CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG
PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT
1.1NHU CẦU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC
BIỆT
Gia công cơ truyền thống (ví dụ như tiện, khoan, phay) dùng dụng cụ dao cắt
để tách phoi ra khỏi bề mặt gia công nhờ biến dạng phá hủy. Ngoài các phương
pháp gia công truyền thống này, có một họ các phương pháp gia công sử dụng cơ
chế khác để tách vật liệu. Thuật ngữ “gia công đặc biệt” hay “gia công không
truyền thống” liên quan đến nhóm các phương pháp gia công tách phần vật liệu dư
bằng các kỹ thuật khác nhau liên quan đến năng lượng nhiệt, cơ, điện, hóa hoặc
kết hợp các dạng năng lượng này. Những phương pháp này không sử dụng dao cắt
khi gia công như thông thường.
Các phương pháp gia công không truyền thống được phát triển từ sau thế
chiến thứ hai nhằm đáp ứng những nhu cầu gia công đặc biệt và mới mà các
phương pháp gia công truyền thống không thể giải quyết được.
Những nhu cầu có tầm quan trọng về mặt thương mại và công nghệ của các
phương pháp gia công đặc biệt bao gồm:
- Nhu cầu để gia công những vật liệu kim loại và phi kim mới phát triển.
Những vật liệu mới này thường có các tính chất đặc biệt như sức bền, độ
cứng và độ dẻo cao, rất khó gia công bằng phương pháp cắt gọt thông
thường.
- Nhu cầu gia công những chi tiết hình học phức tạp, bất thường, khó hoặc
không thể gia công được bằng các phương pháp truyền thống.
- Nhu cầu tránh làm hỏng bề mặt của chi tiết do sự xuất hiện các ứng suất
phát sinh trong gia công truyền thống.
Đối với các thiết bò, người ta dùng các loại vật liệu có độ bền riêng σ
b
/γ cao.
Trong số đó có thể kể các hợp kim Titan, các loại thép độ bền cao và siêu bền, các
loại vật liệu phi kim loại (composite, sợi thủy tinh, vv…). Các hợp kim Titan cùng

thay vò trí này theo thời gian.
Ví dụ: có thể đưa năng lượng dòng điện vào phần cơ bản của bề mặt chi tiết
gia công bằng cách cho tiếp xúc trực tiếp thông qua kênh điện tích hoặc kết hợp.
2
Thép 45.
Thép 2Cr3.
Thép Cr18Ni9Ti.
Thép EI395.
Thép 4Cr 12Ni
8MnMoVa.
Thép EI376.
Thép EI827.
Hợp kim EI867.
Thép JSi6CO.
o
C
900
700
500
200-250
140-160
120-150
60-80
18-20
V (m/ph)
0
50
100
150
200

Gia công cơ không truyền thống bao gồm một số phương pháp sau đây: gia
công tia nước, gia công tia nước có hạt mài, gia công dòng hạt mài.
b. Gia công hóa.
Gia công hóa sử dụng trực tiếp năng lượng hóa cho các mục đích công nghệ.
Trong trường hợp này lớp kim loại được bóc đi trong một môi trường hóa có tác
động tích cực. Phương pháp gia công hóa phổ biến nhất hiện nay là ăn mòn sâu
theo đường viền (phay hóa). Phương pháp này có thể điều khiển thời gian và vò trí
ăn mòn kim loại trong môi trường axít và kiềm. ngoài ra còn có một số phương
pháp khác như: tạo phôi hóa, khắc hóa, quang hóa, mạ hóa, v.v…
c. Gia công điện.
Gia công điện sử dụng trực tiếp năng lượng điện cho các mục đích công
nghệ bằng cách đưa năng lượng này vào vùng cắt không qua biến đổi trung gian
sang các dạng năng lượng khác. Năng lượng điện được chuyển trực tiếp sang dạng
năng lượng khác như nhiệt, hóa, v.v… trong quá trình bóc đi lớp kim loại của phôi.
Các phương pháp gia công điện bao gồm điện hóa (sử dụng tác động hóa của dòng
điện), tia lửa điện (sử dụng tác động ăn mòn của dòng điện), điện nhiệt và điện cơ
(sử dụng tác động nhiệt và cơ của dòng điện).
3
 Gia công tia lửa điện: được thực hiện bằng điện tích, làm phát sinh sự
phá hủy và ăn mòn kim loại.
 Gia công điện hóa: được thực hiện bằng dòng một chiều có điện áp thấp
trong môi trường có chất lỏng dẫn điện lưu thông (chất điện phân). Vật
liệu được bóc đi là do sự hòa tan anod, nghóa là biến đổi năng lượng điện
thành năng lượng của các liên kết hóa học. Kết quả là vật liệu được
chuyển thành các hợïp chất hóa học và được bóc đi dễ dàng khỏi vùng
gia công.
 Gia công cơ điện: sử dụng tác động cơ của dòng điện. Một trong các
phương pháp loại này là gia công điện thủy lực, sử dụng tác động của
các sóng va đập phát sinh do kết quả của sự đánh thủng do xung của môi
trường chất lỏng và sự tạo hình điện từ của vật dẫn điện với từ trường

cụ.
d. Các phương pháp gia công trên cơ sở kết hợp tác động điện với các dạng
tác động khác: gia công điện tiếp xúc, cơ anod, hạt mài anod, điện ăn
mòn hóa, các phương pháp gia công xung điện, gia công nổ (lấy vật liệu
bằng cách sử dụng các xung năng lượng cao), gia công điện thủy lực, gia
công điện từ v.v…
e. Các phương pháp tạo mẫu nhanh: ứng dụng công nghệ CAD/ CAM để có
thể chế tạo nhanh chóng những chi tiết mẫu có hình dạng ba chiều phức
tạp nhằm tạo những sản phẩm có chất lượng cao để tung ra thò trường
trong khoảng thời gian ngắn nhất với giá cả cạnh tranh. Các phương pháp
tạo mẫu nhanh bao gồm một số phương pháp như: phương pháp tạo mẫu
lập thể (SLA), phương pháp xử lý trên cơ sở khối (SGC), phương pháp
chế tạo vật cán mỏng (LOM), phương pháp cắt dây, phương pháp ép,
v.v…
1.3. MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA PHƯƠNG PHÁP GIA
CÔNG ĐẶC BIỆT
Các bảng 1.1 đến 1.4, hình 1-2 tóm tắt những đặc điểm của các phương
pháp gia công đặc biệt, độ nhám bề mặt và dung sai nhận được từ các phương pháp
bóc vật liệu khác nhau. Khi khảo sát những bảng và hình này cần nhắc lại các
thông số của phương pháp tiện truyền thống như: độ nhám bề mặt đạt từ 0,81 –
6,3.10
-3
mm, năng suất bóc vật liệu từ 2,73 – 1,6 m
3
/s, vận tốc cắt từ 100 – 1000
vòng/phút, độ chính xác đạt từ 0,05 – 0,08 mm. Đặc trưng của phương pháp phương
pháp gia công đặc biệt là có năng suất bóc kim loại thấp so với gia công cắt gọt,
có công riêng rất cao, đạt được độ chính xác cao hơn ở những tốc độ gia công thấp
và thường thì ít làm hỏng bề mặt vật liệu so với các phương pháp gia công truyền
thống.

Công suất riêng
(HP/cm
3
.ph)
Tốc độ thâm nhập hay
vận tốc gia công (mm/ph)
Độ chính xác
(mm)
Gia công điện hóa 0,4  1,6 0,001 (W, Mo)
0,0026 (Cl)
0.002 (thép, Al)
0,01 (Fe, Ti)
500 2,54  12,70 0,0254  0,1254
Gia công mài điện
hóa
0,2  0,8 0,00016 (Cl)
0,002 (Al)
0,042 (Cu)
0,0021 (Fe, Ti)
0,0127  0,1254
Gia công lỗ điện hóa 0,4  1,6 1,50  3,05 0,0254 hay 5%
đường kính lỗ
6
Bảng 1.3 Gia công đặc biệt bằng phương pháp cơ
Phương pháp Độ nhám bề mặt
(∝m)
Năng suất bóc kim
loại (dm
3
/ph)

loại (dm
3
/ph)
Công suất
riêng
(HP/cm
3
.ph)
Tốc độ thâm nhập hay
vận tốc gia công
(mm/ph)
Độ chính xác
(mm)
Gia công tia điện tử 0,8  6,3 0,8.10
-3
609 152 0,025  0,005
Gia công tia laser 0,8  6,3 0,5.10
-5
3658 2,54  101 0,127  0,013
Cắt dây tia lửa điện 0,8  1,6 (0,16  0,50).10
-2
2,5 100  254 0,0050  0,0025
Gia công tia plasma 0,6  02,5 0,16 1,25 254  304 0,50  3,04
Gia công tia lửa điện 0,8  2,6 0,5.10
-2
2,5 12,7 0,050  0,004
7
GHI CHÚ (a) PHỤ THUỘC VÀO TRẠNG THÁI BỀ MẶT BẮT ĐẦU.
HP KIM TITAN NHÁM HƠN HP KIM NIKEN.
VÙNG CÓ MẬT ĐỘ DÒNG ĐIỆN CAO.

5
6.3
3.2
1.6
0.8
0.4
0.2
0.1
0.05
0.025
0.012
2500 1250
0
500
250 125 50 25 12.5
5
2.5 1.25
DUNG SAI ± mm
ỨNG DỤNG THÔNG THƯỜNG
ỨNG DỤNG KÉM THƯỜNG XUYÊN HƠN
HIẾM (NHỮNG ĐIỀU KIỆN VẬN HÀNH ĐẶC BIỆT)
ĐỘ NHÁM BỀ MẶT (µm Ra)
2000
500 125 0.5
HÌNH 1.2 ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ DUNG SAI NHẬN ĐƯC TỪ CÁC
PHƯƠNG PHÁP BÓC VẬT LIỆU KHÁC NHAU
8
1.4. NHỮNG ĐẶC TÍNH ƯU VIỆT CỦA CÁC PHƯƠNG
PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT
So với các phương pháp gia công cắt gọt thông thường, các phương pháp

có hình dáng phức tạp.
• Có khả năng hoàn toàn cơ khí hóa và tự động hóa.
Năng suất cao, hiệu quả kinh tế cao, giảm lượng phế phẩm, giảm khối
lượng gia công, tăng cường thêm cho các phương pháp gia công cắt gọt.
Ví dụ: - Tiện, phay, mài điện hóa.
- Lăn ép rung.
9
- Hàn bằng siêu âm.
Điểm qua các đặc tính ưu việt kể trên, ta thấy triển vọng của các phương
pháp gia công đặc biệt rất to lớn. Hiện nay, ở các nước công nghiệp tiên tiến đã
chế tạo nhiều loại máy chuyên dùng và đã được sử dụng rộng rãi trong ngành
chế tạo máy.
1.5. PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ PHƯƠNG
PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT
Phạm vi ứng dụng của các phương pháp này được trình bày tóm tắt trong
bảng 1.5.
Bảng 1.5. Phạm vi ứng dụng của một số phương pháp gia công đặc biệt.
Phương pháp Phạm vi ứng dụng
Gia công siêu
âm
- Gia công các hợp kim cứng và phim kim loại như đá quý, sứ.
- Gia công các lỗ nhỏ hoặc các bề mặt đònh hình.
- Tăng cường cho các quá trình gia công điện hóa, điện lý, cắt
gọt cơ khí.
- Hàn kim loại, hàn kim loại với phi kim loại.
- Trộn dung dòch nhũ tương.
Gia công tia
nước
- Cắt và tạo hình các bộ bằng thép, nhôm, thủy tinh, cao su,
vật liệu tổng hợp và các vật liệu khác.

Gia công tia
điện tử
- Nung các kim loại làm bốc hơi kim loại.
- Gia công các lỗ nhỏ, lỗ chân kính đồng hồ.
- Gia công lỗ khuôn kéo vuốt sợi hoá học.
- Cắt, khoan lỗ chi tiết bằng ferrit trong công nghiệp điện tử.
Gia công tia
lửa điện
- Gia công kim loại có độ cứng không giới hạn.
- Làm cứng các dụng cụ : dao cắt gọt gỗ, dao cắt kim loại,
khuôn rèn dao cắt, mũi đục đá …
Gia công bằng
tia laser
- Cắt, mở rộng lỗ bất kỳ các loại nguyên vật liệu siêu cứng
nào.
- Hàn.
- Nhiệt luyện.
Gia công tia
plasma
- Cắt vật liệu dẫn điện cứng, các kim loại đặc biệt với tốc độ
cao.
- Cắt thép không rỉ, nhôm, titan, …
- Đục đẽo chế tạo máy trong ngành ôtô.
- Hàn.
Tạo mẫu
nhanh
Kết hợp CAD, số hóa 3 chiều để tạo nhanh sản phẩm trực
tiếp từ máy tính mà không cần mô phỏng như trước đây, tiết
kiệm thời gian và chi phí.
11