Gia công tia lửa điện CNC giáo trình dùng cho sinh viên, kỹ sư và học viên cao học các ngành kỹ thuật vũ hoài ân

THƯ VIỆN
DẠI HỌC NHA TRANG

M
ỵ -‫؛‬

VŨ HỒI ÂN

671.4 .
V 400Â

ia cơng
tia lửa điện
٧

٠

U

j

I Ü:

N H A X ÌB A N ;


P G S . TS.

VŨ H.àl Ân

GIA CỐNG TIA LỬA DIỆN CNC

(G!ảo trinh dùng cho s!nh ٧lên, kỹ sư và học viên cao học
các ngành k‫ آ‬thuật)

1‫ ا ا‬1‫ ا ا ق‬thi،

liai

ĨRƯỠr^GĐẠ•‫ ؛‬HỌCNHÀĨKANGị
·
‫ا‬

T H Ư V lỊŨ

‫إ‬

Ы \ ь ш

٠
ш
NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC ٧٨ KỸ THUẬT

HA n O! 200 7


Chịu trách nhiệm xuất hàn:
Biên tập và sửa chê hãn:

Diệu Thúy
Quang Hùng

Trình bày và ch ế hân:

Phạm Văn Tước
Hương Lan

V ẽ hình:
V ẽ hìa:

In 1.000 cuốn, khổ ló

PGS. TS. Tơ Đăng Hải

X

24cm, tại C ơng ty TNHH Bqo bì vị in

Hải Nam. Quyết định xuđt bản số: 539-2006/CXB/47-45/KHKT, c ấ p
ngày 4/12/2006. In xong vò nộp lưu chiểu tháng 01 năm 2007.


M ir i í ỉ ó ỉ ( t í t i í

Đổi ìììớì сопц ìì<uiâ'r ]'() ìììọì íịuỐc {^ia. Đối với nền сопц nnhiêp cơ khi, Ccic phương phcip.
сопч ‫ اا‬4 ‫ ا‬١‫أ‬: truvển thốu4 ‫ ا‬١‫ ا‬١‫(ا‬: α\duc. rèn, dcip, t.iện, ρ ١> men ١١٠١١٠. . . 1(‫ ا ا‬0 !‫ أ‬4
‫ا‬٠
()١
‫ اا‬đáp ‫ ا ا'ا'ا‬4 (1‫ اأ‬٠‫ ا ا ا ' ا' ؟‬١‫ اا‬сии ١١4‫ ا‬٤‫ ا ﻹ‬٠‫ ا ا ا ا‬cao cdu sit pluit ìi.iểìì sein pliclìu 4
trìg tììời clcji lìiện cíại mla. Nỉ^ày nav ΐΐ’οιηξ sàn Xỉiât VÌI dời song xuất
lìiện ‫ ا‬١4(‫ا‬١>١ сстц nlìiều cúc Sem plium l١o(íc ‫ ؛ اا'ا‬tiết có ‫ا ا ا‬١‫ أ‬١‫ ا‬١ ip.,cUg pl٦í(c t٤

lìOcK. di٠'tiì ctlc Ợc làn ١ ١١(ít 1‫ اا ؛ ؛‬Ci'c١i 4 rcit khó 4‫ ف؛‬cồỉ١4 cảt HỌì.TluCc tế đó
dOi hoi ‫ )ا‬1١‫ ذ ؛ ا‬p l ١dt triển CC1C ρ1ιι(0Ί\4 ρ1١ύρ соиц nghệ η ١ό'‫ ؛‬١ trong đó có gia
cOng tiu 1Г(и điệìu PluCơng pl ١dp ‫ ﻻا(أا‬gọi lU giu cơí١g EDM cịí١ ‫ا‬£ ‫ ا ىا‬:‫أ‬.‫ ا‬٠‫ اااا ؛‬1
D ‫؛‬٠
‫؟‬١g pluii«Т1п)Гс ru giu cơỉ١g tiu l((u điệìi kl١ơ. cl١urgc Мис1пп ٠тч ١ 1‫ ئ‬n ١ột
phươìì4 ρΐιύρ CƠÌÌ4 mịhệ rút mới dối ١١‫ ز'ل‬th ế giới vì nó da dược up dỉiỉìịị
vào scììì xTít dỉíợc Ìĩơỉì tufa thê kỷ cỊua. Ngay nay, CƠÌÌ4 tìỉịlìệ này dã dược
1‫؛؛ ا‬.‫ ا‬١ ١ì١ú đến ìììííc cdc đại l١oủ c(ỉo ١>١ giu cơỉ١g tiu liía điện đã dược chếtpo
hctììg loạt ١٠،) dược trang bị các lìệ tììốììg diều khiểỉì so CNC. Tủy AUjBac
Mỹ ١١،) Nhật Bcìn /،) nìulng trung tam lớn, phút triển ١٠،) xuclít klii nlìiều
ỉìlìcĩt ،’،‫؛‬،٠ìocii ,‫رر‬،‫؛‬١‫ﻟﻤﺮ ر‬،)١‫ر‬٠ ‫ د ح‬، , nước ('//،)،٠tiliif Han Quoc, Đìii Loan, Trung
Q'c ١١٠١١... dlììg da có ‫ﻟﻤﺮ‬٤‫ب‬،)١١ ccing tìlìiều ، ٠،)،٠ may EDM ،./)،‫ ر‬lio trêíì thị
.trường tỉìếgiói
١١

Trong khìtig một thập kỷ trơ lại dây, cong nghệ gia ، ٠‫ ة‬,‫ر‬٤‫ب‬EDM dã
tham ỉìììập ١٠،)ỡ Việt Natìì. Sơ lượng ،٠،‫؛‬،٠ cơ sở scìn xuđt ١١،‫ ذ‬nghiên cifii ở
nước ta nhập ، ٠،‫؛‬،٠mủy gia cơng ‫ﻟﻢ‬/٠،‫ ر‬lifa diện tìgày ccítìg ĩìhiểu. Tuy ììhỉên
١٠‫ز؛ر‬،. dào tạo vê cong tìglìệ ‫ر‬/،)‫ز‬١ chưa tlìitc sự dược quan tant ở cúc ĩrườtig
dại học kỹ thiiậĩ ١٠،) ، ٠،‫؛‬،٠.Viện nghiêìì cifu
Trotìg hocitì ،.،‫ر‬,/‫ر‬/ dó, việc ١١‫ر‬،‫ )ز‬١.’،) xiiù't ban một tài liệu giao khoa vé
cong tigliệ gia ، ٠‫ ة‬,‫ﻟﻢ‬٤‫ب‬tia lífa diện là Ììẻì sifc ،.،),‫ﻟﻢ‬thiết ١٠/١ở Việt ٨ ‫ﻟﻢ‬،‫ﻟﻢ „ر‬،.//٠ dến
‫ﻟﻤﻠﻢ‬،‫ رر‬،./‫ﻧﻤﻠﻤﻠﻢ‬،‫ﻢ‬
‫ ﻟ‬،.،một 5 ‫ﺛﻢ‬،)‫ﻟﻢ‬٠ liệu
tương tự dược xiulít 0 /‫د‬،‫ر‬,‫ﻟﻢ‬. Trong ،٠،)،. trường
đtii l١ọ c ٧ ‫ ؛‬ệt Nun١ ١١ghệ sclch ПСЮvề cô ١١g ci٠n ١g ch ١fu có ، !n١١ể١١ ‫ ا‬١(١‫ ﻻ أ‬.
,‫ﻟﻢ‬،١
,

rtiììg giả hy, ‫ر‬،)‫ﻟﻢ‬٠ /‫ﻟﻢ‬٠‫ﻟﻤﻰ'' ﻟﻤﻠﻤﺘﻢ‬٠،‫ ر‬، ‘‫ ة‬, ‫ ﻟ ﻢ‬٤‫ ب‬tia lifa diện CNC ” này se

١g vui t ١٠ị«dó ١ύ cnốí١ such dUn tien d ١íợc sh'd ١‫ ؛‬ỉ١g ١Un١ tUi ‫ ا ا ؟ ؛ا‬giUo k١١ou
trong ، ٠،‫؛‬، ٠ trường dụi học kỹ ‫ﺛﻢ‬/‫ﻟﻤﻠﻤﻠﻢ‬،)‫ر‬. ‫اد ﻟﻢ)ةﻟﻤﻠﻤﺢ‬،)،./‫ ﻟﻢ‬,‫ﻟﻢ‬.،)‫ ر‬/ ، ) ،.،‫ ?ﺗﻢ؛‬١١ớ thiet đối,' ‫ﻟﻤﺎد‬٠,?/‫ﻟﻢ‬
١١‫ﻟﻢ‬٠،‫ر‬, ‫ﻟﻢ‬٠ /‫ﻟﻢ‬0 ،.' ١‫ﻟﻤﺮ‬٠،‫ذ‬,‫ ﻟﻢ‬،.،,٠ /‫ﻟﻢ‬cTuìg .،0 ‫ﻟﻤﺘﻢ‬//‫ ﻧﻤﻠﻢ‬،.،)،. kỹ ‫ا‬١١‫ﻟﻢ‬.‫ﻧﻢ‬, ،.‫ ل‬, ‫ ﻟﻢ‬khoa 0(1 /‫ﻟﻢ‬cong .،0 ‫اﻟﻤﺘﻢ‬٤‫ﺗﻤﻠﻤﺎب‬
co kiii. ï١gd١١l١
‫آ‬، ) ، , ١.٠ọ,,g

Do ،‫؛‬،)١‫ ر‬/،) (Xiốĩì ‫اد‬،)،./‫ ﻟﻢ‬dầu ‫ﺗﻢ‬/٠،‫ز‬,‫ﻟﻢ‬được ،‫?ﻻ‬/),‫ﻟﻢ‬٤‫ م‬tôi ‫ﻟﻤﻪ‬٠،‫ ﻟﻤﺘﻤﺰ‬soejn vê C'ông nghệ
gia ،.‫ ة‬,‫ ر‬٤‫ﻟﻤﻢ م‬٠،‫ ﺗﻢ‬/‫رﻟﻢ‬،‫ﻟﻢ^ ﺗﻢ‬٠‫ﺣﻠﻤﻠﻢ ﻟﻤﺘﻤﺘﻢ‬,‫ ﻟﻢ‬،.//،‫؛‬،. ،.//،‫؛‬,/ ، ٠‫ ق‬,‫ ﻟ ﻢ‬،٠،? ,‫ﻟﻢ‬/‫ﻳﻨﻤﻠﻤﻠﻢ‬٠،. diem, thieii sót. Tac ‫ﻟﻤﺒﺈ‬٠،‫؛‬


XÌIÌ c h a n tiicin h cchìì ƠỈÌ n in l'iiH y k iê ỉì d óỉiH i<óp củ a â ộ c iịicì.
N lu ìiig ‫ ﻵ‬k iế ìì đón^ g ó p x in gửi tở i; T r iiììg ítu ìi đ(١0ỉ tạ o I M l ٠‫ﺟﺄ ا \ ل‬
٠ ]‫ا‬
M a y và D ii iìg cụ CƠỈÌH ỉìiỊ lìiệ p - 46 LchìH H ci, Đ ố ỉig Đ a - Hc) N ộ i.
X ììì d u ìn ílit m li CCÌ ơ íi!

Tác giả


Chương 1
KHÁI QUÁT VỂ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN
1.1. sự xuất hiện của một cơng nghệ mịi
Trong nửa thê kỷ qua, nhu cầu về các vật liệu cứng, lâu mòn và siêu
cứng sử dụng cho tuabin máy điện, động cơ máy bay, dụng cụ, khuôn
mẫu... lãng lên không ngừng ở các nước cơng nghiệp phát triển. Việc gia
cịng những vật liệu đó bằng cơng nghệ cắt gọt thơng thường (tiện, phay,
mài v.v... ) là vỏ cùng khó, đơi khi khơng thể thực hiện được.
Cách đây gần 200 nãm, nhà nghiên cứu tự nhiên người Anh Joseph
Priestley (1733 - 1809), trong các thí nghiệm của mình đã nhận thấycó
một hiộư quả ăn mịn vật liệu gày ra bởi sự phóng điện. Nhưng mãi đến

nãm 1943, thông qua hàng locỊt các nghiên cứu về tuổi bền của các thiết
bị đóng điện, hai vợ chồng Lazarenko người Nga mới tìm ra cánh cửa dẫn
tới công nghệ gia công tia lửa điện. Họ bắt đầu sử dụng tia lửa điện để
làm một quá trình hớt kim loại mà không phụ thuộc vào độ cứng của vật
liệu đó.
Khi các tia lửa điện được phóng ra, vật liệu mặt phơi sẽ bị hóít đi bởi
một q trình điện - nhiệt thơng qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại, nó
thay cho tác động cơ học của dụng cụ vào phơi. Qúa trình hớt kim loại
bằng điện nhiệt bởi sự phóng điện được gọi là "gia công tia lửa điện" (nguyên gốc tiếng Anh là "Electrical Discharge Machining", gọi tắt là gia
công EDM).

1.2. Đặc điểm của gia công tia lủa điện
Ba đặc điểm lớn của công nghệ này là :
-

Điện cực (đóng vài trị dụng cụ) lại có độ cứng thấp hơn nhiều
lán so với độ cứng của phơi. Nói nơm na là: lấy cái mềm để cắt
cái cứng. Điện cực là đồng, graphit, cịn phơi là thép đã tôi hoặc
hợp kim cứng.

-

Vật liệu dụng cụ và vật liệu phôi đều phải dẫn điện.

-

Khi gia công phải sử dụng một chất lỏng điện mơi, đó là một
dung dịch khơng dẫn điện ở điều kiện bình thường.

Sơ đổ ở hình 1 cho ta một cái nhìn tổng qt về các vật liệu có thể

được gia cơng bằng tia lửa điện.


Độ dan điện riênq is jc m )

Điện trơ riên٩ íũ.cm')
111

١‫ ا اا‬١.

Cúc ١
>(it Ịiệ١t có ‫ ا‬1‫ﻓﺈ ا ا‬
'‫ا‬،، công bung !‫إ‬،‫ ا‬Iviu ،1‫ ا ؛ﺀ؛‬١

Nguyên lý hớt vật liệu bắt buộc phải tlieo là: vật lỉệu plìảii dãn d‫؛‬ện.
Các vật lỉộu dẫn diện kém nlitr gốm và kim cttơng cQng có thổ giíi cỏng
duợc. ở kim cumig, tụ nó có thê' tổng hợp 1 lớp Cíicbon dẫn diỉện tiCn bề
mặt pliOi.
Có hai phương pháp cOng ngliệ gia cOng tia lửa díện dưọíc sử dụng
rộng rai trong cOng nghiệp là:
- Gia cơng tia lửa díện díing diện cực dinh lilnh, gọi tắt 1'à phương
pháp "xung định hlnh". Tlieo dó, diện circ là một Itìnli khOng gian biít kỳ
mà nó in hình của mlnli lên phoi tạo thanli mỌt lống khiiOn (Itiìiili 2, ‫؛‬١).
Thuật ngữ tỉếng Anh cíia phương phổp này la "EDM - Die sínkiing".
- Gia cdng tỉa lira diện bằng cắt day. ớ dây, díện cực hà một day
miinh (d = 0,1 - 0,3mm) dược cuô'n liên tục và dược ch‫؛‬،y tlieo một
cồngtua cho trtrớc. NO sẽ cắt pliOi theo đúng cOngtua dó. (hiìnli 2, b).
Thuật ngữ tiếng Anli của gia cOng tia lira diện cắt day la "EDM - Wire
Cutting".

S ự tiế n bộ của các máy gia cOng tia lủa điện .1.3

Các I١i ‫؛‬ty dẩn llCii của ‫ ذ'ةااا‬١c' kỉ 20 ít tir!kỳ nlnriig
d()!ig !lớa V‫'؛‬، khOiig tiện díintt ‫؛ا‬١‫اال‬.

50 - 60 của t

N g ‫؛‬١y nay, với các ‫ ااااااأ‬toíín điển k!i‫؛‬ển mớ‫؛‬, vứi các hệ thống diổu
khiển CNC cho phép gia cOng díỊt Iiíìng sn‫'؛‬١ươ١g cao nià khOng i't và chất
cổn dc'n sir tham gia trirc tiếp ci'ia con ngirOi. Các máy gla' cOng tia ‫؛‬ửa
diện ngay nay dược dặc ti'ưn‫ ؟‬.bOi mức độ tir dộng hóa cao
Các hệ thống d‫؛‬,ểii khiến CNC trCn thị trường dã có tiến bọ rất nhiềư
dặc biệt 1‫ ا'؛‬mđy cắt d‫؛‬،.y
C‫'؛‬،c liệ diềư khiển CNC trong lỉhỉềii nảm qua dă có mặt ờ các máy
xung định hình, nhitng đã m ‫'؛‬،'t nhiều thOi gian hơn dể có thể tận dụng mọi
khi‫ ؛‬n‫؛‬٦rig của cliúng. Cdc cliiiyển động h،١nh tinh và chuyển dộng theo
cỏiiíítua của một diện circ cO hình dílng dơn giản cho phép gia cOng xung
dỊnh !lìrth cdc liình dáng phtrc tạp. ưư điểm cùa phưoiig pháp này ‫؛‬à ơ chỗ
việc chế t;.،o diện cực sẽ rẻ ‫ ااﻻاا‬V‫'؛‬، nê'ii sir dung d‫؛‬ện circ quay thi diều-kiện
dOng chily sẽ tốt hơn và diện ci.rc ‫؛‬-،n mOn dều hơn. Một trong nhaig dề tài
nghiên cứu chinh dang dirợc thực hiện ờ Tăy Âu và Nhật B‫؛؛‬١à gia công n
chỉéii d 3‫؛‬.،t di) chinh xổc cao. Tuy nliỉên họ vẫn chưa dạt dược kê't quả
niubii 1110112.
Oỉện cực dây

Điện cực đjnh h~if)h

K

a)
H ình 2. Sơcíồ í>ia cơnỵ ci) .xuui’ định lììiìh ; h ) ،'‫؛؛‬, hâiig (lây

Sử dụng tối ưu cOiig Iighộ gia cOng tia ‫؛‬ửa diện như một kỹ thuật sản
xuất dOi hỏi phải áp dụng r‫؛‬٢t Iiliiổu bí quyê't cOng nghệ (Know how). Ngày
nay có kliuynh liướng dira ra nh‫؛‬ều máy thOng minh, chọn máy và d‫؛‬ều
cliliili Iiliiềii thOiis số ni‫؛‬١ người sir dung đã dặt tỉr trirớc. Diều dó ‫؛‬àm giảm

7


bớt các dữ liệu đầu vào mà người đứng máy phái quan tâm. Khuynh hưứne
này là mạnh nhất đối với máy cắt dây, ở đó c‫\؛‬c thuật tốn diều khiến tạo
được một lượng hót vật liệu tối lai và làm giảm bớt n‫ ؟‬uy cơ đút dày.
ở các máy xung định hình, nhờ có hệ thống điều khiển CNC nên
khơng cần phải dùng người đứng■ máy có kinh n٤١hiệm mà vẫn đạt hiệu
quả và chất lượng gia công cao. Điều kiện gia cơng (như sự thốt phoi)
thay đổi rất nhiều trong gia cơng xung định hình, đến mức rất khó phát
triển chiến lược điều khiển tùy chọn phù hợp với tất cả các hoàn cảnh,
Một số nhà chế tạo máy (như MITSUBISHI) cung cấp những hệ thống
điều khiển liên hệ ngược mà trong những điều kiện khó khăn nhất (như
gia cơng lỗ tịt mà khơng có thốt phoi cưỡng bức) cũng cho kết quả tốt
hơn so với kết quả nhận được do sự điều chỉnh các thông số của một
người đứng máy có kinh nghiệm. Trong mọi trường hợp, hầu hết các máy
đều có mức độ tự động hóa cho phép làm việc rất lâu khơng có người
đứng máy, dù rằng không phải luôn luôn trong điều kiện tối ưu. Cùng với
sự xâu dây tự động ở máy cắt dây, sự tách phôi, thay pallet (thường được
cung cấp bởi các hãng chế tạo phụ tùng như hãng EROWA) và khả năng,
lập trình thì mức độ tự động hóa trong gia cơng tia lửa điện đã tăng lên râì
nhiều.

1.4. Thị trường máy gia công tia lửa điện trên thế giới
Việc bán các máy gia cỏng tia lửa điện trên phạm vi ihế giới tăng 6%
mỗi năm và vào cuối những năm 90 là khoảng 12.000 máy một nãin.
Nhật Bản là nước sản xuất và sử dụng nhiổu máy gia công tia lửa diệni
nhất, chiếm 35% tổng số máy trên thị trường thế giới. Tliứ hai là châu Âu
với 30%, sau đó là Mỹ với 15% và Chiìu Ả VỚI 12% tổiig sô niúy.
Phạm vi của các máy được buôn bán trên thị trưcmg thế giới là rất
rộng và đa dạng : từ những máy rất lớn (như máy NASSOVIA) đến máy
rất nhỏ và đặc biệt để gia công tế vi, từ máy rẻ liền, ít tự động hóa cỡ'
(10.000 15.000 ) USD/máy của Trung quốc, Đài Loan, đến cỡ vài trâm
ngàn USD/máy của Tây Âu và Nhật Bản hoàn toàn tự động hóa với các hệ
thống CAD/ CAM hiện đại.
Đối với người sử dựng, điều quan trọng là phải xác dịnh các yêu cầu
cụ thể phù hợp với sản phẩm và quy mơ sản xuất của mình và sau đó cần
·phân tích Cííc tuỳ chọn sẵn có của các hãng sản xuất máy lừ mọi góc dộ
để đưa ra quyết định đúng đắn nhất trước khi mua máy.

8


1.5. Sơ đồ một máy xung định hình
1a - Động cơ servỏ trục Y
1b-Động cơ servô trục X
1c-Động cơ servô trụcZ
2 - Đầu mang điện cực
3- Thùng chất điện môi
4 ■ Phôi
5 - Điện cực
6- Bàn trượt dọc X
7. Bàn trượt ngang Y

8 ٠Hệ thống điéu khiển servô
9- Màn hỉnh video
10- Tủ cấp điện và các cầu chỉ
11. Thùng chứa và xử lí chất điện
mơi
12- Bơm tuần hồn
13- Bộ lọc
14 ■ Đường ống cấp chất điện mỏi
15- ống tháo chất điện mối
16- Máy phát tia lửa điện
17- Khe hở phóng tia lửa điện

lỉìn ì ì 3 . Sơ dồ ìììột ìiìá y .\U1Ĩ\* d ịn lì h ìììlì

Mấy xung định hình có 3 phán chính sau:
- Phần cơ khí
- Hệ thống tủ điện và điện tử điều khiển
- Cụm dung dịch điện mơi.
+ PhÀn cơ khí bao ‫ ؟‬Ồm :
٠ Khung niáý tổng hợp.
٠

Thùng chất điện môi cho phôi

- Bàn kẹp phôi
- Hệ thống lắp điện cực và điện cực
- Các bàn trượt và bàn quay đổ tạo các chuyển động cần thiết.


+ Hệ thống diện, d‫؛‬ện tír diều kh‫؛‬ển bao gổn١:

- Máy phát xung
- Hệ thống d‫؛‬ều khỉển quá trinh phóng diện
- Hệ thống diều khiển CNC.
Hẫng CHAMILLES dã sản xuất các máy mới trên thỊ trư،١mg. ChUng
dược khép kin hoàn tồn dể dáp ứng các quy định cíia cộng dồng Châu
Âu năm 993‫ ا‬. Hiện nay có khuynh hướng làm c ‫؛‬١c máy gọn nhẹ hom
trước.
Các máy gia cOng tia lira diện cắt bằng dây, về nguyên tắc cững có 3
phần chinh như trên. Tuy nhiên, phần cơ klií có một số kê't câu khác biệt
so với máy xung định hlnh, dể phù hợp với víệc bố tri và diổu khiển điện
cực dây (xin xem thêm chương 9).

10


Chương 2
CO sO

c On g n g h ệ g i a

C(')NG

t ia i ử a đ iệ n

2.1. Bản chất vật lý của quá trinh phOng tia lijRa díện.
Hiệp hội kỹ sư Đirc (VDI) t١Ịi١h nghĩa sự phOng tia lífa diện là" sự
t;'٠cli vật liệư nhờ tia lira diện v(،y, vật liộii dược tách ra nhrr thế nào?
Một diện áp dirợc dạt giữa diện cực

Vi'،

phoi. Ví dụ như ở hìnli 4.

1-

Thùng chứa

2- Khe hở
3- Điện cực
4-

Chấtd!ện m

5-

PhO

Hìiih 4. s، ,đồ ngu\êi١ li ١‫ا'ا‬،‫ ا‬t(١ !١ g liii 1‫ لاء'ا‬،|‫;ء ؛‬,‫ا‬
KhOng gian giữa 2 diện circ dó dược điền dầy bởi một chít lỏng cách
diện gọi là chiít diện mồi. (Dielectric).
Cho 2 diện cực áp lại gần nliau, dê'n một khoảng cách nào dó thi xảy
ra sir pliOng tia lửa diện. Một dOng điện xuất hiện 1 cách tức thOi.
Khi pliOng tia lửa diện, C٤'IC diện cực khOng tiếp xúc với nliau. Nếu
cliiìng chạm vào nhau thi sẽ kliOng cO tia Itra diện mà sẽ xảy ra một dOng
ngắn m‫؛‬Ịch, eO hại dối với quá trìnli gia cOng. Nếu khe hở lớn quổ till lạí
kliOng thề xảy ra sir pliOng tia lira diện, làm gíảm năng suất gia cOng.
Dồ tli‫ ؛‬ờ hìith 5 cho th‫'؛‬iy diễn biê'n của diện áp và dOng diện ờ một
máy xung dịnli hình, dược sinh ra bời một máy phát tinh, trong nhíTng
khoảng tliOi giíin x‫؛‬íc định cíia mỌt chu kỳ xung. Dây là dồ thị điển liình
cíia chu k‫ '؛‬xung trong gia cOng tia lửa diện. Dặc điểm cùa dồ tliị này là

dOng diện ic cíia xung bao giờ cũng xuất hiện trễ hơn một khoảng thời gian
tj ( độ ti'ỗ dinh lửa) so với thời điểm bắt dầu có diện áp máy phát Uị. Ii^và ‫ﺀذ‬
là các giií trị trung binh cila diện áp và dOng diện khi phOng tia lira diện.

11


L - độ kéo dái xut iQ
l,- Độ trễ đánh lừ‫؛‬i
l -Độ kéo dai Xung máy xing
nấy phất

Ị,-Khoảng cáchxunrg
L,-Thời gian chu kì xiung
u ,٠Điện áp máy p.hátt m<‫؛‬

٧٠- Điện áp phóng ti‫؛‬a lửa điện
I.‫؛‬- Dỏng phóng tia lử‫؛‬a điện

Hình 5. Đồ thị điện áp và íỉịiuị cíiện trong một xiiin; phóiiíỊ (Vhộn
ở hình 6, có thể phân biệt 3 pha trong một chư kỳ phó.ng tia lửa
điện.

Pha / .٠Đánh lửa
Máy phát tăng điện
áp khởi động qua một khe
hở (đóng điện áp máy phát
U |). Dưới ảnh hưởng của
điện trường, từ cực âm
(catôt) bắt đầu phát ra các

điện tử và chúng bị hút vể
phía cực dương (anơt).Sự
phát điện tử gây ra sự tăng
cục bộ tính dãn điện của
chất điện mỏi ở khe hở.
Các bể mặt của 2 điện
cực khơng hồn tồn
phẳng. Điện trường sẽ
mạnh nhất ở hai điểm gần
nhau nhất. Chất điện mơi
bị iơn hóa. Tất cả các phần
tử dẫn điện (điện tử và iơn
dương) đều hội tụ quanh

12

u .y

/’/,«/

١

s ự ĐÁNH LỬA

Ph(i2:
SlựHÌNH THÀNH
H<ÊNH p h ó n g
ĐIỆN

/’/،,; 3:

S ự NĨNG CHẢY
VÀ BỐC HƠI
VẬT LIỆU
|Ị>Ị Phoi

^ Phsĩna

Hìnlì 6 . Cúc pha trước vù SCỊIÌ khi
plìónỵ tia lửa cíiệiì


‫! األ'ة؛ﻻ‬I‫'؛‬،y !ioiig khocin‫ ؟‬klioiig giiiii (Vgiữa !lai điện circ ٧٤١ chứng ‫ ا‬٤.‫ ﻻا‬nên
!‫( اا‬١1 c٤h cđi.1. Một kc!i!١ ptiOiig điện t!()l !١‫!ج؛ اا‬١ dư(/C hình th ‫؛‬١nh nga!ig ،١‫! ا‬٤‫ا‬
‫!اا'؛'ا‬. .Sự plidng điện dưc/c bắt d;"i٤i

Pha II.. s، .f hìtth tlĩành kènh phóng điện
ơ thời diểni pliOn« diộii, diệ !١:tp bốt' d ‫؛‬h! giiím (hìiih 5). Số lượng các
pliổn tír d ‫؛‬١n diện ( diện tỉr ٧٤١ ١g lên một Citcli kliíing khiếp!iớn dưaiiư) t٤٦
٧٤١ dịng diện bắt dđi! ch ‫؛‬Ịy glbia c ‫؛‬íc diện cLtc. DOng diện này cưng cấp
t độ n٤١ng Itr،}'ng khổng lổ l(một m ٤‫؛‬٦m cli() dư!ig dỊch diện môi bốc hơi cục
b (١. Áp sii‫'؛‬،'l trong Cííc bons bans liơi sẽ dẩy chất lỏng diện môi s٤١ng hai
bcn. Nhưng do cO độ nhOt nCn ch ‫؛‬٦'t diện mỏi tạo ra một sự cản trở, hạn
١g diẹ!chê' sự Idn lên của kênh phó!١.giữa Cííc diện cực

Pha III: Nóng chdy ٧،١ bốc hoi vột liệư
o 2 ồm một kênh plasma. Plasma này là một chả.t،Lõi cha bọt lioi b٤
klií có I‫؛‬٦n Ci'٤c diện ttr ٧٤١ CÍÍC iOn dưmig ỏ' iíp suất rất cao (khoảng Ikbar)
٧٤١ nliiệt d،) cưc lớn (10 .٧0٧')c). Klii kCnh plasmíi này dirợc tạo thành dầy
٤lp cjua klie IiO d dU till diện‫؛‬.،.t tới mức cLia diện áp phOng tia lira diện Ue
Giíl trỊ của diện ٤'ip Ue là mỌt liiliig số vật ly phụ thuộc vào sự phối hợp

٧‫)؛‬٧à b٤١ng 25V dối vOi cặp t liệu anOt/catOt ٧‫ ؛‬.t liệu dồng/ thép
Ch‫؛‬٦'t diện môi giữ kênh pl;،s،na ٧١ cOng là giữ cho năng lượng có
một độ t٤lp trung cục bộ. Sir ٧١ chíiin cLia c‫'؛‬،c diện tử lên iinOt ٧١ cíia Cílc
iỏn diroiig 1‫ ااج‬catot l١m nOng cliily ٧١ .bốc ho'i các diện circ
Máy pliiít sẽ ngắt dOnc diộn s٤،tliễn ra mỌt xung cO liiệii quả. u khi d١
Diện áp bị ngắt dọt ngột. KCnli pliOng diện biến mất. Ap suất cũng bỊ mất
dột ngột. Diều này khic'n clio kim logi nOng cliiy bất ngờ, bị dẩy rii kliOi
kênli pliOng diện ٧١ .bốc lioi
Sự phóng diện có tliể kéo d١i lír v‫؛‬١i micrO giíiy dến vài trăm micrO
giây, tùy thi.ộc vào cOng dung. Giữa cổc xung có mỌt đọ trễ t() (là thời
gian giữa các xung), clio pliCp ch‫؛‬١t diện mỏi thoi iOn liOa ٧١ dể cO thOi
gian vận chuyển pliOi ra klibi khe hờ giữa các diện cực nhờ dOng chảy của
chă't diện môi. ơ day, cha't diộn iiiOi cila vật liệu diện cực bị tilcli ra. Mỗi
bổ mặt diện ci.rc dểu đổ lại một "niiệng niìi lira" bị ٤‫ ااآ‬iiiOn, nil ưng sự ăn
niOn n٤١y kliOiig Iihir Iiliiiu. Circ n١o ăn mịn nliíều lion (lliirímg là cực
diroiig) thl sẽ dànli cực dó cho phoi. Ci.rc nào ít ăn mOn sẽ dược dành clio
dịệii cực. Diều này kliOiig phíii là liiOn luOii cố định. Nó cịn phụ tliuộc
vào chế dọ phOng diện, vào việc chọn cặp vật liệu ٧١ sự dấu ctjc.

13


Cơ cấu tách vật liệu .2.2
Các đậc tínli tổcli vạt Jiệư đầii tiCii p!iụ t١ii!ộc vào năn‫؛‬í lượnig tách vật
!‫؛‬ệii. Nếu gọi năng !irợng t‫'؛‬ich vật liệu lìi We till la có đ‫؛‬١ng tlitc ‫ ;؛‬sau
٧e.Ie. te=We
Trong dó :Ue, le, là các giá trị truitg bìnli của diện áp và đcòng tia lira
diện duợc lấy trong klioảng thOi gian xung. Do Ue là ni،)t hồiigỉ sô' vật ly
phụ thuỌc vào cặp vật liệu diện circ/phôĩ nCn ١'ề thirc cliất, , n‫؛‬ăng lượng
tíicli vật liệu chỉ phụ lliuộc vào dOng diện và thời gian xung

DOng diện tổng cỌng trong kênh plasnia qua khe hở pl.ómg diện là
tổng của dOng các diện tử chạy tới cực dirong (anOt) và d.n.jg CÍÍC iOn
dương chạy tới cực âm (catot). Do khối lượng của cdc iOn dư^n.ig lớn hơn
trên 100 lần so với kliOi lượng cíia các diện tử, nên có thê bo qqiia tốc độ
.cíia các iOn dirơng khi xuất phát các xung diệ.n so với tốc dọ ctia diện tử
Mật độ dỉện tử tập trung tới bể mặt cực dirơng (aiiOt) car) !hơn nliiểu
lẩn so vơi mật độ iOn dương tập trung tới bề mặt circ âm (Cíitct)‫ ؛‬t.rong khi
mức độ tăng của dOng diện rất lớn trong khoảnli kli‫؛‬١c đáu tiỂên cíia .sự
phOng diện. Diều này là nguyên nhân gây ra .sự nOng chảy rất m‫؛‬ạnh ‫ ة‬cực
.dương (anOt) trong chu kỳ này
٥m (catot) trong micrO gĩỉy/ dầu tiCn. DOng iOn dương chỉ dạt tới circ
Các iOn dương gây ra sự nOng ch‫؛‬١y và bốc hơi của vật liệu cattOt. Do dó
.có hỉện tượng diện cực bị mòn
Vật liệu diện circ khi tỉếp xtic với plasma này ‫ ة‬một pha (CĨ ííp lực
.Ciio tớỉ 1 kbar và nhiệt độ cực cao tới 10.000"с trong kênh plarmia
Một lý do quan trọng cíia sir tống ra vật liệu bị cliảy lỏtịg là sự dột
ngột bỉến mất cíia kCnli plasma khi dOng díện bl ngất. Ngay :ứcc k.hắc áp
suit tụt xuống bằng áp suất xung quanh sau klii ng‫؛‬١t dOng ‫؟‬Sệni: Nhlfng
nhíệt độ của chất lOng lại kliOng tụt nhanli nliir tl١ế. Diều này gâ^y ra .sự nổ
١ng tìệtn và mức)và bốc hơi của chất lỏng nOng chảy hiện có. Tốc độ cắt d
độ sụt của xung dOng dỉện sẽ quyê.t định tốc độ sụt áp sii‫؛‬٦'t và ỉựr bắt buộc
nổ vật lỉệu chảy lỏng. Thơi gian sụt của dOng diện là yCu tốqiuyê.t dinh
.dốí với độ nhám bề mặt gia cOng
VI lượng vật liệu dược hớt di phụ tliitộc vào điện áp, cirơig; độ dOng
điện và thờỉ gian nên ngươi ta có thể nghỉên ciU một cách chííhi xác tuần
.tự theo thơí gian cíia diện áp và dOng diện trong Itic pliOng ta llửa diện
Ngươi ta do điện áp và dOng diện ở các klioảng thờỉ gian đã :hao tỉr thơi
điểm dóng dỉện (t = 0) dến thơi điểm ngắt díện (nghĩa là, \àoo khoảng
t = 300 ps ).
14

Từ một loạt các điểm đánh dấn đo lường được thiết lập cho quan hệ
tl٠.ời gian/ điện áp và thời gian/dịng điện, có thể hình dung cụ thể diễn
biến của q trình phóng tia lửa điện theo hình 7 .

2.3. Đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện
Dựa vào các đặc tính thời gian của sự phóng tia lửa điện người ta có
thể nhận ra các đặc tính về điện. Các đậc tính này chính là các thơng số
điều chỉnh quan trọng nhất của q trình gia cơng.
Mỗi náy phát của thiết bị gia công tia lửa điện đều có nhiệm vụ là
cung cấp aăng lượng làm việc cần thiết. Trước đây người ta sử dụng các
máy phát có tụ bù. Nhược điểm của loại máy này là 50% của năng lượng
tích trữ Ircng điện trở nạp bị biến thành nhiệt. Vì vậy, loại máy này chỉ có

15


hiệu suất khoảng 50%. Ngày nay các tii bíi này ichí cOn đưực sử di.ing
trong các bộ ngắt xung dể thi.rc hiện tối tru việc gi‫؛‬١icOng don giam.
Máy phát hiện dại của một thiết bỊ gia cOng tiia lira diện ìà một máy
phát xung tĩnh, ớ dây năng luọng dirợc diổu kliiển bằng diện tír nliirng
khOng cO yếu tố bỉi. Nguyên lý tác dụng của niíly phíít xung thih thực
hiện ditợc trước hết thOng qua sự pliíít triển cíia tran.sistor mạnh \"à Cílc sản
phẩm diện tír hiện dại. Máy phát xung tinh có ưu việt lớn 0 độ linli hoạt
của các thOng số diều chỉnh. Qua dó mỗi trưOig hợp gia cOing có thể
dược giải quyết dưới quan điểm là diện cực pl١il
‫ ؛‬ít', mdn nhâít và cliất
lượng bề mặt gia cOng là tối ưu. Muốn vậy, tất cà các tliOng S('5 cíia qtid
trinh gia cOng phải dược diều chỉnh cho pliU họp.

Các thOng số dó gồm có:
- Diện áp đánh lửa ٧ г:
Dây là diện áp cần thiết dể dẫn tới sự phOng tia lửa diện. NO dược
cung cấp cho diện cực và phoi khi máy phdt dược dOng diện, .‫؛‬gây ra sự
phOng tia lửa diện dể dốt cháy vật liệu. Diện ầp dálnh lửa ٧ ‫ ﻣﻢ‬clung lớn thi
phOng diện càng nhanh và cho phép khe hờ phOng điện càng lOìi..
- Thời' gian trễ đánh lừa t،j
DO là thOi gian giữa lUc dOng diện máy phát và lúc xảy ra ,phOíg tia
lửa diện. Khi dOng diện máy phát, lức dầu chtta x-ảy ra điểu gì.. Diện áp
duy tri ờ giá trỊ cùa diện áp đánh lửa ٧ z, dOng diệm vẫn bằng klliOng. Saa
một thOi gian trễ t٥ mới xảy ra sự phOng tia lửa diiện. DOng сіійп từ zérô
vọt lên giá trị I .
- Diện áp phOng tia lửa diện ‫ﺀﻻ‬:
Khi bắt dầu phOng tia lửa diện thi diện áp xụt tỉr U/xuống Jgiil trị U،..
Dây là diện áp trung binh trong suốt thOi gian ph.óng tia lưa diiệ.i. ٧ ‫ ﺀ‬là
một hằng số vật lý phụ thuộc vào cặp vật liệu dien circ/ pliOi.‫ا‬٧ ‫ ﺀ‬khOng
điểu chỉnh dược.
- DOng phOng tia lira diện I.:
DOng diện 1. là giá trị trung binh của dbng dỉệ٩n từ khi bắt dlầu r.hóng
tỉa lửa diện dến klii ngắt diện. Khi bắt dầu phOng lia lira diện, cdOng d‫؛‬ện
từ zẾrô tăng mạnh lên gỉá tiỊ ‫ﺀل‬, kèm theo sự dốt cháy. 1‫ ﺀ‬ảnh htường lOii
nhất lên lượng hớt vật lỉệu, lên dọ mOn diện cực lẻm và cliất lưựmg bề mặt
gia cồng. Nhln chung, ‫ ﺀل‬càng lớn thl lưọng hớt vật liộu Cí١njg lới, dọ
nhám gia cOng càng lớn, nhưng độ mòn diện cực giảm.
- Thời gian phOng tia lửa diện t،.
t là khoảng thOi gian g ‫؛‬٥a lUc bắt dẫu phOng lia lửa diện via lúc ngắt

16

điện, lire thời giiin có dịng d‫؛‬ệii ỉ. tron‫ ؟‬một !ần phóng d‫؛‬ện.
- ĐỌ kéo dài xiing t,
Dây là kholng thị'i gian giữa liai lổn ،lóng - ngắt của máy phát trong
cíing một chu kỳ pliOng tia lira điện. Độ kéo dài xung tị là tổng của thời
gian trễ đánh lira Ij vl thOi gian phOng tia lửa diện t:
t‫ = ؛‬t„ + t..
Độ kéo dài xung ảnh hirờng lên :
+ Tỷ lệ hớt vật liệu
+ DỌ mòn diện cực
+ Chất lượng bề mặt gia cOng
- Klioảng cácli xupg t.
Dây là khoảng thờỉ gian giữa 2 lần dOng ngắt của máy phát giữa 2
chu kỳ xung kê' tiếp nhau. t. còn dược gọi là độ kéo dàỉ nghỉ của xung.
Phảỉ giữ cho t. nhỏ như có thể dược dể có thể dạt một lượng hớt vật
liêu tối ،la. Nhimg khoảng cách xung t. lại phảỉ đủ lớn dể có đủ thờỉ gian
thoi iOn hóa chất diện mơi trong khe hờ phOng d‫؛‬ện. Nhờ dó sẽ tránh dược
các lồi của quá trinh nhir sự tạo hồ quang hoặc dOng diệit ngắn mạch.
n r. ‫ ع‬.‫_اع ﺀ‬N٠٠ - ٠
| | ‫ ﺀ ﺀ‬2 ‫ﺀ |ﺀ يﺀ‬
‫ع‬
-١١ - - ١ 7 ٠٠ . ‫ر‬
‫ﻢ‬
‫ﺗ‬
٨‫ع‬
Cũng trong thời gian của khoảng cách xung t٠, dOng chảy sẽ dẩy các vật
liệu da bị ăn mòn ra khỏi klie hờ pliOng díện.
2.4. Lượng hớt vật lỉệu
- Nang lượng phOng tia líra diện và lượng h ^ vật liệu
Các yếu tố tác dộng lên lirợng hớt vật lỉệu là:
+ Diện áp phOng tia líra diện ٧٥

+ DOng phOng t‫؛‬a lửíi diện 1‫ﺀ‬
+ Thịi gian phóng tia lửa diện t٥
Từ dẳng thức của năng lượng phOng tia lửa diện : w . = U٥.I٥. t.
Ta thấy rằng, dưới diện kiện binh thương thi khỉ Ue, le, te càng lớn
thi năng lượng phóng tia lửa diện càng lớn.
Trong thực tế, lượng hớt vật líệu có thể dược xác dinh qua các thông
sO'diều chỉnh là : I, tị, t„, và ٧ 2 .
~

ĨRƯỨM08Ạ1HỌCNHAĨRẮNG;
TH Ư

V ỉÌfi

M ‫د ? دا‬

17
n


- Sự đồng đểu khỉ hớt vật liệu
Khi xảy ra sự phóng tia líta diện, trên bề mặt pliOi xuăl lii‘ệ!i 1 "iniệiig
nUi líta" rất nhỏ ở 1 điểm A nio dó có khoảng cách gíhi I١l١i١t tỏi diộii circ
(vì thirc tế là mặt phoi khOng bao giờ bằng pliẳng tiiyệt dối (X.SUI Iiìiih 8)
Khỉ nguồn diện áp dirợc dOiig ngắt một lần nữa, sẽ lại xảy ra pliOng
tia lửa diện, nhimg ở một vỊ tri khítc, ví dụ, vỊ tri B.
Khi máy phát dOng ngắt líên tục thi sự phóng
tia lửa diện sẽ sản sinh ra
một loạt "miệng nUi lửa"
kế tiếp nhau. Nhờ dó, vật

lỉệu dược hớt dl một cách
dồng dều trên bề mặt.

Η١
,١
١
1 8. Các “ miệng ηι'.ί lifa " ‫(ااﺀ‬،.‫اا‬- ،‫ا‬١
‫ااا'ااااا‬،‫ااااآ‬
lien ‫'ااﺀ؛ا‬

Bề mặt dược gia cOng tia lửa diện sẽ hlnli thành do sif tạo nCn CÍÍC
"mỉệng núi lửa" li ti dó. Nếu năng lưọng phOng d‫؛‬ện dược giảỉin một Ciích
phù hợp thl " miệng núi lira" sẽ cổ kích thirOc cực nhỏ và tai nh‫)؛‬n dược
một bề mặt có độ bOng cao.
2.5. Chat l ệ g bể mặt khi gia cống tla Ιώ díện
Chất lượng bề mặt là một khái niệm tổng hợp, bao gồm:
+ Độ nhám bề mặt
+ Vê't’nứt tế ví trên bề mặt
+ Cách ảnh hưởng nhiệt ờ lớp bề mặt.

،٠٥ 6.0

«٠٥ ,٥٥٠

1- t ٥p)trắng
'v

2- tỡp)،‫ إة‬cứng
3- Lcírp ẳnh hưởng
nhi‫ ؛‬t

4- Lớp khOng ảnh

hư‫ؤ‬ng‫ا‬

Sự khOc bí‫ ؛‬، đ? cứng Jiề’n hìnhi
trong l p b'ê mặt

٥

Hình 9 .Vù ٠ig ‫ت‬١١1‫ ا‬hưởng nhỉệt củu bề ‫ ا ﻵااا‬pl١ô‫؛؛‬

18


Ve độ nhám bề mặt, kh‫ ؛‬glíi cOng thỏ sẽ có độ nhám !ớn, tạo ra bề
m(،t thơ, XÍI xì. Khi gia cOng tinli sẽ nhận dược bề mặt có độ nhám nhỏ,
bề mặt tiiili, nhẩn. Bề mặt c‫؛‬،ng tho thi c ‫؛‬١ng gi‫؛‬١m dặc tinh clíống mà٤mịn
co liọc vã tăng nguy cơ bỊ ăn mOn hoá học.
Dể xác dỊnh dọ nhám, người ta do giíl trỊ độ nhám cực dại Rmax (tức
chiềư cao ỉớn nhất giữa cổc đỉnh và các thung lũng của nhấp nho bề mặt)
\'à độ nhám trung blnli Ra (titc giá trị trung binh số học của tất cả các
nh‫؛‬٦'p nh('> bổ mặt. Cần chý ý rằng, khOng bao giơ dược nhầm lẫn giữa R a
vàR,١١a١·
- v ể vê't nứt. tế vi và các lớp ảnh hường nhiệt, ngườỉ ta có thể mài mỌt
mặt cắt của mẫu thử dể soi và chụp ảnli trên kinh hiển vi kim tương. Sau
khi gia cOng tho có thể tliấy rõ các vết nứt tế vi và một vUng bị ảnh hường
nliiệt (hliih 9)
№ηΙι 9 cho thâ'y rõ cấu trUc các lớp bề mặt phoi và sự thay dổi độ
cứng của chUng theo chiều sâu.
Phân biệt các lớp và Ciíc cấu trUc sau dây:

1. Lớp trắng, dó là lớp kê't tinh lại, với các vết nứt tế vi do ứng suất
dư vì nOng lạnh dột ngột lặp di lặp lại. Độ kéo dài xung t. càng lớn thl lớp
n‫>؛‬y càng díiy.
2. Lớp bị toi cứng, với cấu trUc tiOn, lớp này có độ cứng tăng vọt
(trên 1000 HV) so vOi kim loại nền.
3. Lớp bị ảnh hưởng nhíệt, do nhiệt độ ỏ dây dã vượt quá nhiệt độ
ôstênỉt (Le - Fe.١c) trong một thờ‫ ؛‬gian ngắn. Độ cứng của lớp này giảm
so vớ‫ ؛‬lỚỊ) toi cứng, còn klioảng dưới 800 HV.
4. Dưới cUng là lớp khOng bỊ ảnh hirCmg nhiệt. Nó .trờ lại độ cứng
bìnlt thường của vật liệu nền.
Các lớp ở vUng 1 và vUng 2 (hình 9) cO ảnh hường rất xấu như:
- Các vết nứt tế ví và ứng suất dư làm g‫؛‬ảm độ bền mỏỉ của vật l‫؛‬ệu
chi tiết.
- Lớp trắng gây khó khăn dể lắng dọng một lớp phủ dinh bám, ví dụ,
phU TiN.
- Lớp toi cứng với cấu trUc dOn dễ phá hỏng chi t‫؛‬ết khi làm v‫؛‬ệc chịu
tải trọng va dập.
Dể khắc phục các ảnh htrờng xấu nói trên của lớp bề mặt, khi gia
công tia lửa diện nên sir dụng nhiều bước gia cOng kế tỉếp nhau: g‫؛‬a cbng

19


tho, bán tinh và tinh. Nhờ dó, khOng những giảm dược độ nháin bề mặt,
mà còn lấy di dược vUng bị ảnh hường nhiệt với các lứp trắng và lớp toi
cứng.
Ngay trong lúc gia cOng tho người ta cũng cO thể giiim dược víing
ảnh hưởng nhiệt do sử dụng các xung có hlnh dáng dặc biệt hoặ.c sử dụng
kỹ thuật tổng hợp như gia cOng tia lửa diện kết hợp với gia cOng bằng sỉêu
âm.

2.6. Độ chinh xác tạo hính khi gỉa công tia lửa diện
Gia cOng tia lửa diện dỉều khỉển xung dinh hlnh là một phitong pháp
gia cOng in hlnh. Độ chinh xác in hlnh phụ thưỌc vào nhỉều yếu tố:
- Độ chinh xác của máy (độ ổn định về cơ, dọ chinh xác vị tri, hệ
thOng chạy dao các bàn trượt).
- Các thOng số díều chinh về diện khi gia cOng (٧ ‫ﺀ‬١1‫ﺀ‬١ t , ν.١'...).
- Tinh chất của dỉện cực (vật liệu díện cực, độ cliính xác kích
thước...)
- Độ chinh xác lập trinh (độ chinh xác của ٩ưỹ dạo dụng cụ dược lập
trinh) Ѵ.Ѵ...
Về độ chinh xác của máy, trước hết nhà chế tạo phải quan tâm bố tri
máy cho tốỉ ưu. Diều này nhà chế tạo chỉ có thể ảnh hưC«ig ở mức độ giớ‫؛‬
hạn vì phải quan tầm dến quan hệ vể giá thành, cOng suất lioặc độ lớn
chấp nhận dược của máy. Ngườỉ sử dụng cQng cần quan tâm những diều
kíện phù hợp như nhiệt độ trong phOng và vỉệc gíữ cho nhiệt dọ cùa chất
diện mOl là hằng số.
Người sử dụng phải chịu trách nhiệm về các thOng số diều chỉnh. VI
gia cOng xung định hlnh là phương pháp in hlnh nên độ khOng chinh xác
của diện cực sẽ dược in lên phoi. KhOng baogiơ dạt ditợc độ chinh xác
của phoi cao hơn độ chinh xác cùa diện cực.
Bên cạnh ảnh hường của sai số vị tri, của độ mòn diện cực và sự phát
triển nhiệt thl khe hờ phOng diện có'ảnh hường quan trọng lên độ chinh
xác gia cOng. Chiều rộng của khe hơ phOng diện thương dược kiểm tra
bằng cách so sánh dỉện áp trung binh dược do qua khe hờ phóng diện với
một diện áp gốc dặt trước. Nếu có một sự khác nhau trong hai diện áp này
thi cơ cấu servO sẽ diều chỉnh khoảng cách khe hờ phOng diện.
^ n h trạng của chất diện mOi cQng có ảnh hường quan trọng lên diện
áp dược do. vơi một mật độ của vật liệu dược hớt di có mặt trong khe hờ
20

phóng điện lớn hơn so với khi chất điện mơi lỗng, thì sự có mặt của các
phần tử dẫn điện sẽ làm tâng cirờnií độ từ trường đối với cùng một chiều
rộng khe hỏf phóng điện. Từ đó đưa đến sự khác nhau giữa chiều rộng khe
hở phóng điện mặt bên và mặt trước.
Khe hở phóng điện mặt bên là khoảng cách giữa phôi và mật bên của
điện cực, nơi mà chỉ có sự phóng điện rời rạc. Định nghĩa đầy đủ và rõ
ràng về các loại khe hở phóng điện được trình bày ở chương 5.
- Độ chính xác lập trình khơng chỉ phụ thuộc vào người sử dụng mà
cịn phụ thuộc vào nhà sản xuất máy. Ví dụ, khi lập trình cho gia cơng
theo một đường cong nào đó, người lập trình phải tận dụng mọi khả năng
điều khiển của máy để miêu tả đường cong đó đúng như nó có thể có
được. Mặt khác, nhiệm vụ của nhà chế tạo là phải cung cấp một hệ điều
khiển có khả nãng thực hiện chính xác các đường cong cho trước một
cách có hiệu quả.
Tóm lại độ chính xác khi gia cơng xung định hình được tổng hợp
trong bảng 2.1:
Bàng 2.1

Độ chính xác của máy

Thơng số làm việc

■Độ ổn định của máy

- Vật liệu phôi

٠Độ ổn định chống rung

- Số lượng điện cực

- Độ ổn định nhiệt

٠

Cường độ dòng điện

■Độ chính xác các vạch đo

-Độ kéo dài xung tị

- Tư thế của các truyén động

٠

Khoảng cách xung to

Sự bố trí của máy

- Oiện áp làm việc

٠

Nhiệt độ trong phịng

- Điều chỉnh chạy dao

٠

Dung dịch điện mơi

- Độ mịn điện cực

٠

Nhiệt độ dung dịch điện mơi

٠

Độ chính xác điện cực

Độ chính xác lập trinh

- Vật liệu điện cực

■Độ chính xác điểu khiển theo 1 đường cong

■Đổ gá kẹp chật diện cực

- Độ chính xác mà nhờ đó có thể lập trinh một

- Lượng dư của điện cực

dường cong.

■Khả năng giữ được kích thước

- Việc lập chọn chuẩn toạ dộ

-Tính chất bé mặt

•Sự sục rửa điện cực

21


2.7. Sựmịn điện c ۴
Q trinh gia cơng xung định hlnh khOng ٥ uợc thực hịện V'ới sif hớt
vật l‫؛‬ệu của một lớp riêng lẻ. vạt liệu áuợc hói ،1‫ ؛‬líf phoi clio dẽ'n khi khc
hờ giữa diện cực và phoi lớn dến mức khơn‫ ؟‬thể xảv r‫؛‬١ sự phóng diện
nữa. Nếu diện cực tinh tiến dều dể duy trl dirợc chiều rộng khe hở ban dầu
thl nó sẽ gia công ngày càng sâu hơn vào vật liệu phoi tạo ra 1 âm bản
của diện cực ờ trong phoi.
Dê'n dây ta dã hiểu vật liệu phồỉ ditợc hót di nhir tl١ê' nho và biết rhng
quá trinh dó có thể dược diều chỉnh qua một số thOng số diều chinli.
Tuy nhiên, trong quá trinh gia cOng, chinh diện cực cũng bị hOt dí
một lớp mỏng vật lỉệu của nó, tuy rât nhỏ so với lượng hớt vật liệu phoi.
Sự hớt vật liệu từ diện cực này là khOng mong muốn vì nó gây ra độ mịn
diện cực.
Có thể giữ cho độ mịn diện cực là nhO nhất bằng Cílch chọn phù hợp
vật lỉệu diện cực và phoi và xác định sự dấu cực pliU hợp. Việc cliọn các
tham số ăn mòn d‫؛‬ện cực cUng tác dộng lên độ mòn diện circ. Độ khOng
chinh xác khi gia cOng cQng thương là kết quả cUa độ mòn diện cực.
Ngươi ta xác định một thơng số gọi là " độ mịn tương dối" Θ của
dỉện cực:

θ = Ζ ί.ιοο%
V

Trong dó: V e là thể tích vật liệu bị mất di ờ diện cực.

v ١٧ là t.hể tích vật liệu phOi dược hớt di.
Ảnh hường lên độ mịn tương dốỉ Θcủa diệrỉ c‫ ؟‬c có các yếu tố sau:
+ Sự phốí hctp vật liệu dỉện cực/ phồỉ
+ Dòng diện ‫ﺀل‬, hay bước dOng diện
+ Độ kéo dàí xung
+ Sự dấu cực.
Dể độ mịn diện cực là tốỉ thiểu, người vận liành máy phải có hiểu
biết chi tiết về các nguyên nhân của nó.
- Giá trị độ mòn dược xác định chủ yết. bời si.t phOi hợp vật liệu diện
cực / phoi. Độ mòn diện С1.ГС trong trương hợp cặp vật liệu graphit/cacbit
cao hon thijc sự so với trường hợp vonfram - đổng /cacbit.
22


- Sir đ‫؛‬ì'u ti.rc !‫؛‬، ٩i!yết d yếu tố‫؛‬ii!i thứ ha‫ ؛‬sail khi đã chọn sự phối hợp
v(it liệu diộn cực / phOí. ٦'a sẽ tlin th‫؛‬١'y các chỉ dãn về sự dấu cực trong
cilc bảng về diện circ dirợc glii cíiiig với vật liệu phoi, luợng hớt vật líệu
νι'ι độ in‫)؛‬.n diện circ
Dồng díộn - ‫ ا‬hay birOc tlOng điện cfing tác dộng lên độ mòn diện
circ. Trong trường hợp cíia hai si.r phơ'‫ ؛‬hợp vật liệu thOng dung nhất là
đổng/ tliổp và graphit / tliép thi dọ mồn tương dối Θ của diện cực sẽ giảm
klii tăng dOng diện
hoặc tang birớc dOng diện. Bước dOng diện là một
lliOng số dùng dể sir dung thay clio dOng phOng tia lửa diện ‫ﺀل‬. Phụ thuộc
vho từng kiểu máy xung dịnli hìnli mà dOng phOng tia lửa diện ‫ ﺀل‬dược
.diều cliỉnh ở 18 hoặc 21 birớc Xcíc dỊnh
Cííc bước dOng diện 1‫( = ا‬0,5 ‫ ب‬.Α (80
V í،lụ:0,5A ......................................... 80Α
ị
birớc dOng diện = 1

ị
birớc dOng diện = 21

,Ví dụ, khi gia cOng tho, cặp vật liệii diện cực/ phoi là dồng / thép
díing birớc dOng diện lớn, thl dọ mịn tirơng dối của dỉện cực là
0 ‫ا‬,‫( = ﺀ‬0 ,5 ‫ ؛‬3 )%.
Nliirng klii gia công tlnli, với birOc tlOng diện nhỏ tliì độ mịn tương
dốí của diện cực là: 0,10 ‫؛‬,‫( = ااا‬5 ‫)ب‬%.
Dối với sự phối họp vật liệu graphit/ tliép, nếu bước dOng diện tăng
tliì nên tliay dổi sir dấu ci.rc đế' tang lượng hót vật liệu:
- Gia cOng tinlt: điện circ dấu vào circ dirơng.
Gia cOng tliO: diện cực da'll vho circ am.
Độ kéo dàỉ xung t chng ảnh hường ICn độ mịn tương dối Θ cíta diện
ci.rc. Trong trirơng họp cặp vật liệu đồng/ tliép và graphit/thép, dọ mòn
tương đối 0 sẽ giảm klii tang độ kéo dai xung t،. Dối với các cặp vật liệu
ktiác can xem bảng clií d١
‫ ؛‬n.
2.8. Các hiện tượng xấu khi gia cOng tia lỦRa điện
Khi so sánh các dirờng dặc tinh diện áp/ thơi gian và dOng diện / thời
gian ờ trường hợp pliOng diện lý tường với các trưỉmg hợp khác, sẽ dễ
dlng nhận tliấy cilc hỉện tirợng xấu dó cần phải dược híểu rO dể biết
ngun nhân phát sinli ra chúng và khắc phục chUng, t.ạo diều kiện nâng
cao hỉệu quii gia cOng và dạt chất lirợng bề mặt gia cOng hoàn hảo.

23


+ H ồ quang (sự phóng điện khơng có thời gian trễ đốt cháy)
Sự phóng điện lặp lại ở cùng một chỗ mà khơng có thời gian trễ đốt cháy

tj được gọi là hồ quang điện (hình 10,b). Nó có th٠ể dược phát hiện khi đo và
kiểm tra máy phát nhờ hệ thốn‫ ؟‬điện tử dựa vào các đưịíng đặc tínli thời gian
của đường cong điện
áp.
Ngun
nhân
của hồ quang: theo
sự phóng điện có
một số lớn các phần
tử vật liệu lơ lỉmg
trong chất điện mơi
phía trên các "miệng
núi lửa" đã bị ăn
mịn điện. Hơn nữa
a) Phóng điện lí tưởng
b) Hổ quang
có một số iơn vẫn
Hình 10. Hiện tượng Ihổ c/iKing diện
cịn ở bên trên các
“miệng núi lửa”. Chính sự tồn tại của các iôn này gâiy ra hồ quang, trước
khi chúng bị mất điện và bị đẩy ra khỏi khe hờ phóii;g điện bởi dịng điện
chất điện mơi. Hồ quang xảy ra ở khoảng cách giữa các xung.
Nếu khoảng cách xung quá ngắn thì một cầu tia lửa điện được tập
hợp bởi các iơn và các phần tử bị ăn mịn điện vẫn đutợc duy trì, xung tiếp
theo sẽ xảy ra lập tức và đốt cháy ở cùng một điểnn với xung có trước.
Như vậy, một sự phóng điện liên tiếp lặp đi lặp lại S'ẽ xẩy ra ở cùng một
điểm của phơi. Khi đó sẽ khơng xẩy ra các miệng "múi lửa" ấn mòn liên
tiếp bên cạnh nhau, mà sẽ tạo ra l lỗ sâu trên bề mặt phôi. Cả điện cực VÌI
phơi đều bị hư hại và chúng khơng thể sử dụng được mữa.
Tóm lại, hồ quang sẽ xảy ra khi:

- Dịng chảy của chất điện mơi q yếu .
- Khoảng cách xung t٥ quá ngắn.
+ N g ắtì n u icli, sụt úp.
Dịng điện chạy tìr điện cực qua phơi mà khơng có sự phóng tia lửa
điện được gọi là dòng ngắn mạch. Các phép đo và k iêm tra bằng điện tử
sẽ phát hiện được dòng ngắn mạch khi điện áp sụt tớii một giá trị rất thấp,
xấp xỉ zêrơ, trong khi dịng điện đạt giá trị max (hình 11 .a).
Sự ngắn mạch khơng chỉ ngân cản sự hớt vật liệiii mà còn làm hư hại
cấu trúc của phơi. Dịng điện mạnh khi ngắn mạchi sẽ tạo ra nhiệt ảnh

24