Tài liệu Gia công tia lửa điện. CHƯƠNG 3 pdf

Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47
Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú
42
CHƯƠNG 3: GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN DÙNG ĐIỆN CỰC DÂY
3.1. Bản chất của và nguyên lý của gia công tia lửa điện bằng cắt dây:
Cắt dây hành trình EDWM là một phương pháp gia công EDM đặc biệt. Về bản chất
nó giống như gia công bằng điện cực định hình là sử dụng năng lượng nhiệt của các xung
điện l
àm nóng chảy và bốc hơi vật liệu cần gia công. Phương pháp này dùng điện cực là
dây d
ẫn điện được quấn liên tục. Dây dịch chuyển tương ứng với phôi bằng bàn điều
khiển số. Sau khi cắt ta được một hình ghép chính xác. Mảng bên trong (chày) hay bên
ngoài (khuôn) có th
ể là chi tiết cần gia công H3.1.
Hình 3.1 Sơ đồ gia công bằng máy cắt dây EDM
3.2. Công dụng của gia công tia lửa điện cắt dây:
Gia công tia lửa điện cắt dây chủ yếu được sử dụng chế tạo:
_ Các lỗ định hình trong khuôn đột dập, khuôn đùn, khuôn kéo.
_
Điện cực dùng cho gia công xung định hình.
_ S
ản xuất thử.
_ Các prophin dưỡng dùng trong đo kiểm.
_ Các hình dáng 3D đặc biệt.
_ Các côngtua phức tạp.
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47
Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú
43
Trong quá trình cắt dây, ngoài sự phối hợp các chuyển động tương đối giữa dây và
phôi để tạo ra côngtua được cắt, bản thân dây phải có chuyển động dọc trục, được tạo ra
do sự cuốn dây liên tục giữa các con lăn.

Tuỳ theo loại dây điện cực và tuỳ thuộc kiểu máy cắt dây, dây chỉ có thể chỉ được
dùng một lần hoặc dùng đi dùng lại nhiều lần do được cuốn qua cuốn lại liên tục trong
quá trình gia công.
Máy c
ắt dây cũng có nhiều loại, từ máy nhỏ cho đến máy lớn, từ máy đơn giản cho
đến máy tự động hoá rất cao.
TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA MÁY
Kích thước lớn nhất của phôi : 650x500x300 mm
Khối lượng lớn nhất của phôi : 700Kg
Khoảng dịch chuyển X, Y, Z : 450x300x300 mm
Khoảng dịch chuyển U, V : ±30 mm
Tốc độ chạy dao max : 1.500 mm/ph
Độ nghi
êng dây : ±12
0
3.3. Cấu hình trục cho máy cắt dây :
Các chi tiết có thể gia công trên máy cắt dây với dây thẳng đứng, với dây có độ nghiêng
c
ố định hoặc với dây có độ nghiêng thay đổi liên tục. Các chi tiết có độ nghiêng cố định
thường gặ
p trong chế tạo dụng cụ, khuôn mẫu.
Sự áp dụng cấu hình bố trí các trục có khác nhau tùy theo từng máy. Sự khác nhau chủ
yếu là bộ phận dẫn dây phía trên. Có hai loại cấu hình trục phổ biến :
- C
ấu hình trục X, Y, U, V, theo đó các dây được điều khiển trong một mặt phẳng gốc
thứ 2 ở phía trên, theo toạ độ U/V song song với các trục toạ độ X/Y ở mặt phẳng gốc thứ
nhất ở phía dưới. Cấu hình trục loại này được áp dụng, ví dụ cho máy hãng HITACHI
ho
ặc CHARMILLES …
- Cấu hình các trục X, Y, Q, R theo đó, độ nghiêng của dây được cho bởi các giá trị góc

Q và R, trong đó R là độ nghi
êng của dây trong hướng chạy dao và Q là độ nghiêng của
dây trong hướng vuông góc với hướng chạy dao. Một độ nghi
êng của dây là hằng số có
thể được lập trình với các giá trị của X, Y, R, Q. áp dụng cấu hình trục loại này có máy
c
ủa hãng AGIE.
Trong trường hợp cấu hình X, Y, U, Z các tính toán là không thể tránh được. Hãng
CHARMILLES đã giới thiệu một địa chỉ NC bổ xung góc A để lập trình các độ nghiêng
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47
Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú
44
bằng hằng số của dây. Hệ điều khiển của máy sẽ thực hiện các tính toán cần thiết để
chuyển sang các toạ độ U, V.
Hình 3.2 Cấu hình trục cho máy cắt dây
3.4. Sự thực hiện qúa trình cắt dây
Sự thực hiện quá trình gia công tia lửa điện cắt dây phụ thuộc và nhiều yếu tố : không
ch
ỉ phụ thuộc vào kiểu máy mà còn phụ thuộc vào kiểu dây, tình trạng của chất điện môi
và nhiều yếu tố khác.
Nhờ sự tối ưu hoá quá trình gia công, có thể đạt lượng hớt kim loại khi gia công thô là
300mm
2
/ph và độ nhám bề mặt khi gia công tinh R
1
= 3m.
Ch
ất điện môi dùng cho cắt dây thường là nước khử khoáng. Chất lượng bề mặt vẫn
có thể cải thiện khi dùng chất điện môi là dầu, nhưng so với nước khử khoáng thì mức độ
hớt vật liệu thấp hơn. Tuy nhiên khi dùng dầu cần thiết phải gia công tinh bổ xung. Trong

m
ột số trường hợp, sẽ là ưu điểm nếu áp dụng sự thay đổi nhanh chất điện môi giữa gia
công thô và gia công tinh.
N
ếu sử dụng máy phát loại cổ điển sẽ không nhận được giá trị độ nhám rất thấp
(R
max
≤0,5m). Một số nhà sản xuất đã cung cấp một số cụm tuỳ chọn, có hoặc không có
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47
Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú
45
dây, đặc biệt có thể cho độ nhám bề mặt rất nhỏ. Ngày nay đã có máy cắt dây có khả
năng cắt được phôi có độ d
ày tới 500 mm mặc dù với độ chính xác giảm.
3.5. Các loại dây điện cực
Các đặc tính của dây điện cực gồm có :
-
Đường kính dây : thường dùng d=0,10,3 mm,
- V
ật liệu và các đặc tính của vật liệu.
Tuỳ thuộc và các vật liệu gia công khác nhau có thể sử dụng vật liệu dây là đồng, đồng
thau CuZn, modiphen, volfram và các dây có lớp phủ. Các dây có độ phủ có độ bền kéo
căng cơ học và độ thoát nhiệt cao trong quá trình gia công.
Chi
ều cao phôi lớn đòi hỏi phải tăng độ căng dây để giữ cho sai số hình học nằm trong
phạm vi nhất định. Vì vậy, hiểu biết về tính chất cơ học của dây là cần thiết.
3.6. Sự thoát phoi khi cắt dây
Khi cắt dây, sự thoát phoi là cần thiết để lấy đi số phoi từ khe hở và để làm nguội dây.
Muốn đạt độ chính xác cao thì phải giữ cho nhiệt độ của phôi và thùng phôi là hằng số.
Nhúng chìm phôi trong chất điện môi hoặc phun chất điện môi vào thùng phôi là cần

thiết. Những kỹ thuật thoát phoi khác gồm có :
- Th
ổi chiều trục dưới áp lực (dòng chảy đồng trục) : chất điện môi được đưa vào khe
hở phóng điện qua một bộ dẫn dưới áp lực cao (15 20 bar). Ở đây đòi hỏi phải có sự tiếp
xúc t
ốt giữa bộ dẫn dây và phôi để có được áp lực cao trong khe hở.
- Dòng chảy tuần hoàn tự nhiên : sử dụng trong trường hợp phôi được nhấn chìm trong
ch
ất điện môi.
Trong trường hợp chiều cao phôi lớn th
ì dòng chảy đồng trục dưới áp lực được sử
dụng trong gia công thô, còn dòng chảy phía bên, dưới áp lực dùng cho gia công tinh.
Khi phôi l
ớn, đòi hỏi cụm điện môi đảm bảo độ chính xác và giá thành vừa phải. Một hệ
thống phun được sử dụng để duy trì nhiệt độ thùng phôi là hằng số.
Đối với d
òng chảy đồng trục dưới áp lực, các điều kiện không luôn luôn là tối ưu.
Nếu chiều cao của phôi thay đổi thường xuyên hoặc nếu độ nghiêng của dây lớn thì
không th
ể sử dụng áp lực cao.
3.7. Các sai số cố hữu của prophin khi cắt dây
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47
Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú
46
Khi cắt dây, các lực trong khe hở phóng điện là rất nhỏ so với các kỹ thuật cắt gọt
truyền thống. Tuy nhiên, cá lực này có thể có ảnh hưởng quan trọng lên độ chính xác.
Các lực này là xê dịch dây khỏi vị trí thẳng đứng và gây ra sự dao động của dây đưa đến
sự giảm độ chính xác gia công. Sự lệch xảy ra chủ yếu ở chỗ góc nhọn hoặc chỗ có bán
kính nhỏ. Các lực trên dây là do trường tĩnh điện và trường điện từ, áp suất trong kênh
plasma và các b

ọt khí bốc hơi và dòng chảy đồng trục tạo ra.
Các xung điện được sử dụng gây ra một trường tĩnh điện tạo ra lực hút dây vào phôi.
Giá tr
ị của lực này tỷ lệ với bình phương của điện áp trung bình giữa phôi và dây. Điện
áp trung bình này không lớn hơn 50V. Khi cắt các góc thì lại khác. Cùng với các hiện
tượng khác, điều đó gây ra sự không chính xác, không ổn định và đứt dây trong quá tr
ình
gia công.
Hình 3.3 Ảnh hưởng của các lực sinh ra trong vùng gia công đến độ chính xác