Thiết kế công nghệ chế tạo đầu nối ba ngả đa năng từ nhựa Phenol Fomaldehit

liệu nhựa, cá biệt một số loại nhựa có tính chịu lực cao, chịu nhiệt, chịu mài mòn và chịu được môi trường mà các loại thép bị phá huỷ, được thay thế thép để chế tạo các chi tiết máy làm việc trong các điều kiện nói trên. Trực quan nhất, trong đời sống hàng ngày, hầu hết các vật dụng cần thiết phục vụ cho cuộc sống đều là các sản phẩm nhựa Trước đây việc chế tạo chày và cối của khuôn ép các sản phẩm nhựa thường được chế tạo bằng các phương pháp cắt gọt truyền thống gặp rất nhiều khó khăn khi lòng khuôn có hình dạng phức tạp. Việc chế tạo lòng khuôn còn phụ thuộc nhiều vào trình độ người thợ, thời gian chế tạo khuôn dài và độ chính xác lòng khuôn thấp. Ngày nay, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học và kỹ thuật, các công nghệ gia công mới cũng phát triển rất mạnh mẽ như: Công nghệ cắt bằng tia nước áp suất cao, Công nghệ gia công bằng tia lửa điện (Electrical Discharge Machining - gọi tắt là gia công EDM) .... Việc ứng dụng các công nghệ này vào sản xuất, đặc biệt là trong lĩnh vực gia công khuôn mẫu, nó đã giải quyết được các khó khăn trước đây và đem lại hiệu quả kinh tế rất cao. Đồ án em được giao có nội dung: Thiết kế công nghệ chế tạo đầu nối ba ngả đa năng từ nhựa Phenol formaldehit, thiết kế và gia công khuôn có ứng dụng phương pháp gia công xung định hình EDM và MasterCAM 9.0. Sau hơn ba tháng tìm hiểu thực tế, thu thập tài liệu, được sự hướng dẫn tận tình của Thầy Trần Văn Địch cùng sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn với đầy đủ nội dung của đề tài được giao. Đồ án của em bao gồm ba phần chính: - Phần I: Tìm hiểu về công nghệ gia công tia lửa điện-EDM + Chương I: Tổng quan về gia công tia lửa điện-EDM. + Chương II: Các thông số điều chỉnh xung định hình. + Chương III: Một số vấn đề về điện cực và vật liệu điện cực. - Phần II: Tổng quan về khuôn cho sản phẩm nhựa. - Phần III: Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo đầu nối ba ngả đa năng. + Chương I: Phân tích sản phẩm đầu nối ba ngả đa năng từ nhựa Phenolic (Phenol fomaldehit) và xây dựng bản vẽ sản phẩm. + Chương II: Thiết kế khuôn đúc phun đầu nối ba ngả đa năng. Xây dựng bản vẽ lòng khuôn. + Chương III: Thiết kế công nghệ gia công lòng khuôn đúc phun có ứng dụng MasterCAM và phương pháp gia công tia lửa điện EDM. Do khả năng còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong được sự chỉ bảo tận tình của Thầy cô và bạn bè. Cuối cùng em xin trân thành cảm ơn cán bộ phòng kỹ thuật Công ty cổ phần khí cụ điện I-VINAKIP đã tạo điều kiện cho em được tìm hiểu thực tế, và đặc biệt Thầy Trần Văn Địch đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. Hà Nội ngày 28 tháng 5 năm 2005 Sinh viên Lại Ngọc Thắng Phần i: Khái quát về gia công tia lửa điện. Chương I Tổng quan về gia công tia lửa điện-EDM I. sự suất hiện của một công nghệ mới Trong nửa đầu thế kỷ 20, nhu cầu về các vật liệu cứng, lâu mòn và siêu cứng tăng lên không ngừng ở các nước công nghiệp phát triển. Việc gia công những vật liệu đó bằng phương pháp cắt gọt thông thường như phay, bào, tiện, khoan, mài,... là vô cùng khó khăn, đôi khi không thể thực hiện được. Cách đây gần 200 năm, một nhà nghiên cứu người Anh Joseph Priestley (1733-1809) trong các thí nghiệm của mình đã nhận thấy có một hiệu quả ăn mòn vật liệu gây ra bởi sự phóng điện. Đến 1943, hai vợ chồng người Nga Lazarenko tìm ra cánh cửa dẫn tới công nghệ gia công tia lửa điện. Khi các tia lửa địên 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 mà không phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu- đó là quá trình gia công bằng tia lửa điện EDM (Electrical Discharge Manchining ). Ngày nay, quá trình gia công EDM đã được phát triển rộng rãi ở các nước phát triển, nhiều loại máy hoạt động trong lĩnh vực EDM đã được sản xuất với nhiều kiểu khác nhau để phục vụ những mục đích khác nhau. Với các thuật toán điều khiển mới, với các hệ thống điều khiển CNC cho phép gia công đạt năng suất và chất lượng cao mà không cần có sự tham gia trực tiếp của con người. Có hai phương pháp công nghệ gia công tia lửa điện được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp là: + Gia công tia lửa điện dùng điện cực định hình, gọi tắt là phương pháp “xung định hình” (EDM-Die sinking). Điện cực là một hình không gian bất kỳ mà nó in hình của mình lên phôi tạo thành một lòng khuôn. + Gia công tia lửa điện bằng cắt dây (EDM-Wire cutting). ở đây điện cực là một dây mảnh (d = 0,1á 0,3 mm) được cuốn liên tục và được chạy theo một công tua cho trước, nó sẽ cắt phôi theo đúng công tua đó. Các hệ thống điều khiển CNC hiện có trên thị trường có tiến bộ rất nhiều, các hệ thống điều khiển CNC đã có mặt ở các máy xung định hình, các chuyển động hành tinh và chuyển động theo công tua của một điện cực có hình dáng đơn giản cho phép gia công xung định hình các hình dáng phức tạp. Phương pháp gia công bằng tia lửa điện EDM có ba đặc điểm công nghệ nổi bật: Điện cực ( đóng vai trò dụng cụ) có độ cứng thấp hơn nhiều lần so với độ cứng của phôi. Điện cực có thể là đồng, graphit, còn phôi 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 môi, đó là một dung dịch không dẫn điện ở điều kiện bình thường. Nguyên lý hớt vật liệu bắt buộc phải theo là: vật liệu phải dẫn điện. Các vật liệu kém dẫn điện như gốm và kim cương cũng có thể gia công được. II. Cơ sở công nghệ gia công tia lửa điện-EDM. Bản chất vật lý của quá trình phóng tia lửa điện. 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 hai điện cực tiến lại gần nhau, đến một khoảng cách d nào đó thì xẩy ra sự phóng tia lửa điện, xuất hiện một dòng điện tức thời. Nếu hai điện cực chạm nhau thì sẽ không có tia lửa điện mà sẽ xẩy ra ngắn mạch có hại cho quá trình gia công. Nếu khe hở quá lớn thì sẽ không thể xẩy ra sự phóng tia lửa điện điều này 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 hai điện cực thì phải ngừng cung cấp năng lượng. Để làm được điều này người ta dùng một máy xung định hình, được sinh ra bởi một máy phát tĩnh, trong những khoảng thời gian xác định của một chu kỳ xung. Để đơn giản ngừơi ta dùng bộ phát xung RC như trên hình vẽ để cung cấp xung răng cưa. Hoạt động của nó như sau: Điện áp cung cấp Ui qua R nạp điện cho tụ C, khi điện áp tụ C đạt đến Ui bằng điện áp mồi tia lửa điện thì quá trình phóng điện bắt đầu, tụ điện phóng điện ra R cho đến khi Ui giảm xuống đến điện áp tắt sau đó lại tiếp tục quá trình nạp và lặp lại như trên. Quá trình chuyển đổi năng lượng RÛC tạo ra dao động hình thành xung răng cưa. Thời gian nạp tụ: T1 = RC. Thời gian phóng điện T2 rất ngắn vì trị số điện trở rất nhỏ. Chu kỳ phóng điện: T = T1 + T2 Tần số phóng tia lửa điện: f = Người ta dùng R để điều chỉnh tần số f sao cho phù hợp với điều kiện gia công. Khi sự phóng tia lửa điện được sinh ra ở vùng giữa hai điểm cực dương và cực âm, nhiệt lượng rất lớn được sinh ra làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu ở vùng này. Để tăng hiệu quả của phương pháp gia công, điện cực dụng cụ và phôi được nhấn chìm trong dung dịch điện môi (hyđrôcacbon hoặc dầu khoáng). Quan sát thấy nếu cả hai loại điện cực được làm cùng một loại vật liệu thì điện cực được nối với cực dương vật liệu điện cực bị bào mòn với tốc độ lớn hơn. Với một khe hở ( khe hở phóng điện) thích hợp được giữ không đổi giữa hai bề mặt dụng cụ và phôi, với nguồn một chiều thích hợp dưới tần số cao thì xẩy ra sự phóng tia lửa điện. Tia lửa điện sinh ra tại điểm mà nhấp nhô giữa hai bề mặt dụng cụ và phôi gần nhau nhất, điểm này sẽ thay đổi sau khi phóng tia lửa điện (bởi vì vật liệu bị bào mòn sau khi phóng tia lửa điện), tia lửa sẽ sinh ra trên toàn bộ bề mặt. Kết quả là một lượng vật liệu không đổi được hớt đi trên toàn bề mặt phôi. Việc giữ khe hở phóng điện theo một giá trị xác định trước nhờ một bộ điều khiển servo. Khoảng phóng điện được nhận biết thông qua điện áp trung bình giữa khe hở, điện áp này được so sánh với một điện áp đặt trước. Sự khác nhau này sẽ điều khiển động cơ servo, nhưng thông thường động cơ bước được sử dụng thay thế động cơ servo. Tần số tia lửa điện khoảng 200-500000 Hz, khe hở phóng điện được xác định khoảng 0,025-0,05 mm. Điện áp cực đại được giữ khoảng 30-250 V. lượng hớt vật liệu có thể đạt 300 mm3/phút, công suất động cơ 10W/mm3/phút. Năng suất và độ chính xác gia công sẽ tăng lên khi cng cấp một lực chu kỳ của dòng dung dịch điện môi. Sơ đồ dưới đây cho ta thấy diễn biến của điện áp và dòng điện ở một máy xung định hình, được sinh ra bởi một máy phát tĩnh, trong những khoảng thời gian xác định của một chu kỳ xung Trong đó: t0: Độ kéo dài xung. td: Độ trễ đánh lửa. ti: Độ kéo dài xung máy phát xung t0: Khoảng cách xung tp: Thời gian chu kỳ xung Ui: Điện áp máy phát mở Ue: Điện áp phóng tia lửa điện Ie: Dòng phóng tia lửa điện. Đây là đồ thị điển hình của chu kỳ xung trong gia công tia lửa điện. Đặc điểm của đồ thị này là dòng điện Ie của xung bao giờ cũng xuất hiện trễ hơn một khoảng thời gian td (độ trễ đánh lửa) 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. Trong một chu kỳ phóng tia lửa điện ta có thể phân biệt được ba pha sau: Pha I: Đánh lửa. Máy phát tăng điện áp khởi động qua một khe hở (đóng điện áp máy phat Ui ). Dưới ảnh hưởng của điện trường, từ cực âm (catốt) bắt đầu phát ra các điện tử và chúng bị hút về phía cực dương (anôt). Sự phát điện tử gây ra sự tăng cục bộ tính dẫn điện của chất điện môi khe hở. Các bề mặt của hai điện cực không hoàn toàn phẳng. Điện trường sẽ mạnh nhất ở hai điểm gần nhau nhất. Chất điện môi bị ion hoá. Tất cả các phần tử dẫn điện ( điện tử và ion dương) đều hội tụ quanh điểm này trong khoảng không gian ở giữa hai điện cực và chúng tạo nên một cái cầu. Một kênh phóng điện đột nhiên đựơc hình thành ngang qua cầu. Sự phóng điện được bắt đầu. Pha II: Sự hình thành kênh phóng điện. ở thời điểm phóng điện, điện áp bắt đầu giảm. Số lượng các phần tử dẫn điện (điện tử và ion dương) tăng lên một cách khủng khiếp và dòng điện bắt đầu chạy giữa các điện cực. Dòng điện này cung cấp một mật độ năng lượng khổng lồ làm cho dung dịch điện môi bốc hơi cục bộ. áp suất trong các bong bóng hơi sẽ đẩy chất lỏng điện môi sang hai bên. Nhưng do có độ nhớt nên chất điện môi tạo ra một sự cản trở, hạn chế sự lớn lên của kênh phóng điện giữa các điện cực. Pha III: Nóng chảy và bốc hơi vật liệu. Lõi của bọt hơi bao gồm một kênh plasma. Plasma này là một chất khí có lẫn các điện tử và các ion dương ở áp suất rất cao ( khoảng 1kbar) và nhiệt độ cực lớn (100000C). Khi kênh plasma này được tạo thành đầy đủ thì điện áp qua khe hở đạt tới mức của điện áp phóng tia lửa điện Ue. Giá trị của điện áp Ue là một hằng số vật lý phụ thuộc vào sự phối hợp vật liệu anôt/catốt và bằng 25V đối với cặp vật liệu đồng/thép. Chất điện môi giữ kênh plasma và cũng là giữ cho năng lượng có một độ tập trung cục bộ. Sự va chạm của các điện tử lên anôt và của các ion dương lên catốt làm nóng chảy và bốc hơi vật liêu các điện cực. Máy phát sẽ ngắt dòng điện sau khi đã diễn ra một xung có hiệu qủa. Điện áp bị ngắt đột ngột. Kênh phóng điện biến mất, áp suất cũng bị mất đột ngột. Điều này khiến cho kim loại nóng chảy bất ngờ, bị đẩy ra khỏi kênh phóng điện và bốc hơi. Sự phóng điện có thể kéo dài từ vài micrô giây đến vài trăm micrô giây, tuỳ thuộc vào công dụng. Giữa các xung có một độ trễ t0 (là thời gian giữa các xung), cho phép chất điện môi thôi ion hoá và để có thời gian để vận chuyển phoi ra khỏi khe hở giữa các điện cực nhờ dòng chảy của chất điện môi. ở đây, chất điện môi của điện cực bị tách ra. Mỗi bề mặt điện cực đều để lại một “miệng núi lửa” bị ăn mòn, nhưng sự ăn mòn này không như nhau. Cực nào ăn mòn nhiều hơn (thường là cực dương) thì sẽ dành cực đó cho phôi. Cực nào ít bị ăn mòn sẽ được dành cho điện cực. Điều này không phải là luôn luôn cố định. Nó còn phụ thuộc vào chế độ phóng điện, vào việc chọn cặp vật liệu và sự đấu cực. Các pha trước và sau khi phóng tia lửa điện: Cơ chế tách vật liệu. Sự đồng đều khi hớt vật liêu: Trên thực tế bề mặt phôi và bề mặt điện cực không phẳng như ta tưởng tượng mà nó có các nhấp nhô. Khoảng cách giữa hai bề mặt điện cực trong toàn bề mặt thực tế là không cố định mà nó thay đổi do các nhấp nhô. Nếu trên bề mặt phôi xuất hiện một miệng núi lửa rất nhỏ ở điểm A nào đó và có khoảng cách gần nhất tới điện cực. Khi một điện áp thích hợp được đặt giữa hai điện cực (dụng cụ và phôi), một trường tĩnh điện có cường độ lớn được sinh ra nó gây ra sự tách các electron từ cực âm A. Các electron được giải phóng này được tăng tốc về phía cực dương, sau khi đạt được tốc độ đủ lớn các electron này va đập với các phần tử điện môi, bắn phá các phần tử đó thành các electron và các ion dương. Các electron vừa sinh ra lại được tăng tốc và nó lại đánh bật các electron khác từ các phần tử dung dịch điện môi. Cứ như vậy, một cột hẹp các phần tử dung dịch điện môi bị ion hoá được sinh ra tại điểm A nối hai điện cực lại với nhau (sinh ra một dòng thác điện tử, cột phần tử bị ion hoá tăng lên và có tính dẫn điện mạnh-tia lửa điện). Kết quả là tia lửa điện này là một sóng chèn ép lớn được sinh ra và có nhiệt độ rất lớn tăng lên trên các điện cực (10000á120000C). Nhiệt độ lớn này làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu điện cực, vật liệu nóng chảy bị dòng dung môi cuốn đi và một vết lõm trên hai bề mặt đựơc sinh ra. Ngay lúc đó thì khoảng cách giữa hai điện cực tại A tăng lên và vị trí tiếp theo có khoảng cách ngắn nhất giữa hai điện cực là một vị trí khác (ví dụ tại B). Tương tự khi nguồn điện áp đựơc đóng ngắt một lần nữa, chu kỳ trên được lặp lại, tia lửa điện tiếp theo được sinh ra tại vị trí B. Cứ như vậy khi máy phát đóng ngắt liên tục thì sự phóng tia lửa điện sẽ sản sinh ra một loạt miệng núi lửa kế tiếp nhau trên toàn bề mặt điện cực. Kết quả là vật liệu được hớt đi một cách đông đều trên toàn bề mặt điện cực (phôi). Bề mặt được gia công tia lửa điện sẽ hình thành do sự tạo nên các “miệng núi lửa” li ti đó. Nếu năng lượng do phóng tia lửa điện được giảm một cách hợp lý thì các “miệng núi lửa” sẽ có kích thước cực nhỏ và ta nhận được một bề mặt có độ bóng cao. Các “miệng núi lửa” được hình thành liên tiếp. Các đặc tính tách vật liệu đầu tiên phụ thuộc vào năng lượng tách vật liệu We: We = Ue.Ie.te Trong đó: Ue, Ie là các giá trị trung bình của điện áp và dòng tia lửa điện được lấy trong khoảng thời gian xung. Do Ue là một hằng số vật lý phụ thuộc vào cặp vật liệu điện cực/phôi nên về thực chất, năng lượng tách vật liệu chỉ phụ thuộc vào dòng điện và thời gian xung. Dòng điện tổng cộng trong kênh plasma qua khe hở phóng điện là tổng của dòng các điện tử chạy tới cực dương (anôt) và dòng các ion dương chạy tới cực âm (anôt). Do khối lượng của các ion dương lớn hơn trên 100 lần so với khối lượng của các điện tử, nên có thể bỏ qua tốc độ của các ion dương khi xuất phát các xung điện so với tốc độ của điện tử. Mật độ điện tử tập trung tới bề mặt cực dương (anôt) cao hơn nhiều lần so với mật độ ion dương tập trung tới bề mặt cực âm (anôt) trong khi mức độ tăng của dòng điện rất lớn trong khoảnh khắc đầu tiên của sự phóng điện. Điều này là nguyên nhân gây ra sự nóng chảy rất mạnh ở cực dương (anôt) trong chu kỳ này. Dòng ion dương chỉ đạt tới cực âm (catôt) trong micro giây đầu tiên. Chính các ion dương này gây ra sự nóng chảy và bốc hơi của vật liệu điện cực catôt. Do đó có hiện tượng điện cực bị mòn. Sở dĩ vật liệu lỏng được tống ra khỏi khe hở giữa hai điện cực là : Do vật liệu điện cực khi tiếp xúc với plasma ở một pha có áp lực cao tới 1 kbar và nhiệt độ cực cao tới 100000C trong kênh plasma. Do sự đột ngột biến mất của kênh plasma khi dòng điện bị ngắt. Ngay tức khắc áp suất tụt xuống bằng áp suất xung quanh sau khi ngắt dòng điện. Nhưng nhiệt độ của dòng chất lỏng không tụt nhanh như thế. Điều này gây ra sự nổ và bốc hơi của chất lỏng nóng chảy hiện có. Tốc độ cắt dòng điện và mức độ sụt của xung dòng điện sẽ quyết định tốc độ sụt áp suất và sự bắt buộc nổ vật liệu chảy lỏng. Thời gian sụt của dòng điện là yếu tố quyết định đối với độ nhám bề mặt gia công. Vì lượng vật liệu được hớt đi phụ thuộc vào điện áp, cường độ dòng điện, và thời gian nên người ta có thể nghiên cứu một cách chính xác tuần tự theo thời gian của điện áp và dòng điện trong lúc phóng tia lửa điện. Bằng thực nghiệm người ta đã biết được diễn biến của một quá trình phóng tia lửa điện như sau: III. Các thông số công nghệ của EDM. 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 vê điện. Các đặc tính này chính là các thông số điều chỉnh quan trọng nhất của quá trình gia công. Mỗi máy phát của thiết bị gia công tia lửa điện đều có nhiệm vụ là cung cấp năng lượng làm việc cần thiết. Trước đây người ta dùng các máy phát có tụ bù. Nhược điểm của loại máy này là 50% năng lượng tích trữ trong điện trở nạp bị biến thành nhiệt. Vì vậy, loại máy này có hiệu suất khoảng 50%. Ngày nay do sự phát triển của khoa học kỹ thuật các máy phát hiện đại của một thiết bị gia công tia lửa điện là một máy phát xung tĩnh. ở đây năng lượng được điều khiển bằng điện tử nhưng không có yếu tố bù. Nguyên lý tác dụng của máy phát xung tĩnh thực hiện được trước hết thông qua sự phát triển của transostor mạnh và các sản phẩm điện tử hiện đại. Máy phát xung tĩnh có ưu việt lớn ở độ linh hoạt của các thông số điều chỉnh. Qua đó mỗi trường hợp gia công có thể được giải quyết dưới quan điểm là điện cực phải ít mòn nhất và chất lượng bề mặt gia công là tối ưu. Muốn vậy, tất cả các thông số của quá trình gia công phải được điều chỉnh phù hợp. Các thông số đó gồm: Điện áp đánh lửa Uz. Đây là điện áp cần thiết để dẫn tới sự phóng tia lửa điện. Nó được cung cấp cho điện cực và phôi khi máy phát đựơc đóng điện, gây ra sự phóng tia lửa điện để đốt cháy vật liệu. Điện áp đánh lửa Uz càng lớn thì phóng điện càng nhanh và cho phép khe hở phóng điện càng lớn. Thời gian trễ đánh lửa td. Đó là thời gian lúc đóng điện máy phát và lúc xẩy ra phóng tia lửa điện. Khi đóng điện máy phát, lúc đầu chưa xẩy ra điều gì. Điện áp duy trì ở giá trị của điện áp đánh lửa Uz, dòng điện vẫn bằng không. Sau một thời gian trễ td mới xẩy ra sự phóng tia lửa điện. Dòng điện từ không vọt lên giá trị Ie. Điện áp phóng tia lửa điện Ue. Khi bắt đầu phóng tia lửa điện thì điện áp sụt từ Uz xuống giá trị Ue. Đây là điện áp trung bình trong suốt thời gian phóng tia lửa điện. Ue là một hằng số vật lý phụ thuộc vào cặp vật liệu điện cực/phôi. Ue không điều chỉnh được. Dòng phóng tia lửa điện Ie. Dòng điện Ie là giá trị trung bình của dòng điện từ khi bắt đầu phóng tia lửa điện đến khi ngắt điện. Khi bắt đầu phóng tia lửa điện, dòng điện từ không tăng vọt lên giá trị Ie, kèm theo sự đốt cháy. Ie ảnh hưởng lớn nhất lên lượng hớt vật liệu, lên độ mòn điện cực và chất lượng bề mặt gia công. Nhìn chung khi Ie càng lớn thì lượng hớt vật liệu càng lớn, độ nhám gia công càng lớn nhưng độ mòn điện cực giảm. Thời gian phóng tia lửa điện te. te là khoảng thời gian giữa lúc bắt đầu phóng tia lửa điện và lúc ngắt điện, tức thời gian có dòng Ie trong một lần phóng điện. Độ kéo dài xung ti. Đây là khoảng thời gian giữa hai lần đóng-ngắt của máy phát trong cùng một chu kỳ phóng tia lửa điện. Độ kéo dài xung ti là tổng của thời gian trễ đánh lửa Id và thời gian phóng tia lửa điện te: ti = td + te Độ kéo dài xung ảnh hưởng lên: Tỷ lệ hớt vật liệu Độ mòn điện cực Chất lượng bề mặt gia công. Khoảng cách xung t0. Đây là khoảng thời gian giữa hai lần đóng ngắt của máy phát giữa hai chu kỳ xung kế tiếp nhau, t0 còn được gọi là độ kéo dài nghỉ của xung. Ta phải giữ cho t0 nhỏ nhất có thể được để đạt được một lượng hớt vật liệu tối đa, nhưng đồng thời phải đảm bảo khoảng cách xung t0 phải đủ lởn để có đủ thời gian thôi ion hoá chất điện môi trong khe hở phóng điện. Nhờ đó sẽ tránh được các lỗi của quá trình như sự tạo thành hồ quang hoặc dong ngắn mạch. Cũng trong khoảng thời gian t0, dòng chảy sẽ đẩy các phoi liệu bị ăn mòn ra khỏi khe hở phóng điện. Năng suất gia công - chất lượng bề mặt khi gia công EDM. Năng suất gia công. Năng suất gia công tia lửa điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố, quan trọng nhất là các yếu tố cơ bản sau: - Khe hở phóng tia lửa điện d. - Cường độ dòng điện I. - Tần số xung f. - Điện dung C. - Diện tích bề mặt gia công F. - Chất lượng điện cực và chất lượng điện môi. -........ 2.2 ảnh hưởng của d * d ảnh hưởng đến điện áp của tụ đã được tính điện Uc Trong đó: T1 thời gian tích điện (s) * Nếu d nhỏ thì Ucmax cũng nhỏ nên tần số xung lớn bởi vì ta có quan hệ: ị UC ¯ đ f ư Do fư cho nên thòi gian phóng tia lửa điện te nhỏ. Như vậy, d nhỏ ị Uc ¯; te ¯, cho dù Ie có lớn thì năng lượng tích luỹ trong xung điện Wê (năng lượng tách vật liệu) vẫn nhỏ: We = Ue.Ie.te Dẫn đến năng suất cũng thấp. * Nếu d lớn thì Uemax lớn ị f nhỏ. Nhưng theo đồ thị dưới đây thì dòng điện Ie cũng nhỏ làm cho năng suất vấn thấp. Như vậy, việc chọn dtối ưu sao cho sự phóng điện diễn ra đều đặn để có được một năng suất gia công phù hợp là rất cần thiết. - Công suất gia công: Ne = Với: (4) It = (5) IZ = Ui/R (6) R: điện trở trong mạch RC C: điện dung của mạch RC T1: thời gian tích điện Thay (4) và (5) vào (3), ta được: Đặt (7), gọi là hệ số tích điện. Thay lên trên và sau khi tính toán phân tích ta được: Nc = (8) Với ap = , gọi là hệ số công suất. (9) Đồ thị dưới cho ta mối quan hệ giữa h và ap trong gia công tia lửa điện, qua đồ thị đó ta thấy rằng ap đạt max khi h = 0,6 á 0,8. Vậy phải điều chỉnh khoảng cách điện cực phù hợp với trị số h trên và bộ phận điều khiển phải giữ ổn định trong khoảng cách đó. 2.3 ảnh hưởng của điện dung C Ta cũng có kết quả theo đồ thị sau. Trong đó chỉ ra rằng điện áp tối ưu Uopt = 0.7Ui sẽ đạt được một lượng hớt vật liệu lớn nhất đồng thời lượng mòn điện cực là nhỏ nhất. Khi giữ Uopt = const, ta thay đổi điện dung C thì được kết quả như hình vẽ. Ta xác định được điện dung giới hạn Cgh, nếu C < Cgh thì sẽ gây ra hiện tượng hồ quang làm giảm năng suất gia công. 2.4 ảnh hưởng của điện tích vùng gia công F. Theo đồ thị bên thì: sau đoạn tăng lên gần như tuyến tính của Vo thì đến đoạn giảm dần khi diện tích đạt giá trị tới hạn Fgh. Điều này do khi đã quá Fgh thì cũng có nghĩa là vượt qua dòng điện tới hạn. Việc lấy phoi ra khỏi khe hở điện cực khó khăn hơn. Điều này ảnh hưởng đến năng suất gia công. 2.5 Chất lượng bề mặt. Chất lượng bề mặt là một khái niệm tổng hợp, bao gồm: + Độ nhám bề mặt. + Vết nứt tế vi trên bề mặt. + Các ảnh hưởng nhiệt ở lớp bề mặt. * Về độ nhám bề mặt: Sau khi gia công bề mặt gia công không hoàn toàn phẳng mà nó để lại nhưng nhấp nhô, chính là độ nhám bề mặt. Điều này làm giảm đặc tính chống mài mòn và tăng nguy cơ bị ăn mòn hoá học. Khi gia công thô sẽ có độ nhám rất lớn, tạo ra bề mặt thô và ngược lại khi gia công tinh. Bề mặt càng thô thì tính chống mài mòn càng kém và nguy cơ bị ăn mòn hoá học càng cao. Theo lý thuyết thì bề mặt bị ăn mòn tạo ra những viết lõm hình vòm bán cầu chồng mép lên nhau. Nhưng trong thực tế thì không có sự đều đặn như hình vẽ, mà hình dạng của chúng thay đổi đi nhiều do hơi kim loại ngưng tụ lại. Hình trên cho ta thấy cấu trúc tế vi của bề mặt gia công bằng tia lửa điện. Nó không đồng đều, nhiều nghiên cứu chứng minh rằng tỉ số của đường kính vết lõm và chiều sâu lõm và chiều sâu lõm dao động giữa 0,1á 0,3. Độ nhám đầu tiên phụ thuộc vào năng lượng của một lần phóng điện, một phần điện tích của tụ tạo ra vết lõm, do vậy thể tích của vết lõm tỉ lệ với năng lượng phóng ra của tụ: Q = Trong đó: Q: là điện tích của tụ U: là điện áp giữa 2 điện cực. C: la điện dung của tụ. Như vậy, thể tích của vết lõm: V = K.U2.C Trong đó: K là hệ số phụ thuộc vào vật liệu và điều kiện gia công. Giả sử V tỉ lệ với lập phương của chiều sâu (R) thì: RMax = K1. = K2. U2/3.C1/3 = m.C1/3 Từ thực nghiệm ta có mối quan hệ giữa U, C, và RMax như đồ thị dưới đây. Đồ thị phản ánh đúng biểu thức trên, ta nhận thấy muốn đạt R nhỏ thì phải dùng tụ có điện dung C nhỏ. Qua nghiên cứu lý thuết cũng như thực nghiệm, người ta chứng minh được: - Điện áp giữa hai điện cực tăng (d tăng) thì độ nhám bề mặt R tăng. - Công suất gia công tăng R tăng. - Vật liệu càng cứng thì độ nhám càng nhỏ. Độ kéo dài xung t1 cũng nó ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công. Đồ thị sau chỉ ra sự ảnh hưởng của t1 đến độ nhám bề mặt gia công. Về vết nứt vi và lớp ảnh hưởng nhiệt sau khi gia công có thể được mô tả như hình sau: Hình trên cho thấy rõ cấu trúc lớp bề mặt phôi và sự thay đổi độ cứng của chúng theo chiều sâu. Ta phân biệt được các lớp và các cấu trúc sau đây: 1- Lớp trắng: đó là lớp kết tinh lại, với các vết nứt tế vi do ứng suất dư vì nóng lạnh đột lặp lại. Độ kéo dài xung te càng lớn thì lớp này càng dày. 2- Lớp bị tôi cứng: với cấu trúc dòn, lớp này có độ cứng tăng vọt (trên 1000 HV) so với kim loại nền. 3- Lớp bị ảnh hưởng nhiệt: do nhiệt độ ở đây đã vượt quá nhiệt độ ostenit(Fe-Fe3C) trong một thời gian ngắn. Độ cứng của lớp này giảm so với lớp tôi cứng, khoảng dưới 800HV. Dưới cùng là lớp không bị ảnh hưởng nhiệt. Nó trở lại độ cứng bình thường của vật liệu nền. Nhiệt độ cao sinh ra do sự phóng điện gây ra nóng chảy va bốc hơi vật liệu, rõ ràng là nhiệt độ này tác dụng lên tính chất của lớp mỏng (2.5-150m) của bề mặt gia công. Lớp ngoài cùng bị nguội nhanh, đó là nguyên nhân làm lớp này rất cứng, lớp sát trong lớp này ở trong điều kiện như ram, hình sau chỉ ra mối liên hệ của độ cứng với chiều sâu lớp ảnh hưởng nhiệt trên bề mặt phôi thép sau khi gia công. Hình này chỉ rõ khi gia công tinh độ cứng không thay đổi nhiều, tuy nhiên với gia công thô lớp ngoài cùng được ram và độ cứng giảm dần theo chiều sâu. Độ cứng lớp bề mặt sau khi gia công sẽ àm cho độ bền mòn tăng lên. Tuy nhiên, độ bền mỏi giảm do các vết nứt tế vi tăng trên bề mặt trong quá trình làm nguội nhanh. Hình sau chỉ ra sự so sánh của độ bền mỏi giữa phương pháp phay và gia công tia lửa điện. Tính chất của lớp mỏng bề mặt không ảnh hưởng nhiều đến độ bền kéo. Cấu trúc của vật liệu đã bị thay đổi do tia lửa gây ra. Tính chất hoá học cũng thay đổi. Những tính chất này làm tăng sự mài mòn. 3. Sự mòn điện cực. Quá trình gia công xung định hình không được thực hiện với sự hớt vật liệu riêng lẻ. Vật liệu được hớt đi từ phôi cho đến khi khe hở giữa điện cực và phôi lớn đến mức không thể xẩy ra sự phóng điện nữa. Nếu điện cực tịnh tiến đều để duy trì được chiều rộng khe hở ban đầu thì nó sẽ gia công ngày càng sâu hơn vào vật liệu phôi tạo ra một âm bản của điện cực ở trong phôi. Tuy nhiên trong qua trình gia công, chính điện cực cũng bị hớt đi một lớp mỏng vật liệu của nó, tuy rất nhỏ so với lượng hớt vật liệu của phôi. Sự hớt vật liệu từ điện cực này là không mong muốn vì nó gây ra sự mòn điện cực. Có thể giữ cho độ mòn điện cực là nhỏ nhất bằng cách chọn vật liệu điện cực phù hợp và phôi, và xác định sự đấu cực phù hợp. Việc chọn các tham số ăn mòn điện cực cũng tác động lên độ mòn điện cực. Chính do sự mòn điện cực mà nó gây ra sự không chính xác khi gia công. Độ mòn tương đối q của điện cực : Trong đó: VE: Thể tích vật liệu bị mất đi ở điện cực. VW: Thể tích vật liệu phôi được hớt đi. ảnh hưởng lên độ mòn tương đối q của điện cực có các yếu tố sau: Sự phối hợp điện cực/phôi. Dòng điện Ie, hay bước dòng điện. Độ kéo dài xung Sự đấu cực. Giá trị độ mòn được xác định chủ yếu bởi sự phối hợp vật liệu điện cực/phôi. Độ mòn điện cực trong trường hợp cặp vật liệu graphit/cacbit cao hơn thực sự so với trường hợp vonfram/cacbit. Sự đấu cực là yếu tố quyết định thứ hai sau khi đã chọn sự phối hợp vật liệu điện cực/phôi. Dòng điện Ie hay bước dòng điện cũng tác động lên độ mòn điện cực. Trong trường hợp của hai sự phối hợp vật liệu thông dụng nhất là đồng/thép và graphit/thép thì độ mòn tương đối q của điện cực sẽ giảm khi tăng dòng điện Ie, hoặc tăng bước dòng điện. Bước dòng điện là một thông số dùng để sử dụng thay cho dòng phóng tia lửa điện Ie. Phụ thuộc vào từng kiểu máy xung định hình mà dòng phóng tia lửa điện Ie được điều chỉnh ở 18 hoặc 21 bước xác định. Các bước dòng điện Ie = (0,5á80)A. Ví dụ: Khi gia công thô, với cặp vật liệu điện cực/phôi là đồng/thép, dùng bước dòng điện lớn, thì độ mòn tương đối của điện cực là: qthô = (0,5á3)% Nhưng khi gia công tinh, với bước dòng điện nhỏ thì độ mòn tương đối của điện cực là: qtinh = (5á10)% Đối với sự phối hợp vật liệu điện cực là graphit/ thép, nếu bước dòng điện tăng thì nên thay đổi sự đấu cực để tăng lượng hớt vật liệu: Gia công tinh: Điện cực đấu vào cực dương. Gia công thô: Điện cực đấu vào cực âm. Độ kéo dài xung te cũng ảnh hưởng lên độ mòn tương đối q của điện cực. Trong trường hợp cặp vật liệu đông/thép và graphit/thép, độ mòn tương đối q sẽ giảm khi tăng độ kéo dài xung te. Đối với các cặp vật liệu khác cần xem bảng chỉ dẫn. 4. Các hiện tượng xấu khi gia công EDM và cách tránh. Khi so sánh các đường đặc tính điện áp/thời gian và dòng điện/thời gian ở trường hợp phóng điện lý tưởng với các trường hợp khác, ta sẽ nhận thấy các hiện tượng xấu xẩy ra trong quá trình gia công bằng tia lửa điện. Chúng ta cần phải hiểu rõ nguyên nhân phát sinh ra chúng và cách khắc phục nó, để tạo điều kiện nâng cao hiệu quả gia công và chất lượng bề mặt gia công. Các hiện tượng xấu có thể xẩy ra trong quá trình gia công bằng tia lửa điện là: Hồ quang Hồ quang hay chính là sự phóng điện không có thời gian trễ đốt cháy: Sự phóng điện lặp lại ở cùng một chỗ mà không có thời gian trễ đốt cháy td được gọi là hồ quang điện. Nó có thể được phát hiện ra khi đo và kiểm tra máy phát nhờ hệ thống điện tử dựa vào các đường đặc tính thời gian của đường cong điện áp. - Nguyên nhân: Theo sự phóng điện có một số lớn các phần tử vật liệu lơ lửng trong chất điện môi phía trên các miệng núi lử._.a đã bị ăn mòn điện. Hơn nữa có một số ion vẫn còn bên trên các miệng núi lửa. Chính sự tồn tại của các ion này gây ra hồ quang, trước khi chúng bị mất điện và bị đẩy ra khỏi khe hở phóng điện bởi dòng điện chất điện môi. Hồ quang điện xẩy ra ở khoảng cách giữa các xung. Nếu khoảng cách xung quá ngắn thì một cầu tia lửa điện được tập hợp bởi các ion và các phần tử bị ăn mòn điện vẫn được duy trì, xung tiếp theo sẽ xẩy ra lập tức và đốt cháy ở cùng một điểm với xung trước. Như vậy, sự phóng điện liên tiếp lặp đi lặp lại sẽ xẩy ra ở cùng một điểm của phôi. Khi đó sẽ không xẩy ra các miệng núi lửa ăn mòn liên tiếp bên cạnh nhau, mà sẽ tạo ra một lỗ sâu trên bề mặt phôi. Cả điện cực và phôi đều bị hư hại và chúng không thể sử dụng được nữa. - Hiện tượng hồ quang sẽ xẩy ra khi: Dòng chảy của chất điện môi quá yếu. Khoảng cách xung t0 quá ngắn. - Cách tránh: Kéo dài khoảng cách xung t0 để chất điện môi có thời gian ion hoá. Giảm thời gian phóng tia lửa điện te. Tăng yếu tố điều chỉnh tham khảo REP. Cải thiện điều kiện dòng chảy. 4.2 Ngắn mạch, sụt áp: Dòng điện chạy từ điện cực qua phôi mà không có sự phóng tia lửa điện được gọi là dòng ngắn mạch. Các phép đo và kiểm tra bằng điện tử sẽ phát hiện được dòng ngắn mạch khi điện áp sụt tới một giá trị rất thấp (gần bằng không), trong khi dòng điện đạt giá trị max. Sự ngắn mạch không chỉ ngăn cản sự hớt vật liệu mà còn làm hư hại cấu trúc của phôi. Dòng điện mạnh khi ngắn mạch sẽ tạo ra nhiệt ảnh hưởng sâu vào phôi, chính điều này làm thay đổi cơ tính của phôi , làm giảm chất lượng của phôi. - Dòng ngắn mạch bị gây ra bởi: Sự tiếp xúc trực tiếp của điện cực vào phôi. Các phần tử bị kẹt trong khe hở phóng điện. Chiều rộng khe hở quá nhỏ và dòng chảy quá yếu. - Cách tránh: Tăng yếu tố điều chỉnh tham khảo REP. Giảm thời gian ăn mòn điện te. Cải thiện điều kiện dòng chảy. 4.3 Xung mạch mở không có dòng điện: Điều kiện mà trong đó các xung không gây ra sự phóng tia lửa điện thì được gọi là các xung mạch mở. Sự tăng số lượng các xung mạch mở sẽ làm giảm hiệu quả phóng điện. Chính điều này làm giảm năng suất gia công . - Các xung mạch mở bị gây ra khi: Chiều rộng khe hở phóng điện quá lớn. Dòng chảy quá mạnh, thổi hết ion ra khỏi vùng gia công. - Cách tránh: Tăng yếu tố điều chỉnh tham khảo REP. Tối ưu hoá độ nhạy cảm chiều rộng khe hở VM. 4.4 Sự quá nhiệt của chất điện môi: Khi vùng gia công rất rộng nhưng chiều rộng khe hở phóng điện lại quá nhỏ, chất điện môi trở nên nóng đến mức nó bị phân huỷ rất mạnh thành Cacbon. Các phần tử Cacbon này khi được tạo nên sẽ làm tăng tính dẫn điện của chất điện môi khiến cho quá trình gia công bị nhiễu loạn bởi hồ quang thường xuyên xẩy ra. Nếu Cacbon cũng bị lắng đọng trên mặt điện cực thì nó sẽ gây ra sự không ổn định do ngắn mạch. - Cách tránh: Tối ưu hoá điều kiện dòng chảy. Gia công theo phương thức nhắp. Để tránh hoặc ngăn ngừa các hiện tượng xấu trong khi gia công EDM các máy xung định hình CNC hiện đại ngày nay còn có một số các tuỳ chọn: Phóng tia lửa điện với phương thức nhắp. Theo phương thức nhắp, hệ điều khiển làm gián đoạn quá trình phóng điện sau từng thời gian nhất định và cho rút điện cực lên. Sau đó nó lại hạ điện cực xuống và phục hồi lại sự gia công. Thời gian giãn đoạn để rút điện cực lên, hạ xuống cho phép chất điện môi được thôi ion hoá và để cho dòng chảy mang các phần tử đã bị ăn mòn điện ra khỏi khe hở. Các lỗi như hồ quang và ngắn mạch xảy ra ít hơn. Phóng tia lửa điện với sự ngăn ngừa lỗi tự động. IV. Chất điện môi 1. Nhiệm vụ của chất điện môi. Chất điện môi (Dielectric) có bốn nhiệm vụ chính sau đây: Cách điện Ion hoá Làm nguội Vận chuyển phoi. 1.1 Cách điện: Nhiệm vụ bao trùm của chất lỏng điện môi là cách điện giữa điện cực và phôi. Nó phải đảm bảo sự cách ly giữa điện cực với phôi khi khe hở chưa đủ hẹp. Chỉ có một khoảng cách nhỏ nhất có thể có giữa điện cực và phôi mới cho phép dòng tia lửa điện đi qua. Nếu khe hở nhỏ thì lượng hớt vật liệu và độ chính xác in hình tăng. Tuy nhiên, lượng hớt vật liệu cũng tăng khi khoảng cách xung ngắn. Chất điện môi phải được thôi ion hoá nhanh như có thể được sau xung này. Chất điện môi được dùng trong thực tế ít khi là nguyên chất. Vì vậy, trước tiên phải cho chất điện môi đi qua một hệ thống lọc. Mặc dù vậy vẫn luôn luôn còn sót lại các phần tử tế vi của vật liệu. Điều này phải được tính đến khi chọn chất điện môi. 1.2 Ion hoá: Chất điện môi phải tạo nên những điều kiện tối ưu cho sự phóng tia lửa điện, nghĩa là nó phải được ion hoá ở vào thời điểm chuẩn bị phóng tia lửa điện, tức là phải có khả năng tạo nên một cầu phóng điện. Điều này giúp cho sự tập trung năng lượng ở kênh plasma, giúp cho sự hớt vật liệu khi phóng tia lửa điện. Nếu xung ngắt thì chất điện môi phải được thôi ion hoá, tạo điều kiện để cho sự phóng điện tiếp theo xảy ra ở một vị trí khác. Chất điện môi cũng bao trùm kênh phóng điện, nhờ đó có thể đạt được mật độ năng lượng cao, tăng hiệu quả phóng điện. 1.3 Làm nguội: ở kênh phóng điện, trong khoảng thời gian cực ngắn nhiệt độ có thể lên tới 100000C. Nhiệt xuất hiện ở đây cần phải được chuyển đi, nếu không thì độ mòn điện cực sẽ tăng lên, đồng thời bề mặt phôi cũng bị hư hại do quá nhiệt. Bản thân chất điện môi cũng không được phép bị quá nhiệt. Sự quá nhiệt làm cho chất điện môi dễ bị phân huỷ thành khí và cacbon tự do. Khí này sẽ làm mở rộng không mong muốn kênh phóng điện điện và làm giảm lượng hớt vật liệu. Đồng thời cặn cacbon lắng xuống trên bề mặt điện cực sẽ gây ra sự ngắn mạch. Vì vậy cần tạo ra một dòng chảy đi qua khe hở phóng điện để làm nguội cả điện cực và phôi. 1.4 Vận chuyển phoi. Nếu chất điện môi bị bẩn sẽ gây ra sự in hình không chính xác và các khuyết tật quá trình. Sự bẩn của chất điện môi chủ yếu là do các phần tử đã bị ăn mòn còn lơ lửng hoặc lắng đọng trong khe hở phóng điện. Một tỷ lệ lớn của các phần tử này dẫn đến sự phóng điện thất thường và gây sai số in hình, nguy cơ tạo hồ quang và ngắn mạch tăng lên. Chính vì các lý do trên mà cần phải có một hệ thống dòng chảy của chất điện môi để vận chuyển các phần tử đã bị ăn mòn (phoi) đi ra khỏi khe hở phóng điện và đảm bảo chất điện môi sạch cho khe hở. 2. Các loại chất điện môi và tiêu chuẩn đánh giá chúng. 2.1 Các loại chất điện môi: Hiện nay có hai loại chất điện môi chủ yếu dùng cho hai pháp gia công tia lửa điện khác nhau, đó là: Hydrocacbon: chủ yếu dùng cho xung định hình. Nó lại được chia ra làm ba nhóm trên cơ sở đặc tính hoá học: Parafin Dầu khoáng. Các dẫn xuất của xăng. Nước khử khoáng: chủ yếu dùng cho cắt dây. Ngoài ra, trên thị trường thế giới vừa xuất hiện một loại chất điện môi mới nhất dựa trên thành phần chính là nước. Nó có độ nhớt cao hơn hẳn nước và hiệu quả tốt hơn dầu. Nó được dùng chủ yếu cho xung định hình với cực là graphit lớn và bước dòng điện lớn. Do đó lượng hớt vật liệu rất cao. Vì chất điện môi này có thành phần chính là nước nên dòng điện đó là rất lớn khi gia công tinh. Nó làm cho khó nhận được bề mặt tinh và độ nhám Rmax Ê 10mm. 2.2 Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi: Chất điện môi được đánh giá dựa trên một loạt các tiêu chuẩn sau: Bền lâu, ít hao mòn. Vệ sinh, không hại da, không độc, không khó ngửi. Có điểm cháy tương đối cao (khó cháy). Có mật độ, độ đậm đặc nhất định. Có độ trong suốt để dễ quan sát vùng gia công. Có độ nhớt nhất định. Có khả năng dẫn điện với điều kiện nhất định. Cách điện ở điều kiện bình thường. Có khả năng truyền điện áp. Có khả năng bị ion hoá. Có khả năng được lọc sạch. Giá cả phải chăng. Trong các tiêu chuẩn trên, thì độ nhớt của chất điện môi là đáng quan tâm hàng đầu, vì nó ảnh hưởng trực tiếp lên kênh phóng điện. Độ nhớt đặc trưng cho “ma sát trong”, là trở lực của chất lỏng đối với sự cháy. Độ nhớt quyết định sự mở rộng kênh phóng điện. Độ nhớt của chất điện môi càng cao thì kênh phóng điện càng được tập trung hơn, hiệu quả phóng điện cao hơn. 2.3 Các yếu tố an toàn của chất điện môi: Vì nhiệt độ trong khe hở phóng điện rất cao, bản thân chất điện môi cũng trở nên rất nóng nên cần tránh dùng các chất điện môi có điểm cháy thấp. Mặt khác phải chắc chắn rằng khi bốc hơi và các sản phẩm lắng cặn của chất điện môi phải không có hại cho sức khoẻ. Trong các chất điện môi trên cơ sở nước, dòng điện dò rất lớn có hại khi gia công tinh. Phù hợp nhất cho gia công tinh vẫn là dầu, vì dầu có khả năng điện môi thấp. Trên thị trường cũng có các máy gia công xung định hình cho phép thay thế chất điện môi khi gia công tinh và gia công thô (ví dụ, máy SODIC). Khi gia công tinh có thể sử dụng sự ô nhiễm nhân tạo của chất điện môi. Ví dụ: đưa vào các phần tử nhỏ li ti dẫn điện (nhôm) làm tăng tính dẫn điện của chất điện môi, giữa khe hở lớn, cho phép tránh được các vết đốm đen thường xuất hiện lác đác trên phôi sau khi gia công tinh. Khi gia công tia lửa điện cắt dây thì dùng nước khử khoáng. Khi đó, do khe hở nhỏ nên ít có vấn đề hơn liên quan đến sự bốc hơi của các bọt khí được tạo nên trong chất điện môi. Tuy nhiên, nước khử khoáng đòi hỏi các chất kiềm chế. Trong gia công xung định hình thì không thể dùng nước khử khoáng vì bề mặt điện cực lớn hơn nhiều so với cắt dây và sẽ cho dòng điện dò quá lớn. Chương II: các thông số điều chỉnh xung định hình. Mục tiêu của gia công xung định hình là: thời gian gia công ngắn, chất lượng bề mặt gia công cao và độ chính xác kích thước cao. Tuy nhiên, có đạt được các mục tiêu đó hay không còn phụ thuộc vào việc chọn một loạt các thông số điều chỉnh phù hợp và các thông số gia công tia lửa điện. 1. Dòng phóng tia lửa điện, bước dòng điện. Dòng phóng tia lửa điện I0 có ảnh hưởng lớn nhất lên chất lượng bề mặt và lượng hớt vật liệu. Dòng càng mạnh thì lượng hớt vật liệu càng lớn và bề mặt gia công càng thô. Như đã biết, để đặc trưng cho dòng phóng tia lửa điện, ở một số hệ điều khiển còn dùng khái niệm "bước dòng điện". Bước dòng điện càng lớn tức là dòng phóng tia lửa điện càng lớn. Phụ thuộc vào kiểu máy, 18 hoặc 21 bước dòng điện, sẽ có dòng phóng tia lửa điện từ 0,5Á80A. Bước dòng điện và độ mòn điện cực Cùng với sự phối hợp vật liệu điện cực trên phôi và sự đấu cực, bước dòng điện cũng ảnh hưởng mạnh mẽ lên độ mòn điện cực. Độ mòn điện cực càng lớn thì độ chính xác tái tạo trên phôi càng thấp. Đối với hai cấp vật liệu phổ biến nhất là đồng trên thép và graphit trên thép thì bước dòng điện và độ mòn điện cực tác động qua lại như sau: + Khi gia công thô: Độ mòn tương đối của điện cực sẽ giảm nếu bước dòng điện tăng. Điều đó có nghĩa là bước dòng điện cao hơn thì lượng hớt vật liệu tăng trong khi độ mòn tương đối của điện cực giảm. + Khi gia công tinh: Độ mòn tương đối của điện cực tăng khi bước dòng điện giảm. Điều đó có nghĩa là bước dòng điện thấp hơn, lượng hớt vật liệu giảm trong khi dò mòn tương đối của điện cực tăng. Bước dòng điện và điện tích bề mặt bị ăn mòn: Khi gia công xung định hình bằng điện cực nhỏ thì cường độ điện tập trung trên một vùng nhỏ. Nếu dùng điện cực có điện tích lớn thì cường độ dòng điện phải phân bổ trên diện tích lớn. Vì vây xuất hiện khái niệm "độ tập trung bề mặt" của dòng điện, gọi là "mật độ dòng điện" (A/mm2). Mật độ dòng điện cao sẽ sinh ra lượng nhiệt lớn làm quá nhiệt điện cực và gây mòn điện cực nhanh hơn. Vì vậy, để gia công một vùng nhỏ cần chọn bước dòng điện nhỏ hơn và ngược lại. Sự chọn đúng bước dòng điện. Để gia công xung định hình ở một giai đoạn đơn lẻ (tức chỉ dùng duy nhất 1 điện cực), nếu cần chọn bước dòng điện sao cho nó cho phép đạt được lượng hớt vật liệu lớn nhất có thể được, trong khi vẫn duy trì độ thô và độ mài mòn điện cực trong các giới hạn yêu cầu. Đối với gia công xung định hình nhiều giai đoạn, (tức lần lượt dùng nhiều điện cực) thì vẫn nên bắt đầu với bước dòng điện cao hơn rồi sau đó dùng bước dòng điện thấp hơn sau khi đã thay đổi điện cực. Độ mòn tương đối của điện cực rất cao trong giai đoạn gia công tinh cuối cùng. Tuy rằng điều đó ảnh hưởng mạnh lên độ chính xác kích thước nhưng thực ra chỉ có một vài micromét được hớt đi ở giai đoạn cuối cùng này. Vì vậy, độ mòn tuyệt đối của điện cực vẫn không đáng kể. Bước dòng điện lớn Bước dòng điện nhỏ - Lượng hớt vật liệu lớn - Bề mặt gia công nhỏ - Độ mòn tương đối thấp - Lượng hớt vật liệu nhỏ. - Bề mặt gia công nhẵn bóng - Độ mòn tương đối cao 2. Độ kéo dài xung t1 Độ kéo dài xung là khoảng thời gian giữa hai lần đóng - ngắt của máy phát trong một chu kỳ phóng điện. Độ kéo dài xung ti ảnh hưởng lên: + Lượng hớt vật liệu + Độ mòn điện cực + Độ nhám bề mặt gia công Sau đây ta khảo sát kỹ hơn tính quy luật của ảnh hưởng đó - ti và lượng hớt vật liệu :Hình vẽ Nếu độ kéo dài xung giữ nguyên bằng hằng số thì tác động của dòng phóng tia điện sẽ lâu hơn. Ban đầu, lượng hớt vật liệu tăng nhưng chỉ tăng đến giá trị cực đại ở một độ kéo dài xung nhất định nào đó, sau đó giảm đi. - Hình a: Quan hệ giữa t1 với Vw , và Rmax Giá trị cực đại của lượng hớt vật liệu tương ứng với một độ kéo dài xung tối ưu. Nếu vẫn tiếp tục tăng độ kéo dài xung thì năng lượng phóng điện không còn được sử dụng thêm nữa để hớt vật liệu phôi. Khi đó bề mặt phôi và chất điện môi bị nóng một cách không cần thiết. - Hình b: ti và độ mòn điện cực Độ mòn tương đối của điện cực sẽ giảm đi khi tăng độ kéo dài xung ti, thậm trí cả sau khi đạt lượng hớt vật liệu cực đại. - Hình c: ti và nhám bề mặt Rmax. Do tác dụng của dòng điện duy trì lâu hơn khi tăng độ kéo dài xung nên chiều cao nhấp nhô Rmax tăng, ngay cả sau điểm đạt được lượng hớt vật liệu cực đại. - Chọn đúng độ dài kéo xung ti. Độ dài kéo xung được chọn phụ thuộc vào bước dòng điện. Độ kéo dài xung cần được tăng tương đối với bước dòng điện lớn hơn. Độ tăng bước dòng điện sẽ không có hiệu quả nếu độ kéo dài xung quanh quá ngắn. 3. Khoảng cách xung t0. Khoảng cách xung t0 là thời gian giữa 2 lần ngắt và đóng của máy phát thuộc hai chu kỳ phóng điện kế tiếp nhau. Khoảng cách xung t0 thường được chọn để phản ánh một tỷ lệ đã cho đối với độ kéo dài xung. - t0 và lượng hớt vật liệu. Cùng với ti/t0, khoảng cách xung có một hiệu quả thực sự đối với lượng hớt vật liệu. Khoảng cách xung t0 càng lớn thì lượng hớt vật liệu Vw càng nhỏ, và ngược lại (hình dưới) Khoảng cách xung t0 và lượng hớt vật liệu. Nếu khoảng cách xung qua ngắn thì chất điện môi không đủ thời gian để thôi ion hoá. Các phần tử đã bị ăn mòn điện và nhiệt của chất điện môi không thể được đưa đi khỏi khe hở phóng điện trong khoảng thời gian quá ngắn này. Kết quá là xảy ra hồ quang va ngắn mạch. Chất lượng bề mặt bị giảm và lượng hớt vật liệu bị sụt. - Chọn đúng khoảng cách xung theo nguyên tắc sau: + Có tỷ lệ đúng cho độ kéo dài xung (ti/t0) + Chọn t0 ngắn như có thể được đối với lượng hớt vật lệu lớn + Chọ t0 đủ lớn để tránh các lỗi của quá trình. - Tỷ lệ ti/t0. Trong áp dụng thực tế, độ kéo dài xung ti và khoảng cách xung t0 được xác định bởi tỷ lệ ti/t0, phụ thuộc vào kiểu máy. Tỷ lệ này càng lớn khi gia công càng thô, càng nhỏ khi gia công tinh và rất tinh. Khi gia công rất thô: chọ ti/t0 >10. Khi gia công thô chọn: ti/t0 ằ 10. Tuy nhiên, giá trị của t0 không nên quá nhỏ để tránh các khuyết tật của quá trình. Khi gia công tinh, chọn ti/t0 (5 - 10). Lý do là khi gia công tính, khe hở phóng điện giảm, nguy cơ tạo ra các lỗi quá trình sẽ nhiều hơn. Do đó cần tăng khoảng cách xung t0 nên làm giảm ti/t0. Khi gia công rất tinh, khe hở còn nhỏ hơn nữa, do đó cần phải tăng t0 khiến cho ti/t0 giảm nhiều, thậm trí ti/t0 < 1 (thường chọn ti/t0 = 0,4). 4. Điện áp đánh lửa Uz Điện áp đánh lửa Uz, dùng để khởi đầu cho sự phóng tia lửa điện sau đó. Cùng với bước dòng điện, Uz chi phối chiều rộng khe hở phóng điện. Tuy nhiên, tác động của Uz nên kết quả gia công thực tế là nhỏ hơn so với tác động của bước dòng điện, độ kéo dài xung quanh ti và khoảng cách xung t0. Không bao giờ được lẫn lộn điện áp đánh lửa Uz với điện áp phóng tia lửa điện Ue! Uz có thể thay đổi được, còn Ue là một hằng số vật lý phụ thuộc vào cặp vật liệu điện cực trên phôi. Bản thân Ue không thể điều chỉnh được. 5. Khe hở phóng điện Cho tới nay, ta đã có rất nhiều các thông số điều chỉnh như: I, ti, t0, Uz, mà chúng chỉ tác động lên sự phóng tia lửa điện. Để dự kiến được lượng hớt vật liệu từ đầu đến cuối sau một số lần phóng tia lửa điện thì vấn đề là phải duy trì khe hở với một chiều rộng tối ưu. Quá trình đó gọi là sự điểu khiển khe hở phóng điện. Đó là cách để đảm bảo chắc chắn rằng điện cực tiếp tục ăn xuống để thâm nhập vào phôi. - Đo chiều rộng khe hở phóng điện. Việc đo chiều rộng khie hở phóng điện được thực hiện một cách gián tiếp qua việc đo điện áp phóng tia lửa điện Ue. Điện áp Ue chính là một đại diện chính xác khi điện cực đã tiến đầy đủ gần đến phôi để sinh ra sự phóng tia lửa điện. Nếu điện áp Ue tăng thì chiều rộng khe hở cũng tăng. Các chuyên gia thường coi điện áp Ue là điện áp khe hở. - Điện áp khe hở và khe hở phóng điện. Để duy trì một chiều rộng khe hở phóng điện là hằng số thì điện áp khe hở điện cực và phôi cần đo liên tục và điện cực phải được điều chỉnh. Sự điều chỉnh khe hở này bằng tay là không thể được. Nó phải được thực hiện bằng một hệ điều khiển điện tử. - Điều khiển khe hở phóng điện. Hệ điều khiển điện tử biết chính xác điện áp khe hở nào tương ứng với một khe hở rộng bao nhiêu. Vì vậy, nó cho những áp điện khe hở để thay đổi được và điều khiển được. Nó so sánh điện áp này với một giá trị danh nghĩa và điều chỉnh chiều rộng khe hở cho phù hợp. Nếu điện áp khe hở được đo giảm xuống (do điện cực hạ xuống quá nhiều) thì hệ điều khiển biết rằng khe hở đã trở lên quá hẹp và nó ra lệnh để động cơ servô nâng điện cực lên một lượng phù hợp. Xét một chu kỳ thời gian rộng hơn, hệ điều khiển liên tục hạ điện cực xuống để hớt vật liệu liên tục và đều đăn, có năng suất tốt. Trong thuật ngữ kỹ thuật, sự tự động điều khiển khe hở này được gọi là "điều khiển servô" (hình bên) - Sự điều chỉnh trước khe hở phóng điện: Người vận hành máy chọn I,ti,t0,Uz phù hợp với độ tính yêu cầu của bề mặt gia công và lượng hớt vật liệu mong muốn. Hệ điều khiển sẽ tự động điều chỉnh chiều rộng khe hở để làm tương xứng bước dòng điện và điện áp đánh nửa. Tuy nhiên, việc đặt chiều rộng khe hở bởi hệ thống điều khiển theo cách này có thể luôn luôn phù hợp một cách lý tưởng đối với các điều kiện ra công tia lửa điện riêng rẽ. Ví dụ, trong trường hợp gia công một rãnh sâu thì cần khe hở phóng điện có chiều rộng lớn hơn một chút để cho phép các phân tử đã bị mòn điện được thôi đi dễ dàng khỏi khe hở phóng điện. Vì vây, chiều rộng khe hở phóng điện có thể được điều chỉnh trước từ hệ điều khiển để phù hợp với các việc gia công. 6. Yếu tố điều chỉnh tham khảo REP. Cùng với sự điều khiển khe hở yếu tố điều chỉnh tham khảo REP là một số điều chỉnh dùng cho sự điều chỉnh lại khe hở điện cực "rộng ra" hay "hẹp lại" + REP thấp dùng để điều chỉnh khe hở hẹp lại. + REP cao dùng để điều chỉnh khe hở rộng ra (hình dưới) Khi I,t1,t0,Uz đã cho trước, có thể tối ưu hoá quá tình xung định hình để tuân theo các điều kiện hình học như hình dáng khích thước điện cực và dòng chảy. - Sự đặt yếu tố điều chỉnh tham khả REP: Với chiều rộng khe hở nhỏ có thể đạt được hệu quả gia công cao và do đó, lượng hớt vật liệu là cao cho cả hai trường hợp: gia công tinh ( bước dòng điện thấp ) và gia công thô ( bước dòng điện cao ). Vì vậy, yếu tố REP được giữ cho thấp như có thể được trong thực tế để điều chỉnh lại gần sát. Tuy nhiên, nếu yếu tố REP quá thấp thì dễ có khuyết tật do xảy ra hồ quang và ngắt mạch một cách thường xuyên hơn, do đó giảm hiệu quả gia công. Ngược lại, nếu yếu tố điều chỉnh tham khảo REP quá cao thì các xung dòng điện mở xảy ra thường xuyên hơn và cũng làm giảm hiệu quả gia công. - Quy tắc đặt yếu tố điều chỉnh tham khảo REP. Khi lập trình các dữ liệu của quát trình xung định hình, cần tuân theo các quy tắc sau đây: + Đầu tiên, xác định các thông số của quát trình I, t1, t0, Uz. + Sau đó đặt yếu tố điều chỉnh tham khảo REP để phối hợp các điều kiện hình học. - Các yếu tố REP thấp dùng cho gia công thô. - Các yếu tố REP cao dùng cho hốc sâu và hẹp. - Yếu tố REP cao dùng cho gia công tinh. - Tăng yếu tố REP nếu xảy ra các lỗi quá trình. 7. Độ nhạy cảm điều khiển khe hở VM Đầu tiên, hệ điều khiển đọc lướt các điểm đặt và các giá trị thực tế, so sánh chúng và cho các lệnh điều khiển tương ứng với động cơ servô. Vì tốc độ hoặc độ nhạy cảm của hệ điều khiển khe hở phóng điện có thể làm yếu hiệu quả trong những trường hợp gia công nhất định, nên hệ điều khiển MULTIFORM - 1 cho phép hiệu chỉnh độ nhạy cảm bằng yếu tố đặc biệt VM. Các nhà chuyên môn coi độ nhạy cảm của hệ điều khiển khe hở phóng điện là "độ nhạy cảm servô". - Sự điều chỉnh lại một cách nhạy cảm (VM lớn ). Sự điều chỉnh lại một cách nhậy cảm đưa đến kết quả là có sự tác động vào một số lớn các lệnh trong một đơn vị thời gian. Trong trường hợp xấu nhất, động cơ servô làm chuyển động các bàn trượt tiến lên, lùi về nhanh đến mức làm cho điện cực rung động, khiến hiệu quả phóng điện giảm. - Sự điều chỉnh lại một cách không nhạy cảm (VM nhỏ) Sự điều chỉnh lại một cách không nhạy cảm tức là chỉ tạo ra một ít các lệnh điều khiển trong một đơn vị thời gian. Trong trường hợp xấu nhất, điện cực giữ quá lâu trong vùng chiều rộng khe hở phóng điện quá rộng hoặc quá hẹp. Các lỗi quá trình như ngắt mạch hồ quang và các xung điện mở sẽ xảy ra thường xuyên hơn, làm giảm hiệu quả gia công. 8. Sự phóng điện nốt khi kết thúc gia công ERE. - Sự điều khiển vị trí (định vị). Bên cạnh vòng điều khiển chạy dao, hệ thống điều khiển còn có một vòng điều khiển thứ 2 dùng cho vị trí điện cực. Khi đã đạt tới điểm lập trình vì trí điện cực thì ngay lập tức, hệ điều khiển vị trí đóng máy phát và ngắt hệ điều khiển khe hở. Sự phóng tia lửa điện và bản thân quá trình xung định hình sẽ sớm hoàn thành khi điện cực đạt tới điểm đặt vị trí trong quá trình chuyển động chạy dao của nó. Hệ điều khiển lại tiếp tục trương trình gia công với bước tiếp theo. Trong trường hợp này đỉnh nhấp nhô vẫn còn ở trên bề mặt gia công. Kích thước cuối cùng vẫn duy trì nhưng chất lượng bề mặt gia công là chưa thoả đáng. Chính vì vậy mà cần đến một quá trình gọi là "sự phóng điện nốt" - Sự phóng điện nốt. Sau khi điện cực đạt tới vị trí điểm đặt, thay vì chuyển động ngay điện cực tới vị trí tiếp theo thì hệ điều khiển lại giữ nó ở vị trí của điểm đặt đó trong một khoảng thời gian ngắn. Trong thời gian đó, nhờ sự phóng điện nốt mà các tia lửa điện ấy có thể hớt đi các đỉnh nhấp nhô còn lại (hình trên) Trình tự này trong kỹ thuật xung định hình gọi là "sự phóng điện nốt" có thể so sánh "sự phóng điện nốt" với thời gian quay tại chỗ của dụng cụ ở đáy lỗ khi khoan (dwelltime). - Thực hiện thời gian phóng điện nốt bằng ERE. Có thể sử dụng chính lênh RER này để ngắt máy phát theo 4 cách khác nhau để hoặc là duy trì điện cực ở vị trí điểm đặt cuối cùng hoặc là rút nốt nó về vị trí ban đầu của nó. Chương III: Một số vấn đề về điện cực và vật liệu điện cực. 1. Yêu cầu của vật liệu điện cực Mọi vật liệu dẫn điện và dẫn nhiệt đều có thể dùng làm điện cực. Nhưng để sử dụng chúng một cách kinh tế và hiệu quả thì chúng phải thoả mãn các yêu cầu sau: Có tính dẫn điện tốt. Có các tính chất nhiệt vật lý tốt như độ dẫn nhiệt, khả năng nhận nhiệt, có điểm nóng chảy và điểm sôi cao. Có độ bền mòn cao, tức độ bền vững trong gia công tia lửa điện. Đây là tiêu chuẩn quan trọng nhất, nó được thể hiện bởi công thức về độ bền mòn E: E = Trong đó: l-Hệ số dẫn nhiệt. V-Khối lượng riêng. c-Nhiệt riêng. Tm-Nhiệt độ nóng chảy. Có độ bền mòn cơ học tốt, tức là phải có độ bền vững về hình dáng hình học khi gia công tia lửa điện. Phải có ứng suất riêng nhỏ, hệ số dãn nở nhiệt nhỏ. Có tính gia công tốt, nghĩa là phải dễ gia công. Đồng thời vật liệu điện cực phải rẻ, có khối lượng riêng nhỏ để có thể chế tạo các điện cực lớn nhưng không quá nặng làm ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của máy. 2. Các loại vật liệu điện cực. Người ta phân biệt ba nhóm vật liệu điện cực: Nhóm vật liệu kim loại: Đồng điện phân, đồng-volfram, bạc-volfram, đồng thau và thép. Nhóm vật liệu phi kim loại: Graphit. Nhóm vật liệu pha trộn kim loại-phi kim loại: Đồng-graphit. Ngoài ra, các vật liệu như: thép, volfram, nhôm, molipđen, hợp kim cứng.... chỉ đựơc sử dụng làm điện cực trong một số ứng dụng đặc biệt. Dưới đây ta đi tìm hiểu một vài vật liệu điện cực phổ biến nhất trong gia công tia lửa điện. Trong nhóm vật liệu kim loại, thường dùng đồng điện phân và đồng-volfram. Đồng điện phân: Đồng điện phân chứa ít nhất 99,92%Cu và tối đa 0,005%O2. Khối lượng riêng:8,9g/cm3 Điểm nóng chảy: 10830C. Điện trở riêng: 0,0178 Wmm2/m. Đồng điện phân phù hợp để gia công thép. Nó có thể được dùng nhiều lần để gia công thô hoặc gia công tinh. Việc gia công đồng điện phân hầu như không có khó khăn gì nhưng khó hơn graphit. Điện cực đồng điện phân cần được khử ứng suất nội để tránh bị biến dạng do sự giải phóng ứng suất nội trong khi gia công tia lửa điện. - Ưu điểm: Điện cực đồng điện phân có độ hớt vật liệu cao và độ mòn nhỏ. - Nhược điểm: Điện cực bằng đồng điện phân nặng và có độ dãn nở vì nhiệt lớn. Điện cực bằng đồng điện phân dễ bị biến dạng nên khi làm các điện cực mảnh dẻ thì điện cực không ổn định về hình dáng. . Đồng - volfram: Đồng-volfram gồm (65á80)% W, còn lại là đồng. Khối lượng riêng: 15á18 g/cm3. Điểm nóng chảy: khoảng 25000C. Điện trở riêng: 0,045á0,055 Wmm2/m Điện cực bằng đồng-volfram có độ bền mòn cao là nhờ có mặt của volfram, có tính dẫn điện cao là nhờ có đồng. Điện bằng đồng-volfram đạt được chất lượng bề mặt gia công tia lửa điện tương đương với điện cực đồng điện phân, nhưng đồng-volfram có độ bền cao hơn. Lượng hớt vật liệu tốt hơn đồng điện phân, nhưng tính gia công kém hơn. Nhược điểm lớn của đông-volfram là khối lượng riêng lớn và giá thành cao nên kích thước của điện cực bị giới hạn. . Graphit: Graphit là cácbon tinh khiết với 0,1% tro. Khối lượng riêng: 1,6á1,85 g/cm3 Điện trở riêng: 8á15Wmm2/m Độ bền gẫy: 200á700 kg/cm2. Graphit có cấu trúc gốm nên nó có độ bền hình dáng-nhiệt rất cao và hơn nữa, nó rất bền nóng. Graphit cũng thích hợp để gia công thép. Khi gia công thép, nếu graphit đấu cực dương sẽ có độ mòn ít hơn so với đồng. Với đồng điện phân, nếu tăng cường độ phóng điện thì luôn luôn gắn với việc điện cực bị mòn nhiều hơn. Nhưng ở graphit thì khác, nếu tăng cường độ phóng tia lửa điện thì sự mòn điện cực không đổi, chỉ khi dòng phóng tia lửa điện rất cao (trên 200A) thì mới có sự thay đổi độ mòn điện cực. - Ưu điểm Graphit có thể được gia công cơ một cách rất dễ dàng, và được chế tạo nhanh hơn đồng 10 lần. Do khối lượng riêng thấp nên graphit trở thành vật liệu lý tưởng để làm các điện cực lớn. Graphit có độ bền nhiệt cực kỳ cao, không bị nóng chảy ngay cả ở 36000C. Graphit có độ bền xung nhiệt. Graphit có tính dẫn điện tốt, độ dẫn điện là 10 mWm. Graphit có độ dẫn nhiệt cao hơn nhiều kim loại. Độ giãn nở nhiệt rất thấp, bằng 3.10-6/K và chỉ bằng 1/6 độ giãn nở nhiệt của đồng điện phân (17.10-6/K). Dưới tác dụng của nhiệt trong quá trình gia công tia lửa điện các điện cực graphit vẫn giữ được hình dáng ngay cả khi các điện cực có thành mỏng và phức tạp. Nhược điểm: Graphit dòn, làm yếu đôi chút quan hệ mài mòn ở góc điện cực. Graphit không thích hợp khi gia công tinh, do đạt độ nhám thấp. Graphit có độ hạt càng nhỏ thì càng đắt. .Đồng-graphit: Khối lượng riêng: 2,4á3,2 g/cm3 Điện trở riêng: 3á5 Wmm2/m. Độ bền gẫy: 700á900 kg/cm2. Để pha trôn ra đông-graphit, người ta dùng phương pháp chân không, trong đó để đồng điền đầy các lỗ hổng của graphit. Do vậy trong quá trình gia công tia lửa điện, đồng có xu hướng chảy ra khỏi các lỗ hổng của graphit nên chất lượng bè mặt gia công không được tốt như graphit. Vật liệu điện cực đồng-graphit chỉ dùng cho những nhiệm vụ đặc biệt vì nó rất đắt, nhưng nó có độ bền vững tốt hơn so với graphit nên thường được dùng làm các điện cực nhỏ cho các chi tiết tinh xảo. 3. Gia công xung định hình nhiều giai đoạn. Việc gia công xung định hình theo nhiều giai đoạn có thể được thực hiện bằng hai cách: Dùng một điện cực nhưng trong mỗi giai đoạn sử dụng một chế độ gia công khác nhau, thường là gia công thô trước, gia công tinh sau để rút ngắn thời gian hoàn thành lòng khuôn nhưng vẫn đảm bảo chất lượng yêu cầu. Sử dụng nhiều điện cực đơn giản cho nhiều giai đoạn để gia công một lòng khuôn phức tạp. Sự tính toán chính xác về hình dáng điện cực được sử dụng để tiết kiệm thời gian và tiền bạc. Đây là vấn đề của tính hiệu quả trong việc chọn phương án chế tạo điện cực. Trong việc chế tạo điện cực người ta có thể chọn một trong hai phương án: + Gia công bằng một điện cực phức tạp trong một bước. + Gia công bằng nhiều điện cực đơn giản trong nhiều giai đoạn. Nếu so sánh chi phí sản xuất của hai phương án trên thì phương án thứ hai thường kinh tế hơn. Một bề mặt vừa tinh vừa phức tạp có thể nhận được bằng cách sử dụng nhiều điện cực đơn giản và gia công trong nhiều giai đoạn. Trong sản xuất tự động hoá, quá trình gia công nhiều giai đoạn dùng nhiều điện cực khác nhau, người ta sử dụng một bộ thay đổi điện cực tự động, còn gọi là magazin điện cực. Nó sẽ tự động thay đổi điện cực theo chương trình định sẵn. 4. Gia công xung định hình với chức năng hành tinh. Chức năng hành tinh là chức năng của hệ điều khiển để tạo ra các trình tự chuyển động phức tạp của điện cực được lập trình từ trước trong hệ điều khiển của máy. Có thể sử dụng các chức năng hành tinh để chế tạo các long khuôn mà không phụ thuộc vào hình dáng và kích thước của điện cực. Điều này cho phép sử dụng các điện cực nhỏ hơn và kinh tế hơn. Ta có thể đạt được độ chính xác cao về kích thước mà không phải nỗ lực nhiều nhờ kỹ thuật hành tinh . ở một vài mm cuối cùng của lòng khuôn ta có thể đạt được bằng việc gia công nhắc lại bằng một điện cực đơn giản. Phương pháp này bù được độ mòn của điện cực. Trong khi đó nếu dùng phương pháp thông thường thì ta phải dùng một điện cực phức tạp đắt tiền và phải thường xuyên thay nó do chúng bị mòn. Có nhiều quỹ đạo chuyển động hành tinh có thể thực hiện theo các kiểu khác nhau, c._. mác hợp kim cứng, với mác T15K6 ị K3 = 1,0 - K4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công, với trạng thái bề mặt gia công có vỏ cứng và sb>700MPa ịK4 = 0,9 - K5: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều rộng phay,với tỷ số B/D=64/100 =0,64 ị K5 = 1,0 - K6: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính, với góc nghiêng chính jo = 60o ị K6 = 1,0 ị Vt = Vo.K1.K2.K3.K4.K5.K6 Vt = 352.0,89.1,0.0,9.1,0.1,0 = 281,952 m/phút. Số vòng quay trục chính là: nt = vg/phút - Chọn theo chuỗi số vòng quay của máy: nm = 950 vòng/phút. - Tốc độ cắt thực tế: Vtt = m/ph. - Lượng chạy dao phút: SPh = SZ.Z.nm = 0,1.10.950 = 950 mm/ph. * Phay tinh: - Chiều sâu cắt: t = 0,7 mm. - Lượng chạy dao vòng S0(mm/vòng). Từ bảng 5-125[2], với: Thép có sb>700Mpa Góc nghiêng phụ: j1 = 20 Phay đạt độ nhám Rz = 10mm. ị S0 = 1,1á0,8 mm/vòng, chọn S0 = 1,0 mm/vòng. ị Lượng chạy dao răng SZ = mm/răng. Tính toán tương tự như phay thô ta được kết quả: nm = 950 vòng/phút Vtt = 298,45 m/ph - Công suất cắt yêu cầu: Từ bảng 5-129[2], với: Thép gia công có sb=600á1000 Mpa DxZ = 100x14 Lượng chạy dao phút SPh = 950 mm/ph Chiều sâu cắt t = 1,0 mm Bề rộng phay B = 86 mm ị công suất cắt N0 = 3,8 kw - Công suất cắt thực tế khi tính đến các yế tố ảnh hưởng: N = N0.K1.K2. Trong đó: - K1: Hệ số ảnh hưởng phụ thuộc vào góc nghiêng chính j0, Với j0 = 600 ị K1 = 1,0 - xK2: Hệ số ảnh hưởng phụ thuộc vào góc trước g0, với g0 = 00 ị K2 = 0,89 ị N = 3,8.1,0.0,89 = 3,392 kw. ị Máy đủ công suất cắt. 3. Nguyên công 3: Mài hai mặt phẳng đạt kích thước 38±0,05. Trong nguyên công mài này ta gá đặt 6 phôi cùng trên bàn từ của máy mài, (hai hàng mỗi hàng 3 phôi). Trong nguyên công mài này ta tiến hành theo hai bước: + Mài thô: Lượng dư mài thô Zb = 0,2 mm + Mài tinh: Lượng dư mài tinh Zb = 0,1 mmm. * Sơ đồ định vị và kẹp chặt: Phôi được định vị và kẹp chặt trên bàn từ máy mài, lực từ rất mạnh. * Chọn máy: Chọn máy mài phẳng có bàn từ 3B772 * Chọn đá mài: Từ bảng 4-170[1] ta chọn đá mài có chất kết dính Kêramit, có các thông số sau: D = 125mm, H = 50mm, d = 30mm, độ hạt 50-M28. * Chọn chế độ cắt: * Mài thô: - Lượng dư mài thô Zb = 0,2 mm Từ bảng 5-55[2] với vật liệu gia công là thép hợp kim cứng, mài thô: Vđm = 20á30 m/s ị chọn Vđm = 25 m/s Vphôi= 4á5 m/ph ị chọn Vphôi = 5 m/ph t = 0,03á0,04 mm ị chọn t = 0,035 mm S = 0,5á1,0 mm/hành trình ị Chọn S = 0,6 mm/htr. Từ Bảng 5-218[2] với, Tốc độ chuyển động của bàn nb=5 m/ph Chiều rộng được mài là Bbm = 128 mm ị lượng chạy dao theo chiều sâu là: So=0,038 mm/vòng Với Bbm = Trong đó: : Diện tích mài tổng cộng, mm2. Lx : Chiều dài hành trình bàn, mm. Do trong quá trình mài ta gá đặt 6 phôi cùng một lúc thành hai hàng, mỗi hàng 3 phôi, nên ta có: = 6.64.86 = 33024 mm2. Lx = 3.86 = 258 mm ị Bbm = mm. Lượng chạy dao theo chiều sâu thực tế: Ss = So.K K: là hệ số điều chỉnh lượng chạy dao theo chiều sâu, phụ thuộc vào vật liệu gia công. Từ bảng 5-218[2] với vật liệu gia công là thép đã tôi ị K = 1,0 ị Ss = 0,038.1,0 = 0,038 mm/htr * Mài tinh: - Lượng dư mài tinh Zb = 0,1 mm Từ bảng 5-55[2] với vật liệu gia công là thép hợp kim cứng, mài tinh: Vđm = 25á35 m/s ị chọn Vđm = 30 m/s Vphôi= 2á3 m/ph ị chọn Vphôi = 3 m/ph t = 0,01á0,02 mm ị chọn t = 0,015 mm S = 0,3á0,4 mm/hành trình ị Chọn S = 0,4 mm/htr. Từ bảng 5-219[2], với: Bbm = 128 mm nb = 3 m/ph ị lượng chạy dao theo chiều sâu So = 0,024 mm/htr. - Lượng chạy dao theo chiều sâu thực tế là: Ss = So.K1.K2 - K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu gia công và đường kính đá mài. Tra bảng 5-219[2] , với: Vật liệu gia công là thép đã tôi Đường kính đá mài nhỏ hơn 320 mm ị K1 = 0,8 - K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào độ chính xác gia công. Tra bảng 5-220[2] , với: Độ chính xác kích thước là: 0,05 mm Lượng dư gia công là: 0,1 mm ị K2 = 0,63 ị Ss = So.K1.K2 = 0,024.0,8.0,63 = 0,012096 mm/htr. - Công suất cắt yêu cầu: Tra bảng 5-220[2] , với: Chiều rộng được mài Bbm = 128 mm. Tốc độ chuyển động của chi tiết nct = 5 m/ph Lượng chạy dao theo chiều sâu S = 0,038 mm/htr. ị No = 26,5 kw - Công suất cắt yêu cầu thực tế là: Ne = No.K1.K2 - K1: Hệ số điều chỉnh cho công suất cắt phụ thuộc vào vật liệu gia công Tra bảng 5-220[2] , với thép có tôi ị K1 = 1,1 - K2: Hệ số điều chỉnh cho công suất cắt phụ thuộc vào độ cứng và chiều dầy đá mài. Tra bảng 5-220[2], với: Chiều dầy đá mài: 50 mm Độ cứng đá mài: CM1áCM2 ị K2 = 0,9 ị Ne = No.K1.K2 = 26,5.1,1.0,9 = 26,235 kW 4 Nguyên công 4: Hàn đính với một tấm đế để chuẩn bị cho nguyên công gia công trên máy CNC 5. Nguyên công 5: Gia công bề mặt lòng cối, phay hạ bậc tạo vai khoan lỗ lắp ghép lỗ lắp chày tạo lỗ trên máy CNC. 6. Nguyên công 6: Tháo rời tấm đế và làm sạch ba via do vết hàn để lại trên mép chi tiết bằng máy mài tay. 7. Nguyên công 7: Nhiệt luyện tôi ram đạt độ cứng 42-50 HRC Sơ đồ nhiệt luyện: 8. Nguyên công 8: Kiểm tra trung gian. Kiểm tra độ phẳng của mặt phẳng đáy của miếng ghép bằng đồng hồ so, độ không phẳng < 0,05 mm. Kiểm tra độ không vuông góc giữa các mặt bên và mặt đáy miếng ghép, độ không vuông góc < 0,1 mm. Kiểm tra độ song song của các cặp mặt phẳng bên của miếng ghép, độ không song song < 0,1 mm trên toàn bộ chiều dài. Lập quy trình công nghệ gia công miếng ghép 2 cối: 1. Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi: Chọn phôi thanh tiêu chuẩn f12, vật liệu chế tạo là thép Standard 2316, có các thành phần hoá học như đã giới thiệu ở trên. 2. Nguyên công 2: Tiện. * Sơ đồ gá đặt và kẹp chặt: Phôi được định vị và kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu tự định tâm trên máy tiện 1A62. * Chọn máy: Chọn máy tiện vạn năng 1A62 * Chọn dao: Để gia công miếng ghép chày 2 ta tiến hành tiện từ phôi thanh tiêu chuẩn, được thực hiện tiện theo các bước sau: + Tiện mặt đầu. + Tiện thô. + Tiện tinh. + Tiện cắt đứt. Tương ứng ta chọn các loại dao: + Dao tiện và tiện mặt đầu: Từ bảng 4.5[1], ta chọn dao tiện ngoài thân thẳng gắn mảnh hợp kim cứng có các thông số sau: L = 120; h = 20; n = 9; b = 16; j = 450; r1 = 8; l = 12; R = 1,0 + Dao tiện cắt đứt: Từ bảng 4.10[1], chọn dao tiện cắt đứt gắn mảnh hợp kim cứng có các thông số sau: Đường kính gia công lớn nhất D = 30 mm. L = 100; h = 16; b = 10; p = 20; l = 3 Chế độ cắt: Tiện mặt đầu: Chiều sâu cắt t = 1 mm. Ta chọn chế độ tiện mặt đầu như tiện thô, và có kết quả như tính toán ở dưới. Tiện thô f10: Chiều sâu cắt: t = mm Lượng chạy dao: Từ bảng 5.11[2], với: Đường kính chi tiết tới 20 mm Kích thước dao từ 16x20 đến 25x25 Vật liệu gia công là thép chịu nhiệt. Chiều sâu cắt t = 1 mm ị lượng chạy dao S = 0,3á0,4 mm/vòng, chọn S = 0,4 mm/vòng. Do thép đã qua tôi ị S = S0.K Với K: Hệ số điều chỉnh, K = 0,8 ị S = 0,4.0,8 = 0,32 mm/vòng. Tốc độ cắt: Từ bảng 5.64[2], với: Giới hạn bền của vật liệu gia công sB = 850 Mpa Lượng chạy dao S = 0,32 mm/vòng Chiều sâu cắt t =1 mm Tiện dọc ngoài ị V0 = 182 m/phút Tốc độ cắt thực tế: V = V0.K1.K2.K3.K4.K5 Trong đó: K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao, với chu kỳ bền của dao T = 60 phút ị K1 = 1,0 K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính của dao, với j =450 ị K2 = 1,0 K3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phô, với phôi không có vỏ cứng ị K3 = 1,0. K4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim của dao, với mác hợp kim của dao là T15K6 ị K4 = 1,0 K5: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tỷ số đường kính khi tiện ngang, Có ị K5 = 0,85 ị Vt = 182.1,0.1,0.1,0.1,0.0,85 = 154,7 m/ph. Số vòng quay trục chính: n = vòng/phút. Ta nhận thấy số vòng quay quá lớn, vượt giới hạn số vòng quay của máy, nên ta giảm số vòng quay của trục chính, chọn n m = 715 vòng/phút ị tốc độ cắt thực Vtt = m/ph. Tiện thô f7: Chiều sâu cắt t = mm Ta chọn chế độ cắt như bước tiện thô f10: Lượng chạy dao S = 0,32 mm/vòng Tôc độ cắt V = 26,95 m/ph Số vòng quay trục chính n = 715 vòng/phút Tiện tinh f6,5: Chiều sâu cắt t = mm Lượng chạy dao: Từ bảng 5.14[2], với: Độ nhám đạt được sau khi gia công Ra = 0,63 mm Bán kính đỉnh dao R = 1 mm Giới hạn bền của vật liệu gia công sB = 700á900Mpa ị lượng chạy dao S = 0,12 mm/vòng Tốc độ cắt: Từ bảng 5.64[2], với: Giới hạn bền của vật liệu gia công sB = 850 Mpa Lượng chạy dao S = 0,12 mm/vòng Chiều sâu cắt t = 0,25 mm Tiện dọc ngoài ị V0 = 260 m/phút Tốc độ cắt thực tế: V = V0.K1.K2.K3.K4.K5 Trong đó: K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao, với chu kỳ bền của dao T = 60 phút ị K1 = 1,0 K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính của dao, với j =450 ị K2 = 1,0 K3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phô, với phôi không có vỏ cứng ị K3 = 1,0. K4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim của dao, với mác hợp kim của dao là T15K6 ị K4 = 1,0 K5: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tỷ số đường kính khi tiện ngang, Có ị K5 = 0,85 ị Vt = 260.1,0.1,0.1,0.1,0.0,85 = 241,4 m/ph. Số vòng quay trục chính: n = vòng/phút. Ta nhận thấy số vòng quay quá lớn, vượt giới hạn số vòng quay của máy, nên ta giảm số vòng quay của trục chính, chọn n m = 715 vòng/phút ị tốc độ cắt thực Vtt = m/ph. Tiện cắt đứt đạt chiều dài 38+0,1. Chọn chế độ cắt như khi tiện tinh: n = 715 vòng/phút lượng chạy dao S = 0,12 mm/vòng 3. Nguyên công 3: Phay tạo mặt lục giác. * Sơ đồ gá đặt và kẹp chặt: Phôi được định vị bằng mặt phẳng đáy và khối V dài, toàn bộ hệ thống được đặt trên êtô quay phân độ. Lực kẹp được tác dụng từ êtô. * Chọn máy: Chọn máy phay ngang 6H82 có các thông số: Giới hạn số vòng quay: nm = 30 á 1500 vòng/phút. Số cấp tốc độ: n = 18 Công suất động cơ chính: N = 1,7 Kw Chọn dao: Chọn dao phay đĩa ba mặt liền khối. Từ bảng 4.82[1], ta có các thông số của dao: D = 50; B = 8; d = 16; số răng Z = 14 Chọn chế độ cắt: Chiều sâu phay t = 5 mm Bề rộng phay B = 0,5 mm Lượng chạy dao: Từ bảng 5.163[2], với Chiều sâu phay t = 5 mm Đường kính dao D = 50 mm số răng dao phay Z = 14 răng ị lượng chạy dao răng SZ = 0,12á0,08 mm/răng, chọn SZ = 0,1 mm/răng ị Lượng chạy dao vòng S = SZ.Z = 0,1.14 =1,4 mm/vòng. Tốc độ cắt: Từ bảng 5.164[2], với: Chu kỳ bền của dao T = 120 phút Chiều sâu phay t = 5 mm Bề rộng phay B = 0,5 mm Lượng chạy dao răng Sz = 0,1 mm/răng Tỉ số D/Z = 50/14 ị tốc độ cắt V0 = 45 m/ph Tốc độ cắt thực tế V = V0.K1.K2 Trong đó: K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vơ tính của thép Từ bảng 5.120[2], với: Giới hạn bền của vật liệu gia công sB = 810á930Mpa Nhóm thép Crom-Molipden ị K1 = 0,75 K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao, Từ bảng 5.120[2], với ị K2 = 1,0 ị Vt = 45.0,75.1,0 = 33,75 m/ph Số vòng quay trục chính n = vòng/phút. 4. Nguyên công 4: Gia công nguội. Đánh bóng phần tạo hình sản phẩm đạt độ nhám Ra = 0,32 mm. V. tính toán thời gian nguyên công. Vì đây là dạng sản xuất đơn chiếc nên việc tính thời gian nguyên công là không cần thiết. Tuy nhiên em cung xin trình bày cách tính thời gian cho một số nguyên công điển hình. Ta có thời gian nguyên công được xác định theo công thức sau: Ttc = T0 + TP + TPV + Ttn Trong đó: Ttc: Thời gian từng chiếc (thời gian nguyên công). T0: Thời gian cơ bản (thời gian cần thiết để biến đổi trực tiếp hình dạng kích thước và tính chất cơ lý của chi tiết). Tp: Thời gian phụ (thời gian cần thiết để người công nhân gá, tháo chi tiết, mở máy, chọn chế độ cắt, dịch chuyển ụ dao và bàn máy, kiểm tra kích thước chi tiết...). Ta có thể lấy gần đúng TP = 10%T0. TPV: Thời gian phục vụ chỗ làm gồm: + Thời gian phục vụ kỹ thuật để thay đổi dụng cụ, sửa đá, mài dao, điều chỉnh máy, điều chỉnh dụng cụ... Tpvkt = 8%T0. + Thời gian phục vụ tổ chức để tra dầu cho máy, thu dọn chỗ làm việc, bàn dao ca kíp: Tpvtc = 3%T0. Ttn: Thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân: Ttn = 5%T0. Xác định thời gian cơ bản cho từng nguyên công: Theo các bảng 27[6], 28[6], 29[6], 30[6], 31[6], 32[6] ta xác định được các công thức tính thời gian cơ bản cho từng bước của từng nguyên công và thời gian cơ bản của từng nguyên công: To = (phút). Với: L: chiều dài bề mặt gia công (mm). L1: chiều dài ăn dao (mm). L2: chiều dài thoát dao (mm). S: lượng chạy dao vòng (mm/vòng). n: số vòng quay hoặc hành trình kép trong một phút. Thời gian cơ bản gia công áo chày 1. Thời gian cơ bản nguyên công 2: Phay hai mặt phẳng đáy. Thời gian cơ bản khi gia công một mặt được tính: To = (phút). Trong đó: L = 305 mm L1 = mm Với: D: Đường kính dao phay, D = 100 mm T: Chiều sâu cắt, t = 0,7 mm L1 = L2 = 2á5 mm ị lấy L2 = 3 mm. S: Lượng chạy dao vòng, S = 1 mm/vòng n: Số vòng quay trục chính, n = 95 vòng/phút. i: Số lần chạy dao, i = 4 ị T0 = (phút). ị Thời gian gia công hai mặt: T02 = 2.T0 = 2.13,4 = 26,8 (phút) 2. Thời gian cơ bản nguyên công 3: Mài hai mặt phẳng đáy. Thời gian cơ bản được tính theo công thức: To = (phút). Trong đó: L: Chiều dài bề mặt gia công, L = 2x305 mm L1: Chiều dài ăn dao, L1 = 5 mm L2: Chiều dài thoát dao, L2 = 5 mm Vb: Vận tốc bàn mài, Khi mài thô: Vb = 5 m/phút. Khi mài tinh: Bb = 3 m/phút. Bc: Bề rộng mài, Bc = 295 mm. Sc: Lượng chạy dao ngang. Khi mài thô: Sc = 0,6 mm/htr Khi mài tinh: Sc = 0,4 mm/htr Bk: Bề rộng đá mài, Bk = 50 mm h: Lượng dư mài Khi mài thô: h =0,2 mm Khi mài tinh: h = 0,1 mm t: Chiều sâu mài. Khi mài thô: t = 0,035 mm Khi mài tinh: t = 0,015 mm m: Số chi tiết được gia công đồng thời trên bàn máy, m = 2. ị Khi mài thô: Tthô = phút. ị Khi mài tinh: Ttinh = phút ị Thời gian mài hai mặt đáy: T03 = 2.(Tthô + Ttinh) = 2.(4,96 + 14,5) = 38,92 phút. 3. Thời gian cơ bản nguyên công 4: * Bước 1: Phay các mặt bên đạt kích thước 290. Thời gian cơ bản khi gia công một mặt được tính: To = (phút). Trong đó: L: Chiều dài bề mặt gia công, L = 305 mm L1 = mm Với: D: Đường kính dao phay, D = 50 mm t: Chiều sâu cắt. Khi phay thô: t = 1,5 mm ị L1 = Khi phay tinh: t = 1 mm ị L1 = L2 = 2á5 mm ị lấy L2 = 3 mm. S: Lượng chạy dao vòng. Khi phay thô: S = 0,6 mm/vòng Khi phay tinh: S = 0,6 mm/vòng n: Số vòng quay trục chính, Khi phay thô: n = 252 vòng/phút. Khi phay tinh: n = 200 vòng/phút. i: Số lần chạy dao, i = 1 Khi phay thô: TThô = (phút). Khi phay tinh: TTinh = (phút). ị Thời gian gia công một mặt: TMặt = Tthô + TTinh = 2,15 + 2,71 = 4,86 (phút) ị Thời gian gia công hai mặt là: T04 = 2.4,86 = 9,72 (phút). * Bước 2: Phay hai mặt phẳng đạt kích thước 300. Thời gian cơ bản khi gia công một mặt được tính: To = (phút). Trong đó: L: Chiều dài bề mặt gia công, L = 290 mm L1 = mm Với: D: Đường kính dao phay, D = 50 mm t: Chiều sâu cắt. Khi phay thô: t = 1,5 mm ị L1 = Khi phay tinh: t = 1 mm ị L1 = L2 = 2á5 mm ị lấy L2 = 3 mm. S: Lượng chạy dao vòng. Khi phay thô: S = 0,6 mm/vòng Khi phay tinh: S = 0,6 mm/vòng n: Số vòng quay trục chính, Khi phay thô: n = 252 vòng/phút. Khi phay tinh: n = 200 vòng/phút. i: Số lần chạy dao, i = 1 Khi phay thô: TThô = (phút). Khi phay tinh: TTinh = (phút). ị Thời gian gia công một mặt: TMặt = Tthô + TTinh = 2,05 + 2,58 = 4,63 (phút) ị Thời gian gia công hai mặt là: T05 = 2.4,63 = 9,26 (phút). 4. Thời gian cơ bản nguyên công 7: Khoan khoét doa… Gia công 4 lỗ lắp bulông khuôn trước M12. Khoan lỗ f8: Thời gian cơ bản khi khoan lỗ được tính theo công thức: Tkhoan = phút. Trong đó: L: Chiều dài lỗ khoan, L = 38 mm L1 = , Theo hình 4.16[1] ị j = 118o/2 = 59o ị L1 = mm L2 = (1á3) mm, chọn L2 = 2 mm. S: Lượng chạy dao vòng, S = 0,1 mm/vòng n: Số vòng quay của trục chính, n = 640 vòng/phút. i: Số lần chạy dao, i = 4. ị Tkhoan = phút. Khoét lỗ f11: Tkhoét = phút. Trong đó: L: Chiều dài lỗ khoan, L = 38 mm L1 = ị L1 ằ 3 mm S: Lượng chạy dao vòng, S = 0,45 mm/vòng n: Số vòng quay của trục chính, n = 1600 vòng/phút. i: Số lần chạy dao, i = 4. L2 = 1á3 , chọn L2 = 2 mm ị Tkhoét = phút. 5. Thời gian nguyên công 14: Khoan khoét doa vát mép 4 lỗ dẫn hướng Khoan lỗ f29,25: Thời gian cơ bản khi khoan lỗ được tính theo công thức: Tkhoan = phút. Trong đó: L: Chiều dài lỗ khoan, L = 76 mm L1 = , Theo hình 4.16[1] ị j = 118o/2 = 59o ị L1 = mm L2 = (1á3) mm, chọn L2 = 2 mm. S: Lượng chạy dao vòng, S = 0,063 mm/vòng n: Số vòng quay của trục chính, n = 252 vòng/phút. i: Số lần chạy dao, i = 4. ị Tkhoan = phút. Khoét lỗ f29,8: Tkhoét = phút. Trong đó: L: Chiều dài lỗ khoan, L = 76 mm ị L1 ằ 2 mm S: Lượng chạy dao vòng, S = 0,063 mm/vòng n: Số vòng quay của trục chính, n = 1013 vòng/phút. i: Số lần chạy dao, i = 4. L2 = 1á3 , chọn L2 = 2 mm ị Tkhoét = phút. Doa thô lỗ f29,92: TDoa_thô = phút. Trong đó: L: Chiều dài lỗ khoan, L = 76 mm ị L1 ằ 2 mm S: Lượng chạy dao vòng, S = 1,2 mm/vòng n: Số vòng quay của trục chính, n = 65 vòng/phút. i: Số lần chạy dao, i = 4. L2 = 1á3 , chọn L2 = 2 mm ị TDoa_thô = phút. Doa tinh lỗ f30: TDoa_tinh = phút. Trong đó: L: Chiều dài lỗ khoan, L = 76 mm ị L1 ằ 2 mm S: Lượng chạy dao vòng, S = 1,2 mm/vòng n: Số vòng quay của trục chính, n = 65 vòng/phút. i: Số lần chạy dao, i = 4. L2 = 1á3 , chọn L2 = 2 mm ị TDoa_tinh = phút. Thời gian cơ bản gia công miếng ghép chày 1. Thời gian cơ bản nguyên công 2: Bước 1: Phay hai mặt phẳng đạt kích thước 61,8±0,1 mm. Thời gian cơ bản khi gia công một mặt được tính: To = (phút). Trong đó: L: Chiều dài bề mặt gia công,L = 70 mm L1: Chiều dài ăn dao, L1 = mm Với: D: Đường kính dao phay, D = 100 mm t: Chiều sâu cắt. Khi phay thô: t = 1,3 mm, ị L1 = Khi phay tinh: t = 0,8 mm. ị L1 = mm L2 = 2á5 mm ị lấy L2 = 3 mm. S: Lượng chạy dao vòng. Khi phay thô: S = 1 mm/vòng Khi phay tinh: S = 1 mm/vòng n: Số vòng quay trục chính. Khi phay thô: n = 950 vòng/phút. Khi phay tinh: n = 950 vòng/phút. i: Số lần chạy dao, i = 1 ị TThô = (phút). ị TTinh = (phút) ị Thời gian gia công hai mặt: T02 = TTinh + TThô = 0,09 +0,09 = 0,18 (phút) Bước 2: Phay hai mặt phẳng đạt kích thước 48,8±0,1 mm. Thời gian cơ bản khi gia công một mặt được tính: To = (phút). Trong đó: L: Chiều dài bề mặt gia công, L = 61 mm L1: Chiều dài ăn dao, L1 = mm Với: D: Đường kính dao phay, D = 100 mm t: Chiều sâu cắt. Khi phay thô: t = 1,3 mm, ị L1 = Khi phay tinh: t = 0,8 mm. ị L1 = mm L2 = 2á5 mm ị lấy L2 = 3 mm. S: Lượng chạy dao vòng. Khi phay thô: S = 1 mm/vòng Khi phay tinh: S = 1 mm/vòng n: Số vòng quay trục chính. Khi phay thô: n = 950 vòng/phút. Khi phay tinh: n = 950 vòng/phút. i: Số lần chạy dao, i = 1 ị TThô = (phút). ị TTinh = (phút) ị Thời gian gia công hai mặt: T02 = TTinh + TThô = 0,08 + 0,08 = 0,16 (phút) Bước 3: Phay hai mặt phẳng đạt kích thước 70±0,1 mm. Thời gian cơ bản khi gia công một mặt được tính: To = (phút). Trong đó: L: Chiều dài bề mặt gia công, L = 48 mm L1: Chiều dài ăn dao, L1 = mm Với: D: Đường kính dao phay, D = 100 mm t: Chiều sâu cắt. Khi phay thô: t = 1,3 mm, ị L1 = Khi phay tinh: t = 0,8 mm. ị L1 = mm L2 = 2á5 mm ị lấy L2 = 3 mm. S: Lượng chạy dao vòng. Khi phay thô: S = 1 mm/vòng Khi phay tinh: S = 1 mm/vòng n: Số vòng quay trục chính. Khi phay thô: n = 950 vòng/phút. Khi phay tinh: n = 950 vòng/phút. i: Số lần chạy dao, i = 1 ị TThô = (phút). ị TTinh = (phút) ị Thời gian gia công hai mặt: T02 = TTinh + TThô = 0,07 + 0,07 = 0,14 (phút) Thời gian cơ bản nguyên công 3: Mài hai mặt phẳng đạt kích thước 60±0,05 mm. Thời gian cơ bản cho mài được tính theo công thức: To = (phút). Trong đó: L: Chiều dài bề mặt gia công, L = 3x48 mm L1: Chiều dài ăn dao, L1 = 5 mm L2: Chiều dài thoát dao, L2 = 5 mm Vb: Vận tốc bàn mài, Khi mài thô: Vb = 5 m/phút. Khi mài tinh: Bb = 3 m/phút. Bc: Bề rộng mài, Bc = 2x70 mm. Sc: Lượng chạy dao ngang. Khi mài thô: Sc = 0,6 mm/htr Khi mài tinh: Sc = 0,4 mm/htr Bk: Bề rộng đá mài, Bk = 50 mm h: Lượng dư mài Khi mài thô: h = 0,3 mm Khi mài tinh: h = 0,1 mm t: Chiều sâu mài. Khi mài thô: t = 0,035 mm Khi mài tinh: t = 0,015 mm m: Số chi tiết được gia công đồng thời trên bàn máy, m = 6. ị Khi mài thô: Tthô = phút. ị Khi mài tinh: Ttinh = phút ị Thời gian mài hai mặt đáy: T03 = 2.(Tthô + Ttinh) = 2.(0,34 + 0,67) = 2,02 phút. Thời gian cơ bản nguyên công 5: Mài hai mặt phẳng đạt kích thước 48±0,05 mm. Thời gian cơ bản cho mài được tính theo công thức: To = (phút). Trong đó: L: Chiều dài bề mặt gia công, L = 3x61 mm L1: Chiều dài ăn dao, L1 = 5 mm L2: Chiều dài thoát dao, L2 = 5 mm Vb: Vận tốc bàn mài, Khi mài thô: Vb = 5 m/phút. Khi mài tinh: Bb = 3 m/phút. Bc: Bề rộng mài, Bc = 2x70 mm. Sc: Lượng chạy dao ngang. Khi mài thô: Sc = 0,6 mm/htr Khi mài tinh: Sc = 0,4 mm/htr Bk: Bề rộng đá mài, Bk = 50 mm h: Lượng dư mài Khi mài thô: h = 0,3 mm Khi mài tinh: h = 0,1 mm t: Chiều sâu mài. Khi mài thô: t = 0,035 mm Khi mài tinh: t = 0,015 mm m: Số chi tiết được gia công đồng thời trên bàn máy, m = 6. ị Khi mài thô: Tthô = phút. ị Khi mài tinh: Ttinh = phút ị Thời gian mài hai mặt đáy: T03 = 2.(Tthô + Ttinh) = 2.(0,43 + 0,84) = 2,54 phút. Thời gian cơ bản nguyên công 9: Gia công thô hốc lắp miếng ghép. Thời gian cơ bản khi phay bằng dao phay ngón được tính bằng công sau: T08 = (phút). Trong đó: L: Chiều dài bề mặt gia công, L = 61 mm. L1: Chiều dài ăn dao. L2: Chiều dài thoát dao L1 = L2 = 1á2 mm, lấy L1 = L2 = 2 mm Sd: Lượng chạy dao phút dọc chi tiết, Sd = 150 mm/phút. ị T08 = (phút). Thời gian cơ bản nguyên công 10: Phay thô rãnh lắp miếng ghép. Thời gian cơ bản khi phay rãnh khi phay bằng dao phay ngón được tính theo công thức: T09 = (phút) Trong đó: L: Chiều dài bề mặt gia công, L = 10 mm, L1: Chiều dài ăn dao, L1 = (1á2) mm, lấy L1 = 2 mm. Sd: Lượng chạy dao phút dọc trục chi tiết, Sd = 354 mm/phút. Mặt khác, do ta phay hai bên nên thời gian nguyên công này là: To9 = (phút). Thời gian cơ bản gia công miếng ghép 2 chày. Thời gian cơ bản nguyên công 2: Bước 1: Gia công hai mặt phẳng đạt kích thước 10,8±0,1 mm. Thời gian cơ bản khi gia công một mặt được tính: To = (phút). Trong đó: L: Chiều dài bề mặt gia công, L = 60 mm L1: Chiều dài ăn dao, L1 = mm Với: D: Đường kính dao phay, D = 100 mm t: Chiều sâu cắt. Khi phay thô: t = 1,2 mm, ị L1 = mm Khi phay tinh: t = 1 mm. ị L1 = mm L2 = 2á5 mm ị lấy L2 = 3 mm. S: Lượng chạy dao vòng. Khi phay thô: S = 1 mm/vòng Khi phay tinh: S = 1 mm/vòng n: Số vòng quay trục chính. Khi phay thô: n = 950 vòng/phút. Khi phay tinh: n = 950 vòng/phút. i: Số lần chạy dao, i = 1 ị TThô = (phút). ị TTinh = (phút) ị Thời gian gia công hai mặt: T02 = TTinh + TThô = 0,08 +0,08 = 0,16 (phút) Bước 2: Gia công hai mặt phẳng đạt kích thước 56±0,1 mm. Thời gian cơ bản khi gia công một mặt được tính: To = (phút). Trong đó: L: Chiều dài bề mặt gia công, L = 62 mm L1: Chiều dài ăn dao, L1 = mm Với: D: Đường kính dao phay, D = 50 mm t: Chiều sâu cắt. Khi phay thô: t = 1,2 mm, ị L1 = mm Khi phay tinh: t = 0,8 mm. ị L1 = mm L2 = 2á5 mm ị lấy L2 = 3 mm. S: Lượng chạy dao vòng. Khi phay thô: S = 1,2 mm/vòng Khi phay tinh: S = 0,6 mm/vòng n: Số vòng quay trục chính. Khi phay thô: n = 234 vòng/phút. Khi phay tinh: n = 234 vòng/phút. i: Số lần chạy dao, i = 1 ị TThô = (phút). ị TTinh = (phút) ị Thời gian cơ bản của nguyên công: T04 = 2.(TThô + TTinh) = 2.(0,27+0,26) T04 = 1,06 (phút). Thời gian cơ bản nguyên công 3: Mài hai mặt phẳng đạt kích thước 10±0,05 mm. Thời gian cơ bản cho mài được tính theo công thức: To = (phút). Trong đó: L: Chiều dài bề mặt gia công, L = 3x60 mm L1: Chiều dài ăn dao, L1 = 5 mm L2: Chiều dài thoát dao, L2 = 5 mm Vb: Vận tốc bàn mài, Khi mài thô: Vb = 5 m/phút. Khi mài tinh: Bb = 3 m/phút. Bc: Bề rộng mài, Bc = 2x62 mm. Sc: Lượng chạy dao ngang. Khi mài thô: Sc = 0,6 mm/htr Khi mài tinh: Sc = 0,4 mm/htr Bk: Bề rộng đá mài, Bk = 50 mm h: Lượng dư mài Khi mài thô: h = 0,3 mm Khi mài tinh: h = 0,1 mm t: Chiều sâu mài. Khi mài thô: t = 0,035 mm Khi mài tinh: t = 0,015 mm m: Số chi tiết được gia công đồng thời trên bàn máy, m = 6. ị Khi mài thô: Tthô = phút. ị Khi mài tinh: Ttinh = phút ị Thời gian mài hai mặt đáy: T03 = 2.(Tthô + Ttinh) = 2.(0,39 + 0,32) = 1,42 phút. Thời gian cơ bản gia công miếng ghép 1 cối . Thời gian cơ bản nguyên công 2: Bước 1: Gia công hai mặt phẳng đạt kích thước 38,6±0,1 mm. Thời gian cơ bản khi gia công một mặt được tính: To = (phút). Trong đó: L: Chiều dài bề mặt gia công, L = 64 mm L1: Chiều dài ăn dao, L1 = mm Với: D: Đường kính dao phay, D = 100 mm t: Chiều sâu cắt. Khi phay thô: t = 1 mm, ị L1 = Khi phay tinh: t = 0,7 mm. ị L1 = mm L2 = 2á5 mm ị lấy L2 = 3 mm. S: Lượng chạy dao vòng. Khi phay thô: S = 1 mm/vòng Khi phay tinh: S = 1 mm/vòng n: Số vòng quay trục chính. Khi phay thô: n = 950 vòng/phút. Khi phay tinh: n = 950 vòng/phút. i: Số lần chạy dao, i = 1 ị TThô = = (phút). ị TTinh = (phút) ị Thời gian gia công hai mặt: T02 = TTinh + TThô = 0,08 + 0,08 = 0,16 (phút) Bước 2: Phay hai mặt phẳng đạt kích thước 60,6±0,1 mm. Thời gian cơ bản khi gia công một mặt được tính: To = (phút). Trong đó: L: Chiều dài bề mặt gia công, L = 42 mm L1: Chiều dài ăn dao, L1 = mm Với: D: Đường kính dao phay, D = 100 mm t: Chiều sâu cắt. Khi phay thô: t = 1 mm, ị L1 = mm Khi phay tinh: t = 0,7 mm. ị L1 = mm L2 = 2á5 mm ị lấy L2 = 3 mm. S: Lượng chạy dao vòng. Khi phay thô: S = 1 mm/vòng Khi phay tinh: S = 1 mm/vòng n: Số vòng quay trục chính. Khi phay thô: n = 950 vòng/phút. Khi phay tinh: n = 950 vòng/phút. i: Số lần chạy dao, i = 1 ị TThô = = (phút). ị TTinh = = (phút). ị Thời gian gia công hai mặt: T04 = TTinh + TThô = 0,06 + 0,06 = 0,12 (phút) Bước 3: Gia công hai mặt phẳng đạt kích thước 82±0,1 mm. Tính toán tương tự tính thời gian cơ bản hai bước trên, ta được: T06 ằ 1 (phút). Thời gian cơ bản nguyên công 3: Mài hai mặt phẳng đạt kích thước 38±0,05 mm. Thời gian cơ bản cho mài được tính theo công thức: To = (phút). Trong đó: L: Chiều dài bề mặt gia công, L = 3x64 mm L1: Chiều dài ăn dao, L1 = 5 mm L2: Chiều dài thoát dao, L2 = 5 mm Vb: Vận tốc bàn mài, Khi mài thô: Vb = 5 m/phút. Khi mài tinh: Bb = 3 m/phút. Bc: Bề rộng mài, Bc = 2x86 mm. Sc: Lượng chạy dao ngang. Khi mài thô: Sc = 0,6 mm/htr Khi mài tinh: Sc = 0,4 mm/htr Bk: Bề rộng đá mài, Bk = 50 mm h: Lượng dư mài Khi mài thô: h = 0,2 mm Khi mài tinh: h = 0,1 mm t: Chiều sâu mài. Khi mài thô: t = 0,035 mm Khi mài tinh: t = 0,015 mm m: Số chi tiết được gia công đồng thời trên bàn máy, m = 6. ị Khi mài thô: Tthô= phút. ị Khi mài tinh: Ttinh = phút ị Thời gian mài hai mặt đáy: T03 = 2.(Tthô + Ttinh) = 2.(0,35 + 1,02) = 2,74 phút. Tài liệu tham khảo: 1/. Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 [1]-PGS.TS Nguyễn Đắc Lộc-PGS.TS Lê Văn Tiến-PGS.TS Ning Đức Tốn-TS Trần Xuân Việt-Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật-2001. 2/. Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 [2] -PGS.TS Nguyễn Đắc Lộc-PGS.TS Lê Văn Tiến-PGS.TS Ning Đức Tốn-TS Trần Xuân Việt-Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật-2001. 3/. Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 3 [3] -PGS.TS Nguyễn Đắc Lộc-PGS.TS Lê Văn Tiến-PGS.TS Ning Đức Tốn-TS Trần Xuân Việt-Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật-2001. 4/. Công nghệ chế tạo máy tập 1 [4]-Trường đại học Bách Khoa Hà Nội-Khoa Cơ Khí-Bộ môn công nghệ chế tạo máy- Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật-2002. 5/. Công nghệ chế tạo máy tập 2 [5]- Trường đại học Bách Khoa Hà Nội-Khoa Cơ Khí-Bộ môn công nghệ chế tạo máy- Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật-2002. 6/. Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy [6]-PGS.TS Trần Văn Địch - Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật-2002. 7/. Gia công tia lửa điện CNC-TS Vũ Hoài Ân-Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật-2003. 8/. Vật liệu chất dẻo-Tính chất và công nghệ gia công-PGS.TS Phạm Minh Hải-Năm 2003. 9/. Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa-TS Vũ Hoài Ân 10/. Kỹ thuật viên ngành nhựa-Nhà quản lý-Hiệp hội nhựa Thành Phố Hồ Chí Minh-Bộ Văn Hóa Thông Tin 1999. Mục lục Lời nói đầu 1 Phần I: Khái quát về gia công tia lửa điện 3 Chương I: Tổng quan về gia công tia lửa điện - EDM 3 I. Sự xuất hiện của một công nghệ mới 3 II. Cơ sở công nghệ gia công tia lửa điện - EDM 4 III. Các thông số công nghệ của EDM 10 IV. Chất điện môi 22 Chương II: Các thông số điều chỉnh xung định hình 25 Chương III: Một số vấn đề về điện nước và vật liệu điện cực 33 Phần II: Tổng quan về khuôn cho sản phẩm nhựa 42 I. Các bộ phận chính của khuôn và chức năng của chúng 42 II. Yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép sản phẩm nhựa 43 III. Cơ sở dữ liệu cần thiết khi thiết kế khuôn 44 IV. Các kiểu khuôn phổ biến 44 V. Các hệ thống cơ bản của khuôn 46 VI. Các chi tiết khuôn cơ bản 58 VII. Phương pháp thiết kế khuôn 60 VIII. Bảo dưỡng và bảo quản khuôn 61 Phần III: Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo khuôn ép phun ép đầu nối ba ngả đa năng 64 Chương I: Phân tích sản phẩm đầu nối ba ngả đa năng phần nhựa và xây dựng bản vẽ sản phẩm 64 I. Phân tích sản phẩm đầu nối ba ngả đa năng phần nhựa 64 II. Bản vẽ sản phẩm ổ cắm ba ngả đa năng hoàn chỉnh 65 Chương II: Thiết kế khuôn đúc phun ổ cắm ba ngả đa năng phần nhựa. Xây dựng bản vẽ lòng khuôn 67 I. Các thông số cần để chế tạo khuôn 67 II. Ước tính độ co 67 III. Thiết kế khuôn 67 IV. Nguyên tắc hoạt động của khuôn 76 Chương III: Thiết kế quy trình công nghệ gia công lòng khuôn ép phun có ứng dụng Mastercam 77 I. Phân tích chức năng làm việc của lòng khuôn 77 II. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu 77 III. Xác định dạng sản xuất và chọn phương pháp chế tạo phôi 77 IV. Lập quy trình công nghệ gia công tấm khuôn tính và tấm khuôn động 78 A. Lập quy trình công nghệ chế tạo tấm khuôn động 78 B. Lập quy trình công nghệ chế tạo áo khuôn tĩnh 104 C. Lập quy trình công nghệ chế tạo miếng ghép chày 1 105 D. Lập quy trình công nghệ chế tạo miếng ghép chày 2 117 E. Lập quy trình công nghệ chế tạo miếng ghép cối 1 122 F. Lập quy trình công nghệ chế tạo miếng ghép cối 2 127 V. Tính toán thời gian nguyên công 132 ._.