đến giá trị Ie kèm theo sự bốc cháy kim loại. Theo nhiều nghiên cứu thì Ie có ảnh

bƣớc nhỏ thƣờng đƣợc chọn để gia công tinh, bƣớc lớn để gia công thô.

hƣởng lớn nhất đến ăn mòn vật liệu, độ ăn mòn điện cực và đến chất lƣợng bề mặt

Thời gia xung và khoảng ngắt xung ti và to cũng là những tham số điều khiển

gia công. Nói chung thì Ie tăng thì lƣợng hớt vật liệu tăng và độ nhám gia công lớn

có ảnh hƣởng đáng kể đến chất lƣợng bề mặt gia công. Vấn đề là thời gia xung t i

và độ ăn mòn điện cực giảm.

lớn thì có lợi cho năng suất do lƣợng hớt vật liệu cao, tuy nhiên bề mặt gia công lại

- Thời gian phóng tia lửa điện te: Là khoảng thời gian giữa lúc bắt đầu phóng tia

thô (tƣơng tự xảy ra với to nhỏ). Ngoài ra, nếu khoảng thời gian ngắt xung to quá

lửa điện và lúc ngắt điện, tức là thời gian có dòng điện Ie trong một lần phóng điện.

nhỏ, có thể chất điện môi sẽ không đủ thời gian để thôi ion hóa, phần tử vật liệu bóc

- Độ kéo dài xung ti: Là khoảng thời gian giữa hai lần đóng ngắt của máy phát

tách do điện và nhiệt không kịp đƣợc đẩy ra khỏi vùng khe hở, điều này có thể gây

trong cùng một chu kỳ phóng tia lửa điện. Độ kéo dài xung t i ảnh hƣởng tới nhiều

nên các lỗi phóng điện nhƣ ngắn mạch, hồ quang, các lỗ gia công bị ngậm xỉ.

yếu tố quan trọng có liên quan trực tiếp đến chất lƣợng và năng suất gia công nhƣ:
* Tỷ lệ hớt vật liệu: Thực nghiệm chứng tỏ rằng khi giữ nguyên dòng điện Ie và
khoảng cách xung to thì ban đầu Vw tăng nhƣng chỉ tăng đến giá trị cực đại ở ti nhất

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



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




29

30

định nào đó sau đó Vw giảm đi, nếu tiếp tôc tăng t i thì năng lƣợng phóng điện không

* Độ nhám bề mặt: Khi tăng t i thì độ nhám Ra cũng tăng do tác dụng của dòng điện

còn đƣợc sử dụng thêm nữa để hớt vật liệu phôi mà nó lại làm tăng nhiệt độ của các

đƣợc duy trì lâu hơn làm cho lƣợng hớt vật liệu tăng lên ở một số vị trí và làm cho

điện cực và dung dịch chất điện môi. Mối quan hệ giữa lƣợng hớt vật liệu với t i

Ra tăng lên. Mối quan hệ giữa t i với độ nhám bề mặt gia công đƣợc biểu thị ở hình

đƣợc biểu thị ở hình 1.6.

1.8.

Hình 1.6. Mối quan hệ giữa Vw và ti [1]
* Độ mòn điện cực: Độ mòn θ của điện cực sẽ giảm đi khi t i tăng thậm chí cả

Hình 1.8. Mối quan hệ giữa Rmax và ti (với ti = td + te). [1]

sau khi đạt lƣợng hớt vật liệu cực đai. Nguyên nhân do mật độ điện tử tập trung
ở bề mặt phôi (cực dƣơng) cao hơn nhiều lần so với mật độ ion dƣơng tập trung

- Khoảng cách xung to: là khoảng thời gian giữa hai lần đóng ngắt của máy phát

tới bề mặt dụng cụ (cực âm), trong khi mức độ tăng của dòng điện lại rất lớn.

giữa hai chu kỳ phóng tia lửa điện kế tiếp nhau, to còn đƣợc gọi là độ kéo dài nghỉ

Đặc biệt là dòng ion dƣơng chỉ đạt tới cực (+) trong những μs đầu tiên mà thôi.

của xung. Cùng với tỷ lệ t i/to, to có ảnh hƣởng rất lớn đến lƣợng hớt vật liệu.

Do vậy mà θ ngày càng giảm. Mối quan hệ giữa độ mòn điện cực với t i đƣợc

Khoảng cách to càng lớn thì lƣợng hớt vật liệu Vw càng nhỏ và ngƣợc lại. Phải chọn

biểu thị ở hình 1.7.

t0 nhỏ nhƣ có thể đƣợc nhằm đạt một lƣợng hớt vật liệu tối đa. Nhƣng ngƣợc lại
khoảng cách xung phải đủ lớn để có đủ thời gian thôi ion hóa chất điện môi trong
khe hở phóng điện. Nhờ đó sẽ tránh đƣợc lỗi quá trình tạo hồ quang hoặc dòng ngắn
mạch. Cũng trong thời gian nghỉ của các xung điện, dòng chảy sẽ đẩy các vật liệu
đã bị ăn mòn ra khỏi khe hở phóng điện. Do đó, tùy thuộc vào kiểu máy và mục
đích gia công có thể mà ngƣời ta chọn t0, ti phù hợp thông qua việc lựa chọn tỷ lệ
giữa thời gian xung và thời gian nghỉ t i/t0. Có thể nhƣ sau:
+ khi gia công rất thô chọn: ti/t0 >10.

Hình 1.7. Mối quan hệ giữa θ và ti [1]
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



+ Khi gia công thô chọn:

ti/t0 = 10.

+ Khi gia công tinh chọn:

ti/t0 = 5 ÷ 10.

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




31

32

+ Khi gia công rất tinh chọn: ti/t0 < 5.
f=

1
I

 Ue ↓ → f ↑
RC U e .C

(1.3) [1]

Do tần số f tăng cho nên thời gian phóng tia lửa điện te nhỏ.
Nhƣ vậy, δ nhỏ dẫn đến Ue giảm và te giảm, cho dù Ie có lớn thì năng lƣợng
tích lũy trong xung điện We (năng lƣợng bóc tách vật liệu) vẫn nhỏ.
Ta có đƣợc quan hệ sau:
We = Ue. Ie. te

(1.4) [1]

điều đó dẫn đến năng suất cũng bị thấp.

Hình 1.9- Ảnh hƣởng của ti và t0 đến năng suất gia công [1]
1.4.2. Dòng điện và bƣớc dòng điện
Dòng phóng tia lửa điện Ie có ảnh hƣởng đến chất lƣợng bề mặt và lƣợng hớt
vật liệu. Dòng càng mạnh thì lƣợng hớt vật liệu càng lớn và bề mặt gia công càng
thô.
Để đặc trƣng cho dòng phóng tia lửa điện, ở một số hệ điều khiển còn dùng
khái niệm „bƣớc dòng điện‟. Bƣớc dòng điện càng lớn tức là dòng phóng tia lửa
điện càng lớn. Phụ thuộc vào kiểu máy, có thể 18 hoặc 20 bƣớc dòng điện, sẽ có

Hình 1.10- Ảnh hƣởng của khe hở phóng điện δ

dòng phóng tia lửa điện từ 0,5 † 80A.

- Nếu δ lớn thì Ue

max

1.4.3 Ảnh hƣởng của khe hở phóng điện δ.

cũng nhỏ làm cho năng suất thấp. Nhƣng việc chọn δ tối ƣu sao cho sự phóng tia lửa
điện diễn ra đều đặn để có một năng suất gia công phù hợp là rất cần thiết (hình

Điện áp phóng tia lửa điện Ue đƣợc xác định theo biểu thức sau:
Ue = Ui( 1  e



t1
RC

lớn dẫn đến f nhỏ. Nhƣng theo đồ thị dƣới đây thì dòng điện I e

1.10).
)

(1.2) [1]

Công suất gia công:

Trong đó:

T1

Nc 

t1 là thời gian tích điện của tô điện (s).

1
U e .I .t.dt
T 0

Ui là điện áp đánh lửa.
với

C là điện dung của tô điện.

Ue = Ui( 1  e



T1
RC

(5.1) [1]

)

- Nếu δ nhỏ thì Uemax cũng nhỏ thì tần số xung lớn, bởi vì ta có quan hệ:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



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




33

It = Iz. e

1.4.4 Ảnh hƣởng của điện dung C

T1
RC

Ảnh hƣởng của điện dung C đƣợc mô tả trong hình 1.12 nhƣ sau:
Biểu đồ chỉ ra rằng khi điện áp tối ƣu Uopt = 0,7 Ui thì sẽ đạt đƣợc lƣợng hớt vật liệu

Ui
R

Iz =
Trong đó:



34

lớn nhất, đồng thời lƣợng mòn điện cực là nhỏ nhất. Khi giữ U opt = const và thay

R là điện trở trong mạch RC.

đổi điện dung C ta xác định đƣợc điện dung giới hạn Cgh. Nếu C
C là điện dung trong mạch RC.

hiện tƣợng hồ quang làm giảm năng suất gia công.

t1 là thời gian tích điện.
Từ các công thức trên dẫn đến:
T

đặt η =

T

T

 1
U emax
 1  e RC
Ue

(1.6)

là hệ số tích điện thì ta có:
N c  U i .I z

Trong đó: a p 

T

 1
 1
U i .I z 1
(1  e RC )e RC .dt

T1 0

Nc 

2
1
2. ln(
)

1 

2
1
2. ln(
)
1 

 U i .I z .a p

Hình 1.12. Ảnh hƣởng của điện dung C [1]
là hệ số công suất.

1.4.5 Ảnh hƣởng của diện tích vùng gia công
Đồ thị sau biểu thị ảnh hƣởng của diện tích vùng gia công đến quá trình gia

Ta thấy ap đạt giá trị lớn nhất khi η = 0,6 ÷ 0,8. Vì vậy phải điều chỉnh khoảng cách

công tia lửa điện. Ta thấy, sau khi tăng gần nhƣ tuyến tính vủa V0 đến khi đạt tới giá

điện cực phù hợp với trị số ỗ trong khoảng trên và phải giữ đƣợc khe hở phóng điện

trị tới hạn của diện tích giới hạn Fgh thì V0 giảm dần. Nguyên nhân bởi vì khi đã

η ổn định.

vƣợt qua giá trị Fgh thì cũng có nghĩa là vƣợt qua giá trị tới hạn của dòng điện, khi
đó việc vận chuyển phoi ra khỏi vùng gia công khó khăn hơn và làm giảm năng
suất.

Hình 1.11. Quan hệ giữa η và ap [1]
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Hình 1.13. ảnh hƣởng của diện tích vùng gia công F [1]


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




35

36

Ngoài ra, trong gia công tia lửa điện lƣợng hớt vật liệu còn phụ thuộc vào vật

1.4.6 Ảnh hƣởng của sự ăn mòn điện cực
Phƣơng pháp gia công tia lửa điện là phƣơng pháp dùng điện cực âm để hớt đi

liệu phôi và vật liệu điện cực dụng cụ. Trên hình 1.14 ta có thể thấy sự phụ thuộc

một lƣợng vật liệu trên điện cực dƣơng (phôi). Song song với quá trình trên là quá

này. Với những vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp thì khi gia công sẽ cho năng

trình điện cực âm cũng bị hớt đi một lƣợng vật liệu trên bề mặt do các ion dƣơng

suất cao nhƣng bề mặt sẽ thô. Thông thƣờng lƣợng hớt vật liệu nằm trong khoảng

gây ra. Mặc dù lƣợng vật liệu bị hớt đi trên điện cực âm là rất nhỏ so với lƣợng vật

0,1 ÷ 400 mm3/phút. [6].

liệu bị hớt đi trên điện cực dƣơng nhƣng khi quá trình gia công diễn ra trong một
khoảng thời gian dài thì kích thƣớc điện cực cũng bị thay đổi và do đó sẽ ảnh hƣởng
tới độ chính xác gia công. Nói chung, độ mòn điện cực phụ thuộc vào cặp vật liệu
điện cực-phôi và các thông số điều chỉnh khác trong quá trình gia công. Ngƣời ta
xác định độ mòn tƣơng đối ố của điện cực bằng công thức sau:


Trong đó:

Ve
.100%
Vw

(1.7) [1]

Ve là thể tích vật liệu bị mất ở điện cực.
Vw là thể tích vật liệu bị mất ở phôi.

Độ mòn tƣơng đối ố chịu ảnh hƣởng của các yếu tố sau:
- Sự phối hợp của cặp vật liệu điện cực - phôi.
- Dòng điện Ie và bƣớc của dòng điện.
- Độ kéo dài xung te và sự đấu cực.
1.5 Lƣợng hớt vật liệu khi gia công tia lửa điện
Các yếu tố tác động lên lƣợng hớt vật liệu là:
- Điện áp phóng tia lửa điện Ue.
- Dòng phóng tia lửa điện Ie.

Hình 1.14. Các thông số ảnh hƣởng đến năng suất khi gia công EDM

- Thời gian phóng tia lửa điện.

1.6 Chất lƣợng bề mặt

Từ đẳng thức của năng lƣợng phóng tia lửa điện: We = Ue.Ie.te ta thấy rằng,
dƣới điều kiện bình thƣờng khi U e, Ie, te, càng lớn thì năng lƣợng phóng tia lửa điện
càng lớn.

giá dựa trên các tiêu chí sau:
- Độ nhám bề mặt Rz, Ra.

Trong thực tế, lƣợng hớt vật liệu có thể xem đƣợc xác định thông qua các
thông số điều chỉnh là I, ti, t0, và Ui.

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

Chất lƣợng bề mặt gia công của một sản phẩm gia công tia lửa điện đƣợc đánh

- Vết nứt tế vi trên bề mặt.
- Các ảnh hƣởng về nhiệt của lớp bề mặt.



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

37

38

- Lớp tôi cứng có cấu trúc dòn nên dễ bị phá hỏng khi làm việc ở chế độ chịu

1.6.1 Độ nhám bề mặt
Thông thƣờng khi gia công bằng tia lửa điện, ngƣời ta sử dụng hai chế độ gia

tải trọng và đập.
Để khắc phục các ảnh hƣởng không tốt trên, khi gia công tia lửa điện, ngƣời ta

công sau:
- Gia công thô: Tạo ra bề mặt gia công có độ nhám cao, bề mặt cắt thô, xù xì
nhƣng năng suất cắt cao.

có thể thực hiện gia công nhiều bƣớc khác nhau để vừa có thể tăng năng suất gia
công vừa có thể giảm đáng kể chiều dày của các lớp ảnh hƣởng nhiệt và tăng độ

- Gia công tinh: Tạo ra bề mặt gia công nhẵn bóng, độ nhám nhỏ nhƣng năng
suất cắt thấp.

bóng bề mặt gia công. Ngày nay, ngƣời ta còn dùng phƣơng pháp sử dụng các dạng
xung đặc biệt kết hợp với kỹ thuật siêu âm để làm giảm ảnh hƣởng của nhiệt tới

Nói chung bề mặt càng tho thì khả năng chống mài mòn càng giảm và tăng

chất lƣợng gia công.

nguy cơ bị ăn mòn hóa học.
1.6.2 Vết nứt tế vi và các ảnh hƣởng về nhiệt
Để nghiên cứu vết nứt tế vi và các ảnh hƣởng về nhiệt trên bề mặt một sản phẩm
gia công cắt dây tia lửa điện ngƣời ta tiến hành cắt một mặt cắt ngang trên một sản
phẩm đã qua gia công cắt dây tia lửa điện và nghiên cứu qua kính hiển vi điện tử
ngƣời ta nhận thấy cấu trúc của lớp bề mặt nhƣ sau:
Trong đó:
1. Lớp trắng: đây là lớp kết tinh lại với các vết nứt tế vi trên bề mặt do tồn tại
ứng suất dƣ khi vật liệu nóng chảy bị làm lạnh đột ngột. Chiều dày của lớp trắng
phụ thuộc vào độ kéo dài xung te (te càng lớn thì chiều dày lớp trắng càng lớn).
2. Lớp tôi cứng: là lớp có độ cứng tăng vọt so với kim loại nền.

Hình 1.15. Vùng ảnh hƣởng nhiệt của bề mặt phôi

3. Lớp ảnh hƣởng nhiệt: do nhiệt độ của vùng này cao hơn nhiệt độ Ostenit
(của giản đồ trạng thái Fe - C) trong một thời gian ngắn. Độ cứng của lớp này thấp
hơn độ cứng của lớp tôi cứng.

1.7 Độ chính xác tạo hình khi gia công tia lửa điện
Độ chính xác khi gia công bằng tia lửa điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ:

4. Lớp không ảnh hƣởng nhiệt: có cấu trúc của kim loại nền do không chịu ảnh
hƣởng của nhiệt.

- Độ chính xác của máy (bao gồm: độ ổn định về cơ, độ cứng vững của hệ
thống công nghệ, độ chính xác về vị trí, hệ thống dẫn hƣớng, các con trƣợt, …).

Các lớp ở vùng 1 và 2 có ảnh hƣởng xấu tới chất lƣợng bề mặt nhƣ:

Điều này chủ yếu phụ thuộc vào thiết bị mà không chịu ảnh hƣởng của các yếu tố

- Các vết nứt tế vi và ứng suất dƣ làm giảm độ bền mỏi của chi tiết.

bên ngoài khác. Do đó, ngƣời sử dụng ít quan tâm tới yếu tố này, chủ yếu chỉ quan

- Lớp trắng gây khó khăn trong việc phủ lên lớp bề mặt sau khi gia công các

tâm tới việc sử dụng chất dung môi thích hợp để giữ nhiệt độ gia công đƣợc ổn định

lớp thuộc gia cần thiết.

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

trong quá trình gia công.



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




39

40

- Các thông số điều chỉnh về điện khi gia công nhƣ U i, Ie, t0, td … : đây là phần
mà ngƣời sử dụng cần phải quan tâm nhất để có thể lựa chọn đƣợc chế độ gia công

đỉnh nhấp nhô cao nhất). Do đó, điểm ăn mòn sẽ bị khoét thành một hố sâu và

không đều trên bề mặt phôi.

phù hợp cho các thiết bị gia công sao cho đạt đƣợc chất lƣợng và năng suất gia công
là lớn nhất.
- Tính chất của các điện cực: đó là các tính chất nhƣ vật liệu điện cực, độ chính
xác kích thƣớc của điện cực,… các yếu tố này ảnh hƣởng tới độ mài mòn của điện
cực và ảnh hƣởng tới cả chất lƣợng bề mặt cũng nhƣ độ chính xác gia công của chi
tiết gia công.
- Độ chính xác lập trình: yếu tố này chủ yếu phụ thuộc vào nhà sản xuất máy
(trong trƣờng hợp ngƣời lập trình lựa chọn cùng một cấp độ chính xác khi gia công)
bởi vì nó phụ thuộc vào khả năng điều khiển máy cắt theo đúng contour đƣợc lập
trình.
- Ngoài ra, độ chính xác khi gia công còn phụ thuộc vào chất lƣợng của chất

Hình 1.16. Hiện tƣợng hồ quang điện [1]

dung môi vì nó ảnh hƣởng tới khe hở phóng điện và khả năng thoát phoi khi gia

Hình 1.16 là đồ thị thể hiện sự phóng điện lý tƣởng và sự phóng điện không có

công.

thời gian trễ do có hồ quang.

1.8 Các hiện tƣợng xấu khi gia công tia lửa điện

1.8.2 Ngắn mạch, sụt áp

Với mục đích nâng cao hiệu quả gia công và nâng cao chất lƣợng sản phẩm, ta
phải tiến hành nghiên cứu và tìm hiểu các hiện tƣợng xấu và nguyên nhân của nó

trong quá trình gia công tia lửa điện. Các hiện tƣợng xấu chủ yếu thƣờng gặp là:
1.8.1 Hồ quang
Hiện tƣợng: Sự phóng điện không có thời gian trễ td.
Nguyên nhân: Do sự phóng điện sẽ xuất hiện trong chất điện môi (khu vực
nằm giữa hai điện cực) những phần tử vật liệu đã bị ăn mòn và cá ion dƣơng chƣa bị
dòng chảy điện môi đẩy ra khỏi khe hở phóng điện. Chính các ion này gây ra hồ

Hình 1.17. Hiện tƣợng ngắn mạch sụt áp [1]

quang trƣớc khi chúng mất điện và đẩy ra khỏi khe hở phóng điện. Hồ quang xảy ra

Hiện tƣợng: Không có sự phóng điện mà chỉ xuất hiện dòng điện chạy từ điện cực

giữa các xung. Do đó, nếu trong quá trình gia công mà điều chỉnh khoảng cách

sang phôi (khi đó điện áp là rất nhỏ và dòng điện là cực đại), còn gọi là dòng điện

xung quá ngắn thì sẽ xảy ra hiện tƣợng xung tiếp theo sẽ bị đốt cháy cùng một điểm

ngắn mạch. Sự ngắn mạch không chỉ ngăn cản sự hớt vật liệu phôi mà còn làm hƣ

với xung phía trƣớc (do lúc đó không có khoảng thời gian trễ để phóng điện vào các

hại cấu trúc của phôi do dòng điện sẽ tạo ra nhiệt làm ảnh hƣởng đến phôi.
Nguyên nhân:

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

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




41

42

- Do sự tiếp xúc trực tiếp của điện cực vào phôi.

1.9.1 Nhiễu hệ thống

- Tồn tại 1 phần tử bị kẹt trong khe hở phóng điện.

Là các yếu tố thuộc về thiết bị nhƣ độ ổn định của thiết bị, độ rung, ổn định

- Chiều rộng khe hở quá nhỏ, dòng chảy chất điện môi quá yếu.

nhiệt, độ chính xác của các kích thƣớc đo, khả năng và độ chính xác truyền động,
lắp đặt bố trí máy và các thành phần thuộc đồ gá kẹp chặt, sai lệch thuộc hệ thông

1.8.3 Xung mạch hở, không có dòng điện
Hiện tƣợng: Các xung không gây ra hiện tƣợng phóng điện. Do đó làm giảm
hiệu quả phóng điện.

điều khiển,…
1.9.2 Nhiễu ngẫu nhiên
Là các nhiễu thuộc về điều khiển môi trƣờng nhƣ nhiệt độ làm việc, nhiệt độ

Nguyên nhân:
- Chiều rộng khe hở phóng điện quá lớn.

dung môi, độ ẩm,… những điều này đã gây ra những sự cố ngẫu nhiên ảnh hƣởng

- Dòng chảy chất điện môi quá mạnh (nên đã thổi hết các ion ra khỏi vùng gia

đến quá trình gia công tia lửa điện. Khả năng thích ứng của chƣơng trình điều khiển
cũng có thể coi là một yếu tố ngẫu nhiên. Có thể nhƣ việc chọn chuẩn hệ tọa độ để

công).

gia công cho chƣơng trình, độ chính xác điều khiển cắt, phƣơng pháp lập trình,…
đều là các yếu tố ảnh hƣởng đến độ chính xác gia công tia lửa điện.
1.10 Dung dịch chất điện môi trong gia công tia lửa điện
1.10.1 Nhiệm vụ của dung dịch chất điện môi
Trong cơ khí nói chung thƣờng dùng một dung dịch để làm nguội khu vực gia
công nhằm tránh các ảnh hƣởng về nhiệt lên bề mặt chi tiết gia công cũng nhƣ dụng
Hình 1.18. Hiện tƣợng xung mạch hở [1]

cụ gia công. Tuy nhiên, trong gia công bằng tia lửa điện thì ngoài 2 yếu tố chính là
dụng cụ cắt và phôi cắt đƣợc nối với hai điện cực thì một yếu tố không thể thiếu để

1.8.4 Sự quá nhiệt của chất điện môi
Hiện tƣợng: Quá trình gia công bị nhiễu loạn bởi hồ quang thƣờng xuyên,
ngoài ra còn không ổn định do ngắn mạch.

có thể tạo ra sự bóc tách phoi và vận chuyển phoi ra khỏi vùng cắt đó chính là dung
dịch chất điện môi. Vì vậy, nhiệm vụ chính của chất điện môi trong gia công tia lửa

Nguyên nhân: Khi vùng gia công rất rộng nhƣng khe hở phóng điện lại quá

điện đó là:

nhỏ (gia công tinh các khuôn lớn), chất điện môi trở nên nóng đến mức nó bị phân

- Cách điện giữa hai điện cực (giữa phôi cắt và dụng cụ cắt).

hủy mạnh thành cácbon. Các phần tử cácbon này sẽ làm tăng tính dẫn điện của chất

- Ion hóa.

điện môi khiến cho quá trình gia công bị nhiễu loạn. Nếu cácbon bị lắng đọng trên

- Vận chuyển phoi

mặt điện cực thì nó sẽ gây ra sự không ổn định.

+ Cách điện:
Nhiệm vụ đầu tiên của chất điện môi là cách điện giữa điện cực và phôi, đảm

1.9 Các yếu tố không điều khiển đƣợc
Ngoài các yếu tố đã nêu trên ảnh hƣởng tới quá trình gia công tia lửa điện thì

bảo không có dòng điện chạy qua khe hở giữa hai điện cực, khi khoảng cách giữa

còn các yếu tố khác không điều khiển đƣợc trong quá trình gia công. Đó là các yếu

hai điện cực chƣa đủ nhỏ. Khi khoảng cách này đạt tới một giới hạn nhất định nào

tố nhiễu nhƣ:

đó thì bắt đầu xuất hiện sự phóng điện giữa hai điện cực. Khi khe hở càng bé thì

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



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




43

44

lƣợng vật liệu hớt đi càng tăng và độ chính xác hình học càng tăng. Trong thực tế

thống lọc để làm sạch chất điện môi trƣớc khi đƣa trở lại tiếp tôc làm các nhiệm vụ

sau một thời gian làm việc thì dung dịch chất điện môi tồn tại những phần tử kim

của mình khi đã đƣợc làm sạch.

loại phoi bị bóc ra khỏi bề mặt phôi nên làm giảm cách điện của chất điện môi. Để

1.10.2. Các loại chất điện môi

khắc phục hiện tƣợng này ngƣời ta thực hiện lọc phần tử tế vi này bằng cách dẫn

Nhƣ đã trình bày ở phần đầu viết, ngày nay phƣơng pháp gia công tia lửa điện

chất điện môi này qua hệ thống lọc, tuy nhiên vẫn không thể đảm bảo lọc tuyệt đối

đƣợc áp dòng chủ yếu vào 2 phƣơng pháp gia công đó là gia công xung định hình

nên sau một thời gian sử dụng cần phải thay thế dung dịch chất điện môi.

và gia công cắt dây tia lửa điện. Ở mỗi phƣơng pháp gia công thì sử dụng các chất

+ Ion hóa:

điện môi khác nhau có thể nhƣ sau:

Nhƣ đã trình bày ở phần đầu, khi điện cực tiến tới gần sát phôi thì gây ra hiện

- Chất hydrocácbon: chủ yếu dùng cho phƣơng pháp gia công xung định hình.

tƣợng ion hóa chất điện môi ở khoảng cách giữa hai điện cực (tức là có khả năng

- Nƣớc khử khoáng: Chủ yếu dùng cho phƣơng pháp gia công cắt dây.

tạo ra một cầu dẫn điện). Điều này tạo ra một sự tập trung năng lƣợng rất lớn ở kênh

Ngoài ra, ngày nay trên thế giới còn xuất hiện 1 loại chất điện môi mới mà

plasma. Khi có sự phóng điện các electron bay với vận tốc rất lớn tới bề mặt phôi

thành phần chủ yếu là nƣớc. Nó có độ nhớt cao hơn nƣớc, hiệu quả làm mát cao hơn

cần gia công. Khi va chạm lên bề mặt phôi cần gia công thì phần động năng của

dầu.

electron sẽ chuyển thành nhiệt năng làm nóng chẩy 1 phần bề mặt phôi. Khi ngắt
xung thì chất điện môi phải đƣợc thôi ion hóa kịp thời để tạo điều kiện cho sự
phóng điện xẩy ra ở vị trí khác khi xẩy ra xung tiếp theo.

Riêng đối với chất hydrocácbon còn đƣợc chia làm 3 nhóm dựa trên cơ sở đặc
tính hóa học đó là:
- Parafin.

+ Làm nguội:

- Dầu khoáng.

Khi diễn ra sự phóng điện trong 1 khoảng thời gian cực ngắn t0 tại vị trí phóng

- Các dẫn xuất của xăng.

điện nhiệt trên bề mặt phôi tăng lên cực lớn (hàng chôc ngàn 0C). Nhiệt ở đây cần

Các yếu tố nhƣ thành phần hóa học, độ nhớt,… sẽ quyết định chất lƣợng và

phải chuyển đi nhằm tránh ảnh hƣởng đến bề mặt phôi, bẩn điện điện cực cũng nhƣ

khả năng áp dòng của chất điện môi. Dầu khoáng có chất lƣợng cao nhờ kỹ thuật

chất điện môi khi ngừng phóng điện (ngắt xung) thì dòng chảy chất điện môi có tác

tinh chế đặc biệt. Còn các dẫn xuất của xăng cũng cho hiệu quả cao nếu dùng làm

dụng làm nguội khu vực trên (và thôi ion hóa đã nói ở trên) chuẩn bị cho chu kỳ

chất điện môi, tuy nhiên không sử dụng đƣợc do có tác hại xấu đến sức khỏe con

phóng điện sau.

ngƣời và môi trƣờng.

+ Vận chuyển phoi:

1.10.3 Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi

Sau khi phần vật liệu đƣợc tách ra khỏi bề mặt chi tiết cần gia công nó trở

Đánh giá chất điện môi đƣợc dựa trên các tiêu chuẩn sau:

thành phoi, các phần tử kim loại này lơ lửng trong chất điện môi làm cho cách điện

- Bền lâu, hao phí ít.

của chất điện môi giảm và có nguy cơ gây ra sự phóng điện bất thƣờng, nguy cơ tạo

- Vệ sinh, không hại dao, không độc, không khó ngửi.

hồ quang và ngắn mạch tăng lên làm giảm độ chính xác và suất cắt. Vì vậy chất

- Có điểm cháy cao (khó cháy).

điện môi cần phải có nhiệm vụ vận chuyển lƣợng phoi này ra khỏi vùng cắt bằng

- Có mật độ, độ đậm đặc phù hợp.

cách tạo ra dòng chẩy chất điện môi hợp lý, dẫn phần chất điện môi này vào hệ

- Có độ trong suốt để dễ quan sát vùng gia công.

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



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




45

46

- Có độ nhớt phù hợp.

1.10.4 Các loại dòng chảy của chất điện môi

- Cách điện ở điều kiện bình thƣờng.

Nhƣ các phân tích ở trên chất điện môi là yếu tố không thể thiếu đƣợc trong

- Có khả năng bị ion hóa.

gia công tia lửa điện mà ở đó chất điện môi không những đóng vai trò là môi trƣờng

- Khả năng làm sạch dễ dàng.

gây ra sự phóng điện mà còn đóng vai trò hết sức quan trọng đến năng suất cũng

- Giá cả thấp.

nhƣ chất lƣợng bề mặt gia công. Nếu chất điện môi loãng (độ nhớt nhỏ) thì sức căng

Trong tất cả các tiêu chuẩn trên thì tiêu chuẩn về độ nhớt là quan trọng nhất vì

bề mặt nhỏ càng thích hợp với nhiệm vụ sục rửa khe hở. Nếu sục rửa không tốt thì

nó ảnh hƣởng trực tiếp lên kênh phóng điện, nó quyết định mở rộng kênh phóng

khi gia công càng lâu và càng gây ra lỗi ngắn mạch hay hồ quang làm hƣ hại phôi

điện (là trở lực của chất lỏng đối với sự cháy, độ nhớt chất điện môi càng cao thì

và điện cực, do tồn tại các phoi lẫn trong dung dịch chất điện môi gây ra.

kênh phóng điện càng tập trung lớn nên hiệu quả phóng điện càng cao.
Để gia công thô thì cần có độ nhớt cao hơn (để bóc đƣợc lƣợng vật liệu lớn
hơn khoảng 4 mm2/s).

Trong quá trình gia công tia lửa điện có các phƣơng pháp tạo dòng chảy chất
điện môi nhƣ sau:

- Dòng chảy bên ngoài.

Để gia công tinh thì cần độ nhớt thấp hơn, lƣợng vật liệu đƣợc bóc khoảng 2
2

- Dòng chảy áp lực.

mm /s (khi gia công tinh cho chất điện môi chảy qua khe hở rất nhỏ nên đòi hỏi độ

- Dòng chảy hút.

nhớt của chất điện môi cũng phải nhỏ).

- Dòng chảy phối hợp.

Trên thực tế để tránh phải thay chất điện môi khi gia công thô và tinh nên
thƣờng chọn chất điện môi có độ nhớt trung bình để gia công cho cả hai trƣờng hợp.
* Các yếu tố an toàn của chất điện môi.

- Dòng chảy nhắp.
- Dòng chảy chuyển động cực.
+ Dòng chảy bên ngoài: còn gọi là sục rửa bên ngoài, đƣợc sử dụng khi hình

- Do nhiệt độ trong quá trình phóng điện tại khe hở là rất cao nên đòi hỏi chất

học của điện cực và phôi không cho phép tạo ra lỗ khoan do dòng chảy (thƣờng

điện môi phải có điểm cháy cao (do khi đó nhiệt độ của chất điện môi cũng tăng

dùng ở cắt dây). Chất điện môi đƣợc đƣa đến trực tiếp khe hở bằng một vòi dẫn.

cao).

Vấn đề là cần phải chọn góc bơm chất điện môi sao cho phù hợp để dòng chảy chất

- Thành phần hóa học của chất điện môi cũng phải thích hợp do khi nhiệt độ ở

điện môi thuận tiện cho việc vận chuyển phoi dễ dàng. (hình 1.19).

khe hở cao sẽ làm bốc hơi và lắng cặn. Do đó đòi hỏi khi bốc hơi và sự lắng cặn
không ảnh hƣởng tới sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng xung quanh.
- Mặt khác, cơ sở chủ yếu của chất điện môi là nƣớc nên khi gia công sẽ tồn tại
dòng dò. Dòng này ảnh hƣởng tới lớn đến độ bóng và độ chính xác khi gia công.
Trong gia công cắt dây tia lửa điện chất điện môi là nƣớc khử khoáng khi đó do khe
hở nhỏ nên ít có vấn đề liên quan đến sự bóc hớt của các bọt khí đƣợc tạo ra trong
chất điện môi. Tuy nhiên nƣớc khử khoáng đòi hỏi các chất kiềm chế. Gia công
xung định hình không thể khử khoáng do bề mặt điện cực lớn nên dòng dò cũng lớn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Hình 1.19. Dòng chảy bên ngoài
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




47

48

+ Dòng chảy áp lực: phƣơng pháp này là phƣơng pháp chất điện môi đƣợc

1.10.5 Hệ thống lọc chất điện môi

đƣa cƣỡng bức vào khe hở qua lỗ ở điện cực hoặc phôi, phƣơng pháp này để lại một

Chất điện môi tồn tại nhiều phần tử phôi trong đó sẽ gây ra các tác dụng xấu

lõi trên phôi (hình 1.20). Do đó sau khi gia công bằng tia lửa điện cần phải cắt lõi đi

nhƣ dòng ngắn mạch, gây ra hồ quang. Mặt khác nếu nhiệt độ chất điện môi cao

(phù hợp với gia công xung định hình).

cũng ảnh hƣởng tới độ chính xác gia công. Với mục tiêu tiết kiệm chất điện môi
bằng cách tái sử dụng chất điện môi đã qua sử dụng, ngƣời ta dùng 1 hệ thống lọc
chất điện môi, một hệ thống lọc chất điện môi phải có các chức năng sau:
- Có bể chứa dự trữ dung dịch.
- Làm nguội dung dịch.
-Có đủ lƣợng dung dịch cần thiết chứa sẵn trong bể để có thể sử dụng liên tục
trong quá trình gia công.
Có 3 kiểu lọc sau:

Hình 1.20. Dòng chảy áp lực

- Bộ lọc màng giấy.

+ Dòng chảy hút: là phƣơng pháp mà chất điện môi đƣợc hút ra khỏi khe hở
cùng với phoi qua một lỗ hút trên phôi hoặc trên điện cực (ngƣợc lại với phƣơng

pháp dòng chảy áp lực).

- Bộ lọc phễu đá sỏi.
- Bộ lọc khe hở.
+ Bộ lọc màng giấy: là thiết bị lọc bao gồm một số bộ phận chính nhƣ: Bể

+ Dòng chảy phối hợp: là phƣơng pháp kết hợp cả dòng chảy áp lực và cả

chứa dự trữ dung dịch điện môi, bơm lọc mâm, bộ làm nguội. Phần tử lọc là một

dòng chảy hút qua hai lỗ trên phôi hoặc trên điện cực. Một đầu bơm chất điện môi,

mâm giấy hình tròn có lỗ ở giữa, khi mâm lọc bị bẩn thì áp lực lọc sẽ lớn và khi đó

một đầu hút chất điện môi. Đây là phƣơng pháp có thể khắc phục đƣợc các nhƣợc

cần phải thay mâm lọc. Đây là bộ lọc có kết cấu đơn giản, rẻ tiền.

điểm của các phƣơng pháp trên.

+ Bộ lọc phễu đá sỏi: Khi cần lọc với công suất lớn hơn thì bộ lọc màng giấy

+ Dòng chảy nhắp: là phƣơng pháp thƣờng dùng cho gia công xung định hình

không đáp ứng đƣợc yêu cầu, vấn đề này đã đặt đƣợc sử lý bằng bộ lọc đá sỏi.

ở đó sau một chu kỳ nhất định của thời gian phóng điện thì điện cực lại đƣợc nâng

Phƣơng tiện lọc có thể là một phễu đá sỏi hoặc xenlulô, khi chất điện môi chảy vào

lên để tạo ra một dòng chảy vận chuyển phoi ra khỏi vùng gia công.

phễu thiết bị sẽ đƣợc lọc và đây là thiết bị lọc tuần hoàn. Để làm sạch phễu lọc chỉ

* Các lỗi thường gặp do dòng chảy gây ra:

cần cho dòng chảy chất điện môi ngƣợc lại chiều lọc là dòng chảy sẽ kéo theo chất

- Do áp lực cao: tạo ra 1 áp lực tác dụng lên điện cực làm xê dịch vị trí của điện
cực cũng nhƣ gây ra rung động điện cực làm mất độ chính xác chi tiết gia công.
- Do áp lực quá thấp, không đủ sức tạo ra dòng chảy đủ lớn để cuốn sạch phoi.
Do đó cũng gây ra sai hỏng do tạo ra dòng ngắn mạch hoặc gây ra hồ quang.

bẩn ra khỏi phễu lọc.
+ Bộ lọc khe hở: Đây là bộ lọc có chất lƣợng cao và ngày càng đƣợc sử dụng
nhiều. Thiết bị này gồm nhiều ống lọc trong một thùng chịu áp lực. Trong các ống
lọc có các đĩa lọc đặc biệt không dẻo, dung dịch chất điện môi đƣợc nén áp lực bằng
khí nén. Dƣới áp lực cao đó chất điện môi đã đƣợc lọc sẽ theo các ống lọc chảy ra
ngoài và giữ lại các tạp chất bẩn trên ống.

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



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




49

50

KẾT LUẬN CHƢƠNG I

CHƢƠNG 2

Trong chƣơng I, tác giả đã tập chung tìm hiểu các vấn đề sau:

MÁY CẮT DÂY VÀ CÁC THÔNG SỐ ĐIỀU CHỈNH

- Bản chất của quá trình gia công tia lửa điện.

TRONG QÚA TRÌNH GIA CÔNG

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng chính tới quá trình gia công tia lửa điện.
- Tìm hiểu chất lƣợng gia công và cấu trúc lớp bề mặt sau khi gia công bằng
phƣơng pháp gia công tia lửa điện.

2.1 Sơ bộ về máy cắt dây tia lửa điện
Máy cắt dây tia lửa điện (EDM Wire cutting) là một thiết bị gia công tia lửa
điện bằng cách sử dụng điện cực là một dây mảnh có đƣờng kính từ 0,1mm đến

- Tìm hiểu về các loại chất điện môi, các phƣơng pháp bơm chất điện môi.

0,3mm chạy liên tục theo một contour cho trƣớc theo một chƣơng trình lập sẵn. Sơ
đồ một máy gia công cắt dây tia lửa điện có dạng nhƣ sau:
11
1

12

2
3
4
5
6
7
8
9
10

Hình 2.1. Sơ đồ máy cắt dây tia lửa điện
Trong đó các cụm thiết bị chính là:

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



1- Thân máy

7- Bàn công tác

2- Phần thân máy

8- Dẫn hƣớng bàn công tác

3- Bộ phận tạo góc nghiêng cắt

9- Thùng chứa chất điện môi

4- Dẫn hƣớng dây trên

10- Bệ máy

5- Lô quấn dây

11- Bảng điện

6- Bể làm việc

12- Tủ điều khiển

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