Thiết kế khuôn chế tạo bánh răng Cycloid ăn khớp trong ứng dụng công nghệ gia công tia lửa điện

hốt Chương 3 Bánh răng Cycloid và phương pháp chế tạo 1. Khảo sát đường cong Cycloid 1.1. Phương trình Cycloid 1.2. Đường Epicycloid 1.3. Đường hypocycloid 2. Thiết kế bánh răng Cycloid 2.1. Vẽ các đường cong thuộc họ Cycloid 2.1.1. Vẽ đường cong Cycloid 2.1.2. Vẽ đường cong Epicycloid 2.1.3. Vẽ đường cong Hypocycloid 2.2. Thiết kế bánh răng Cycloid 2.2.1. Thông số của bộ truyền 2.2.2. Chế tạo bánh răng chủ động 2.2.2. Chế tạo bánh răng bị động 3. Các phương pháp tạo hình đường cong Cycloid 3.1. Phương pháp phay định hình 3.2. Phương pháp bao hình 3.3. Phương pháp dập thể tích Chương 4: Ứng Dụng công nghệ gia công tia lửa điện để gia công khuôn 1. Tổng quan về phương pháp tia lửa điện 1.1. Giới thiệu chung 1.2. Nguyên lý và bản chất của quá trình phóng điện 1.2.1. Nguyên lý của quá trình phóng điện 1.2.2.Bản chất của quá trình phóng điện 1.2.3. Cơ cấu tách vật liệu 1. 3. Các quá trình trong khi gia công tia lửa điện 1.3.1. Quá trình đánh lửa qua khe hở 1.3.2. Quá trình phát sinh năng lượng trên điện cực 1.3.3. Quá trình thủy khí động học trong khe hở 1.4. Các phương pháp gia công tia lửa điện 1.4.1. Phương pháp gia công xung định hình 1.4.2. Phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện 1.4.3. Các phương pháp khác 2. Các đặc điểm của quá trình gia công tia lửa điện xung định hình 2.1. Các thông số công nghệ cơ bản 2.2. Điện môi 2.2.1. Cách điện 2.2.2. Ion hóa 2.2.3. Làm nguội 2.2.4. Vận chuyển phoi 2.3. Điện cực 2.3.1. Yêu cầu của vật liệu điện cực 2.3.2. Các loại vật liệu chế tạo điện cực 2.3.3. Quy trình chế tạo Graphit 2.3.4. Quá trình cơ nhiệt trên các bề mặt điện cực 2.3.5. Sự ăn mòn điện cực 2.4. Lượng hớt vật liệu và chất lượng bề mặt khi gia công tia lửa điện Mở đầu Lý do chọn đề tài Sự phát triển của công nghiệp đặt ra nhu cầu phải tải năng lượng trên những quãng đường lớn, từ nguồn sản xuất lớn đến nơi tiêu thụ. Tùy theo công suất và khoảng cách vận chuyển người ta có thể áp dụng các loại truyền động khác nhau. Bao gồm ba loại truyền động: truyền động cơ khí, truyền động thủy lực và truyền động điện. Nhưng truyền động thủy lực vượt trội hơn hẳn với các ưu điểm: công suất lớn, truyền động êm, phòng được tình trạng quá tải, độ nhạy và độ chính xác cao, truyền động vô cấp và cho phép đảo chiều chuyển động. Kích thước nhỏ gọn, công suất lớn đã tạo ra ưu thế tuyệt vời và hệ thống truyền động thủy lực đã trở nên rất thịnh hành trong những năm gần đây. Đặc biệt được ứng dụng phổ biến trong các nghành mũi nhọn như: công nghiệp chế tạo máy bay và các thiết bị bay, trong các dây chuyền sản xuất tự động và các hệ thống sản xuất linh hoạt, trong các máy nâng hạ, cần cẩu, máy xây dựng… Tuy nhiên để đạt được những ưu điểm đó thì Bơm thủy lực thể tích lại có yêu cầu rất cao về công nghệ chế tạo và độ chính xác. Vì vậy mà truyền động thủy lực tuy có nhiều ưu điểm nhưng vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống. Trong những năm gần đây, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là sự ra đời và ứng dụng máy tính, với các chương trình CAD - trợ giúp trong việc thiết kê, các chương trình CAM - trợ giúp trong chế tạo và các loại máy gia công CNC đời mới đã giúp đáp ứng được yêu cầu gia công các chi tiết phức tạp với độ chính xác cao như các chi tiết trong hệ thống thủy lực. Chính những tiến bộ đó đã thức đẩy và phát huy những thế mạnh của ngành gia công chế tạo khuôn mẫu thêm phát triển. Ngày nay với xu thế phát triển toàn cầu hóa, một dạng sản phẩm được cung cấp và sử dụng trên phạm vi toàn thế giới. Chính vì thế mà số lượng sản phẩm trong mỗi loại sản phẩm là rất lớn. Các sản phẩm khuôn mẫu cũng chính vì thế mà được ứng dụng ngày càng nhiều. Trước tình hình ứng dụng các hệ thống thủy lực còn hạn chế và khả năng to lớn của các phương pháp công nghệ hiện đại, tôi nhận thấy việc ứng dụng các công nghệ mới vào thiết kế, chế tạo các chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao là hoàn toàn khả thi và sẽ góp phần thúc đẩy những ứng dụng mới trong ngành công nghiệp còn đang trong giai đoạn hình thành và phát triển ở Việt Nam. Vì vậy tôi đã chọn đề tài: “ Thiết kế khuôn chế tạo bánh răng Cycloid ăn khớp trong ứng dụng công nghệ gia công tia lửa điện ” Mục đích nghiên cứu Áp dụng bơm bánh răng trong truyền động thủy lực. Khảo sát và vẽ đương cong cycloid. Thiết kế bánh răng Cycloid. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ tia lửa điện trong chế tạo khuôn. Với thời gian nghiên cứu có hạn, hơn nữa nội dung đề tài bao gồm nhiều kiến thức còn mới mẻ nên đồ án này khó tránh khỏi còn nhiều thiếu xót. Vì vậy em rất mong nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý của các thầy cô để đồ án này được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Tạ Duy Liêm đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho em trong suốt quá trình em thực hiện nhiệm vụ của mình. Em cũng xin gửi lời cám ơn tới các thầy, cô giáo trong khoa đã cho em những ý kiến quý báu. Chương 1 Tổng quan về Bơm Thủy lực Bơm thủy lực thể tích thể tích đã được đưa vào sử dụng từ rất lâu. Từ thời văn minh cổ như Hy Lạp cổ, BabyLon hay Trung Quốc, các cột nước có áp suất đã được dùng để truyền nước đi xa hoặc lên cao được coi là các hệ thống truyền động thể tích đầu tiên được con người áp dụng để phục vụ cuộc sống. Đến thời Alexandre Đại Đế đã xuất hiện máy bơm thủy lực đầu tiên phục vụ cho việc chữa cháy và có thể coi đó là máy bơm thủy lực đầu tiên của loài người. Tuy ra đời rất sớm như vậy nhưng mãi đến thế kỷ 19, các hệ thống truyền động thủy lực mới được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng nhiều hơn. Ramelli là một trong những nhà vật lý đầu tiên đánh dấu sự phát triển mới của máy bơm thể tích với sự ra đời của máy bơm Roto đầu tiên. Đến đầu thế kỷ 20, với sự phát triển của khoa học công nghệ, công nghệ chế tạo đã dần đáp ứng được những yêu cầu khắt khe của các chi tiết chính xác trong hệ thống thủy lực, các Bơm thủy lực thể tích đã được chú ý hơn rất nhiều và đã có những bước nhảy vọt đánh dấu sự lên ngôi của các ứng dụng truyền động thủy lực trong các nghành mũi nhọn hàng đầu của nền công nghiệp hiện đại. Với bề dày phát triển, hiện nay Bơm thủy lực thể tích đã có một hệ thống phân loại tương đối hoàn chỉnh. Phân loại Bơm thủy lực thể tích thể tích theo nguyên lý tác động: Bơm thủy lực Bơm thủy lực Piston Bơm thủy lực Roto Bơm Piston đơn Bơm Piston dãy phẳng Bơm Piston hướng kính Bơm cánh gạt Bơm bánh răng 1. Bơm thủy lực thể tích Piston: Các bơm Piston làm việc theo nguyên lý là sự thay đổi thể tích làm việc được tạo nên bởi chuyển động tịnh tiến của Piston trong xy lanh. Loại bơm Piston có khả năng tạo được áp suất rất cao. Chúng có thể làm việc trong điều kiện áp suất tới 1000at, nhưng lưu lượng nhỏ từ 200-500 cm3/vg. Tùy theo cách bố trí xy lanh mà nhóm máy Piston được chia thành các loại: bơm Piston đơn, bơm Piston dãy phẳng, bơm Piston hướng kính và bơm Piston hướng trục. Bơm Piston đơn: Dựa vào sự chuyển động của Piston trong xy lanh, làm thay đổi thể tích chứa chất lỏng trong xy lanh mà chất lỏng được chuyển từ van hút qua ống đẩy. Lượng nước được tập trung rất lớn trong ống dẫn trong khi thể tích không thay đổi đã làm tăng áp suất trong buồng đẩy. Hình 1.1: Bơm Pistong đơn Do bơm ½ chu kỳ hút và ½ chu kỳ đẩy nên lượng nước được bơm trong 1 chu kỳ không ổn định. Khi cho piston làm việc cả 2 phía, với 2 cặp van hút và van đẩy, ta có bơm piston đơn tác dụng kép. Bơm piston đơn tác dụng kép có 2 lần hút và đẩy trong 1 chu kỳ làm việc, lưu lượng trong trường hợp này đều hơn trong trường hợp bơm piston tác dụng đơn. Hình 1.2: Bơm Piston đơn tác dụng kép Bơm Piston dãy phẳng: Bơm Piston dãy phẳng là một bơm Piston nhiều lần tác dụng, nó gồm nhiều bộ xy lanh – Piston đơn bố trí song song trong một mặt phẳng. Số lượng Piston thường là ba. Bơm piston dãy phẳng có số cặp piston – xy lanh là lẻ được dùng nhiều hơn bởi vì trong loại bơm này lưu lượng trong mỗi chu kỳ đều hơn. Các cần Piston được nối với một trục khủy làm nhiệm vụ biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của các piston và ngược lại. Bơm piston dãy phẳng thường cho áp suất rất cao từ 200-700 at và lưu lượng không lớn lắm khoảng 300cm3/vg. Hình 1.3: Bơm Piston dãy phẳng 1.3. Bơm Piston hướng kính: Bơm Piston hướng kính là bơm Piston nhiều lần tác dụng có các piston được bố trí hướng tâm với nhau trong 1 block xy lanh. Tùy theo block xy lanh đó quay hay đứng yên mà chia ra 2 loại: Bơm piston hướng kính có block xy lanh quay và bơm piston hướng kính có block xy lanh không quay. Bơm piston hướng kính có block xy lanh không quay Trong loại bơm này, các piston trong block xy lanh được dẫn động nhờ chuyển động quay của một ngõng trục lệch tâm. Trong trường hợp này, các họng hút và họng đẩy được bố trí trên block xy lanh và thực hiện việc phân phối bằng van. Cũng như bơm piston dãy phẳng, áp suất được tạo bởi loại bơm này rất cao. Hình 1.4: Bơm Piston hướng kính có block xy lanh không quay Bơm piston hướng kính có block xy lanh quay Block xy lanh quay trong một vỏ lệch tâm. Chính độ lệch tâm giữa vỏ và block xylanh tạo nên hành trình chuyển động của Piston. Loại kết cấu này thực hiện việc phân phối chất lỏng ở phía tâm, tức phân phối qua trục. Hình 1.5: Bơm Piston hướng kính có block xy lanh quay 1.3. Bơm Piston hướng trục Bơm Piston hướng trục là một loại bơm piston tác dụng nhiều lần với các piston được bố trí song song ( hoặc nghiêng một góc nào đó ) quanh trục của block Xy lanh. Chuyển động tịnh tiến của các Piston trong xy lanh được thực hiện nhờ một cơ cấu đĩa nghiêng làm điểm tig hay nối khớp với một đầu Piston. Đĩa nghiêng này nghiêng một góc a so với trục của block xylanh ( không song song ) nhưng bơm vẫn làm việc theo nguyên lý của bơm Piston hướng trục. Hiện nay, bơm Piston hướng trục là một loại bơm Piston được sử dụng rất rộng rãi vì những ưu điểm sau: + Kích thước nhỏ gọn + Công suất trên một đơn vị trọng lượng lớn + Momem quán tính nhỏ + Tạo được áp suất rất cao vận tốc quay tới 300v/ph + Hiệu suất lưu lượng cao Tuy nhiên đòi hỏi gia công chính xác nên giá thành của bơm này cao. Hình 1.6: Bơm Piston hướng trục 2. Bơm thủy lực thể tích Roto Bơm thủy lực thể tích Roto là những máy trong đó chuyển động chính của máy là chuyển động quay. Bơm thủy lực thể tích Roto xuất hiện vào cuối thế kỷ 19. Đặc điểm của các loại bơm này là kích thước nhỏ gọn, làm việc tin cậy, lưu lượng lớn, có thể làm việc với số vòng quay lớn. Vì vậy chỉ tiêu kinh tế của loại bơm này cao. Tuy nhiên so với các loại bơm Piston, khả năng tạo áp suất của các loại bơm Roto thấp hơn, khoảng áp suất làm việc thông dụng là 20 - 180 at. Bơm thủy lực thể tích Roto bao gồm: Bơm và động cơ bánh răng, bơm và động cơ trục vít, bơm và động cơ cánh gạt. 2.1. Bơm cánh gạt: Bơm cánh gạt là một loại Bơm thủy lực thể tích Roto có kết cấu đơn giản và làm việc ít ồn. Bơm cánh gạt có khả năng điều chỉnh được lưu lượng, phạm vi làm việc của bơm cánh gạt tương đối hẹp. Nó được dùng nhiều trong các hệ thống máy công cụ, trong giao thông vận tải, trong công nghiệp hóa chất... Cấu tạo của bơm cánh gạt bao gồm: Roto, Stato, và các cánh gạt. Trên Roto có xẻ các rãnh để các cánh gạt chuyển động tịnh tiến ở trong. Roto và Stato được đặt lệch tâm nhau để tạo nên sự thay đổi thể tích khoang làm việc khi Roto và Stato có chuyển động tương đối với nhau. 1- Roto 2- Stato 3- Cánh gạt Hình 1.7: Bơm cánh gạt Nguyên lý hoạt động: Khi bơm làm việc, các cánh gạt luôn tì sát vào thành Stato dưới tác dụng của lực đẩy ly tâm hoặc từ lực lò xo. Thể tích V nối thông với khoang hút được mở rộng ra sẽ hút chất lỏng theo khoang hút vào. Khi chuyển sang vùng V’, thể tích này sẽ bị thu hẹp lại và đẩy chất lỏng vào khoang đẩy. 2.2.Bơm thủy lực thể tích bánh răng: Bơm thủy lực thể tích bánh răng là loại bơm Roto làm việc dựa trên nguyên lý của cặp bánh răng ăn khớp. Đây là loại bơm Roto được sử dụng rộng rãi vì những ưu điểm: kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, độ tin cậy cao, kích thước nhỏ gọn, số vòng quay và công suất truyền trên một đơn vị trọng lượng lớn. Hình 1.8: Bơm bánh răng Kế cấu chính của bơm bánh răng bao gồm: 1-Bánh răng chủ động 2-Bánh răng bị động 3-Stato 4-Ống hút 5-Ống đẩy 6-Van an toàn. Nguyên lý làm việc: Bánh răng chủ động được nối với trục của bơm quay và kéo theo bánh răng bị động quay. Chất lỏng ở trong các rãnh răng theo chiều quay của bánh răng, được vận chuyển từ khoang hút đến khoang đẩy vòng theo vỏ bơm. Theo nguyên lý ăn khớp của bánh răng mà ta có 2 loạii bơm bánh răng: Bơm bánh răng ăn khớp ngoài và bơm bánh răng ăn khớp trong. 1 – bánh răng chủ động 2 – bánh răng bị động 3 – stator 4 – lưới chắn Hình 1.9: Bơm bánh răng ăn khớp trong Bơm thủy lực thể tích bánh răng ăn khớp ngoài có cấu tạo đơn giản, bền chắc và rẻ tiền. Tuy nhiên nó có một nhược điểm cơ bản là khi làm việc, do áp suất tăng đột ngột ở vùng đẩy nên tiếng ồn rất lớn. Ngoài ra, khi bơm có lưu lượng lớn, số răng nhiều, kích thước hướng kính của máy cũng rất lớn. Để khắc phục những nhược điểm này, người ta sử dụng Bơm thủy lực thể tích bánh răng ăn khớp trong. Bơm bánh răng ăn khớp trong thường được dùng trong những trường hợp yêu cầu độ cứng vững tiếng ồn nhỏ, bền và hoạt động tin cậy. Bơm này luôn có bánh răng chủ động và bánh răng bị động đặt lệch tâm. Bánh răng chủ động được định tâm bởi trục bơm còn bánh răng bị động được định tâm bởi Stato. Để đảm bảo những yêu cầu của bơm loại này thì biên dạng của bánh răng chủ động và bị động thường phức tạp hơn các bơm thông thường khác. Chúng thường có biên dạng: Cycloid, logarit …Lưới chắn chính là bộ phận ngăn khoang hút và khoang đẩy.Chính vì thế mà kết cấu của bơm lại tương đối đơn giản. Lưu lượng của bơm này không cao và áp suất cũng thấp. Nhưng nó đặc biệt hữu hiệu trong những trường hợp cần sụ dẻo dai, bền bỉ và ổn định. Vì vậy phạm vi ứng dụng của bơm không nhiều. Chương 2 Bánh răng Cycloid ăn khớp trong 1.Khái niệm Cơ cấu bánh răng là cơ cấu ăn khớp có độ chính xác cao dùng để truyền chuyển động quay giữa các trục với tỷ số truyền xác định nhờ sự ăn khớp của các bánh răng. So với các truyền động khác, truyền động bánh răng có nhiều ưu điểm nổi bật: + Kích thước bộ truyền nhỏ + Khả năng tải lớn + Tỷ số truyền lớn + Đảm bảo tỷ số truyền không thay đổi + Hiệu suất truyền động cao + Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy 2.Công dụng Với những ưu điểm trên nên bộ truyền báng răng được sử dụng rất phổ biến trong các máy, từ đồng hồ, máy công cụ, máy nông nghiệp, ô tô, động cơ đốt trong, cần trục, bơm ... Phạm vi sử dụng của báng răng rất lớn cả về truyền lực và truyền động. Truyền động bánh răng có thể truyền công suât từ nhỏ đến lớn ( 300 MW ). Với vai trò truyền động, tốc độ vòng quay của các bánh răng trong các bánh răng trong các cơ cấu truyền chuyển động có thể đạt tới 200m/s. Các dạng truyền động bánh răng theo công dụng: Tùy theo công dụng của truyền động người ta chia ra truyền vận tốc, động lực, truyền đông số và các truyền động có công dụng khác. + Truyền động tốc độ: bộ truyền này thường được sử dụng để truyền động ở các cơ cấu có tốc độ cao như: máy bay, hộp giảm tốc của tuabin .. + Truyền động lực: Bộ truyền động này thường được sử dụng để truyền lực lớn như trong các máy cán, các ô tô tải, máy kéo, máy xúc .. + Truyền động số: truyền động đảm bảo chính xác góc quay giữa bánh răng chủ động và bị động. Truyền động này được sử dụng trong các máy gia công chính xác.. + Truyền động có công dụng chung: truyền động này được sử dụng rộng rãi trong nghành chế tạo máy, có vận tốc và tải trọng nhỏ. Tùy theo vận tốc truyền động được chia ra: Truyền động rất chậm: v <= 0.5m/s Truyền động chậm: v = 0.5 - 3m/s Truyền động trung bình: v = 3 - 15m/s Truyền động tốc độ cao: v > 15m/s Khả năng đáp ứng nhu cầu truyền động lớn, phạm vi truyền động rộng với nhiều ưu điểm, truyền động bánh răng đang ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn trong công nghiệp. Vì vậy nhu cầu sử dụng và sửa chữa bánh răng ngày càng lớn. Ở các nước công nghiệp phát triển đã xây dựng các nhà máy, phân xưởng chuyên sản xuất bánh răng với trình độ cơ khí hóa và tự động hóa cao. Ở Việt Nam chưa có nhà máy sản xuất bánh răng chất lượng cao nhưng nhu cầu sử dụng là rất lớn. Các bộ truyền được nhập ngoại theo các cơ cấu máy và do đó nhu cầu sửa chữa thay thế cũng rất lớn. Với xu thế phát triển, trong tương lai không xa các nhà máy này sẽ hình thành và phát triển trong nước. 3. Phân loại: Do đặc tính truyền động và các yếu tố ảnh hưởng phong phú và đa dạng nên người ta có thể phân loại bánh răng theo nhiều tiêu chí khác nhau: Phân loại theo vị trí tương đối giữa các trục ta có các lạo truyền động: + Truyền động bánh răng trụ: được dùng để truyền chuyển động giữa các trục song song với nhau, đặc điểm của loại truyền động này là giữ nguyên được hướng và phương của chuyển động. + Truyền động bánh răng côn: được dùng để truyền chuyển động giữa các trục vuông góc với nhau, loại truyền động này được sử dụng khi cần thay đổi phương của chuyển động. Phân loại theo phương của răng ta có các bộ truyền: + Bộ truyền răng thẳng: là bộ truyền sử dụng các bánh răng có phương của răng song song với các đường sinh, ưu điểm của bộ truyền này là đơn giản dễ chế tạo. + Bộ truyền răng nghiêng: là bộ truyền sử dụng các bánh răng có phương của răng không song song với các đường sinh, ưu điểm của bộ truyền là khả năng truyền công suất lớn hơn và êm hơn bộ truyền bánh rang thẳng nhưng nhược điểm là khó chế tạo và trong quá trình truyền động luôn sinh ra lực dọc trục. + Bộ truyền răng chữ V: răng của các bánh răng được thiết kế theo hình chữ V đã khắc phục được lực dọc trục nhưng bộ bánh răng chữ V lại khó chế tạo. Phân loại theo vị trí ăn khớp ta có các bộ truyền ăn khớp ngoài và bộ truyền ăn khớp trong. Phân loại theo biên dạng răng ta có các bộ truyền sử dụng các loại biên dạng: biên dạng thân khai, biên dạng Novikov, biên dạng Cycloid. 3. Các dạng ăn khớp 3.1. Ăn khớp dạng thân khai Truyền động bánh răng thân khai, profin răng có dạng thân khai của vòng tròn, được dùng rộng rãi nhất vì cặp răng được gia công bằng dụng cụ cắt có cạnh thẳng, dễ đảm bảo độ chính xác cao, không bị ảnh hưởng bởi sai số khoảng cách trục. Hình 2.1: Cặp bánh răng thân khai Cặp biên dạng thân khai do Euler tìm ra năm 1754. Sự hình thành đường thân khai của một vòng tròn là do một điểm cố định trên một đường thẳng lăn không trượt trên đường tròn vạch ra trên mặt phẳng chứa vòng tròn đó. Đường tròn triển khai được gọi là đường tròn cơ sở. Đường tiếp tuyến dùng xây dựng đường thân khai gọi là đường thẳng dẹt sinh. Hình 2.2: Sự hình thành đường thân khai Các điểm A1, A2, A3 .. là các điểm tiếp theo của điểm A trên đường thẳng dẹt sinh khi nó chuyển động bao hình trên đườg tròn cơ sở. Các điểm C1, C2, C3. . là các tâm của đườn thân khai. Trên một đường tròn cơ sở có bán kính xác định có thể xây dựng nhiều đường thân khai như nhau Các đường thân khai dựng trên các đường tròn cơ sở khác nhau đồng dạng với nhau. Kích thước của đường thân khai chỉ phụ thuộc vào bán kính của đườg tròn cơ sở.Bán kính đường thân khai luôn luôn thay đổi, phụ thuộc vào vị trí của tâm thân khai. Hình 2.3: Nhiều đường thân khai hình thành từ một vòng tròn cơ sở Các tính chất của đường thân khai: + Đường thân khai không có điểm nào nằm trong đường tròn cơ sở. + Pháp tuyến của đường thân khai là tiếp tuyến của đường tròn cơ sở và ngược lại. + Tâm cong C tại điểm nào đó của đường thân khai nằm trên vòng tròn cơ sở. Bán kính cong A1C bằng cung lăn AC. + Các đường thân khai trên cùng một đườn tròn cơ sở là những đường cách đều và có thể chồng khít lên nhau, khoảng cách giữa các đường thân khai bằng cung chắn giữa các đường thân khai đó trên đường tròn cơ sở. Các ưu điểm của truyền động bánh răng thân khai: + Biên dạng không quá phức tạp, dễ đảm bảo độ chính xác nên dễ gia công. + Các biên dạng thân khai đều giống nhau, hình dạng răng phụ thuộc vào bán kính đường tròn cơ sở của bánh răng ăn khớp với nó, vì thế một bánh răng có thể ăn khớp với nhiều bánh răng có đường kính khác nhau. + Tỷ số truyền vẫn được đảm bảo và không ảnh hưởng bởi sai số khoảng cách trục. + Trong quá trình ăn khớp, bán kính vòng lăn, đường ăn khớp và góc ăn khớp luôn luôn cố định. 3.2. Bánh răng ăn khớp Novikov Răng ăn khớp Nivokov có profin răng được chế tạo theo cung tròn, profin răng lõm có bán kíng lớn hơn profin răng lồi. Sự khác nhau giữa ăn khớp Novikov và ăn khớp thân khai là đường ăn khớp không nằm theo chiều ngang mà theo chiều cao tạo thành góc 90o với phương của răng. Hình 2.4: Bánh răng vad sự ăn khớp Novikov Trong quá trình làm việc điểm tiếp xúc của các răng dịch chuyển theo đường thẳng song song với các trục quay của bánh răng. Đường này được gọi là đường ăn khớp. Khoảng cách từ gốc ăn khớp tới đường ăn khớp được gọi là hế số dịch chỉnh e. Hệ số dịch chỉnh e có quan hệ với tốc độ trượt của các bề mặt răng. Khi chạy nhanh các răng ăn khớp với nhau trên toàn bộ chiều cao nên ăn khớp điểm trở thành ăn khớp đường. Ưu điểm của bộ truyền ăn khớp Novikov là có khả năng chịu tải trọng lớn và độ chống mài mòn cao hơn ăn khớp thân khai. Bởi vậy bộ truyền ăn khớp Nivokov luôn là ưu tiên chọn lựa của các may móc phải làm việc trong thòi gian dài và phải đảm bảo tải trọng lớn. Trong ăn khớp Novikov không ăn khớp theo chiều cao cho nên các bánh răng có dạng răng nghiêng, cũng chíng vì vậy mà bộ truyền ăn khớp Novikov chạy êm hơn bộ truyền ăn khớp thân khai. 3.3. Bánh răng ăn khớp Cycloid Đây là dạng ăn khớp không tiêu chuẩn, profin đỉnh răng có dạng Epicycloid, profin chân răng có dạng hypocycloid. Đường Cycloid là tập hợp quỹ đạo chuyển động của một điểm thuộc một đường tròn khi nó lăn không trượt trên một đường thẳng. Đường Epicycloid là tập hợp quỹ đạo chuyển động của một điểm thuộc một đường tròn khi nó lăn không trượt phía ngoài một đường tròn khác. Đường hypocycloid là tập hợp quỹ đạo chuyển động của một điểm thuộc một đường tròn khi nó lăn không trượt phía trong một đường tròn khác. Hình 2.5: Bánh răng Cycloid Các bộ truyền bánh răng biên dạng Cycloid thường được sử dụng trong các bộ truyền yêu cầu độ chính xác cao và làm việc êm như: trong đồng hồ đeo tay, đồng hồ treo tường, đồng hồ so… Các ưu điểm của bộ truyền bánh răng Cycloid: + Độ chính xác cao + Độ ồn cực thấp + Hiệu suất rất cao + Hệ số trùng khớp lớn + Áp suất tiếp xúc cực đại nhỏ vì biên dạng lồi tiếp xúc với biên dạng lõm + Hệ số trượt là hằng số và nhỏ hơn trị số lớn nhất ở cặp bánh răng thân khai tương ứng. + Áp lực riêng, ma sát và độ mài mòn của răng khi tiếp xúc với bề mặt lồi của đàu răng với bề mặt lõm của chân răng nhỏ hơn so với ăn khớp thân khai. + Số răng có thể rất ít và không có hiện tượng cắt chân răng Tuy nhiên loại bánh răng này còn tồn tại các nhược điểm sau: + Không có khả năng dịch tâm + Không có khả năg lắp lẫn + Góc ăn khóp thay đổi trong quá trình chuyển động nên tải trọng ở ổ trục là tải trọng biến thiên + Biên dạng Cycloid là biên dạng phúc tạp nên việc chế tạo gặp nhiều khó khăn. Vì những lý do trên mà bánh răng có biên dạng Cycloid tuy vẫn được dùng nhiều trong kỹ thuật nhưng phạm vi sử dụng còn bị hạn chế. 4. Bộ truyền ăn khớp chốt Là bộ truyền ăn khớp dựa trên nguyên lý ăn khớp Cycloid nhưng profin lý thuyết của một bánh răng biến thành điểm còn profin răng của bánh răng thứ hai là đường Epicycloid. Vì không tồn tại dưới dạng điểm nên có thể thay thế profin của bánh răng thứ nhất bằng các con lăn hoặc chốt trụ với đường kính d và có tâm nằm trên vòng tròn cơ sở. Ăn khớp này cho phép công nghệ chế tạo đơn giản đi rất nhiều ( vì chỉ cần quan tâm đến một biên dạng ) mà vẫn giữ được tất cả các ưu điểm của ăn khớp Cycloid. Hình 2.6: Bộ truyền ăn khớp chốt Ăn khớp chốt có thể sử dụng ở cả ăn khớp trong và ăn khớp ngoài. Ăn khớp chốt trong được sử dụng nhiều trong các cơ cấu đồng hồ, dụng cụ đo, các cơ cấu nâng chuyển… Ăn khớp chốt ngoài được sử dụng trong các hộp giảm tốc với ưu điểm là chỉ cần một cặp bánh răng đã cho tỷ số truyền rất lớn.Chương 3 Bánh răng Cycloid và phương pháp chế tạo 1. Khảo sát đường cong Cycloid 1.1. Phương trình Cycloid Đường cong Cycloid là tập hợp quỹ đạo chuyển động của một điểm thuộc đường tròn lăn không trượt trên một đường thẳng. Vì vậy ta có thể lấy mô hình đường cong Cycloid là hình được vẽ nên bởi một chiếc van gán trên bánh xe lăn không trượt trên mặt phẳng theo đường thẳng. Hình 3.1: Sự hình thành đường Cycloid Xét trong hệ trục chuẩn Oxy, bánh xe có bán kính r, tại thời điểm ban đầu van xe M có tọa độ (0,0). Sau khi lăn một góc t, tọa độ của M là cung PM = OP = rt. Tọa độ của van xe trong hệ trục chuẩn Oxy là: xM = ON = OP – NP = rt – rsin(t). yM = NM = PC – AC = r – rcos(t). Quỹ đạo của van xe chính là đường cong Cycloid: Hình 3.2: Quỹ đạo Cycloid 1.2. Đường Epicycloid Đường Epicycloid là tập hợp quỹ đạo của một điểm thuộc một đường tròn lăn không trượt trên phía ngoài của một đường tròn khác. Hình 3.3: Nguyên lý hình thành đường Epicycloid Phương trình của đường epicycloid: x = (R-r)cost + rcos((r-R)t/r) y = (R-r)sint + rsin((a-R)t/r) Trong đó: R là bán kính vòng tròn cơ sở r là bán kính vòng tròn quay quanh vòng tròn cơ sở t là góc quay. Hình 3.4 Một số đường Epicycloid cơ bản với k = R/r 1.3. Đường hypocycloid Đường hypocycloid là tập hợp quỹ đạo của một điểm cố đinh trên đường tròn lăn không trượt bên trong một đường tròn khác. Hình 3.5: Nguyên lý hình thành đường hypocycloid Phương trình đường hypocycloid X = (R + r)cost – rcos((r + R)t/r) Y= (R + r)sint – rsin((r+R)t/r) Trong đó: R là bán kính vòng tròn cơ sở r là bán kính vòng tròn quay quanh vòng tròn cơ sở t là góc quay. Hình 3.6: Một số đường hypocycloid cơ bản 2. Thiết kế bánh răng Cycloid 2.1. Vẽ các đường cong thuộc họ Cycloid Đường cong Cycloid là một đường cong phức tạp. Hiện nay có rất nhiều phần mềm hỗ trợ vẽ rất tốt, trong đó AutoCad là phần mềm phổ biến và tiện dụng hơn cả. Đường cong Cycloid không phải là một đường cong cơ bản nên không có lệnh vẽ trực tiếp. Nhưng ta có thể dùng ứng dụng đi kèm trợ giúp người dùng của AutoCad là AutoLisp để lập trình lệnh thực hiện công việc này. 2.1.1. Vẽ đường cong Epicycloid Dùng AutoLisp để lập trình lệnh thực hiện vẽ đường cong Epicycloid là quỹ tích những điểm thỏa mãn phương trình: x = (R-r)cost + rcos((r-R)t/r) y = (R-r)sint + rsin((a-R)t/r) Chương trình thực hiện sẽ là: (defun C:CYC ( / bd r0 Z n r p0 p1 p2 a oldos da x y) (initget "E H") (setq bd (getkword "\nBien dang Epicycloid/Hypocycloid :") r0 (getreal "\nBan kinh vong co so: ") Z (getint "\nSo rang: ") n (getint "\nSo khoang chia tren 1 rang :") r (/ r0 Z) p0 (list 0 0) p1 (list r0 0) p2 (polar p0 (/ (* 2 pi) Z) r0) a 0 oldos (getvar "osmode") ) (if (not bd) (setq bd "H")) (if (not n) (setq n 1000)) (if (= bd "H") (setq k (- Z 1) k2 -1) (setq k (+ Z 1) k2 1)) (setq da (/ (* 2 pi) Z n)) (setvar "osmode" 0) (command "circle" p0 r0) (command "spline" p1) (repeat n (setq x (* r k (- (cos a) (/ (cos (* k a)) (* k k2)))) y (* r k (- (sin a) (/ (sin (* k a)) k))) ) (command (list x y)) (setq a (+ a da)) ) (command p2 "" "" "") (command "array" (entlast) "" "P" p0 Z 360 "Y") (setvar "osmode" oldos) (princ) ) 2.1.3. Vẽ đường cong Hypocycloid Chương trình AutoLisp thực hiện vẽ đường cong hypocycloid thỏa mãn theo phương trình: X = (R + r)cost – rcos((r + R)t/r) Y= (R + r)sint – rsin((r+R)t/r) (defun C:CYC ( / bd r0 Z n r p0 p1 p2 a oldos da x y) (initget "E H") (setq bd (getkword "\nBien dang Epicycloid/Hypocycloid :") r0 (getreal "\nBan kinh vong co so: ") Z (getint "\nSo rang: ") n (getint "\nSo khoang chia tren 1 rang :") r (/ r0 Z) p0 (list 0 0) p1 (list r0 0) p2 (polar p0 (/ (* 2 pi) Z) r0) a 0 oldos (getvar "osmode") ) (if (not bd) (setq bd "E")) (if (not n) (setq n 1000)) (if (= bd "E") (setq k (- Z 1) k2 -1) (setq k (+ Z 1) k2 1)) (setq da (/ (* 2 pi) Z n)) (setvar "osmode" 0) (command "circle" p0 r0) (command "spline" p1) (repeat n (setq x (* r k (- (cos a) (/ (cos (* k a)) (* k k2)))) y (* r k (- (sin a) (/ (sin (* k a)) k))) ) (command (list x y)) (setq a (+ a da)) ) (command p2 "" "" "") (command "array" (entlast) "" "P" p0 Z 360 "Y") (setvar "osmode" oldos) (princ) ) 2.2. Thiết kế bánh răng Cycloid Bánh răng Cycloid sử dụng hai đường cong Epicycloid và hypocycloid để đạt được biên dạng chính xác và sự ăn khớp. Hai bánh răng lăn không trượt, đường kính vòng chia của bánh răng được xác định trên vòng tròn ăn khớp của hai bánh răng. Đỉnh răng của bánh răng bị động và chân răng của bánh răng chủ động có cùng một phương trình. Đường kính vòng sinh được tạo ra bởi sự cân bằng về tỷ lệ bán kính của một trong các bánh răng. Để đảm bảo sự ăn khớp thì chân răng của bánh răng bị động và đỉnh răng của bánh răng của bánh răng chủ động có thể là đường thẳng hoặc các đường cong đảm bảo ăn khớp. Khi hai bánh răng ăn khớp sẽ tạo ra đường tròn ăn khớp. Xét bơm GEROTOR của hãng HELLER Đức: Trục dẫn động 1 bánh răng trong 2 vành răng ngoài 3 Thân giữa 4 thân ngoài 5 thân sau 6 Bạc đỡ 7 Đĩa phân phối và ống dẫn ra vào được bố trí trên thân sau Hình 3.7 :Kết cấu bơm GEROTOR Nguyên lý hoạt động: khi quay trục dẫn động. bánh răng trong gắn cứng với trục sẽ quay làm quay vánh răng ngoài. Bánh răng trong quay trùng tâm với trục chính, vành răng ngoài quay theo vành trong vủa thân giữa. Vành này có tâm quay lệch tâm với trục chình một lượng e. Khi đó thể tích khoang làm việc giữa các răng biến thiên liên tục. Theo chiều quay, các khoang bên trái có thể tích giảm dần, đẩy chất lỏng qua đĩa phân phối đi ra, còn các khaong bên phải có thể tích tăng dần sẽ đuợc nối với bể dầu tạo thành khoang hút của bơm. Loại máy này, cả bánh răng trong và bánh răng ngoài cùng tham gia chuyển đông quay nên được gọi là máy hai rotors. 2.2.1. Thông số của bộ truyền Tỷ số truyền t: Chọn tỷ số truyền t = Z1/Z2 = 0,8 Số răng: Chọn số răng Z1 = 4 => Z1/t = 5 Đường kính vòng chia và đường kính vòng lăn: Do biên dạng Epicycloid và hypcloid được hình._. thình bởi một vòng tròn lăn không trượt trên một vòng tròn cơ sở nên vòng lăn cũng chính là vòng chia và bằng đường kính đỉnh răng DL = d. Với bộ truyền trên ta chọn DL1 = d1 = 40 mm DL2 = d2 = DL1/t = 50 mm Modul: ta có d = m.Z m = d/Z =d1/Z1 = d2/Z2 =10 mm Đường kính vòng sinh: Do tính chất biên dạng nên đường kính vòng sinh bằng với chiều cao chân răng ds = hi. Hơn nữa, đường kính vòng sinh ds ảnh hưởng đến hệ số trượt biên dạng và tuổi thọ của bánh răng. Để đảm bảo độ cứng vững chân răng ta phải chọn đường kính vòng sinh ds phụ thuộc vào đường kíng vòng lăn: ds hi = 5 mm. Đường kính đỉnh răng và chân răng: Ta có: De1 = DL1 + 2ds= 50 mm Di1 = De1 – 2ds = 30 mm De2 = DL2 – 2ds = 40 mm Di2 = DL2 + 2ds= 60 mm Với De1, De2 là đường kính đỉnh răng bánh răng chủ động và bị động . De1, De2 là đường kính chân răng bánh răng chủ động và bị động. Chiều dày bánh răng: Lưu lượng riêng của bơm sẽ được tính:Q = Z1 x S x B x HSTT (cm3/vg)Trong đó:Z1: số răng bánh chủ độngS: diện tích chất lỏng sẽ đi vào cửa xả ở mỗi răng B: chiều dày bánh răng, cmHSTT: hiệu suất thể tích. Theo tài liệu về bơm bánh răng, có thể lấy HSTT = 0.85Bơm có lưu lượng Q = 12 cm3/vòng Theo công thức trên sẽ rút ra được B = 1.5 cm 2.2.2. Chế tạo bánh răng chủ động: Gia công bánh răng chủ động với các thông số sau: Số răng : Z1 =4 mm Modul: m = 10 mm Đường kính đỉnh răng: De1 = 50 mm Đường kính chân răng: Di1 = 30 mm Đường kính vòng lăn: DL1 = 40 mm Đường kính vòng chia: d1 = 40 mm. Chiều cao chân răng hi1 = 5 mm Đường kính trục tâm: d = 14 mm Chân răng của bánh chủ động là đường hypocycloid. Đỉnh răng của bánh chủ động là đường Epicycloid. Dùng AutoCad ta vẽ được biên dạng của bánh chủ động như sau: Hình 3.8: Bánh răng chủ động 2.2.3. Chế tạo bánh răng bị động: Tương tự qui trình với bánh răng chủ động, ta có thể tiến hành gia công bánh răng bị động với các thông số sau: Số răng : Z1 =5 mm Modul: m=10 mm Đường kính đỉnh răng: De2 = 40 mm Đường kính chân răng: Di2 = 60 mm Đường kính vòng lăn: DL2 = 50 mm Đường kính vòng chia: d2 = 50 mm. Chiều cao chân răng hi2 = 5 mm Đỉnh răng của bánh bị động là đường hypocycloid. Chân răng của bánh bị động là đường Epicycloid. Dùng AutoCad ta vẽ được biên dạng của bánh chủ động như sau: Hình 3.9: Bánh răng bị động 3. Các phương pháp tạo hình đường cong Cycloid 3.1. Phương pháp phay định hình Là phương pháp dùng dụng cụ cắt có lưỡi dạng rãnh răng cắt từng rãnh răng, sau đó phân độ một góc 360/Z cho đến rãnh cuối cùng . Hình 3.10: Các vị trí của lưỡi cắt trên bánh răng gia công bằng phương pháp bao hình Dụng cụ có thể là dao phay đĩa modul, dao phay ngón modul. Phương pháp này dùng nhiều trên máy vạn năng có trang bị đầu phân độ. Khi phay bánh răng trụ răng thẳng để cắt hết chiều dài thì bàn máy mang ụ phân độ cùng với chi tiết phải thực hiện chạy dao dọc trục của bánh răng. Hình 3.11: Gia công bánh răng bằng dao phay modul Khi phay bánh răng trụ răng xoắn, bánh răng được điều chỉnh bằng cách quay bàn máy đi một góc phù hợp với góc nghiêng của răng. Để tạo ra răng xoắn cần thực hiện đồng bộ chạy dao của bàn máy và chuyển động quay của đầu chia độ. Với phương pháp này có thể gia công được bánh răng hình chữ V. Phương pháp phay định hình được dùng trong các nhà máy nhỏ, sửa chữa nhỏ, ở đó số lượng bánh răng không nhiều, không cần độ chính xác cao. Phương pháp này còn được sử dụng để sản xuất bánh răng có đường kính và modul lớn. Tuy nhiên năng suất và độ chính xác chưa cao, điều chỉnh vị trí tương đối giữa dao và chi tiết khó khăn. Do dạng của rãnh của bánh răng thay đổi dựa theo modul vì thế dụng cụ cắt phức tạp và phải làm theo bộ. Ngoài phương pháp phay định hình còn có phương pháp chuốt định hình, xọc định hình nhưng các phương pháp trên đều cho năng suất thấp, cơ cấu phức tạp nên ít sử dụng. 3.2. Phương pháp bao hình Với phương pháp này dụng cụ cắt được coi như lăn tương đối trên vành của bánh răng gia công, khi đó các lưỡi cắt dụng cụ dần dần chiếm các vị trí trên bánh răng mà đường bao của chúng là profin thân khai của bánh răng gia công. Phay lăn răng là một phương pháp gia công bánh răng bao hình, là một phương pháp phổ biến nhất, cho năg suất và độ chính xác cao. Dụng cụ cắt là dao phay lăn răng, nó có dạng trục vít thân khai profin ở mặt pháp tuyến là thanh răng cơ bản. Với loại dao này có thể gia công răng của bánh răng và răng của trục vít. Phay lăn răng được tiến hành trên máy chuyên dùng. Phay lăn răng thẳng là phương pháp gia công bánh răng bao hình, khi chuyển động bao hình được thực hiện dựa trên nguyên lý ăn khớp giữa dao và phôi, đó là các chuyển động quay của dao và phôi, dao phay lăn còn có chuyển động tịnh tiến dọc trục của phôi nhằm cắt hết chiều dầy bánh răng. Hình 3.12: Sơ đồ phay lăn răng Hiện nay hầu hết các máy phay lăn răng đều làm việc bằng phương pháp phay nghịch vì cắt êm ít gây va đập, ít làm gẫy hoặc vỡ dao. Ở những máy phay hiện đại thường sử dụng phương pháp phay thuận cho tốc độ cắt tăng lên 20- 40% và lượng chạy dao tăng lên 80%. Khi cắt răng có thể tiến dao hướng trục hoặc tiến dao hướng kính và hướng trục. Phay nghịch Phay thuận Hình 3.13: Sơ đồ cắt khi phay lăn răng Ngoài phương pháp phay lăn răng, người ta còn dùng phương pháp xọc răng bao hình. Phương pháp này cho độ chính xác gia công tốt, dao dễ chế tạo, trong một số trường hợp đó là phương pháp duy nhất để gia công, ví dụ như gia công bánh răng tầng, bánh răng trong, bánh răng chữ nhật… Dụng cụ xọc răng là một bánh răng mà mặt đầu được tạo thành mặt trước còn các mặt bên tạo thành các mặt sau của lưỡi cắt. Trong quá trình gia công, dụng cụ chuyển động cắt theo hướng dọc trục của bánh răng và cùng với vật có chuyển động quay cưỡng bức. Xọc răng bằng dao xọc răng dạng bánh răng là dựa trên nguyên tắc chuyển động tương hỗ giữa dao và vật. Dao xọc và vật gia công được quay cưỡng bức xung quanh trục của chúng theo hướng ngược nhau và cùng hướng. Dao thực hiện chuyển động đi lại là chuyển động thẳng và chuyển động xoắn. Khi hành trình của dao theo hướng xuống dưới là thực hiện tách phoi và khi chuyển động trở lại là hành trình chạy không. Hình 3.14: Phương pháp xọc răng Khi gia công không thể một lúc cắt hết chiều sâu rãnh răng bánh răng được, mà phải từ từ tiến dao hướng kính. Khi tiến dao chi tiết quay một cung tương ứng với thời gian tiến dao, rồi sau đó lại quay thêm ít ra là một vòng nữa để dao cắt hết chiều cao răng của cả vòng răng. Thông thường xọc răng dùng gia công bánh răng thẳng, ngoài ra cũng còn có thể dùng để gia công bánh răng nghiêng. Nhược điểm của xọc răng là cho năng suất không cao, khi gia công răng nghiêng dao khó chế tạo, đòi hỏi bạc dẫn chuyên dùng. Tạo hình theo một trong hai phương pháp trên cho độ chính xác thấp, tính toán phức tạp, thường áp dụng gia công bánh răng biên dạng răng thân khai. Với biên dạng Cycloid, nếu sử dụng phương pháp bao hình hay phương pháp phay lăn răng thì không đảm bảo độ chính xác về biên dạng răng, tỷ số truyền, bước răng… 3.3. Phương pháp dập thể tích Phương pháp gia công áp lực có khả năng tạo hình tốt và khắc phục những nhược điểm của các phương pháp trên. Đó là phương pháp tạo hình biến dạng, hình dáng và kích thước của răng được hình thành không phải do hớp kim loại thừa mà do sự phân bố lại lớp kim loại đó. Kim loại sau khi biến dạng có độ bền và độ cứng cao hơn. Ở lớp ngoài cùng xuất hiện ứng suất dư nén, có ảnh hưởng tốt đến điều kiện làm việc với tải trọng của răng. Hơn nữa phương pháp tạo hình này còn làm tăng tính ổn định kích thước của bánh răng, không tạo ra phoi và không cần dung dịch trơn nguội khi gia công. Khi gia công bằng biến dạng dẻo, độ bóng bề mặt răng tăng lên và trên lớp bề mặt răng không có vết do dụng cụ tạo ra. Vì vậy phương pháp tạo hình này ngày càng được dùng nhiều trong gia công cơ khí. Có rất nhiều phương pháp tạo hình bằng biến dạng dẻo, người ta có thể chia ra làm hai loại: Nhóm tạo hình bánh răng dựa trên nguyên tắc chép hình: Trong trường hợp này hình dáng và kích thước bánh răng được tạo ra nhờ quá trình chép hình của dụng cụ. Bao gồm các phương pháp: dập thể tích, dập hướng kính và ép theo khuôn. Nhóm tạo hình bánh răng dựa trên nguyên tắc chuyển động bao hình của dụng cụ và phôi: Trong trường hợp này hình dáng và kích thước của bánh răng được tạo ra nhờ đường sinh của mặt răng dụng cụ ở các vị trí kế tiếp nhau khi nó thực hiện chuyển động gần phôi. Bao gồm các phương pháp cán răng bằng các trục cán hoặc bằng các thanh răng. Trong đó phương pháp dập thể tích là một phương pháp có rất ưu điểm đạt được độ chính xác cao mà không cần phải gia công cơ bổ xung. Nó không chỉ được dùng để chế tạo bánh răng trụ và bánh răng côn răng thẳng mà còn để chế tạo bánh răng côn răng cong và các bánh răng dạng đĩa có biên dạng phức tạp. Nó đặc biệt đạt hiệu quả cao khi dập các bánh răng có modul lớn hơn 5mm. Bởi khả năng giữ độ bền của chày và cối và tiết kiệm nguyên vật liệu của phương pháp này. 1 – Chày dập 2 – đế dưới 3 – bánh răng 4 – cối vành răng 5 – miếng lót 6 – trục đẩy 7 – bạc định vị cối vành răng Hình 3.15: Dập thể tích bánh răng Vì vậy ta chọn phuơng pháp dập nóng để chế tạo bộ truyền. Qui trình công nghệ sẽ là gia công trên máy CNC tia lửa điện để tạo hình lòng khuôn. Sau đó sẽ áp dụng công nghệ gia công dập nóng để gia công các bánh răng. Qui trình trên áp dụng cho cả bánh răng chủ động và bị động. Chương 4 Ứng Dụng công nghệ gia công tia lửa điện để gia công khuôn 1. Tổng quan về phương pháp tia lửa điện 1.1. Giới thiệu chung: Trong lịch sử phát triển của mình, nhiệm vụ tìm ra các vật liệu cứng và bền luôn đặt ra đối với ngành cơ khí. Các chi tiết có độ cứng cao cũng có nghĩa là nó có thể hoạt động và cho năng suất cao hơn. Chúng được sử dụng nhiều trong các ngành yêu cầu độ chính xác cao và độ bền cao như: các thiết bị hàng không, các tuabin máy điện, động cơ máy bay, dụng cụ khuôn mẫu. Đồng thời với nhu cầu về vật liệu là nhu cầu về chế tạo. Chế tạo các thiết bị có độ cứng, tuổi bền và độ chính xác cao là một thử thách rất lớn mà các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu để đạt được điều đó. Nhà vật lý người Anh Joseph Priestley (1733 – 1809) là người đầu tiên trong các thí nghiệm của mình đã phát hiện ra khả năng ăn mòn kim loại bởi sự phóng điện. Tiếp nối thành tựu đó, năm 1943, hai vợ chồng nhà khoa học Lazarenko người Nga đã tìm ra cánh cửa dẫn tới công nghệ “gia công tia lửa điện” hay “Electrical Discharge Machining” còn gọi tắt là công nghệ EDM. Công nghệ này sử dụng tia lửa điện để hớt đi một lớp vật liệu mà không phụ thuộc độ cứng của vật liệu đó. Khi các tia lửa điện phóng ra thì một lớp vật liệu trên bề mặt phôi sẽ bị hớt đi bởi quá trình điện nhiệt thông qua sự chảy và bốc hơi của kim loại. Nhưng quá trình gia công còn hết sức phức tạp liên quan đến khoảng cách khe phóng điện, đến thông tin kênh plasma, về sự hình thành của cầu phóng điện giữa hai điện cực… Chính những khó khăn đó đã làm cho ứng dụng của công nghệ mới này còn hết sức hạn chế trong công nghệ chế tạo đương thời. Tiếp những năm sau đó sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật đã giúp ích rất nhiều trong việc sử dụng công nghệ trong cuộc sống. Đặc biệt những năm gần đây, với sự phát triển như vũ bão của các công nghệ mới, với sự trợ giúp hết sức đắc lực của máy tính, các hệ điều khiển CNC, các máy tia lửa điện đầu tiên ít tự động và không tiện dụng đã được thay thế bởi các máy gia công tia lửa điện CNC. Đây là nhóm máy đã tỏ rõ được khả năng rất lớn của mình trong điều khiển chính xác quỹ đạo và chất lượng gia công. Chính sự đột phá trong công nghệ này đã giải quyết rất nhiều vấn đề trong thực tiễn và đưa nhóm máy mới này trở thành một trong các công cụ cắt hữu hiệu nhất. 1.2. Nguyên lý và bản chất của quá trình phóng điện 1.2.1. Nguyên lý của quá trình phóng điện Hình 4.1 :Nguyên lý quá trình phóng điện Đặt một điện áp một chiều giữa hai tấm kim loại khác nhau, một được gọi là điện cực và một gọi là chi tiết. Điện áp này thường nằm trong khoảng 80V – 200V. Cả hai tấm kim loại này được đặt trong một dung dịch cách điện đặc biệt, gọi là dung dịch điện môi. Khi đưa hai điện cực tiến lại gần nhau, đến một khoảng cách d đủ nhỏ thì xảy ra sự phóng tia lửa điện. Điều này có thể giải thích là do điện trường giữa khe hở đủ lớn (đạt khoảng 104V/mm) dẫn đến ion hóa dung dịch điện môi đó và nó trở thành dung dịch dẫn điện. Khi năng lượng tập trung đủ lớn, một dòng điện hình thành do sự chuyển dịch của các ion và điện tử trong dung dịch điện môi – gọi là kênh dẫn điện – kèm theo sự xuất hiện của các tia lửa điện do hiện tượng ion hóa mãnh liệt của dung dịch điện môi. Nhiệt độ của vùng này lên đến khoảng 10.000oC làm bốc hơi vật liệu các điện cực. Nguồn điện được ngắt đột ngột làm cho tia lửa điện biến mất. Dung dịch lạnh từ ngoài tràn vào kênh dẫn điện do sự chênh lệch áp suất tạo ra tiếng nổ nhỏ và làm hóa rắn hơi vật liệu thành các oxít kim loại. Sau đó nguồn nhiệt được cung cấp lại và các tia lửa điện lại xuất hiện. Có thể thấy những điểm chính của phương pháp gia công tia lửa điện là nguồn cung cấp, vật liệu của điện cực, dung dịch điện môi và khe hở giữa các điện cực. Nguồn cung cấp điện áp dạng xung: Thời gian ngắt nguồn điện là khoảng thời gian cần thiết để dung dịch điện môi có thể khôi phục lại trạng thái không dẫn điện của nó và sẵn sàng cho xung gia công tiếp theo. Nếu thời gian này không có hoặc quá nhỏ sẽ làm dung dịch điện môi luôn ở trạng thái dẫn điện. Điều làm cho tia lửa điện phát triển thành hồ quang gây hỏng bề mặt chi tiết và điện cực. Các điện cực làm bằng hai loại vật liệu dẫn điện khác nhau và được nhúng ngập trong dung dịch điện môi, dung dịch này không dẫn điện ở trạng thái bình thường nhưng có chức năng chính là môi trường hình thành kênh dẫn điện ở điện trường cao. Giữa các điện cực luôn có một khe hở nhỏ được gọi là kênh phóng điện. Khe hở này cần được đảm bảo trong suốt quá trình gia công để duy trì sự ổn định của tia lửa điện. 1.2.2. Bản chất của quá trình phóng điện Giai đoạn 1: Đánh lửa Máy phát điện áp khởi động qua một khe hở ( đóng điện áp máy phát ). Dưới ảnh hưởng của điện trường, từ cực âm (catốt) bắt đầu phát ra các điện tử và chúng bị hút về phía cực dương (anốt). Sự phát điện tử gây ra sự tăng cục bộ tính dẫn điện của điện môi ở khe hở. Các bề mặt của các điện cực không hoàn toàn phẳng. Điện trường sẽ mạnh nhất ở hai điểm gần nhau nhất. Chất điện môi bị ion hóa. Tất cả các phần tử dẫn điện đều hội tụ quanh điểm này trong khoảng không gian ở giữa hai điện cực và chúng tạo nên một cái cầu. Một kênh phóng điện đột nhiên được hình thành ngang qua cầu. Sự phóng điện được bắt đầu Hình 4.2: Giai đoạn đánh lửa Giai đoạn 2:Hình thành kênh phóng điện. Khi điện trường giữa hai điện cực tăng lên do việc đưa chúng đến gần nhau làm cho vận tốc của các ion và các điện tử tự do có trong lớp dung dịch điện môi ở giữa các điện cực tăng lên và bị hút về phía cực trái dấu. Trong quá trình di chuyển chúng va đập với các phân tử trung hòa và làm tách ra các ion và điện tử mới. Cứ như vậy, khi khoảng cách càng nhỏ làm từ trường và động năng của các ion và điện tử càng lớn dẫn đến hình thành một dòng chuyển dịch có hướng của các ion và điện tử tạo nên dòng điện. Hình 4.3: Giai đoạn hình thành kênh phóng điện Giai đoạn 3: Phóng tia lửa điện làm bốc hơi vật liệu Lõi của bọt hơi bao gồm một kênh plasma. Plasma này là một chất khí có lẫn các điện tử và các ion dương ở áp suất rất cao (khoảng 1Kbar) và nhiệt độ cực lớn (khoảng 10.000oC). Khi kênh plasma này được tạo thành đầy đủ thì điện áp qua khe hở đạt tới mức của điện áp phóng tia lửa điện Uer. Giá trị của điện áp Ue là một hằng số vật lý phụ thuộc vào sự phối hợp vật liệu anôt và catôt. Chất điện môi giữ kênh plasma và cũng là giữ cho năng lượng có một độ tập trung cục bộ. Sự va chạm của các điện tử lên anôt và các ion dương lên catôt làm nóng chảy và bốc hơi các điện cực. Thời gian của giai đoạn này được tính từ khi điện áp bắt đầu giảm đến một trị số xác định (cuối giai đoạn 1) và được giữ nguyên cho đến khi giảm về 0V (ngắt nguồn). Dòng điện đi qua kênh dẫn điện kèm theo sự xuất hiện của tia lửa điện. Tại kênh dẫn điện, năng lượng tập trung rất lớn (đạt cỡ 105 đến 107 W/mm2) làm cho nhiệt độ tại đó đạt khoảng 10.000oC. Vật liệu của các điện cực tại nơi xuất hiện tia lửa điện bị bốc hơi ở nhiệt độ cao. Bên cạnh đó còn có một lượng vật liệu bị tách khỏi bề mặt các điện cực do sự va đập của các ion và điện tử lên bề mặt của chúng. Hình 4.4: Giai đoạn phóng tia lửa điện làm bốc hơi vật liệu Giai đoạn này chính là giai đoạn có ích trong cả một xung gia công: Ăn mòn vật liệu tạo thành hình dáng chi tiết theo yêu cầu. Giai đoạn 4: Hóa rắn hơi vật liệu và phục hồi. Nguồn xung bị ngắt đột ngột, dung dịch điện môi ở nhiệt độ thường xung quanh tràn vào gây nên sự thay đổi áp suất đột ngột tạo nên tiếng nổ nhỏ. Hơi của vật liệu của các điện cực bị hóa rắn do việc giảm nhiệt độ đột ngột tạo nên các hạt oxít kim loại có kích thước nhỏ (cỡ vài chục mm). Các hạt oxít này không dẫn điện hoặc dẫn điện kém, rất kém tùy thuộc vào vật liệu các điện cực. Kết thúc giai đoạn này, dung dịch điện môi lấy lại trạng thái ban đầu của nó: Không dẫn điện. Một xung gia công kết thúc. Các giai đoạn trên được lặp lại cho các xung gia công tiếp theo. Trong quá trình gia công tia lửa điện, vật liệu của chi tiết bị mòn dần và sẽ dần có hình dạng là hình dạng của điện cực. Điện cực cũng bị mòn trong quá trình gia công này nên nó thường được làm bằng các loại vật liệu có tính chịu mòn nhiệt cao như: Đồng, Graphit… 1.2.3. Cơ cấu tách vật liệu Các đặc tính tách vật liệu phụ thuộc vào năng lượng tách vật liệu. Gọi We là năng lượng tách vật liệu thì ta có: We = Ue.te.Ie Trong đó: Ue, Ie là các giá trị trung bình của dòng tia lửa điện được lấy trong khoảng thời gian xung. Do Ue là hằng số vật lý phụ thuộc vào cặp vật liệu điện cực/phôi nên về thực chất năng lượng tách vật liệu chỉ phụ thuộc vào dòng điện và thời gian xung. Dòng ion dương chỉ đạt tới cực âm trong micro giây đầu tiên. Các ion dương gây ra sự nóng chảy và bốc hơi của vật liệu catôt. Do đó có hiện tượng điện cực bị mòn. Vật liệu điện cực khi tiếp xúc với plasma này ở một pha có áp lực cao tới 1Kbar và nhiệt độ tới 10000oC. Sự biến mất đột ngột của kênh plasma khi dòng điện bị ngắt làm vật liệu bị chảy lỏng. Ngay tức khắc áp suất tụt xuống bắng áp suất xung quanh. Nhưng nhiệt độ chất lỏng lại không tụt xuống nhanh như vậy. Điều này gây ra sự nổ và bốc hơi của chất lỏng. Thời gian sụt của dòng điện là yếu tố quyết định tới độ nhám bề mặt gia công. 1. 3. Các quá trình trong khi gia công tia lửa điện 1.3.1. Quá trình đánh lửa qua khe hở Quá trình đánh lửa qua khe hở diễn ra nhanh, trong khoảng thời gian 10-8-10-7s. Sau khi diễn ra quá trình đánh lửa, khe hở trở thành cột tia lửa điện. Quá trình này bao gồm 2 bước: Ion hóa va đập: Là quá trình ion hóa do nhiệt giữa hai điện cực. Trong vật liệu luôn tồn tại sẵn những hạt mang điện di chuyển tự do. Dưới tác dụng của điện trường những thành phần này bắt đầu chuyển động và có tốc độ nhanh dần đến khi va đập vào điện tử hoặc ion với nguyên tử vật liệu. Lúc này hạt mang điện tích chuyển nhượng một phần năng lượng cho nguyên tử va chạm và giảm tốc độ, tức là động năng chuyển động của các hạt mang điện chuyển thành nhiệt năng trong quá trình đánh lửa. Ở một điện áp nào đó trên điện cực tạo ra trạng thái mà các điện tử có thể chuyển nhượng năng lượng đủ lớn làm phát sinh quá trình ion hóa. Từ nguyên tử, phân tử dung dịch điện phân bị phá huỷ tạo ra một dung dịch điện tử. Quá trình ion hóa tăng theo cấp số nhân làm cho cả khe hở bị ion hóa, khe hở dẫn điện. Quá trình ăn mòn điện: Các điện tử nhận năng lượng, năng lượng làm phát sinh biến đổi pha, phá hủy một số phần của điện cực vật liệu. 1.3.2. Quá trình phát sinh năng lượng trên điện cực Kênh phóng điện gồm 3 vùng: anôt, catôt và vùng phóng điện. Các vùng khác nhau về Gradien điện áp, dạng và tính chất chuyển động các hạt tích điện: + Vùng anôt: Dòng mang các điện tử + Vùng phóng điện: Mang các điện tử, các ion khuếch tán tới catôt + Vùng catôt: Dòng hình thành nhờ 2 dạng: Các ion chuyển dịch tới catôt, điện tử bứt ra khỏi catôt và vùng phóng điện chuyển động ngược chiều. Dòng điện tạo thành mây nhiệt Khe hở giữa các điện cực kéo dài thời gian phóng điện làm giảm mức tiêu hao năng lượng trong quá trình gia công. 1.3.3. Quá trình thủy khí động học trong khe hở Sự đánh thủng chất lỏng dẫn tới việc hình thành kênh phóng điện mỏng manh, sau thời gian ngắn: từ 10-8-10-7s và tăng với tốc độ siêu âm (3000-5000m/s). Dòng điện tăng đến cực đại, kênh phóng điện tiếp tục được nới rộng. Sau khi dòng qua giá trị lớn nhất, sự nới rộng kênh phóng điện kết thúc. Ở giai đoạn này, xung quanh kênh vùng khí được hình thành và nó được nới rộng nhanh. Quá trình liên quan sự hình thành và mở rộng kênh phóng điện. Sự hình thành và chuyển động của vùng khí trong khe hở giữa các điện cực tạo ra kênh phóng điện được hoàn thành cách xa kênh phóng điện bằng va đập của sóng (3-5km/s) Sau khi xung kết thúc áp lực giảm nhanh, nhỏ hơn áp lực khí quyển làm cho vật liệu đã bị nóng chảy quá sôi bùng lên làm kim loại bị pha lỏng bắn ra và tạo thành hố lõm. 1.4. Lượng hớt vật liệu và chất lượng bề mặt khi gia công tia lửa điện Năng lượng phóng tia lửa điện chính là tác nhân chính gây ra hiện tượng hớt vật liệu: We = Ue.Ie.te Từ đó ta thấy các yếu tố tác động đến lượng hớt vậy liệu là Ue, Ie,te và lượng vật liệu bị hớt đi tỷ lệ thuận với các đại lượng trên. Khi phóng tia lửa điện thì tại các điểm nhô cao nhất của phôi gần với điện cực nhất bị ăn mòn. Và quá trình lặp lại đối với các điểm tiếp theo đến khi đạt được kích thước gia công trên toàn bộ bề mặt phôi. Nếu năng lượng phóng điện ở mức phù hợp thì bề mặt gia công sẽ có độ bóng cao. Hình 4.5: Sự phá vỡ các đỉnh nhấp nhô liên tiếp tạo thành sự hớt vật liệu Chất lượng bề mặt khi gia công tia lửa điện Sau quá trình gia công tia lửa điện ta thu được sản phẩm với chất lượng bề mặt bao gồm các chỉ tiêu chính sau: Độ nhám bề mặt: khi gia công thô sẽ có độ nhám lớn, tạo ra bề mặt thô, xù xì. Khi gia công tinh thi bề mặt có độ nhám nhỏ, bề mặt tinh nhẵn. Vết nứt tế vi và các lớp ảnh hưởng nhiệt: thông qua nghiên cứu mặt cắt bề mặt gia công của một mẫu thử ta thấy, cấu trúc các lớp bề mặt phôi và sự thay đổi độ cứng của chúng theo chiều sâu, bao gồm 4 lớp: Hình 4.6: Các vùng ảnh hưởng của bề mặt phôi 1.Lớp trăng: đó là lớp kết tinh lại, cới các vết nứt tế vi do ứng suất dư vì nóng lạnh đột ngột lặp đi lặp lại 2.Lớp bị tôi cứng, với cấu trúc tròn, lớp này có độ cứng tăng vọt ( khoảng 1000 HV) 3.Lớp bị ảnh hưởng nhiệt, do nhiệt độ ở đây đã vượt quá xa nhiệt độ ôstennit trong thời gian ngắn nên độ cứng của lớp này giảm so với lớp trắng (khoảng 800 HV) 4.Lớp không bị ảnh hưởng nhiệt, là lớp dưới cùng, nó trở lại độ cứng thường của vật liệu. 1.5. Các phương pháp gia công tia lửa điện Hiện nay trên thế giới, trong ngành gia công cơ khí có hai phương pháp gia công tia lửa điện chủ yếu, được ứng dụng rộng rãi, đó là: phương pháp gia công tia lửa điện xung định hình (EDM Die Sinking) và phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện (EDM wire cutting). 1.5.1. Phương pháp gia công xung định hình Khái niệm: Đây là phương pháp dùng các điện cực đã được tạo hình sẵn để in hình của nó lên bề mặt phôi. Hình 4.7: sơ đồ gia công tia lủa điện bằng điện cực định hình Phạm vi ứng dụng: Phương pháp này được dùng để chế tạo các khuôn có bề mặt phức tạp, các khuôn ép định hình, các khuôn ép nhựa, khuôn đúc áp lực, lỗ khuôn không thông … Hệ thống máy xung định hình bao gồm: 3 phần chính sau + Phần cơ khí + Hệ thống tủ điện và điện tử điều khiển + Cụm dung dịch điện môi - Phần cơ khí bao gồm: + Khung máy tổng hợp + Thùng chất điện môi cho phôi + Bàn kẹp phôi + Hệ thống lắp đặt điện cực và điện cực + Các bàn trượt và bàn quay để tạo các chuyển động cần thiết - Hệ thông điện, điện tử điều khiển bao gồm: + Máy phát xung + Hệ thống điều khiển quá trình phóng điện + Hệ thống điều khiển CNC Hình 4.8: Sơ đồ của máy phát xung định hình 1.5.2. Phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện Khái niệm: Là phương pháp dùng một dây mảnh dẫn điện có đường kính nhỏ cuốn liên tục và chạy theo một biên dạng định trước để tại thành một vết cắt trên phôi. Hình 4.9: sơ đồ gia công tia lủa điện bằng điện cực dây Phạm vi ứng dụng: Phương pháp này thường dùng để gia công các lỗ thông suốt có biên dạng phúc tạp như các lỗ trên khuôn dập, khuôn ép, khuôn đúc áp lực, chế tạo các điện cực cho gia công xung định hình, gia công các rãnh hẹp , các công tua phức tạp, các hình dáng 3D đặc biệt … Hệ thống máy cắt dây bao gồm: 3 phần chính sau + Phần cơ khí + Hệ thống tủ điện và điện tử điều khiển + Cụm dung dịch điện môi - Phần cơ khí bao gồm: + Khung máy tổng hợp + Thùng chất điện môi cho phôi + Bàn kẹp phôi + Hệ thống định vị và điều chỉnh dây dẫn + Các bàn trượt và bàn quay để tạo các chuyển động cần thiết - Hệ thông điện, điện tử điều khiển bao gồm: + Máy phát xung + Hệ thống điều khiển quá trình phóng điện + Hệ thống điều khiển CNC Hình4.10: Sơ đồ máy cắt dây 1.5.3. Các phương pháp khác Ngoài hai phương pháp gia công chủ yếu trên, ngày nay trên thế giới còn các phương pháp khác sử dụng công nghệ gia công bằng tia lửa điện sau: - Gia công phay tia lửa điện (Milling EDM): là phương pháp sử dụng một điện cực chuẩn, hình trụ để thực hiện ăn mòn tia lửa điện theo kiểu phay. Với phương pháp này, ta có thể gia công các hình dang phức tạp mà không phải chế tạo điện cực phức tạp. - Cắt dây tia lửa điện siêu nhỏ (MW EDM): là phương pháp cắt dây sử dụng điện cực là dây đường kính nhỏ dưới 10mm. Phương pháp này dùng để gia công các lỗ siêu nhỏ trrên các vật liệu khó gia công ... - Gia công rung siêu âm (Ultrasonic Aided EDM): là phương pháp hớt vật liệu bằng tia lửa điện kết hợp với việc rung các điện cực với tần số siêu âm. Rung điện cực giúp nâng cao khả năng công nghệ và tăng đáng kể tốc độ gia công khi gia công các lỗ siêu nhỏ … - Với sự phát triển và ứng dụng ngày càng mạnh mẽ phương pháp gia công tia lửa điện, phương pháp này còn được sử dụng nhiều hơn và còn nhiều phương pháp gia công mới được ra đời và sử dụng nhiều trong thực tế. 2. Các đặc điểm của quá trình gia công tia lửa điện 2.1. Các thông số công nghệ cơ bản. Điện áp đánh lửa Uz: Là điện áp cần thiết để dẫn tới sự phóng tia lửa điện. Nó được cung cấp cho điện cực và phôi khi máy phát được đóng điện, gây ra sự phóng tia lửa điện để đốt cháy vật liệu. Điện áp đánh lửa Uz càng lớn thì phóng điện càng nhanh và cho phép khe hở phóng điện càng lớn. Thời gian trễ đánh lửa td: Là thời gian giữa lúc đóng điện máy phát và lúc xẩy ra phóng tia lửa điện. Khi đóng điện máy phát lúc đầu chưa xảy ra hiện tượng gì. Điện áp duy trì ở giá trị của điện áp đánh lửa Uz, dòng điện vẫn bằng không. Sau một thời gian trễ td mới xảy ra sự phóng tia lửa điện. Dòng điện từ giá trị 0 vượt lên giá trị Ie Điện áp phóng tia lửa điện Ue: Khi bắt đàu phóng thia lửa điện thì điện áp sụt từ Uz tới giá trị Ue. Đây là điện áp trung bình trong suốt quá trình phóng tia lửa điện. Ue là hằng số vật lý phụ thuộc cặp điện cực và phôi. Ue không điều chỉnh được. 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 từ giá trị 0 tăng mạnh đến giá trị Ie, kèm theo sự đốt cháy. Ie ảnh hưởng lớn nhất đến lượng hớt vật liệu, lên độ mòn điện cực và lên chất lượng bề mặt gia công. Nhìn chung Ie càng lớn thì lượng hớt vật liệu càng lớn, độ nhám gia công càng lớn nhưng độ mòn điện cực giảm. Thời gian phóng tia lửa điện te Là khoảng thời gian giữa lúcbắt đàu phóng tia lửa điện và lúc ngắt điện, tức là thời gian có dòng điện Ie trong một lần phóng điện Thời gian kéo dài xung ti Là khoảng thời gian giữa hai lần đóng ngắt của máy phát trong cùng một chu kỳ phóng tia lửa điện. Độ kéo dài xung ti là tổng của thời gian trễ đánh lửa Id và thời gian phóng tia lửa điện te: ti = td + te Độ kéo dài xung ảnh hưởng đến: + Tỷ lệ hớt vật liệu + Độ mòn điện cực + Chất lượng bề mặt gia công Hình 4.11: Ảnh hưởng của ti đến lượng hớt vật liệu Hình 4.12: Ảnh hưởng của ti đến độ mòn điện cực Hình 4.13: Ảnh hưởng của ti đến chất lượng bề mặy gia công Khoảng cách xung to Đây là khoảng thời gian giữa 2 lần đóng ngắt của máy phát giữa hai chu kỳ xung kế tiếp nhau. to còn được gọi là độ kéo dài nghỉ của xung. Phải giữ cho to nhỏ nhất có thể để đạt được lượng hớt vật liệu tối đa. Nhưng khoảng cách xung phải đủ lớn để có đủ thời gian thôi ion hóa chất điện môi trong khe hở phóng điện. Nhờ đó sẽ tránh được các lỗi của quá trình như sự tạo hồ quang hoặc dòng điện ngắn mạch. Cũng trong thời gian của khoảng cách xung to, dòng chảy sẽ đẩy các vật liệu đã bị ăn mòn ra khỏi khe hở phóng điện. Hình 4.14: Ảnh hưởng của khoảng cách xung tới lượng hớt vật liệu Kheo hở phóng điện d: Là khoảng cách giữa hai điện cực mà tại đó phát sinh ra tia lửa điện. Khe hở này luôn được điền đầy bở dung dịch điện môi. Trong suốt quá trình gia công, do việc mòn vật liệu mà khoảng cách này luôn có xu hướng tăng lên làm cho tia lửa điện không ổn định. Để đảm bảo sự ổn định của tia lửa điện thì phải duy trì khe hở ở một giá trị xác định. Quá trình đó được gọi là sự điều chỉnh khe hở phóng điện. Hình 4.15: Ảnh hưởng của khe hở tới lượng hớt vật liệu Hơn nữa khe hở phóng điện còn ảnh hưởng trực tiếp đến Ue và Ie. Đồ thị sau thể hiện mối quan hệ đó: Hình 4.16: Ảnh hưởng của khe hở phóng điện 2.2. Điện môi Chất điện môi có 4 nhiệm vụ chính sau: + Cách điện + Ion hóa + Làm nguội + Vận chuyển 2.2.1. Nhiệm vụ cách điện: Nhiệm vụ chính của điện môi là cách điện giữa điện cực và phôi. Nó phải đảm bảo sự cách ly giữa điện cực và phôi khi khe hở chưa đủ hẹp. Chỉ khoảng cách nhỏ nhất có thể có giữa điện cực và phôi mới cho phép dòng phóng tia lửa điện đi qua. Nếu khe hở nhỏ thì lượng hớt vật liệu và độ chính xác càng tăng. ._.