Xem mẫu
- General Mechanical Engineering 4.143
§6. Các phương pháp gia công c bi t
phá
thể
Có thể chia ra làm 5 nhóm chính sau
nhó chí
- Phương pháp gia công b ng phóng i n ăn mòn: tia l a i n, xung i n, …
phá phó mòn:
- Phương pháp gia công bằng chùm tia: chùm tia iện tử, tia laser, plasma, ...
phá chù tia: chù iệ
- Phương pháp gia công bằng siêu âm
phá
- Phương pháp gia công bằng iện hoá học
phá iệ hoá
- Phương pháp gia công bằng cách phối hợp giữa các phương pháp nói trên
phá phố giữ phá
với nhau, giữa các phương pháp nói trên với phương pháp gia công cơ
nhau, giữ phá phá
thuần túy (ví dụ: mài iện hoá)
thuầ iệ hoá
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
General Mechanical Engineering 4.144
I. Phương pháp gia công bằng tia lửa iện (Electrical-Discharge Machining)
phá iệ lectrical-
M t s s n ph m c a phương pháp gia công bằng tia lửa iện
phá iệ
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
1
- General Mechanical Engineering 4.145
- c i m
+ Gia công kim loại bằng tia lửa iện là một dạng gia công bằng phóng tia
loạ iệ phó
lửa iện ể ăn mòn vật liệu gia công, khi truyền năng lượng qua rãnh
iệ liệ công, truyề lượ
dẫn iện
+ Chất lượng gia công không phụ thuộc tính chất cơ lý của vật liệu mà chỉ
Chấ lượ phụ thuộ chấ liệ chỉ
phụ thuộc các thông số về nhiệt
phụ thuộ nhiệ
- Nguyên lý gia công
+ Dòng iện một chiều từ nguồn qua biến trở R nạp vào tụ C
iệ chiề nguồ biế trở
+ Khi khe hở giữa hai i n c c ủ bé → xuất hiện tia lửa iện, chọc thủng
giữ xuấ hiệ iệ chọ thủ
lớp cách iện giữa hai iện cực, tạo nên rãnh dẫn iện. Nhiệt ộ ở vùng
iệ giữ iệ iệ Nhiệ
này lên ến hàng ngàn ộ làm chảy lỏng, ốt cháy phần kim loại trên bề
ngà chả ng, chá phầ loạ
mặt gia công (cực dương) và tạo nên hình dạng cần thiết tùy theo hình
dương) thiế
dạng của iện cực dụng cụ (cực âm)
iệ âm)
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
General Mechanical Engineering 4.146
+ Trong quá trình phóng iện, xuất hiện sự ion hoá cực mạnh ở vùng tác
quá trì phó iệ xuấ hiệ hoá
dụng và tạo nên áp lực va ập rất lớn, hắt kim loại bị phá hỏng ra khỏi
loạ phá khỏ
vùng gia công dưới dạng những hạt nhỏ hình cầu
dướ nhữ nhỏ
+ Toàn bộ quá trình trên xảy ra trong thời gian rất ngắn. Sau thời gian
Toà quá trì thờ ngắ thờ
phóng iện, mạch trở lại trạng thái ban ầu và khi iện áp của tụ ược
ph ó iệ trở trạ thá iệ ượ
nâng lên ến mức ủ ể phóng iện, quá trình trên lại xảy ra ở iểm có
ph ó iệ quá trì iể
khoảng cách gần nhất
khoả nhấ
+ ể ảm bảo cho quá trình gia công là liên tục, iều khiển iện cực dụng
quá trì iề khiể iệ
cụ i xuống sao cho khe hở giữa hai iện cực là không ổi và ứng với
xuố giữ iệ
iện áp nạp vào tụ C
iệ
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
2
- General Mechanical Engineering 4.147
+ Quá trình phóng iện ở vùng gia công như sau
Quá trì phó iệ
Dưới tác dụng của iện trường, các ion
Dướ iệ trườ ng,
dương tự do và các electron ược gia tốc,
ượ
tạo nên một kênh dẫn iện. Tia lửa iện
iệ iệ
hình thành tại ây do va chạm của các
thà chạ
ion (+) và electron (-) dẫn ến hình thành
(- thà
dòng plasma
Việ chạ giữ
Việc va chạm giữa các ion và electron
tạo ra nhiệt ộ cao trên cả hai cực của
nhiệ
dòng khí. ồng thời, nhiệt ộ cao tại hai
khí thờ nhiệ
cực làm chảy và hoá hơi các phần của
chả hoá phầ
vật liệu
liệ
Sự phóng iện chấm dứt, dòng plasma
phó iệ chấ
tắt. iện cực hoà tan trong dung dịch
iệ hoà
iệ ượ
cách iện và ược ưa ra ngoài
ngoà
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
General Mechanical Engineering 4.148
- Kh năng công ngh
+ Chỉ có thể gia công ược những vật liệu dẫn iện (kim loại, hợp kim, …).
Chỉ thể ượ nhữ liệ iệ loạ kim,
Có thể tạo nên những hình dạng phức tạp tùy thuộc và hình dạng tương
thể nhữ phứ thuộ
ứng của diện cực dụng cụ
diệ
+ ộ bóng bề mặt gia công thông thường ạt Ra = 6,3~3,2 µm, với hợp
thườ
kim cứng có thể ạt Ra = 1,6~0,8 µm. Vật liệu iện cực dụng cụ hay
thể liệ iệ
dùng là ồng thau, ồng ỏ, nhôm, gang tùy theo vật liệu gia công và
thau, nhôm , liệ
chất lượng, năng suất yêu cầu
chấ lượ ng, suấ
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
3
- General Mechanical Engineering 4.149
- M t s phương pháp gia công EDM
phá
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
General Mechanical Engineering 4.150
II. Phương pháp gia công bằng chùm tia laser (laser beam machining)
phá chù
- c i m
+ Tia laser là chùm tia ánh sáng ơn sắc, có tính ịnh hướng cao, bước
chù hướ cao, bướ
sóng rất ngắn nên có thể dùng hệ thống quang học tập trung nó trên một
ng ắ thể th ố
diện tích rất nhỏ, có mật ộ năng lượng rất cao → nhiệt ộ lên ến hàng
diệ nhỏ lượ nhiệ
ngàn ộ, có thể nung nóng, làm chảy và ốt cháy kim loại ở vùng nó tác
ng à thể ng, ch ả chá loạ
dụng vào
+ Bản chất: Trong vật li u laser có những ion hoạt tính. Khi những ion này
chấ nhữ hoạ nh. nhữ
ược kích thích lên mức năng lượng cao và tụt xuống mức năng lượng
ượ thí lượ xuố lượ
cơ sở → phát ra những lư ng tử, những lượng tử này bắn vào các ion
phá nhữ nhữ lượ
khác và các ion khác này cũng phát ra các lượng tử cứ như một dây
khá khá phá lượ
chuy n phản ứng làm tăng rất nhanh số hạt lượng tử. Nếu dùng thêm
phả lượ
những bộ cộng hưởng quang học thì tốc ộ tăng của những hạt lượng tử
nhữ hưở thì nhữ lượ
càng nhanh, lớn hơn và phát ra tia laser
nhanh, phá
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
4
- General Mechanical Engineering 4.151
- Nguyên lý gia công
+ Nguồn iện cấp qua biến thế và nắn dòng nạp
Nguồ iệ biế thế
vào hệ thống tụ. iện áp tối a của tụ là 2kV
thố iệ
1 2 3 4 5
ể iều khiển sự phóng iện tới èn phát xung
iề khiể phó iệ phá
B ph n
3 ặt ở một trong hai tâm của bộ phận phản xạ
phậ phả
cung ánh sáng 2 (ti t di n ngang hình ellipse)
(ti ellipse)
c p và
i u + Khi èn phát sáng, toàn bộ năng lượng sẽ tập
phá ng, toà lượ
trung vào v trí ặt thanh hồng ngọc 4ngọ
khi n
trí
6
+ Các ion Cr + 3 của thanh hồng ngọc bị kích lên
ngọ
7 mức năng lượng cao, khi tụt xuống sẽ phát ra
lượ cao, xuố phá
8 những lượng tử
nhữ lượ
9 + Nhờ hệ dao ộng gương phẳng 5 và 6, những
Nhờ phẳ nhữ
lượng tử này sẽ i lại nhiều lần qua thanh
lượ nhiề
hồng ngọc và kích thích các ion Cr khác ể
ngọ
+3
1. B ph n cung c p và i u khi n thí khá
2. B ph n ph n x ánh sáng rồi cùng phóng ra chùm tia lượng tử
phó chù lượ
3. èn phát xung 4. Thanh h ng ng c
5,6. Gương ph n x 7. Th u kính h i t + Hệ quang học 7 tập trung chùm tia và tác dụng
chù
8. Chi ti t gia công 9. Bàn gá chi ti t lên vật gia công 8 ặt trên bàn máy 9
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
General Mechanical Engineering 4.152
+ Quá trình tác d ng c a chùm tia laser vào v trí gia công như sau
Quá trì chù trí
V t li u gia công hút năng lư ng c a chùm tia laser và chuy n năng
chù
lư ng này thành nhi t năng
thà
t nóng v t li u gia công n nhi t có th phá h ng v t li u ó
phá
Phá h ng v t li u gia công và y chúng ra kh i vùng gia công
Phá chú
V t li u gia công ngu i d n sau khi chùm tia laser tác d ng xong
chù
- Kh năng công ngh
+ R t hi u qu khi dùng gia công lỗ nhỏ. ư ng kính nh nh t có th
nhỏ
t n 4µm
+ Gia công ư c các lo i v t li u khác nhau như kim lo i, th ch anh, kim
khá anh,
cương, rubi, …
cương, rubi,
+ Chi u sâu l có th t 12,7mm
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
5
- General Mechanical Engineering 4.153
III. Phương pháp gia công bằng siêu âm (ultrasonic machining)
phá siêu
- c i m
+ Gia công kim loại bằng siêu âm là một dạng của gia công cơ
loạ
+ Bản chất là dùng năng lượng va ập ồng thời của một số rất lớn các
chấ lượ thờ
hạt mài có tần số va ập cao lên mặt gia công ể tách những hạt kim
nhữ
loại rất nhỏ, có kích thước vài µm
loạ nhỏ thướ
- Nguyên lý gia công
+ Dao ộng có tần số cao (16~20KHz) từ máy phát phá
5 6
siêu âm truyền ến biến tử. Ở ây dao ộng iện
truyề biế iệ
ược biến thành dao ộng cơ học cùng tần số,
ượ biế thà
biên ộ dao ộng khoảng 5~10µm
khoả 5~10µ
4 7 + Thanh truyền sóng truyền dao ộng cần thiết từ
truyề truyề thiế
3 biến tử ến dụng cụ ể gia công kim loại
biế loạ
2
+ Dung dịch hạt mài ược ưa vào vùng gia công
ượ
1
dưới ầu dụng cụ
dướ
+ Tổng hợp chuyển ộng dao ộng của ầu dụng
chuyể
cụ và tác dụng của hạt mài sẽ chép lại hình thù
ché thù
của dụng cụ trên vật gia công ược gá ặt trên
ượ
bàn máy
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
General Mechanical Engineering 4.154
- V t li u ch t o d ng c
+ Thép carbon như C45, thép dụng cụ như Y8A, YA, thép hợp kim như
Thé thé thé
40X, 60Γ, …
+ Hạt mài thường dùng: cacbit bo, cacbit silic, korun iện, bột kim cương
thườ ng: bo, silic, iệ
+ Chất lỏng trong dạng huyền phù có ý nghĩa rất quan trọng trong việc gia
Ch ấ huy ề phù ngh ĩ trọ việ
công. Chất lỏng thường là nước, dầu mazút, dầu hoả, cồn, dầu máy,
công . Chấ thư ờ nướ maz ú hoả
dầu gai, dầu biến thế và dầu grixêrin
gai, biế thế
- Kh năng công ngh
+ Gia công ược cả vật liệu kim loại lẫn vật liệu bán dẫn và vật liệu phi
ượ liệ loạ liệ liệ
loạ
kim loại
+ Khi chi tiết gia công cố ịnh, có thể gia công ược lỗ thông hay không
tiế nh, thể ượ
thông, lỗ ịnh hình thẳng hoặc cong, cắt rãnh, cắt ứt, …
thông, thẳ hoặ rãnh,
+ Khi cung cấp cho phôi hay dụng cụ thêm một chuyển ộng phụ thì có
chuyể phụ thì
thể thực hiện ược các nguyên công phay, mài, tiện, cắt ứt, cắt ren, …
thể thự hiệ ượ phay, tiệ ren,
+ ộ chính xác gia công bằng siêu âm phụ thuộc nhiều yếu tố trong ó
chí phụ thuộ nhiề
những yếu tố cơ bản là ộ ồng nhất của hạt mài, sự tồn tại dao ộng
nhữ nhấ
ngang của dụng cụ, chế ộ gia công, ộ mòn của dụng cụ, …
chế công,
- Như c i m: dụng cụ mòn khá nhanhkhá
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
6
- General Mechanical Engineering 4.155
IV. Phương pháp gia công i n hoá (electrochemical machining)
phá hoá
- c i m
+ Có thể gia công ược nhiều dạng bề mặt phức tạp
thể ượ nhiề phứ
+ Khả năng gia công không phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu mà phụ
Khả phụ thuộ liệ phụ
thuộc vào thành phần hoá học của nó
thuộ thà phầ hoá
+ iện cực dụng cụ nói chung không bị mòn
iệ
+ Có thể ạt năng suất cao so với các phương pháp gia công khác trong
thể suấ phá khá
nhóm phương pháp iện vật lý và iện hoá
nhó phá iệ iệ hoá
suấ thì
+ Khi nâng cao năng suất thì bóng tăng. ây là ặc iểm mà chỉ
tăng. iể chỉ
phương pháp này mới có
phá
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
General Mechanical Engineering 4.156
- Nguyên lý gia công
+ Thực chất của phương pháp này là quá trình hoà tan iện cực dương
Thự chấ phá quá trì hoà iệ
ờ chấ iệ ệ
trong môi trường chất iện phân khi có dòng iện i qua
trư i
+ iện cực dương là vật gia công và iện cực âm là dụng cụ. Dụng cụ có
iệ iệ
dạng âm bản của mặt gia công
+ Cường ộ dòng iện i qua hai iểm tương ứng trên chi tiết gia công và
Cườ iệ iể tiế
vật liệu gia công tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai iểm ó
liệ nghị khoả giữ iể
→ Như vậy ở các iểm khác nhau trên cực dương có khoảng cách tới iểm
iể khá khoả iể
tương ứng trên cực âm mà khác nhau thì tốc ộ hoà tan vật liệu của cực
khá thì hoà liệ
dương vào chất iện phân sẽ khác nhau. Do ó, có thể tạo nên ược
chấ iệ khá nhau. thể ượ
hình thù bất kỳ tương ứng với hình thù của iện cực âm
thù thù iệ
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
7
- General Mechanical Engineering 4.157
- Yêu c u v dung d ch i n phân và hình th c gia công
Chấ iệ iệ hoá nhiề loạ khá
+ Chất iện phân dùng trong gai công iện hoá có nhiều loại khác nhau
miễn là dễ hoà tan trong nước và dễ kết hợp với kim loại gia công tạo
miễ hoà nướ loạ
thành một hợp chất dễ tách khỏi vật liệu gia công
thà chấ khỏ liệ
- Kh năng công ngh
+ Ch có thể gia công ược những vật liệu dẫn iện (kim loại, hợp kim, …)
thể ượ nhữ liệ iệ loạ kim,
+ Gia công các bề mặt phức tạp, ộ chính xác chi tiết phụ thuộc vào ộ
phứ chí tiế phụ thuộ
chính xác chế tạo iện cực dụng cụ
chí chế iệ
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
General Mechanical Engineering 4.158
V. Phương pháp gia công mài i n hoá (electrochemical grinding machining)
phá hoá
- c i m
+ Là phươngpháp tổng hợp các tác dụng của phương pháp gia công iện
phươngphá phá iệ
hóa và phương pháp cơ học của hạt mài
phá
+ Khả năng gia công không phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu mà phụ
Khả phụ thuộ liệ phụ
thuộc vào thành phần hoá học của nó
thuộ thà phầ hoá
+ iện cực dụng cụ nói chung không bị mòn
iệ
+ Có thể ạt năng suất cao so với các phương pháp gia công khác trong
thể suấ phá khá
nhóm phương pháp iện vật lý và iện hoá
nhó phá iệ iệ hoá
+ Có thể ạt năng suất cao so với các phương pháp gia công khác trong
thể suấ phá khá
nhóm phương pháp iện vật lý và iện hoá
nhó ph á iệ iệ hoá
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
8
- General Mechanical Engineering 4.159
- Nguyên lý gia công
1
2
3
4
5
6
Sơ mài i n hoá m t tr ngoài
hoá ngoà
+ Khi gia công, á mài là iện cực âm, chi tiết gia công là cực dương
công, iệ âm, tiế
+ Các hạt mài nhô lên tạo khe hở giữa chi tiết và á. Khe hở này chứa
giữ tiế chứ
ầy dung dịch chất iện phân. Khi có dòng iện một chiều chạy qua, quá
chấ iệ phân. iệ chiề chạ quá
trình iện hoá – hoà tan iện cực dương sẽ xảy ra trong vùng này
trì iệ hoá hoà iệ
+ Vật liệu bị hoà tan ược tách khỏi bề mặt gia công nhờ tác dụng cơ học
liệ hoà ượ khỏ nhờ
của hạt mài khi á mài chuyển ộng
chuyể
+ Vật liệu bị hoà tan cùng với chất iện phân ược những hạt mài chuyển
liệ hoà chấ iệ ượ nhữ chuyể
ộng cuốn ra ngoài, ồng thời chất iện phân mới ược phun vào chứa
cuố ngoà thờ chấ iệ ượ chứ
ầy vùng khe hở
+ Khi sử dụng phương pháp này, vận tốc á mài 20~30m/s, iện thế làm
phá iệ thế
việc 6~8V, cường ộ dòng có thể ến 2000A
việ cườ thể
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
General Mechanical Engineering 4.160
- Tính ch t c a á và dung d ch i n phân
+ á mài phải dẫn iện, thông thường á mài có thành phần là graphit hạt
phả iệ thườ thà phầ
mài và chất kết dính
chấ
+ Dung dịch chất iện phân thường dùng là nước thủy tinh hoặc dung dịch
chấ iệ thườ nướ thủ hoặ
CaNO3
- Kh năng công ngh
+ Có thể gia công mặt phẳng, mặt trụ, mặt ịnh hình hoặc mài sắc lưỡi cắt
thể phẳ ng, trụ hoặ lưỡ
của dụng cụ cắt
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien - Phan Hoang Long
9
nguon tai.lieu . vn