Link tải luận văn miễn phí cho ae
1. Giới thiệu.
1.1. Gia công tia lửa điện.
Vào năm 1770, nhà nghiên cứu người Anh Toseph Priestley (1733 - 1809) đã phát hiện ra nguyên lí của gia công tia lửa điện . Trong một thí nghiệm của mình ông đã nhận ra hiệu quả ăn mòn vật liệu gây ra bởi sự phóng điện. Nhưng mãi đến năm 1943 gia công bằng tia lửa điện lần đầu tiên mới xuất hiện ở Nga sau những nghiên cứu của vợ chồng Lazarenko. Khi các tia lửa điện được phóng ra, vật liệu trên bề mặt phôi bị hớt đi bởi một quá trình điện-nhiệt thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại - đó là quá trình gia công bằng tia lửa điện gọi tắt là gia công EDM (Electrical Discharge Machining) [5,6].
Nguyên tắc của phương pháp này là bắn phá chi tiết để tách vật liệu bằng nguồn năng lượng nhiệt rất lớn được sinh ra khi cho hai điện cực tiến gần nhau. Trong hai điện cực này, một đóng vai trò là dao và một đóng vai trò là phôi trong quá trình gia công.
Bản chất vật lí của gia công tia lửa điện như sau:
Đặt một điện áp giữa điện cực và phôi.
Không gian giữa điện cực và phôi phải được điền đầy bởi một chất điện môi.
Cho 2 điện cực tiến lại gần nhau, đến một khoảng cách ( nào đó thì xảy ra sự phóng ra tia lửa điện, xuất hiện một dòng điện tức thời.
Nếu 2 điện cực chạm nhau thì sẽ không có tia lửa điện mà sẽ sảy ra ngắn mạch có hại cho quá trình gia công.
Nếu khe hở quá lớn thì sẽ không thể xảy ra sự phóng tia lửa điện điều đó làm giảm năng suất gia công.
Để có thể làm phát sinh tia lửa điện, một điều không thể thiếu được là một thời gian ngắn sau khi đã có dòng điện chạy qua 2 điện cực thì phải ngừng cung cấp năng lượng. Đơn giản người ta dùng bộ phát xung RC như trên để cung cấp xung răng cưa.
Phân loại :
Cho đến nay quá trình EDM đã được phát triển khá rộng rãi ở các nước phát triển. Nhiều gam máy hoạt động trong lĩnh vực EDM đã được sản xuất với nhiều kiểu khác nhau để phục vụ những mục đích khác nhau. Nó đưa quy về 2 dạng sau:
Gia công tia lửa điện dùng điện cực định hình: Gọi tắt là phương pháp “xung định hình”. Điện cực là một hình không gian bất kì, nó sẽ in hình của mình lên phôi tạo ra lòng khuôn thường dùng để tạo hình những chi tiết đục lỗ nhưng không thông.
Hình 1.1 : Máy gia công xung định hình[10].
Gia công tia lửa điện bằng cắt dây: Điện cực là một sợi dây kim loại mảnh (d = 0,1: 0,3 mm ) được quấn liên tục và chạy dao theo một côngtua xác định.
Hình 1.2 : Máy cắt dây [10].
1.2. Gia công cắt dây tia lửa điện.
Cắt dây tia lửa điện (WEDM) được giới thiệu vào cuối thập niên 1960. Lúc đó nó là công nghệ mang tính đột phá và độc nhất vô nhị. Thời điểm đó, mặc dù nó thể hiện được khả năng gia công các vật liệu cứng nhưng độ chính xác không vượt trội. Do vậy, phương pháp gia công này không thu hút được nhiều sự quan tâm. Trong vài chục năm trở lại đây, công nghệ WEDM đã có những sự phát triển vượt bậc. Các máy WEDM ngày càng tinh vi hơn và ngày càng thể hiện tính hiệu quả cao và khả năng đạt độ chính xác cao.Điểm khác nhau cơ bản giữa cắt dây tia lửa điện và xung định hình là thay vì sử dụng những điện cực thỏi có hình dạng phức tạp thì trong WEDM điện cực là một sợi dây có đường kính từ 0,1 – 0,3mm.. [7]
Nguyên lí gia công : Điện cực là một sợi dây có đường kính từ 0,1 – 0,3mm, dây này được cuốn liên tục và chạy theo một biên dạng cho trước, cắt được bề mặt 2D và 3D phức tạp. Chuyển động của dây cắt được điều khiển theo một đường bao nằm trong hệ tọa độ XY. Thường thì bàn máy được điều khiển CNC để tạo ra chuyển động theo các phương X và Y. Chuyển động được điều khiển này tạo thành một đường liên tục với độ chính xác khoảng 0,001mm và chuyển động này phải được lập trình bằng các phần mềm CAD/CAM có modul cho máy cắt dây. Cũng có thể lập trình bằng tay cho các ứng dụng đơn giản. Dây cắt được dẫn hướng thông qua hai cơ cấu dẫn hướng bằng kim cương. Tùy vào đường kính của dây mà đường kính trong của lỗ cơ cấu dẫn hướng có giá trị phù hợp. Thường nhà cung cấp kèm theo máy chính một số bộ cơ cấu dẫn hướng thích hợp cho vài loại cỡ đường kính dây cắt.
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 từng trường hợp kiểu máy cắt dây, dây chỉ có thể chỉ được dùng một lần hay dùng đi dùng lại nhiều lần do được cuốn qua cuốn lại liên tục trong quá trình gia công.
Hình 1.3 : Sơ đồ nguyên lí cắt dây tia lửa điện [1]
WEDM có thể gia công nhiều dạng bề mặt khác nhau với độ chính xác cao như:
Gia công các lỗ trong khuôn đột, khuôn ép kim loại…
Gia công điện cực cho máy EDM điện cực thỏi.
Cắt các đường biên dạng phức tạp: biên dạng thân khai của bánh răng, biên dạng cam, cắt đường có biên dạng spline…
Cắt các mặt 3 chiều đặc biệt như bề mặt bánh răng nghiêng, bề mặt cánh tuabin, các khối nón, khối xoắn ốc, khối parabol, khối elip…
Ngoài những ứng dụng của gia công EDM nói chung, WEDM còn có ứng dụng đáng chú ý là nó có thể gia công các vật liệu siêu cứng như kim cương đa tinh thể (PCD), nitrit bo lập phương (CBN) và một số loại vật liệu composite. Mặc dù các vật liệu composite nền sợi cácbon được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như hàng không, hạt nhân, ôtô và công nghiệp hóa chất nhưng chúng rất khó gia công bằng các phương pháp gia công truyền thống do trong quá trình gia công chúng thường bị tróc, tách lớp, ba via và tuổi thọ công cụ thấp.
Các tiến bộ về WEDM ngày nay đã cho phép gia công các vật liệu này mà không bị xoắn hay ba via. Ngay cả vật liệu sứ cách điện cũng có thể được gia công bằng phương pháp này. Hiện nay, việc nghiên cứu gia công sứ cách điện vẫn đang được nghiên cứu và triển khai áp dụng rộng rãi trên nhiều nơi trên thế giới, nhất là ở các trường đại học
1.3. Mục đích nghiên cứu.
Nghiên cứu này đi tìm hiểu về gia công cắt dây (WEDM)và khả năng ứng dụng ở Việt Nam. Qua đó giúp nhóm nghiên cứu tìm hiểu rõ về công nghệ WEDM, của phương pháp gia công này và các thông số quan trọng, cần điều chỉnh trong quá trình gia công cũng như khả năng mở rộng công nghệ của phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện.
2. Tổng quan.
2.1. Tổng quan về cắt dây tia lửa điện.
WEDM là công nghệ gia công tiên tiến đã được thế giới biết đến từ năm 1960 , đến cuối thập niên 80 của thế kỉ trước các nhà máy cơ khí trong nước đã bắt đầu nhập và sử dụng công nghệ WEDM. Bên cạnh đó các nhà khoa học, các kỹ sư... trong nước đã có nhiều nghiên cứu về công ...
ESAx95wB5T8c2Rh
