Tìm hiểu về máy cắt CNC EDM Sodick

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Tìm hiểu về máy cắt CNC EDM Sodick

Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 1 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU… …………………………………………………………………… 1 PHẦN A : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SODICK……………………………2 PHẦN B : NỘI DUNG BÁO CÁO THỰC TẬP PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ EDM………………… ….… .5 1.1.Nguyên lý gia công tia lửa điện ( EDM)…………………………….5 1.1.1. Gia công tia lửa điện dùng điện cực định hình………………… 6 1.1.2. Gia công tia lửa điện bằng cắt dây…………………………… . 6 1.2. Bản chất vật lý……………………………………………… …… .7 1.3.Các thông số công nghệ của EDM………………………… .… .9 1.3.1. Đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện………………… 9 1.3.2. Các thông số điều chỉnh…………………………………… .9 1.4.Gia công EDM có thể được phân loại như sau……………… … .12 1.5.Các trục căn bản của máy EDM…………………………… .…….13 PHẦN 2:TÌM HIỂU VỀ MÁY CẮT XUNG( DIE SINKING EDM)… 14 PHẦN 3: MÁY CẮT DÂY EDM( WIRE CUT EDM)……………… .21 PHẦN 4: BỘ ĐIỀU KHIỂN CHÍNH TRONG MÁY CẮT EDM………34 4.1.Hệ thống servo AC……………………………………………… .34 4.2.Một số hệ thống mạch trong máy EDM………………………… .39 Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 2 LỜI NÓI ĐẦU Trong quá trình học tập trong các trường đại học, sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành luôn được nhà trường và sinh viên đặt lên hàng đầu. Vì vậy thực tập tốt nghiệp là một trong những phần rất quan trọng giúp sinh viên năm cuối hoàn thiện kiến thức, là bước chuẩn bị tốt nhất cho sinh viên trước khi ra trường. Thực tập tốt nghiệp giúp cho sinh viên kĩ thuật tiếp cận được rõ nhất với thực tế sản xuất tại các nhà máy, xí nghiệp, được tìm hiểu và tiếp xúc trực tiếp với máy móc thiết bị đã được học trên lý thuyết. Ngoài ra trong quá trình thực tập sinh viên còn có cơ hội nắm bắt được công việc, phương thức làm việc để có những chuẩn bị tốt nhất và không bị bỡ ngỡ trước khi tốt nghiệp ra trường. Trong quá trình thực tập tại công ty VPĐD Sodick, tuy chỉ có một khoảng thời gian ngắn nhưng với sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn thực tập ĐỖ DUY PHÚ cùng các anh chị em trong công ty đã giúp em hiểu hơn về công nghệ CNC, đặc biệt là các máy cắt xung EDM. Do thời gian thực tập có hạn cộng với sự hiểu biết còn hạn chế, bài viết không thể tránh khỏi những sai sót. Kính mong thầy cô, cùng các bạn giúp đỡ và chỉ bảo . Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 12 tháng 4 năm 2010 Sinh viên thực hiện Lương Phát Ngọc Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 3 PHẦN A LỜI GIỚI THIỆU Sodick Co., Ltd là một tập đoàn sản xuất máy EDM (máy tia lửa điện) hàng đầu Nhật Bản chiếm 49% thị phần máy EDM tại thị trường Nhật với mạng lưới trên khắp thế giới từ Bắc&Nam Mỹ, Châu Âu đến châu Á Thái Bình Dương với 4 nhà máy sản xuất chính (1 nhà máy tại Nhật Bản (Fukui), 2 nhà máy tại Trung Quốc(Shuzhou và Amoy) và một nhà máy tại Bangkok Thái Lan). Trong đó Công ty Sodick(Thailand) Co., Ltd. tại Thái Lan là một công ty trực thuộc phụ trách kinh doanh, phân phối thiết bị cho 3 nước Thái Lan, Ấn Độ, Việt Nam. VPĐD Sodick (Thailand) Co., Ltd có địa chỉ tại P503 CT1 Toà nhà Vimeco, Khu đô thị Nam Trung Yên, Quận Cầu Giấy, Hà Nội. Sản phẩm chính của Sodick là các máy CNC trong lĩnh vực chế tạo khuôn mẫu như: Máy xung, máy cắt dây, máy khoan lỗ, trung tâm gia công, máy đánh bóng, máy ép nhựa, máy Nano. Đây là những dòng máy cao cấp cho những sản phẩm có độ bóng cao đồng thời có độ chính xác cỡ µm và nm. Trên thị trường Việt Nam có rất nhiều khách hàng lớn đã và đang sử dụng thiết bị của Sodick như : Canon, Toho, Brother, Vietnam Auto Part, Iritani, Nissei, Muto Technology, Hokuyo Precision v v v và rất nhiều doanh nghiệp Việt Nam khác như Viện Công Nghệ Bộ Quốc Phòng, Công ty HTMP, Công ty Tân Hòa v v.v.v. Như một nhà tiên phong EDM, Sodick đã liên tục tiến hành những nghiên cứu và phát triển và đã có kết quả trong các máy với các tính năng tinh vi và độc đáo tạo nên kết quả chính xác và hiệu suất sử dụng cao. Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 4 Một số địa chỉ wed của Sodick: http://www.sodick.jp http://www.sodick.org http://www.sodick.com Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 5 PHẦN B: NỘI DUNG BÁO CÁO THỰC TẬP PHẦN I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ EDM Trong nửa đầu thế kỷ 20, nhu cầu về các vật liệu lâu mòn tăng lên không ngừng ở các nước công nghiệp phát triển. Nhưng vấn đề là gia công những vật liệu đó bằng công nghệ thông thường thì rất khó khăn, nhiều khi không thực hiện được. Sự xuất hiện của các máy CNC EDM (Electrical Discharge Machining) đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công nghiệp. Các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do con người thực hiện được giảm thiểu. 1.1.Nguyên lý gia công tia lửa điện ( EDM) Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 6 Về nguyên lý gia công thì đây là hiệu quả ăn mòn vật liệu gây ra bởi sự phóng điện. Khi các tia lửa điện được phóng ra, vật liệu trên bề mặt phôi bị hớt đi bởi một quá trình điện-nhiệt thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại - đó là quá trình gia công bằng tia lửa điện gọi tắt là gia công EDM (Electrical Discharge Machining). Cho đến nay quá trình EDM đã được phát triển khá rộng rãi ở các nước phát triển. Nhiều gam máy hoạt động trong lĩnh vực EDM đã được sản xuất với nhiều kiểu khác nhau để phục vụ những mục đích khác nhau. Nó đưa quy về 2 dạng sau: 1.1.1. Gia công tia lửa điện dùng điện cực định hình Gọi tắt là phương pháp“xung định hình”. Điện cực là một hình không gian bất kì, nó sẽ in hình của mình lên phôi tạo ra lòng khuôn thường dùng để tạo hình những chi tiết đục lỗ nhưng không thông. Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 7 1.1.2. Gia công tia lửa điện bằng cắt dây Cắt dây tia lửa điện là một hình thức đặc biệt của gia công tia lửa điện. Điểm khác nhau cơ bản giữa cắt dây tia lửa điện và xung điện (gia công bằng điện cực thỏi) là thay vì sử dụng những điện cực thỏi có hình dạng phức tạp thì trong WEDM điện cực là một sợi dây có đường kính từ 0,1 – 0,3mm. Dây này được cuốn liên tục và chạy theo một biên dạng cho trước, cắt được bề mặt 2D và3D phức tạp. Trong quá trình gia công, dụng cụ và chi tiết là hai điện cực, trong đó dụng cụ là catốt, chi tiết là anốt của một nguồn điện một chiều có tần số 50 – 500kHz, điện áp 50 – 300V và cường độ dòng điện 0,1 – 500A. Hai điện cực này được đặt trong dung dịch cách điện được gọi là chất điện môi. Khi cho hai điện cực tiến lại gần nhau thì giữa chúng có điện trường. Khi điện áp tăng lên thì từ bề mặt cực âm có các điện tử phóng ra, tiếp tục tăng điện áp thì chất điện môi giữa hai điện cực bị ion hóa làm cho chúng trở nên dẫn điện, làm xuất hiện tia lửa điện giữa hai điện cực. Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 8 Nhiệt độ ở vùng có tia lửa điện lên rất cao, có thể đạt đến 12.0000C, làm nóng chảy, đốt cháy phần kim loại trên cực dương. Trong quá trình phóng điện, xuất hiện sự ion hóa cực mạnh và tạo nên áp lực va đập rất lớn, đẩy phoi ra khỏi vùng gia công. Toàn bộ quá trình trên xảy ra trong thời gian rất ngắn từ 10-4 đến 10-7s. Sau đó mạch trở lại trạng thái ban đầu và khi điện áp của tụ được nâng lên đến mức đủ để phóng điện thì quá trình trên lại diễn ra ở điểm có khoảng cách gần nhất. Phoi của quá trình gia công là những giọt kim loại bị tách khỏi các điện cực và đông đặc lại thành những hạt nhỏ hình cầu và bị đẩy ra khỏi vùng gia công bằng luồng dung môi có áp suất cao. Khi các hạt này bị đẩy ra khỏi vùng gia công, khe hở giữa hai điện cực lớn ra và sự phóng điện không còn nữa. Để tiếp tục gia công cần di chuyển hai điện cực lại gần nhau và quá trình lặp lại liên tục. Gia công bằng tia lửa điện, EDM (Electrical Discharge Machining) là một quá trình tách kim loại bằng một tia lửa điện trong thời gian rất ngắn với cường độ dòng điện lớn giữa dụng cụ cắt và chi tiết.Quá trình EDM có thể so sánh với một phần thu nhỏ của một tia sét va vào một bề mặt tạo nên vùng tập trung nhiệt lớn làm nóng chảy bề mặt gia công. 1.2. Bản chất vật lý • Đặt một điện áp giữa điện cực và phôi.- Không gian giữa điện cực và phôi phải được điền đầy bởi một chất điện môi.- Cho 2 điện cực tiến lại gần nhau, đến một khoảng cách ( nào đó thì xảy ra sự phóng tia lửa điện, xuất hiện một dòng điện tức thời. • Nếu 2 điện cực chạm nhau thì sẽ không có tia lửa điện mà sẽ sảy ra ngắn mạch có hại cho quá trình gia công.- Nếu khe hở quá lớn thì sẽ không thể xảy ra sự phóng tia lửa điện điều đó Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 9 làm giảm năng suất gia công.- Để có thể làm phát sinh tia lửa điện, một điều không thể thiếu được là một thời gian ngắn sau khi đã có dòng điện chạy qua 2 điện cực thì phải ngừng cung cấp năng lượng. Đơn giản người ta dùng bộ phát xung RC như trên để cung cấp xung răng cưa. 1.3. Các thông số công nghệ của EDM. 1.3.1. Đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện. Các đặc tính về điện được nhận ra dựa vào các đặc tính thời gian của sự phóng tia lửa điện. Các đặc tính này chính là các thông số điều chỉnh quan trọng nhất của quá trình gia công. Mỗi máy phát của thiết bị gia công tia lửa điện đều có một nhiệm vụ là cung cấp năng lượng làm việc cần thiết. Máy phát xung hiện đại của một thiết bị gia công tia lửa điện là một máy phát xung tĩnh. ở đây năng lượng được điều khiển bằng điện tử nhưng không có yếu tố bù. Nguyên lý tác dụng của máy phát xung tĩnh thực hiện trước hết thông qua sự phát triển của Transistor mạnh và các sản phẩm điện tử hiện đại. Máy phát xung tĩnh có ưu việt lớn ở độ linh hoạt của các thông số điều chỉnh. Qua đó mỗi trường hợp gia công có thể được giải quyết dưới quan điểm là điện cực ít mòn nhất và chất lượng bề mặt là tối ưu. muốn vậy các thông số của quá trình gia công phải được điều chỉnh cho phù hợp. 1.3.2. Các thông số điều chỉnh. • Điện áp đánh lửa Ui: đây là điện áp cần thiết để dẫn tới sự phóng tia lửa điện. Nó cung cấp cho điện cực và phôi khi máy phát được đóng điện, gây ra sự phóng tia lửa điện để đốt cháy Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 10 vật liệu. Điện áp đánh lửa Ui càng lớn thì phóng điện càng nhanh và cho phép khe hở phóng điện càng lớn. • Thời gian trễ đánh lửa td : đó là thời gian giữa lúc đóng điện máy phát và lúc xảy ra phóng tia lửa điện. Khi đóng điện máy phát lúc đầu chưa xảy ra điều gì. Điện áp duy trì ở giá trị của điện áp đánh lửa Ui, dòng điện bằng 0. Sau một thời gian trễ td mới xảy ra sự phóng tia lửa điện. Dòng điện từ 0 vọt lên Ie. • Điện áp phóng tia lửa điện Ue: khi bắt đầu phóng tia lửa điện thì điện áp tụt xuống từ Ui đến Ue. đây là điện áp trung bình trong suốt thời gian phóng tia lửa điện. Ue là một hằng số vật lý phụ thuộc vào cặp vật liệu điện cực/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 tăng lên từ 0 đến giá trị Ie, kèm theo sự đốt cháy. Ie ảnh hưởng lớn nhất đến lượng hớt vật liệu, độ mòn điện cực và chất lượng bề mặt gia công. Nhìn chung Ie càng lớn thì lượng hớt vật liệu càng lớn, độ nhám bề mặt càng lớn nhưng độ mòn điện cực giảm.*Dòng điện và diện tích bề mặt bị ăn mòn: Mật độ dòng điện (A/mm2) sẽ sinh ra lượng nhiệt lớn làm quá nhiệt điện cực và gây mòn điện cực nhanh hơn. Do vậy để gia công một vùng nhỏ cần chọn dòng điện nhỏ và ngược lại. Như vậy, khi gia công chỉ có một điện cực hay có nhiều điện cực để thay thế thì phải chú ý lựa chọn dòng điện cho phù hợp sao cho nó cho phép đạt được lượng hớt vật liệu lớn nhất có thể đạt [...]... gia công, người vận hành máy chọn I, ti, to, Ui phù hợp với yêu cầu năng suất và chất lượng bề mặt, lúc đó hệ điều khiển sẽ tự động điều chỉnh ( cho phù hợp với I và Ui) 1.4 Gia công EDM có thể được phân loại như sau: • Gia công xung định hình EDM (Die Sinking EDM hay RamEDM) • Gia công EDM bằng dây cắt (Wire-cut EDM hoặc Wire EDM) • Gia công vi EDM (Micro EDM) • Khoan EDM (EDM drilling) SVTH: Lương... GVHD:Đỗ Duy Phú PHẦN 2: TÌM HIỂU VỀ MÁY CẮT XUNG ( DIE SINKING EDM) SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 14 Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú NGUYÊN LÍ GIA CÔNG MÁY CẮT XUNG EDM SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 15 Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú Hệ thống gia công tia lửa điện (Electrical Discharge Machining -EDM) bao gồm có hai bộ phận chủ yếu: máy công cụ và nguồn cung cấp điện Máy công cụ gắn điện... bản của máy EDM Máy cắt EDM có tổng cộng 05 trục được điều khiển hệ trục tọa độ máy dựa trên 2 tiêu chí là trục chính của máy và bàn máy Trục X : chuyển động (+) theo chiều tay trái sáng tay phải Trục Y : chuyển động (+) xa người thao tác Trục Z: thẳng đứng, chiều (+)là hướng lên trên Trục U : trục // với trục X( là trục bàn máy) chiều (+)từ trái sang phải Trục V: trục // với trục Y( là trục bàn máy) ... chất lượng gia công ổn định nhất Sodick là nhà sản xuất hàng đầu trong lĩnh vực máy gia công tia lửa điện với số lượng hơn 50.000 máy đã bán ra trên toàn thế giới Model C32 được tin tưởng sẽ là sản phẩm đột phá trong chiến lược "toàn cầu hóa máy EDM" của Sodick SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 20 Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú PHẦN 3 MÁY CẮT DÂY EDM( WIRE CUT EDM) SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện... thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú G02 X0 Y 15; G01 X0 Y0; M00 M02 Một số dòng máy cắt dây EDM của SODICK: AD325L,AP200L, AP450L, EXC100L, AQ237L, TW423, TW533… Giới thiệu về máy cắt dây EDM TW Model: TW-423, TW-533 Tổng quan • Kiểu làm việc bàn chìm (submersible worktable) • Thân máy từ gang hợp kim MEEHAMITE, khử ứng suất dư, đảm bảo thân máy cứng vững và độ chính xác cao • Sử dụng nguồn cấp AC có trở kháng... bị xói mòn giữa chi tiết và điện cực Một số hình ảnh về đầu cực: SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 17 Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú Một số dòng máy cắt xung EDM của SODICK như C32, AP1L, AD3L, AG75L Một số thông số về máy C32 Hành trình dịch chuyển các trục 300x250x150 mm X/Y/Z Hành trình dịch chuyển các trục 35x45mm U/V Khoang làm việc của máy 450x300 mm Khối lượng vật gia công tối đa 50kg Trọng... Khối lượng máy 2500kg SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 18 Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú C32 dòng máy cắt xung EDM mới nhất của Sodick với truyền động động cơ tuyến tính thế hệ thứ 5 được thiết kế nhỏ gọn, C32 sử dụng hệ điều khiển LMX32 hoạt động trên nền Window XP với màn hiển thị cảm ứng TFT 15" Phần mềm hỗ trợ gia công LN Assit giúp người vận hành dễ dang tạo các chương trình NC (với MÁY C32... sản phâm sau khi cắt bằng máy EDM: SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 31 Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú SO SÁNH GIA CÔNG XUNG ĐỊNH HÌNH VÀ CẮT DÂY • Gia công bằng điện cực thỏi người ta sử dụng dầu làm chất điện môi thì trong WEDM lại dùng nước khử khoáng • Khi gia công bằng điện cực thỏi, sự phóng điện xảy ra giữa mặt đầu điện cực với chi tiết gia công còn khi gia công bằng dây cắt thì sự phóng... Duy Phú SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 22 Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú Các nguyên tắc cơ bản của phương pháp cắt dây EDM cũng giống như gia công xung định hình EDM được mô tả ở trên Điểm khác biệt cơ bản là thay vì sử dụng những điện cực có hình dạng phức tạp, trong cắt dây EDM điện cực SVTH: Lương Phát Ngọc Lớp: Điện 1_K1 23 Báo cáo thực tập GVHD:Đỗ Duy Phú là những sợi dây có hình dạng đơn... 0.006-0.012” Dây thường sử dụng là dây đồng.Thay vì sử dụng chất điện môi như trong gia công xung định hình EDM thì trong cắt dây EDM lại dùng nước ion hóa Nước ở đây có tác dụng làm mát và loại bỏ các hạt xói mòn càng nhanh càng tốt.Trong quá trình cắt nước được nhẹ nhàng chảy qua để không làm chệch hướng các dây EDM wirecut machine Controller Wire Center Diefluid Centre Table Súng phun Diefluid Centre (cột áp . Sodick là các máy CNC trong lĩnh vực chế tạo khuôn mẫu như: Máy xung, máy cắt dây, máy khoan lỗ, trung tâm gia công, máy đánh bóng, máy ép nhựa, máy Nano.. CẮT XUNG( DIE SINKING EDM) …..14 PHẦN 3: MÁY CẮT DÂY EDM( WIRE CUT EDM) ………………...21 PHẦN 4: BỘ ĐIỀU KHIỂN CHÍNH TRONG MÁY CẮT EDM ……34 4.1.Hệ