MỤC LỤC

 Phần I. KHUÔN MẪU.

 Chương 1. CÁC LOẠI KHUÔN DẬP.

 1. Các loại khuôn dập.

1. Khuôn dập thể tích .

1.1. Ưu-Khuyết điểm sản phẩm khuôn dập thể tích.

1.2. Phân loạikhuôn dập thể tích.

1.3. Khái quát chung quá trình dập khuôn một chi tiết.

1.4. Thiết bị dùng cho khuôn dập thể tích.

1.5. Xác định vị trí mặt phân khuôn.

1.6. Độ nghiêng khuôn.

1.7. Bán kính góc lượn.

1.8. Phân loại lòngkhuôn.

2. Khuôn dập tấm.

2.1. Phân loại khuôn dập tấm.

2.1.1. Theo đặc điểm công nghệ.

2.1.2. Theo đặc điểm kết cấu.

 1.2.1.3. Theo đặc điểm sử dụng.

 2.2. Những bộ phận và chi tiết khuôn dập tấm.

2.2.1. Những bộ phận điển hình của khuôn.

2.2.2. Những chi tiết điển hình của khuôn.

3. Ưu - nhược điểm khuôn dập tấm.

4. Cơ sở quá trình công nghệ dập nguội.

4.1. Đặc điểm dập nguội .

4.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với các chi tiết dập nguội.                                                                                        

4.3. Những chỉ tiêu cơ bản của các chi tiết dập nguội.

4.4. Chỉ dẫn ban đầu khi thiếtkế các quá trình công nghệ dập nguội.

4.5. Xác định kích thước và hình dạng phôi.

4.6. Xác định phương án xếp hình sản phẩm.

4.7. Tính toán công nghệ cho các nguyên công cắt đột.

4.8. Phương pháp tính toán thiết kế khuôn.

4.9. Các bộ phận và chi tiết điển  hình của khuôn.

4.10. Nguyên công phụ .

Chương2. KHUÔN ÉP NHỰA.        

1. Khái niệm chung.

2. Thuật ngữ cơ bản.

2.1. Một số định nghĩa.

2.2. Các chi tiết cấu thành khuôn và chức năng của từng chi tiết.

3. Các kiểukhuôn phổ biến.

3.1. Phân loại.

3.2. Kết cấu khuôn cơ bản.

4. Các phương pháp gia công khuôn thông dụng.

Phần II. LÍ THUYẾT GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN.

 Chương 1. EDMVÀ NGUYÊN LÝ CỦA EDM .

1. Bản chất vật lý của quá trình phóng tia lửa điện.

2. Cơ chế tách vật liệu.

3. Các thông số công nghệ của EDM.                                                                                   

3.1. Đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện.

3.2. Các thôngsố điều chỉnh.

3.2.1. Điện áp đánh lửa Ui.

3.2.2. Thời gian trễ đánh lửa t_d.

3.2.3. Điện áp phóng tia lửa điện Ue.

3.2.4. Dòng phóng tia lửa điện Ie.

 3.2.5. Độ kéo dài xung t_i.

 1.3.2.6. Khoảng cách xung t_o.

3.2.7. Khe hở phóng điện.

3.2.8. Điện dung C.

3.2.9. Diện tích vùng gia công F.

3.3. Các yếu tố không thể điều khiển được.

3.3.1. Nhiễu hệ thống.

3.3.2. Nhiễu ngẫu nhiên.

4. Vật liệu phôi.

5. Vật liệuđiện cực.

5.1. Yêu cầu của vật liệu điện cực.                                                        

5.2. Các loại vật liệu điện cực.                                                          

6. Chất điện môi.

6.1. Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi.

6.2. Các yếu tố an toàn của chất điện môi                                           

6.3. Các loại dòng chảy chất điện môi                                                 

7. Các nghiên cứu hoàn thiện phương pháp gia công tia lửa điện      

Chương 2. GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN CẮT DÂY                              

1. Gia công cắt bằngđiện cực dây (điện cực không định hình).              

2. Phạm vi ứng dụng phương pháp gia công bằng điện cực dây.           

3. Sự thực hiện quá trình cắt dây.                                                          

4. Các loại dây điện cực.                                                                     

5. Sự thoát phoi khi cắt dây                                                     

6. Độ chính xác khi gia công cắt bằng điện cực dây                             

.7. Điều khiểnliên hệ ngược khi cắt dây                                               

8. Nhám bề mặt khi cắt dây                                                                 

9. Nhược điểm của phương pháp gia công cắt bằng điện cực dây.               

Chương 3. KHẢ NĂNG GIA CÔNG, HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÁC   

 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG VÀ TÍNH KINH TẾ CỦA GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN

1.Khả năng gia công                                                                        

1.1. Gia công lỗ                                                                                    

1.2. Khoan lỗ nhỏ                                                                                 

1.3. Mài tạo hình dáng                                                                          

1.4. Mài dụng cụ                                                                                   

1.5. Máy cắt đứt                                                                                  

1.6. Các loại máy dùng gia công khuôn mẫu ( máy xung )                    

2. Hướng phát triển các phương pháp gia công bằng tia lửa điện.        

2.1. Gia công tia lửa điện dạng phay.                                                    

2.2. Phủ bằng tia lửa điện.                                                                   

2.3. Gia công EDM có trợ giúp của siêu âm.                                          

2.4. Mài bằng phóng tia lửa điện.                                                        

2.5. Gia công xung định hình siêu nhỏ.                                                  

2.6. Cắt dây tia lửa điện siêu nhỏ.                                                         

2.7. Gia công tia lửa điện theo kiểu đê chắn.                                          

2.8. Xung định hình với hai điện cực quay                                          

3. Phạm vi ứng dụng, tính kinh tế của phương pháp.                           

gia công tia lửa điện.

 Phần III. MÁY CẮT DÂY.                                                                

 Chương 1. TÍNH NĂNG MÁY CẮT DÂY.                                            

1. Thiết bị và hệ điều khiển gia công tia lửa điện nói chung.                   

1.1. Phần máy công cụ.                                                                          

1.2. Cụm cung cấp dung dịch chất điện môi.                                       

1.3. Phần hệ thống tủ điện và điều khiển điện tử.                                  

1.3.1. Máy phát xung.                                                                           

1.3.2. Hệ thống điều khiển dịch chuyển điện cực dây.                         

1.3.3. Hệ thống điều khiển phối hợp - bộ điều khiển CN.                     

2. Mô tả quá trình gia công trên máy cắt dây.                                      

Chương 2. GIỚI THIỆU MÁY CẮT DÂY ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (CNC) DK7725B-3.

1. Ứng dụng của máy.                                                                             

2. Các thông số  kĩ thuật chủ yếu.                                                         

3. Cấu tạo máy.                                                                               

4. Hệ thống truyền động chính.                                                        

5. Cách sử dụng bộ điều khiển.                                                           

6. Phím định nghĩa và phím phù hiệu.                                                   

7. Gia công khuôn trên máy cắt dây.                                                      

Phần IV. THIẾT KẾ KHUÔN ĐỘT DẬP, CHI TIẾT.LÁ THÉP TÔN SILÍC CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN.                                   

Chương 1 : LÝ THUYẾT THIẾT KẾ MÔN ĐỘT DẬP.                       

1. Sơ lược về lịch sử phát triển ngành dập nguội.                              

12. Những ưu điểm của sản xuất dập nguội.                                       

3. Hướng phát triển của ngành dập nguội.                                         

4. Nguyên vật liệu dùng trong dập tấm.                                                

5. Lý thuyết cắt dập và đột lỗ.                                                         

5.1. Cơ sở thiết kế các quá trình công nghệ dập nguội.                          

5.2. Quá trình cắt dập và đột lỗ.                                                            

5.3. Khe hở giữa chày và cối.                                                             

5.4. Phương pháp xác định kích thước chày và cối của khuôn.          

Chương 2 : TÍNH TOÁN KHUÔN.                                                     

1. Nguyên công I : Cắt hình bao chi tiết.                                          

1.1. Xác định kích thước và hình dạng phôi.                                      

1.2. Chế tạo khuôn dập cắt lấy chi tiết f140,72.                                   

2.2. Nguyên công II : Đột 4 lỗ trong.                                                 

Chương 3 : CÁC CHI TIẾT VÀ NGUYÊN CÔNG PHỤ CỦA KHUÔN.       

1. Các chi tiết định vị của khuôn dập.                                                 

1.1. Định vị bằng chốt.                                                                         

1.2. Chi tiết trụ và bạc dẫn hướng.                                                      

1.3. Xác định chất bôi trơn.                                                                   

1.4. Nguyên công làm sạch.                                                                

2. Một số hình ảnh về máy dập và máy cắt dây.

KẾT LUẬN.

TÀI LIỆU THAM KHẢO.                            

LỜI NÓI ĐẦU

     Ngày nay cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thế giới đang phát triển như vũ bão, không ngừng vươn tới những đỉnh cao mới, trong đó có những thành tựu nổi bật trong ngành cơ khí.

     Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật hiện đại, cộng thêm các loại vật liệu mới với nhiều tính năng ưu việt phục vụ cho nhiều ngành kinh tế, kỹ thuật, thì công nghệ gia công chúng cũng được phát triển mạnh mẽ theo. Đứng trước nhu cầu của xã hội các vật liệu truyền thống đã để lại rất nhiều nhược điểm không đáp ứng nổi, chính vì vậy nhười ta đã ngiên cứu và páht minh ra nhiều vật liệu mới có những tính năng ưu việt quan trọng như: Độ cứng cao, độ bền cao, độ chống mài mòn cao,...

     Cũng chính vì vậy mà khả năng gia công chúng cũng cần phải phát triển tương ứng. Qua quá trình nghiên cứu con người đã tìm ra một phương pháp gia công mới, gọi là công nghệ gia công EDM (Electrical Discharge Michining) và nó đã nhanh chóng chiếm ưu thế vì những đặc điểm quan trọng như: Không phụ thuộc vào độ cứng của phôi, với phương pháp xung định hình có thể gia công những bề mặt phức tạp,...

     Tìm hiểu về công nghệ EDM (nguyên lý gia công, thực tế gia công) là nội dung chính trong bản đồ án tốt nghiệp của em.

PHẦN I. KHUÔN MẪU

CHƯƠNG 1.  CÁC LOẠI KHUÔN DẬP VÀ KHUÔN ÉP NHỰA

     Khuôn dập là dụng cụ dùng để gia công kim loại bằng áp lực. Gia công kim loại bằng áp lực là một trong những phương pháp cơ bản để chế tạo các chi tiết máy, thực hiện bằng cách dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại ở trạng thấi nóng hoặc nguội làm cho kim loại đạt đến giới hạn đàn hồi, kết quả sẽ làm biến dạng hình dạng của vật thể kim loại theo yêu cầu  mà không phá huỷ tính liên tục và độ bền của chúng.

     Khuôn dập có khả năng làm ra những chi tiết không cần tiếp tục gia công cắt gọt, giảm lượng tiêu phí kim loại, giảm thời gian cắt gọt và trong một chừng mực nào đó có thể là phương pháp gia công không phoi.       

    Về khuôn dập người ta chia ra làm hai loại là khuôn dập thể tích và khuôn dập tấm.

1.Các loại khuôn dập

1.1.Khuôn dập thể tích

- Dập thể tích là phương pháp biến dạng kim loại trong lòng khuôn dập có kích thước và hình dạng của chi tiết cần chế tạo.

- Quá trình biến dạng của phôi trong lòng khuôn có thể phân  thành 3 giai đoạn 

 + Giai đoạn đầu: Chiều cao của phôi giảm, kim loại biến dạng và chảy ra chung quanh. Theo phương thẳng đứng phôi chịu ứng suất nén, theo phương ngang thì chịu ứng suất kéo.

 + Giai đoạn hai: Kim loại của phôi bắt đầu lên kính cửa ba via, khối kim loại trong lòng khuôn bâygiờ bị trở lực của lòng khuôn mọi phía nên chịu ứng suất nén khối, mặt tiếp giáp giữa khuôn trên và khuôn dưới chưa áp sát vào nhau.

 + Giai đoạn cuối: Hình thành ba via, kim loại chịu ứng suất nén ba chiều một cách triệt để, điền đầy những phần sâu và mỏng của lòng khuôn, phần kim loại thừa sẽ tràn qua  cửa ba via vào rãnh chứa ba via cho tới khi hai bề mặt của khuôn áp sát vào nhau.                               Hình 1:    Khuôn dập thể tích

       1. Khuôn trên.

       2.  Rãnh chứa ba via.

       3.  Khuôn dưới.

       4. Đuôi én.                   

       5. Lòng khuôn.                         

       6. Cửa ba via.

1.1.1. Ưu - khuyết điểm sản phẩm khuôn dập thể tích

  - Vật dập có độ chính xác và độ bóng bề mặt cao, độ chính xác kích thước trong khoảng trên dưới từ 0,01 đến 0,05, độ nhẵn cấp 2 đến cấp 4, cơ tính đồng đều và cao ( do sự biến dạng kim loại thấu triệt và đều khắp), vật dập có hình dáng phức tạp, tiết kiệm kim loại.

   Bộ khuôn phức tạp, đắt tiền, một bộ khuôn chỉ dập dược một loại chi tiết.

Ta có công thức để sử dụng khuôn dập thể tích hợp lí:

           N =

Trong đó:

      N_Số lượng chi tiết trong dập thể tích

      G_kh _Tổng giá thành chế tạo các bộ khuôn dập

      m₁_Giá thành của chi tiết rèn tự do

      n₁_Giá thành gia công cơ khí của chi tiết rèn tự do

      m₂_Giá thành của chi tiết ấy nếu dập khuôn

      n₂_Giá thành gia công cơ khí của chi tiết dập khuôn

Thực tế sản xuất, số lượng chi tiết yêu cầu là N_yc ≥ N.

1.1.2. Phân loại khuôn dập thể tích

- Phân loại theo trạng thái nhiệt của phôi

    + Khuôn dập nóng (phôi liệu gia công được nung nóng đến nhiệt độ rèn ).Khuôn này thì kim loại biến dạng dễ, điền thấu tốt nhưng chất lượng bề mặt chi tiết kém, độ chính xác kích thước thấp.

    + Khuôn dập nguội cho chất lượng bề mặt tốt, độ chính xác kích thước cao nhưng kim loại biến dạng kém, điền thấu kém, khuôn chóng mòn.

- Phân loại theo kết cấu lòng khuôn:

    + Khuôn dập hở: khuôn có mặt phân khuôn tại vùng tiếp giáp với vật gia công thẳng góc với phương của lực tác dụng, cửa ba via không hạn chế sự biến dạng kim loại ra xung quanh.

   Mặt phân khuôn là bề mặt tiếp giáp giữa  hai khuôn, bề mặt này thông thường là phẳng nhưng cùng có thể cong hay gãy khúc.

                                          Hình  2:  Lòng khuôn hở                                  

      Khuôn dập hở cho tính dẻo kim loại thấp, điền thấu không cao, ba via lớn nhưng tính toán không cần chính xác.

      + Khuôn kín: mặt phân khuôn tại vùng tiếp giáp với vật gia công song song hay gần song song với phương của lực tác dụng, vật dập hầu như không có ba via.

Hình 3:  Lòng khuôn kín

Khuôn kín này cho tính dẻo kim koại tăng tính điền thấu tốt nhưng phải tính toán tốt.

- Phân loại theo cách bố trí lòng khuôn trên khối khuôn.

Theo cách phân loại này có:

   + Dập trong khuôn có một lòng khuôn. Phôi phải được dập sơ bộ trước bằng dập tự do, dập bằng trục cán hay trục rèn hoặc cũng có thể dùng ngay phôi thép định hình .Khuôn có một lòng khuôn được ứng dụng trong dạng sản xuất trung bình .kết cấu khuôn đơn giản.

   + Dập trong khuôn nhiều lòng khuôn. Phôi liệu được đưa vào từ những lòng khuôn kế tiếp nhau trên cùng một khối khuôn. Khuôn nhiều lòng khuôn được ứng dụng trong sản xuất trung bình lớn hay hàng khối.

- Phân loại theo thiết bị gia công. Đây là cách phân loại hay dùng, nhất là khi xét đến những điều kiện công nghệ. Theo cách này có:

   + Rèn khuôn trên máy búa.

   + Dập khuôn trên máy ép thuỷ lực.

   + Rèn khuôn trên máy ép dập nóng hay máy ép rèn ngang.

   + Dập khuôn trên các thiết bị chuyên dụng.

1.1.3. Khái quát chung quá trình dập khuôn một chi tiết.

 - Sau khi đã thiết kế vật dập khuôn, ta tiến hành hàng loạt vấn đề để chuẩn bị thi công như: chuẩn bị nguyên vật liệu, cách chế tạo phôi, thiết bị và dụng cụ gia công, phương tiện vận chuyển, lò nung, cách bố trí dây chuyền sản xuất.

Trên cơ sở những điều kiện đã chuẩn bị xong thì quá trình dập khuôn một chi tiết bao gồm các bước sau đây:

   + Cắt phôi liệu theo kích thước yêu cầu.

   + Nung nóng vật liệu đến nhiệt độ dập trong thời gian tiến hành dập khuôn.

   + Qua một số lòng khuôn cần thiết.

   + Làm sạch vật dập khuôn.

   + Nhiệt luyện để khử ứng suất dư và kiểm tra.

1.1.4. Thiết bị dùng cho khuôn dập thể tích

- Xuất phát từ yêu cầuvà đặc điểm kỹ thuật của dập khuôn, máy dập khuôn phải có độ cứng vững lớn, hệ thống máy ít chấn động, máy phải có công suất lớn.

  Để thoả mãn những yêu cầu chung như đã nói ở trên, ta dùng các loại máy dập khuôn như :

   + Máy búa hơi nước- không khí ép dập khuôn.

   + Máy ép cơ khí.

   + Máy ép ma sát kiểu trục vít.

   + Máy ép kiểu thuỷ lực.

   + Máy rèn ngang.

1.1.5. Xác định vị trí mặt phân khuôn

- Mặt phân khuôn là ranh giới của hai nửa khuôn trên và dưới.Việc chọn mặt phân khuôn là rất quan trọng. Khi xác định mặt phân khuôn theo các bước sau:

   + Phải đảm bảo lấy được vật dập ra khỏi lòng khuôn được dễ dàng. Muốn vậy thì thành bên trong lòng khuôn không dược lồi lõm.

   + Phải đảm bảo lòng khuôn nông và rộng nhất để kim loại dễ điền đầy khuôn.

   + Chọn mặt phân khuôn sao cho dễ phát hiện sự chênh lệch lòng khuôn khi lắp khuôn

   + Chọn mặt phân khuôn là mặt phẳng. Không chọn mặt phân khuôn là mặt bậc hay mặt cong.

   + Phân khuôn đảm bảo sự phân bố cho phù hợp với yêu cầu kĩ thuật của chi tiết để đảm bảo sức bền tối đa.

   + Phần phức tạp của vật dập bố trí ở nửa khuôn trên vì ở đó kim loại dễ điền đầy.

1.1.6. Độ nghiêng khuôn

 - Mục đích tạo cho thành lòng khuôn có độ nghiêng là để kim loại dễ điền đầy khuôn và dễ lấy vật dập ra khỏi khuôn . Nhưng nếu xác định độ nghiêng thành khuôn quá  lớn sẽ gây lãng phí kim loại .Trị số độ nghiêng phụ thuộc vào các yếu tố sau:

   + Phương pháp đẩy kim loại vào lòng khuôn ( ép hoặc dồn thô ), phương pháp tháo vật dập ra khỏi khuôn.

   + Kích thước hình dáng bên ngoài vật dập và trị số co rút kim loại.

   + Nhiệt độ khi hoàn thành khuôn và tốc độ làm nguội.

   + Thành trong hay thành ngoài: theo kinh nghiệm thì độ ngjiêng thành trong 5⁰ ữ 15⁰, thành ngoài 3⁰ ữ 13⁰.

1.1.7. Bán kính góc lượn

- Tác dụng của việc tạo nên bán kính góc lượn tại những phần chuyển tiếp trong lòng khuôn là:

   + Làm cho kim loại trong lòng khuôn di động dễ dàng.

   + Tránh cho vật dập khỏi bị tật gấp nếp nứt.

   + Nâng cao sức bền và tuổi thọ của khuôn.

   Bán kính góc lượn chia thành hai loại là bán kính góc lượn trong và bán kính góc lượn ngoài.

   Bán kính góc lượn ngoài là bán kính ở những phần lồi ra trong lòng khuôn.

   Bán kính góc lượn trong là bán kính ở những phần lõm vào trong lòng khuôn.

   Trị số bán kính góc lượn phải lấy hợp lí sao cho kim loại dễ điền đầy lòng khuôn, ít tập trung ứng suất gây nứt khi nhiệt luyện khuôn, đảm bảo bền mòn.

1.1.8. Phân loại lòng khuôn 

- Lòng khuôn dập có thể  chia làm ba loại lớn là lòng khuôn chế tạo phôi, lòng khuôn dập , lòng khuôn cắt .

- Lòng khuôn ép tụ: là loại lòng khuôn chế tạo phôi dùng để ép kim loại làm giảm tiết diện ngang ở một chỗ nào đó và tăng lên ở một chỗ khác.

- Lòng khuôn vuốt: là loại lòng khuôn chế tạo phôi dùng để tăng chiều dài phôi và làm giảm tiết diện phôi tại chỗ nào đó cho phù hợp với vật dập.

- Lòng khuôn uốn cong: là loại lòng khuôn chế tạo phôi dùng để uốn cong phôi cho phù hợp với dáng bản vẽ mặt bằng vật dập.

- Lòng khuôn chồn thô:  là loại lòng khuôn chế tạo phôi dùng để chồn phôi liệu, đôi khi dùng để đột lỗ và ép.

- Lòng khuôn dập dự bị: là loại lòng khuôn dập, dùng để nhận được hình dáng gần giống như lòng khuôn tinh, sử dụng với mục đích nâng cao tuổi bền của lòng khuôn tinh.

- Lòng khuôn tinh: là lòng khuôn dập không thể thiếu được cho bất kì chi tiết dập khuôn nào, cho ta nhận được vật dập theo hình dáng kích thước theo bản vẽ và điều kiện kĩ thuật yêu cầu.

1.2. Khuôn dập tấm.

   Dập tấm là phương pháp chế tạo chi tiết từ phôi liệu ở dạng tấm. Dập tấm thường tiến hành ở ttrạng thái nguội nên còn gọi là dập nguội.

                                                Hình 4:  Dập tấm

1.2.1. Phân loại khuôn dập tấm

- Khuôn để dập tấm có thể phân loại theo ba đặc điểm sau:

    + Đặc điểm công nghệ (Theo loại và sự phối hợp giữa các nguyên công).

    + Đặc điểm kết cấu (Theo phương pháp dẫn hướng).

    + Đặc điểm sử dụng (Theo phương pháp đưa phôi và gạt phế liệu).

1.2.1.1. Theo đặc điểm công nghệ   

    Theo các dấu hiệu về công nghệ khuôn được chia ra làm những nhóm điển hình theo loại nguyên công cần thực hiện. Ví dụ như khuôn cắt hình, khuôn uốn, khuôn dập vuốt v.v

     Tuỳ theo các kết hợp của các nguyên công mà các khuôn trên lại chia ra loại khuôn đơn giản và khuôn liên hợp.

     Khuôn liên hợp là loại khuôn thực hiện được một số nguyên công công nghệ đồng thời trong một hành trình của máy.

     Khuôn liên hợp lại bao gồm các loại sau:

a. Khuôn tác dụng liên tục, trong đó chi tiết được chế tạo nhờ một số hành trình của máy, phôi được chuyển dịch liên tục và tuần tự qua các chày khác nhau .

b. Khuôn tác dụng phối hợp, trong đó chi tiết được chế tạo nhờ một số hành trình của máy, do các  chày được bố trí đồng tâm với nhau và không cần phải thay đổi vị trí của phôi.

c. Khuôn tác dụng liên tục, phối hợp, trong đó chi tiết được chế tạo bằng cách kết hợp khuôn liên tục và phối hợp.

     Khuôn đơn giản (dập theo từng nguyên công) chủ yếu được dùng trong sản xuất hàng loạt nhỏ. Khuôn liên tục dùng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối.

 1.2.1.2. Theo đặc điểm kết cấu.

- Theo các dấu hiệu về khuôn được chia làm hai nhóm.  

    + Khuôn không có bộ phận dẫn hướng.

    + Khuôn có bộ phận dẫn hướng.

a. Khuôn không có bộ phận dẫn hướng

 - Loại khuôn này chế tạo đơn giản, có trọng lượng và kích thước nhỏ, nhưng tháo lắp khó khăn, không an toàn khi sử dụng và có độ bền thấp. Loại khuôn này chỉ sử dụng trong sản xuất nhỏ.

b. Khuôn có bộ phận dẫn hướng

 - Loại khuôn này chắc chắn và đơn giản khi sử dụng, tháo lắp thuận tiện, có độ bền cao nhưng phần chế tạo có phần phức tạp hơn. Nó được sử dụng trong sản xuất loạt vừa, loạt lớn và hàng khối.

   Ngoài ra người ta có thể sử dụng khuôn có tấm dẫn hướng nhưng loại này có độ bền thấp và không thuận tiện so với khuôn có trụ dẫn hướng.

1.2.1.3. Theo đặc điểm sử dụng

- Theo các dấu hiệu của khuôn lại được phân loại theo phương pháp đưa phôi và đặt phôi, phương pháp lấy chi tiết, phương pháp cắt bỏ phế liệu.

a. Theo phương pháp đưa phôi và đặt phôi người ta chia ra các loại khuôn.

 - Khuôn đưa phôi bằng tay.

 - Khuôn có cơ cấu kẹp phôi tự động.

 Bộ phận  cấp phôi tự động có thể là một bộ phận của khuôn và cũng có thể là một bộ phận của máy.

 Khuôn đưa phôi bằng tay chỉ khác nhau ở bộ phận kết cấu các chi tiết định cữ và định vị trong khuôn. Còn khuôn cấp phôi tự động thì khác nhau ở kiểu đưa phôi bằng hay phôi chiếc.

b.Phương pháp tháo lấy chi tiết.

  - Kiểu khuôn chi tiết rơi qua lỗ cối.

  - Kiểu khuôn chi tiết vẫn còn dính vào băng và được lấy ra cùng với băng.

  - Kiểu khuôn chi tiết được đẩy ngược lên mặt cối và được lấy ra bằng tay.

  - Kiểu khuôn chi tiết được đẩy ngược lên và được lấy ra bằng phương pháp tự động.

  Đẩy ngược được thực hiện bởi một trong những phương pháp sau đây:

  - Nhờ lò xo của thanh đẩy hoặc giật.

  - Nhờ đệm đàn hồi.

  - Nhờ cơ cấu đẩy của máy.

Sự khác nhau về phương pháp lấy chi tiết ra khỏi khuôn chính là sự khác nhau về kết cấu của các loại khuôn .

c. Theo phương pháp cắt gọt và gỡ phế liệu.

- Kiểu khuôn mà phế liệu được lấy ra dưới dạng phần còn lại của dải hoặc băng.

- Kiểu khuôn mà phế liệu được lấy ra bằng tay.

- Kiểu khuôn mà phế liệu được lấy ra bằng cách cắt làm hai, ba phần.

- Kiểu khuôn mà phế liệu được lấy ra bằng cơ cấu tự động.

1.2.2. Những bộ phận và chi tiết khuôn dập tấm

    Nghiên cứu các kết cấu khuôn chúng ta có thể nhận thấy bất kì khuôn nào cũng gồm những bộ phận kết cấu và các chi tiết khuôn.

1.2.2.1. Những bộ phận điển hình của khuôn 

   Mỗi bộ khuôn thường được chia ra khối khuôn và cụm khuôn.

- Toàn bộ đế trên và đế dưới có kèm theo bộ phận dẫn hướng được gọi là khối khuôn. 

 Khối khuôn là tập hợp các chi tiết để khuôn trên và khuôn dưới liên hệ với nhau bởi      

 bộ phận dẫn hướng. Khối khuôn được chia ra làm hai loại là:

   + Loại riêng lẻ dùng cho các nguyên công riêng biệt.

   + Loại vạn năng và nhóm dùng để đặt các cụm  khuôn thay đổi khác nhau.

Khối khuôn đã được quy chuẩn hoá có kèm theo những chỉ dẫn về lĩnh vực sử dụng các khuôn riêng biệt và khuôn vạn năng.

-  Cụm khuôn là bộ phận chủ yếu của khuôn. Cụm khuôn bao gồm đế trên, đế dưới, áo chày, áo cối, chày cối, bộ phận gỡ phế liệu, không có dẫn hướng đặc biệt và nếu có thì dẫn hướng theo tấm gạt.

1.2.2.2. Những chi tiết điển hình của khuôn

Tất cả các chi tiết của khuôn được chia ra làm hai nhóm chủ yếu.

  - Các chi tiết có tính năng công nghệ, trực tiếp tham gia thực hiện nguyên công sản xuất và có tác dụng tương hỗ với vật liệu dập hoặc sản phẩm.

  - Các chi tiết có đặc tính kết cấu dùng để lắp ghép trong các kết cấu của khuôn.

a . Những chi tiết công nghệ của khuôn đựơc chia ra làm các nhóm sau đây:

  + Các chi tiết công tác trực tiếp , thực hiện biến dạng. 

  + Các chi tiết định cữ dùng để đặt tấm vật liệu hoặc phôi đúng vị trí trong thời gian thực hiện nguyên công.

  + Các chi tiết chặn và gạt, thực hiện chức năng giữ phôi trong thời gian thực hiện nguyên công hoặc gỡ và lấy sản phẩm sau nguyên công.

b . Những chi tiết kết cáu của khuôn được chia ra thành các nhóm sau:

  + Các chi tiết tựa và giữ dùng để lắp gép những chi tiết công nghệ và truyền áp lực làm việc.

  + Các chi tiết dẫn hướng dùng để dẫn hướng chuyển động của khuôn trên hoặc chày.

  + Các chi tiết kẹp và các chi tiết khác dùng để kẹp những chi tiết riêng biệt của khuôn với nhau để kẹp khuôn trên bàn ép.

1.3. Ưu- Nhược điểm khuôn dập tấm

  Khuôn dập tấm được áp dụng rộng rãi vì nó có nhiều ưu việt so với các phương pháp gia công kim loại khác.

   Về mặt kĩ thuật: Bằng phương pháp dập tấm có thể thực hiện được những công việc phức tạp , bằng những động tác đơn giản của thiết bị, có thể chế tạo những chi tiết hết sức phứcc tạp mà đôi khi những phương pháp gia công kim loại khác không  thể thực hiện được hoặc chế tạo hết sức khó khăn. Độ chính xác của chi tiết dập tấm tương đối cao, đảm bảo lắp lẫn tốt không cần phải gia công lại bằng cắt gọt. Kết cấu của chi tiết dập tấm cứng vững, bền nhẹ, mức độ hao phí kim loại không lớn.

  Về mặt kinh tế: Sử dụng phương pháp dập tấm sẽ tiết kiệm được nhiều nguyên vật liệu, có điều kiện thuận tiện để cơ khí hoá, tự động hoá qúa trình sản xuất do đó năng suất lao động cao. Quá trình thao tác trên máy đơn giản không cần thợ bậc cao, thường lại sản xuất hàng loạt lớn do đó giá thành sản phẩm hạ.

1.4. Cơ sở quá trình công nghệ dập nguội.

- Các quá trình công nghệ dập nguội chỉ có thể hợp lý khi kết cấu công nghệ và hình dáng chi tiết được thiết kế với các điều kiện cho phép chế tạo đơn giản nhất và tiết kiệm nhất.

1.4.1. Đặc điểm của dập nguội.

 - Dập nguội là một dạng gia công kim loại bằng áp lực, bao gồm một loạt các quy trình công nghệ đặc biệt, được thực hiện không cắt bỏ phoi.

Quá trình  sản xuất dập nguội được đặc trưng bởi những đặc điểm sau:

 + Phương pháp sản xuất là gia công kim loại bằng áp lực ở trạng thái nguội;

 + Loại thiết bị sử dụng - Máy ép và máy tự động các kiểu khác nhau tạo ra lực công tác cần thiết để làm biến dạng vật liệu dập;

 + Dạng dụng cụ sử dụng - những kiểu khuôn khác nhau trực tiếp làm biến dạng kim loại và thực hiện những nguyên công cần thiết;

 + Dạng vật liệu mang gia công, chủ yếu bao gồm kim loại tấm, dải, băng và cả vật liệu phi kim loại tấm;

    Hình dáng và kích thước của vật dập phù hợp tương đối chính xác với hình dáng và kích thước của các bộ phận làm việc của khuôn (chày, cối).

1.4.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với các chi tiết dập nguội:

+ Các kết cấu phải phù hợp hoàn toàn với tính năng và các điều kiện sử dụng của chi tiết;

+ Bảo đảm độ bền, độ cứng vững và độ cứng vững cần thiết với trọng lượng phôi nhỏ nhất;

+ Bảo đảm độ chính xác và tính lắp lẫn;

+ Phù hợp với các đièu kiện kỹ thuật, hoá học, vật lý đặc biệt;

1.4.3. Những chỉ tiêu cơ bản của các chi tiết dập nguội

a. Chỉ tiêu về tính công nghệ

+ Tiêu phí vật liệu ít nhất;

+ Số nguyên công và công lao động nhỏ nhất;

+ Không cần gia công cơ khí ở nguyên công tiếp theo;

+ Số lượng thiết bị yêu cầu và diện tích sản xuất phải nhỏ nhất;

+ Số lượng trang bị ít nhất đồng thời chi phí thời gian chuẩn bị sản xuất phải là nhỏ nhất;

+ Sử dụng công nhân có trình độ chuyên môn thấp;

+ Nâng cao hiệu suất của các nguyên công riêng biệt và của xưởng nói chung;

+ Nâng cao độ bền của khuôn;

b. Chỉ tiêu về kết cấu của các chi tiết dập nguội

+ Các tính chất cơ học của vật liệu cần phải phù hợp không những với yêu cầu về độ bền và độ cứng vững của sản phẩm mà còn phải phù hợp với cả quá trình biến hình và đặc tính biến dạng dẻo.

+ Cần phải tính đến khả năng sử dụng kim loại dẻo hơn, mặc dù kém bền đối với các nguyên công biến hình, bởi vì trong quá trình dập nguội sẽ sinh ra hiện tượng biến cứng, điều đó làm tăng các đặc tính bền của kim loại một cách đáng kể.

+ Khi tính toán độ bền không cần tăng chiều dầy của kim loại tấm vì phải kể đến sự hoá bền trong quá trình biến dạng nguội và độ cứng vững khá cao của các chi tiết dập.

+ Cần phải chú ý đến việc thiết kế chi tiết có kết cấu gọn nhẹ bằng cách sử dụng các gân cứng vững, lên vành, cuốn vành, cuốn mép, để tăng độ cứng vững của vật dập cũng như bằng cách thay thế các thép hình tiêu chuẩn cỡ lớn bằng các loại thép hình có cỡ nhỏ hơn, dễ cuộn hơn, hoặc dễ cuộn từ kim loại tấm.

+ Hình dáng của chi tiết hoặc các hình khai triển của nó cần phải đảm bảo sử dụng vật liệu tấm một cách có lợi nhất bằng cách dùng cách xếp hình ít hoặc không có phế liệu, để nhận được sự xếp hình không có phế liệu không cần thiết phải tăng các kích thước và diện tích của phôi.

+ Nếu không thể tránh được các phế liệu thì nên tạo cho phế liệu đó một hình dáng phù hợp với các chi tiết khác hoặc sử dụng nó lại lần thứ hai.

+ Cần phải sử dụng rộng rãi các kết cấu công nghệ dập hàn thay thế cho các sản phẩm dập tán.

+ Giảm bớt số lượng các chi tiết riêng lẻ, thay thế chúng bằng các chi tiết dập nguyên, giảm bớt chiều dầy vật liệu đem dập. Dung sai các chi tiết dập cần phải phù hợp với độ chính xác của các nguyên công dập.

1.4.4. Chỉ dẫn ban đầu khi thiết kế các quá trình công nghệ dập nguội

   Khi bắt đầu thiết kế các quá trình dập cần phải giải quyết ngay những vấn đề công

nghệ cơ bản - đó là xác định tính chất, số lượng, sự liên tục và sự phối hợp giữa các nguyên công dập nguội.

 Sau đây là những chỉ dẫn chung khi thiết kế một quá trình dập nguội :

+ Thường cố gắng  dùng ít nguyên công nhất và tăng hiệu suất của chúng .Trường hợp ngoại lệ có thể là trong sản suất hàng loạt nhỏ nếu giảm số lượng các nguyên công sẽ dẫn đến sự cần thiết phải chế tạo khuôn phức tạp và đắt tiền.

+ Khi dập các chi tiết phẳng có nhiều lỗ nằm gần nhau thì nên đột các lỗ theo dãy, nên đột nhiều lỗ bên, ở các sản phẩm đã dập vuốt theo từng nhóm nhờ cơ cấu quay sản phẩm  tự động  sau một vài  hành trình của máy ép nhưng  chỉ cần dùng các khuôn đơn giản và rẻ  tiền, nên đột một dãy lỗ bên ở các chi tiết lớn sau một nguyên công bằng một khuôn hình nêm.

+ Trong nhiều trường hợp tính liên tục của các nguyên công phụ thuộc vào độ chính xác yêu cầu của các yếu tố riêng biệt của các sản phẩm.Ví dụ, khi chế taọ các chi tiết  uốn có lỗ, vị trí các lỗ so với tiêu chuẩn có độ chính xác không cao thì cần phải tiến hành đột chúng từ phôi phẳng,còn trong trường hợp có độ chính xác cao, vượt qua lượng sai lệch khi uốn, thường phải hành đột các lỗ này sau khi uốn.

+Khi  chế tạo các chi tiết uốn phức tạp có hình dáng bên ngoài khép kín hoặc nửa kín thì số lượng các nguyên công uốn và sự phối hợp giữa chúng phụ thuộc vào hình dáng của chi tiết, độ chính xác yêu cầu và tính hợp lý về kinh tế của việc sử dụng các khuôn uốn  phức tạp  và  đắt tiền (kiểu nêm, kiểu bản lề).

+ Số lượng các ngyên công dập  vuốt liên tục phụ thuộc vào chiều sâu tương đối của chi tiết và được xác định bằng các phương pháp quen thuộc theo chỉ số  tối ưu của hệ số dập vuốt.

+ Đa số các trường hợp sau khi  dập vuốt sâu cần tiến hành cắt mép các chi tiết cũng như sau khi ép chảy nguội.

+ Khi dạng hình học của các chi tiết phẳng yêu cầu cao thì cần phải dự tính việc nắn lại chúng trong khuôn.

+ Đối với các chi tiết đòi hỏi mặt cắt có độ bóng cao cần phải dự tính nguyên công gọt tinh sau khi cắt hình hoặc là cắt tinh.

+ Khi chế tạo các chi tiết rỗng có vành, nhưng không có đáy cần phải nghĩ đến nguyên công nong lỗ đến nguyên công dập  vuốt. Trong trường hợp các bậc thành cao nên sử dụng dập vuốt nông có độtt tiếp theo và nong đáy hoặc nong có biến mỏng thành.

+ Khi chế tạo các chi tiết rỗng hoặc uốn cong thì sau khi vuốt hoặc uốn cần phải sử dụng nguyên công tinh chỉnh.

 - Vấn đề phức tạp nhât đặt ra trước khi thiết kế quá trình công nghệ  dập nguội là mức độ phối hợp giữa các nguyên công, tức là nên hay không nên dùng các khuôn liên hợp phức tạp và đắt tiền để thực hiện ngay một lúc vài nguyên công hoặc sử dụng việc dập riêng từng nguyên công bằng các khuôn đơn giản rẻ tiền hơn.

Trong đó sơ đồ công nghệ khuôn cần phải phản ánh được :

+ Kiểu khuôn phù hợp với đặc tính biến dạng xảy ra.

+ Số lượng nguyên công hoặc số bước được thực hiên cùng một lúc (thể hiện tính phối hợp giữa các nguyên công).

+ Phương pháp thực hiện các nguyên công theo thời gian (liên tục hoặc đồng thời).

+ Số lượng các chi tiết được dập cùng một lúc.

+ Sơ đồ bố trí các phần làm việc của khuôn.

+ Phương pháp đưa hoặc định vị vật liệu hoặc phôi trong khuôn.

+ Phương pháp thu hồi chi tiết và phế liệu.

Sơ đồ công nghệ của khuôn là nhiệm vụ để thiết kế khuôn.

   Khi thiết kế quá trình công nghệ dập nguội, cần phải so sánh các phương án công   nghệ khác nhau và chọn một phương án hợp lý nhất về mặt kỹ thuật và kinh tế. Khi đó trước tiên cần phải giải quyết mức độ phức tạp của các nguyên công, tức là việc sử dụng các nguyên công tập trung về mặt công nghệ, được thực hiên trong các khuôn dập liên hợp phức tạp, hoặc việc sử dụng dập từng nguyên công riêng biệt được thực hiện trong các khuôn dập đơn giản và rẻ tiền hơn.

1.4.5. Xác định kích thước và hình dạng phôi

Việc xác định hình dáng và kích thước của phôi là một trong những công việc quan trọng khi thiết kế quy trình công nghệ chế tạo các sản phẩm dập nguội bởi vì khi ta đã xác định được hình dáng của phôi từ đó ta đã sơ bộ xác định được hình dáng của chày và cối ở nguyên công dập đầu tiên, đồng thời ta có thể ta có thể lựa chọn được phương án xếp hình sản phẩm một cách hợp lý để có thể đảm bảo được việc cắt phôi được tiến hành với sự hao tốn kim loại một cách ít nhất, phế liệu sau khi cón có thể được sử dụng để làm phôi trong quá trình gia công chi tiết khác. Tính toán phôi chính xác giúp cho ta tiết kiệm được rất nhiều vật liệu đối với quá trình sản xuất hàng loạt.

Công thức tính diện tích bề mặt chi tiết :      F =                                                               

1.4.6. Xác định phương án xếp hình sản phẩm

 a. Sự cần thiết

-Trong công nghệ dập tấm tiền nguyên vật liệu chiếm tới (60-70)% giá thành sản phẩm, do đó vấn đề tiết kiệm nguyên vật liệu là rất quan trọng. Nó phụ thuộc vào cách bố trí nguyên vật liệu khi cắt đột như thế nào cho hợp lý.

- Muốn đánh giá một phương án bố trí xếp hình sản phẩm như thế nào là hợp lý khi cắt đột ta xét tới hệ số sử dụng nguyên vật liệu:   h =

Trong đó :

      F-Diện tích của chi tiết

      F-Diện tích của phôi

b. Lựa chọn phương án.

Khi xây dựng một phương án xếp hình sản phẩm phải dựa trên các nguyên tắc sau :

+ Hệ số sử dụng nguyên vật liệu phải lớn.

+ Công nhân thao tác một cách dễ dàng.

+ Giảm bớt số lần cắt và pha nguyên vật liệu để tăng năng suất.

1.4.7. Tính toán công nghệ cho các nguyên công cắt đột

  Quá trình đột kim loại bằng khuôn bao gồm 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn biến dạng đàn hồi, kim loại bị ép nhẹ và nén đàn hồi, ứng suất trong kim loại không vượt quá giới hạn đàn hồi.

+ Giai đoạn biến dạng dẻo: Quá trình biến dạng xảy ra là do biến dạng dư, ứng suất trong kim loại vượt quá giới hạn chảy, và tăng dần nhưng không đạt tới sức bền cắt.

+ Giai đoạn nứt: Vết nứt bắt đầu xuất hiện và tăng dần lên do đó lực cắt phôi không phải là hằng số mà thay đổi trong suất hành trình làm việc.

Lực đột lỗ được tính bởi công thức sau:

              P = p.s.d.S

Trong đó:

P: Lực tính toán để đột lỗ

s: Trở lực cắt của vật liệu

d: Đường kính lỗ đột

S: Chiều dày của vật liệu

Trong thực tế lực cần thiết của máy lấy lớn hơn lực cắt tính toán bằng cách nhân thêm hệ số hiệu chỉnh 1,3 để tính đến các hiện tượng phụ khi cắt, chiều dày vật liệu không đều, độ mòn của mép cắt….

P = 1,3P + Qđ

Ở đây ta có Qđ chính là áp lực của đệm dưới và áp lực nén của lò xo tấm gỡ.

Qđ = Qđệm + Qlò xo

Ta có thể tính gần đúng như sau :

Qđệm = 0,1P

Qlò xo = 0,06P

Qđ = 0,16P

Þ P = 1,3P + Qđ = 1,46P (KG)

Ta có thể chọn máy ép trục khuỷu có giá trị lực danh nghĩa lớn hơn trị số lực ở trên  để thực hiện nguyên công này.

Khi cắt đột, người ta sử dụng tấm chặn phôi. Tấm chặn phôi vừa có tác dụng giữ cho phôi ổn định khi chày đột đi xuống và ăn vào cho tiết, đồng thời nó cũng có tác dụng gỡ phôi nếu phôi có dính vào chày. Đối với các trường hợp cắt đột ta phải sử dụng bộ phận dẫn hướng để đảm bảo độ chính xác của chi tiết cũng như độ cứng vững của khuôn. Người ta thường sử dụng cặp trụ bạc dẫn hướng, với cách bố trí như vậy có nhược điểm là khoảng không gian thao tác sẽ giảm đi nhưng nó lại có ưu điểm là độ chính xác của chi tiết  tốt hơn.                                                                                               

1.4.8. Tính toán thiết kế khuôn.

Khe hở giữa cối và chày khi đột lỗ, cắt hình.

a. Khe hở giữa chày và cối

Khe hở là hiệu số giữa những kích thước làm việc của chày cối. Trong quá trình đột lỗ, khe hở có ý nghĩa công nghệ rất lớn đối với chất lượng của chi tiết và ảnh hưởng tới độ cứng vững của khuôn, cũng như năng lượng tiêu hao. Khe hở z được biểu diễn bởi hệ thức sau:

                  z = Dm - Dn

Dm : Đường kín cối đột

Dn  : Đường kính chày đột

+ Nếu xác định khe hở hợp lý, khi cắt vết nứt phát sinh từ chỗ tiếp xúc của vật liệu với mép cắt của chày và cối sẽ trùng nhau, cho ta mặt cắt có chất lượng tốt, không rạn nứt hoặc bavia.

+ Nếu khe hở quá nhỏ, các vết nứt sẽ không trùng nhau, làm cho mặt cắt bị bong thành lớp và tạo thành bavia.

+ Nếu khe hở quá lớn, vật liệu dày thường làm cho mép dưới chi tiết và mép trên của lỗ bị uốn nhiều

Sự phân bố khe hở không đều theo chu vi cắt cũng ảnh hưởng lớn đến mặt cắt, khi đó bavia sinh ra không đều và mép cắt bị mài mòn từng phía.

Trị số khe hở z phụ thuộc vào một số yếu tố trong đó chủ yếu là tính chất cơ học của vật liệu,  chiều dày s của vật liệu và số hành trình của đầu trượt trong một phút. Giá trị khe hở z cho phép lấy trong một khoảng xác định nào đó mà vẫn đảm bảo chất lượng của mặt cắt.

Đối với vật liệu tôn silíc E34 có chiều dày 0,5mm ta có trị số khe hở một phía lấy trong khoảng (3¸6)% chiều dày vật liệu.

b. Nguyên tắc khi lấy khe hở z

Khi đột lỗ khe hở z lấy bằng cách tăng kích thước cối, kích thước chày lấy bằng kích thước giới hạn lớn nhất của lỗ.

Khi cắt hình, khe hở lấy bằng giảm kích thước của chày.Kích thước của cối lấy bằng kích thước nhỏ nhất của chi tiết. 

c. Xác định kích thước làm việc của chày và cối khuôn đột.

Khi xác định kích thước làm việc của chày và cối khuôn cắt cần thiết căn cứ vào vào kích thước và độ chính xác của chi tiết, đặc điểm mài mòn của khuôn

+) Dung sai trên các kích thước làm việc của chày và cối khuôn đột lỗ.

Đối với chày và cối khuôn đột lỗ chi tiết tròn có hai phương pháp chế tạo đó là phương pháp chế tạo riêng và phương pháp chế tạo phối hợp. Tuy nhiên trong quá trình sản xuất thì các bộ khuôn phải có tính lắp lẫn cao, năng suất và chất lượng tốt nên sử dụng phương pháp chế tạo phối hợp không thích hợp.

Khi mòn thì kích thước làm việc của cối tăng lên và kích thước làm việc của chày giảm đi, vì vậy khi chế tạo kích thước của cối luôn có dung sai với giá trị dương và kích thước của chày có dung sai với giá trị âm

Chi tiết cắt hình dung sai luôn có dấu âm;

Chi tiết đột lỗ dung sai luôn có dấu dương;

 Theo sơ đồ trên kích thước chày cối trong trường hợp cắt hình tính theo công thức sau:

Dc= (Dh - D + zmin) + d_c

Dch = Dh - D - d_ch

Trong đó:

Dh : Kích thước danh nghĩa của lỗ.

Dc, Dch: Kích thước danh nghĩa của cối, chày.

D : Dung sai chi tiết D.

d_c , d_ch  : dung sai cối, chày.

Các kích thước tìm được đều phải thoả mãn công thức sau:

              d_c    +  d _ch < (Zmax - Zmin)

Vì chày dễ gia công hơn nên thực tế thường lấy dung sai cối bằng hai lần dung sai của chày.

d. Dung sai trên kích thước làm việc của chày và cối khi cắt hình và đột lỗ.

 Khi cắt phôi.

 Khi thiết kế khuôn cắt phôi ta sử dụng phương pháp chế tạo riêng để có thể lắp lẫn cho nhau được. Trong quá trình làm việc thì kích thước của cối tăng lên và kích thước của chày giảm đi. Vì vậy khi chế tạo, kích thước của cối luôn có dung sai với giá trị dương và kích thước chày luôn có dung sai với giá trị âm

 Chi tiết cắt hình luôn có dung sai âm

1.4.9. Các bộ phận và chi tiết điển  hình của khuôn.

Tất cả các chi tiết của khuôn có thể được chia ra làm hai nhóm chủ yếu:

- Các chi tiết có tính năng công ngệ, trực tiếp tham gia vào thực hiện nguyên công sản xuất và có tác dụng tương hỗ với vật liệu dập và sản phẩm.

- Các chi tiết có đặc tính kết cấu dùng để lắp ghép trong các kết cấu của khuôn

a. Chày và cối

Khi chế tạo chày và cối của một bộ khuôn thì cần phải chú ý xem các chi tiết để dập có yêu cầu gì về mặt kỹ thuật để từ đó ta có thể chọn ra cấp chính xác và cấp độ bóng cho chày và cối.

Các chi tiết làm việc của khuôn đột lỗ đòi hỏi chế tạo chính xác hơn cả là chày cối và trụ, bạc dẫn hướng. Độ bóng gia công các chi tiết khuôn được xác định bằng tính năng và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết. Phù hợp với điều đó ta dùng các phương pháp gia công cơ khí khác nhau để chế tạo các chi tiết.

Dung sai chế tạo các phần làm việc của chày và cối đột lỗ liên hệ chặt chẽ với trị số khe hở công nghệ giữa chúng, bởi vì dung sai làm tăng khe hở. Tuy nhiên nó không phụ thuộc vào trị số khe hở mà nó phụ thuộc vào các kích thước danh nghĩa của các phần làm việc.

Độ bóng gia công ( độ nhấp nhô bề mặt) các chi tiết của khuôn được xác định bằng tính năng và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết. Phù hợp với điều đó người ta dùng các phương pháp gia công cơ khí khác nhau để chế tạo các chi tiết.

 Đối với kiểu kết cấu cối đột như trên thì quá trình phôi được rơi xuống một cách dễ dàng hơn trong khi đó thì cối cũng ít phải mài lại hơn so với các kiểu kết cấu khác. Các bán kính cong được gia công theo dưỡng.

Thông thường ta lấy cấp chính xác của các chi tiết làm việc của khuôn đột lỗ lấy chung là cấp                                                               

a. Các chi tiết định vị của khuôn dập.

Phương pháp định vị phôi trong vùng làm việc của khuôn dập là một yếu tố rât quan trọng trong thực tế, yếu tố này xác định cả mặt năng suất, cả mặt an toàn lao động.

Kết cấu và kiểu chốt định cữ có ý nghĩa lớn trong dập nguội bởi vì chốt định cữ là yếu tố quyết định phần lớn đến độ chính xác và năng suất của quá trình dập

 Trụ và bạc dẫn hướng

Trụ và bạc dẫn hướng là hai chi tiết bắt buộc phải có trong một bộ khuôn cắt đột, bởi vì nó là nguyên nhân chính dẫn đến độ chính xác theo yêu cầu của chi tiết. Chế tạo các chi tiết dẫn hướng phải có đặc điểm là có tính lắp lẫn cao để có thể lắp cho các loại khuôn khác nhau trong quá trình dập thử. Lắp ghép giữa trụ dẫn hướng và đế khuôn là lắp chặt, và lắp ghép giữa trụ dẫn hướng và bạc dẫn hướng là lắp lỏng để bạc dẫn hướng có thể chuyển động tịnh tiến lên xuống. Lắp ghép giữa bạc dẫn hướng là lắp chặt. Các kích thước của trụ và bạc dẫn hướng được tiêu chuẩn hoá theo tiêu chuẩn của nhà máy. Khi chế tạo trụ và bạc dẫn hướng thường phải đem đi nhiệt luyện đạt độ cứng 55 ¸ 60 HRC

Đối với trụ dẫn hướng có yêu cầu là nhiệt luyện đạt độ cứng là 56-58HRC, cho phép hai đầu có lỗ tâm để phục vụ cho quá trình gia công cơ khí sau này, và độ đảo giữa các đường kính không vượt quá 0,05mm.

Trong quá trình dập khi mà không cần thiết phải sử dụng trụ, bạc dẫn hướng để dẫn hướng cho cả nửa khuôn trên, ta có thể làm riêng một bộ dẫn hướng cho chày để chày có thể làm việc chính xác hơn đồng thời chính bộ phận dẫn hướng này làm giảm lực ngang cho chày, tránh sinh momen uốn bẻ gãy chày trong bộ khuôn uốn hai đầu.

b. Cuống khuôn.

Cuống khuôn có nhiệm vụ định vị cho khuôn trùng với đúng với tâm của đầu trượt để cho lực của máy truyền qua đầu trượt xuống đúng trung tâm áp lực của khuôn, tránh sinh mô men uốn gây phế phẩm cho chi tiết do lực tác dụng không đều ví dụ như: nhăn, rách. Hoặc có thể gây kẹt khuôn ở điểm chết dưới phải phá khuôn.

1.4.10. Nguyên công phụ:

a. Xác định chất bôi trơn.

- Khi tạo hình chi tiết phải bôi trơn với mục đích làm giảm ma sát giữa vật liệu và dụng cụ gia công, giảm úng suất dư trong kim loại, ngăn ngừa khuôn và sản phẩm không bị dính hoặc có vết lõm do mòn hoặc có vết xước.

- Khi bôi trơn cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Chất bôi trơn cần phải tạo ra được màng dầu vững bền, lâu khô, và chịu được áp lực cao .

+ Có độ dính tốt và phân bố đồng đều lớp bôi trơn trên bề mặt khuôn.

+ Chất bôi trơn phải dễ dàng bị loại khỏi bề mặt của chi tiết sau khi gia công xong.

+ Không làm mất tính chất cơ học và hoá học trên bề mặt của dụng cụ và của chi tiết.

+ Có độ bền hoá học và không độc.

b. Chọn chất bôi trơn.     

-  Để khắc phục ma sát trong quá trình dập ta phải chọn chất bôi trơn hợp lý.

c. Nguyên công làm sạch.

- Trong mỗi nguyên công cần làm sạch bán thành phẩm, khuôn và bàn máy để quá trình làm nguyên công tiếp theo phế phẩm không bám vào thành sảm phẩm làm bề mặt sản phẩm bị mất độ bóng bề mặt.

- Ngoài ra còn một số nguyên công khác: Chuyển bán thành phẩm tới vị trí gia công tiếp theo, nguyên công kiểm tra.

- Phân loại mặt phân khuôn như sau:

2.1.1. Loại phẳng:

Tính chất tự nhiên của mặt phân khuôn phẳng phụ thuộc vào toàn bộ hình dáng của sản phẩm. Ví dụ xem khuôn hình vuông, cối khuôn cho sản phẩm có thể được dìm sâu vào trong tấm khuôn và nửa còn lại của khuôn sẽ phẳng hoàn toàn.

2.1.2. Loại không phẳng:

 Nhiều sản phẩm đòi hỏi những mặt phân khuôn cong hay không phẳng.

+ Loại bậc thang

+ Loại nghiêng

+ Loại bề mặt phân khuôn góc.

2.2.Các chi tiết cấu thành khuôn và chức năng của từng chi tiết:

                                       Hình 6:   Các bộ phận của khuôn                             

Phần chú thích:

     1. Tấm kẹp phía trước                                  4. Tấm kẹp phía sau  

     2. Tấm khuôn trước                                      5. Tấm đỡ

     3. Tấm khuôn sau                                        12. Bạc mở rộng

     6. Khối đỡ                                                    13. Bộ định vị

     7. Tấm giữ                                                    14. Chốt hồi về

     8. Tấm đẩy                                                   15. Chốt đẩy

     9. Vòng định vị                                            16. Bạc dẫn hướng chốt 

     10. Chốt dẫn hướng                                      17. Chốt đỡ

     11. Bạc dẫn hướng                                       18. Bạc cuống phun    

2.2.1. Tấm kẹp phía trước:

Có tác dụng kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun.

2.2.2. Tấm khuôn phía trước:

Là phần cố định của khuôn tạo thành phần trong và phần ngoài của sản phẩm.

2.2.3. Tấm khuôn sau:

Là phần chuyển động của khuôn vào máy ép phun.

2.2.4. Tấm kẹp phía sau:

Có tác dụng kẹp phần phía chuyển động của khuôn

2.2.5. Tấm đỡ:

Có tác dụng giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài.

2.2.6. Hệ thống ép đội sản phẩm:

Dùng để đẩy sản phẩm đã được định hình và làm   nguội ra khỏi khuôn khi khuôn mở.

- Tất cả vật liệu dẻo đều bị co lại khi đông kết nó sẽ bó lại trên lõi, điều đó dẫn đến việc lấy sản phẩm ra khó khăn. Đây là thực tế thường xảy ra do đó cần những biện pháp để các sản phẩm tự rơi khỏi khuôn. Bộ phận ép dội sẽ có chức năng giải quyết vấn đề này. Bộ phận ép thường được đặt đằng sau tấm chuyển động nhưng cũng đôi khi lại được đặt đằng sau tấm tĩnh, nhất là trong những trường hợp sản phẩm hình hộp vì lý do hình dạng mà phải đặt miệng phun từ phía trong.

- Bộ phận ép đội gồm có các chi tiết sau:

+ Khối đỡ: Dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía sau để cho tấm đẩy hoạt động được.

+ Tấm giữ: Dùng để giữ chốt đẩy vào tấm đẩy.

+ Tấm đẩy: Đẩy chốt đẩy với quá trình đẩy.

+ Chốt đẩy: Tiếp xúc với sản phẩm và để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi khuôn mở. Đỉnh chốt đẩy về lý thuyết chỉ nằm ngang mức so với lòng khuôn nhưng trong thực tế, có thể là trên hoặc dưới 0,05¸0,1 (mm). Nhà thiết kế khuôn sẽ phải thương lượng điều này với nhà thiết kế sản phẩm. Có thể cho một chỗ lồi hay chỗ lõm trên sản phẩm. Kích thước của chốt đẩy cũng rất quan trọng nó phụ thuộc vào kích thước của sản phẩm, nhưng tránh đường kính nhỏ hơn 3 (mm) trừ phi điều đó cần thiết cho hình dạng của sản phẩm.

+ Chốt hồi về: Làm cho chốt đẩy có thể quay trở lại ngay khi khuôn đóng lại. Tránh cho chốt đẩy làm hỏng lòng khuôn trước khi đóng khuôn.

   Trong trường hợp ta khó có thể bố trí được hệ thống đẩy theo kiểu chốt đẩy thì có thể đẩy sản phẩm ra bằng hệ thống tấm đẩy hay tấm giật, với ưu điểm rất lớn của loại này là không có dấu vết đẩy trên sản phẩm.

2.2.7. Bạc mở rộng:

Dùng làm bạc kẹp để tránh mài mòn, hỏng tấm kẹp phía sau khối ngăn tấm đỡ.

2.2.8. Bạc dẫn hướng chốt:

Để tránh hao mòn và hỏng chốt đỡ, tấm đẩy và tấm giữ do chuyển động mạnh giữa chúng.

2..2.9. Chốt đỡ:

Dẫn hướng chuyển động và đỡ cho tấm đỡ tránh cho tấm đỡ khỏi bị cong do áp lực đẩy cao.

2.2.10. Bạc cuống phun:

 Nối vòi phun và kênh nhựa với nhau qua tấm kẹp phía trước và tấm khuôn trước.

2.2.11. Chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng:

 Chức năng chính của chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng là đưa khuôn sau vào khuôn trước và làm hai phần thẳng hàng. Chốt dẫn hướng nằm ở khuôn trước và bạc dẫn hướng nằm ở khuôn sau để dễ điều khiển và đẩy sản phẩm ra.

- Chốt dẫn hướng: Nguyên tắc chung là chốt dẫn hướng phải dài hơn miếng ghép cao nhất để tránh hỏng hóc khi đóng khuôn đặc biệt là khi lắp ghép. Chốt dẫn hướng có hai loại, loại thẳng và loại bậc, hầu hết sử dụng loại bậc vì hai lý do chính: nếu chốt dẫn hướng đột ngột bị cong thì dễ dàng thay thế vì chỉ một phần của chốt được gắn vào lỗ gắn, và vì lỗ gắn chốt có thể được làm giống như lỗ của bạc dẫn, vì vậy đường kính lỗ như nhau có thể được khoan thông qua hai tấn khi chúng kẹp với nhau. Bề mặt của chốt phải được tôi cứng chống xước.

 - Bạc dẫn hướng: Kiểu bạc dẫn hướng rẻ nhất là khoan lỗ chính xác vào tấm khuôn tuy nhiên sẽ khó sửa chữa và thay thế khi lỗ bị mòn. Tốt hơn hết là dùng bạc dẫn hướng dưới dạng một tấm ghép. Có thể làm bằng đồng hoặc đồng thau hoặc đối với quá trình sản xuất hàng loạt lớn thì làm bằng thép đã tôi.

- Việc đặt các chốt dẫn hướng trong khuôn cũng rất quan trọng. Khuôn thông thường có bốn chốt dẫn hướng. Tuy nhiên, với loại khuôn đơn giản thì hai hoặc ba chốt là cũng đủ. Thường dùng các chốt có đường kính khác nhau để tránh hiện tượng lắp nhầm đặt ngược chiều hai phần khuôn gây nên hỏng khuôn. Với khuôn có ba chốt thì một chốt phải có đường kính khác, hoặc có thể lựa chọn vị trí đặt một trong các chốt xê dịch đi một chút, cũng như vậy khuôn có bốn chốt cần phải làm một chốt có đường kính khác hoặc vị trí của một chốt xê dịch đi.

2.2.12. Các bộ định vị:

- Thông thường các chốt dẫn hướng có thể giữ một độ thẳng hàng sơ bộ, nhưng với khuôn chính xác thì dung sai của các chốt dẫn hướng và các bạc dẫn hướng là quá lớn nên cần có bộ định vị, hoặc đối với sản phẩm lớn nhất định phải dùng bộ định vị trong trường hợp này khuôn phải chịu lực ép mặt bên, đặc biệt khi khuôn chưa được điền đầy và các chốt dẫn hướng không thể chịu được các lực ép mặt bên này.

2.2.13. Vòng định vị: 

- Chức năng của vòng định vị là đặt khuôn đúng tâm vào máy gia công nhựa. Nói chung, vòng định vị chỉ đặt ở khuôn trước nhưng trong một số trường hợp nó cũng là phần bổ sung ở khuôn sau. Kích thước của vòng phải nhỏ hơn lỗ mở của máy gia công nhựa là 0,1 (mm) với dung sai nhỏ nhất là 0,05 (mm).

2.2.14. Miếng ghép:

- Các mối ghép dùng để đơn giản hoá quá trình gia công hoặc tạo nên các mảng cứng trong thân khuôn tương đối mềm. Điều này phụ thuộc vào số lượng sản phẩm yêu cầu. Khi cần một chỗ lồi hoặc đường gân người ta phải gia công rất nhiều để bỏ đi vật liệu xung quanh nó và khi hỏng thì rất khó sửa chữa. Thông thường thì người ta chế tạo các miếng ghép vuông  và tròn. Các miếng ghép chủ yếu được duy trì bằng cách: Miếng ghép vuông bắt xuống cạnh vuông, miếng ghép tròn bắt xuống các cạnh tròn.

2.3. Các kiểu khuôn phổ biến.

 2.3.1. Phân loại:

- Kết cấu khuôn thường gồm hai phần, một phần là phía phun nó được cố định, gọi là tấm khuôn trước, phần kia là phần đẩy, nó chuyển động trong khi khuôn mở, gọi là khuôn sau. Dựa vào đây ta có thể phân ra hai loại khuôn đó là:

+ Khuôn một tầng: Kiểu này rất thông dụng trong hệ thống khuôn, thông thường nó gồm hai tấm, rất thích hợp cho các sản phẩm đơn giản dễ lấy sản phẩm ra khỏi khuôn.

Hình 7 :     Khuôn hai tấm

Chú thích : 1 . Bạc cuống phun                 2 . Tấm cố định

                   3 . Hệ thống đẩy                     4 . Tấm di động

                   5 . Lõi                                     6 . Lòng khuôn

- Tuy nhiên đối với sản phẩm loại lớn không bố trí được miệng khuôn ở tâm, hoặc sản phẩm có nhiều miệng phun hoặc khuôn nhiều lòng khuôn cần nhiều miệng phun ở tâm, thì kết cấu khuôn có thể thay bằng hệ khuôn ba tấm. Hệ thống này gồm khuôn sau, khuôn trước và hệ thống thanh đỡ. Nó tạo ra hai chỗ mở khi khuôn mở, một chỗ để mở lấy sản phẩm ra còn một chỗ mở để lấy kênh nhựa ra. Nhược điểm của hệ thống khuôn ba tấm là khoảng cách giữa vòi phun của máy và lòng khuôn rất dài. Nó làm giảm áp lực khi phun và tạo ra nhiều phế liệu của hệ thống kênh nhựa.

                                          Hình 8: Khuôn ba tấm

+ Khuôn không có kênh dẫn nhựa: Khuôn này khắc phục được nhược điểm của khuôn ba tấm. Hệ thống không có kênh dẫn nhựa này rất giống kết cấu khuôn hai tấm, chỉ khác là có những thiết bị làm nóng ở hệ thống kênh nhựa để giữ cho vật liệu nhựa ở độ dẻo vừa phải. Cần có một bộ điều khiển riêng biệt để điều khiển nhiệt độ của kênh nhựa cũng như của điểm nhựa nóng. Ưu điểm của hệ thống này là không có phế liệu ở hệ thống kênh nhựa và độ dày khuôn có thể giảm đáng kể so với khuôn ba tấm .

                             Hình 9:   Khuôn không có kênh dẫn nhựa

+ Khuôn nhiều tầng: Là loại khuôn có nhiều lòng khuôn nối tiếp nhau. Nó được sử dụng khi yêu cầu một số lượng sản phẩm lớn và để giữ giá thành sản phẩm thấp, hệ thống khuôn nhiều tầng được chế tạo để giữ lực kẹp của máy thấp (nghĩa là sử dụng cho loại máy có kích thước nhỏ) với loại hệ thống khuôn này chúng ta có một hệ thống đẩy ở mỗi mặt của khuôn.   

Hình 10: Khuôn nhiều tầng

- Dựa vào mức độ phức tạp của khuôn mà người ta cũng có thể phân ra các loại khuôn như sau:

+ Khuôn hai nửa: Đó là loại khuôn có một nửa cố định và một phần di động. Khi các nửa này mở ra sản phẩm có thể được rút ra. Loại này còn có tên là khuôn một khoảng (khoảng sáng). Loại này chỉ thích hợp cho các sản phẩm đơn giản, loại khuôn này có ưu điểm là đơn giản dễ chế tạo, rẻ tiền.

+ Khuôn nhiều mảnh: ở các khuôn phức tạp khó lấy sản phẩm ra thì người ta làm khuôn nhiều mảnh. Khi mở khuôn để lấy sản phẩm ra có nhiều khoảng sáng (còn gọi là khuôn nhiều khoảng). Loại này có cấu tạo thường gồm 3 phần là phần cố định, phần di động và phần giật (thanh giật hay tấm đẩy). Sản phẩm và hệ thống nạp chuyển động giữa thanh giật và phần khuôn cố định. Do vậy loại khuôn này thích hợp cho các sản phẩm có gờ hay rãnh phức tạp, làm nhiều mảnh để dễ dàng trong quá trình lấy sản phẩm ra.

2.3.2. Kết cấu khuôn cơ bản

                                          Hình 11: Khuôn hai tấm.

Kết cấu khuôn hai tấm là kết cấu đơn giản nhất để tạo ra những sản phẩm đơn giản

Hình 12:   Khuôn có lõi lắp ghép

Khuôn có lõi lắp ghép có một tấm bổ xung cho phép đặt các miếng ghép vào khuôn

Hình 13:  Khuôn có miếng gép lõi và một tấm bổ xung đặt ở khuôn sau

Khuôn này cho thấy rằng các miếng ghép đặt vào khuôn sau cũng có thể có được bằng một tấm bổ xung.

Hình14: Khuôn có miếng gép lõi và một tấm bổ xung đặt ở khuôn trước và khuôn sau.

Hình 16:   Khuôn có miếng ghép bên trong một mảnh ghép

4. Các phương pháp gia công khuôn thông dụng

 - Do khuôn có cấu tạo khá phức tạp nên việc chế tạo khuôn đòi hỏi phải dùng nhiều phư­ơng pháp gia công khác nhau là: Gia công trên máy CNC, gia công bằng phư­ơng pháp tia lửa điện có điều khiển số, gia công bằng các máy vạn năng thông th­ường.

Một khuôn có thể gia công phần lớn bằng một trong các phương pháp trên hoặcdùng tổ hợp các phương pháp trên.

 - Gia công khuôn trên máy CNC: thường dùng để phay lòng khuôn. Từ phay thô rồi đến phay tinh, phay chính xác, lập trình điều khiển số bằng máy tính.

 - Gia công khuôn trên máy xung định hình: thường dùng để chế tạo lòng khuôn có hình dáng phức tạp, nhưng ta lại phải chế tạo điện cực (điện cực thường bằng đồng), lòng khuôn sẽ in hình điện cực. Quá trình xung có xung thô tạo dáng ban đầu, xung từng phần, xung theo quy trình lập trước, cuối cùng là xung tinh chính xác. Xung thô có thể hiểu là vật gia công bị ăn mòn nhiều nhanh chóng, ta chưa quan tâm tới độ chính xác và độ nhắn bóng bề mặt, còn xung tinh thì vật gia công bị ăn mòn ít, từ từ, ta phải chú ý tới độ chính xấc và độ bóng bề mặt.

 - Gia công khuôn trên máy cắt dây: thường dùng để cắt những lòng khuôn có hình dáng hoa văn phức tạp, các số, chữ, các dạng hình học phẳng, các khe rãnh hẹp,nhỏ.

 - Gia công khuôn bằng các máy vặn năng thông thường: khuôn được gia công bằng các máy phay, bào, tiện.Ta phải lập quy trình công nghệ gia công, thứ tự  gia công ...

 - Hiện nay với công nghệ hiện đại, nhịp độ phát triển nhanh, yêu cầu chất lượng sản phẩm cao, mẫu mã hình thức đẹp, nhiều và thay đổi nhanh chóng thì khuôn ít đuợc gia công trên các máy thông thường. Khuôn thường được gia công trên máy CNC, máy xung và máy cắt dây. Các bộ phận của hai tấm khuôn đư­ợc gia công độc lập với nhau sau đó đem ghép lại với nhau. Có thể nêu sơ bộ phư­ơng pháp gia công các phần của hai tấm khuôn nh­ư sau: Phần lòng khuôn cái sẽ gia công trên máy CNC bằng một chương trình đư­ợc lập trình sẵn; hai lõi ghép sẽ đ­ược gia công bằng các máy vạn năng thông thường; Các miếng ghép đ­ược gia công bằng phư­ơng pháp tia lửa điện vì tồn tại trên đó nhiều rãnh nhỏ khó gia công bằng các phư­ơng pháp thông th­ường .

PHẦN II.  LÍ THUYẾT GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN

CHƯƠNG 1. EDM VÀ NGUYÊN LÝ CỦA EDM

 - Trong nửa đầu thế kỷ 20, nhu cầu về các vật liệu lâu mŨN Tăng lên không ngừng ở các nước công nghiệp phát triển. Nhưng vấn đề là gia công những vật liệu đó bằng công nghệ thông thường thỠ RẤT KHÚ KHăn, nhiều khi không thực hiện được.

 - THỰC RA VỀ NGUYỜN LÝ THỠ CỎCH đây gần 200 năm, nhà nghiên cứu người Anh Toseph Priestley (1733 - 1809) trong thí nghiệm của mỠNH đÓ PHỎT HIỆN THẤY CÚ MỘT HIỆU QUẢ ăn mŨN VẬT LIỆU GÕY RA BỞI SỰ PHÚNG điện. Nhưng mÓI 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 trỠNH điện-nhiệt thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại - đó là quá trỠNH GIA CỤNG BẰNG TIA LỬA điện gọi tắt Là GIA CỤNG EDM (ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING).

 - Cho đến nay quá trỠNH EDM đÓ được phát triển khá rộng rÓI Ở CỎC Nước phát triển. Nhiều gam máy hoạt động trong lĩnh vực EDM đÓ 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 hỠNH: GỌI TẮT Là PHương pháp “xung định hỠNH”. Điện cực là một hỠNH KHỤNG GIAN BẤT KỠ, NÚ SẼ IN HỠNH CỦA MỠNH LỜN PHỤI TẠO RA LŨNG KHUỤN THường dùng để tạo hỠNH NHỮNG CHI TIẾT đục lỗ nhưng không thông.

 + Gia công tia lửa điện bằng cắt dây: Điện cực là một sợi dây kim loại mảnh (d = 0,1(0,3) được quấn liên tục và chạy dao theo một côngtua xác định.

1. Bản chất vật lý của quá trình phóng tia lửa điện

                       Hỡnh 17:   Sơ đồ nguyên lí gia công tia lửa diện

- 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 thỡ xảy ra sự phúng tia lửa điện, xuất hiện một dũng điện tức thời.

- Nếu 2 điện cực chạm nhau thỡ sẽ khụng cú tia lửa điện mà sẽ sảy ra ngắn mạch có hại cho quá trỡnh gia cụng.

- Nếu khe hở quỏ lớn thỡ sẽ khụng thể xảy ra sự phúng 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 đó cú dũng điện chạy qua 2 điện cực thỡ phải ngừng cung cấp năng lượng. Đơn giản người ta dùng bộ phát xung RC như trên để cung cấp xung răng cưa.

Hoạt động của nó như sau:

  Điện áp cung cấp Ui qua R nạp điện cho 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 R Û C 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:

- 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 2 điểm của 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 rằng nếu cả 2 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 2 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 2 bề mặt dụng cụ và phôi gần nhau nhất, điểm này sẽ thay đổi sau khi phóng tia lửa điện (bởi vì vật liệu đã 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 bê 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 giá trị điện áp đặt trước. Sự khác nhau này sẽ điều khiển động cơ servo. Thường động cơ bước được sử dụng thay thế động cơ servo.

- Tần số tia lửa điện khoảng 200-500000Hz, khe hở phóng điện được xác định khoảng 0,025-0,05mm. Điện áp cực đại được giữ khoảng 30-250V. Lượng hớt vật liệu có thể đạt 300mm³/phút, công suất động cơ 10W/mm³/phút. Năng suất và độ chính xác gia công sẽ tăng lên khi cung 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.

                Hình 18:  Điện áp và dòng điện trong một xung phóng điện                                                                

Trong đó :

              t_e : thời gian phóng tia lửa điện    Ue : điện áp phóng tia lửa điện

              t_d : độ trễ đánh lửa                        Ui : điện áp mở máy

              t_i : độ kéo dài xung máy phát       Ie : dòng phóng tia lửa điện

              t_o : khoảng cách xung

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 t_d (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 kì phóng tia lửa điện ta có thể phân biệt được các pha sau đây:

Pha 1: đánh lửa

  Máy phát tăng điện áp khởi động qua một khe hở (đóng điện áp máy phátUi).

  Dưới ảnh hưởng của điện trường, từ cực âm (catốt) bắt đầu phát ra các điện tử và chúng bị hút về cực dương (anốt). Sự phát điện tử gây ra sự tăng cục bộ tính dẫn điện của chất điện môi ở khe hở.

  Các bề mặt của 2 điện cực không hoàn toàn phẳng. Điện trường sẽ mạnh nhất ở 2 điểm gần nhau nhất. Chất điện môi bị iôn hoá. Tất cả các phần tử dẫn điện (điện tử và iôn dương) đều hội tụ quanh điểm này trong khoảng không gian giữa 2 điện cực và chúng tạo nên một cái cầu. Một kênh phóng điện được hình thành ngang qua cầu. Sự phóng điện bắt đầu.

                                          Hình 19:  Sự đánh lửa              

 Pha 2: 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 iôn 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 mà nó làm cho dung dịch điện môi bốc hơi cục bộ áp suất trong các bong bóng bốc 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, nó hạn chế sự lớn lên của kênh phóng điện giữa các điện cực.

Hình 20:  Sự hình thành kênh phóng điện

 Pha 3: nóng chảy và bốc hơi vật liệu

   Lõi của bọt hơi bao gồm một kênh plazma. Plazma này là một chất khí có lẫn các điện tử và iôn dương ở áp suất rất cao (khoảng 1 bar) và nhiệt độ cực lớn (10000 C^o). Khi kênh plazma được tạo thành đầy đủ thì điện áp qua khe hở đạt tới mức của điện áp phóng tia lửa điện Ue. Giá trị điện áp Ue là một hằng số vật lý phụ thuộc vào sự phối hợp vật liệu điện cực và phôi.

   Chất điện môi giữ kênh plazma và cũng là giữ cho năng lượng có mật độ tập trung cục bộ. Sự va đập của các điện tử lên cực dương và các iôn dương lên cực âm làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu các điện cực.

   Máy phát sẽ ngắt dòng điện sau khi đã diễn ra một xung có hiệu quả. Điện áp bị ngắt đột ngột. Kênh phóng điện biến mất. áp suất cũng bị mất đột ngột. Điều này làm cho kim loại nóng chảy bất ngờ bị đẩy ra khỏi kênh phóng điện và bốc hơi.

                           Hình 21:  Sự nóng chảy và bốc hơi vật  liệu

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 To, cho phép chất điện môi thôi iôn hoá và để có thời gian vận chuyển phoi ra khỏi khe hở giưa các điện cực nhờ dòng chảy chất điện môi. Ở đây phoi là vật liệu điện cực bị tách ra. Mỗi bề mặt điện cực đều để lại một “vết lõm” bị ăn mòn, nhưng sự ăn mòn không như nhau, cực nào bị ăn mòn nhiều hơn (thường là cực dương) thì sẽ dành cực đó cho phôi. Cực bị ăn mòn ít hơn được dùng làm điện cực dụng cụ. Điều này không phải là luôn luôn cố định. Nó còn phụ thuộc vào chế độ phóng điện, việc chọn cặp vật liệu điện cực và sự đấu cực.

2. Cơ chế tách vật liệu

                              Hình 22:  Cơ chế tách vật liệu

     Hình trên chỉ ra chi tiết bề mặt của 2 điện cực, thực tế 2 bề mặt nay không phẳng như ta tưởng tượng mà nó có các nhấp nhô. Khoảng cách giữa 2 bề mặt điện cực trong toàn bề thực tế không cố định mà nó thay đổi do các nhấp nhô. Ví dụ tại điểm A khoảng cách giữa 2 điện cực là nhỏ nhất. Khi một điện áp thích hợp được đặt giữa 2 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 tại A. Các electron giải phóng này được tăng tốc về phía cực dương. Sau khi đạt đến vận tốc 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 electron khác từ các phân tử dung dịch điện môi. Cứ như vậy, một cột hẹp các phân tử dung dịch điện môi bị iôn hoá được sinh ra tại điểm A nối 2 điện cực lại với nhau (sinh ra một dòng thác điện tử, cột phân tử bị iôn hoá tăng lên và tính dẫn điện mạnh, nó như một tia lửa). Kết quả tia lửa này là một sóng chèn ép lớn được sinh ra và có nhiệt độ rất lớn tăng lên trên các điện cực (10000-12000⁰C). Nhiệt độ lớn này làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu điện cực, vật liệu nóng chảy bị sóng thổi đi, và một vết lõm trên 2 bề mặt được sinh ra. Ngay lúc đó thì khoảng cách giữa 2 điện cực tại A tăng lên và vị trí tiếp theo có khoảng cách giữa 2 điện cực ngắn nhất (ví dụ tại B). Tương tự, chu kỳ trên được lặp lại, tia lửa tiếp theo được sinh ra tại B. Cứ như vậy tia lửa sẽ sinh ra trên toàn bề mặt điện cực. Kết quả diễn biến quá trình sẽ sinh ra khoảng cách không đổi giữa 2 bề mặt điện cực. Phụ thuộc vào hình dạng của âm cực mà dương cực chép lại hình dạng đó. Việc tách vật liệu phụ thuộc vào năng lượng tách vật liệu We:

                                We=Ue.Ie.t_e.

     Trong đó: Ue, Ie là giá trị trung bình của điện áp và dòng tia lửa điện được lấy trong khoảng thời gian xung. Ue là một hằng số vật lý phụ thuộc cặp vật liệu điện cực/phôi. Vì vậy năng lượng thực chất chỉ phụ thuộc vào Ie và t_e.

     Dòng điện tổng cộng trong kênh plazma qua khe hở phóng điện là tổng của dòng các điện tử chạy tới cực dương và dòng các iôn dương chạy tới cực âm. Do khối lượng của các iôn dương lớn hơn trên 100 lần so với khối lượng của các điện tử, nên ta có thể bỏ qua tốc độ của các iôn 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 cao hơn nhiều lần so với mật độ iôn dương tập trung tới bề mặt cực âm trong khi mức độ tăng của dòng điện lớn nhất trong khoảnh khắc đầu tiên của sự phóng điện. Điều này là nguyên nhân gây ra sự nóng chảy rất mạnh ở cực dương trong chu kỳ này.

     Dòng iôn dương chỉ đạt tới cực âm trong micro giây đầu tiên. Các iôn dương gây ra sự nóng chảy và bốc hơi của vật liệu catốt (cực âm). Do đó có hiện tượng điện cực bị mòn.

     Vật liệu điện cực trong sự tiếp xúc với plazma này ở một pha có áp lực cao tới 1 Kbar và nhiệt độ cao tới 10000 ^oC trong kênh plazma. Một lý do quan trọng của sự tống ra vật liệu bị chảy lỏng là sự đột ngột biến mất của kênh plazma khi dòng điện bị ngắt. Ngay tức khắc, áp suất xụt xuống bằng áp suất xung quanh sau khi ngắt dòng điện. Nhưng nhiệt độ của chất lỏng lại 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 tốc độ xụt của xung dòng điện sẽ quyết định tốc độ xụt áp suất và sự bắt buộc nổ vật liệu chảy lỏng. Thời gian xụt 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 dòng điện và điện áp trong lúc phóng tia lửa điện bằng thực nghiệm như sau:

Hình 23: Diễn biến của một quá trình phóng tia lửa điện

3. Các thông số công nghệ của EDM.

3.1. Đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện.

Các đặc tính về điện được nhận ra dựa vào các đặc tính thời gian của sự phóng tia lửa 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 một nhiệm vụ là cung cấp năng lượng làm việc cần thiết. Trước đây người ta sử dụng các máy phát có tụ bù. Nhược điểm của loại máy này là 50% năng lượng tích trữ trong điện trở nạp biến thành nhiệt. Vì vậy, loại máy này chỉ có hiệu suất khoảng 50%. Ngày nay các tụ bù chỉ còn được sử dụng trong các bộ ngắt bổ xung để thực hiện tối ưu việc gia công đơn giản.

Máy phát xung 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 trước hết thông qua sự phát triển của Transistor 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 ít mòn nhất và chất lượng bề mặt là tối ưu. muốn vậy các thông số của quá trình gia công phải được điều chỉnh cho phù hợp.

3.2. Các thông số điều chỉnh.

3.2.1. Điện áp đánh lửa Ui: đây là điện áp cần thiết để dẫn tới sự phóng tia lửa điện. Nó cung cấp cho điện cực và phôi khi máy phát được đóng điện, gây ra sự phóng tia lửa điện để đốt cháy vật liệu. Điện áp đánh lửa Ui càng lớn thì phóng điện càng nhanh và cho phép khe hở phóng điện càng lớn.

3.2.2. Thời gian trễ đánh lửa t_d : đó là thời gian giữa lúc đóng điện máy phát và lúc xảy ra phóng tia lửa điện. Khi đóng điện máy phát lúc đầu chưa xảy ra điều gì. Điện áp duy trì ở giá trị của điện áp đánh lửa Ui, dòng điện bằng 0. Sau một thời gian trễ t_d mới xảy ra sự phóng tia lửa điện. Dòng điện từ 0 vọt lên Ie.

3.2.3. Điện áp phóng tia lửa điện Ue: khi bắt đầu phóng tia lửa điện thì điện áp tụt xuống từ Ui đến 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.

3.2.4. Dòng phóng tia lửa 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 tăng lên từ  0 đến giá trị Ie, kèm theo sự đốt cháy. Ie ảnh hưởng lớn nhất đến lượng hớt vật liệu, độ mòn điện cực và chất lượng bề mặt gia công. Nhìn chung Ie càng lớn thì lượng hớt vật liệu càng lớn, độ nhám bề mặt càng lớn nhưng độ mòn điện cực giảm.

 * Độ mòn tương đối của vật liệu được định nghĩa: q = V_e/V_w

V_e: thể tích vật liệu bị mất ở điện cực.

V_w: thể tích vật liệu phôi bị hớt đi.

 *Dòng điện và diện tích bề mặt bị ăn mòn: Mật độ dòng điện (A/mm²) sẽ sinh ra lượng nhiệt lớn làm quá nhiệt điện cực và gây mòn điện cực nhanh hơn. Do vậy để gia công một vùng nhỏ cần chọn dòng điện nhỏ và ngược lại.

Như vậy, khi gia công chỉ có một điện cực hay có nhiều điện cực để thay thế thì phải chú ý lựa chọn dòng điện cho phù hợp sao cho nó cho phép đạt được lượng hớt vật liệu lớn nhất có thể đạt được trong khi vẫn duy trì độ nhẵn bóng và độ mòn điện cực trong giới hạn yêu cầu.

3.2.5. Độ kéo dài xung t_i: là khoảng thời gian giữa hai lần đóng ngắt của máy phát trong cùng một chu kỳ phóng tia lửa điện. Nó bằng thời gian trễ (t_d) và thời gian phóng tia lửa điện i_e:

t_i = t_d + t_e

Độ kéo dài xung t_i ảnh hưởng đến nhiều yếu tố quan trọng có liên quan trực tiếp đến chất lượng và năng suất gia công.

          Các yếu tố bị ảnh hưởng:

 - t_i ảnh hưởng lớn đến lượng hớt vật liệu: thực nghiệm cho thấy khi giữ nguyên dòng điện Ie và khoảng cách xung t_o, nếu tăng t_i thì ban đầu V_w tăng nhưng chỉ tăng đến giá trị cực đại ở t_i nhất định nào đó sau đó V_w giảm đi, nếu vẫn tiếp tục tăng t_i thì năng lượng phóng điện không còn được sử dụng thêm nữa để hớt vật liệu phôi mà nó lại làm tăng nhiệt độ của các điện cực và dung dịch điện môi.

Hình 24:  Quan hệ giữa t_i  với V_w

- t_i và độ mòn điện cực: độ mòn q của điện cực sẽ giảm đi khi tăng t_i thậm chí cả sau khi đạt lượng hớt vật liệu cực đại. Nguyên nhân  do, mật độ điện tử tập trung ở bề mặt phôi (+) cao hơn nhiều lần so với mật độ iôn dương tập trung tới bề mặt dụng cụ (-) trong khi mức độ tăng của dòng điện lại rất lớn. đặc biệt là dòng iôn dương chỉ đạt tới cực (+) trong những ms đầu tiên mà thôi. Do vậy mà q ngày càng giảm.

Hình 25:  Quan hệ giữa t_i  với q

 - t_i và độ nhám bề mặt: khi tăng t_i thì độ nhám R_max cũng tăng do tác dụng của dòng điện được duy trì lâu hơn làm cho lượng hớt vật liệu tăng lên ở một vị trí Þ R_max tăng lên.

Hình 26:   Quan hệ giữa t_i  với R_z

3.2.6. Khoảng cách xung t_o: Là thời gian giữa hai lần ngắt-đóng của máy phát xung thuộc 2 chu kỳ phóng điện kế tiếp nhau, t_o còn được gọi là độ kéo dài nghỉ của xung.

Cùng với tỉ lệ t_i/t_o, t_o có ảnh hưởng rất lớn đến lượng hớt vật liệu. Khoảng cách t_o càng lớn thì lượng hớt vật liệu V_w càng nhỏ và ngược lại.Hình 27:  Khoảng cách xung t_i  và lượng hớt vật liệu

     Phải giữ t_o nhỏ như có thể được để nó có thể đạt một lượng hớt vật liệu tối đa. Nhưng khoảng cách xung t_o phải đủ lớn để có đủ thời gian thôi iôn hoá chất điện môi trong khe hở phóng điện. Nhờ đó sẽ tránh được lỗi của quá trình như tạo hồ quang hoặc dòng ngắn mạch. Cũng như trong thời gian của khoảng cách xung dòng chảy sẽ đẩy các vật liệu đã bị ăn mòn ra khỏi khe hở phóng điện.

     Do vậy, tuỳ thuộc vào kiểu máy và trường hợp gia công cụ thể mà lựa chọn t_o, t_i phù hợp thông qua tỉ số t_i/t_o :

+ Khi gia công rất thô chọn : t_i/t_o > 10

+ Khi gia công thô chọn      : t_i/t_o = 10

+ Khi gia công tinh chọn      : t_i/t_o = 5 ¸ 10

+ Khi gia công rất tinh chọn : t_i/t_o < 5 (thường chọn = 0,4).

3.2.7. Khe hở phóng điện: Cho tới đây, ta đã có rất nhiều các thông số điều chỉnh như: I, t_i, t_o, U.... mà chúng chỉ tác động lên sự phóng ta 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 vớ một chiều rộng tối ưu. Quá trình đó gọi là sự điều chỉnh khe hở phóng điện. Đó là cách để đảm bảo chắc chắn rằng điệc cực tiếp tục ăn xuống để thâm nhập vào phôi.

Trên máy xung, việc đo khe hở d được thực nghiệm gián tiếp thông qua việc đo Ue. Ue là một đại lượng điện chính xác khi điện cực đã tiến đủ gần đến phôi, Ue tăng thì khe hở d cũng tăng. Để duy trì một chiều rộng khe hở phóng điện là hằng số thì tương ứng với nó là một giá trị danh nghĩa của Ue. Trong quá trình gia công, do điện cực và phôi bị ăn mòn làm cho d lớn lên, để điều chỉnh thì Ue được đo liên tục và được so sánh với giá trị danh nghĩa. Thông qua hệ điều khiển nó sẽ điều chỉnh khe hở cho phù hợp  bởi vì hệ điều khiển biết chính xác Ue nào tương ứng với d là bao nhiêu.

Thông thường trong gia công, người vận hành máy chọn I, t_i, t_o, Ui phù hợp với yêu cầu năng suất và chất lượng bề mặt, lúc đó hệ điều khiển sẽ tự động điều chỉnh d cho phù hợp với I và Ui.

Khe hở phóng tia lửa điện d ảnh hưởng đến điện áp của tụ đã được tích điện U_c theo biểu thức sau:

U_c =                                                (1)

Trong đó : T₁ thời gian tích điện (s)

- Nếu d nhỏ thì  U_c^max  cũng nhỏ nên tần số xung lớn, bởi vì ta có quan hệ:

                             (2)

Do tần số f tăng cho nên thời gian phóng tia lửa điện t_e nhỏ.

Như vậy, d nhỏ dẫn đến U_c giảm và t_e giảm, cho dù I_e có lớn thì năng lượng tích luỹ trong xung điện We (năng lượng tách vật liệu) vẫn nhỏ.

Ta có được quan hệ sau:

W_e = U_c.I_e.t_e                                                     (3)

điều đó dẫn đến năng suất cũng bị thấp.

3.2.9. Diện tích vùng gia công F

Hình31: ảnh hưởng của diện tích vùng gia công F

Theo đồ thị trên sau đoạn tăng lên gần như tuyến tính của V_o, khi diện tích đạt giá trị tới hạn F_gh thì đến đoạn V_o giảm dần . Lý do là khi đã quá F_gh thì cũng có nghĩa là vượt quá dòng điện tới hạn. Khi đó việc lấy phoi ra khỏi vùng khe hở điện cực trở nên khó khăn hơn - Điều này đã ảnh hưởng đến năng suất gia công tia lửa điện.

3.2.10. Các yếu tố không thể điều khiển được.

     Các tham số không kiểm soát được có thể coi là các nhiễu xẩy ra trong quá trình gia công tia lửa điện. Nhiễu có thể được chia ra 2 loại :

3.2.11. Nhiễu hệ thống. 

     Sai lệch thuộc thiết bị ví dụ như độ ổn định của máy, độ rung, ổn định nhiệt, độ chính xác của thước đo, khả năng và độ chính xác truyền động , lắp đặt bố trí máy và các thành phần thuộc đồ giá kẹp chặt vv.

     Sai lệch  thuộc hệ thống điều khiển.

3.2.12. Nhiễu ngẫu nhiên.

     Các tham số thuộc môi trường, ví dụ như nhiệt độ phòng, nhiệt độ dung dịch điện môi, độ ẩm, độ sạch không khí môi trường làm việc vv….gây ra những sự cố ngẫu nhiên ảnh hưởng đến quá trình gia công tia lửa điện. Khả năng thích ứng của chương trình điều khiển NC cũng có thể coi như là yếu tố nhiễu ngẫu nhiên. Cụ thể là việc chọn chuẩn hệ toạ độ để gia công cho chương trình NC, độ chính xác điều khiển, phương pháp lập trình NC, đều là những yếu tố có khả năng ảng hưởng đến độ chính xác gia công tia lửa điện (độ chính xác lập trình không những phụ thuộc vào người sử dụng mà còn phụ thuộc vào nhà sản xuất máy vì khả năng lập trình phụ thuộc rất nhiều vào bộ điều khiển được cung cấp).

     Trên thực tế các tham số thuộc nhiễu cũng ảnh hưởng nhất định tới quá trình gia công tia lửa điện. Tuy nhiên chưa có một báo cáo khoa học nào đề cập một cách chi tiết đến ảnh hưởng của các tham số này. Có thể vì hai lý do:

     Các ảnh hưởng này là không đáng kể.

     Các quá trình gia công trong công nghiệp tại cơ sở sản xuất luôn thực hiện trên cùng một thiết bị (với bộ điều khiển cụ thể).

     Người ta sử dụng hai phương pháp để giám sát các tham số ngẫu nhiên:

     Thống kê hiện tượng để rút ra được quy luật biến thiên của các loại nhiễu, kiểm soát và khống chế nhiễu không làm ảnh hưởng đến quá trình gia công.

     Mỗi khi sản xuất loạt lớn có thể thực hiện thí nghiệm mẫu theo các tiêu chí đề ra để tìm cách điều khiển quá trình theo thời gian thực.

     Tuy nhiên, tuỳ loại sản sản phẩm mà vấn đề đặt ra như trên là cần thiết hoặc không cần thiết. Nhiểu trường hợp nghiên cứu riêng về ảnh hưởng ngẫu nhiên của nhiễu là không cần thiết vì các ảnh hưởng này không đáng kể. Ngày nay với các bộ điều khiển CNC kết hợp với điều khiển kiểu Fuzzy logic có thể giải quyết triệt để những sai lệch do các loại nhiễu này gây nên.

     Bằng EDM có thể gia công được mọi kim loại do tính dẫn điện của chúng. Đối với kim loại, đa số có tính dẻo cao, nhiệt độ nóng chảy và bốc hơi thấp thì tốc độ hớt kim loại phụ thuộc chủ yếu và chế độ nhiệt của chúng. Tham số ảnh hưởng trước hết là điểm nóng chảy của vật liệu và khả năng dẫn nhiệt của chúng. Đối với những vật liệu cứng và dòn, có nhiệt độ nóng chảy cao thì mối quan hệ giữa tốc độ hớt vật liệu và đặc tính nhiệt không còn tuân theo quy luật đó. Bởi vì với nhiều vật liệu dòn cơ chế hớt vật liệu và đặc tính nhiệt bị ảnh hưởng bởi các tác động khác mà chủ yếu là phụ thuộc vào vật liệu. Ví dụ với Titanborit sự hớt vật liệu được thực hiện do va đập nhiệt, với SiSiC sự hớt vật liệu được thực hiện thông qua sự khuyếch tán toàn bộ tại các pha liên kết kim loại vv....

     Với thép có thành phần carbon thấp không phù hợp trong gia công EDM, vì bên cạnh tính kinh tế thì với cùng chế độ gia công, sử dụng thép carbon thấp khó có khả năng cho ta một bề mặt mịn như khi sử dụng kim loại cứng hơn. Trong gia công EDM, các loại thép này nên được cung cấp ở trạng thái đã tôi. Nhiều hợp kim cứng, ví dụ như WC-Co, các loại hợp kim Titan, Wolframcarbid Cobalt, dường như cũng không phù hợp với gia công EDM vì chúng có tính dẫn điện kém chứ không phải do tính cứng của chúng. Các nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng tốc độ hớt vật liệu đối với một số loại vật liệu cụ thể như kim loại cứng, hợp kim bền nhiệt thực tế không hề phụ thuộc vào độ cứng của chúng.

     Trong công nghiệp hàng không vũ trụ, các chi tiết máy không chỉ được yêu cầu về chất lượng vật liệu mà còn có yêu cầu cao về độ chính xác hình học, độ chính xác về tương quan vị trí và kiểu dáng. Khi đó các phương pháp gia công truyền thống khó đáp ứng, do vậy nó đã thu hút nhiều nhà khoa học, hãng chế tạo đi vào nghiên cứu tìm ra chế độ công nghệ gia công tối ưu.

5. Vật liệu điện cực.

5.1. 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 đạt hiệu quả cao thì chúng cần thoả mãn các yêu cầu sau:

+ Có tính dẫn điện tốt, để dòng điện có thể truyền qua điện cực tạo ra dòng phóng tia lửa điện.

+ Có tính chất nhiệt-vật lý tốt: có độ dẫn nhiệt, khả năng nhận nhiệt, điểm nóng chảy và điểm sôi cao.

+ Có độ bền mòn cao, tức là độ bền vững trong gia công tia lửa điện. Đây là tiêu chuẩn này là quan trọng nhất, nó được đánh giá thông qua độ bền ăn mòn E xác định bởi công thức:

E=                                            

Trong đó:

l -   Hệ số dẫn nhiệt.

r -   Khối lượng riêng.

C -  Nhiệt dung riêng.

T_m- Nhiệt độ nóng chảy 

+ Có độ bền cơ học tốt, tức phải có độ bền vững về hình dáng hình học khi gia công tia lửa điện, có ứng suất riêng nhỏ.

+ Có tính gia công tốt, nghĩa là phải dễ gia công.

+ Giá thành rẻ, để không làm tăng chi phí gia công .

+ Có khối lượng riêng nhỏ, để có thể chế tạo các điện cực lớn mà khối lượng điện cực không quá nặng làm ảnh hưởng đến khả năng dịch chuyển điện cực của máy.

5.2. Các loại vật liệu điện cực:

     Nhóm vật liệu thường được dùng làm điện cực là: Cu, đồng thau, hợp kim nhôm, hợp kim Cu-W, Ag-W, grafit, đồng điện phân.

     Đồng điện phân được dùng phổ biến nhất để làm điện cực dụng cụ. Hợp kim Cu-W, Ag-W giá thành đắt nên chỉ được sử dụng để làm các điện cực nhỏ có độ chính xác cao, cần tính chất mài mòn thấp. Điện cực grafit cũng có tính chất mài mòn thấp và hiệu quả làm việc cao nhưng lại có độ cứng thấp nên dễ dàng bị vỡ tại các góc cạnh.

     Người ta phân biệt 3 nhóm vật liệu điện cực gồm:

+ Nhóm vật liệu kim loại: Đồng điện phân, Cu-W, Ag-W, đồng thau và thép.

+ Nhóm vật liệu phi kim loại: Grafit.

+ Nhóm vật liệu pha trộn kim loại - phi kim loại: đồng - grafit.

+ Ngoài ra còn có một số vật liệu như: Thép, wolfram, nhôm, molipden, hợp kim cứng... cũng được dùng làm điện cực trong một số ứng dụng đặc biệt.

     Ta đi sâu tìm hiểu một số vật liệu điện cực phổ biến nhất trong gia công tia lửa điện:

* Nhóm vật liệu kim loại:  thường dùng là đồng điện phân và Cu-W.

Đồng điện phân:       - Phần trăm Cu _min :  99.92%

                                 - r  = 8.9 g/cm³.

                                 - Điểm nóng chảy : 1083

                                 - Điện trở riêng : 0.0187 W mm²/m.

     Đồng điện phân được sử dụng nhiều trong gia công vật liệu là thép. Nó có thể được dùng lại nhiều lần để gia công thô và tinh. Việc gia công tạo hình các điện cực đồng điện phân rất dễ dàng, tuy nhiên vẫn khó gia công hơn grafit. Trước khi sử dụng đồng điện phân chế tạo điện cực ta cần khử ứng suất dư để tránh biến dạng nhiệt làm sai lệch kích thước và hình dáng chi tiết cần gia công.

     Điện cực bằng đồng điện phân có lượng hớt vật liệu cao và độ mòn nhỏ.

     Nhược điểm lớn nhất của đồng điện phân là nặng và có độ giãn nở nhiệt lớn nên không thích hợp với việc chế tạo các điện cực lớn. Đồng điện phân dễ bị biến dạng nên khi làm các điện cực mảnh dẻ thì đồng điện phân không ổn định về hình dáng. Khi tăng cường độ phóng điện thì điện cực bị mòn nhiều hơn.

     Vật liệu Cu-W :    - Gồm ( 65-80 )% W, còn lại là Cu.

                                 - r = 15-18 g/cm³.

                                 - Điểm nóng chảy : 2500

- Điện trở riêng :0.045-0.055 Wmm²/m.

     Cu-W là một hỗn hợp vật liệu được phát triển thông qua luyện kim bột, trên cơ sở của wolfram và đồng được trộn theo một tỷ lệ nhất định.

     Điện cực bằng đồng - volfram có độ bền ăn mòn cao là nhờ sự có mặt của volfram, có tính dẫn điện cao nhờ đồng. Điện cực bằng đồng - volfram cũng cho chất lượng bề mặt gia công tia lửa điện tương đương với điện cực đồng điện phân , nhưng tính gia công kém hơn. Nhược điểm lớn của đồng - volfram là khối lượng riêng lớn và giá thành cao nên kích thước của điện cực bị giới hạn.

* Nhóm vật liệu phi kim loại.

     Trong nhóm vật liệu phi kim loại chỉ có grafit là được sử dụng phổ biến làm điện cực.

     Grafit là cacbon tinh khiết với tỷ lệ 0.1% tro.

                        - r = 1.6-1.85 g/cm³.

                        - Điện trở riêng : 8-15 Wmm.

                        - Độ bền gãy : 200-700 kg/cm³.

Grafit có cấu trúc gốm nên nó có độ bền nhiệt rất cao. Grafit thích hợp để gia công thép. Khi gia công thép nếu grafit được nối với cực dương sẽ có độ mòn ít hơn so với đồng. Grafit có điện trở riêng lớn hơn nhiều lần so với đồng điện phân nên khi cường độ dòng phóng tia lửa điện tăng lên thì khác với đồng điện phân sự mòn điện cực Grafit là không đổi, chỉ khi dòng phóng tia lửa điện tăng lên rất cao(trên 200A) mới có sự thay đổi độ mòn điện cực Grafit.

Đến nay người ta đã phát triển các loại grafit đặc biệt có được các đặc tính vật lý quan trọng nhất dùng trong gia công xung định hình như:

+ Độ bền mòn cao.

+ Độ xốp thấp.

+ Kích thước hạt nhỏ, độ đồng nhất và tính đẳng hướng cao.

Khả năng chế tạo điện cực grafit rất dễ dàng. Với khối lượng riêng thấp nên nó là vật liệu lý tưởng để làm các loại điện cực lớn. Nó độ bền nhiệt cao nó không bị nóng chảy ngay cả ở nhiệt độ 3600 ^oC. Grafit còn có độ bền xung nhiệt cao, ở một môi trường không khí xung quanh nóng tới 480 ^oC grafit vẫn giữ được độ bên không đổi. Grafit có tính dẫn điện tốt, độ dẫn điện là10mWm. 

Độ dẫn nhiệt ở grafit cao hơn một số kim loại, độ dẫn nhiệt của grafit giảm khi nhiệt độ tăng.

Độ dãn nở nhiệt của grafit rât thấp, nên nó giữ được kích thước chính xác của điện cực trong quá trình gia công.

Nhược điểm của grafit là có độ dòn nên đôi khi bị mài mòn hoặc vỡ tại góc điện cực.

*Nhóm vật liệu pha trộn kim loại - phi kim.

Với vật liệu đồng     - grafit là điển hình.

                                 - r = 2.4-3.2 g/cm³.

                                 - Điện trở riêng :-5 Wmm²/m.

                                 - Độ bền gãy : 700-900 kg/cm³ .

Nhờ có Cu nên vật liệu đồng-grafit có độ bền gãy cao hơn grafit, có điện trở riêng giảm nên tăng được tính dẫn điện. Vật liệu đồng-grafit có giá  thành cao, nhưng lại có độ cứng vững tốt hơn grafit nên thường được dùng để làm các điện cực nhỏ khi gia công các chi tiết chính xác cao.

*Nhóm vật liệu khác.

Volfram, nhôm , molipden và một số hợp kim cứng có thể sử dụng làm điện cực trong những trường hợp đặc biệt như gia công lỗ sâu, gia công với điện cực rộng vv... Bảng tổng hợp về một số vật liệu thường được sử dụng làm điện cực, đặc tích, phạm vi ứng dụng được giới thiệu trong bảng sau :

6. Chất điện môi.

6.1. Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi.

Chất điện môi được đánh giá dựa trên một loạt các tiêu chuẩn sau đây:

+ Bền lâu, ít hao phí.

+ Vệ sinh: không hại da, không độc, dễ 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 dưới một 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 mang huyền phù.

+ Có khả năng lọc sạch.

+ Giá cả phải chăng.

Trong các tiêu chuẩn trên, tiêu chuẩn hàng đầu là độ nhớt của chất điện môi. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến kênh phóng điện. Độ nhớt đặc trưng cho “masat trong” là trở lực của chất lỏng đối với sự cháy. Độ nhớt được đo bằng mm²/s. Độ nhớt quyết định đến sự mở rộng của kênh phóng điện.

Độ nhớt của chất điện môi càng cao thì kênh phóng điện càng được tập trung hơn, hiệu quả phóng điện càng cao hơn.

Khi gia công thô, ta sử dụng chất điện môi có độ nhớt cao, thường với giá trị độ nhớt đến 4 mm²/s. Khi gia công tinh ta sử dụng chất điện môi có độ nhớt thấp hơn, thường là 2 mm²/s.

Trong thực tế sử dụng, để tránh phải thay chất điện môi nhiều lần ta có thể sử dụng chất điện môi có độ nhớt trung bình cho cả gia công thô và tinh.

Cần lưu ý rằng, khi gia công tinh và rất tinh, chất điện môi phải được chảy qua các khe hở phóng điện rất nhỏ. Khi đó để có được hiệu quả gia công tốt ta phải sử dụng chất điện môi có độ nhớt thấp.

6.2. Các yếu tố an toàn của chất điện môi.

Vì nhiệt độ trong khe hở phóng điện rất cao, bản thân chất điện môi trở nên rất nóng, vì thế cần tránh dùng các chất điện môi có điểm cháy thấp (dễ cháy). Mặt khác phải chắc chắn rằng chất khí bốc hơi và các sản phẩm lắng cặn của chất điện môi không có hại đến sức khoẻ của công nhân. Với các chất điện môi mà cơ sở là nước thì dòng điện dò là rất lớn, khi đó sẽ bất lợi cho việc gia công tinh.

Biểu đồ hình 33 mô tả việc áp dụng chất điện môi như là hàm số của dòng điện dò và diện tích bề mặt hoạt động của điện cực.

Qua đó ta thấy chất điện môi phù hợp nhất cho gia công tinh là dầu.

Hình 33: Biểu đồ sử dụng chất điện môi.

Trên thực tế cũng có các máy gia công xung định hình cho phép thay thế chất điện môi khi gia công thô và gia công tinh (ví dụ: máy SODIC).

Khi gia công tinh đôi khi người ta sử dụng sự ô nhiễm nhân tạo của chất điện môi để nâng cao hiệu quả gia công và cải thiện trạng thái bề mặt sau gia công. Ví dụ, dựa vào các phần tử nhỏ li ti dẫn điện để làm tăng tính dẫn điện của chất điện môi giữa các khe hở lớn, cho phép tránh được sự ngắn mạch khi gia công tinh. Sự “làm bẩn” nhân tạo này cũng giúp xoá được các vết đốm đen thường xuất hiện lác đác trên phôi sau khi gia công tinh.

Trong gia công xung định hình (EDM) không được dùng nước khử khoáng làm chất điện môi , vì bề mặt điện cực sẽ cho dòng điện dò quá lớn.

Các chất điện môi thường được dùng trong gia công tia lửa điện là Hydrocacbon: parafin, dầu khoáng, các chất chiết xuất từ xăng (chủ yếu cho xung định hình), nước khoáng (cho cắt dây).

Trong gia công tia lửa điện, dung dịch điện môi có tác dụng như chất cách ly các điện cực, tạo kênh Plasma phóng điện, làm nguội khu vực phóng điện, khôi phục tính cách điện, tạo áp suất sục cần thiết để vận chuyển phoi. Mục đích vận chuyển phoi được hỗ trợ bởi các phương pháp sục rửa (tạo dòng chảy thường xuyên) của chất điện môi. Các phương pháp tạo dòng chảy thường được sử dụng trong các máy EDM thương mại là: dòng chảy bên ngoài, dòng chảy áp lực (từ điện cực hoặc phôi), dòng chảy hút (qua điện cực hoặc phôi), dòng chảy phối hợp; dòng chảy nhắp; dòng chảy chuyển động điện cực, trong đó dòng chảy bên ngoài được sử dụng phổ thông hơn cả. Lợi thế của dòng chảy ngoài là độc lập với cặp điện cực, chất điện môi được đưa trực tiếp đến khe hở phóng điện bởi miệng vòi. Đây là phương pháp được chọn cho những nghiên cứu (không liên quan đến ảnh hưởng của dòng chảy).

6.3. Các loại dòng chảy chất điện môi.

Việc chọn cẩn thận các thông số gia công xung định hình sẽ là vô ích nếu điều kiện dòng chảy không đáp ứng được quá trình gia công đó.

Thông thường có các phương pháp tạo dòng chảy chất điện môi như sau:

+ Dòng chảy bên ngoài

+ Dòng chảy áp lực: từ điện cực hoặc từ phôi

+ Dòng chảy hút: qua điện cực hoặc qua phôi

+ Dòng chảy phối hợp

+ Dòng chảy nhắp

+ Dòng chảy chuyển động điện cực

     Dòng chảy bên ngoài.

Dòng chảy bên ngoài là phương pháp xục rửa phổ biến nhất (còn gọi là xục rửa hở). Nó được áp dụng khi cấu tạo hình học của điện cực và phôi không cho phép tạo lỗ khoan cho dòng chảy.

Hình 34: Dòng chảy bên ngoài

Ở dòng chảy bên ngoài, chất điện môi được đưa trực tiếp đến khe hở phóng điện bằng một miệng vòi, hình 34.

Có hai tư thế của miệng vòi tuỳ thuộc điều kiện gia công:

+ Khi lòng khuôn rộng thì miệng vòi cần phải nằm ngang

+ Khi lòng khuôn sâu thì miệng vòi cần nằm thẳng đứng

Nếu miệng vòi không được đặt dưới một góc phù hợp sẽ gây ra lỗi dòng chảy. Các phần tử đã bị ăn mòn, điện tích sẽ tích tụ trong góc của lòng khuôn, hiệu quả dòng chảy bên ngoài bị giảm.

Dòng chảy áp lực.

Dòng chảy áp lực cũng là một trong những phương pháp tạo dòng chảy phổ biến nhất. Theo phương pháp này, chất điện môi được đưa cưỡng bức vào khe hở phóng điện qua các lỗ ở điện cực hoặc phôi , hình 35 và hình 36.

Dòng chảy nhắp.

Với các thế hệ điều khiển hiện đại, có thể lập trình điều khiển dòng chảy chất điện môi một cách linh hoạt theo chức năng cấp liên tục hoặc chỉ thực hiện cấp dòng chảy khi điện cực nâng lên.

Dòng chảy nhắp là dòng chảy chỉ tác động khi điện cực nâng lên. Nó được sử dụng khi lòng khuôn sâu, điện cực nhỏ và chỉ dùng cho gia công tinh.

    Dòng chảy do chuyển động của điện cực.

Là dạng dòng chảy được sinh ra do chuyển động của điện cực, có tác động đối với chất điện môi trong khe hở phóng điện .

Trong các lòng khuôn sâu và hẹp, sự tiến - lùi của điện cực sẽ đều đặn bơm chất điện môi sạch vào khe hở phóng điện , đây là một dạng của dòng chảy do chuyển động của điện cực sinh ra.

7. Các nghiên cứu hoàn thiện phương pháp gia công tia lửa điện

Thiết bị gia công tia lửa điện điều khiển thủ công bắt đầu xuất hiện trên thị trường công nghệ từ năm 1955 và luôn được cải tiến, phát triển. Đến những năm cuối thập niên 80 của thế kỷ XX, các máy gia công tia lửa điện theo phương pháp xung định hình điều khiển CNC đầu tiên được giới thiệu. Vào thời gian này quá trình gia công xung định hình đã được thiết lập ở mức các máy CNC có thể thực hiện được quá trình hớt kim loại tại chu kỳ thời gian dài hơn. Từ đó đến nay xung định hình luôn được quan tâm nghiên cứu làm cơ sở hoàn thiện phương pháp gia công và phát triển những phương pháp gia công lai mới.

Bao gồm những nghiên cứu về:

+ Nghiên cứu về quá trình và bản chất vật lý của ADAM MIERNIKIEWICZ, năm 1997. 

+ Nghiên cứu về công nghệ và vật liệu trong gia công bằng tia lửa điện của INDRAJIT BASAK và AMITABHA năm 1996.

+ Nghiên cứu về các phương pháp ứng dụng gia công bằng tia lửa điện của ERLE  SHOBERT, Hannover University Gemany

+ Nghiên cứu về kết cấu thiết bị và bộ điều khiển sử dụng trong gia công bằng tia lửa điện của MICHAEL SLOMKA, năm 1989.

+ Nghiên cứu về ảnh hưởng tham số công nghệ lên chất lượng gia công của Rainer Wilhelm Lenze, 1990.

+ Giải pháp tối ưu hoá quá trình của Barz, năm 1976....

2. Phạm vi ứng dụng phương pháp gia công bằng điện cực dây:

+ Gia công các lỗ định hình trong khuôn mẫu.

+ Gia công các điện cực cho xung định hình.

+ Gia công các rãnh hẹp, gấp khúc trong các chi tiết của thiết bị điện tử.

+ Mối ghép căng của các bộ phận chính của các khuôn dập.

+ Dưỡng kiểm tra các mối ghép này.

+ Rãnh của Xanga (chấu bóp), bề mặt làm việc của các dao định hình, các lỗ trong các bộ lọc ...

+ Nó được sử dụng khi cắt thép khó gia công, các hợp kim và các kim loại hiếm quý cần hạn chế tối đa lượng dư  thừa.

+ Sản xuất thử.

Ngoài ra phương pháp này có nhiều triển vọng để sản xuất các đĩa ly hợp bằng hợp kim cứng, dưỡng calip, khuôn cối phức tạp , chày đột các lỗ của lưới chính xác cao...

3. Sự thực hiện quá trình cắt dây

    - Sự thực hiện quá trình gia công tia lửa điện cắt dây phụ thuộc vào nhiều yếu tố, không chỉ phụ thuộc vào máy mà còn phụ thuộc vào kiểu dây, tình trạng chất điện môi và nhiều cái khác.

     Nhờ sự tối ưu hoá quá trình gia công, có thể đạt được lượng hớt kim loại khi gia công thô là 300 mm²/min và độ nhám bề mặt khi gia công tinh là Rt = 3mm.

     Chất điện môi dùng cho cắt dây thường là nước khử khoáng. Chất lượng bề mặt vẫn có thể được cải thiện khi dùng chất điện môi là dầu, nhưng so với nước khử khoáng thì có mức độ hớt vật liệu thấp hơn. Tuy nhiên khi dùng dầu thì cần thiết phải có gia công tinh bổ xung.trong một số trường hợp, sẽ là ưu điểm nếu thay đổi nhanh chất điện môi giữa gia công thô và gia công tinh.

     Nếu sử dụng máy phát loại cổ điển sẽ không thể nhận được giá trị độ nhám rất thấp (R_max £ 0,5 mm ). Ngày nay đã có máy cắt dây có khả năng cắt được phôi có độ dày tới 500 mm mặc dù với độ chính xác giảm .

4. Các loại dây điện cực

    Các đặc tính  của dây điện cực gồm có:

- Đường kính dây, thường dùng loại d = 0,1 ¸ 0,3 mm

- Vật liệu dây và các dặc tính  của vật liệu.

    Tuỳ thuộc vào các vật liệu gia công khác nhau có thể sủ dụng vật liệu dây là đồng, đồng thau CuNz, Molipden, Volfram và các dây có lớp phủ.

Các dây được phủ có độ bền kéo căng cơ học cao và độ thoát nhiệt  cao trong quá trình gia công. Ví dụ, dây HSW - 25X bao gồm lõi bằng đồng thau (CuZn30) và lớp bề mặt phủ ôxit kẽm. Độ bền kéo 750 ¸ 790 N/mm². Lớp phủ ôxit kẽm cho một độ thoát nhiệt tốt trong quá trình gia công, khả năng đứt dây giảm. Sự bay hơi của lớp phủ ôxit kẽm trong quá trình gia công làm cải thiện sự hớt phoi và cải thiện khe hở tăng lên do lớp phủ biến mất.

    Chiều cao phôi lớn đòi hỏi phải tăng độ căng dây để giữ cho sai số hình học trong phạm vi nhất định.

5. Sự thoát phoi khi cắt dây. 

   Khi cắt dây, sự thoát phoi là cần thiết để lấy đi số phoi từ khe hở và để làm nguội dây. Muốn đạt độ chính xác cao thì phải giữ cho nhiệt độ của phôi và của thùng phôi là hằng số. Sự nhấn chìm phôi trong chất điện môi hoặc sự phun phôi vào trong thùng điện môi là cần thiết.

   Các kĩ thuật thoát phoi khác nhau gồm có:

- Thổi chiều trục dưới áp lực (dòng chảy đồng trục ): chất điện môi được đưa vào khe hở phóng điện qua một bộ dẫn dưới áp lực cao (15¸20 bar). Ở đây đòi hỏi phải có sự tiếp xúc tốt giữa bộ dẫn dây và phôi để có được áp lực cao trong khe hở.

- Dòng chảy tuần hoàn tự nhiên: Sử dụng trong trường hợp phôi được nhấn chìm trong chất điện môi .

   Trong trường hợp chiều cao của phôi lớn thì dòng chảy dưới áp lực dược sử dụng cho gia công thô, còn chảy phía bên dưới áp lực được sử dụng cho gia công tinh. Khi phôi lớn, đòi hỏi cụm điện môi đảm bảo độ chính xác và giá thành vừa phải. Một hệ thống phun để duy trì nhiệt độ phôi là hằng số.

   Đối với dòng chảy đồng trục dưới  áp lực các điều kiện không luôn luôn là tối ưu. Nếu chiều cao của dây thay đổi ttường xuyên hoặc độ nghiêng dây lớn thì không thể  sử dụng áp lực cao.

Hình 41:   Các trường hợp khó khăn đối với dòng chảy đồng trục

6. Độ chính xác khi gia công cắt bằng điện cực dây.

    Các sai số cố hữu của pròin khi cắt dây:

    Khi cắt dây, các lực trong khe hở phóng điện là rất nhỏ so với các kĩ thuật cắt truyền thống. Tuy nhiên, các lực này có thể có một ảnh hưởng quan trọng lên độ chính xác. Các lực này làm xê dịch dây khỏi vị trí thẳng đứng và gây ra sự dao động của dây dẫn đến sự giảm độ chính xác gia công. Sự lệch xảy ra chủ yếu ở chỗ góc nhọn hoặc chỗ có bán kính nhỏ(< 0,1mm). Các lực ở trên đây là do trường tĩnh điện và trường điện từ, áp suất trong kênh plazma các bọt khí bốc hơi và dòng chảy đồng trục.

   Các xung điện được sử dụng gây ra một trường tĩnh điện mà nó gây ra lực hút dây vào phôi. Giá trị của lực này tỷ lệ với bình phương trung bình của điện áp giữa dây và phôi. Điện áp trung bình này thường không lớn hơn 50V. Khi cắt một đường thẳng thì lực này nằm trực tiếp trong hướng cắt. Khi cắt các góc thì lại khác, cùng với các hiện tượng khác , điều đó gây ra độ không chính xác, không ổn điịnh và đứt dây trong quá trình gia công.

   Các lực do sự phóng điện có ảnh hưởng quan trọng hơn so với các lực do dòng chảy của dung dịch điện môi. Các lực này là kết quả của áp suất được tạo nên trong kênh phóng điện và là lực đẩy ra khỏi phôi. (Khoảng 1,5 N/m)

   Các lực nói trên được cân bằng bởi các lực chiều trục bên ngoài mà chúng bằng khoảng 10N.

   Hiệu quả cuối cùng của tất cả các ảnh hưởng về lực tạo nên dao động của dây với một tần số khoảng 750Hz và dây đi chậm sau so vơpí bộ dẫn dây. Có thể xảy ra sự thay đổi chiều rộng khe hở phóng điện do dao động này trong trường hợp phôi có chiều cao lớn. Các dao động này nên được giữ cho nhỏ để thực hiện cắt lần hai dễ hơn. Độ bền kéo của dây yêu cầu cao hơn để giảm biên độ của sự uốn dây và giảm dao động. Đôi khi độ uốn giây được chủ động bù bởi một nguồn dao động bên ngoài.

   Thường thì người ta chấp nhận các sai số hình học ở góc là do hiệu ứng “bánh xe lùi”. Đó là sự chậm sau của dây so với bộ dẫn dây, có do sự uốn dây.Tuy nhiên các sai số do “bánh xe lùi” chỉ quan trọng đối với các góc lớn hơn 135⁰. Các hiện tượng khác như một sự tăng dao động của dây ở các góc là quan trong hơn và có thể làm tăng sai số hình học. 

Độ chính xác chế tạo chi tiết trong khoảng ±0,002 đến ± 0,003 mm, ảnh hưởng đến độ chính xác là hàng loạt các sai số ban đầu, đặc biệt là sai số của các yếu tố kết cấu máy, của hệ đo, sai số do độ không thẳng và không vuông góc giữa các phương chuyển động của bàn máy, sai số do rung, do kém cứng vững của hệ đỡ dây dẫn điện cực và bàn kẹp chi tiết v.v...ảnh hưởng thực đến tổng các sai sót là sai số kiểm nghiệm của bản thân quá trình gia công bằng tia lửa điện.

Với các máy gia công tia lửa điện thông thường có các giá trị sau:

+ Sai số kiểm nghiệm đến 0,03mm, rung động ngoài đến 0,02mm, hệ đo đến 0,005mm, độ không cứng vững của hệ đỡ dây dẫn 0,015mm.

+ Sai số do biến dạng nhiệt của các chi tiết, các cụm là 0,035mm.

+ Sai số do biến dạng dãn dài của chi tiết gia công và bộ phận đo lường bị nóng khi gia công kéo dài (đến 0,006mm khi kích thước chi tiết dày tới 50mm).

Sai số dạng thứ nhất được giảm từng phần bằng cách khởi động thiết bị chạy không tải và thực tế sẽ giảm khi làm mát động cơ bằng quạt gió ở đuôi hoặc ổn định nhất là để máy ở trong phòng.

Sai số dạng hai được giảm bằng cách chọn vật liệu của thiết bị đo sao cho hệ số biến dạng dài cũng giống như của chi tiết gia công và giảm độ chênh lệch giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt độ trong phòng làm việc.

Ngoài các sai số kể trên còn tồn tại các sai số do rung của dây điện cực khi nó chuyển động giữa các rãnh dẫn hướng. Biên độ dao động của dây điện cực volfram có F 0,015mm đạt tới 0,004mm còn với F 0,03mm có thể đạt tới  0,004¸0,009mm. Khi dừng máy, dao động của dây điện cực tắt dần thường xuất hiện dao động cộng hưởng có biên độ lớn, điều này làm giảm độ bóng bề mặt và xuất hiện các vết xước dọc trên bề mặt gia công.

Nhóm sai số, xác định bởi cá`c yếu tố công nghệ  gồm có:

+ Sai lệch đường kính điện cực so với đường kính danh nghĩa: Sai lệch đường kính dây dẫn so với đường kính danh nghĩa phụ thuộc vào cấp chính xác, đường kính và vật liệu dây. Giá trị sai lệch này dao động từ 3mm đến 4 mm đối với dây Volfram có đường kính từ  ±0,1 đến  ±0,5mm và từ  ±3mm đến  ±5mm đối với dây đồng có đường kính từ  50 đến 150 mm.   

+ Sai số không vuông góc giữa điện cực và mặt chi tiết gia công (không lớn quá khi hiệu chỉnh máy cẩn thận).

+ Sai số do chất điện môi bị bẩn khi thay đổi nó thường xuyên (có thể coi như bằng 0).

+ Sai số do rung điện cực và do tác động của việc nạp điện.

+ Sai số do thay đổi khe hở hoặc là giảm độ dẫn điện của môi trường giữa các điện cực.

Trong thực tế hoàn toàn có thể đạt được độ chính xác cao (thậm chí phần mười của mm) khi gia công tia lửa điện bằng điện cực dây.

Bề rộng rãnh b nhận được khi cắt bằng điện cực có đường kính dây d_np và có khe hở một bên là a được xác định bằng công thức :

b= d_np + 2a      

Cần lưu ý rằng khi gia công chi tiết có bề dầy lớn (hơn 30mm) các rãnh được cắt ở phần giữa của nó có thể có chỗ  rộng hơn so với hai đầu. Điều đó có nghĩa là cần phải tính đến khả năng xuất hiện sai số hình dáng khi gia công cắt bằng điện cực dây, sai số này được gọi là sai số “dạng cạnh bên”. Sai số này làm giảm việc nâng cao chất lượng chế tạo các rãnh dẫn hướng. Khắc phục nó bằng cách chỉnh đúng bộ phận định hướng điện cực dây và làm tăng độ căng của dây điện cực. Biên độ dao động điện cực dụng cụ và sai lệch dạng cạnh bên của rãnh cắt có thể làm giảm sự phân bố tối ưu bề mặt bị mòn của dây với bề mặt dẫn hướng.

Một trong các nhược điểm của gia công tia lửa điện với điện cực dây theo dưỡng là có vết cắt ở các chỗ thoát của dây đến dưỡng và ở các góc trong của các chi tiết được cắt theo dưỡng. Nguyên nhân xuất hiện vết cắt chia làm ba nhóm:

+ Ngẫu nhiên phụ thuộc vào thao tác máy (ví dụ dây điện cực không lồng vào rãnh dẫn hướng).

+ Tình trạng thiết bị (khe hở trong vít me đai ốc hay trong các đường hướng ở các ụ và giá đỡ, độ căng dây không đủ, độ rộng rãnh không phù hợp với đường kính dây, v.v...).

+ Đặc trưng bởi đặc điểm bị mòn dây điện cực trong quá trình gia công.

Nguyên nhân của nhóm 1 dễ xác định còn nguyên nhân ở nhóm 3 về nguyên tắc là do bản chất của quá trình. Thực tế khi gia công đôi khi xảy ra hiện tượng trên và dẫn đến sai hỏng chi tiết phải bỏ đi ( không sửa chữa được). ở vùng gia công, dây điện cực bị tác động phóng điện nhiều lần làm bề mặt của dây bị rỗ, kích thước dây ở đầu vào và đầu ra của khe hở rãnh cắt có sự chênh lệch.

Việc giảm bớt tiết diện dây ở mặt bên không ảnh hưởng đến độ chính xác cũng như chất lượng chi tiết gia công. Tuy nhiên không thể bỏ qua độ ăn mòn ở mặt trước của dây vì rằng trong các điều kiện xác định nó sẽ là nguyên nhân chính dẫn đến vết cắt trên bề mặt chi tiết đặc biệt là cắt theo dưỡng.

Do độ căng của dây điện cực có ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của chế độ làm việc, tức là đến năng suất và độ nhám bề mặt, nên cần tăng độ căng của dây với khả năng tối đa mà độ bền dây cho phép ở các đoạn bị mòn trong quá trình gia công. Điều này có thể đạt được bằng cách cuộn dây vào có tốc độ quay lớn hơn so với tốc độ quay của các con lăn được kéo.

Việc cuộn dây không đúng cách (bị rối) cũng sẽ làm mất ổn định tốc độ và lực căng khi cuốn dây, do đó cũng ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của chế độ gia công. Cuốn dây phải đều, chặt và tuần tự.

7.  Điều khiển liên hệ ngược khi cắt dây

   Sự điều khiển liên hệ ngược trong tiếng anh gọi là “ Adective control ”. Các máy mới nhất , hiện đại nhất đã dược trang bị khả năng điều khiển liên hệ ngược.

Ở những vị trí khó như ở các góc và chỗ lượn và trong trường hợp chiều cao của phôi thay đổi thì bộ điều khiển liên hệ ngược sẽ thay đổi êm nhẹ sự dặt của máy phát. Các thay đổi êm nhẹ này được dựa trên một quá trình đo lường như đo điện áp gốc và các thay đổi áp suất...

   Ở đây, hình học phôi có một ảnh hưởng quan trọng. Một thay đổi nhẹ trong hinh học chi tiết sẽ dấn đến một ảnh hưởng nhỏ trong thông số đo được, sao cho máy phát có thể phản ứng theo một cách thức ổn định.

   Trái lại, một sự thay đổi không liên tục của chiều cao phôi sẽ cho những kết quả không mong muốn như  dao động của khe hở phóng điện . Cho nên  tự động bù khe hở là tính năng rất quan trọng của máy cắt dây.

8. Nhám bề mặt khi cắt dây.  

   Trong trường hợp vật liệu đặc và khômg sử dụng lần cắt tinh bổ xung thì điều kiện

của khe hở mặt bên giữa dây và chi tiết sẽ xác định chất lượng bề mặt của chi tiết hoàn

thành.

   Khi cắt dây có hai loại khe hở phóng điện: khe hở phóng điện mặt trước g_f  và khe hở phóng điện mặt bên g_ls.

   Khe hở phóng điện mặt trước là khoảng cách giữa dây và phôi được đo trong hướng chạy dao.

   Khe hở phóng điện mặt bên là khoảng cách giữa dây và phôi được đo trong hướng vuông góc với hướng chạy dao.

   Mặt bên tạo nên khi gia công có đặc điểm là có kết cấu không đồng đều. Khi vật liệu bị chảy lỏng ở khe hở phía trước (vào thời điểm cuối của xung ) các bọt khí nổi lên và nổ, các phần tử vật liệu nhỏ xíu bay ra và bị hàn dính vào vật liệu ở khe hở mặt bên. Giá trị của độ nhám vật liệu này phụ thuộc vào dòng điện. Dòng điện càng lớn thì sự chảy lỏng vật liệu càng lớn và các miệng núi lửa càng to ở cuối cùng của xung điện.

   Sau khi cắt thô, cần thực hiện một đến nhiều lần cắt tinh. Ứng suất và biến dạng cùng với độ nhám do cắt thô sẽ được giảm đi sau khi cắt tinh.

9. Nhược điểm của phương pháp gia công cắt bằng điện cực dây.

+ Độ ổn định của dây không cao khi gia công các chi tiết có chiều dày lớn, các lực tác động lên dây như áp lực từ các kênh Plasma, lực điện trường  làm dây bị uốn khiến cho biên dạng của chi tiết bị sai lệch.

+ Trong quá trình làm việc điện cực dây bị ăn mòn và được cuốn liên tục   do đó các điện cực dây khi dùng xong thường có tiết diện không đều nên khi gia công chính xác người ta chỉ dùng điện cực dây một lần.

+ Chỉ gia công được các vật liệu dẫn điện

Các chỉ tiêu công nghệ của quá trình này phụ thuộc vào thông số xung, hằng số vật liệu, bề dầy của chi tiết, tính chất của chất lỏng điện môi, vật liệu làm dây điện cực, hướng và tốc độ cuốn dây

CHƯƠNG 3. KHẢ NĂNG GIA CÔNG, HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG

VÀ TÍNH KINH TẾ CỦA GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN

1. Khả năng gia công.

-Phương pháp gia công tia lửa điện có thể gia công khá nhiều loại bề mặt .

Có  các khả năng sau:

1.1. Gia công lỗ:

- Gia công các lỗ có đáy hoặc lỗ thông. Đặc trưng của máy gia công lỗ là điện cực chuyển động thẳng ăn sâu vào chi tiết, trên một số máy có thể phối hợp chuyển động thẳng và quay của chi tiết và điện cực quay mà chi tiết chuyển động thẳng. Với mỗi bề mặt gia công lại có những thiết bị khác nhau.

                                          Hình 42:  Gia công lỗ                     

1.2. Khoan lỗ nhỏ:

 - Các loại máy khoan tia lửa điện có thể khoan được những lỗ rất nhỏ, đường kính có khi chỉ 0,1 ¸ 1 mm. Điện cực ở đây là một dây dẫn rất nhỏ được kéo chính xác, quấn trên rulô cấp liệu điện cực .

Hình 43 :    Khoan lỗ nhỏ

 Dây dẫn được hướng rất thẳng, đó là yêu cầu rất quan trọng, do đó từng đoạn nóđược làm nóng bằng dòng điện và được kéo căng ra, trong quá trình đó nó nguội đi và mất đi trạng thái đã bị cong lượn. Dây được luồn qua ống dẫn đến vật gia công.

1.3. Mài tạo hình dáng:

-Các loại máy mài tạo hình có thể mài được những mặt có hình dạng khác nhau với độ bóng cũng khác nhau. Tuỳ thuộc yêu cầu vật gia công, ở đây mức độ tiến của dụng cụ mài nhỏ. Dụng cụ quay và có thể cả vật gia công cũng quay. Hình dáng của dụng cụ được sao qua vật gia công.

Hình 44: Mài tạo hình

1.4. Mài dụng cụ:

- Công nghệ mài sắc dụng cụ bằng tia lửa điện chủ yếu dùng cho hợp kim cứng, năng suất cao hơn công nghệ mài thông thường. Điện cực bằng gang hoặc đồng đỏ, ở đây điện cực quay, dụng cụ gia công chuyển động tiến vào điện cực. Mài dụng cụ bằng tia lửa điện sẽ tạo ra một bề mặt rất cứng. Do sự biến đổi nhanh của nhiệt độ lớn  và tốc độ làm nguội nhanh nên đã hình thành một lớp điwolframcacbid  có độ cứng rất  cao. Ví dụ độ cứng của hợp kim  94WC + 6 Co  sẽ đạt độ cứng tới 2500kg/mm² sau khi mài bằng tia lửa điện, trong khi mài sắc tthông thường chỉ đạt độ cứng 1796 kg/mm². Chính vì lớp bề mặt cứng này đã nâng cao tuổi thọ của dụng cụ cắt.

Hình 45:    Mài dụng cụ

1.5. Máy cắt đứt:

- Máy cắt đứt tia lửa điện có thể cắt đứt những vật khác nhau, dụng cụ cắt (điện cực) có thể là những đĩa kim loại dải kim loại.

Hình 46:   Cắt đứt bằng tia lửa điện

  Chuyển động cắt của điện cực giống như dao phay hoặc lưỡi cưa. Hiện nay việc dùng dây nhỏ để cắt được dùng phổ biến. Đầu tiên nguời ta khoan một lỗ trên vật gia công, sau đó luồn dây qua và tiến hành cắt. Các loại máy cắt có điện cực là dây, ngoài khả năng cắt đứt thông thường thì nó còn cho phép cắt tạo hình các chi tiết dụng cụ. Nghĩa là nó cắt được những chi tiết, dụng cụ có hình dạng phức tạp mà nếu dùng điện cực có hình dạng khác thì không thể cắt được.

1.6. Các loại máy dùng gia công khuôn mẫu (máy xung):

- Các loại máy xung này dùng phổ biến để gia công các bề mặt tạo hình, vật phức tạp mà điện cực chính là bản sao của bề mặt cần gia công, máy này dùng để gia công các khuôn ép nhựa, khuôn dập, các dụng cụ cắt như mũi khoan xoắn ốc, mũi khoan ren.

2. Hướng phát triển các phương pháp gia công bằng tia lửa điện.

Từ hiện tượng vật lý trên, các nhà khoa học đã khái quát thành phương pháp công nghệ gia công tia lửa điện mà ngày nay đang được sử dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp. Tập hợp một số phương pháp gia công tia lửa điện đã được phát triển, trong đó phải kể tới hai phương pháp cơ bản là: xung  định hình  (EDM) và phuơng pháp cắt bằng điện cực dây (WEDM) .

Ngày nay nhiều phương pháp lai ứng dụng tia lửa điện cũng đang được nghiên cứu và phát triển trên thế giới, bao gồm:

2.1. Gia công tia lửa điện dạng phay (Milling EDM):

     Là phương pháp sử dụng điện cực chuẩn, hình  trụ quay để thực hiện ăn mòn tia lửa điện theo kiểu phay. Hốc khuôn được hình thành bởi sự đi xuống liên tục của điện cực tới độ sâu yêu cầu. Tỷ lệ hớt vật liệu tương đương với gia công xung định hình. Đặc điểm của phương pháp này là khi chi tiết gia công có hình dáng phức tạp thì thay vì phải chế tạo điện cực dụng cụ phức tạp theo phôi người ta đã sử dụng điện cực chuẩn để giảm giá thành chế tạo, tuy nhiên gía thành của hệ điều khiển của máy lại cao hơn do phải điều khiển chuyển động quỹ đạo điện cực.

2.2.  Phủ bằng tia lửa điện (EDD):

     Là phương pháp sử dụng hiệu quả ăn mòn tia lửa điện để phủ các bánh mài sau thời gian sử dụng nghiền cơ các vật liệu rắn. Trong quá trình này, bánh mài phải có tính dẫn điện. Bánh mài kim cương liên kết kim loại thường được làm theo phương pháp này. Đặt điện áp xung vào giữa điện cực và bánh  mài, trong bánh mài tia lửa điện sinh ra sẽ bóc tách các cạnh sắc trên bánh mài. Quá trình này cũng được sử dụng để chế tạo bánh mài có hình dáng đặc biệt.

2.3. Gia công EDM có trợ giúp của siêu âm (ultrasonic Aided EDM):

     Là phương pháp nhiệt bóc tách vật liệu nhờ tác động kết hợp của ăn mòn tia lửa điện với việc điện cực dụng cụ được rung theo tần số siêu âm. Sự rung siêu âm giúp tăng cường độ ổn định gia công và tăng đáng kể tốc độ gia công khi khoan lỗ nhỏ hoặc siêu nhỏ.

2.4. Mài bằng phóng tia lửa điện (abrasive Electrical Discharge Grinding-AEDG):

     Là phương pháp gia công kết hợp, trong đó vật liệu được tách bởi tác dụng kết hợp của ăn mòn tia lửa điện và mài cơ khí, phương pháp này dùng trong gia công các loại vật liệu siêu cứng. Phương pháp này đặc biệt hữu hiệu để mài vật liệu kim cương đa tinh thể. Sự phóng tia lửa điện giúp tăng cường tốc độ tách vật liệu và mài cơ, tạo nên một bề mặt tinh và mịn.

2.5. Gia công xung định hình siêu nhỏ (MEDM):

     Là dạng xung định hình thu nhỏ, trong đó điện cực được quay với vận tốc tới 10.000 vòng/phút.  Đường kính điện cực nhỏ có thể đến 5mm, phương pháp này có khả năng chế tạo các lỗ siêu nhỏ hoặc có hình dạng phức tạp trong công nghệ vật liệu dẫn điện siêu mỏng.  Điện cực dùng trong MEDM được chế tạo theo phương pháp gia công tia lửa điện chuyên dụng khác như “mài kết hợp cắt dây WEDG”. Kích thước lỗ gia công theo xung siêu nhỏ MEDM thường từ 25mm đến 250 mm và với độ chính xác ±1mm ¸ ±2 mm. Gia công MEDM thường được thực hiện với sự trợ giúp của kính hiển vi điện tử.

2.6. Cắt dây tia lửa điện siêu nhỏ (MWEDM):

     Là phương pháp cắt dây sử dụng dây điện cực tungsten, đường kính dây nhỏ dưới 10mm. Phương pháp MWEDM chủ yếu được sử dụng trong gia công các chi tiết kích thước nhỏ 0,1 ¸1mm , vật liệu khó gia công, chiều dầy nhỏ vv.... hoặc dùng trong công nghệ gia công chế tạo các chi tiết bán dẫn. Thiết bị này sử dụng một hệ thống chuyển động dây đặc biệt, máy phát xung và hệ thống giám sát MWEDM có khả năng phân tích và điều khiển các chức năng bên ngoài. 

2.7. Gia công tia lửa điện theo kiểu đê chắn (Mole EDM):

     Là một quá trình đặc biệt, có khả năng gia công các đường cong hoặc một đường xuyên kín qua phôi. Hình dáng của các máy Mole EDM tương tự với một thanh có thể uốn cong và một hệ thống nhận dạng, ghi nhớ hình dạng được sử dụng như là bộ kích thích. Việc nhận dạng đường hầm gia công được sử dụng bằng sóng siêu âm. Phương pháp này do bộ phận kỹ thuật trường đại học Tổng hợp Tokyo và hãng Mitsubishi Electric Corporation - Nhật bản nghiên cứu phát triển.

2.8. Xung định hình với hai điện cực quay:

     Là phương pháp sử dụng một điện cực quay để ăn mòn một phôi quay, tạo ra những hình dạng chi tiết khác nhau khi phối hợp các vị trí tương đối giữa hai điện cực cũng như vận tốc góc của điện cực và phôi. Bằng cách giữ tốc độ góc của hai trục trùng nhau, các nhà phát triển phương pháp này cho rằng độ chính xác gia công đường spiral với sai số đường kính nhỏ hơn 0,0004mm, độ không tròn nhỏ hơn 0,002mm và độ nhám R_a đạt được 0,063mm.

     Ngoài ra còn một số phương pháp gia công tia lửa điện kết hợp khác đang được nghiên cứu phát triển.

3. Phạm vi ứng dụng, tính kinh tế của phương pháp gia công tia lửa điện

     Trên cơ sở những vấn đề đã trình bày ở trên, chúng ta có thể đánh giá một cách tổng quát về những ưu điểm của phương pháp gia công tia lửa điện, có thể nhận biết được phạm vi ứng dụng của phương pháp gia công tia lửa điện. Phạm vi ứng dụng có lợi nhất của phương pháp gia công tia lửa điện đó là gia công kim loại, chất dẫn điện, chất bán dẫn có độ cứng bất kì, có thể gia công vật có hình dạng phức tạp với độ chính xác phù hợp. Phương pháp gia công tia lửa điện có thể gia công được những lỗ rất nhỏ , hoặc thay thế các nguyên công cắt gọt truyền thống trong những trường hợp mà gia công này không cho hiệu quả kinh tế cao hoặc không đạt chính xác yêu cầu.

Với gia công tia lửa điện có thể giúp bỏ bớt những nguyên công trung gian, ví dụ như: nhiệt luyện sau gia công, nắn thẳng, sửa ba via, gá lắp chi tiết dao cụ.

Công nghệ gia công tia lửa điện còn có thể có thể nâng cao năng suất gia công, có thể thay thế phần nào các phương phương pháp gia công truyền thống. Ngoầi ra còn có thể năng cao độ chính xác gia công. Hiện nay độ chính xác gia công của máy gia công tia lửa điện có thể đạt tới 0,005 mm.

Người ta lựa chọn các thông số công nghệ, lựa chọn vật liệu điện cực sao cho giảm độ mòn của điện cực. Sản xuất các thiết bị gia công tia lửa điện bằng chương trình số.

Tuy nhiên, một số nhược điểm của gia công tia lửa điện là thiết bị đắt tiền hơn so với các thiết bị cắt gọt khác. Mặt khác năng suất thấp hơn so với các phương pháp cắt gọt, hơn nữa phải yêu cầu số lượng điện cực lớn. Với những máy gia công tia lửa điện lớn thì độ nhám bề mặt lớn và một số tính chất của bề mặt cũng bất lợi. Nhưng các nhược điểm trên, với sự  hoàn thiện dần của gia công tia lửa điện, sẽ ngày càng giảm đi và phương pháp gia công tia lửa điện sẽ ngày càng ứng dụng rộng rãi hơn.

PHẦN III: MÁY CẮT DÂY

CHƯƠNG1. TÍNH NĂNG MÁY CẮT DÂY

1. Thiết bị và hệ điều khiển gia công tia lửa điện nói chung.

Từ hiện tượng được khái quát, phát triển thành phương pháp công nghệ gia công, quá trình phóng tia lửa điện - hớt vật liệu gia công được thực hiện trên những thiết bị chuyên dụng theo những chức năng công nghệ.

Cùng với sự phát triển không ngừng của phương pháp công nghệ , các thế hệ máy gia công tia lửa điện thuần hoặc thiết bị lai luôn được cải tiến, tăng cường các tính năng kỹ thuật về năng lực, tốc độ, quá trình gia công kinh tế và tính linh hoạt. Ngày nay máy gia công tia lửa điện CNC được phát triển tới mức quá trình gia công có thể diễn ra gần như tự động hoàn toàn: người vận hành sau khi lập trình gia công, khởi động máy và theo dõi gia công sản phẩm. Tuy nhiên không chỉ dừng lại ở đó các nhà khoa học luôn nghiên cứu và phát triển cho thiết bị tốt hơn, linh hoạt hơn, tiện nghi hơn, thậm chí đột biến theo một hướng công nghệ mới được phát triển.

Máy gia công tia lửa điện của các hãng khác nhau, ít nhiều đều có những đặc điểm riêng của bản hãng. Thông thường một máy EDM có 3 phần chính: phần máy công cụ, hệ thống tủ điện và điện tử điều khiển, cụm cung cấp dung dịch điện môi.

1.1. Phần máy công cụ:

     Gồm bộ phận quấn dây và dẫn dây, bàn trượt theo hai phương ngang, dọc (dịch chuyển điện cực phôi). Mỗi phương trượt được trang bị một động cơ riêng. Đối với phần máy công cụ các hướng phát triển hầu hết nhằm vào việc cải thiện khả năng truyền động chính xác hơn, nâng cao số lượng trục điều khiển và phát triển các kết cấu phục vụ khả năng tự động hoá quá trình như phát triển khả năng thay đổi dây tự động, lấy lõi tự động trong cắt côngtua, đặt tự động các thông số công nghệ ..vv hoặc cải thiện hình dáng làm cho máy có kích thước nhỏ gọn hơn, đẹp hơn.

Phần máy công cụ có nhiều kiểu kết cấu khác nhau từ đơn giản đến loại tự động hoá rất cao. Tuy nhiên ngoài những đặc trưng riêng của từng hãng thì tất cả các máy đều có những phần chung đó là các hệ dẫn động và truyền động. Chúng ta sẽ đi sâu tìm hiểu một số kết cấu cụ thể: 

Loại máy có bàn máy chuyển động theo phương X,Y, dây được điều chỉnh theo các tạo độ U,V song song với các trục toạ độ X,Y. Các dịch chuyển này có được là nhờ cơ cấu vít me-đai ốc bi, cơ cấu này được dẫn động bằng động cơ bước hoặc động cơ servo thông qua các bộ truyền hoặc khớp nối.

Sau đây ta giới thiệu một số cách truyền động từ động cơ đến trục vít me:

+ Truyền động bằng đai răng: phương pháp này được dùng khá phổ biến ở những máy được sản xuất gần đây. Đối với đai răng thì chế tạo 

Động cơ bước:

Loại động cơ này chỉ được dùng cho các loại máy mà mạch điều khiển không có sự phản hồi. Bản thân động cơ bước là một bộ biến đổi số, giá thành rẻ, phạm vi sử dụng lớn , nhưng nó lại bị hạn chế về mặt công suất(<1kw). Nguyên lý làm việc của động cơ bước là nó đóng vai trò như một bộ biến đổi số tương tự, đầu vào là tần số xung và số lượng xung, đầu ra là tốc độ quay và giá trị góc quay trên trục động cơ. ứng với các thông số về góc quay sẽ cho ta lượng dịch chuyển cuả bàn máy, do vậy ta điều khiển lượng dịch chuyển của bàn máy thông qua tín hiệu xung đưa vào.

Động cơ servo:

Như ta đã biết động cơ bước tạo ra một khả năng cao về điều khiển dịch chuyển nhỏ nhất của máy, sự điều khiển này được thực hiện thông qua các tín hiệu xung, điều này càng thuận lợi hơn trong sự phát triển của công nghệ điều khiển. Điểm hạn chế của động cơ bước đó là công suất của nó khá nhỏ, để khắc phục nhược điểm này thì một hệ thống khuếch đại công suất thuỷ lực được trang bị cùng với động cơ bước, sự kết hợp tạo ra động cơ servo. Ngày nay servo rất hay được dùng trong máy điều khiển số, với các loại máy có hệ điều khiển hở.

Loại máy sử dụng động cơ tuyến tính:

Cũng như kết cấu của máy ở trên nhưng phần bàn máy dịch chuyển theo hai trục X,Y được truyền động bằng động cơ tuyến tính.

Động cơ tuyến tính là loại động cơ phẳng, thực hiện chuyển động tịnh tiến trực tiếp.

Dù đã được phát minh cách đây 50 năm nhưng chỉ khoảng 10 năm gần đây động cơ tuyến tính mới được áp dụng có hiệu quả cao vào các máy công cụ.

Hình48:  Sơ đồ máy cắt dây sử  dụng động cơ tuyến tính.

Máy gia công cắt dây sử dụng động cơ tuyến tính hình trên có những ưu điểm sau:

+ Không phải chịu lực ma sát của truyền động vítme-đai ốc bi.

+ Hành trình chuyển động các bàn trượt không bị hạn chế do không phải dùng bộ truyền vítme-đai ốc bi.

+ Tốc độ tịnh tiến cao, không có sự trễ trong điều khiển chuyển động

1.2. Cụm cung cấp dung dịch chất điện môi:

     Bao gồm hệ thống bơm cấp và bơm tuần hoàn chất điện môi, hệ thống sục rửa, hệ thống lọc và hệ thống làm mát dung dịch. Những thành phần của cụm cung cấp dung dịch chất điện môi tham gia trong quá trình gia công như những yếu tố cố định mặc dù có thể được thiết lập hoặc thiết lập lại nhờ hệ điều khiển CNC. Hệ thống cung cấp dung dịch chất điện môi không mang đặc điểm riêng biệt của quá trình gia công tia lửa điện ngoại trừ hệ thống sục rửa, vì vậy hệ thống sục rửa đóng vai trò trọng tâm cho các  nghiên cứu, phát triển của cụm này. 

1.3. Phần hệ thống tủ điện và điều khiển điện tử. 

Bao gồm các bộ phận như: máy phát xung, hệ thống điều khiển chuyển động, điều khiển hệ thống tuần hoàn dung dịch chất điện môi và đặc biệt là hệ thống điều khiển phối hợp - bộ điều khiển CNC.

1.3.1. Máy phát xung :

     Nhiệm vụ chính của máy phát xung là cung cấp năng lượng công tác cho quá trình gia công với điện áp thấp (45-300V). Máy phát phải có khả năng đóng/ngắt điện nhanh để tao ra xung điện. Những thông số quan trọng của quá trình xung do máy phát tạo ra là:  t_i - thời gian xung và t_o - khoảng cách đến lần xung tiếp theo, i_e - dòng điện trung bình , U_i - điện áp không tải của xung đơn. Giá trị đầu ra của các đại lượng điện thuộc tia lửa điện phụ thuộc vào kết cấu và sự điều khiển của máy phát xung, vào khả năng đóng ngắt của máy. Kết cấu của các máy phát được sử dụng ngày nay phần lớn  thuộc 2 loại: máy phát  phục hồi  dao động và máy phát xung:

Máy phát phục hồi dao động hoạt động trên cơ sở đóng ngắt năng lượng, được thực hiện bởi việc nối điện cực phôi và điện cực dụng cụ qua bộ tụ điện tích từ nguồn cấp DC thông qua một điện trở phù hợp. Cách mắc này cho phép điện áp qua tụ điện thay đổi với thời gian khởi đầu từ zero và nâng dần đến mức làm việc, tại đó dung dịch chất điện môi trong khe hở phóng điện bị ion hoá, tạo dòng điện giữa 2 điện cực dưới dạng phóng tia lửa điện. Khi có sự   phóng điện , điện áp tụt xuống zero và sự phóng tia ngừng, khi đó tụ điện được tích điện lại để thực hiện chu kỳ tiếp theo. Loại này có thể ở dạng RC (điện trở –tụ điện) không điều khiển, hoặc dạng RL cảm ứng (điện trở -tụ điện) không điều khiển. Cả hai dạng RC hoặc RL đều được điều khiển thông qua mạch transitor hoặc Thyristor.

Đa số các máy phát thế hệ mới là loại phát xung với hệ thống đóng/ngắt điện tử để tạo xung điện, nó hoạt động trên cơ sở điều khiển thời gian xung, khoảng cách và thời gian xung nghỉ (TIME ON và TIME OFF).  Có hai loại là máy phát xung tĩnh hoặc máy phát xung quay tròn điều chỉnh nguồn điện bằng hệ thống điều khiển CNC. ở các máy phát loại này, dòng xung sinh ra được điều khiển với một biên độ chọn trước ngay từ ban đầu trong khi khe hở luôn được giữ với điện áp không đổi. Theo tiêu chuẩn của CHLB Đức VDI 3402 , ngày nay người ta đã chuẩn hoá các loại máy phát sử dụng trong máy gia công tia lửa điện.

1.3.2. Hệ thống điều khiển dịch chuyển điện cực dây:

     Trong quá trình gia công, dây quay với số vòng quay không cố định. Điều quan trọng là chúng phải đảm bảo được khe hở phóng điện tối ưu. Do đó hệ thống điều khiển phải đảm bảo chức năng sao cho việc cung cấp điện nguồn thích hợp với khe hở của phôi và điện cực dây, tức đảm bảo điều khiển thích nghi. Tham số để điều khiển thường là U_i (điện áp trung bình phóng tia lửa điện). Hệ điều khiển điện tử phải biết chính xác điện áp phóng điện (tức điện áp khe hở) nào tương ứng với một khe hở  rộng bao nhiêu là tối ưu. Trong quá trình gia công, khe hở luôn được giữ tại điện áp không đổi. Khi điện áp tăng lên hoặc giảm xuống, hệ thống xử lý điện tử nhận biết khoảng khe hở đã trở nên rộng hơn hoặc hẹp hơn , nó điều khiển động cơ servo để phôi và diện cực dây luôn duy trì khe hở phóng điện tối ưu. Bên cạnh đó hệ thống điều khiển phải có khả năng điều khiển cả quá trình gia công nhằm thay đổi các tham số để gia công từ thô cho đến gia công tinh.

1.3.3. Hệ thống điều khiển phối hợp - bộ điều khiển CNC:

Ngày nay người ta đã phát triển và ứng dụng hệ thống điều khiển CNC  để phối hợp điều khiển toàn bộ hệ thống gia công. So với các bộ điều khiển  CNC của các máy công cụ khác, điều khiển CNC của máy EDM khác biệt ở việc điều khiển vùng phóng tia lửa điện, bao gồm: điều khiển máy phát xung, điều khiển khe hở, điều khiển khoảng cách xung và ngăn ngừa các lỗi quá trình (hồ quang, ngắn mạch).

Việc điều khiển, kiểm soát trong gia công EDM được phát triển từ những nghiên cứu cơ bản về mô hình phóng tia đơn và mô hình va đập của các ion, điện tử (dữ liệu động phụ thuộc các hệ thống). Từ đó các nghiên cứu chuyên sâu đi vào việc tối ưu hoá quá trình gia công tia lửa điện.

Các thế hệ điều khiển mới được phát triển và đúc kết từ các nghiên cứu tối ưu hoá quá trình gia công đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong gia công EDM. Ngoài việc cho phép chọn lựa các bộ tham số công nghệ tối ưu trong quá trình gia công, thì một trong những nhiệm vụ quan trọng của các bộ điều khiển mới là có khả năng ngăn chặn các hiện tượng điện phóng bất bình thường. Tuy nhiên, ngay cả với những hệ điều khiển hiện đại, điều khiển vòng lặp thì vấn đề chất lượng gia công vẫn luôn là một vấn đề khó.

Trên thực tế việc phát triển tạo ra các loại vật liệu mới, dụng cụ cắt mới và thế hệ điều khiển mới không làm ảnh hưởng đến nguyên lý và bản chất quá trình gia công mà chỉ bổ sung những kiến thức mới trong thiết kế máy công cụ, tạo ra các hệ thống điều khiển thích nghi và mở ra các thế hệ thiết bị siêu nhỏ (Nano) hoặc siêu tốc độ (Hight cutting speed).

Để có được những khả năng mới của thiết bị , để có khả năng tích hợp thiết bị gia công tia lửa điện vào hệ thống CAD/CAM, vào hệ CIM nhằm tạo những lợi thế mới của phương pháp gia công tia lửa điện, bổ sung và phát triển phương pháp này chỉ có bằng nghiên cứu và thực nghiệm mới khẳng định được.

1.2. Mô tả quá trình gia công trên máy cắt dây.

 Trong quá trình gia công tia lửa điện, kim loại tách khỏi phôi đơn thuần do quá trình nhiệt và được chuyển ra khỏi khu vực phóng tia lửa điện bởi dòng dung dịch điện môi. Vì thế trong quá trình thực hiện người thợ phải đảm bảo hai yêu cầu cơ bản:

+ Dung dịch điện môi luôn luân chuyển qua khe hở giữa điện cực dây và phôi.

+ Năng lượng được cấp cho điện cực dưới dạng xung, cho phép tuần tự những sự kiện sau đây xảy ra:

- Bật điện áp DC. 

- Cầu plasma hình thành - tia lửa điện xẩy ra giữa điện cực dây và phôi.

- Nhiệt của tia lửa điện làm nóng chảy kim loại trên bề mặt phôi và tạo khả năng bốc hơi kim loại.

- Tắt xung,  hơi kim loại hoá đặc, tạo thành những hạt hình cầu rỗng.

- Những hạt cầu này được dòng dung dịch điện môi chuyển ra khỏi vùng gia công.

Như vậy mỗi tia lửa điện đơn tạo ra một vết lõm nhẹ trên bề mặt phôi, nơi kim loại được tách khỏi. Vì quá trình phóng tia lửa điện xẩy ra liên tục, hình dáng vết in điện cực lên phôi được tạo ra tại vị trí, nơi sức bền của dung dịch yếu nhất trong thời điểm hình thành kênh phóng tia lửa điện. Qúa trình này diễn ra rất nhanh (khoảng 10.000 tia xẩy ra trong một giây). Liên tục theo cách ấy, điện cực dần dần tiến sâu vào phôi cắt hết đường bao đã định.

Người vận hành máy thường chọn dòng (I_e), thời gian xung t_i (ON TIME), khoảng cách xung t₀ (OFF time) và điện nguồn U_z phù hợp với độ nhám yêu cầu của bề mặt gia công theo “hướng dẫn trên máy”, cụ thể là:

Dòng cao: Đặt dòng điện cực cao với các thiết lập ON TIME lớn

Kết qủa:  + Tốc độ tách vật liệu cao.

               + Bề mặt gia công  thô.

               + Mòn điện cực thấp.

Dòng thấp:  Đặt dòng điện cực thấp với các thiết lập ON TIME nhỏ

+ Tốc độ tách vật liệu thấp.

+ Bề mặt gia công tinh .

 + Mòn điện cực cao hơn.

Khi lựa chọn một chế độ công nghệ gia công, đơn vị đo, vật liệu điện cực, cách đấu cực, điện áp phóng điện, giá trị dòng và điện dung vv…

Chương 2. GIỚI THIỆU MÁY CẮT DÂY ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG

TRÌNH  SỐ ( CNC ) DK7725B-3

   Để gia công khuôn dập chi tiết lõi thép silíc động cơ điện, ta sử dụng máy cắt dây điều khiển theo chương trình số của Trung Quốc, kiểu DK7725B-3.

1. Ứng dụng của máy:

    Máy cắt dây kiểu DK7725B-3 là loại máy có khả năng gia công các loại vật liệu như thép cácbon, thép hợp kim và hợp kim cứng. Ngoài ra máy còn có thể cắt côn.

2. Các thông số  kĩ thuật chủ yếu:

2.1. Bộ phận máy: 

     Hành trình ngang bàn công tác:                        250 mm

     Hành trình dọc bàn công tác:                            320 mm

     Chiều cao tối đa vật cắt:                                    120 mm

     Độ côn cắt tối đa:                                               3⁰ ( hai phía)

     Đường kính dây điện cực:                                  0,11 ¸ 0,15 mm

2.2. Bộ phận điều khiển:  

     Điện áp làm việc của bộ điều khiển:                 DC 5V

     Điện áp làm việc của động cơ bước:                  DC 24V

     Chiều dài điều khiển tối đa:                               999,999 mm

     Độ côn điều khiển tối đa:                                  3⁰

      Bán kính cong điều khiển tối đa:                       999,999 mm

     Độ chính xác:                                                     0,002 mm

     Nguồn điện:                                             AC , 50Hz , 220V , 500 VA

2.3. Nguồn điện cao tần:                         AC , 50Hz , 220V , 750 VA

2.4. Phần điện động lực:                         AC , 3 pha , 5Hz , 380V , 500V

2.5. Trọng lượng và kích thước ngoài:   

      Kích thước ngoài của máy:                                 1361x1167x1408 mm

      Kích thước ngoài bộ điều khiển:                         1320x710x1250 mm

      Thùng nước làm mát:                                          970x742x545 mm

      Nguồn điện cao tần:                                            540x380x220 mm

      Trọng lượng máy:                                                1300 kg

      Trọng lượng bộ điều khiển:                                 150 kg

      Trọng lượng thùng nước:                                     100 kg

      Trọng lượng bộ cao tần:                                      25 kg    

2.3. Cấu tạo máy:    

3.1. Phần máy:   

  Thân máy để lắp các bộ phận khác, máy có cửa bên phải, bên trong để các khí cụ điện.Bên phải, bên trái, ngang thân máy có lắp 4 bu lông để cẩu máy, khi sủ dụng thì vặn vào, không dùng thì tháo ra.Chân máy có 4 bu lông chân đế, dùng để điều chỉnh mặt phẳng ngang của bàn công tá.Bàn công tác để lắp chi tiết gia công do động cơ bước kéo khi làm việc. Ru lô dây dùng để kéo dây chạy với vận tốc lớn qua khu gia công rồi xếp đều trên mặt ru lô.Giá đỡ dây côn dùng để dẫn dây do dộng cơ bước kéo.

3.2. Thùng nước làm mát:

      Thùng nước chứa dung dịch để gia công, trong đó có bơm và các bộ phận để lưu thông dung dịch từ thùng nước đưa lên vùng gia công và lại  trở về thùng nước.

3.3. Bộ điều khiển:     

      Dùng máy vi tính để điều khiển các hoạt động, các thông số công nghệ gia công

3.4. Nguồn cao tần:

     Tạo ra nguồn năng lượng phóng điện dạng xung cung cấp cho q/trình phóng tia lửa điện khi gia công.

                                             Hình:  49. Máy cắt dây tia lửa điện

Máy cắt dây ở hình 49 gồm:

1.Bu lông chân đế       4.Cụm giá đỡ dây                7.Bàn công tác

2.Thân máy                0020c5.Giá nhả dây                      8.Bàn trượt

3.Cụm ru lô dây          6.Tấm che                            9.Phần khí cụ điện

10.Cửa buồng KCĐ    11.Thùng chúa nước 

4. Hệ thống truyền động chính:

      Máy gồm có hai cụm truyền động chính, đó là xích truyền động di chuyển theo phương x, y và xích động rulô dây.

4.1. Xích truyền động di chưyển theo phương x, y:

Hình 50:  Xích truyền động di chuyển theo phương x, y

Trong đó:          1. Bánh răng, m = 0,5 ; Z₁ = 24

                          2. Động cơ bước, góc bước 1⁰30’

                          3. Bánh răng, m = 0,5 ; Z₂ = 100

                4. Trục vít  M14 x 1

                5. Bàn máy

Động cơ bước do mạch điện 3 pha, 6 nhịp điều khiển. Sau mỗi tín hiệu xung đưa vào động cơ, bàn công tác di chuyển theo X -Y, mỗi bước có khoảng cách là 0,001 mm.

4.2.Xích động rulô dây :                       

Hình 51:  Xích động rulô dây

Trong đó :

1.Bàn công tác

2.Bánh răng , m = 0,8 ; Z₁ = 75

3.Bánh răng m =0,8; Z₂ = 18                          

4.Động cơ 3 pha , n= 1400V/ph    

5.Trục vít M20x1                 

Khi ru lô dây quay một vòng, khoảng cách di động ngang là 0,166 mm.

5. Cách sử dụng bộ điều khiển:

5.1. Công dụng của bộ điều khiển:

+ Tự động lập trình:

   Tự động lập trình để tiến hành gia công cắt theo phương  thức đối thoại giữa người và máy, bao gồm 8 loại định nghĩa điểm, 12 định nghĩa đường và 12 định nghĩa vòng. Ngoài ra còn có các công dụng phụ như quay, dịch chuyển, đối xứng.

   Nguồn trình tự Trung văn được đưa vào theo hai cách: gõ phím và băng từ. Có thể tiến hành việc xửa, xoá, thêm vào đối với nguồn trình tự.

   Có thể đem tự lệnh ‘3B’ hoặc trình tự  nguồn tự động lập trình phiên dịch thành chỉ lệnh gia công kiểu ‘4B’ rồi đục lỗ trên băng giấy 5 hàng số.

   Dùng đầu telex hoặc đầu đọc bằng từ  để đưa chỉ lệnh ‘3B’ hoặc ‘4B’vào hệ thống điều khiển.

+ Điều khiển các tính năng gia công của máy cắt:

    Có thể dùng trực tiếp một trong các chỉ lệnh đối thoại (anh văn) giữa người và máy hoặc ‘3B’ , ‘4B’ để gia công cắt.

    Có thể điều chỉnh 4 trục để cắt côn.

    Có thể tự động bù khe hở.

    Với điều kiện công nghệ gia công cho phép, có thể cắt, phóng to hoặc thu nhỏ bất kì

    Có khả năng tự chỉnh dây thẳng đứng.

    Có khả năng tự động tìm tâm.

    Khi cắt nếu bị ngắn mạch có thể điều khiển máy trở về theo đường cũ.

    Trong khi cắt, nếu bị đứt dây có thể dịch chuyển tới điểm đã chuẩn bị trước hoặc điểm gốc.

    Khi cho băng giấy vào có thể, có thể đưa vào từ bất kì điểm nào.

    Có thể vẽ hình  nhanh trên CTR hoặc quỹ tích cắt thực tế về toạ độ liên quan (trị số của 4 loại x , y , u , v ).

    Có các công dụng như quay, đối xứng, chạy ngược,…

    Có khả năng bảo vệ khi mất điện. Sau khi mất  điện lại có thể khởi động lần nữa, máy tiếp tục cắt.

5.2. Giới thiệu bàn phím và mặt bàn điều khiển:

   Trên mặt bàn điều khiển có 9 phím.Trên bàn phím lại chia ra làm ba bộ phận :

Bộ phận thứ nhất là các phím chức năng, bộ phận thứ hai là các phím chữ số và kí hiệu, bộ phận thứ ba là các phím di động.

Hình 52:   Sơ đồ mặt bàn điều khiển

Power: công tắc nguồn                                       Reset: phục vụ

Local: thao tác tay                                              Mach: tự động

Feed 1: cho tấm trượt                                         Feed 2: cho giá giây

OV/CC: chày , cối                                              S1: dừng ở điểm này

BK: tự động trở về                                              P3/b: lập trình 3B

Off: tự động dừng máy

Hình 53:   Các phím công năng của bàn máy

*Công dụng của các phím trên mặt máy:

    + POWER: Nút nguồn điện, khi ấn nút này sẽ có nguồn xoay chiều 220V. Khi đó đèn xanh báo sáng,  như vậy máy tính đã nối nguồn.Trên màn hình CRT xuất hiện quang tiêu nháy.

    + RESET: Là bàn phím phục vụ. Sau khi gõ phím này có tín hiệu trễ và hướng dẫn cho máy tính thoát ra khỏi trạng thái trước mắt và xuất hiện quang tiêu nháy. Trong khi đang cắt có thể dùng làm phím tạm dừng. Nếu lại gõ phím CR thì máy tiếp tục gia công.

    + SL: Là phím dừng lại tại điều khoản này. Trong khi vận hành chỉ lệnh nào đó, nếu gõ phím này thì hệ thống vận hành tới cuối chỉ lệnh này và tạm thời không chấp nhận chỉ lệnh gia công tiếp theo, khi gõ phím CR thì lại tiếp tục trình tự.

    + P/3B:Phím tự động lập trình và cách 3B. Gõ xuống là xử lí theo trình tự 3B, phím nhảy lên là xử lí tự động lập trình. Gõ phím này và gõ phím RESET là được.

    + LOCAL: Phím gõ tay, gõ phím này dao động áp không trong làm việc, có thể mô phỏng khởi động. Tức là phương pháp thao tác tay tự kiếm.

    + MACH: Phím tự động.Sau khi gõ phím này, nguồn dao động áp khống sẽ lấy tín hiệu, lấy mẫu cao tần làm tín hiệu đầu vào. Khi gia công cắt khuôn phải dùng cách này

    Chú ý: Tính năng tự động và thủ công luôn khoá nhau nghĩa là chỉ chọn một trong hai cách.

    + FEED: Là phím cho vào, gõ phím này tức là mở khuyếch đại công suất làm việc cho động cơ điện, đèn chỉ thị x, y, u,v sáng. Ngược lại thì đèn tắt.

    + OV/ CC: là phím chọn chày hay cối . Gõ xuống là cối, nhảy lên là chày.

    + BK: Là phím tự động lùi về.Trong khi gia công nếu phát sinh ngắn mạch, gõ phím này thì sau 7s  bộ điều khiển có thể tự động lùi về. Hướng đến ( J ) lớn nhất là 250 bước. Nếu vẫn chưa xử lí được sự cố ngắn mạch thì phải chuyển sang lùi bằng thủ  công.

   + OFF: Là phím tự động ngừng máy. Trong quá trình gia công, nếu gõ phím này thì kết thúc gia công, hệ thống sẽ tự động ngắt hết nguồn điện. Khi gia công lại phải nhả phím ra.

*Giới hiệu các phím công năng trên bàn phím.

   + CLR: Phím xoá sạch trước khi chuyển sang thao tác công năng mới, thường phải tổng xoá để đảm bảo công năng chấp hành được chính xác. Hiệu quả của phím này là xoá hết các tín hiệu trên CRT, xoá các tiêu đề liên quan trên phần phềm làm cho máy tính trở về trạng thái ban đầu,  xuất hiện phù hiệu ‘a’. Chú ý là nếu không bắt đầu từ đầu thì tránh dùng phím tổng xoá, sau khi mất điện lại tiếp tục gia công cắt, nếu gõ CLR rồi thì không thể tiếp tục được.

   + FC: Phím chỉnh tâm, dùng để tự động tìm tâm. Các bước tiến hành như sau: gõ RESET, gõ CLR và cuối cùng gõ FC.

   + GBV: Phím đưa dây về thẳng đứng. Sau khi cắt côn dây vẫn ở trạng thái nghiêng, dùng phím này làm cho dây trở về trạng thái ban đầu.Chú ý là cho dây về thẳng đứng rồi mới gõ CLR.

   + BB: Phím đứt dây, trong khi gia công dây bị đứt, khi gõ phím BB màn hình xuất hiện dòng chữ : ‘ dịch đến điểm ?’, lúc đó ta gõ vào toạ độ ( x, y ) của lỗ chui dây. Sau đó thì gõ CR, máy sẽ đi đến điểm có toạ độ là ( x, y ), trên màn hình xuất hiện điểm nháy ‘?’. Nếu muốn cắt tới điểm có toạ độ mới thì lại gõ CR, màn hình lại hỏi: ‘ dịch tới điểm (?)’, cho vào trị số toạ độ rồi lại gõ CR thì máy sẽ cắt tới điểm có toạ độ mới. Trên màn hình lại xuất hiện nháy (?), nếu muốn cắt tới điểm đứt dây rồi lại cất tiếp thì chỉ cần gõ RUN là được.

   + BK: phím lùi trở về thủ công. nếu trong khi cất bị ngắn mạch, gõ phím này để điều khiển lùi về theo quỹ đạo đã cắt 100 đương lượng xung. Sau khi hết ngắn mạch ta lại gõ RUN là máy tiếp tục gia công.Tránh lùi về tới điểm bắt đầu của trình tự này.

   + IN: Phím đưa vào, khi gõ phím này màn hình xuất hiện các câu hỏi: ‘1.vào theo câu ; 2.vào 3B ; 3.dẫn vào ; 4.nạp vào’ .

    Gõ 1 rồi gõ số điều khoản, gõ CR. Như vậy là hoần toàn có thể tự động từ điều khoản đưa vào. Màn hình lại xuất hiện: ‘1.tạm dừng; 2.bình dịch ; 3. quay.; 4. đối xứng gương; 5. kết thúc định nghĩa và bắt đầu gia công; 6. ngôn ngữ trong ngoặc; 7. điểm li tán; 8. dừng’

   Sau khi kết thúc một điều khoản đưa vào thì máy tự thêm  vào 1 cho điều khoản tiếp theo và lại xuất hiện nháy ‘?’ , sau đó nhảy tiếp vào điều khoản kế đó .Cần chú ý là số thứ tự điều khoản đưa vào phải có ba hàng đơn, nếu không đủ thì dùng 0 để đưa vào . Điều nhỏ nhất bắt đầu từ 001.

   Gõ 2 rồi đưa số điều khoản vào, gõ CR .như vậy có thể gia công chỉ lệnh theo cách vào 3B/4B bắt đầu từ điều đưa vào. Sau mỗi điều kết thúc, máy lại thêm vào 1 và nháy ‘?’. Sau đó là có thể đưa đưa tiếp vào điều sau. Khi trình tự kết thúc đưa vào D tức là trở về phù hiệu ‘a’.

   Gõ 3 và đưa số điều khoản vào, gõ CR. Như vậy có thể tiến hành đưa băng giấy vào .Các thao tác như sau: trước tiên chuẩn bị sẵn một băng giấy chỉ lệnh 3B (4B) rồi tấp vào đầu telex , rồi đưa vào công năng này. Nếu trong lúc đưa vào có chỗ sai, sẽ cho tín hiẹu và ngừng đưa vào, khử sai số rồi lại tiếp tục đưa vào,  màn hình xuất hiện nội dung cần có. Nếu băng giấy quá dài gây ra kẹt băng,không cần đưa từ đầu , chỉ cần tìm ra đoạn có chỗ sai và vị trí khởi thuỷ của nó.Căn cứ vào gợi ý của màn hình, điều (***)  lặp lại như trên là được.

   Gõ 4, gõ CR là có thể đưa vào theo dạng hộp băng từ chỉ lệnh 3B vào hệ thống RAM , cụ  thể như sau:

   Nối EAR của máy ghi âm tới lỗ tai nghe LOAD của bộ điều khiển. Chỉnh núm âm lượng của máy ghi âm to đến mức vừa đủ, ấn phím IN, đưa vào 4. Cho máy ghi âm ở trạng thái phát  và gõ CR là được. Sau khi nạp vào kết thúc, màn hình xuất hiện ‘a’, nếu phía phải a có chữ số rõ ràng, tức là nạp vào sai thì phải nạp lại.

  + OUT: Là phím cho ra, gõ phím này màn hình gợi ý: ‘1.kiểm tra câu từ; 2.kiểm tra 3B; 3.đục băng giấy; 4.điểm động /bình động; 5.in ấn’.

   Gõ 1, đưa vào số điều và gõ CR, tức là có thể kiểm tra toàn bộ ngữ từ tự động lập trình từ điêù đó, mỗi lần hiện lên 4 dòng, gõ CR lại tiếp tục đến hết về ‘a’.

   Gõ 2, đưa vào số điều và gõ CR là có thể kiểm tra chỉ lệnh 3B từ điều đó mỗi lần hiện lên 5 dòng, gõ CR lại tiếp tục cho đến hết.

   Gõ 3, đưa vào số điều khoản, gõ CR. Máy bắt đầu tự động đục lỗ băng giấy hoặc tự động lập trình ( 4B sau khi đã biên dịch ) và hiện trên CRT. Đục lỗ băng giấy theo 3B hay 4B, sau khi tự động biên dịch chỉ lệnh của 3B hay 4B, thì cũng như ở phần trên đã nói, phụ thuộc vào phím TURBO. Khi đục lỗ chỉ lệnh 3B dịch từ tự động lập trình cần phải khởi thuỷ hoá.

   Gõ 4, gõ CR, gõ (¬) hoặc (®), hoặc (­) hoặc (¯), rồi gõ MP, trên CRT xuất hiện ‘ lượng bình dịch là (?)’, đưa vào số lượng ( đơn vị là mm ) rồi lại gõ CR.Tấm trượt sẽ dịch chuỷen một khoảng cách theo hướng đưa vào về hướng đã xác định. Lại gõ MP, tấm trượt lại dịch cùng khoảng cách theo hướng cũ. Nếu sau khi gõ hướng khác rồi gõ MP thì tấm trượt sẽ dịch cùng khoảng cách theo hướng mới gõ.

   Gõ 6, đưa vào số điều khoản, gõ CR. Máy in ấn làm việc in ra 3B hoặc 4B dịch tự động từ tự động lập trình. Cụ thể như sau:

   Nối cáp của máy in CP -135 đến từ điều khiển, bật công tắc máy in. Chọn cách in 3B hay tự động lập trình rồi gõ TURBO, RESET và CLR.

   Nếu là in tự động lập trình thì cần ngôn ngữ tự động lập trình, gõ OUT, 5 và đưa số điều khoản vào là được. Nếu trước tiên muốn sơ khởi hoá rồi mới gõ OUT, nếu lúc này gõ thì máy sẽ in ra chỉ lệnh 4B dịch từ ngôn ngữ tự động lập trình ( không cần đưa vào số điều khoản ). Nếu là 3B thì gõ OUT rôi mới đưa vào 6, số điều thì mới in được 3B.

   + DEL: Phím xoá, sau phù hiệu nhắc ‘a’, đưa vào số điều có 3 hàng đơn vị, sau đó gõ DEL thì xoá được điều đó của chỉ lệnh 3B. Nếu đưa vào số điều có 3 hàng số, cuối cùng lại thêm  vào đó một số 0 thì xoá đi điều đó của ngôn ngữ tự động lập trình.

   + INS: Phím chèn vào, sau phù hiệu nhắc ‘a’, đưa vào số điều rồi gõ INS là có thể xen vào điều đó của ngôn ngữ ta cần. Kết thúc xen vào thì gõ RESET là có thể thoát ra trạng thái chèn.

    Nếu đưa vào số điều khoản có 3 hàng số là chèn vào chỉ lệnh 3B.

    Nếu đưa vào số điều khoản có 4 hàng số ( hàng thứ 4 là 0 ) là chèn vào ngôn ngữ tự động lập trình.

    + A/B: là phím thu phóng.Với lập trình chỉ lệnh 3B, dùng phím này để gia công cắt phóng to hay thu nhỏ theo tỷ lệ ta cần.Các bước thao tác:

     Trước tiên gõ INIT để sơ khởi hoá.

      Cho vào tỉ lệ ta cần XXXNNN, gõ A/B.

      Gõ RUN để bắt đầu ra công.

    + INIT: Phím sơ khởi hoá.Máy này sử dụng chỉ lệnh gia công theo ‘4B’ hoặc ngôn ngữ tự động lập trình thì trước khi gia công cắt phải tiến hành sơ khởi hoá để trả lời chính xác các phù hiệu gợi ý của màn hình. Để việc tường thuật sau này đơn giản, gọi tắt là ‘sơ khởi hoá’ bao gồm các quá trình sau:

    Khi ở trạng thái chỉ lệnh 3B, màn hình xuất hiện: ‘ góc côn là (0?) độ, khoảng cách là (0) và (0)’.Căn cứ vào hiện tạ , vị trí đang ở có thể dùng phím số gõ đưa vào.Đơn vị góc côn là độ có 5 hàng chữ số, 3 hàng trên là số chẵn, 4 hàng sau là số lẻ.

 Khoảng cách có 7 hàng số (đơn vị là mm ). Khoảng cách thứ nhất là khoảng cách từ tâm puli dưới đến mặt cắt của chi tiết ,Khoảng cách thứ hai là khoảng cách tâm Puli dưới đến tâm Puli dẫn trên.

    Nếu không muốn cắt côn thì gõ CR, màn hình xuất hiện: ‘ lượng bù khe hở (0?)’. Cho lượng bù khe hở vào, nếu không gia công thì gõ CR. Khi đó màn hình lại hỏi: ( tỉ lệ ( ) so với ( )’.

    Tỷ lệ là m n, tức là tỉ lệ giữa kích thước trên CRT và kích thước thật. Sau khi đưa tỉ lệ vào rồi gõ CR, màn hình xuất hiện: ‘ có quay không (?)’.

    Gõ yes là đồng ý, màn hình lại hỏi:

‘1.90 độ; 2. -90 độ; 3.đối xứng qua tâm; 4.đối xứng qua trục x; 5. đối xứng qua trục y; 6. đối xứng gương qua  ; 7. đối xứng gương qua x; 8. đi giật lùi’.

    Khi đó ta gõ vào số liệu cần thiết tương ứng.

    Không quay thì gõ CR , màn hình xuất hiện: ‘từ (?) đến (?)’. Gõ vào điều thứ mấy chỉ lệnh 3B bắt đầu chấp hành đến điều thứ mấy thì kết thúc. Máy lại hỏi: ‘gia công (?)’. Cần gia công gõ yes, nếu không cần ta gõ CR, màn hình lại xuất hiện nháy ‘(?)’, gõ CR thì giữa màn hình xuất hiện một điểm sáng là bắt đầu tiến hành gia công hoặc vẽ hình.

    Nếu là chỉ lệnh tự động lập trình, màn hình xuất hiện: ‘ góc côn (0?) độ’; cự li là (0) và (0); lượng bù khe hở (0?); tỉ lệ bản vẽ ( ) so với ( ); gia công ( ) ?’.

    Sau khi trả lời tất cả, rồi gõ CR là máy tiến hành biên dịch trình tự lập trình tự động . Đợi một chút màn hình xuất hiện ‘a’, cần kiểm tra lại ngôn ngữ lập trình tự động sai sót thì có thể không xuất hiện ‘a’, cần kiểm tra lại ngôn ngữ lập trình tự động.

    + RUN: Phím chấp hành gia công hoặc vẽ hình.Sau khi sơ khởi hoá, trả lời cần gia công, khi đó gõ RUN là bắt đầu gia công. Nếu sơ khởi hoá xong, trả lời không gia công thì gõ RUN máy sẽ theo trình tự gia công mà máy sẽ rất nhanh có bản vẽ trên màn hình, chủ yếu là để kiểm tra xem có đúng hay không.

    + YES: Đồng ý.

    + EXEL: Chỉ dùng để trực tiếp gia công chỉ lệnh 3B, tức là không cắt côn, không bù khe hở, tỉ lệ 1 : 1, trên màn hình và bắt đầu gia công từ điều 001.

    + CR: Phím trở về, gõ một lần trở về một lần. Nếu khi đang gia công bị mất điện chỉ cần gõ CR là tiếp tục gia công.

    + ABORT : Phím bỏ đi.Trong khi lập trình tự động, nếu sai thì gõ phím này bỏ di rồi làm lại.

    + MP: Phím dịch điểm, sử dụng phím này để chuyển dịch điểm sơ khởi của hình vẽ trên màn hình. Cách thao tác như sau: trước tiên giả định hướng, gõ ‘¬’ hoặc ‘®’ hoặc ‘­’ hoặc ‘¯’ rồi gõ MP điểm trên màn hình sẽ di chuyển theo hướng yêu cầu, muốn dựng lại chỉ cần gõ CR.

 Khi tiến hành gia công cắt có bù khe hở, trong nguồn trình tự cầnxác định rõ hướng dịch chuyển của đường thẳng và vòng tròn. ttrong hệ thống này qui định: lấy chày làm chuẩn, nếu bán kính của vòng tròn tăng, sau khi dịch chuyển pháp tuyến của đường thẳng tăng lên thì không phải thêm gì, nếu không phải thêm dấu # ở sau phù hiệu tương ứng thì nghĩa là ( lấy chày làm chuẩn, bán kính của vòng giảm hoặc pháp tuyến của đường tương ứng ngắn đi ). Chú ý là pháp tuyến đi qua gốc toạ độ thì khó xác định xu thế tăng hoặc giảm của pháp tuyến.Vì vậy khi soạn nguồn lập trình có bù khe hở nên tránh việc đường đi qua gốc toạ độ .

 Trong bất kì trường hợp đường và vòng cắt nhau có hai giao điểm, nếu điểm cần là giao điểm thứ nhất thì quá trình miêu tả đường cắt không phải thuyết minh  gì thêm . hệ thống sẽ tự động tính toán theo giao điểm thứ nhất. Nếu điểm cần là giao điểm thứ hai thì sau phù hiệu của trình tự, đoạn này phải thêm dấu ‘*’, hệ thống sẽ tính toán theo giao diểm thứ hai. Khi hai vòng tròn tiếp giáp nhau, sau khi gõ ‘#’ rồi gõ ‘*’  biểu thị vòng to là vòng định nghĩa. Khi vòng và đường tiếp giáp nhau, gõ ‘#’ và gõ ‘*’ là biểu thị vòng nào có khoảng cách từ tâm vòng đến đường đã biết xa hơn là vòng định nghĩa.

Trước khi gõ dấu bằng ở một đường nào đó mà thêm dấu ‘/’, hoặc cho thêm dấu ‘/’ vào đường thẳng không có dấu ‘/’, sự điều dụng đều biểu thị là đường thẳng không dịch chuyển.

 Trước trị góc cho dấu ‘/’ và đạt trị số góc ở vị trí số thứ nhất trong dấu ngoặc. Điểm định nghĩa của toạ độ cực thì thêm dấu ‘/’ ở góc cực ỏ.

      Là phím dấu bằng.

 Là dấu dương, thông thường với các trị số dương không cần gõ dấu ‘+’, chủ yếu là để sửa trị số âm thành dương.

  Dấu âm.

  Dấu phẩy.               

7. Gia công khuôn trên máy cắt dây.

7.1. Trình tự thao tác . Chọn chế độ gia công:

7.1.1. Quấn giây và chỉnh điện cực:       

     Đem Rulo đựng dây lắp lên giá dây rồi vặn chặt ecu. Cho dây vào rãnh chữ V của Puli chặn dây trên lắp ở đuôi giá đỡ trên. Vặn chặt một đầu dây M₀ vào vít bắt trên rulo dây. Dùng tay quay, quay Rulo theo chiều mũi tên cho tới khi dây xếp đầy một hàng trên ru lô dây. Cũng có thể cho chạy động cơ để quấn dây vào Rulo. Cắt dây, luồn qua puli dẫn hướng chính trên và dưới, puli chặn dây dưới và chổi than tín hiệu ở giá đỡ trên. Chỉnh khoảng cách hướng trục của hai puli chặn dây trên và dưới rồi xiết chặt bằng vít, thông thường lấy khoảng cách này là 1mm là tốt.

      Dùng khối trụ đo để chỉnh vị trí thẳng đứng của dây trong vị trí làm việc. Đặt trụ trên bàn máy, cho lần lượt tiếp xúc với hướng  x, y. Quan sát khe hở giữa giây và trụ để chỉnh độ thẳng đứng của dây.

7.1.2. Dùng tấm kẹp và ecu bắt chặt chi tiết lên bàn máy.

7.1.3. Đổ đầy dung dịch vào thùng chứa có nồng độ 10%.

7.1.4. Nạp bộ điều khiển BBB500000xL₁.

7.1.5. Điều chỉnh nguồn cao tần:     

       Do vậy khi gia công khuôn mẫu ta chọn chế độ cao tần là:

       Kiểu xung: Phân nhóm.

       Số nấc:1

       Số tấm khuyếch đại công suất: bật 3 nhóm.

       Dòng điên gia công: 1,5 A

       Điện áp gia công:  70 V

7.1.6. Đóng điện cho máy, ấn thứ tự các nút động cơ chạy dây, bơm nước, ấn nút cao tần , nút điều khiển FEED, MACH, RUN. Quá trình cắt bắt đầu.

7.1.7. Chỉnh núm lấy mẫu đổi tần trên mặt máy, chỉnh chiết áp để chỉnh khoảng cách xung sao cho dòng điện trên ampe kế chỉ 1,5 A.

2.7.1.8. Khi tắt thì phải tắt theo thứ tự : Cao tần, bơm nưóc, chạy dây. Tắt bộ điều khiển theo thứ tự: MACH, FEED.

PHẦN IV: THIẾT KẾ KHUÔN DẬP CHI TIẾT LÁ THÉP SILÍC CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN

CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT THIẾT KẾ KHUÔN ĐỘT DẬP

1. Sơ lược về lịch sử phát triển ngành dập nguội:

     Dập nguội là một trong những phương pháp gia công bằng áp lực. Dập nguội ra đời từ lâu. Khoảng thế kỷ thứ IX, X ở Nga đã xuất hiện những sản phẩm dập nguội, những sản phẩm này được gia công bằng sức người thô sơ. Khoảng thế kỷ XI bắt đầu xuất hiện những máy dập thô sơ,...

ở nước ta, trước cách mang tháng 8-1945 ngành dập nguội hầu như không phát triển. Hiện nay sản xuất dập nguội đóng một vai trò khá quan trọng trong toàn bộ nền sản xuất công nghiệp nước ta, mặt hàng dập nguội hiện nay đa dạng và phong phú, đáp ứng rất nhiều nhu cầu sinh hoạt của con người, đồng thời cũng tham gia nhiều vào nền sản xuất công nghiệp, công nghệ sản xuất chính xác hiệu suất cao.

2. Những ưu điểm của sản xuất dập nguội:

-         Đặc điểm của dập nguội.

Dập nguội là một dạng gia công kim loại bằng áp lực, bao gồm một loạt các quy trình công nghệ đặc biệt, được thực hiện không cắt bỏ phoi. Quá trình sản xuất dập nguội được đặc trưng bởi những đặc điểm sau:

+ Phương pháp sản xuất là gia công kim loại bằng áp lực ở trạng thái nguội;

+ Loại thiết bị sử dụng - Máy ép và máy tự động các kiểu khác nhau tạo ra Lực công tác cần thiết để làm biến dạng vật liệu dập;

+ Dạng dụng cụ sử dụng - những kiểu khuôn khác nhau trực tiếp làm biến dạng kim loại và thực hiện những nguyên công cần thiết;

+ Dạng vật liệu mang gia công, chủ yếu bao gồm kim loại tấm, dải, băng và cả vật liệu phi kim loại tấm;

+ Hình dáng và kích thước của vật dập phù hợp tương đối chính xác với hình dáng và kích thước của các bộ phận làm việc của khuôn (chày, cối).

-         Đặc điểm thiết kế: Dập nguội là một trong những phương pháp gia công tiên tiến nhất và được áp dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành gia công kim loại ở hầu hết các nhà máy chế tạo và sửa chữa máy móc. ở các nước có nền cong nghiệp phát triển, các chi tiết dập nguội chiếm một tỷ lệ rất cao. Cụ thể:

+ Trong công nghiệp chế tạo ô tô: 60..75%

+ Trong công nghiệp sản xuất thiết bị điện: 60..70%

+ Trong công nghiệp chế tạo dụng cụ chính xác: 85..90%

+ Trong công nghiệp sản xuất đồ dùng hàng ngày: 95..98%.

    Về kỹ thuật sản xuất và kinh tế dập nguội có nhiều ưu điểm so với các phương pháp gia công kim loại khác.

-         Về mặt kỹ thuật:

+ Có thể thực hiện được những công việc phức tạp bằng những động tác đơn giản của thiết bị. Có thể nhận được những chi tiết hết sức phức tạp mà các phương pháp khác khó hoặc không thể gia công được.

+ Nhận được những chi tiết có độ chính xác tương đối cao, đảm bảo tính đổi lẫn chức năng. Những chi tiết sau khi dập nguội thường không phải gia công lại bằng phương pháp cắt gọt.

+ Sản xuất được những chi tiết cứng vững, bền, nhẹ, hao tốn vật liệu ít.

-         Về mặt kinh tế:

+ Có thể tiết kiệm được nhiều nguyên vật liệu

+ Sử dụng những thiết bị có năng suất cao, tận dụng tốt khả năng co khí hoá và tự động hoá của ngành cơ khí.

+ Công nhân đứng máy không cần có trình độ cao, độ khéo léo không nhiều, vì các thao tác dập rất đơn giản.

+ Sản xuất dập nguội thường là loạt lớn, nên giá thành giảm.

-         Để đảm bảo sản xuất dập nguội phát huy được tính ưu việt của nó đến một hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao nhất người thiết kế cần lưu ý giải quyết các vấn đề sau:

+ Thiết kế sản phẩm dập nguội để có kết cấu hợp lý, bảo đảm gia công kinh tế nhất.

+ Chọn đúng nguyên vật liệu để trong quá trình gia công không gây ra phế phẩm hoặc phế phẩm với tỷ lệ thấp nhất.

+ Lập quy trình công nghệ phải đúng về công nghệ, hợp lý về kinh tế, phù hợp với quy mô sản xuất.

+ Thiết kế khuôn đảm bảo đạt chất lượng tốt, đảm bảo an toàn cho công nhân thao tác.

+ Xác địng đúng và sử dụng đúng, hợp lý thiết bị.

+ Chính vì vậy thành lập quy trình công nghệ dập nguội và thiết kế khuôn dập là hai công việc liên quan chặt che với nhau.

3. Hướng phát triển của ngành dập nguội:

Ngành dập nguội sẽ phát triển theo các hướng:

1. Mở rộng phạm vi ứng dụng, thay thế những sản phẩm gia công đúc, cắt gọt bằng những sản phẩm dập nguội hoặc   dập-hàn.

2. ứng dụng dập nguội  vào sản xuất loạt nhỏ bằng cách sử dụng khuôn đơn giản và khuôn ghép vạn năng.

3. Hạ tỷ lệ phế liệu bằng cách thiết kế sản phẩm có tính công nghệ cao, nghiên cứu cách xắp xếp hình hợp lý để tận dụng nguyên vật liệu. Nâng cao độ chíng xác khi tính diện tích phôi,...

Theo thống kê cho thấy: Nếu thay thế các chi tiết đúc và rèn bằng những chi tiết dập nguội đưa đến hiệu quả:

- Giảm trọng lượng chi tiết: 25I50%.

- Giảm phế liệu: 30I70%.

- Giảm lao động: 50I80%.

Đồng thời độ bền vững của chi tiết cũng tốt hơn:

- Thường trong kim loại tấm đã qua cán có cơ tính tốt.

- Sự phân bố kim loại trên các tiết diện của chi tiết được hợp lý hơn.

- ứng dụng các công việc dập nguội tạo nên trên chi tiết những đường gân hoặc vành để tăng cường độ cứng vững của chi tiết.

4. Nguyên vật liệu dùng trong dập tấm:

a. Yêu cầu kỹ thuật đối với nguyên vật liệu dùng trong dập tấm:

Nguyên vậtl liệu dùng để dập tấm cần phải thảo mãn ngững yêu cầu về kết cấu chi tiết và công nghệ dập.

Nói chung tất cả các chi tiét máy, thiết bị, dụng cụ đều yêu cầu độ bền lớp cơ học độ cứng, độ dai va đập, độ dai cao, ngoài ra còn cống gỉ, chống mòn,…

Để kim loại biến dạng tốt, không gây ra phế phẩm nguyên vật liệu dùng để dập tấm phải thoả mãn những yêu cầu về công nghệ dập. Tính công nghệ dập của vật liệu được đặc trưng bởi cơ tínhvà khả năng biến dạng của vật liệu, thành phần hoá học, tổ chức tế vi, và độ lớn của hạt, hướng thớ kim loại khi cán, chế độ nhiệt luyện và mức độ biến cứng của vật liệu.

b. Những nguyên vật liệu dùng trong dập tấm:

Trong dập tấm thường dùng nguyên vật liệu là kim loại, hoạc phi kim. Kim loại được dùng trong dập được phân ra làm hai nhóm chủ yếu:

     + Kim loại đen: Bao gồm các loại thép cán.

     + Kim loại mầu và hợp kim của chúng.

Sản phẩm trong bản đồ án này là thuộc nhóm kim loại đen: Tôn silic tấm, bề dày = 0.5mm.

c. Những chỉ tiêu cơ bản của các chi tiết dập nguội

+ Chỉ tiêu về tính công nghệ

+ Tiêu phí vật liệu ít nhất;

+ Số nguyên công và công lao động nhỏ nhất;

+ Không cần gia công cơ khí ở nguyên công tiếp theo;

+ Số lượng thiết bị yêu cầu và diện tích sản xuất phải nhỏ nhất;

+ Số lượng trang bị ít nhất đồng thời chi phí thời gian chuẩn bị sản xuất phải là nhỏ nhất;

+ Sử dụng công nhân có trình độ chuyên môn thấp;

+ Nâng cao hiệu suất của các nguyên công riêng biệt và của xưởng nói chung;

+ Nâng cao độ bền của khuôn;

+ Chỉ tiêu về kết cấu của các chi tiết dập nguội

+ Các tính chất cơ học của vật liệu cần phải phù hợp không những với yêu cầu về độ bền và độ cứng vững của sản phẩm mà còn phải phù hợp với cả quá trình biến hình và đặc tính biến dạng dẻo

+ Cần phải tính đến khả năng sử dụng kim loại dẻo hơn, mặc dù kém bền đối với các nguyên công biến hình, bởi vì trong quá trình dập nguội sẽ sinh ra hiện tượng biến cứng, điều đó làm tăng các đặc tính bền của kim loại một cách đáng kể.

+ Khi tính toán độ bền không cần tăng chiều dầy của kim loại tấm vì phải kể đến sự hoá bền trong quá trình biến dạng nguội và độ cứng vững khá cao của các chi tiết dập.

+ Cần phải chú ý đến việc thiết kế chi tiết có kết cấu gọn nhẹ bằng cách sử dụng các gân cứng vững, lên vành, cuốn vành, cuốn mép …để tăng độ cứng vững của vật dập cũng như bằng cách thay thế các thép hình tiêu chuẩn cỡ lớn bằng các loại thép hình có cỡ nhỏ hơn, dễ cuộn hơn, hoặc dễ cuộn từ kim loại tấm.

+ Hình dáng của chi tiết hoặc các hình khai triển của nó cần phải đảm bảo sử dụng vật liệu tấm một cách có lợi nhất bằng cách dùng cách xếp hình ít hoặc không có phế liệu, để nhận được sự xếp hình không có phế liệu không cần thiết phải tăng các kích thước và diện tích của phôi.

+ Nếu không thể tránh được các phế liệu thì nên tạo cho phế liệu đó một hình dáng phù hợp với các chi tiết khác hoặc sử dụng nó lại lần thứ hai.

+  Cần phải sử dụng rộng rãi các kết cấu công nghệ dập hàn thay thế cho các sản phẩm dập tán …

+ Giảm bớt số lượng các chi tiết riêng lẻ, thay thế chúng bằng các chi tiết dập nguyên, giảm bớt chiều dầy vật liệu đem dập. Dung sai các chi tiết dập cần phải phù hợp với độ chính xác của các nguyên công dập.

d. Phân loại các nguyên công dập tấm:

+ Qúa trình dập tấm phân theo đặc tính biến dạng của nó:

*. Biến dạng cắt vật liệu.

*. Biến dạng dẻo vật liệu:

     + Biến dạng dẻo chủ yếu làm biến đổi hình dáng và kích thước bề mặt của phôi, chiều dày của phôi hầu như không thay đổi.

     + Biến dạng dẻo làm biến đổi toàn bộ kích thước phôi bằng cách phân bố lại và chuyển dịch thể tích kim loại.

+ Dập tấm bao gồm những nguyên công chính sau đay:

1. Cắt: Là nguyên công tách một phần vật liệu ra khỏi phần khác.

2. Uốn: Là nguyên công biến đổ phôi phẳng thành chi tiết cong.

3. Dập vuốt: Là nguyên công biến đổi phôi phẳng thành chi tiết rỗng.

4. Định hình: Là nguyên công thay đổi hình dáng của chi tiết hoặc phôi bằng cách làm biến dạng cục bộ kim loại.

5. Dập ép: Là nguyên công làm thay đổi chiều dày của phôi hoặc chi tiết.

Trong mỗi loại công việc chính của dập tấm lại được chia ra làm nhiều nguyên công khác nhau:

Khi tiến hành dập từng nguyên công thi năng suất sẽ không cao, độ chính xác của chi tiết thấp. Do đó thường dùng phương pháp dập liên hợp tức là kết hợp dập nhiều nguyên công với nhau một cách hợp lý.

Dập kết hợp được phân biệt thành các hình thức:

+ Dập phối hợp: Dập đồng thời hoàn thành một số nguyên công khác nhau trong một hành trình của máy ép và một lần đặt phôi.

+ Dập liên tục: Phương pháp dập kết hợp một số nguyên công khác nhau, được thực hiện dập liên tục bởi những chày riêng biệt trong một số hành trình của máy ép, và có sự chuyển dịch phôi từ chày này sang chày khác.

+ Dập liên tục-phối hợp: Kết hợp hai phương pháp trên để đồng thời hoàn thành một số nguyên công trên cùng một bộ khuôn.

5. Lý thuyết cắt dập và đột lỗ:

5.1. Cơ sở thiết kế các quá trình công nghệ dập nguội

Khi bắt đầu thiết kế các quá trình dập cần phải giải quyết ngay những vấn đề công nghệ cơ bản - đó là xác định tính chất, số lượng, sự liên tục và sự phối hợp giữa các nguyên công dập nguội.

     Sau đây là những chỉ dẫn chung khi thiết kế một quá trình dập nguội :

+ Thường cố gắng  dùng ít nguyên công nhất và tăng hiệu suất của chúng .Trường hợp ngoại lệ có thể là trong sản suất hàng loạt nhỏ nếu giảm số lượng các nguyên công sẽ dẫn đến sự cần thiết phải chế tạo khuôn phức tạp và đắt tiền.

+ Khi dập các chi tiết phẳng có nhiều lỗ nằm gần nhau thì nên đột các lỗ theo dãy, nên đột nhiều lỗ bên, ở các sản phẩm đã dập vuốt theo từng nhóm nhờ cơ cấu quay sản phẩm  tự động  sau một vài  hành trình của máy ép nhưng  chỉ cần dùng các khuôn đơn giản và rẻ  tiền, nên đột một dãy lỗ bên ở các chi tiết lớn sau một nguyên công bằng một khuôn hình nêm.

+ Trong nhiều trường hợp tính liên tục của các nguyên công phụ thuộc vào độ chính xác yêu cầu của các yếu tố riêng biệt của các sản phẩm .Ví dụ , khi chế taọ các chi tiết  uốn có lỗ, vị trí các lỗ so với tiêu chuẩn có độ chính xác không cao thì cần phải tiến hành đột chúng từ phôi phẳng,còn trong trường hợp có độ chính xác cao, vượt qua lượng sai lệch khi uốn , thường phải hành đột các lỗ này sau khi uốn.

+ Khi  chế tạo các chi tiết uốn phức tạp có hình dáng bên ngoài khép kín hoặc nửa kín thì số lượng các nguyên công uốn và sự phối hợp giữa chúng phụ thuộc vào hình dáng của chi tiết , độ chính xác yêu cầu và tính hợp lý về kinh tế của việc sử dụng các khuôn uốn  phức tạp  và  đắt tiền (kiểu nêm , kiểu bản lề )

+ Số lượng các ngyên công dập  vuốt liên tục phụ thuộc vào chiều sâu tương đối của chi tiết và được xác định bằng các phương pháp quen thuộc theo chỉ số  tối ưu của hệ số dập vuốt

+ Đa số các trường hợp sau khi  dập vuốt sâu cần tiến hành cắt mép các chi tiết cũng như sau khi ép chảy nguội

+ Khi dạng hình học của các chi tiết phẳng yêu cầu cao thì cần phải dự tính việc nắn lại chúng trong khuôn.

+ Đối với các chi tiết đòi hỏi mặt cắt có độ bóng cao cần phải dự tính nguyên công gọt tinh sau khi cắt hình hoặc là cắt tinh

+ Khi chế tạo các chi tiết rỗng có vành, nhưng không có đáy cần phải nghĩ đến nguyên công nong lỗ đến nguyên công dập  vuốt. Trong trường hợp các bậc thành cao nên sử dụng dập vuốt nông có độtt tiếp theo và nong đáy hoặc nong có biến mỏng thành

+ Khi chế tạo các chi tiết rỗng hoặc uốn cong thì sau khi vuốt hoặc uốn cần phải sử dụng nguyên công tinh chỉnh

Vấn đề phức tạp nhất đặt ra trước khi thiết kế quá trình công nghệ  dập nguội là mức độ phối hợp giữa các nguyên công, tức là nên hay không nên dùng các khuôn liên hợp phức tạp và đắt tiền để thực hiện ngay một lúc vài nguyên công hoặc sử dụng việc dập riêng từng nguyên công bằng các khuôn đơn giản rẻ tiền hơn.

Trong đó sơ đồ công nghệ khuôn cần phải phản ánh được :

+ Kiểu khuôn phù hợp với đặc tính biến dạng xảy ra.

+ Số lượng nguyên công hoặc số bước được thực hiên cùng một lúc (thể hiện tính phối hợp giữa các nguyên công)

+ Phương pháp thực hiện các nguyên công theo thời gian (liên tục hoặc đồng thời).

+ Số lượng các chi tiết được dập cùng một lúc.

+ Sơ đồ bố trí các phần làm việc của khuôn.

+ Phương pháp đưa hoặc định vị vật liệu hoặc phôi trong khuôn.

+ Phương pháp thu hồi chi tiết và phế liệu.

Sơ đồ công nghệ của khuôn là nhiệm vụ để thiết kế khuôn

Khi thiết kế quá trình công nghệ dập nguội, cần phải so sánh các phương án công nghệ khác nhau và chọn một phương án hợp lý nhất về mặt kỹ thuật và kinh tế. Khi đó trước tiên cần phải giải quyết mức độ phức tạp của các nguyên công, tức là việc sử dụng các nguyên công tập trung về mặt công nghệ, được thực hiên trong các khuôn dập liên hợp phức tạp, hoặc việc sử dụng dập từng nguyên công riêng biệt được thực hiện trong các khuôn dập đơn giản và rẻ tiền hơn

5.2. Quá trình cắt dập và đột lỗ:

Khi gia công, nếu gia công lấy lỗ thì gọi là đột lỗ, nếu gia công để lấy miếng cắt thì gọi là cắt dập.

Căn cứ vào biến dạng có thể chia làm ba giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Đầu chày ép lên vật liệu sinh ra biến dạng đàn hồi.

- Giai đoạn 2: Kết thúc biến dạng đàn hồi và bắt đầu biến dạng dẻo. Trong kim loại sinh ra ứng suất phức tạp: cắt, kéo, uốn,... Do tiết diện ngang ngày càng bé, và tập trung ứng suất ngày càng cao nên ở chổ kim loại gữa chày và cối xuất hiện vết nứt.

- Giai đoạn 3: Khe nứt ngày càng lớn và kim loại bị cắt đứt.

     Nhựa Ebonit, cactong: Z = (0,04..0,05).t

     Giấy và da                  : Z = (0,02..0,03).t ).

áp dụng trong trường hợp này: Thép tôn silíc kí hiệu E34 thuộc loại thép mềm, bề dày t=0,5, ta có:

D_md: Kích thước danh nghĩa cối.

D_n: Kích thước chày,

D_nd: Kích thước danh nghĩa chày,

D_ud: Kích thước danh nghĩa của vật dập,

D_od: Kích thước danh nghĩa của đột lỗ,

D: Dung sai,

d_m: Dung sai chế tạo cối,

d_n: Dung sai chế tạo chày,

Z_min: Khe hở nhỏ nhất.

Theo phương pháp chế tạo riêng, dùng để chế tạo hàng loạt các chày và cối riêng biệt, đòi hỏi tính lắp lẫn caoà dung sai cho phép nhỏ.

6. Khi dập cắt (Fig 1):

Kích thước cối: D_m = (D_ud - D) ^{+ dm}

Kích thước chày: D_n = (D_ud - D - Z_min) ^{- dn} = (D_md - Z_min) ^{- dn}

7. Khi đột lỗ (Fig 2):

Kích thước chày: D_n = (D_od + D) ^{- dn}

Kích thước cối: = (D_nd + Z_min) ^{+ dm}

Với điều kiện: |d_m| +|d_n| ≤ Z_max - Z_min

              Và: d_m ≤ D/4; d_n ≤ D/4.

(Khe hở và dung sai của chày và cối hình tròn thì tra trong bảng tra, còn đối với hình không tròn thì dung sai dựa vào hai điều kiện của chày và cối phải thoả mãn để xác định, trong đó chày gia công dễ hơn cối nên thường lấy dung sai của cối bằng hai lần dung sai của chày.

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHUÔN

Bộ khuôn dập chi tiết lá thép tôn silíc được chia làm ba nguyên công chính:

- Nguyên công I, dập cắt láy chi tiết F140,72,

- Nguyên công II, đột 4 lỗ trong của chi tiết,

- Nguyên công III, đột 48 rãnh ngoài cùng.

1. Nguyên công I: Dập cắt chi tiết tròn F140,72 từ dải phôi tôn silíc (150x1000)

2. Xác định kích thước và hình dạng phôi

Việc xác định hình dáng và kích thước của phôi là một trong những công việc quan trọng khi thiết kế quy trình công nghệ chế tạo các sản phẩm dập nguội bởi vì khi ta đã xác định được hình dáng của phôi từ đó ta đã sơ bộ xác định được hình dáng của chày và cối ở nguyên công dập đầu tiên, đồng thời ta có thể ta có thể lựa chọn được phương án xếp hình sản phẩm một cách hợp lý để có thể đảm bảo được việc cắt phôi được tiến hành với sự hao tốn kim loại một cách ít nhất, phế liệu sau khi cón có thể được sử dụng để làm phôi trong quá trình gia công chi tiết khác. Tính toán phôi chính xác giúp cho ta tiết kiệm được rất nhiều vật liệu đối với quá trình sản xuất hàng loạt.

Công thức tính diện tích bề mặt chi tiết :

F = pd²/4 = p.140,73²/4  =15547 (mm)

·       Xác định phương án xếp hình sản phẩm

     a. Sự cần thiết

-   Trong công nghệ dập tấm tiền nguyên vật liệu chiếm tới (60-70)% giá thành sản phẩm, do đó vấn đề tiết kiệm nguyên vật liệu là rất quan trọng. Nó phụ thuộc vào cách bố trí nguyên vật liệu khi cắt đột như thế nào cho hợp lý.

-   Muốn đánh giá một phương án bố trí xếp hình sản phẩm như thế nào là hợp lý khi cắt đột ta xét tới hệ số sử dụng nguyên vật liệu.

b. Lựa chọn phương án.

Khi xây dựng một phương án xếp hình sản phẩm phải dựa trên các nguyên tắc sau :

+ Hệ số sử dụng nguyên vật liệu phải lớn.

+ Công nhân thao tác một cách dễ dàng.

+ Giảm bớt số lần cắt và pha nguyên vật liệu để tăng năng suất

+ Xuất phát từ kích thước và hình dáng phôi : Với vật liệu là tôn silíc E34, chiều dày 0,5mm, đường kính 140,73 mm, ta lựa chọn phương án xếp hình có phế liệu, giữa các chi tiết có mạch nối a1 giữa chi tiết và mép băng có mép thừa a.

- Phương án này đảm bảo chi tiết cắt hình có độ chính xác cao, song hơi lãng phí nguyên vật liệu. Với phôi tròn đường kính phôi là 135,5mm ta xếp thành một hàng.

Fz1 = (D + a1)(D + 2.a) : Diện tích của phôi.

 Trong đó :

                  a1 : Trị số mạch nối.

                  a  : Ttị số mép thừa.

Thông thường a= a1= (1,5¸2)S = 1(mm), theo thiết kế thì: a=a1=3mm.

Þ Fz1 = ( D + a1)(D + 2.a) = ( 140,72+3)(140,72+6) =21089.5

Hệ số sử sụng vật liệu là;

h =                   = 15547/21089.5 = 73,72%.

2.1. Chế tạo khuôn dập cắt lấy chi tiết F140,72:

Hình dạng tổng thể khuôn:

Thiết kế chày:

Đường kính chày theo danh nghĩa là: F140,72

Lực đột lỗ được tính bởi công thức sau:

              P = p s. d.S

Trong đó :

P : Lực tính toán để đột lỗ

s: Trở lực cắt của vật liệu, ứng với vật liệu là tôn silíc E34 thì ta có s= 43KG/mm

d : Đường kính lỗ đột

S : Chiều dày của vật liệu

Khi đó lực đột sẽ là :

              P = p s. d.S = p. 43.140,72.0,5 =   9500,7 (KG)

Trong thực tế lực cần thiết của máy lấy lớn hơn lực cắt tính toán bằng cách nhân thêm hệ số hiệu chỉnh 1,3 để tính đến các hiện tượng phụ khi cắt, chiều dày vật liệu không đều, độ mòn của mép cắt …

P= 1,3P + Qđ

ở đây ta có Qđ chính là áp lực của đệm dưới và áp lực nén của lò xo tấm gỡ.

Qđ = Qđệm + Qlò xo

Ta có thể tính gần đúng như sau :

Qđệm = 0,1P

Qlò xo = 0,06P

Qđ = 0,16P

Þ P= 1,3P + Qđ = 1,46P = 1,46.9500,7  = 13872(KG)

Ta có thể chọn máy ép trục khuỷu có giá trị lực danh nghĩa lớn hơn trị số lực ở trên  để thực hiện nguyên công này (P^m ≥14 Tấn).

Xác định kết cấu:

- Phần làm chày là vật liệu cứng, đắt tiền, dạng sản xuất có tính lắp lẫn cho nên chia làm hai phần: Phần cáo chày+phần chày. Phần áo chày làm bằng thép C45 có tính dẻo, phần chày làm bằng thép Y10, độ cứng sau nhiệt luyện đạt khoảng 60HRC. Cách ghép hai vật liệu này với nhau nhằm tăng bền cho cả cụm chi tiết, đồng thời chọn tuỳ ý chiều cao cho cả cụm chày.

- Phần làm cối cũng tương tự như vậy: Phần cối làm bằng vật liệu thép Y10A, phần áo cối làm bằng thép C45.

Phần cối dập căt. Nguyên công I

Khe hở giữa chày và cối:

Theo phần lý thuyết đã nêu trên, trị số khe hở z phụ thuộc vào một số yếu tố trong đó chủ yếu là tính chất cơ học của vật liệu,  chiều dày s của vật liệu và số hành trình của đầu trượt trong một phút. Giá trị khe hở z cho phép lấy trong một khoảng xác định nào đó mà vẫn đảm bảo chất lượng của mặt cắt

Đối với vật liệu tôn silíc E34 có chiều dày 0,5mm ta có trị số khe hở một phía lấy trong khoảng (3¸6)% chiều dày vật liệu

Tra bảng cho chi tiết dập cắt F140,72 ta có: z_min = 0.015

z_max = 0.065, d_c = 0.03, d_ch 0.02

Dc= (Dh - D)^+dc = (140,72-0,2)^+0,03 = 140,52^+0,03

Dch = (Dh - D - z_min )^-dch = (140,72- 0,2-0.015)^-0.02 = 140,505^-0.02

Trong đó :

Dh  : Kích thước danh nghĩa của chi tiết

Dc, Dch : Kích thước của cối, chày

D : Dung sai chi tiết D = 0,2mm

dc , dch  : dung sai cối, chày

z_min = khe hở minđến z_max = khe hở max (tra bảng)

Các kích thước tìm được đều phải thoả mãn công thức sau:

              d_c    +  d_ch ≤ (Zmax - Zmin)

              0,03+0,02 = 0.05 ≤ 0.05 = (0,065-0,015)

              d_ch = 0.02 ≤ d_c = 0.03 ≤ 0.05=D/4, Thoả mãn

Vì chày dễ gia công hơn nên thực tế thường lấy dung sai cối bằng hai lần dung sai của chày

Khi chế tạo chày và cối của một bộ khuôn thì cần phải chú ý xem các chi tiết để dập có yêu cầu gì về mặt kỹ thuật để từ đó ta có thể chọn ra cấp chính xác và cấp độ bóng cho chày và cối.

Các chi tiết làm việc của khuôn đột lỗ đòi hỏi chế tạo chính xác hơn cả là chày cối và trụ, bạc dẫn hướng. Độ bóng gia công các chi tiết khuôn được xác định bằng tính năng và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết. Phù hợp với điều đó ta dùng các phương pháp gia công cơ khí khác nhau để chế tạo các chi tiết.

Dung sai chế tạo các phần làm việc của chày và cối đột lỗ liên hệ chặt chẽ với trị số khe hở công nghệ giữa chúng, bởi vì dung sai làm tăng khe hở. Tuy nhiên nó không phụ thuộc vào trị số khe hở mà nó phụ thuộc vào các kích thước danh nghĩa của các phần làm việc

=> Kết luận:

- Vật liệu chày, phần cắt: Thép Y10A, độ cứng sau nhiệt luyện khoảng 60HRC. Phần áo chày: Vật liệu thép C45, (các kích thước cụ thể trong bản vẽ).

- Kích thước chày: D_ch = 140,505^-0.02 ; d_ch = 0,02

- Vật liệu cối, phần cắt: Thép Y10A, Phần áo cối: Thép C45 (kích thước cụ thể xin xem trong bản vẽ chi tiết).

 -Kích thước cối: D_c = 140,52^+0,03; d_c = 0.03

- Máy có lực ép ≥ 14 tấn.

- Các chỉ tiêu kỹ thuật khác xin xem trên các bản vẽ.

3. Nguyên công II: Đột 4 lỗ trong.

Hình tổng thể:

Thiết kế chày: lỗ F14 và 3 lỗ xung quanh.

- Lực đột một lỗ F14 trong trường hợp này được tính như sau:

              P = p s. d.S = p . 43. 14.0,5= 67,51(KG)

- Ba lỗ còn lại tính gần đúng là 3 lỗ tròn đường kính F50

Lực cần thiết để đột một lỗ sẽ là :

P = p s. d.S  = p.43.50.0,5 = 3375,5(KG)

Lực cần thiết để đột lỗ F14 và 3 lỗ sẽ là :

Pct = 67,51+3.3375,5 = 10194 (KG)

Như vậy lực cần thiết để dập là:

Pm = 1,46Pct

       = 1,46.10194 = 14883(KG)

- Ta có thể chọn máy ép trục khuỷu có giá trị lực danh nghĩa lớn hơn trị số tính toán để thực hiện nguyên công này (Pm ≥ 15t).

Khe hở giữa chày và cối:

- Với hình dạng phức tạp của 3 lỗ xung quanh ta tra bảng được: Khe hở chày cối: Z_min = 0,015, Z_max = 0,055, lấy Z = 0,03.

- Còn lỗ tròn F14; Z_min = 0,015, Z_max = 0,055,      d_m = 0,025, d_n = 0,015,

D_c= (Dh - D)^+dc

          = 14-0,2  = 13,80^+0.025

D_ch = (Dh -  D - Z_min)^-dch

     = 14-0.2-0,015 = 13,785^-0.015

=> Kết luận:

- Vật liệu chày, phần cắt: Thép Y10A, độ cứng sau nhiệt luyện khoảng 60HRC. Phần áo chày: Vật liệu thép C45, (các kích thước cụ thể trong bản vẽ).

- Kích thước chày: chày lỗ F14: D_ch = 13,785^-0.015; d_ch = 0,015

- Vật liệu cối, phần cắt: Thép Y10A, Phần áo cối: Thép C45 (kích thước cụ thể xin xem trong bản vẽ chi tiết).

- Kích thước cối: Chày lỗ F14: D_c = 13,80^+0.025; dc = 0.025

- Máy có lực ép  ≥ 14 tấn.

- Các chỉ tiêu kỹ thuật khác xin xem trên các bản vẽ.

4. Bước III: Đột 48 rãnh vành ngoài:

Hình tổng thể:

Phần cối đột 48 rãnh ngoài. Nguyên công III.

- Lực đột một rãnh này tính gần đúng cho một lỗ tròn F10

           P = p s. d.S = p . 43. 10.0,5= 675.1(KG)

 Pct = 48.P = 48.675,1 = 32404.8(KG).

Như vậy lực cần thiết để dập là:

Pm = 1,46Pct

       = 1,46.32404.8 = 47312(KG)

- Ta có thể chọn máy ép trục khuỷu có giá trị lực danh nghĩa lớn hơn trị số tính toán để thực hiện nguyên công này (Pm ≥ 48t).

Khe hở giữ chày và cối:

Với hình dạng phức tạp của 48 rãnh xung quanh ta tra bảng được: Khe hở chày cối: Z_min = 0,015,

Z_max = 0.05

Kết luận:

- Vật liệu chày, phần cắt: Thép Y10A, độ cứng sau nhiệt luyện khoảng 60HRC. Phần áo chày: Vật liệu thép C45, (các kích thước cụ thể trong bản vẽ).

- Vật liệu cối, phần cắt: Thép Y10A, Phần áo cối: Thép C45 (kích thước cụ thể xin xem trong bản vẽ chi tiết).

- Máy có lực ép  ≥ 48 tấn.

- Các chỉ tiêu kỹ thuật khác xin xem trên các bản vẽ.

CHƯƠNG 3: CÁC CHI TIẾT VÀ NGHUYÊN CÔNG PHỤ CỦAKHUÔN

1. Các chi tiết định vị của khuôn dập:

1.1. Định vị chính xác bằng chốt, bằng chính phần ăn sâu vào nhau, chính vì vậy các phần ăn sâu vào nhau cần gia công chính xác cao:

- Định vị áo chày với đế trên của khuôn,

- Định vị cối, áo cối với đế dưới của khuôn,

- Trong trường hợp cần tránh siêu định vị thì dùng một chốt trám + một chốt trụ.

- Dùng chốt để chặn các chày, không dùng vít để tránh vênh.

- Trong nguyên công I, để làm cữ giữ phôi ta dùng hai chốt, để tránh trường hợp sứt mẻ cối, để khoảng cách mép phôi tối thiểu là 3mm.

- Trong nguyên công II, để định vị chi tiết tròn ta cũng dùng 2 chốt chặn để đảm bảo các chi tiết đồng tâm.

- Trong nguyên công III, để định vị chi tiết sao cho các rãnh của các chi tiết trùng nhau ta dùng hai chốt, là lỗ F14, và lỗ F5 của nguyên công II, chốt F14 là chốt trụ, F5 là chốt trám.

1.2. Chi tiết trụ và bạc dẫn hướng:

Trụ và bạc dẫn hướng là hai chi tiết bắt buộc phải có trong một bộ khuôn đột dập, bởi vì nó là nguyên nhân chính dẫn đến độ chính xác theo yêu cầu của chi tiết. Chế tạo các chi tiết dẫn hướng phải có đặc điểm là có tính lắp lẫn cao để có thể lắp cho các loại khuôn khác nhau trong quá trình dập thử. Lắp ghép giữa trụ dẫn hướng và đế khuôn là lắp chặt, và lắp ghép giữa trụ dẫn hướng và bạc dẫn hướng là lắp lỏng để bạc dẫn hướng có thể chuyển động tịnh tiến lên xuống. Lắp ghép giữa bạc dẫn hướng là lắp chặt. Các kích thước của trụ và bạc dẫn hướng được tiêu chuẩn hoá theo tiêu chuẩn của nhà máy. Khi chế tạo trụ và bạc dẫn hướng thường phải đem đi nhiệt luyện đạt độ cứng 55 ¸ 60 HRC

1.3. Xác định chất bôi trơn.

Khi tạo hình chi tiết phải bôi trơn với mục đích làm giảm ma sát giữa vật liệu và dụng cụ gia công, giảm ứng suất dư trong kim loại, ngăn ngừa khuôn và sản phẩm không bị dính hoặc có vết lõm do mòn hoặc có vết xước

 Khi bôi trơn cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

-   Chất bôi trơn cần phải tạo ra được màng dầu vững bền, lâu khô, và chịu được áp lực cao .

-   Có độ dính tốt và phân bố đồng đều lớp bôi trơn trên bề mặt khuôn

-   Chất bôi trơn phải dễ dàng bị loại khỏi bề mặt của chi tiết sau khi gia công xong.

-   Không làm mất tính chất cơ học và hoá học trên bề mặt của dụng cụ và của chi tiết.

-   Có độ bền hoá học và không độc.

Chọn chất bôi trơn.     

Để khắc phục ma sát trong quá trình dập ta phải chọn chất bôi trơn hợp lý.

Do vật dập nông, vật liệu dập có độ cứng trung bình  ta chọn chất bôi trơn là dầu

1.4. Nguyên công làm sạch.

Trong mỗi nguyên công cần làm sạch bán thành phẩm, khuôn và bàn máy để quá trình làm nguyên công tiếp theo phế phẩm không bám vào thành sảm phẩm làm bề mặt sản phẩm bị mất độ bóng bề mặt.

Ngoài ra còn một số nguyên công khác : Chuyển bán thành phẩm tới vị trí gia công tiếp theo, nguyên công kiểm tra.

Sau khi ghép các chi tiết lá mỏng vào thành ro to cần có thêm nguyên công mài mặt trụ để đảm bảo độ chính xác và làm hết via.

KẾT LUẬN

     Qua quá trình thực hiện đề tài “Thiết kế và chế tạo khuôn đột dập lõi thép động cơ điện” chúng em đã học được rất nhiều những kiến thức và cách thức làm việc. Công việc chủ yếu đã được hoàn thành là:

1. Tìm hiểu về thị trường khuôn mẫu nối chung, dạng sản xuất sản phẩm bằng khuôn mẫu.

2. Tìm hiểu về công nghệ gia công bằng tia lửa điện (EDM), máy cắt dây (Wire EDM).

3. Thiết kế được ba bộ khuôn dập để sản xuất chi tiết lá thép tôn silíc dùng trong động cơ điện.

     Tuy nhiên với khuôn khổ của một bản đồ án tốt nghiệp chúng em tự nhận thấy còn nhiều thiếu xót do hạn chế bản thân chưa có nhiều kinh nghiệm trong kỹ thuật, cũng như còn thiếu nhiều điều kiện thực tế, tài liệu cho nên bản đồ án chỉ mang tính chất tượng trưng cho công việc thiết kế, cho quá trình tìm tòi học hỏi kiến thức, và rèn cách thức làm việc là chủ yếu.

     Em rất mong được sự chỉ bảo thêm của các thầy cô và bạn bè bổ xung để bản đồ án đạt kết quả tốt.

     Xin chân thành cảm ơn!

                                                          Sinh viên thực hiện

                                                          ………………..

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Bộ môn rèn dập, Công nghệ tạo hình vật liệu tấm

[2]. Bộ môn rèn dập, Sổ tay công nghệ dập nguội

[3]. PGS.TSKH Nguyễn Tất Tiến, Lý thuyết dập tạo hình

[4]. TS Phạm Văn Nghệ, Máy búa và máy ép thuỷ lực

[5]. Bộ môn Rèn dập, Thiết bị rèn dập - máy ép cơ khí

[6]. PGS.TSKH Nguyễn Tất Tiến, Lý thuyết biến dạng dẻo

[7]. TS  Vũ Hoài Ân, Gia công tia lửa điện CNC- Hà Nội 1996

[8]. TS  Vũ Hoài Ân, Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa-Hà Nội 1995

[9]. Nguyễn Thành Nhân, Nghiên cứu ảnh hưởng một số yếu tố công nghệ đến chất lượng chi tiết được gia công bằng phương pháp gia công tia lửa điện ( điện cực dây ).

Luận văn thạc sỹ cơ khí. Hà Nội 2003

[10]. TS  Hoàng Vĩnh Sinh, Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng chi tiết gia công bằng xung tia lửa điện.

Báo cáo luận án tiến sĩ kĩ thuật. Hà Nội 2003

 [11]. Thông tin trên Internet, với từ khoá: EDM, CNC, TECHNOLOGY, CAD, CAM,...

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"