Phương pháp gia công cắt dây là một quy trình công nghệ sử dụng để cắt các vật liệu dẻo hoặc cứng bằng cách sử dụng một dây cắt chuyển động nhanh và chính xác. Gia công laser là phương pháp gia công được thực hiện bằng chùm tia laser, trong đó năng lượng tập trung rất mạnh của tia laser sẽ làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu, cho phép thực hiện các ứng dụng cắt, hàn, xử lý bề mặt vật liệu… trong ngành công nghiệp cơ khí.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Kỹ thuật chế tạo Giảng viên hướng dẫn: ThS Huỳnh Mạnh Diễn Tổng quan phương pháp gia công cắt dây: Phương pháp gia công cắt dây quy trình cơng nghệ sử dụng để cắt vật liệu dẻo cứng cách sử dụng dây cắt chuyển động nhanh xác Nó phương pháp gia công tia lửa điện khác chỗ điện cực làm dây mảnh, liên tục chạy theo đường gia công định trước Phương pháp thường sử dụng ngành công nghiệp gia công kim loại, gia công gỗ, gia công nhựa, gia công đá nhiều ngành công nghiệp khác Từ kỹ thuật NC/CNC sử dụng rộng rãi, máy tia lửa điện có điện cực cắt khơng phải dạng định hình, mà dây kim loại áp dụng phát triển nhanh chóng Đây máy EDM dây, nên gọi máy cắt dây tia lửa điện Dưới số thông tin chi tiết phương pháp gia công cắt dây: Nguyên lý hoạt động: Phương pháp gia công cắt dây hoạt động dựa nguyên lý tạo dòng điện lớn qua dây cắt, tạo hiệu ứng nhiệt để cắt vật liệu Dây cắt thường làm từ hợp kim đặc biệt có đặc tính dẻo độ bền cao Dây thắp sáng nguồn điện để tạo điện cực cao, lượng từ dòng điện tập trung vào điểm nhỏ dây cắt Vật liệu cắt: Phương pháp gia cơng cắt dây áp dụng để cắt nhiều loại vật liệu khác bao gồm kim loại, nhựa, gỗ, đá vật liệu khác Tùy thuộc vào loại vật liệu cần cắt, dây cắt chọn để phù hợp với độ cứng tính chất cắt cần thiết Các thành phần chính: Phương pháp gia công cắt dây thường bao gồm thành phần sau đây: Dây cắt: Đây thành phần phương pháp Dây cắt thường làm hợp kim đặc biệt, có đặc tính dẻo độ bền cao để chịu tải trọng gia tốc trình cắt Hệ thống điều khiển: Hệ thống điều khiển sử dụng để điều chỉnh trình cắt, bao gồm tốc độ di chuyển dây cắt tham số khác liên quan đến trình cắt Nguồn điện: Nguồn điện cung cấp lượng cho trình cắt Điện cao áp dụng vào dây cắt Quy trình gia cơng thực tế: Chuẩn bị vật liệu cần cắt: Đầu tiên, vật liệu cần chuẩn bị trước thực q trình cắt dây Vật liệu kim loại, nhựa, khối gỗ, loại vật liệu khác Vật liệu cần đặt vị trí gắn chặt để đảm bảo trình cắt diễn cách xác an tồn Chuẩn bị dây cắt: Dây cắt lắp đặt hệ thống gia công cắt dây Dây cắt thường sợi dây mảnh làm từ hợp kim đặc biệt có đặc tính dẻo độ bền cao Dây cắt phải căng chặt ổn định để đảm bảo xác trình cắt Điều chỉnh tham số cắt: Trước bắt đầu trình cắt, tham số cắt cần điều chỉnh Điều bao gồm tốc độ di chuyển dây cắt, áp suất nước làm mát (nếu sử dụng), thông số khác liên quan đến loại vật liệu độ dày vật liệu Thực trình cắt: Khi tham số thiết lập, trình cắt bắt đầu Dây cắt di chuyển nhanh chóng xác trình cắt qua vật liệu Điện cao áp dụng vào dây cắt, tạo hiệu ứng nhiệt để cắt tách vật liệu Kiểm tra hồn thiện: Sau q trình cắt hồn tất, sản phẩm cắt kiểm tra để đảm bảo chất lượng độ xác Cần kiểm tra đường cắt, độ bền độ xác kích thước sản phẩm Sản phẩm gia công 3.1 Gia công lỗ lắp lỏng cho trục có đường kính danh nghĩa d=19,95mm Giả thuyết: trục dùng sản xuất có cấp xác Dựa tính chất mối ghép cấp xác ta chọn kiểu lắp: H8 h8 Dung sai kiểu lắp : 19,95H8 (19,95+0,033 ) Tiến hành chọn bán kính lỗ dựa dung sai lượng bù dây máy R=9,975 bù dây 0,09 3.2 Gia cơng trục cho phù hợp với lỗ vừa làm phía Trục có đường kính 19,95 lắp lỏng Dung sai 19,95h8 (19,950−0,033 ) Chọn R = 9,965 Khái quát phương pháp laser: 4.1 Định nghĩa Gia công laser phương pháp gia công thực chùm tia laser, lượng tập trung mạnh tia laser làm nóng chảy bốc vật liệu, cho phép thực ứng dụng cắt, hàn, xử lý bề mặt vật liệu… ngành cơng nghiệp khí Một chùm tia laser có đường kính khoảng 0,01 mm phát khoảng thời gian phần triệu giây, tạo nhiệt lượng cực lớn tác động lên bề mặt phôi, làm cho phần vật liệu bị loại bỏ khỏi phơi nóng chảy hóa Về bản, gia công tia laser sử dụng nhiệt lượng để loại bỏ vật liệu giúp tạo hình sản phẩm Chúng sử dụng cho vật liệu kim loại phi kim Gia công laser coi bước tiến lớn ngành gia công khí, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng suất, hiệu gia công ngày ứng dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp ô tô, hàng không, điện tử, y tế… 4.2 Phân loại Có nhiều loại phương pháp gia cơng laser khác nhau, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể vật liệu sử dụng Dưới số loại phổ biến phương pháp gia công laser: - Laser cắt: Sử dụng để cắt kim loại thép không gỉ, nhôm, đồng, titanium, vv - Laser hàn: Sử dụng để hàn kim loại vật liệu khác với độ xác cao khả hàn vật liệu có độ dẻo cao nhựa - Laser khoan: Sử dụng để khoan lỗ nhỏ kim loại, gỗ, nhựa, vv - Laser đánh dấu: Sử dụng để đánh dấu mã vạch, ký tự hình ảnh vật liệu khác kim loại, thủy tinh, gỗ, vv - Laser mài: Sử dụng để mài xử lý bề mặt vật liệu khác kim loại, gỗ, nhựa, vv - Laser ép nhiệt: Sử dụng để ép nhiệt vật liệu nhựa chất liệu cách sử dụng tia laser để tạo áp lực nhiệt độ cao - Laser tạo mơ hình: Sử dụng để tạo mơ hình cách sử dụng tia laser để cắt kết hợp vật liệu khác nhau, bao gồm nhựa kim loại 4.3 Một số thông số máy Laser: 10 Công suất laser (Laser Power): Đây lượng laser sản xuất máy Nó đo đơn vị watt (W) thường định phạm vi từ vài watt đến hàng trăm watt Công suất laser cao khả cắt khắc nhanh mạnh mẽ Kích thước vùng làm việc (Working Area): Là kích thước bề mặt làm việc mà máy xử lý Kích thước đo đơn vị mm inch thường định chiều dài, chiều rộng độ dày tối đa vật liệu Tốc độ di chuyển (Travel Speed): Là tốc độ di chuyển đầu cắt khắc trục X, Y Z Tốc độ đo đơn vị mm/phút inch/phút Độ xác (Accuracy): Là độ xác máy thực phép cắt khắc Nó đo đơn vị mm inch thường định theo sai số tối đa khoảng +/- mm Độ phân giải (Resolution): Là độ phân giải máy CNC laser thực phép cắt khắc Nó đo đơn vị dpi (dots per inch) mm/inch thường định số lượng điểm inch mét Điều khiển (Control System): Là hệ thống điều khiển số máy CNC laser Nó sử dụng để điều khiển động cơ, đầu cắt khắc, chức khác máy Có nhiều loại hệ thống điều khiển, bao gồm điều khiển máy tính điện thoại di động Vật liệu cắt/khắc (Cutting/Engraving Materials): Là loại vật liệu mà máy CNC laser xử lý Các loại vật liệu thơng thường bao gồm gỗ, nhựa, da, vải, giấy, kim loại mỏng, số vật liệu khác 4.4 Nội dung thí nghiệm Thực gia cơng chi tiết hình bên máy cnc laser CMA 6040 mica có chiều dày mm thơng qua phần mềm SmartCarve4.3 11 Hình: Chi tiết cần cắt B1: Khởi động SmartCarve43_Demo Giao diện SmartCarve4.3 12 B2: Chọn vùng làm việc phần mềm – hành trình gia công máy Laser Đối với máy CMA 6040 là: Width 600mm Height 400mm OK 13 B3: Chọn gốc toạ độ để thiết kế gia công Nhấn chuột phải vào vị trí vùng vẽ thiết kế chọn Right up => OK B4: Mở file vẽ 14 Click chuột vào biểu tượng cuối => Chọn file cần mở (đuôi dxf) => Open Chọn hệ đơn vị phù hợp => OK 15 B5: Xả khối hình vẽ: Sau mở hình vẽ, chọn chúng xả khối ==> “Scatter Group” B6: Chọn màu cho đối tượng: “Cắt” màu đỏ - tốc độ 10mm/s lửa 70% “Chạm” màu xanh dương – tốc độ 20mm/s lửa 30% “Cắt” màu đỏ - tốc độ 10mm/s lửa 70% Chọn nhiều đối tượng (Giữ”Shift” click chuột trái) => Chuột phải vào ô màu đỏ => Chọn “apply to pick object: nhập thông số Cuối chọn tất đối tượng => Nhấn nút “Put to Origin” góc trái cuối hình Để đưa tất đối tượng gốc toạ độ O B6: Xuất chương trình: 16 Chọn “Export file” góc hình Chọn ổ đĩa đường dẫn tên file *.oux => Save 17 Có nhân khơng – có đánh số hàng số cột khoảng cách Nếu không => nhấn “OK” Copy chương trình USB B7: Chạy chương trình máy cắt Laser 18 - Khởi động máy cắt Laser Máy tự động chạy gốc toạ độ - Định vị chi tiết cắt lên bàn máy - Gắn USB chứa chương trình (file oux) vào máy Laser - Chọn Menu => Local Disc => Chọn file oux xuất => Enter - Mở xung laser => Start để máy thực cắt Sản phẩm sau cắt: 19