Nghiên cứu thiết kế và chế tạo đầu rung tạo dao động hỗ trợ gia công EDM

Nghiên cứu thiết kế và chế tạo đầu rung tạo dao động hỗ trợ gia công EDM Nghiên cứu thiết kế và chế tạo đầu rung tạo dao động hỗ trợ gia công EDM Nghiên cứu thiết kế và chế tạo đầu rung tạo dao động hỗ trợ gia công EDM Nghiên cứu thiết kế và chế tạo đầu rung tạo dao động hỗ trợ gia công EDM Nghiên cứu thiết kế và chế tạo đầu rung tạo dao động hỗ trợ gia công EDM

Tổng quan về phương pháp gia công tia lửa điện

Gia công tia lửa điện (EDM) là một quy trình gia công nhiệt tiên tiến, sử dụng nguyên tắc bắn phá để tách vật liệu, và được công nhận rộng rãi trong ngành sản xuất hiện nay Nhiều nghiên cứu đã tập trung vào việc cải thiện hiệu quả của quá trình EDM, trong đó phương pháp EDM hỗ trợ dao động nổi bật với tính hiệu quả cao Bài viết này trình bày nghiên cứu về thiết kế và phân tích mô-đun hỗ trợ dao động siêu âm nhằm nâng cao hiệu suất gia công của quy trình EDM.

1.1.1 Máy EDM dùng điện cực thỏi

Máy xung định hình có thiết kế điện cực tương tự như bề mặt cần gia công, giúp tối ưu hóa quá trình gia công Phương pháp gia công xung định hình và tia lửa điện xung được áp dụng chủ yếu để chế tạo các chi tiết với hình dạng đặc trưng, mang lại hiệu quả cao trong sản xuất.

Hình 1: Ví dụ về tool Die-Sinking EDM

Thứ 1: Các lỗ định hình trong khuôn đột dập, khuôn đùn, khuôn kéo

Thứ 3: Cắt các hình 3D phức tạp

Trong cắt xung định hình, sự phối hợp giữa chuyển động của dụng cụ và phôi là yếu tố quan trọng để tạo ra hình dáng sản phẩm Đây là đặc trưng nổi bật của phương pháp gia công này.

1.1.2 Đặc điểm của gia công của tia lửa điện

Ba đặc điểm lớn của công nghệ này là:

Điện cực, với vai trò là dụng cụ, có độ cứng thấp hơn nhiều lần so với độ cứng của phôi, nghĩa là sử dụng vật liệu mềm để cắt vật liệu cứng.

 Hai là: Vật liệu dụng cụ và vật liệu phôi đều phải dẫn điện

 Ba là: Khi gia công phải sử dụng một chất lỏng điện môi, đó là một dung dịch không dẫn điện ở điều kiện bình thường

Quy trình gia công tia lửa điện bao gồm chín bước, trong đó mối quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện được thể hiện rõ ràng.

Hai điện cực được đưa gần nhau, tạo ra một lớp dầu cách điện giữa chúng và bề mặt chi tiết, là dung dịch chất điện môi Khi dung dịch này bị phá vỡ, nó sẽ chuyển hóa thành các hạt ion Khu vực có điện trường mạnh nhất nằm tại hai điểm gần nhau nhất của điện cực.

Khi số lượng hạt trong dung dịch điện môi tăng, tính chất cách điện của nó sẽ giảm, đặc biệt là ở khu vực giữa, nơi có điện trường mạnh nhất Mặc dù điện áp đã đạt mức tối đa, nhưng cường độ dòng điện vẫn giữ ở mức không.

Bước 3: Một dòng điện được thiết lập khi dung dịch điện môi trở nên kém cách điện

Khi dòng điện tăng lên và điện áp giảm, nhiệt độ tăng gây ra sự bốc hơi dung dịch chi tiết và điện cực dụng cụ Kết quả là một kênh phóng điện hình thành giữa điện cực và bề mặt của chi tiết.

Bước 5: Một bọt hơi nước bắt đầu giãn ra, nhưng sự giãn này bị giới hạn bởi luồng ion hướng về kênh phóng tia lửa điện Các hạt ion bị hút vào vùng điện trường cao mạnh mẽ đã hình thành, trong khi dòng điện tiếp tục tăng và điện áp giảm.

Gần cuối quá trình phóng điện, dòng điện và điện áp đã ổn định, nhiệt độ và áp suất trong bọt hơi nước đạt cực đại, dẫn đến việc một số kim loại bị bóc ra Lớp kim loại ngay dưới cột tia lửa điện đang trong trạng thái nóng chảy, nhưng vẫn được giữ lại bởi áp suất của bọt hơi nước Lúc này, kênh phóng điện hình thành một kênh plasma cực nóng, được tạo ra từ hơi kim loại, chất điện môi và carbon, với dòng điện cực lớn đi qua.

Khi bắt đầu thời điểm kết thúc phóng điện, dòng điện và điện áp giảm xuống mức không, dẫn đến nhiệt độ giảm nhanh chóng Bọt hơi nước vỡ tan và phần kim loại nóng chảy hóa hơi bị bật ra khỏi bề mặt của chi tiết gia công.

Bước 8: Dung môi mới được đưa vào bằng tia, giúp loại bỏ các mảnh vụn trên bề mặt chi tiết và làm sạch bề mặt Đồng thời, dung môi cũng loại bỏ những kim loại hóa hơi đã đông đặc Phần kim loại nóng chảy không bị bong tách, mà đông cứng lại, hình thành một lớp kết tinh.

Trong bước 9 của quá trình EDM, các phần kim loại bị bóc ra sẽ đông đặc lại thành những hạt hình cầu nhỏ, được dung dịch điện môi mang đi cùng với một lượng carbon từ điện cực Hơi nước còn lại sẽ nổi lên bề mặt, trong khi các mảnh vụn có thể gây ra sự phóng điện không mong muốn Tình huống này có thể dẫn đến hồ quang một chiều, gây hại cho bề mặt chi tiết và điện cực Trình tự đóng/tắt này tạo thành một chu kỳ EDM, có thể đạt tới 250.000 lần trong một giây, tuy nhiên chỉ có một chu kỳ có thể xảy ra tại bất kỳ thời điểm nào.

Ưu khuyết điểm của gia công bằng tia lửa điện

Công nghệ EDM (Electric Discharge Machining) được ứng dụng rộng rãi trong các quá trình cắt, khoan, tạo khuôn và dập lỗ Nó có khả năng thay thế các phương pháp phay, cắt và khoan bằng cơ khí cũng như cắt và khoan bằng laser Một trong những lợi ích chính của EDM là ngăn chặn tình trạng gãy dụng cụ, đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng có nguy cơ cao về gãy dụng cụ.

Công nghệ EDM giúp loại bỏ quy trình xử lý nhiệt cho các sản phẩm và chi tiết kim loại, ngăn chặn sự biến dạng do nhiệt Nó đặc biệt hiệu quả với vật liệu cứng, chi tiết phức tạp, hình dạng nhỏ, và các lỗ khó tiếp cận Những đổi mới trong công nghệ EDM mang lại tỷ lệ khử kim loại cao hơn và tốc độ cắt lớn hơn, đồng thời cải thiện độ tin cậy của hệ thống điều khiển và tinh xảo của thiết bị cung cấp điện, với hệ thống truyền động nhanh và chính xác hơn.

EDM là công nghệ gia công hiệu quả cho vật liệu mỏng, cho phép tạo ra các lỗ tròn nhỏ hoặc hình dạng không bình thường với kích thước khoảng 0,05 mm Tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính có thể đạt 20:1, cùng với khả năng gia công các khía mỏng từ 0,05 đến 30 mm.

Giá thành cao khiến phương pháp này ít được áp dụng rộng rãi, chủ yếu chỉ dành cho gia công các chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao và khó thực hiện bằng các phương pháp truyền thống Thời gian gia công cũng kéo dài hơn so với các phương pháp khác.

 Sử dụng chất dung môi bất tiện

 Độ bóng bề mặt không cao

 Mật độ phân tử kim loại sau khi gia công thấp

 Ứng suất sản phẩm chưa đo được.

Nền tảng nghiên cứu

Gần đây, nhu cầu sử dụng tungsten carbide, titanium alloys, stainless steel và các vật liệu khó gia công đang gia tăng, đặc biệt trong các công việc đặc thù Các quy trình gia công truyền thống như milling, turning và drilling gặp nhiều khó khăn khi xử lý các vật liệu này, dẫn đến mài mòn dụng cụ, thời gian gia công dài và chất lượng bề mặt kém Trong khi đó, công nghệ gia công cắt điện (EDM) là phương pháp không tiếp xúc, cho phép gia công hiệu quả trên các vật liệu cứng mà không gặp phải những vấn đề trên EDM, được giới thiệu bởi Lazarenko và Lazarenko, sử dụng các xả điện ngắn để tạo ra nhiệt độ cao giữa các điện cực, cho phép xử lý bất kỳ vật liệu dẫn điện nào Phương pháp này hiện đang mở rộng ứng dụng, giúp giảm lãng phí vật liệu và dễ dàng gia công các hình học phức tạp, từ đó đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp sản xuất.

Hình 2: Nguyên lý làm việc của gia công bằng tia lửa điện [1]

WIRE-EDM (WEDM) là một công nghệ EDM đặc biệt sử dụng dây cuộn làm điện cực, nổi bật với khả năng gia công chính xác cao WEDM đã được chứng minh hiệu quả trong nhiều nghiên cứu, cho phép cắt các hình học phức tạp và khuôn dập tinh vi Hiện nay, với dây có đường kính rất nhỏ (chỉ 20 μm), μ-WEDM được áp dụng rộng rãi trong việc sản xuất μ-công cụ cho μ-EDM và các quy trình gia công vi mô khác, cũng như trong việc chế tạo các bộ phận vi mô phức tạp.

Hình 3: Gia công bằng tia lửa điện

Trong EDM, việc kiểm soát khoảng cách giữa các điện cực là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả xả điện Khoảng cách này cần nằm trong phạm vi phá vỡ; nếu quá nhỏ, có thể dẫn đến rò rỉ hoặc mạch ngắn, gây hại cho bề mặt gia công và làm rạn nứt dây điện.

Hình 4: Sự phóng điện trong quá trình gia công bằng tia lửa điện [2]

Nếu khoảng cách giữa các điện cực lớn hơn phạm vi phá vỡ, hệ thống sẽ không hoạt động hiệu quả, dẫn đến lãng phí điện năng và thời gian Có nhiều phương pháp để kiểm soát khoảng cách giữa các điện cực, chủ yếu dựa vào sự phân biệt xung Việc giám sát quá trình xả sẽ chính xác hơn khi có nhiều tham số thải hơn, từ đó cải thiện hiệu quả kiểm soát khoảng cách.

Trong hầu hết các máy EDM hiện nay, quá trình này có thể thực hiện trên máy CNC truyền thống, nhưng thường tốn nhiều thời gian hơn Đặc biệt, trong WEDM, chiều cao cắt của phôi có sự khác biệt lớn dọc theo lộ trình gia công, gây khó khăn cho người sử dụng trong việc vận hành máy hiệu quả Hiệu suất gia công của EDM cũng bị ảnh hưởng bởi điều kiện xả nước và sự lưu thông điện môi trong khoảng trống làm việc Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu nhằm cải thiện tình trạng xối rửa, vẫn cần tiếp tục nâng cao chức năng xối rửa để tối ưu hóa hiệu quả gia công của EDM.

Nghiên cứu tổng quan

Các phương pháp nâng cao hiệu suất và chất lượng gia công EDM

Một là: Nâng cao năng suất và chất lượng gia công của EDM bằng biện pháp trộn bột vào dung dịch điện môi

Hai là: Các phương pháp Flushing tăng hiệu quả gia công

Ba là: Phương pháp sử dụng dao động hỗ trợ

 Siêu âm (bao gồm cả dao động điện cực hay phôi)

 Dao động bể chứa dung dịch điện môi

EDM là quá trình gia công nhiệt chịu ảnh hưởng lớn từ môi trường, đặc biệt là điều kiện làm mát và rửa phoi Việc gia công lỗ nhỏ và cắt khe tỷ lệ cao bằng WEDM gặp nhiều thách thức như mài mòn dụng cụ, vỡ dây và tốc độ cắt thấp Xả nước bọt trong khu vực gia công trong quá trình đốt được xem là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hiệu suất EDM, vì nó giúp làm lạnh và loại bỏ vật liệu nóng chảy, ngăn ngừa sự đổ vỡ Nghiên cứu của Heuvelman, Lonardo và Bruzzone chỉ ra rằng tỉ lệ bề mặt và độ mài mòn của dụng cụ bị ảnh hưởng rõ rệt bởi việc rửa phoi bằng chất lỏng điện môi Nhiều phương pháp đã được phát triển nhằm cải thiện hiệu quả EDM thông qua việc tối ưu hóa lưu thông chất lỏng điện môi trong khoảng cách tia lửa.

EDM hỗ trợ rung động là một phương pháp hiệu quả để cải thiện tình trạng rửa phoi và nâng cao hiệu quả gia công Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng rung động siêu âm có tác động tích cực đến tỷ lệ loại bỏ vật liệu trong quá trình gia công Kremer et al đã xác nhận rằng rung động siêu âm làm tăng đáng kể hiệu suất gia công, trong khi Wansheng et al đã thành công trong việc gia công sâu và lỗ nhỏ trên hợp kim titan bằng siêu âm EDM Zhang et al cũng chỉ ra rằng hệ thống EDM hỗ trợ rung động có hiệu suất cao hơn so với EDM truyền thống trong chất lỏng điện môi Gao và Liu đã chứng minh rằng rung động không chỉ nâng cao hiệu quả gia công mà còn giảm sự phức tạp của hệ thống Nghiên cứu của Huang và các cộng sự cho thấy rung động siêu âm cải thiện hiệu quả gia công các lỗ nhỏ, nhưng cũng làm gia tăng mòn dụng cụ Các yếu tố như kích thước điện cực, điện áp và biên độ rung động cũng ảnh hưởng đến hiệu quả gia công và độ mòn của dụng cụ.

Rung động siêu âm đã được áp dụng trong quá trình EDM khô để nâng cao hiệu quả gia công Xu et al đã chỉ ra rằng hiệu suất gia công được cải thiện nhờ lực quán tính từ rung động của phôi, giúp tăng tốc độ loại bỏ vật liệu nóng chảy Trong nghiên cứu về dao động siêu âm EDM, Zhang et al phát hiện rằng hiệu suất có thể được cải thiện bằng cách tăng điện áp mở, thời gian xung, và biên độ rung, hoặc giảm độ dày thành của ống điện.

Gần đây, công nghệ EDM hỗ trợ rung động không siêu âm đã thu hút sự chú ý đáng kể Chern và Chuang đã phát triển một máy EDM đục lỗ vi mô và nghiên cứu tác động của rung động không siêu âm đến hiệu quả gia công, mang lại nhiều cải tiến rõ rệt Tương tự, Endo et al cũng đã kiểm tra hiệu quả của rung động hỗ trợ μ-EDM trong quá trình gia công điện cực.

Nghiên cứu tác động của tần số rung động, hướng cho phép, chiều dài phôi và vòng quay của phôi lên hiệu quả gia công đã chỉ ra rằng sự kết dính giữa công cụ và phôi cùng với sự hồi phục của điện cực do hiện tượng ngắn mạch đều ảnh hưởng đến hiệu quả gia công Tong và cộng sự đã thực hiện một nghiên cứu thực nghiệm về gia công điện (EDM) hỗ trợ rung động với tần số cao.

Hình 6: Ứng dụng PZT vào máy EDM

Nghiên cứu cho thấy rằng hiệu suất gia công tăng lên khi tần số rung được cải thiện Tuy nhiên, các tác giả lưu ý rằng khi khoảng cách gia công thuận lợi, việc tăng biên độ rung vượt quá chiều dài khoảng cách không chỉ không mang lại hiệu quả mà còn có thể ảnh hưởng tiêu cực đến cấu trúc khớp mềm.

Mục tiêu nghiên cứu

 Nghiên cứu và thiết kế đầu giao động với tần số cao để cải thiện năng suất và chất lượng bề mặt khi gia công

 Tiến hành nghiên cứu thiết kế bộ nguồn cho đầu giao động

• Mạch 1 thiết kế bộ nguồn khoảng 130 V DC

• Mạch 2 thiết kế mạch dao động vài kHZ với ngõ ra 130V DC

 Thiết kế khớp mềm (Flexure Hings)

 Tiến hành kết hợp bộ nguồn với với Flexure Hings tạo ra đầu giao động

 Tiến hành nghiên cứu phương pháp đo kiểm.

Các phương pháp tạo dao động siêu âm

Từ giảo (magnetostriction) là hiện tượng mà hình dạng và kích thước của các vật liệu từ, chủ yếu là sắt từ, bị biến đổi khi chịu tác động của từ trường bên ngoài (từ giảo thuận) Ngược lại, tính chất từ của vật liệu cũng thay đổi khi có sự biến đổi về hình dạng và kích thước (từ giảo nghịch).

Làm việc với sự thay đổi chiều dài của các kim loại như Fe và Ni dưới tác động của điện từ trường, cho thấy sự biến đổi chiều dài tương đối và cường độ từ trường ở những vật liệu có tính từ khác nhau.

Hình 7: Hiện tượng từ giảo

Biểu đồ 1: Biến đổi chiều dài tương đối

Hình 8: Nguyên lý hoạt động của gia công EDM

2.1.2 Dùng hiệu ứng áp điện Đây là phương pháp tạo rung tiên tiến nhất hiện nay và đang được ứng dụng rất phổ biến trong công nghiệp Ưu điểm của phương pháp chính là có thể tạo ra rung động với công suất rất lớn (đến hàng nghìn W) và tần số rung động rất cao, vượt qua tần số siêu âm nhiều lần (>20 kHZ) Nhược điểm của phương pháp này chính là chi phí chế tạo rất cao (chi phí cho các PZT và máy phát điện áp xung tần số cao tính bằng hàng trăm hoặc hàng ngàn USD) Hơn nữa, các cơ cấu này thường cho biên độ rung thấp Ngoài ra, việc điều khiển tối ưu quá trình rung động này còn khá phức tạp [7]

Dựa trên các phân tích về ưu nhược điểm và điều kiện thực tế, phương pháp tạo rung động bằng PZT đã được lựa chọn để thiết kế, chế tạo và thử nghiệm Hiệu ứng áp điện, được phát hiện bởi Jacques và Pierre Curie vào năm 1880, cho thấy rằng khi áp dụng một biến dạng cơ học lên các tinh thể, chúng sẽ bị phân cực điện, với mức độ phân cực tỷ lệ thuận với độ lớn của biến dạng Ngoài ra, Curie còn khám phá ra rằng các vật liệu tương tự sẽ bị biến dạng khi đặt trong một điện trường, hiện tượng này được gọi là hiệu ứng áp điện ngược Bản chất của hiệu ứng áp điện được thể hiện rõ trong hình 9.

Hình 9: Hiện tượng hiệu ứng áp điện

Hiệu ứng áp điện xuất hiện ở một số tinh thể trung tính như thạch anh, Tuamalin, Na, Kali, và Tartrate, và các tinh thể này thường được sử dụng để chế tạo các cơ cấu chuyển đổi áp điện (PZT) Hiện nay, vật liệu đa tinh thể, được gọi là gốm áp điện, được sử dụng rộng rãi Để tinh thể thể hiện tính áp điện, cấu trúc của nó không nên có tâm đối xứng Khi một ứng suất (kéo hoặc nén) tác động lên tinh thể, khoảng cách giữa các điện tích âm và dương trong mỗi ô phần tử sẽ thay đổi, dẫn đến sự phân cực mạng ở bề mặt tinh thể Hiệu ứng này thường là tuyến tính, với sự phân cực thay đổi trực tiếp theo ứng suất và phụ thuộc vào hướng ứng suất, tạo ra điện trường và điện áp bị phân cực ngược Ngược lại, khi tinh thể được đặt trong một điện trường, nó sẽ phát sinh biến dạng dẻo, làm thay đổi chiều dài của tinh thể tương ứng với độ phân cực điện trường Việc chuyển đổi từ năng lượng điện sang chuyển vị cơ học có thể được mô tả bằng công thức cụ thể.

S là biến dạng cơ học phát sinh do điện trường E hoặc điện áp U đặt vào miếng vật liệu áp điện còn l là chiều cao của miếng áp điện đó

Hình 10: Hiệu ứng áp điện thuận và nghịch xảy ra trên vật liệu áp điện

Nhiều công ty toàn cầu đã phát triển các loại PZT để tạo ra rung động, phục vụ cho nhiều ngành công nghiệp như gia công cơ khí, sản xuất chậu rửa, thiết bị y tế và công nghệ cảm biến cho các thiết bị đo lực và cân trọng lượng Các loại PZT này thường được chế tạo thành hai dạng cơ bản.

Hình 11: PZT dạng miếng đơn trong công nghiệp

Các miếng PZT loại PZT-4 và PZT-8 có kích thước đa dạng, phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau Chúng được sử dụng để đo lực cắt, trọng lượng và tạo rung động với tần số cao và biên độ nhỏ, với khả năng tạo ra rung động chỉ từ 1.8 đến 2 micromet và tần số lên đến hàng chục, hàng trăm kHz.

Hình 12: Các PZT xếp chồng lên nhau

Vật liệu áp điện là lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống máy vi xử lý nhờ vào thời gian phản ứng nhanh và khả năng thu nhỏ Thiết bị truyền động áp điện ngày càng đóng vai trò quan trọng trong công nghệ định vị hiện đại, chuyển đổi tín hiệu điện thành chuyển động vật lý chính xác Các bộ truyền động này được thiết kế để điều khiển chuyển động chính xác, tinh chỉnh các công cụ gia công, ống kính, gương và thiết bị khác Trong các thiết bị truyền động PIEZO theo chiều dọc, điện trường được áp dụng song song với hướng phân cực, gây ra sự giãn nở hoặc dịch chuyển theo hướng đó Mặc dù các lớp riêng lẻ chỉ cung cấp chuyển vị tương đối thấp, nhưng các bộ truyền động ngăn xếp kết hợp nhiều lớp riêng lẻ được kết nối chuỗi và điện song song, giúp đạt được giá trị chuyển dịch hữu ích về mặt kỹ thuật.

Thiết bị truyền động ngăn xếp được cấu tạo bằng cách kết nối các lớp mỏng vật liệu áp điện giữa các điện cực, với hướng phân cực tương ứng với lực chặn Tất cả các phần tử trong thiết bị được kết nối song song, như minh họa trong hình 13.

Hình 13: Bộ truyền động ngăn xếp PZT nhiều lớp vật liệu áp điện

Thiết bị truyền động ngăn xếp theo chiều dọc rất hiệu quả trong việc chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học, với độ dịch chuyển danh định khoảng 0,1 đến 0,15% chiều dài thiết bị Độ giãn dài của trục tĩnh trong thiết bị này được xác định bởi các yếu tố kỹ thuật cụ thể.

∆𝒍: Chuyển dịch theo chiều dọc (m) n : là số lớp gốm d 33 : Hệ số biến dạng tín hiệu lớn áp điện theo chiều dọc [m/V]

Biểu đồ 2: Độ giãn của thiết bị hoạt động từ -30V đến + 150V

Có 2 dải điện áp hoạt động:

Trong dự án này, một thiết bị truyền động Piezo 150V, được liệt kê các thông số như trong bảng 1

Bảng 1: Thông số của PZT [97]

Các bước có kích thước nanomet và micromet có thể được lặp lại với tần số cao nhờ vào các PZT, vì chúng tạo ra chuyển động thông qua các hiệu ứng tinh thể rắn mà không cần bộ phận chuyển động.

 PZT có thể được thiết kế để di chuyển các tải trọng nặng hoặc có thể được thực hiện để di chuyển tải nhẹ hơn ở tần số 10 kHZ

 PZT hoạt động như tải điện dung và đòi hỏi rất ít năng lượng trong hoạt động tĩnh, đơn giản hóa nhu cầu cung cấp năng lượng

 PZT không yêu cầu bảo trì vì chúng là trạng thái rắn và chuyển động của chúng dựa trên các hiệu ứng phân tử trong các tinh thể

Một nhược điểm chính của thiết bị truyền động Piezo là khả năng chịu lực kéo, đặc biệt trong các hoạt động tốc độ cao khi lực quán tính tác động khiến thiết bị phải chịu lực kéo quá mức Bề mặt PZT không nên gắn trực tiếp vào điện cực trong máy EDM, vì điều này có thể dẫn đến hỏng hóc và không sử dụng được trong thời gian dài Do đó, các cơ chế tuân thủ kết hợp với PZT được áp dụng rộng rãi Điện áp trong hệ thống này thay đổi theo cấp số nhân với hằng số thời gian RC, và trong điều kiện bán tĩnh, sự mở rộng của gốm PZT tỉ lệ với điện áp Tuy nhiên, các quy trình Piezo động không thể mô tả bằng một phương trình đơn giản, vì khi thiết bị truyền động mở rộng, các lực động tác động lên vật liệu gốm, tạo ra điện áp (dương hoặc âm) chồng lên điện áp biến tần.

2.1.3 Giới thiệu về PZT thực tế đưa vào ứng dụng Ưu điểm của phương pháp chính là có thể tạo ra rung động với công suất rất lớn (đến hàng nghìn W) và tần số rung động cao, có thể vượt qua tần số siêu âm nhiều lần

Phương pháp này có nhược điểm là chi phí chế tạo cao và thường chỉ cho biên độ rung thấp Việc điều khiển tối ưu quá trình rung động cũng khá phức tạp, đồng thời, khi PZT hoạt động, nó phát ra tiếng ồn lớn.

Bộ truyền động Piezoelectric sử dụng điện dung tín hiệu nhỏ đo được ở nhiệt độ phòng và tiêu tan nhiệt khi hoạt động ở tần số cao Chúng có khả năng hoạt động liên tục ở nhiệt độ lên đến 85 độ C, nhưng việc vượt quá nhiệt độ này có thể gây hư hỏng Ngoài ra, các thiết bị truyền động này không thể chịu được các tải căng đáng kể, tải phân bố không đều, tải ngoài trục, thời gian uốn hoặc mô men xoắn.

Giới thiệu về Flexure Hinges

Cảm biến đã được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực, bao gồm hình con quay, gia tốc kế, cân điện tử, điều khiển tên lửa và trong các hệ thống liên lạc nhân rộng.

Hình 16: Hình dạng của Fexure Hinges [12]

Các công nghệ thông thường thường gặp phải vấn đề như ma sát, mài mòn và bôi trơn, gây khó khăn trong việc đạt được độ chính xác cao về vị trí Ngược lại, các giai đoạn chuyển động vị trí tương ứng sử dụng biến dạng của Flexure Hinges cung cấp chuyển động mà không gặp phải những vấn đề này Do đó, các khe có độ bền phù hợp với Flexure Hinges có khả năng đạt được độ chính xác cao trong việc định vị.

Chuyển động của các bộ phận được tạo ra từ sự biến dạng đàn hồi, với Flexure Hings mang lại độ chính xác cao hơn, khả năng mở rộng tốt hơn, ít ồn ào hơn và tiết kiệm chi phí trong sản xuất cũng như bảo trì Tuy nhiên, thiết kế Flexure Hings gặp nhiều khó khăn do tính phức tạp và không trực quan.

Trong các cơ chế uốn cong, lò xo lá và Flexure Hings là hai thành phần linh hoạt phổ biến, nhưng cả hai đều có những hạn chế nhất định Lò xo lá có khả năng dịch chuyển lớn nhưng dễ bị ùn tắc dưới tải trọng nén và cứng lại khi chịu tải kéo, đồng thời độ dày và vật liệu sử dụng cũng bị giới hạn do công nghệ sản xuất Trong khi đó, Flexure Hings được ưa chuộng nhờ vào khả năng sản xuất dễ dàng và độ cứng trục ngoài cao, nhưng lại gặp vấn đề với nồng độ căng thẳng tại phần mỏng nhất, dẫn đến hạn chế trong phạm vi chuyển động của các cơ chế uốn.

Flexure Hings đã được lựa chọn rộng rãi do các ứng dụng lớn trong chuyển động phù hợp đòi hỏi chuyển động chính xác cao

Hình 17: Biên dạng thiết kế Flexure Hings

Hình 18 cho thấy cấu trúc của Flexure Hings uốn cong vòng tròn song song 1

DOF, còn được gọi là lò xo tuyến tính kép, có tính định hướng và dễ định hình cao

Cơ chế uốn hoạt động như một lò xo dao động khi chịu tác động của lực tuần hoàn bên ngoài với tần số f, được điều khiển bởi bộ truyền động PZT Điều này cho thấy rằng tần số của cấu trúc uốn tương đồng với tần số hoạt động của PZT.

Hình 18: Biên dạng thiết kế Flexure Hings

Thiết kế bộ nguồn

Chúng ta có thể xác định các điều kiện biên trên trang web của nhà sản xuất, giúp lựa chọn điện áp tối ưu cho PZT hoạt động hiệu quả nhất Địa chỉ trang web của nhà sản xuất PZT là: https://www.Piezodrive.com/calculators/.

Bảng 3: Thông số của PZT

Hình 20 A Bảng tính với điện áp là 30 V và f là 1000 Hz [97] Hình 21 B Bảng tính với điện áp là 30 V và f là 500Hz [97]

Hình 22 C Bảng tính với điện áp là 70 V và f là 1000Hz [97]

Mỗi điện áp và tần số khác nhau sẽ tạo ra dòng điện và công suất ngõ ra khác nhau Dựa vào các thông số này, chúng ta thiết kế mạch với dòng, điện áp và công suất phù hợp để PZT hoạt động hiệu quả Ngoài ra, cũng cần lưu ý đến các yếu tố khác trong quá trình thiết kế.

C ý rằng điên áp ngõ ra là dạng sóng vuông, sin hay la sóng tam giác, mà ta có thể thiết kế mạch tương ứng

Hình 23: Sơ đồ khối bộ nguồn dao động cho PZT

Các thiết bị điện tử thường sử dụng nguồn điện một chiều, trong khi nguồn điện phổ biến và kinh tế nhất là điện xoay chiều 50Hz Để cung cấp điện một chiều cho các thiết bị này, cần phải chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều thông qua các bộ phận chuyển đổi.

 Biến áp nguồn: Hạ thế từ 220 V xuống các điện áp thấp hơn như 6V, 9V, 12V, 24V, 100V, 110V,v v

 Mạch chỉnh lưu: Đổi điện AC thành DC

 Mạch lọc, lọc gợn xoay chiều sau chỉnh lưu cho nguồn DC phẳng hơn

 Mạch ổn áp: Giữ một điện áp cố định cung cấp cho tải tiêu thụ

Hình 24: Sơ đồ tổng quát của mạch cấp nguồn

Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ

Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ thường dùng bốn Diode mắc theo hình cầu (còn gọi là mạch chỉnh lưu cầu) như hình dưới

Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ hoạt động bằng cách cho phép dòng điện đi qua hai diode trong các chu kỳ khác nhau Trong chu kỳ dương, dòng điện đi qua diode D1, tiếp theo là Rtải và diode D4, trở về đầu dây âm Ngược lại, trong chu kỳ âm, điện áp trên cuộn thứ cấp đảo chiều, khiến dòng điện đi qua diode D2, rồi qua Rtải và diode D3, cũng trở về đầu dây âm.

Như vậy cả hai chu kỳ đều có dòng điện chạy qua tải

Mạch lọc dùng tụ điện

Sau khi chỉnh lưu, điện áp một chiều thu được thường nhấp nhô Nếu không có tụ lọc, điện áp này không thể sử dụng cho các mạch điện tử Vì vậy, trong các mạch nguồn, cần lắp thêm các tụ lọc có trị số từ vài trăm µF đến vài ngàn µF sau cầu diode chỉnh lưu.

Hình 26: Điện áp DC chỉnh lưu hai trường hợp có tụ và không có tụ

Sơ đồ mô tả sự khác biệt giữa mạch nguồn có và không có tụ lọc Khi công tắc K mở, mạch chỉnh lưu không có tụ lọc, dẫn đến điện áp thu được có dạng nhấp nhô Ngược lại, khi công tắc K đóng, mạch chỉnh lưu sử dụng tụ C1 để lọc nguồn, giúp điện áp đầu ra trở nên phẳng hơn Đặc biệt, nếu tụ C1 có điện dung lớn hơn, điện áp đầu ra sẽ càng ổn định Trong các bộ nguồn, tụ C1 thường có giá trị khoảng vài ngàn àF.

Trong mạch chỉnh lưu có tụ lọc, nếu không có tải hoặc tải tiêu thụ công suất rất nhỏ so với công suất của biến áp, điện áp DC thu được sẽ là DC = 1,4AC.

Hình 27: Sơ đồ lắp ráp của bộ nguồn

Phương pháp điều khiển độ rộng xung (PWM) bằng phần cứng sử dụng IC 555 để tạo dao động Nguồn nuôi cho IC 555 được cung cấp từ khối nguồn Tần số của xung được xác định bởi các giá trị của điện trở RV1, R1, R2 và các tụ điện C1, C2 Khi sử dụng tụ điện nhỏ C2, tín hiệu dạng xung với tần số cao sẽ được tạo ra, và biến trở RV1 sẽ được điều chỉnh để chọn tần số mong muốn.

Khi bạn chuyển sang sử dụng tụ hóa C1 có trị điện dung lớn hơn, nó sẽ tạo ra xung với tần số thấp hơn Bạn cũng có thể điều chỉnh tần số này bằng biến trở RV1.

C (microfarad) T(s) F (Hz) F thực tế (Hz)

Bảng 4: Bảng điều chỉnh tần số theo công thức

Các tụ điện hiên có trên thị trường

472 tương đương với 47 * 10^2, tức là 4700 picofarad hay 4.7 nanofarad, tương đương với 0.0047 microfarad Xung ra được lấy từ chân số 3; khi chân 3 ở mức áp thấp 0V, LED xanh D1 sẽ sáng, trong khi khi chân 3 ở mức áp cao gần 12V, LED đỏ D2 sẽ sáng Điện trở R3 và R4 được sử dụng để hạn dòng cho các LED, cần chú ý không để dòng qua LED quá lớn để tránh hư hỏng Xung ra trên chân 3 có dạng xung vuông với bờ lên và bờ xuống rất thẳng, điều này giúp kích thích các mạch số một cách hiệu quả.

Khi chân 2 và 6 có dạng răng cưa, tụ C1 hoặc C2 sẽ nạp điện nguồn khi chân 7 ở trạng thái hở masse Dòng nạp sẽ đi qua RV1, R1 và R2, tạo ra mức áp trên chân 2.

6 tăng dần lên, khi mức áp này bằng 2/3 mức nguồn thì chân 7 sẽ cho nối masse, lúc này tụ C1,hay C2 sẽ cho xả điện, dòng xả qua R2

Công dụng của R2 là hạn chế dòng xả để bảo vệ IC 555 khỏi hư hỏng Khi mức áp trên chân 2 và 6 giảm xuống còn 1/3 mức áp nguồn, chân 7 sẽ hở masse, khiến tụ điện chuyển sang giai đoạn nạp điện Để tạo tín hiệu đầu ra dạng xung vuông với hệ số duty = 50%, cần chọn giá trị R2 đủ nhỏ so với tổng trị số của RV1 và R1.

Biểu đồ 3: Đồ thị dạng xung điều chế PWM

Khi x/y = 0%, xung sẽ chứa toàn bộ điện áp thấp, trong khi với x/y = 50%, xung có điện áp cao trong 50% thời gian đầu và điện áp thấp trong 50% thời gian sau Cuối cùng, khi x/y = 100%, xung sẽ chứa toàn bộ điện áp cao.

Hình 29: Sơ đồ tạo tần số bằng IC 555

Nhìn vào sơ đồ mạch trên ta có công thức tính tần số, độ rộng xung

Tần số của tín hiệu đầu ra là f = 1/(ln2 C (R1 + 2R2)) (3 1) Chu kì của tín hiệu đầu ra : T = 1/f

Thời gian xung ở mức H (1) trong một chu kì

T1 = ln2 (R1 + R2) C (3 2) Thời gian xung ở mức L (0) trong 1 chu kì

Như vậy trên là công thức tổng quát của 555

Trong bài toán thiết kế mạch thực tế:

Giả sử ta chọn tần số dao động của mạch là F =1,5 (KHz), chọn C2 = 10nF, R1=R2 Khi đó , T1 = 2T2 => T =3T2, với T=1/f

Ta chọn R2 = 33 Kohm (sai số 5%) và R2 = 33 Kohm(sai số 5%)

Ta có : F=1/T = 1/(0,693*(R1+2*R2)*C1) kết luận: nếu muốn thay đổi độ lớn tần số dao động của mạch thì chỉ cần thay đổi giá trị của R1,R2, VR1 hoặc của C1

Tuy nhiên Nếu chỉ thay đổi giá trị R1 (hoặc R2) không thôi, thì tần số (f) cũng như độ rộng xung (Duty cycle) sẽ bị thay đổi cùng lúc

 Muốn thay đổi tần số (giữ nguyên độ rộng xung) thì R1 và R2 phải được thay đổi cùng lúc (cùng tăng hoặc cùng giảm một giá trị như nhau)

Để thay đổi độ rộng xung mà giữ nguyên tần số, cần điều chỉnh đồng thời R1 và R2 theo chiều ngược lại; cụ thể, khi R1 tăng thì R2 phải giảm với cùng một giá trị.

Hình 30: Đầu ra của IC 555 kết nối với MOSFET

 Đầu ra của IC 555 dùng để điều khiển MOSFET

Biểu đồ 4: Sơ đồ xung của van điều khiển đầu ra

Trong khoảng thời gian từ 0 đến t0, van G được mở, cho phép toàn bộ điện áp nguồn Ud được cung cấp cho tải Ngược lại, trong khoảng thời gian từ t0 đến T, van G khóa lại, ngắt nguồn cung cấp cho tải Do đó, khi t0 thay đổi từ 0 đến T, chúng ta có thể điều chỉnh mức điện áp cung cấp cho tải, từ toàn bộ, một phần cho đến việc ngắt hoàn toàn.

Công thức tính giá trị trung bình của điện áp ra tải :

Gọi t1 là thời gian xung ở sườn dương (khóa mở) còn T là thời gian của cả sườn âmvà dương, Umax là điện áp nguồn cung cấp cho tải Ta có:

Ud = Umax.( t1/T) (3.5) hay Ud = Umax.D (3 6)

Như vậy ta nhìn trên hình đồ thị dạng điều chế xung thì ta có : Điện áp trung bình trên tải sẽ là

Với D = t1/T là hệ số điều chỉnh và được tính bằng % tức là PWM)

GIA CÔNG CƠ CẤU KHỚP MỀM VÀ BỘ NGUỒN

4 1 Gia công cơ cấu khớp mềm

Dựa trên nghiên cứu của Phạm Lê Đăng Hải và Nguyễn Hữu Nghĩa, cơ cấu khớp mềm được thiết kế có khả năng hoạt động hiệu quả ở tần số dưới 1 KHz, với vật liệu chính là nhôm Chúng tôi xin chân thành cảm ơn những đóng góp quý báu từ hai tác giả.

Kích thước của phôi gia công là 55x50x45 mm, được chế tạo thông qua các phương pháp như cắt dây EDM, phay CNC và khoan Các quy trình này giúp tạo ra một khớp mềm với vật liệu chính là nhôm.

Hình 33: Cơ cấu khớp mềm Flexure Hings

Mặt bích tải lên Flexure Hings (Item#3) có đường kính 25 mm và độ dày 3 mm, được sử dụng để gắn lên Flexure Hings nhằm cố định PZT.

Phôi gia công có kích thước 55x50x15 mm, được chế tạo thông qua quy trình phay CNC, khoan và khai thác để lắp đặt phần đuôi của điện cực (Axis) Sản phẩm này được làm từ nhôm và được thiết kế với bốn lỗ countersink nhằm cố định ốc định vị với khớp mềm.

Chi tiết có kích thước đường kính 20x40mm, đóng vai trò quan trọng như một chui kết nối máy EDM trong quá trình gia công Đây cũng là một phần thiết yếu của khớp mềm.

Hình 36: Axis dùng để kết nối máy EDM

Thiết kế tham số trước tạo ra cơ chế với các đặc tính mong muốn, nhưng giá trị thực tế của các thông số lại phụ thuộc vào dung sai sản xuất Vì vậy, việc đảm bảo rằng các thông số danh nghĩa chính xác là rất quan trọng.

Hình 37: Electrode điện cực gia công định hình

Để xác minh phương pháp phi tuyến đề suất, phép thử tĩnh được thực hiện nhằm đo độ cứng tuyến tính của Flexure Hinge Lực tác động lên Flexure Hinge uốn và chuyển dịch đầu ra được ghi nhận để tính toán độ cứng Qua phương pháp thí nghiệm như hình 36, chúng ta lập bảng thông số chuyển vị và độ cứng, sau đó tính giá trị trung bình của các thông số đã đo.

Hình 38: Thiết lập thử nghiệm để đánh giá độ cứng

Lực được tạo ra bằng cách treo các trọng lượng khác nhau vào Flexure Hings, với trọng lượng thí nghiệm là 13,3kg Sự dịch chuyển được phát hiện thông qua chỉ số quay số.

Bảng 6: Kết quả của độ cứng Flexure Hings

Bảng 7 trình bày kết quả độ cứng của Flexure Hings, cho thấy phương pháp phi tuyến mang lại độ chính xác cao hơn so với phương pháp FEA Sự chênh lệch phần trăm giữa giá trị thu được từ phương pháp phi tuyến và dữ liệu thử nghiệm có thể được giải thích bởi các lỗi trong quá trình chế tạo hoặc do vật liệu không đạt tiêu chuẩn về chất lượng cơ tính.

Thí nghiệm FEA Nonlinear method

Bảng 7: Kết quả của độ cứng the Flexure Hings uốn cong

4 2 Mạch điện và quá trình thực nghiệm

Mô hình mạch điện đã hoàn thành là một mạch tạo dao động với điện áp U0 V và tần số 2 kHz Mạch được cấu tạo từ biến thế hạ áp từ 220V xuống 100V và 110V, kết nối với bộ nghịch lưu để chuyển đổi điện AC sang DC với điện áp ra là 1.4U Mạch sử dụng IC 555 để tạo xung với tần số 2 kHz, cung cấp tín hiệu cho PZT hoạt động hiệu quả.

Hình 39: Mô hình bộ nguồn giao động thực tế

Nguồn điện đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của mạch điện và hệ thống điện, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của chúng Mỗi mạch hay hệ thống yêu cầu nguồn đầu vào khác nhau, có thể là từ một nguồn cố định hoặc có sẵn Nguồn DC được sử dụng phổ biến trong nhiều mạch và hệ thống điện Tuy nhiên, để tích hợp nguồn DC vào hệ thống, cần phải biến đổi nó thành các nguồn DC khác hoặc nhiều nguồn DC khác nhau để đáp ứng nhu cầu sử dụng.

4 2 3 Kết quả đo kiểm trên VOM

Sau khi hoàn thành mạch, chúng ta tiến hành đo kiểm các điện áp đầu vào và đầu ra của biến thế Cụ thể, điện áp đầu ra sau biến thế được ghi nhận là 110 V.

Mô hình bộ nguồn giao động thực tế cho thấy điện áp ra từ biến áp là 12 V, được cung cấp từ nguồn điện 220 V Điện áp 220 V là cần thiết để nuôi IC 555 hoạt động, và nó được biến đổi qua biến thế để đảm bảo mạch dao động hoạt động hiệu quả.

V vì 555 hoat đông từ 5 V dến 12 V

Kết quả đo thực tế điện áp nguồn cấp cho mạch dao động cho thấy đây là điện áp cung cấp cho PZT để tạo ra xung với tần số 2 kHz Chúng ta có thể điều chỉnh điện áp này xuống thấp hơn bằng cách gắn thêm một con Dimmer vào mạch Khi thay đổi điện áp, độ giãn của PZT cũng sẽ thay đổi tỷ lệ thuận với điện áp.

Kết quả đo thực tế điện áp vào mạch dao động cho thấy điện áp cung cấp cho PZT là 148V Chúng ta có thể điều chỉnh điện áp này giảm xuống bằng cách gắn thêm một con Dimmer vào mạch Khi thay đổi điện áp, độ giãn của PZT cũng thay đổi tỷ lệ thuận với điện áp Lúc này, mạch đã đạt tần số 2 kHz và sẵn sàng cho PZT hoạt động.

Hình 43: kết quả đo bộ thực tế điện áp ra từ mạch dao động

Bảng 8: Bảng điều chỉnh tần số theo mạch thiết kế

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHO

Sau giai đoạn dự án em đã hoàn thành các mục tiêu của nghiên cứu và đãthực hiện một số nội dung chính như sau:

 Thực hiện nghiên cứu chế tao bộ nguồn 150 V DC phù hợp hệ thống dao động cơ học và thiết bị truyền động áp điện

 Nghiên cứu và thiết kế mạch dao động dùng IC 555

 Nghiên cứu và áp dụng Arduino Mega thay thế cho mạch tạo xung

 Nghiên cứu thiết kế mạch khuyếch đại điện áp

 Kiểm tra thiết bị ở chế độ rung với tần số mong muốn

Dự án của tôi tập trung vào thiết kế khớp mếm1 DOF đơn cho mô-đun hỗ trợ rung, kết hợp với bộ nguồn có điện áp hạn chế.

 Bên cạnh đó chúng em sẽ nghiên cứu sâu hơn về Duty Cycle để tối ưu hóa về điện áp ngõ ra cùng với tần số như mong muốn

 Đặc biệt là với công suất có thể đáp ứng phù hợp với từng loại PZT trên thịtrường (khả năng lắp lẫn nhau)

 Thiết kế bộ nguồn nhỏ gọn hơn

Tôi đã tìm hiểu sâu về quá trình đo kiểm, bao gồm đo tần số rung động và chuyển vị, nhưng đây cũng là một trong những hạn chế của đề tài mà tôi đang nghiên cứu.

[1] P C Pandey and H S Shan, Modern machining process, McGraw-Hill Education, 1980

[2] K H Ho and S T Newman, "State of the art electrical discharge machining EDM," International Journal of Machine Tool & Manufacture, vol 43, pp 1287-1300, 2003

[3] K H Ho, S T Newman, S Rahimifard and R D Allen, "State of the art in wire electrical discharge machining (WEDM)," International Journal of Machine Tool & Manufacture, vol 44, pp 1247-1259, 2004

[4] F Klocke, D Lung, D Thomaidis and G Antonoglou, "Using ultra thin electrodes to produce micro-parts with wire-EDM," Journal of Materials Processing Technology, vol 149, pp 579-584, 2004

[5] A W Hsue and C H Chung, "Control strategy for high speed electrical discharge machining (die-sinking EDM) equipped with linear motors," in Advanced Intelligent Mechatronics, 2009 AIM 2009 IEEE/ASME International Conference on, 2009

[6] Y F Chang, "Robust PI Controller Design for EDM," in 3rd Annual Conference of the IEEE, 2007

[7] M Fujiki, G Y Kim, J Ni and A J Shih, "Gap control for near-dry EDM milling with lead angle," International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol 51, pp 77-83, 2011

[8] F Han, S Wachi and M Kunieda, "Improvement of machining characteristics of micro-EDM using transistor type isopulse generator and servo feed control," Precision Engineering, vol 28, pp 378-385, 2004

[9] S H Yeo, E Aligiri, P C Tan and H Zarepour, "A new pulse discriminating system for micro-EDM," Materials and Manufacturing Processes, vol 24, pp 1297-1305, 2009

[10] M T Yan and H T Chien, "Monitoring and control of the micro wire-EDM process," International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol 47, no 1, pp 148-157, 2007

[11] T P Tee, R Hosseinnezhad, M Brandt and J Mo, "Pulse discrimination for electrical discharge machining with rotating electrode," Machining Science and Technology: An International Journal, vol 17, no 2, pp 292-311, 2013

[12] Y S Tarng, C M Tseng and L K Chung, "A fuzzy pulse discriminating system for electrical discharge machining," International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol 37, no 4, pp 511-522, 1997

[13] D F Dauw, R Snoeys and W Dekeyser, "Advanced Pulse Discriminating System for EDM Process Analysis and Control," CIRP Annals - Manufacturing Technology, vol 32, no 2, pp 541-549, 1983

[14] C J Heuvelman, "Some aspects of the research on electro-erosion machining," Annals of the CIRP, vol 17, pp 195-199, 1969

[15] P M Lonardo and A A Bruzzone, "Effect offlushing and electrode material on die sinking EDM," CIRP Annals - Manufacturing Technology, vol 48, pp 123-126, 1999

[16] T Masuzawa and C J Heuvelman, "A self-flushing method with spark- erosion machining," CIRP Annals - Manufacturing Technology, vol 32, pp 109-111, 1983

[17] H E De Bruijn, T H Delft and A J Pekelaring, "Effect of a magnetic field on the gap cleaning in EDM," CIRP Annals - Manufacturing Technology, vol

[18] B H Yan and C C Wang, "The machining characteristics of Al2O3/6061Al composite using rotary electro-discharge machining with a tube electrode," Journal of Materials Processing Technology, vol 95, pp 222-231, 1999

[19] M Kunieda and T Masuzawa, "A fundamental study on a horizontal EDM,"

CIRP Annals - Manufacturing Technology, vol 37, pp 187-190, 1988

[20] B H Yan, F Y Huang, H M Chow and J Y Tsai, "Micro-hole machining of carbide by electric discharge machining," Journal of Materials Processing Technology, vol 87, pp 139-145, 1999

[21] D Kremer, J L Lebrun, B Hosari and A Moisan, "Effects of ultrasonic vibrations on the performances in EDM," Annals of the CIRP, vol 38, pp 199-

[22] Z Wansheng, W Zhenlong, D Shichun, C Guanxin and W Hongyu,

"Ultrasonic and electric discharge machining to deep and small hole on titanium alloy," Journal of Materials Processing Technology, vol 120, pp 101-

[23] Q H Zhang, J H Zhang , J X Deng, Y Qin and Z W Niu, "Ultrasonic vibration electrical discharge machining in gas," Journal of Materials Processing Technology, vol 129, pp 135-138, 2002

[24] c Gao and Z Liu, "A study of ultrasonically aided micro–electrical-discharge machining by the application of workpiece vibration," Journal of Materials Processing Technology, vol 139, pp 226-228, 2003

[25] H Huang, H Zhang, L Zhou and H Y Zheng, "Ultrasonic vibration assisted electro-discharge machining of microholes in Nitinol," Journal of Micromechanics and Microengineering, vol 13, pp 693-700, 2003

[26] G L Chern and Y Chuang, "Study on vibration–EDM and mass punching of micro-holes," Journal of Materials Processing Technology, vol 180, pp 151-

[27] T Endo, T Tsujimoto and K Mitsui, "Study of vibration-assisted micro– EDM: The effect of vibration on machining time and stability of discharge," Precision Engineering, vol 32, pp 269-277, 2008

[28] H Tong, Y Li and Y Wang, "Experimental research on vibration assisted

EDM of micro–structures with non–circular cross–section," Journal of Materials Processing Technology, vol 208, pp 289-298, 2008

[29] Z N Guo, T C Lee, T M Yue and W S Lau, "A study of ultrasonic-aided wire electrical discharge machining," Journal of Materials Processing Technology, vol 63, pp 826-828, 1997

[30] Z N Guo, T C Lee, T M Yue and W S Lau , "Study on the machining mechanism of WEDM with ultrasonic vibration of the wire," Journal of Materials Processing Technology, vol 69, pp 212-221, 1997

[31] T C Lee, Z N Guo, T M Yue and W S Lau, "Exploration of shaping conductive ceramic by ultrasonic aided wire electrical discharge machining," Materials and Manufacturing Processes, vol 12, pp 1133-1148, 1997

[32] S H Yeo, W Kurnia and P C Tan, "Critical assessment and numerical comparison of electro-thermal models in EDM," Journal of Materials Processing Technology, vol 203, no 1-3, pp 241-251, 2008

[33] R Snoeys and F S Van Dijck, "Investigation of electro discharge machining operations by means of thermo-mathematical model," CIRP Annals - Manufacturing Technology, vol 20, no 1, pp 35-37, 1971

[34] J V Beck, "Transient temperatures in a semi-infinite cylinder heated by a disk heat source," International Journal of Heat and Mass Transfer, vol 24, no 10, pp 1631-1640, 1981

[35] S T Jilani and P C Pandey, "Analysis and modelling of EDM parameters," Precision Engineering, vol 4, no 4, pp 215-221, 1982

[36] D D DiBitonto, P T Eubank, M R Patel and M A Barrufet, "Theoretical models of the electrical discharge machining process I A simple cathode erosion model," Journal of Applied Physics, vol 66, no 9, pp 4095-4103,

[37] M R Patel, M A Barrufet, P T Eubank and D D DiBitonto, "Theoretical models of the electrical discharge machining process II The anode erosion model," Journal of Applied Physics, vol 66, no 9, pp 4104-4111, 1989

[38] W Kurnia, P C Tan, S H Yeo and M Wong, "Analytical approximation of the erosion rate and electrode wear in micro electrical discharge machining," Journal of Micromechanics and Microengineering, vol 18, no 8, p 085011 (8pp), 2008

[39] P C Tan and S H Yeo, "Modelling of overlapping craters in micro-electrical discharge machining," Journal of Physics D: Applied Physics, vol 41, no 20, p 205302 (12pp), 2008

[40] H Singh, "Experimental study of distribution of energy during EDM process for utilization in thermal models," International Journal of Heat and Mass Transfer, vol 55, no 19-20, pp 5053-5064, 2012

[41] J Y Kao and Y S Tarng, "A neutral-network approach for the online monitoring of the electrical discharge machining process," Journal of Materials Processing Technology, vol 69, pp 112-119, 1997

[42] H S Liu and Y S Tarng, "Monitoring of the electrical discharge machining process by abductive networks," International Journal of Advanced Manufacturing and Technology, vol 13, pp 264-270, 1997

[43] M Weck and J M Dehmer, "Analysis and adaptive control of EDM sinking process using the ignition delay time and fall time as parameter," Annals of the CIRP, vol 41, no 1, pp 243-246, 1992

[44] K P Rajurkar, M W Wang and R P Lindsay, "A new model reference adaptive control of EDM," Annals of the CIRP, vol 38, no 1, pp 183-186,

[45] R Snoeys, D F Dauw and J P Kruth, "Improved adaptive control system for EDm processes," Annals of the CIRP, vol 29, no 1, pp 97-101, 1980

[46] S F Yu, B Y Lee and W S Lin, "Waveform monitoring of electrical discharge machining by wavelet transform," International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol 17, no 5, pp 339-343, 2001

[47] W M Wang, K P Rajurkar and K Akamatsu, "Digital gap monitor and adaptive integral control for auto-jumping in EDM," Journal of Engineering for Industry, vol 117, pp 253-258, 1995

[48] K P Rajurkar, M W Wang and R P Lindsay, "Real-time stochastic model and control of EDM," Annals of the CIRP, vol 39, no 1, pp 187-190, 1990

[49] M Boccadoro and D F Dauw, "About the application offuzzy controllers in high-performance die-sinking EDM machines," Annals of the CIRP, vol 44, no 1, pp 147-150, 1995

[50] Y S Tarng and J L Jang, "Genetic synthesis of a fuzzy pulse discriminator in electrical discharge machining," Journal of Intelligent Manufacturing, vol 7, pp 311-318, 1996

[51] S K Bhattacharyya and m F El-Menshawy, "Monitoring and controlling the EDM process," Journal of Engineering for Industry, vol 102, pp 189-194,

[52] S K Bhattacharyya and M F El-Menshawy, "Monitoring the EDM process by radio signals," International Journal of Production Research, vol 16, no 5, pp 353-363, 1978

[53] K P Rajurkar and M W Wang, "Improvement of EDM performance with advanced monitoring and control system," Journal of Manufacturing Science and Engineering, vol 119, pp 770-775, 1997

[54] F Van Dijck, Physico-mathematical analysis of the electro discharge machining process, PhD Thesis Katholieke Universiteit te Leuven, 1973

[55] P T Eubank, M R Patel , M A Barrufet and B Bozkurt, "Theoretical models of the electrical discharge machining process III The variable mass, cylindrical plasma model," Journal of Applied Physics, vol 73, no 11, pp

[56] A Singh and A Ghosh, "A thermo-electric model of material removal during electric discharge machining," International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol 39, no 4, pp 669-682, 1999

[57] Y C Lin and H S Lee, "Machining characteristics of magnetic force-assisted EDM," International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol 48, pp 1179-1186, 2008

[58] S H Yeo, W Kurnia and P C Tan, "Electro-thermal modelling of anode and cathode in micro-EDM," Journal of Physics D: Applied Physics, vol 40, no 8, pp 2513-2521, 2007

[59] S N Joshi and S S Pande, "Thermo-physical modeling of die-sinking EDM process," Journal of Manufacturing Processes, vol 12, no 1, pp 15-56, 2010

[60] H S Carslaw and J C Jaeger, "Conduction of Heat in Solids," Oxford, UK, Clarendon Press, 1986, pp 214-260

[61] P H Thomas, "Some conduction problems in the heating of small areas on large solids," Quarterly Journal of Mechanics and Applied Mathematics, vol

[62] J V Beck, "Large time solutions for temperatures in a semi-infinite body with a disk heat source," International Journal of Heat and Mass Transfer, vol 24, no 1, pp 155-164, 1981

[63] H Watanabe, T Sato, I Suzuki and N Kinoshita, "WEDM monitoring with a statistical pulse-classification method," CIRP Annals - Manufacturing Technology, vol 39, no 1, pp 175-178, 1990

[64] Y F Chang, "Robust PI Controller Design for EDM," 3rd Annual Conference of the IEEE (IECON 2007), pp pp 1616-1622, 2007

[65] A W Hsue and C H Chung, "Control strategy for high speed electrical discharge machining (die-sinking EDM) equipped with linear motors,"

Advanced Intelligent Mechatronics, 2009 AIM 2009 IEEE/ASME International Conference on, pp pp 326-331, 2009

[66] S H Yeo, E Aligiri, P C Tan and H Zarepour, "A new pulse discriminating system for micro-EDM," Materials and Manufacturing Processes, vol 24, no

[67] H Watanabe, T Sato, I Suzuki and N Kinoshita, "WEDM monitoring with a statistical pulse-classification method," CIRP Annals - Manufacturing Technology, vol 39, no 1, pp 175-178, 1990

[68] H Tong, Y Li and Y Wang, "Experimental research on vibration assisted EDM of micro–structures with non–circular cross–section," Journal of Materials Processing Technology, vol 208, pp 289-298, 2008

[69] H Tong, Y Li and Y Wang, "Experiemtal research on vibration assisted EDM of micro-structures with non-circular cross-section," Journal of Materials Processing Technology, vol 12, pp 289-298, 2008

[70] M F DeVríe, N A Duffie, J P Kruth and D F Dauw, "Integration of EDM within a CIM Environment," Annals of the CIRP, vol 39, no 2, pp 665-672,

[71] K P Rajurkar, W M Wang and W S Zhao, "WEDM adaptive control with a multiple input model for indentification of workpiece height," Annals of the CIRP, vol 46, no 1, pp 147-150, 1997

[72] K P Rajurkar, W M Wang and J A McGeough, "WEDM identification and adaptive control for variable height components," Annals of the CIRP, vol 43, no 1, pp 199-202, 1994

[73] J Zeleny, "The mechanism of the electric spark," Journal of Applied Physics, vol 13, pp 444-450, 1942

[74] D F Dauw, "Geometrical simulation of the EDM die-sinking process," Annals of the CIRP, vol 37, no 1, pp 191-196, 1988

[75] D F Dauw, "On the derivation and application of a real-time tool wear sensor in EDM," Annals of the CIRP, vol 35, no 1, pp 111-116, 1986

[76] Y S Liao, J T Huang and H C Su, "A study on the machining-parameters optimization of wire electrical discharge machining," Journal of Materials Processing Technology, vol 71, pp 487-493, 1997

[77] V Yadav, V K Jain and P M Dixit, "Thermal stresses due to electrical discharge machining," International Journal of Machine Tool & Manufacture, vol 42, pp 877-888, 2002

[78] Y Y Tsai and T Masuzawa, "An index to evaluate the wear resistance of the electrode in micro-EDM," Journal of Materials Processing Technology, vol

[79] H P Schulze, R Herms, H Juhr, W Schaetzing and G Wollenberg,

"Comparison of measured and simulated crater morphology for EDM," Journal of Materials Processing Technology, vol 149, pp 316-322, 2004

[80] J Marafona and J A G Chousal, "A finite element model of EDM based on the joule effect," International Journal of Machine Tool & Manufacture, vol

[81] Z Katz and C J Tibbles, "Analysis of micro-scale EDM process," International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol 25, pp 923-928, 2005

[82] B Revaz, G Witz and R Flukiger, "Properties of the plasma channel in liquid discharges inferred fromcathode local temperature measurements," Journal of Applied Physics, vol 98, no 11, 2005

[83] A Descoeudres, C Hollenstein, G Walder and R Perez, "Time-resolved imaging and spatially-resolved spectroscopy of electrical discharge machiningplasma," Journal of Physics D: Applied Physics, vol 38, pp 4066-

[84] P Shankar, V K Jain and T Sundararajan, "Analysis of spark profiles during EDM process," Machining Science and Technology, vol 1, no 2, pp 195-217,

[85] Y H Jeong and B K Min, "Geometry prediction of EDM-drilLED holes and tool electrode shapes of micro-EDM process using simulation," International Journal of Machine Tool & Manufacture, vol 47, pp 1817-1826, 2007

[86] F Han, J Jiang and D Yu, "Influence of discharge current on machined surfaces by thermo-analysis in finish cut of WEDM," International Journal of Machine Tool & Manufacture, vol 47, pp 1187-1196, 2007

[87] B Izquierdo, J A Sanchez, S Plaza, I Pombo and N Ortega, "A numerical model of the EDM process considering the effect of multiple discharges," International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol 49, pp 220-229,

[88] F Han, Y Wang and M Zhou, "High-speed EDM milling with moving electric arcs," International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol 49, pp 20-

[89] D Poros and S Zaborski, "Semi-empirical model of efficiency of wire electrical discharge machining of hard-to-machine materials," Journal of Materials Processing Technology, vol 209, pp 1247-1253, 2009

[90] K Morimoto and M Kunieda, "Sinking EDM simulation by determining discharge locations based on discharge delay time," CIRP Annals - Manufacturing Technology, vol 58, pp 221-224, 2009

[91] S Heo, Y H Jeong, B K Min and S J Lee, "Virtual EDM simulator- Three- dimensional geometric simulation of micro-EDM milling processes," International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol 49, pp 1029-

[92] B H Yoo, B K Min and S J Lee, "Analysis of the Machining Characteristics ofEDM as Functions of the Mobilities ofElectrons and Ions," International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, vol 11, no 4, pp 629-

[93] S N Joshi and S S Pande, "Intelligent process modeling and optimization of die-sinking electric discharge machining," Applied Soft Computing, vol 11, pp 2743-2755, 2011

[94] R Garn, A Schubert and H Zeidler, "Analysis of the effect of vibrations on the micro-EDMprocess at the workpiece surface," Precision Engineering, vol

[95] K Egashira, S Hosono, S Takemoto and Y Masao, "Fabrication and cutting performance of cemented tungsten carbide micro-cutting tools," Precision Engineering, vol 35, pp 547-553, 2011

[96] M Kunieda, Y Kaneko and W Natsu, "Reverse simulation of sinking EDM applicable to large curvatures," Precision Engineering, vol 36, no 2, pp 238-

[97] https://www.PIEZOdrive.com/modules/mx200-high-performance

[98] https://www PIEZOdrive com/actuators/150v-PIEZO-stack-actuators/

[99] https://www PIEZOdrive com/modules/pdm200b/

[100]http://www.precisionmechatronicslab.com/wpcontent/uploads/2017/11/Yong_ Review pdf

[101] https://prezi com/tlygbzc6dp3m/phuong-phap-gia-cong-bang-sieu-am/

[102] J van der Geer, J A J Hanraads, R A Lupton, The art of writing a scientific article, J Sci Commun 163 (2000) 51-59 Reference to a book:

[103] W Strunk Jr , E B White, The Elements of Style, third ed , Macmillan, New York, 1979

[104] G R Mettam, L B Adams, How to prepare an electronic version of your article, in: B S Jones, R Z Smith (Eds ), Introduction to the Electronic Age, E-Publishing Inc , New York, 1999, pp 281-304

[105] R J Ong, J T Dawley and P G Clem: submitted to Journal of Materials Research (2003)

[106] P G Clem, M Rodriguez, J A Voigt and C S Ashley, U S Patent 6,231,666 (2001)

[107] Information on http://www weld labs gov cn