Mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ và độ nhám trên máy cắt dây CNC

Nhờ những tiến bộ vượt bậc của công nghệ thông tin, việc lập trình NC, CNC cho gia công tia lửa điện trở lên dễ dàng. Trong công nghệ gia công tia lửa điện năng suất gia công và khả năng công nghệ khi dùng kĩ thuật điều khiển số CNC tăng lên đáng kể và rất linh hoạt. Các thế  hệ máy gia công tia lửa điện CNC (máy CNC như máy cắt dây, máy phay, máy điêu khắc, ..) ngày càng tiến bộ, năng suất gia công cao, dải điều chỉnh rộng, khả năng cắt các phôi kích thước lớn và thực hiện cắt trong các điều kiện khắc nghiệt hơn. 

Bản chất của gia công tia lửa điện?

Duy trì giữa hai điện cực nằm trong chất điện môi một điện áp Uz. Khoảng không gian giữa hai điện cực điền đầy chất điện môi. Khi hai điện cực dịch gần nhau một khoảng nhất định thì xảy ra sự phóng tia lửa điện. Dòng điện xuất hiện một cách tức thời, no ion hóa chất điện môi và tạo ra một kênh phóng điện. Trong lõi của kênh lõi Plasma gồm các ion dương, các điện tử, các nguyên tử… chúng va đập vào bề mặt kim loại điện cực và làm nó bốc hơi. Khi kết thúc xung điện, lõi Plasma biến mất, kim loại dạng hơi bị đẩy vào chất điện môi tạo phôi và bị cuốn đi, một phần rất nhỏ kim loại bám trở lại vào bề mặt điện cực. Khi có xung điện mới tia lửa điện sẽ được phóng tại hai đỉnh điện cực gần nhau nhất. Quá trình cứ như vậy diễn ra kết quả là phôi bị cắt đi theo quy đạo lập trình sẵn.

Đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện.

Năng lượng điện càng lớn (công suất máy cao) thì lượng hơt vật  liệu trong một số xung càng lớn. Đẳng thức năng lượng phóng điện là:

                              W= Ue.Ie.te               (điện áp phóng điện, dòng điện, thời gian)

Thực tế thì năng suất cắt phụ thuộc vào U, I, t nhưng trên thực tế yếu tố t thể hiện thông qua tốc độ cắt S (cắt nhanh S lớn thì thời gian xung nhỏ) cho nên W là hàm của U, I và S. Có thể viết:

                              W= f(U,I,S)

Vậy mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ và độ nhám trên máy cắt dây CNC như thế nào?

Như chúng ta biết: muốn lượng hớt vật liệu trong một xung điện lớn thì yếu tố phụ thuộc là U-I-S phải lớn nhưng nó sẽ làm độ nhám bề mặt tăng lên do lượng kim loại bám dính vào bề mặt kim loại nền tăng.

Trường hợp chỉ tăng điện áp U thì năng lượng bóc tách vật liệu tăng làm lõi Plasma lớn lượng vật chất trong lõi lớn do vậy năng suất cắt tăng. Nhưng khi ngắt xung điện lượng kim loại bám dính vào bề mặt nhiều hơn gây tăng độ nhám bề mặt.

Trường hợp chỉ tăng cường độ dòng điện I thì hiện tượng cũng xảy ra tương tự và độ nhám cũng tăng lên.

Trường hợp chỉ tăng thời gian xung t kết quả là độ nhám tăng kèm với khả năng xảy ra hồ quang cũng cao hơn có hại cho quá trình gia công.

Như phân tích ở trên, việc tăng dòng điện hay điện áp đều làm tăng diện tích miền phía dưới đường đặc tính Ut và It giúp cho tăng năng suất cắt nhưng độ nhám bề mặt có đạt yêu cầu hay không phụ thuộc vào miền độ nhám cho phép. Mức độ ảnh hưởng của ba thông số công nghệ nêu trên thì tốc độ cắt (hay độ dài xung) ảnh hưởng nhiều hơn cả vì để hố nông hay sâu trên bề mặt chi tiết.

Vậy làm thế nào để vừa tăng được năng suất gia công vừa đạt độ bóng bề mặt cần thiết? Rõ ràng khi tăng dòng điện, điện áp thì tăng năng lượng cho máy và cũng là cho lượng kim loại bám vào bề mặt kim loại nền tăng lên, tức là nhám bề mặt tăng. Để khẳng định chắc chắn hơn cần khảo sát độ nhám thông qua thực nghiệm.

Qua tìm hiểu bản chất gia công tia lửa điện, cơ chế tạo phôi, cơ chế cắt ta thấy rằng đối với máy cắt dây CNC thì độ nhám bề mặt chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ cắt còn các yếu tố về dòng điện cũng có ảnh hưởng nhưng không nhiều.

(ST)