Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47
Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
1.1. Tổng quan về tình hình gia công tia lửa điện trên thế giới và Việt Nam
1.1.1. Sự xuất hiện của một công nghệ mới
Trong nửa thế kỷ qua, nhu cầu về các vật liêu cứng, lâu mòn và siêu cứng sử dụng cho
tuabin máy điện, động cơ máy bay, dụng cụ, khuôn mẫu … tăng lên không ngừng ở các
nước công nghiệp phát triển. Việc gia công những vật liệu đó bằng những công nghệ cắt
gọt thông thường ( tiện, phay, mài v.v…) là vô cùng khó, đôi khi không thể thực hiện
được.
Cách đây gần 200 năm, nhà nghiên cứu tự nhiên người Anh Joseph Priestley (1733-
1809), trong các thí nghiệm của mình đã nhận thấy có một hiệu quả ăn mòn vật liệu gây
ra bởi sự phóng điện. Nhưng mãi đến năm 1943, thông qua hàng loạt các nghiên cứu về
tuổi bền của các thiết bị đóng điện, hai vợ chồng Lazarenko người nga mới tìm ra cánh
cửa dẫn tới công nghệ gia công tia lửa điện. Họ bắt đầu sử dụng tia lửa điện để làm một
quá trình hớt kim loại mà không phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu đó.
Khi các tia lửa điên được phóng ra, vật liệu mặt phôi sẽ bi hớt đi bởi một quá trình điện -
nhiệt thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại, nó thay cho các tác động cơ học của
dụng cụ vào phôi. Quá trình hớt kim loại bằng điện nhiệt bởi sự phóng điện được gọi là “
gia công tia lửa điện” _( nguyên gốc tiếng Anh là “ Electrical Discharge Machining”, gọi
tắt là gia công EDM ).
1.1.2. Sự tiến bộ của các máy gia công tia lửa điện
Các máy đầu tiên của thới kỳ những năm 50-60 của thế kỷ 20 ít tự động hoá và không
tiện dùng lắm.
Ngày nay, với các thuật toán điều khiển mới, với các hệ thống điều khiển CNC cho phép
gia công đạt năng suất và chất lượng cao mà không cần đến sự tham gia trực tiếp của con
người. Các máy gia công tia lửa điện ngày nay được đặc trưng bởi mức độ tự động hoá
cao.
Các hệ thống điều khiển CNC trên thị trường đã có tiến bộ rất nhiều, đặc biệt là máy cắt
dây.
Các hệ điều khiển CNC trong nhiều năm qua đã có mặt ở các máy xung định hình, nhưng
đã mất nhiều thời gian hơn để có thể tận dụng mọi khả năng của chúng. Các chuyển động
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47
Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 2
hành tinh và chuyển động theo côngtua của một điện cực có hình dáng phức tạp. Ưu điểm
của phương pháp này là ở chỗ việc chế tạo điện cực rẻ hơn và nếu sử dụng điên cực phay
thì điều kiện dòng chảy sẽ tốt hơn và điên cực ăn mòn đều hơn. Một trong những đề tài
nghiên cứu chính đang được thực hiện ở Tây Âu và Nhật Bản là gia công 3 chiều đạt độ
chính xác cao. Tuy nhiên vẫn chưa đạt được kết quả mong muốn.
Sử dụng tối ưu công nghệ gia công tia lửa điện như một kĩ thuật sản xuất đòi hỏi phải áp
dụng rất nhiều bí quyết công nghệ (Know how). Ngày nay có khuynh hướng đưa ra nhiều
máy thông minh, chọn máy và điều chỉnh nhiều thông số mà người sử dụng đã đặt từ
trước. Điều đó làm giảm bớt các dữ liệu đầu vào mà người đứng máy phải quan tâm.
Khuynh hướng này là mạnh nhất đối với các máy cắt dây, ở đó các thuật toán điều khiển
tạo được một lượng hớt vật liệu tối ưu và làm giảm bớt nguy cơ đứt dây.
Ở các máy xung định hình, nhờ có hệ thống điều khiển CNC nên không cần phải dùng
người đứng máy có kinh nghiệm mà vẫn đạt được hiệu quả và chất lượng gia công cao.
Điều kiện gia công (như sự thoát phoi) thay đổi rất nhiều trong gia công xung định hình,
đến mức rất khó phát triển chiến lược điều khiển tuỳ chọn phù hợp với tất cả các hoàn
cảnh. Một số nhà chế tạo máy (như MITSUBISHI) cung cấp những hệ thống điều khiển
liên hệ ngược mà trong những điều kiện khó khăn nhất (như gia công lỗ tịt mà không có
thoát phoi cưỡng bức) cũng cho kết quả tốt hơn so với kết quả nhận được do sự điều
chỉnh các thông số của một người đứng máy có kinh nghiệm. Trong mọi trường hợp, hầu
hết các máy đều có mức độ tự động hoá cho phép làm việc rất lâu không có người đứng
máy, dù rằng không phải luôn luôn trong điều kiện tối ưu. Cùng với sự xâu dây tự động ở
máy cắt dây, sự tách phôi, thay pallet (thường được cung cấp bởi các hãng chế tạo phụ
tùng như hãng EROWA) và khả năng lập trình thì mức độ tự động tự động hoá trong gia
công tia lửa điện đã tăng lên rất nhiều.
1.1.3. Thị trường máy gia công tia lửa điện trên thế giới
Việc bán các máy gia công tia lửa điện trên phạm vi thế giới tăng 6% mỗi năm và vào
cuối những năm 90 là khoảng 12.000 máy một năm.
Nhật Bản là nước sản xuất và sử dụng nhiều máy gia công tia lửa điện nhất, chiếm 35%
tổng số máy trên thị trường thế giới. Thứ hai là châu Âu với 30%, sau đó là Mỹ với 15%
và châu Á với 12% tổng số máy.
Phạm vi của các máy được buôn bán trên thị trường thế giới là rất rộng và đa dạng: từ
những máy rất lớn ( như máy NASSOVIA) đến máy rất nhỏ và đặc biệt để gia công tế vi,
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47
Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 3
từ máy rẻ tiền, ít tự động hoá cỡ (10.000 – 15.000) USD/ máy của Trung Quốc, Đài
Loan, đến cỡ vài trăm ngàn USD/ máy của Tây Âu và Nhật Bản hoàn toàn tự động hoá
với các hệ thống CAD/CAM hiện đại.
Đối với người sử dụng, điều quan trọng là phải xác định các yêu cầu cụ thể phù hợp với
sản phẩm và quy mô sản xuất của mình và sau đó cần phân tích các tuỳ chọn sẵn có của
các hãng sản xuát máy từ mọi góc độ để đưa ra quyết định đúng đắn nhất trước khi mua
máy.
1.1.4. Tình hình gia công tia lửa điện ở Việt Nam
Trong khoảng một thập kỉ gần đây, công nghiệp gia công tia lửa điện EDM đã thâm nhập
vào Việt Nam. Số lượng các cơ sở sản xuất và nghiên cứu ở nước ta nhập các loại gia
công tia lửa điện ngày càng nhiều . Tuy nhiên việc đào tạo về công nghệ này thực sự
chưa được quan tâm ở các trường Đại học kỹ thuật và các Viện nghiên cứu . Ngày nay
máy gia công tia lửa điện xuất hiện rất nhiều ở Việt Nam. Hiện nay ở nước ta đã có
nhiều đề tài nghiên cứu về gia công EDM như : Luận án tiến sĩ kỹ thuật của tiến sĩ
Hoàng Vĩnh Sinh trường ĐHBK …Tại các Viện nghiên cứu và các xưởng gia công đã sử
dụng máy gia công tia lửa điện để gia công các chi tiết phức tạp. Các doanh nghiệp Cơ
khí ở Việt Nam được trang bị các máy gia công EDM, chủ yếu là trong lĩnh vực chế tạo
khuôn mẫu, chiếm khoảng 20%-50% tùy theo độ phức tạp về kết cấu của sản phẩm. Một
số cơ sở gia công khuôn mẫu có trang bị các máy EDM ở nước ta như: Xưởng gia công
cơ khí trường ĐHBK, công ty chế tạo khuôn mẫu Trung Việt …
Một số loại máy hiện đang có tại VN
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47
Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 4
Máy cắt tia lửa điện kỹ thuật số DK7740D
Máy cắt tia lửa điện kỹ thuật số DK7750D
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47
Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 5
Máy dùng tia lửa điện thành hình EDM450
Máy cắt tia lửa điện kỹ thuật số DK7732-H