Nghiên cứu ảnh hưởng của độ võng dây tới độ chính xác hình học bề mặt trụ khi gia công trên các máy cắt dây tia lửa điện

- 1- Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT “Nghiên cứu ảnh hưởng độ võng dây tới độ xác hình học bề mặt trụ gia công máy cắt dây tia lửa điện” Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã Số : 60520103 Học Viên : NGUYỄN QUANG HỢP Ngƣời HD khoa học : PGS.TS NGUYỄN ĐĂNG HÒE HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! HVTH: Nguyễn Quang Hợp - 2- Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ THÁI NGUN - 2013 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan kết có luận văn thân thực hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè Ngoài tài liệu tham khảo liệt kê, số liệu kết thực nghiệm trung thực chưa công bố công trình khác Thái Nguyên, ngày 26 tháng năm 2013 Ngƣời thực Nguyễn Quang Hợp HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng H HVTH: Nguyễn Quang Hợp - 3- Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Cùng với xu phát triển xã hội, ngành khoa học kỹ thuật có bước tiến vượt bậc Đặc biệt sản xuất khí đại thay sản xuất truyền thống , sản phẩm khí ngày địi hỏi độ xác, độ tin cậy cao Với mong muốn nâng cao độ xác sản phẩm gia cơng máy cơng cụ nói chung máy cắt dây nói riêng Dưới hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè, tác giả thực đề tài : “Nghiên cứu ảnh hưởng độ võng dây tới độ xác hình học bề mặt trụ gia cơng máy cắt dây tia lửa điện” Trong thời gian thực đề tài, tác giả nhận quan tâm lớn nhà Trường, Khoa, Phịng, Ban chức năng, thầy giáo bạn đồng nghiệp Tác giả bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè, Đại Học Thái Nguyên tận tình hướng dẫn trình thực luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa sau đại học, giáo viên giảng dạy đồng nghiệp Tác giả chân thành cảm ơn giảng viên phịng thí nghiệm Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên tạo điều kiện thiết bị giúp đỡ trình sử dụng thiết bị để thực luận văn Mặc dù cố gắng song kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên chắn luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy cô giáo đồng nghiệp để Luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn ! Thái nguyên, ngày 26 tháng năm 2013 HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng H HVTH: Nguyễn Quang Hợp - 4- Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ MỤC LỤC Trang PHẦN MỞ ĐẦU 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài 11 2.1 Ý nghĩa khoa học: .11 2.2 Ý nghĩa thực tiễn: .12 Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu 12 3.1 Mục đích đề tài 12 3.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 12 Nội dung luận văn 13 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN 14 1.1 Đặc điểm phương pháp gia công tia lửa điện 15 1.1.1 Các đặc điểm phương pháp gia cơng tia lửa điện 15 1.1.2 Khả công nghệ phương pháp gia công tia lửa điện 15 1.2 Các phương pháp gia công tia lửa điện 15 1.2.1 Phương pháp gia cơng xung định hình 15 1.2.2 Phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện 15 1.2.3 Các phương pháp khác 16 1.3 Các hướng nghiên cứu cắt dây 18 1.3.1 Tối ưu hố tham số q trình .18 1.3.2 Giám sát điều khiển trình 19 1.4 Cơ sở cơng nghệ q trình gia công tia lửa điện 20 1.4.1 Cơ sở công nghệ 20 1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình gia cơng tia lửa điện 25 1.5 Lượng hớt vật liệu gia công tia lửa điện 34 HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè HVTH: Nguyễn Quang Hợp Số hóa Trung tâm Học liệu - 5- http://lrc.tnu.edu.vn/ 1.6 Chất lượng bề mặt 34 1.6.1 Độ nhám bề mặt 35 1.6.2 Vết nứt tế vi ảnh hưởng nhiệt 35 1.7 Độ xác tạo hình gia cơng tia lửa điện .37 1.8 Các tượng xấu gia công tia lửa điện .37 1.8.1 Hồ quang 38 1.8.2 Ngắn mạch, sụt áp 38 1.8.3 Xung mạch hở, khơng có dịng điện 39 1.8.4 Sự nhiệt chất điện môi .40 1.9 Các yếu tố không điều khiển .40 1.9.1 Nhiễu hệ thống 40 1.9.2 Nhiễu ngẫu nhiên 41 1.10 Chất điện môi gia công tia lửa điện 41 1.10.1 Nhiệm vụ chất điện môi 41 1.10.2 Các loại chất điện môi 42 1.10.3 Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi .43 1.10.4 Các loại dịng chẩy chất điện mơi 44 1.10.5 Hệ thống lọc chất điện môi 47 CHƢƠNG 2: MÁY CẮT DÂY VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG 45 2.1 Sơ máy cắt dây tia lửa điện 45 2.1.1 Công dụng máy cắt dây 46 2.1.2 Đặc điểm phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện .47 2.2 Điện cực vật liệu điện cực .48 2.2.1 Yêu cầu vật liệu điện cực 48 2.2.2 Các loại dây điện cực 48 2.3 Sự thoát phoi cắt dây tia lửa điện .49 2.4 Nhám bề mặt cắt dây 50 2.5 Các thông số điện điều khiển máy cắt dây tia lửa điện 51 2.5.1 Dịng phóng tia lửa điện Ie bước dòng điện 51 HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng H HVTH: Nguyễn Quang Hợp Số hóa Trung tâm Học liệu - 6- http://lrc.tnu.edu.vn/ 2.5.2 Độ kéo dài xung ti 51 2.5.3 Khoảng cách xung t0 .51 2.5.4 Điện áp đánh lửa Ui 51 2.5.5 Khe hở phóng điện 51 2.6 Lập trình gia công máy cắt dây 52 2.6.1 Các trục điều khiển hệ toạ độ – Số trục điều khiển máy cắt dây 52 2.6.2 Các chức “G” 54 2.7 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ xác gia công .64 CHƢƠNG III: NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘ VÕNG DÂY ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC BỀ MẶT TRỤ KHI GIA CƠNG TRÊN MÁY CẮT DÂY CW322 72 3.1 Tổng quan 72 3.1.1 Các nguyên nhân gây sai số hướng cắt thay đổi 72 3.1.2 Mối liên hệ trễ dây với độ võng dây diện cực 73 3.1.3 Phương trình đường cong dây 74 3.1.4 Ảnh hưởng độ võng dây tới độ xác gia công số biện pháp khắc phục sai số 78 3.2 Thiết kế thí nghiệm 81 3.2.1 Các giả thiết thí nghiệm 81 3.2.2 Điều kiện thí nghiệm .81 3.3 Thực nghiệm 85 3.3.1 Xây dựng kế hoạch thực nghiệm .85 3.3.2 Các thông số đầu vào thí nghiệm .86 3.3.3 Lập trình tiến hành cắt .87 3.3.4 Kết thực nghiệm .89 3.4 Các phương pháp nội suy tính tốn tốn kỹ thuật 95 3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng độ võng dây tới độ xác hình học 98 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè HVTH: Nguyễn Quang Hợp Số hóa Trung tâm Học liệu - 7- http://lrc.tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1- Danh mục mã G Bảng 2.2- Danh mục mã M Bảng 2.3- Các lệnh copy dịch chuyển Bảng 3.1- Các thông số kỹ thuật máy CW322S Bảng 3.2- Tính kỹ thuật máy đo CMM C544 Bảng 3.3- Các thiết lập thí nghiệm Bảng 3.4- Kết đo mẫu bán kính R = 5mm, chiều dài L = 40,1mm Bảng 3.5- Kết đo mẫu bán kính R = 10mm, chiều dài L = 40,1mm Bảng 3.6- Kết đo mẫu bán kính R = 5mm, chiều dài L = 59,9mm Bảng 3.7- Kết đo mẫu bán kính R = 10mm, chiều dài L = 59,9mm Bảng 3.8- Chương trình nội suy đường sinh gần Bảng 3.9- Thí nghiệm kết sai số bán kính mặt cắt mẫu DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ lĩnh vực nghiên cứu EDM Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý gia công tia lửa điện Hình 1.3 Pha đánh lửa Hình 1.4 Sự hình thành kênh phóng điện Hình 1.5 Sự hình thành bốc vật liệu Hình 1.6 Đồ thị điện áp dịng điện xung phóng điện Hình 1.7 Mối quan hệ Vw ti [1] Hình 1.8 Mối quan hệ θ ti [1] HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng H HVTH: Nguyễn Quang Hợp Số hóa Trung tâm Học liệu - 8- http://lrc.tnu.edu.vn/ Hình 1.9 Mối quan hệ Rmax ti (với ti = td + te) [1] Hình 1.10 Ảnh hưởng ti t0 đến suất gia cơng [1] Hình 1.11- Ảnh hưởng khe hở phóng điện δ Hình 1.12 Quan hệ η ap [1] Hình 1.13 Ảnh hưởng điện dung C [1] Hình 1.14 Ảnh hưởng diện tích vùng gia cơng F [1] Hình 1.15 Các thơng số ảnh hưởng đến suất gia công EDM Hình 1.16 Vùng ảnh hưởng nhiệt bề mặt phơi Hình 1.17 Hiện tượng hồ quang điện [1] Hình 1.18 Hiện tượng ngắn mạch sụt áp [1] Hình 1.19 Hiện tượng xung mạch hở [1] Hình 1.20 Dịng chảy bên ngồi Hình 1.21 Dịng chảy áp lực Hình 1.22 Dịng chảy hút Hình 1.23 Dịng chảy phối hợp Hình 2.1 Sơ đồ máy cắt dây tia lửa điện Hình 2.2 Các trường hợp khó gia cơng dịng chảy đồng trục Hình 2.3 Khe hở phóng điện gia cơng cắt dây tia lửa điện Hình 2.4 Hệ tọa độ XYUV máy cắt dây Hình 2.5 Các lệnh dịch chuyển đường kính dây G41/G42 Hình 3.1 Sự cân lực cắt thẳng cân cắt góc Hình 3.2 Hiện tượng trễ dây cắt góc Hình 3.3 Sơ đồ biểu diễn q trình cắt dây Hình 3.4 Độ võng dây cắt phơi chiều cao 50mm 150mm Hình 3.5 Mơ hình tính tốn độ võng dây Hình 3.6 Ảnh hưởng trễ dây hướng cắt thay đổi Hình 3.7 Hành trình vượt góc để loại bỏ ảnh hưởng trễ dây Hình 3.8 Sơ đồ gia cơng cắt dây có giám sát điều khiển online Hình 3.9 Sơ đồ điều khiển mờ cắt dây WEDM Hình 3.10 Máy cắt dây CW322S HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè HVTH: Nguyễn Quang Hợp Số hóa Trung tâm Học liệu - 9- http://lrc.tnu.edu.vn/ Hình 3.11 Phơi gia cơng Hình 3.12 Ảnh máy đo tọa độ chiều Beyond Crysta C544 Hình 3.13 Biên dạng gia cơng thiết lập bù bán kính dây khe hở phóng điện Hình 3.14 Chương trình gia cơng Hình 3.15 Mẫu gia cơng Hình 3.16 Sơ đồ đo Hình 3.17 Dữ liệu đo ghi lại file Autocad Hình 3.18 Chương trình malab tính bán kính Hình 3.19 Sai lệch độ trịn Hình 3.20 Độ ơvan Hình 3.21 Độ phân cạnh Hình 3.22 Sai lệch profin mặt cắt dọc Hình 3.23 Độ Hình 3.24 Độ phình Hình 3.25 Độ thắt Hình 3.26 Sai lệch độ trụ Hình 3.27 Sai số võng dây gây cắt phơi trụ Hình 3.28 Đường sinh gần bậc mẫu chiều dài L = 40,1mm, bán kính R = 5mm R = 10mm Hình 3.29 Đường sinh gần bậc mẫu chiều dài L = 59,9mm, bán kính R = 5mm R = 10mm Hình 3.30 Đường sinh gần bậc 12 mẫu chiều dài L = 40,1mm, bán kính R = 5mm R = 10mm Hình 3.31 Đường sinh gần bậc 12 mẫu chiều dài L = 59,9mm, bán kính R = 5mm R = 10mm Hình 3.32 Đường sinh nội suy mẫu chiều dài L = 40,1mm, bán kính R = 5mm R = 10mm Hình 3.33 Đường sinh nội suy mẫu chiều dài L = 59,9mm, bán kính R = 5mm R = 10mm Hình 3.34 Phân tích hồi quy bậc ANOVA HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng H HVTH: Nguyễn Quang Hợp - 10- Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Hình 3.35 Biểu đồ Pareto thơng số thí nghiệm Hình 3.36 Hồi quy ANOVA loại bỏ tương tác PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Sự phát triển khoa học kỹ thuật năm gần gắn liền với đời vật liệu mới, mà chúng có ưu điểm bật như: độ bền, độ cứng cao, khả chịu nhiệt, chịu mài mòn tốt vv… Những đặc điểm quý báu kể lý để loại vật liệu sử dụng ngày rộng rãi ngành công nghiệp dân dụng, đặc biệt gia cơng khn mẫu Tuy nhiên, mà đặc điểm làm cho vật liệu trở nên khó, chí khơng thể gia công sử dụng phương pháp gia công truyền thống Vì vậy, song song với việc nghiên cứu nâng cao hiệu gia công phương pháp gia cơng truyền thống, cần phải nghiên cứu tìm hồn thiện phương pháp gia cơng có chế (gia cơng tia nước có hạt mài, gia công laser, gia công tia lửa điện, …) để gia cơng có hiệu vật liệu Phương pháp WEDM phương pháp gia công ứng dụng rộng rãi gia công loại thép hợp kim dụng cụ có độ cứng cao, có ưu điểm suất cắt cao, cắt chiều dày phôi lớn (đến 500mm) với độ xác cao đạt chất lượng bề mặt [1] Nhưng bên cạnh đó, phương pháp tồn số nhược điểm, cắt với tốc độ cao 500mm2/min khiến lực tác động lên dây tăng Lực tác động với độ cứng dây thấp gây thay đổi hình dáng bề mặt gia cơng, độ phẳng góc cắt [9] HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè HVTH: Nguyễn Quang Hợp Số hóa Trung tâm Học liệu - 101- http://lrc.tnu.edu.vn/ Hình 3.27-Sai số võng dây gây cắt phơi trụ [19] Hình 3.27 trình bày giả thiết sai số bán kính cắt phơi trụ độ võng dây gây 0– độ võng dây, rp – bán kính tâm dây lập trình, – bán kính tâm dây thực tế, raj – bán kính thực phơi cắt, rw – bán kính dây điện cực, - khe hở phóng điện, wl – sai số bán kính Do có độ võng dây nên làm cho vị trí thực tâm dây khơng theo quỹ đạo lập trình gây sai số bán kính wl Trong trường hợp hình vẽ vị trí thực tâm dây có bán kính nhỏ bán kính tâm dây lập trình làm cho bán kính thực tế phơi cắt nhỏ bán kính danh nghĩa Thực chất đường cong dây điện cực đường cong không gian vô số bậc tự nên để từ kết thực nghiệm xác định quy luật ảnh hưởng tới bán kính cắt thực, ta tiến hành xây dựng chương trình matlab nhằm tìm đa thức nội suy hình dạng gần đường sinh Chương trình xây dựng theo phương pháp nội suy bình phương cực tiểu sử dụng hàm Polyfit Matlab Bảng 3.8- Chương trình nội suy đường sinh gần Chương trình nội suy mẫu chiều dài L = Chương trình nội suy mẫu chiều dài L = 40mm, bán kính R = 5mm R = 10mm 60mm, bán kính R = 5mm R = 10mm function NoiSuyMauL40 clear all,clc; disp('mau R5 chieu dai L40'); disp('Nhap so lieu thi nghiem'); function NoiSuyMauL60 clear all,clc; disp('mau R5 chieu dai L60'); disp('Nhap so lieu thi nghiem'); HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè HVTH: Nguyễn Quang Hợp Số hóa Trung tâm Học liệu - 102- http://lrc.tnu.edu.vn/ x1 = input('x1='); x1 = input('x1='); y1 = input('y1='); y1 = input('y1='); disp('mau R10 chieu dai L40'); disp('mau R10 chieu dai L60'); disp('Nhap so lieu thi nghiem'); disp('Nhap so lieu thi nghiem'); x2 = input('x2='); x2 = input('x2='); y2 = input('y2='); y2 = input('y2='); disp('nhap bac cua da thuc'); disp('nhap bac cua da thuc'); n = input('n='); n = input('n='); format long format long p1=polyfit(x1,y1,n) p1=polyfit(x1,y1,n) x1i=linspace(2.05,38.05,100); x1i=linspace(2.95,56.95,100); p1i = polyval(p1,x1i) p1i = polyval(p1,x1i) p01=polyval(p1,x1) p01=polyval(p1,x1) z1=y1-p01 %sai so z1=y1-p01 %sai so s1=z1.^2 %binh phuong sai so s1=z1.^2 %binh phuong sai so sum(s1) %tong binh phuong sai so sum(s1) %tong binh phuong sai so subplot(2,1,1) subplot(2,1,1) plot(x1,y1,'o',x1i,p1i,'b-') plot(x1,y1,'o',x1i,p1i,'b-') xlabel('Toa mat cat') xlabel('Toa mat cat') ylabel('Ban kinh') ylabel('Ban kinh') title('Duong sinh R5L40') title('Duong sinh R5L60') p2=polyfit(x2,y2,n) p2=polyfit(x2,y2,n) x2i=linspace(2.05,38.05,100); x2i=linspace(2.95,56.95,100); p2i = polyval(p2,x2i) p2i = polyval(p2,x2i) p02=polyval(p2,x2) p02=polyval(p2,x2) z2=y2-p02 %sai so z2=y2-p02 %sai so s2=z2.^2 %binh phuong sai so s2=z2.^2 %binh phuong sai so sum(s2) %tong binh phuong sai so sum(s2) %tong binh phuong sai so subplot(2,1,2) subplot(2,1,2) plot(x2,y2,'o',x2i,p2i,'b-') plot(x2,y2,'o',x2i,p2i,'b-') xlabel('Toa mat cat') xlabel('Toa mat cat') ylabel('Ban kinh') ylabel('Ban kinh') title('Duong sinh R10L40 title('Duong sinh R10L60') Theo chương trình ứng với giá trị bậc n đường cong ta nhập vào, hàm polyfit cho đa thức bậc n gần qua điểm khảo sát Như vấn đề phải chọn lựa bậc đường cong cho phù hợp Điều giải dựa vào hai sau: - Căn theo tổng bình phương sai số đường cong nội suy điểm khảo sát Đường cong nội suy bậc n có tổng bình phương sai số nhỏ ưu tiên lựa chọn HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng H HVTH: Nguyễn Quang Hợp Số hóa Trung tâm Học liệu - - 103- http://lrc.tnu.edu.vn/ Căn theo hình dạng đường sinh gần mà chương trình nội suy vẽ Nhập số liệu tiến hành chạy chương trình ta kết sau: Với số liệu thực nghiệm đường sinh thực đường bậc Ta chọn bậc đa thức nội suy từ bậc trở lên Với bậc n = 3, ta dễ dàng nhìn thấy hình dạng tổng quát đường sinh gần hình vẽ Hình 3.28- Đường sinh gần bậc mẫu chiều dài L = 40,1mm, bán kính R = 5mm R = 10mm HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè HVTH: Nguyễn Quang Hợp Soá hóa Trung tâm Học liệu - 104- http://lrc.tnu.edu.vn/ Hình 3.29- Đường sinh gần bậc mẫu chiều dài L = 59,9mm, bán kính R = 5mm R = 10mm Quan sát đường sinh gần bậc mẫu ta thấy mẫu có chung dạng sai lệch độ thắt Quan sát cho thấy biên dạng ngồi bị thắt cịn bị Điều giải thích ngun nhân cắt dây điện cực bị mịn Vì đường kính mặt cắt phía gần dẫn dây nhỏ đường kính mặt cắt phía gần dẫn dây Độ côn lớn phôi cắt dài Lần lượt chọn bậc đa thức nội suy tăng dần Kết chương trình Matlab cho thấy bậc đa thức nội suy tăng lên, tổng bình phương sai số đường cong nội suy mặt cắt giảm dần Tuy nhiên điều khơng có nghĩa bậc đường cong nội suy lớn đường cong xác so với liệu thực nghiệm Thật ta quan sát thấy bậc đa thức nội suy chọn lớn 10, đường cong nội suy có hình dạng phức tạp ngày không phù hợp với thực tế Chứng tỏ đường sinh thực tế mẫu có bậc nhỏ 10 Để thấy rõ điều ta quan sát đường cong nội suy với bậc 12 HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng H HVTH: Nguyễn Quang Hợp Số hóa Trung tâm Học liệu - 105- http://lrc.tnu.edu.vn/ Hình 3.30- Đường sinh gần bậc 12 mẫu chiều dài L = 40,1mm, bán kính R = 5mm R = 10mm Hình 3.31-Đường sinh gần bậc 12 mẫu chiều dài L = 59,9mm, bán kính R = 5mm R = 10mm Căn phân tích đồng thời quan sát hình dạng đường cong nội suy ta chọn đa thức nội suy cho tất mẫu có bậc HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè HVTH: Nguyễn Quang Hợp Soá hóa Trung tâm Học liệu - 106- http://lrc.tnu.edu.vn/ Theo kết tính tốn Matlab, đa thức nội suy đường sinh mẫu sau: + Mẫu chi tiết hình trụ bán kính R = 5mm, chiều dài L = 40,1mm: y = -0,2875.10 11x + 0,5623.10 x8 - 0,4649.10 x + 0,2115.10 x - 0,5781.10 x5 + 0,9711.10 x - 0,00985x3 + 0,0570x - 0,1673x + 5,1567 + Mẫu chi tiết hình trụ bán kính R = 10mm, chiều dài L = 40,1mm: y = -0,3719.10 11x + 0,6534 10 x8 - 0,4796 10 x + 0,1903.10 x - 0,4411.10 x5 + 0,6012.10 x - 0,0045x3 + 0,0168x - 0,0211x + 10,0065 Hình 3.32- Đường sinh nội suy mẫu chiều dài L = 40,1mm, bán kính R = 5mm R = 10mm + Mẫu chi tiết hình trụ bán kính R = 5mm, chiều dài L = 59,9mm: y = -0,136.10 12 x + 0,3655.10 10 x8 - 0,4138.10 x + 0,2564.10 x - 0,9479.10 x + 0,2138.10 x - 0,00289x + 0,02229x - 0,0908x + 5,1192 + Mẫu chi tiết hình trụ bán kính R = 10mm, chiều dài L = 59mm: y = 0,48.10 13 x - 0,14.10 10 x8 + 0,1727.10 x7 - 0,1177.10 x + 0,4817.10 x5 - 0,1204 10 x + 0,1793.10 x3 - 0,0148x + 0,0574x + 9,9307 HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè HVTH: Nguyễn Quang Hợp - 107- Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Hình 3.33- Đường sinh nội suy mẫu chiều dài L = 59,9mm, Bán kính R = 5mm R = 10mm Từ kết thực nghiệm, ta thấy sai số độ võng dây gây phụ thuộc vào hai yếu tố: chiều cao bán kính phơi Càng vào phơi sai số lớn Trên sở tiến hành xây dựng mơ hình tốn học thể mối quan hệ sai số mặt cắt phơi với chiều dài bán kính phơi cắt Để xây dựng mối quan hệ ta sử dụng trợ giúp phần mềm Minitab Mơ hình bậc quan hệ sai số mặt cắt phôi với chiều dài bán kính viết dạng: x 1 x 2 xx 12 Bảng 3.9- Thí nghiệm kết sai số bán kính mặt cắt mẫu StdOrder RunOrder CenterPt 1 3 1 6 HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè Blocks 1 1 1 R 10 10 5 10 10 L 40,1 59,9 59,9 59,9 40,1 59,9 40,1 Sai số 0,0206 0,096 0,0392 0,0652 0,0526 0,0278 0,0101 HVTH: Nguyễn Quang Hợp - 108- Số hóa Trung tâm Học lieäu 1 http://lrc.tnu.edu.vn/ 40,1 0,0341 Kết thí nghiệm phân tích hình 3.34 Hình 3.34- Phân tích hồi quy bậc ANOVA Theo kết phân tích, phương trình hồi quy mơ hình bậc quan hệ sai số mặt cắt phơi với chiều dài bán kính: 0, 0432 0, 01877.x1 0, 01385.x2 0, 00477 x1 x2 Tuy nhiên, thấy, giá trị p (p-value) hệ số R*L 0,384, lớn nhiều so với mức anpha ( -level) thông thường (0,05) Như vậy, đại lượng R*L khơng cần có mặt phương trình hồi quy Nói cách khác, ảnh hưởng đồng thời tương tác R*L khơng đáng kể Bảng ANOVA (phía hình 3.34) với pvalue mục 2-way Interactions (tương tác nhân tố) cho thấy điều Điều khẳng định thêm qua biểu đồ Pareto hình 3.35 HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè HVTH: Nguyễn Quang Hợp Số hóa Trung tâm Học liệu - 109- http://lrc.tnu.edu.vn/ Hình 3.35- Biểu đồ Pareto thơng số thí nghiệm Trên hình 3.35, ảnh hưởng biến bán kính R chiều dài phôi L lớn nhiều so với mức thông thường (2,776); ảnh hưởng tương tác AB lại nhỏ Loại bỏ thành phần R*L mơ hình bậc nhất, ta có kết hồi quy phân tích ANOVA hình 3.36 Hình 3.36- Hồi quy ANOVA loại bỏ tương tác Qua hình 3.36, thấy rõ biến bán kính R biến chiều dài L có pvalue 0,012 0,036; nhỏ mức anpha 0,05 Điều có HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè HVTH: Nguyễn Quang Hợp - 110- Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ nghĩa, thành phần mơ hình hồi quy có ý nghĩa Thêm nữa, phân tích ANOVA cho thấy p-value kiểm tra mức độ phù hợp mơ hình (Lack of fit) 0,384 – lớn mức 0,05 Điều cho thấy mơ hình bậc phù hợp để mô tả quan hệ sai số với biến bán kính chiều dài phơi Phương trình hồi quy viết lại có dạng: 0, 0432 0, 01877.x1 0, 01385.x2 Áp dụng công thức chuyển đổi từ biến mã hóa thành biến thực nghiệm ta được: 0,02956 0,007508.R 0,001398.L Trong đó: Sai số bán kính mặt cắt phơi; R – Bán kính phơi; L – Chiều dài phôi Kết luận chƣơng Trong gia công cắt dây, thay đổi hướng cắt gây sai số gia công Nguyên nhân gây sai số kể đến cân dây điện cực, tăng cường khả phóng điện vị trí góc cắt, độ võng dây gây tượng trễ dây Trong nguyên nhân độ võng dây đóng vai trị quan trọng độ xác hình học chi tiết dây điện cực thay đổi hướng cắt Độ võng dây điện cực gây tượng trễ dây, tượng mà dây điện cực sau dẫn dây Do cắt theo đường thẳng, trễ dây không gây sai số gia công Tuy nhiên hướng cắt thay đổi tượng trễ dây làm cho dây điện cực lệch khỏi quỹ đạo lập trình gây sai số gia cơng Chính gia cơng cắt dây mẫu hình trụ, hướng cắt thay đổi liên tục q trình cắt nên độ võng dây có ảnh hưởng lớn đến độ xác hình học Bằng thực nghiệm xác định được: - Do ảnh hưởng độ võng dây làm cho chi tiết gia cơng có dạng yên ngựa (chi tiết bị thắt giữa) Đồng thời chi tiết có dạng Điều giải thích nguyên nhân dây điện cực bị mịn cắt - Sai số bán kính võng dây gây phụ thuộc vào bán kính chiều cao mẫu cắt Sai số lớn bán kính nhỏ chiều cao mẫu cắt lớn Tuy nhiên sai số phụ thuộc nhiều vào thông số bán kính mẫu cắt HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng H HVTH: Nguyễn Quang Hợp Số hóa Trung tâm Học liệu - 111- http://lrc.tnu.edu.vn/ - Xác định phương trình đường sinh gần mẫu hình trụ gia cơng cắt dây Các phương trình có dạng bậc - Xác định mối quan hệ bậc sai số bán kính mặt cắt mẫu với hai thông số đầu vào bán kính chiều cao gia cơng cắt dây Từ có ý nghĩa cho việc dự đốn sai số lớn nhất, làm sở cho việc thiết lập lượng bù sai số nhằm nâng cao độ xác gia công KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: WEDM phương pháp gia cơng tạo phoi Nó đáp ứng yêu cầu đòi hỏi đa dạng ngành công nghiệp cắt kim loại Trong xu hướng phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện ngày áp dụng rộng rãi, để gia cơng chi tiết có hình dạng phức tạp, u cầu độ cứng, có thay đổi profile, đặc biệt yêu cầu độ xác cao, yêu cầu kích thước với dung sai chặt chẽ Tuy nhiên, nhược điểm q trình gia cơng WEDM tốc độ gia cơng tương đối thấp so với q trình gia công khác gia công laser… phần lớn q trình tách phoi gia cơng nhiệt Với chi tiết yêu cầu độ xác cao, cắt dây tia lửa điện thường gặp phải tượng sai số nhiều nguyên nhân gây ra, nguyên nhân tượng trễ dây Hiện tượng xuất cắt biên dạng có chuyển hướng dây điện cực Bằng cách nghiên cứu sở lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, đề tài đưa nghiên cứu tổng quát độ võng dây ảnh hưởng Xác định ảnh hưởng đến độ xác hình học phơi hình trụ Do ảnh hưởng HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè HVTH: Nguyễn Quang Hợp Số hóa Trung tâm Học liệu - 112- http://lrc.tnu.edu.vn/ võng dây, phơi hình trụ cắt có dạng bị thắt Đường sinh gần phơi có dạng bậc Đề tài chứng minh sai số bán kính võng dây gây phụ thuộc vào hai yếu tố: bán kính chiều cao phôi Đề tài xác định mối quan hệ bậc sai số mặt cắt phơi với hai thơng số bán kính chiều cao Góp phần vào việc tính tốn sai số cắt phơi có bán kính chiều cao khác Từ đưa lượng bù sai số hợp lý cắt Nhằm nâng cao độ xác gia công Đề tài làm sở cho việc nghiên cứu khía cạnh khác q trình gia công tia lửa điện Kiến nghị: Tiếp tục mở rộng nghiên cứu độ võng dây theo hướng như: nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến độ võng dây, xây dựng phương trình đường cong dây ứng với chế độ cắt khác nhau, cắt loại vật liệu khác Nghiên cứu so sánh độ võng dây cắt dây đồng dây Vonfram Nghiên cứu đề xuất phương pháp cải thiện sai số gia công cắt dây độ võng dây gây HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè HVTH: Nguyễn Quang Hợp Số hóa Trung tâm Học liệu - 113- http://lrc.tnu.edu.vn/ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS.Vũ Hoài Ân (2007), Gia công tia lửa điện CNC, NXB Khoa học kỹ thuật [2] Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Khắc Kiểm, Nguyễn Trung Dũng, Hà Trần Đức (2003), Lập trình Matlab, NXB Khoa học kỹ thuật [3] Trang Thành Trung, Hướng dẫn sử dụng Minitab – Thiết kế thí nghiệm, Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên [4] Nguyễn Văn Dự (2010), Giáo trình quy hoạch thực nghiệm, Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên [5] Phan Hùng Dũng (2008), Tối ưu hóa thơng số công nghệ máy cắt dây EDM gia công thép không gỉ, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên [6] Trần Quốc Trình (2006), Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố công nghệ đến chất lượng bề mặt gia công phương pháp điện cực dây, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đai học Bách khoa Hà Nội [7] Nguyễn Nam Sơn (2005), Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố công nghệ đến suất chất lượng gia công máy cắt dây tia lửa điện, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng H HVTH: Nguyễn Quang Hợp Số hóa Trung tâm Học liệu - 114- http://lrc.tnu.edu.vn/ [8] Nguyễn Văn Tuấn, Vũ Ngọc Pi, Nguyễn Văn Hùng (2008), Các phương pháp gia công tiên tiến, Trường Đại học KTCN Thái Nguyên [9] J.A Sanchez, J.L.Rodil, On the influence of cutting speed limitation on the accuracy of wire - EDM corner- cutting (2006) [10] Z Jian, C.Y Yu, A new control strategy for sharp corner cutting in wire EDM, Int Symp ElectroMach.X (1992) 353-358 [11] W.L Dekeyser, R Snoeys, Geometrical accuracy of wire-EDM, 9th Int Symp on ElectroMachining (ISEM-9), Japan, 1989, pp 226–232 [12] Z Jian, C.Y Yu, A new control strategy for sharp corner cutting in wire EDM, 10th Int Symp on ElectroMachining [13] D.F Dauw, High precision Wire-EDM by on-line wire position control, Annals of CIRP 43 (1) (1994) 193–197 [14] H Sthioul, R Delpretti, C Tricarico, D.F Dauw, Improvement of the wire EDM cutting precision by vibration analysis and control, 9th Int Symp on ElectroMachining (ISEM-9), Japan, 1989, pp 214–218 [15] K.H Ho, S.T Newman, S Rahimifard, R.D Allen, State of the art in wire electrical discharge machining (WEDM), Int J Mach Tools Manuf 44(2004) 1247–1259 [16] S K SINHA (2010), Remedy of wire lag in wire electrical discharge machining (WEDM) Department of Mechanical Engg Institute of Technology, Banaras Hindu University Varanasi-221005, India E-mail :sinha_nsit@yahoo.co.uk [17] Ivano Beltranfi a, Axel Bertholds b, Dkk Dauw A simplified post process for wire cut EDM Journa of Materians Processing technology 58 (1996) 385-389 [18] Chin-Teng Lin, I-Fang Chung, Shih-Yu Huang Improvement of machining accuracy by fuzzy logic at corner parts for wire-EDM Fuzzy Sets and Systems 122 (2001) 499–511 [19] S Sarkar, M Sekh, S Mitra, B Bhttacharyya A novel method of determination of wire lag for enhanced profile accuracy in WEDM Volume 25, Issue 2, April 2011, Pages 339–347 HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng H HVTH: Nguyễn Quang Hợp Số hóa Trung tâm Học liệu - 115- http://lrc.tnu.edu.vn/ [20] Hồng Vĩnh Sinh, Trần Xuân Tùy, Lưu Đức Bình (2011) Xác định độ cong điện cực dây gia công cắt dây tia lửa điện ourna~ of Materians Processing roc~oiogy 58 (1996) 385-389 HDKH: PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè HVTH: Nguyễn Quang Hợp