Hồ Chí Minh, tháng 07/2023BIÊN SOẠN TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY CẮT DÂY ACCUTEX GE-43S VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ TỐI ƯU HÓA THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ KÍCH THƯỚC CỦA CHI TIẾT GIA C
GIỚI THIỆU
Tính cấp thiết của đề tài
Sự hỗ trợ của nhà trường về máy móc là điều kiện thuận lợi, nhưng sự thiếu hụt kiến thức vận hành máy và công nghệ EDM lại là thách thức đối với sinh viên khoa Cơ khí Chế tạo máy trường Đại học Sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Việc thiếu tài liệu chính thống dẫn đến việc học cách thiết lập và vận hành máy trở nên tốn thời gian và khó khăn Vì vậy, việc tạo ra một tài liệu hướng dẫn cơ bản về cách vận hành máy là cần thiết để giúp sinh viên tiếp cận công nghệ và vận hành máy một cách dễ dàng và hiệu quả hơn.
Để lựa chọn thông số công nghệ lý tưởng trong gia công, việc đạt được độ nhám bề mặt chính xác và chất lượng cao là điều quan trọng Tuy nhiên, các thông số gia công hiện nay thường dựa trên mặc định của nhà sản xuất, không phù hợp với mọi loại vật liệu Thép SKD11 là loại thép được ứng dụng rộng rãi trong cơ khí, đòi hỏi nghiên cứu kỹ thuật gia công vật liệu Do đó, việc tối ưu hóa thông số công nghệ trong gia công WEDM cho thép SKD11 tôi là cần thiết để nâng cao hiệu quả và chất lượng gia công.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu đề tài này sẽ cung cấp cơ sở và tài liệu tham khảo hỗ trợ cho quá trình cắt dây của máy WEDM khi gia công thép SKD11 tôi với các thông số công nghệ khác nhau Thông qua thực nghiệm và tối ưu tham số bằng phương pháp Taguchi, nghiên cứu này sẽ giúp đạt được chất lượng sản phẩm phù hợp.
Kết quả nghiên cứu tối ưu hóa tham số cắt khi gia công thép tôi SKD11 bằng WEDM có ý nghĩa thực tiễn cũng như trong sản xuất như sau:
− Góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và hạ giá thành sản phẩm
− Đạt năng suất cao khi gia công thép tôi SKD11 trong sản xuất kể cả sản xuất hàng loạt.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Đề tài này tập trung vào hai mục đích chính: biên soạn bộ tài liệu hướng dẫn sử dụng máy cắt dây AccuteX GE-43S và nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đầu vào trong quy trình WEDM đến thép SKD11 tôi Quá trình này cũng nhằm tối ưu hóa các thông số công nghệ để đạt được kết quả tốt nhất, đồng thời xác định mối liên hệ giữa các thông số đầu vào và đầu ra, đặc biệt là độ nhám bề mặt và sai lệch kích thước.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
− Vật liệu: Thép SKD11 tôi
− Bề dày phôi SKD 11: 10 mm
− Số lần thực thí nghiệm: 10
+ Thông số xử lý một lần cắt: Servo Voltage (SV) với 3 mức 30, 40 và 50 (V) Thời gian mở xung (Ton) là 6, 10 và 14 (μs) Thời gian ngắt xung (Toff) với 3 mức độ 10,
14 và 18 Đo thời gian gia công
+ Thông số xử lý hai lần cắt: Servo Voltage (SV) với 3 mức 40, 50 và 60 (V) Thời gian mở xung (Ton) là 3, 10 và 17 (μs) Thời gian ngắt xung (Toff) với 3 mức độ 5,
10 và 15 Đo thời gian gia công
+ Thông số xử lý ba lần cắt: Servo Voltage (SV) với 3 mức 40, 50 và 60 (V) Thời gian mở xung (Ton) là 3, 12 và 21 (μs) Thời gian ngắt xung (Toff) với 3 mức độ 15,
30 và 45 Đo độ nhám bề mặt, kích thước chi tiết gia công và thời gian gia công
− Xác định các thông số cắt tối ưu bằng phương pháp Taguchi và ANOVA.
Phương pháp nghiên cứu
1.5.1 Cơ sở phương pháp nghiên cứu
− Phương pháp thu thập số liệu
− Phương pháp phân tích và tổng kết kinh nghiệm
− Phương pháp phân tích tổng hợp
1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
Cụ thể nhóm vận dụng các phương pháp nghiên cứu trên như sau:
− So sánh, phân biệt mã G, M trong phay CNC với mã G, M trong WEDM
− Khảo sát việc cắt các biên dạng cơ bản như đường thẳng, cung tròn, côn
− Nghiên cứu lập trình theo một chuẩn chung, chương trình con
Để bắt đầu nghiên cứu về kỹ thuật gia công WEDM, bước đầu tiên là tham khảo các nghiên cứu liên quan và thu thập thông tin từ các nguồn đáng tin cậy Điều này có thể được thực hiện bằng cách tìm kiếm các tài liệu tham khảo từ các tạp chí học thuật, sách, sách tài liệu và Internet, từ đó giúp xây dựng nền tảng kiến thức vững chắc về kỹ thuật này.
Quy trình gia công được lập trình và tối ưu hóa bằng phần mềm Mastercam 2019, trong khi phần mềm Minitab được sử dụng để đánh giá và xử lý dữ liệu, từ đó xác định bộ tham số lý tưởng cho quy trình gia công, giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác của quá trình sản xuất.
Kết cấu của ĐATN
Đồ án tốt nghiệp gồm 7 chương, trong đó:
- Chương 1 giới thiệu về tính cấp thiết, mục đích của đề tài và các ý nghĩa khoa học, thực tiễn của đề tài, phương pháp nghiên cứu v.v…
Chương 2 cung cấp các kiến thức nền tảng cần thiết cho đề tài nghiên cứu, đồng thời làm rõ những điểm khác biệt và độc đáo của đề tài này so với các nghiên cứu khác trong lĩnh vực tương tự, giúp người đọc hiểu rõ hơn về phạm vi và ý nghĩa của nghiên cứu.
- Chương 3 trình bày các cơ sở biên soạn tài liệu “Hướng dẫn sử dụng máy cắt dây AccuteX GE-43S”, nội dung và kết quả của việc biên soạn
- Chương 4 từ những kiến thực đạt được khi biên soạn tài liệu hướng dẫn của chương 3, đưa ra các cơ sở lý thuyết cần khi thực hiện thí nghiệm
- Chương 5 nêu ra các bước từ khâu chọn các dụng cụ thí nghiệm cho đến các thông số cắt để thí nghiệm
- Chương 6 trình bày các bước thực hiện thí nghiệm và phân tích kết quả thí nghiệm bằng phương pháp Taguchi và ANOVA
- Chương 7 đưa ra kết luận chung cho cả đề tài và định ra hướng pháp triển trong tương lai cho đề tài
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Giới thiệu
Gia công cắt dây tia lửa điện (Wire EDM-WEDM) là một quy trình gia công điện-nhiệt hiện đại sử dụng một sợi dây làm điện cực để thực hiện các vết cắt chính xác trên phôi kim loại Quy trình này được thực hiện trong môi trường chất lỏng điện môi, giúp tăng cường hiệu quả cắt Với nguyên lý phóng tia điện, kỹ thuật cắt không tiếp xúc này có thể làm nóng chảy và làm bay hơi vật liệu, tạo ra các đường cắt mịn và chính xác.
Quá trình cắt dây sử dụng một sợi dây mảnh làm điện cực và phôi được gá đặt trên bàn gia công điều khiển bằng hệ thống CNC Quá trình này không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa dây và phôi, cho phép gia công mà không làm lệch đường đi của dây hoặc biến dạng hình dạng của vật liệu Để đạt được điều này, dây cần được sạc nhanh đến điện áp mong muốn và được bao quanh bởi chất lỏng điện môi, giúp tạo ra tia lửa điện làm nóng chảy một khu vực nhỏ của phôi Chất lỏng điện môi cũng làm mát và loại bỏ các hạt nhỏ khỏi khe hở giữa phôi và dây, thường nằm trong khoảng từ 0,025mm đến 0,05mm.
Phương pháp gia công Wire EDM-WEDM có nguồn gốc từ năm 1943 tại Liên Xô, khi hai nhà khoa học Boris R và Natalie I Lazarenko lần đầu tiên phát triển công nghệ này Tuy nhiên, phải đến những năm 1970, phương pháp gia công cắt dây mới thực sự có bước đột phá nhờ vào sự phát triển của các máy phát xung công suất cao, các loại dây cắt mới và phương pháp tẩy điện môi hiệu quả.
Các nghiên cứu liên quan tới đề tài
2.2.1 Các nghiên cứu trong nước
1) Luận văn thạc sĩ kỹ thuật của tác giả Phan Hùng Dũng tại trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên với tựa đề "Tối ưu hoá các thông số công nghệ trên máy cắt dây
EDM khi gia công thép không gỉ." xuất bản tại Đại học Công nghệ Thái Nguyên năm 2008
Trong nghiên cứu này, tác giả đã tối ưu hóa các thông số quan trọng như Thời gian xung (Ton), Thời gian tắt xung (Toff) và Điện áp Servo (Ui) để cải thiện quá trình cắt dây Với vật liệu nghiên cứu là thép không gỉ ANSI 304 dày 5mm, tác giả đã lựa chọn miền nghiên cứu thực nghiệm cụ thể, bao gồm Ui (70-90), Ton (0,1-0,7) và Toff (8-16), nhằm đánh giá ảnh hưởng của từng tham số riêng lẻ và sự tương tác của nhiều yếu tố đến năng suất và khe hở khi cắt dây.
2) Sách của PGS Tiến sĩ Vũ Hoài Ân xuất bản Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật với tựa đề “ gia công tia lửa điện CNC” năm 2007 [1] Trong sách này, tác giả đã biên soạn ra được một tài liệu rất dễ tiếp cận cho người mới bắt đầu Ở đây, người đọc có thể hiểu một cách rõ ràng nhất về các nguyên lí và yếu tố ảnh hưởng đến quá trình gia công tia lửa điện
2.2.2 Các nghiên cứu quốc tế
Tham khảo cho việc biên soạn tài liệu
1) Sách của Carl Sommer và Steve Sommer, nhà xuất bản Advance Publishing Incorporated với tựa đề Complete EDM Handbook năm 2017 [5] Với kiến thức và kinh nghiệm đa dạng về buôn bán, vận hành các loại máy công cụ Quyển sách này sẽ làm cho người đọc hiểu được các nguyên lý cơ bản của quá trình WEDM, RAM EDM, SMALL HOLE EDM, cách tạo ra lợi nhuận với các sản phẩm từ quá trình gia công EDM cũng như chia sẻ nhiều về các ý tưởng tiết kiệm chi phí v.v…
2) Sách của E C Jameson, nhà xuất bản Society of Manufacturing Engineers, Marketing Services Division với tựa đề Electrical Discharge Machining: Tooling, Methods, and Applications năm 1983 [6] Quyển sách cung cấp chi tiết về hệ thống EDM, quá trình EDM, sơ đồ lý thuyết hệ thống cấp điện cho máy gia công EDM, các ảnh hưởng của điện cực và điện môi, dòng điện lên tỷ lệ loại bỏ vật liệu Ngoài ra sách còn cho thấy các lớp ảnh hưởng nhiệt sau khi gia công EDM trên bề mặt phôi và trình bày thêm các sơ đồ nguyên lý của các loại máy EDM khác
Tham khảo cho thí nghiệm
1) Nghiên cứu của nhóm tác giả Ajay Kumar, Vishal Jagota, Rashed Qayoom Shawl, Vishal Sharma, Kumar Sargram, Mohamamad Shabaz, Mohd Tanveer Khan, Basharat Rabani, Smiley Grandhi “Wire EDM process parameter optimization for D2 steel” đã được xuất bản trên Materials Today: Proceedings tập số 37 ngày 08 tháng 8 năm 2020, trang 2478-2482 [4] Thí nghiệm được thực hiện trên máy cắt dây ELPULS-12 Bài viết nghiên cứu về việc tối ưu hoá thông số cắt đối với tỷ lệ loại bỏ vật liệu, độ nhám bề mặt Vật liệu được sử dụng trong thí nghiệm là thép D2 (0.4599%C, 0.6864%Mn, 0.2980%Si, 0.04161%P, 0.03216%S, 0.2364%Cr, 0.0910%Cu), phôi là thanh trụ có kích thước
Trong thí nghiệm này, dây đồng thau 0.25mm được lựa chọn để sử dụng với kích thước ∅18x50mm Các thông số tối ưu đã được xác định thông qua phương pháp Taguchi, cụ thể là bằng cách áp dụng bảng trực giao L16 để phân tích và lựa chọn các thông số phù hợp nhất.
Kết quả thí nghiệm cho thấy các thông số ảnh hưởng lớn nhất đến tỉ lệ loại bỏ vật liệu và độ nhám bề mặt vật liệu được sắp xếp theo thứ tự cụ thể Đối với tỉ lệ loại bỏ vật liệu, thứ tự ảnh hưởng từ cao đến thấp là dòng điện, điện áp đặt giữa khe hở phóng điện, tốc độ cấp dây và áp suất dòng điện môi Bộ thông số tối ưu cho tỉ lệ loại bỏ vật liệu bao gồm tốc độ cấp dây 21 m/min, áp suất dòng điện môi 159 kgs/m2, điện áp giữa khe hở phóng điện 81 V và dòng điện 61 A Trong khi đó, đối với độ nhám bề mặt vật liệu, thứ tự ảnh hưởng từ cao đến thấp là tốc độ cấp dây, áp suất dòng điện môi, dòng điện và điện áp đặt giữa khe hở phóng điện Bộ thông số tối ưu cho độ nhám bề mặt vật liệu là tốc độ cấp dây 31 m/min, áp suất dòng điện môi 121 kgs/m2, điện áp giữa khe hở phóng điện 82 V và dòng điện 80 A.
2) Nghiên cứu của nhóm tác giả Vikram Singh, S.K Pradhan “Optimization of WEDM parameters using Taguchi technique and Response Surface Methodology in machining of AISI D2 Steel” đã được xuất bản trên Procedia Engineering tập số 97 năm 2014, trang 1597-1608 [14] Thí nghiệm được thực hiện trên máy cắt dây ELECTRONICA ULTRACUT S2 Bài viết nghiên cứu về việc tối ưu hoá thông số cắt đối với tỷ lệ loại bỏ vật liệu, độ nhám bề mặt Vật liệu được sử dụng trong thí nghiệm là thép D2 (SKD11), phôi có bề dày là 14mm Dây được dùng trong thí nghiệm này là dây đồng thau 0.25mm Qua thí nghiệm các thông số tối ưu được chọn bằng phương pháp Taguchi với bảng trực giao L27 Từ thí nghiệm cho thấy được là Tonvà Toff là thông số quan trọng có ảnh hưởng nhiều tới thời gian cắt và tỉ lệ loại bỏ vật liệu, Tonvà Servo voltage là thông số quan trọng có ảnh hưởng tới độ nhám bề mặt Thông số tối ưu tốt nhất cho cả độ nhám bề mặt và tỉ lệ loại bỏ vật liệu là: Ton (112.99 μs), Toff(45 μs), Điện áp đánh lửa (20V), Tốc độ cấp dây 4.85 mm/min
3) Sahil Sharma, Umesh Kumar Vates, Amit Bansal “Parametric optimization in wire EDM of D2 tool steel using Taguchi method” đã được xuất bản trên Materials Today: Proceedings tập số 45 năm 2021, trang 757-763 [13] Thí nghiệm được thực hiện trên máy cắt dây ELECKTRA Sprintcut Bài viết nghiên cứu về việc tối ưu hoá thông số cắt đối với tỷ lệ loại bỏ vật liệu, thời gian gia công Vật liệu được sử dụng trong thí nghiệm là thép D2 (1.6%C, 0.3%Si, 0.38%Mn, 12.3%Cr, 0.7%Mo, 0.23%Ni, 0.016%S) với kích thước các mẫu thí nghiệm sau khi cắt là ∅13x3mm Dây được dùng trong thí nghiệm này là dây đồng mạ kẽm 0.25mm Qua thí nghiệm các thông số tối ưu được chọn bằng phương pháp Taguchi với bảng trực giao L9 Thí nghiệm cho thấy Toff là thông số có ảnh hưởng lớn nhất tới tỉ lệ loại bỏ vật liệu chiếm tỉ lệ 59.92%, tiếp theo là Ton chiếm 26.54%, dòng điện 0.77%, độ căng dây 0.95% Thí nghiệm cũng cho thấy Toff là thông số có ảnh hưởng lớn nhất tới thời gian gia công chiếm tỉ lệ 57.8%, tiếp theo là Ton chiếm 37.21%, dòng điện 0.33%, độ căng dây 12.13%
4) S S Mahapatra, Amar Patnaik “Parametric Optimization of Wire Electrical Discharge Machining (WEDM) Process using Taguchi Method” được xuất bản trên Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering tập số 28 năm 2006, Trang 422-429 [12] Thí nghiệm được thực hiện trên máy máy Robofil 100 (máy CNC WEDM 5 trục) của hãng Charmilles Bài viết nghiên cứu về việc tối ưu hoá thông số cắt tinh đối với tỷ lệ loại bỏ vật liệu và độ nhám bề mặt khi cắt tinh Vật liệu được sử dụng trong thí nghiệm là thép D2(1.5%C, 12%Cr, 0.6%V, 1%Mo, 0.6%Si, 0.6%MN và cân bằng Fe) với kích thước 10x25mm Dây cắt được dùng trong thí nghiệm là loại dây đồng mạ kẽm 0.25mm Qua thí nghiệm các thông số tối ưu được chọn bằng phương pháp Taguchi với bảng trực giao L27, thấy được rằng Các tương tác giữa các yếu tố điện áp và thời gian
Trong gia công, tương tác giữa điện áp và áp suất dòng điện môi đóng vai trò quan trọng và kéo dài xung là yếu tố then chốt Để tối ưu hóa tỉ lệ loại bỏ vật liệu, các thông số như dòng điện 24 amp, thời gian kéo dài xung 6,4 μs và áp suất dòng điện môi 1,4 bar có thể được áp dụng Ngược lại, để đạt được bề mặt gia công tinh, các thông số dòng điện 16 amp, thời gian kéo dài xung 3,2 μs và áp suất dòng điện môi 1,2 bar có thể được sử dụng.
Kết quả nghiên cứu và khảo sát cho thấy việc sử dụng WEDM để tăng độ chính xác, độ nhám bề mặt và tốc độ gia công của chi tiết trên các loại thép khác nhau đòi hỏi các thông số tối ưu hóa khác nhau Để hỗ trợ sinh viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM trong nghiên cứu công nghệ EDM và chế tạo sản phẩm từ vật liệu SKD11 bằng máy cắt dây AccuteX GE-43S, nhóm tác giả đã thực hiện đề tài "Biên soạn tài liệu hướng dẫn sử dụng máy cắt dây AccuteX GE-43S và ứng dụng để tối ưu hóa thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt và kích thước của chi tiết gia công bằng vật liệu SKD11".
Tồn tại của các nghiên cứu đã có
Các nghiên cứu trước đây của các nhóm tác giả Ajay Kumar, Vikram Singh và S S Mahapatra đã tập trung vào việc tối ưu hóa thông số gia công trong quá trình cắt thô và cắt tinh, nhưng vẫn còn hạn chế về phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu gần nhất của nhóm tác giả S S Mahapatra và Amar Patnaik đã tối ưu hóa thông số cắt tinh, nhưng điều kiện thí nghiệm và đầu ra khác biệt so với đề tài đang được thực hiện Do đó, đề tài này không chỉ tập trung vào việc tối ưu hóa thời gian gia công, độ nhám bề mặt và sai lệch kích thước khi gia công tinh, mà còn mở rộng phạm vi nghiên cứu để tối ưu hóa cả quá trình cắt thô và cắt bán tinh.
BIÊN SOẠN TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY CẮT DÂY
Sách tham khảo
Sách "Gia công tia lửa điện CNC" của PGS Tiến sĩ Vũ Hoài Ân, do Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật phát hành năm 2007, là tài liệu tham khảo quan trọng và dễ tiếp cận cho người mới bắt đầu Với ngôn ngữ tiếng Việt, sách này giúp người đọc dễ dàng hiểu và có kiến thức cơ sở để tiếp tục tham khảo các tài liệu quốc tế, đồng thời cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc biên soạn tài liệu mới.
Một số tài liệu tham khảo quan trọng về công nghệ gia công EDM bao gồm "Complete EDM Handbook" của Carl Sommer và Steve Sommer, xuất bản năm 2017, cung cấp kiến thức đa dạng về buôn bán và vận hành máy công cụ, cũng như chia sẻ các nguyên lý cơ bản của quá trình WEDM, RAM EDM, SMALL HOLE EDM Một tài liệu khác đáng chú ý là "Electrical Discharge Machining: Tooling, Methods, and Applications" của E C Jameson, xuất bản năm 1983, cung cấp thông tin chi tiết và hữu ích về công nghệ gia công EDM nói chung và WEDM nói riêng Cả hai tài liệu này đều mang lại kiến thức thực tế và chuyên nghiệp, rất quý giá cho quá trình biên soạn tài liệu.
Catalogue
Catalogue đi kèm với máy chính là nguồn cung cấp thông tin quý giá nhất, giúp người dùng hiểu rõ về cách lập trình, vận hành và điều chỉnh máy cắt dây AccuteX GE-43S Tài liệu này bao gồm nhiều quyển với các nội dung khác nhau, cung cấp thông tin chi tiết và toàn diện về máy cắt dây.
1 Quyển NC Programming Manual, đây là nguồn tài liệu tham khảo chính khi biên soạn tài liệu ở các chương về hướng dẫn lập trình khi gia công trên máy cắt dây AccuteX GE-43S
2 Quyển G/E Operation Manual, đây là nguồn tài liệu tham khảo chính khi biên soạn tài liệu ở các chương về cách vận hành máy cắt dây AccuteX GE-43S [16]
3 Quyển Cutting Data & Cutting Technology, đây là nguồn tài liệu dùng để tham khảo và chọn lựa các thông số cắt cho thí nghiệm tối ưu hoá cũng như là nguồn cung cấp thông tin cho các chương cơ sở lý thuyết của tài liệu hướng dẫn sử dụng máy [15]
4 Quyển Maintenance Manual, đây là nơi để tham khảo về các cách bảo trì máy sau một thời gian vận hành Do bất cập về thời gian tiếp cận công nghệ cũng như hạn chế về số lần sử dụng máy do đó việc hoàn thành các chương về bảo trì máy tương đối khó khăn do đó cần có quyển sách này để tham khảo về các cách bảo trì máy sau thời gian vận hành khoảng sáu tháng tới một năm [18].
Yêu cầu của giáo viên hướng dẫn
Dựa trên các tài liệu tham khảo đáng tin cậy và đề cương chi tiết, việc xây dựng tài liệu khoa học cần đảm bảo tính chính xác, rõ ràng và sạch đẹp Điều này giúp sinh viên dễ dàng tham khảo và tiếp thu kiến thức một cách hiệu quả.
Việc biên soạn tài liệu hướng dẫn sử dụng máy cắt dây AccuteX GE-43S đáp ứng nhu cầu thực tế của sinh viên và yêu cầu từ giáo viên hướng dẫn tại trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Tài liệu này được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu uy tín, bao gồm sách về gia công tia lửa điện CNC và catalogue đi kèm với máy Với tựa đề "Hướng dẫn sử dụng máy cắt dây AccuteX GE-43S", tài liệu cung cấp kiến thức cơ sở lý thuyết và hướng dẫn chi tiết về quy trình sử dụng máy, giúp người dùng hiểu rõ và vận hành máy hiệu quả.
Tài liệu này được biên soạn từ nhiều nguồn tài liệu uy tín, bao gồm Công nghệ cắt [15], Hướng dẫn vận hành G/E [16], Hướng dẫn lập trình NC [17] và Hướng dẫn bảo trì [18], giúp nội dung trở nên đa dạng và thực tế hơn, dễ dàng tiếp cận với người đọc.
Nội dung của tài liệu hướng dẫn sử dụng máy cắt dây AccuteX GE-43S
Chương 1: Đại cương về phương pháp gia công tia lửa điện Ở chương mở đầu này, tài liệu cho người đọc thấy được cái nhìn toàn diện về công nghệ gia công EDM: lịch sử hình thành, đặc điểm của phương pháp gia công này và cuối cùng là các loại máy gia công EDM đặc trưng nhất của phương pháp gia công này Ngoài ra ở chương này còn nêu ra nguyên lý hoạt động cơ bản của các loại máy EDM này và một số ứng dụng lên các sản phẩm vv…
Chương 2: Cơ sở công nghệ gia công tia lửa điện Ở chương tiếp theo này, tài liệu giải thích cho người đọc chi tiết hơn về nguyên lý của quá trình phóng tia lửa điện, và ảnh hưởng của các yếu tố khác như năng lượng bóc tách vật liệu, điện cực và chất điện môi lên thời gian gia công, độ nhám bề mặt,vv…
Chương 3: Sơ lược về máy cắt dây AccuteX GE-43S Ở chương này, tài liệu muốn truyền tải cho người đọc sơ lược về sơ đồ của máy cắt dây AccuteX GE-43S và các thông số công nghệ của máy Đặc biệt ở chương này nhóm cũng trình bày về cấu trúc các câu lệnh di chuyển dao và lệnh cắt G-code như: cắt đường thẳng, cắt đường tròn, cắt côn, chương trình con, v.v… Ngoài ra nhóm còn khái quát và tóm tắt lại cắt lệnh chức năng M-code
Chương 4: Vận hành máy cắt dây AccuteX GE-43S Ở chương này, tài liệu cho người đọc thấy được các bước vận hành máy một cách chi tiết các bước mở máy, dò phôi, set chuẩn cho đến các bước để đưa code vào máy để thực hiện quá trình gia công
Chương 5: Lập trình gia công bằng phần mềm Mastercam Ở chương cuối, tài liệu cung cấp các bước lập trình cắt dây cơ bản trên phần mềm Mastercam cho người đọc Để dễ tiếp cận thì nhóm sử dụng các hình ảnh minh hoạ là quy trình lập trình cắt cho một chi tiết từng bước một.
Thành quả của quá trình biên soạn tài liệu
Sau một khoảng thời gian tìm hiểu và nghiên cứu dưới sự hướng dẫn và khuyến khích của giáo viên hướng dẫn, nhóm đã đạt được thành công khi biên soạn thành công tài liệu "Hướng dẫn sử dụng máy cắt dây AccuteX GE-43S", cung cấp thông tin hữu ích và chi tiết về cách sử dụng máy cắt dây hiệu quả.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA THÍ NGHIỆM
Cơ sở gia công cắt dây (WEDM)
Quá trình gia công phôi được thực hiện trên bàn máy chính, nơi phôi được gá đặt và di chuyển tịnh tiến dọc theo các trục X và Y nhờ các động cơ servo Một sợi dây điện cực được điều khiển chính xác bởi hệ thống CNC, cho phép nó di chuyển đến bề mặt cần gia công của phôi Khi sợi dây tiếp xúc với bề mặt, nó hoạt động như một lưỡi cắt, thực hiện các quá trình gia công cần thiết để tạo ra sản phẩm mong muốn.
Cấp nguồn tạo điện áp và dòng điện
Một bộ điều khiển phát điện áp, gia tăng cường độ dòng điện giữa dây điện cực và phôi
Hình 4.1: Mô tả quá trình cấp điện áp và dòng điện [5]
Thời gian bắt đầu xung
Quá trình gia công bằng tia điện cực plasma bắt đầu khi điện áp cao được áp dụng cho dây và phôi, tạo ra điện trường Dưới tác động của điện trường, cực âm (catốt) bắt đầu phát ra các điện tử, trong khi cực dương (anốt) hút chúng về phía mình Khi điện áp tăng đến mức đủ lớn, chất điện môi bị ion hóa và dòng điện môi đóng vai trò là chất cách điện cho đến khi điện áp được tích đủ Tại thời điểm đó, dung dịch điện môi bị bốc hơi cục bộ, tạo ra kênh plasma giữa điện cực và phôi với nhiệt độ lên đến 8000° đến 12000°C, khiến bề mặt kim loại giữa điện cực và phôi bị nóng chảy hoặc hóa hơi do nhiệt độ cao.
Chất điện môi ở xung quanh dây điện cực và phôi Điện áp và dòng điện điều khiển tia lửa điện giữa dây điện cực và phôi
Hình 4.2: Mô tả quá trình phóng tia lửa điện [5]
Sau quá khi quá trình phóng tia lửa điện kết thúc, phoi sẽ được làm nguội bởi chất điện môi Phoi sẽ hoà theo dòng chảy đi ra
Hình 4.3: Mô tả quá trình làm nguội phôi sau khi phóng tia lửa điện [5]
Lọc phoi và tuần hoàn lại quá trình
Một bộ lọc góp phần loại bỏ phoi ra khỏi dòng chất điện môi rồi tái sử dụng lại dòng chất điện môi đó
Chất điện môi đóng vai trò quan trọng như một chất cách điện, duy trì trạng thái này cho đến khi điện áp đạt đến mức đủ lớn, tại đó nó bắt đầu phóng điện, gây ra hiện tượng nóng chảy hoặc bay hơi của phôi.
Khi quá trình phóng điện hoàn thành, dòng điện môi áp suất cao không chỉ dừng lại ở việc tạo hình cho phôi mà còn có tác dụng làm mát và loại bỏ phoi gia công, giúp mang phoi ra khỏi vị trí gia công một cách hiệu quả.
Hình 4.4: Mô tả quá trình mang phoi đi tới bộ lọc [5].
Các thông số đầu vào của máy
IP kiểm soát chế độ cách thức phóng điện Dao động từ 1-10 Thường:
- Chọn 10 khi gia công thô
- Chọn 9 khi gia công bán tinh
- Chọn 1-8 khi gia công tinh
Công nghệ gia công này được phát triển dựa trên sự tích hợp giữa năng lượng xung đơn và tần số phóng điện, giúp cải thiện tốc độ gia công và tạo ra bề mặt mịn Quá trình gia công bao gồm ba giai đoạn: cắt thô với năng lượng lớn để đạt tốc độ gia công cao, cắt trung gian (bán tinh) để cải thiện độ chính xác và giảm độ nhám bề mặt, và cuối cùng là cắt hoàn thiện (tinh) để hoàn thiện bề mặt với độ nhám tối ưu.
Điện áp đánh lửa (OV) đóng vai trò quan trọng trong việc xác định sự ổn định của sự phóng điện Đối với các phôi dày, điện áp đánh lửa lớn thường được yêu cầu để tránh đứt dây, vì nó cần một lượng phóng điện lớn để duy trì sự ổn định của quá trình.
T ON : THỜI GIAN MỞ XUNG (unit: àm)
Tốc độ gia công tăng lên khi thời gian mở xung tăng, tuy nhiên điều này lại đi kèm với sự giảm chất lượng bề mặt Nguyên nhân là do năng lượng phóng điện tăng theo thời gian mở xung, dẫn đến sự suy giảm chất lượng bề mặt khi tăng thời gian mở xung.
Dung dịch điện môi sau khi làm nguội phoi sẽ được chuyển đến bộ lọc để loại bỏ phoi gia công Sau quá trình lọc, dung dịch điện môi sẽ được tái sử dụng thông qua quá trình tuần hoàn, giúp tiết kiệm và tăng hiệu quả sử dụng.
T OFF : THỜI GIAN TẮT XUNG (unit: àm)
Thời gian tắt xung (Toff) là khoảng thời gian giữa hai tia lửa đồng thời, được đo bằng đơn vị thời gian Trong giai đoạn này của chu kỳ làm việc, không có điện áp Máy công cụ thường có thời gian Toff từ 0,8 đến 50 đơn vị Giá trị Toff thấp hơn cho phép tăng số lần phóng điện trong một thời gian nhất định, làm tăng hiệu quả đánh lửa và tỷ lệ cắt.
TOFF rất thấp có thể dẫn đến đứt dây và làm giảm hiệu quả cắt [16]
Aon: THỜI GIAN BẬT HỒ QUANG (đơn vị: àm)
Thời gian mở hồ quang là khoảng thời gian xảy ra phóng điện khi có tia lửa ngắn xuất hiện, và giá trị này càng lớn thì năng lượng phóng điện càng nhiều, giúp tăng tốc độ cắt Tuy nhiên, nếu giá trị này quá lớn, dây có thể dễ bị đứt Thông thường, giá trị Aon nhỏ hơn Ton, giúp đảm bảo sự cân bằng giữa năng lượng phóng điện và độ bền của dây.
Aoff: THỜI GIAN TẮT HỒ QUANG (đơn vị: àm)
Thời gian tắt hồ quang là khoảng thời gian nghỉ khi tia lửa ngắn xuất hiện, và giá trị này có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ cắt Cụ thể, giá trị Aoff càng lớn thì thời gian giữa hai tia lửa càng dài, dẫn đến tốc độ cắt chậm lại Do đó, việc đặt Aoff thích hợp là rất quan trọng để đảm bảo dây cắt hoạt động ổn định.
Điện áp servo (SV) đóng vai trò quan trọng trong quy trình cắt, bởi nó giúp kiểm soát khoảng cách thực tế giữa phôi và dây cắt Điện áp này hoạt động như một điểm chuẩn để điều chỉnh tốc độ cắt, tránh trường hợp tốc độ cắt quá nhanh khiến phôi và dây cắt tiếp xúc nhau, dẫn đến hiện tượng ngắn mạch.
WA là số bước xả nước Lượng xả tăng theo giá trị từ 1-8 [16]
Nó là giá trị tham chiếu cơ bản của tốc độ cắt Tốc độ thực bị ảnh hưởng bởi F, SV và FT,
SG Phạm vi từ 0,1 – 500 mm 2 /phút [16]
WF: TỐC ĐỘ CẤP DÂY
Giá trị WF đại diện cho bước cấp dây Sự thay đổi của mỗi bước khoảng 1 m/phút Nguồn cấp dây tối đa 2 m/phút Nó dao động từ 1 – 20 [16]
Để xác định mức độ hoạt động của điều khiển servo, bạn cần lưu ý rằng giá trị càng lớn thì phản ứng của điều khiển servo càng nhanh Phạm vi giá trị hoạt động của điều khiển servo thường dao động từ 0,1 đến 99, nhưng thông thường nằm trong khoảng 1 đến 35, giúp bạn dễ dàng điều chỉnh và kiểm soát hoạt động của servo.
FT: M90(G95)/M91(G94) ( TỐC ĐỘ SERVO/TỐC ĐỘ KHÔNG ĐỔI)
Chế độ cắt FT là một trong những chế độ quan trọng trong quy trình gia công Trong đó, M90 (G95) là chế độ điều khiển servo, cho phép xác định tốc độ cắt dựa trên các yếu tố F, SV và SG Ngược lại, chế độ M91 (G94) là tốc độ cố định, với tốc độ cắt được xác định bởi F và SV Tuy nhiên, cần lưu ý rằng năng lượng tia lửa (TON, TOFF, AON, AOFF) vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tốc độ cắt tối đa.
FR là phần trăm tốc độ di chuyển Nó sử dụng để điều chỉnh tốc độ theo giá trị đặt cơ sở đặt trước Phạm vi từ 1 – 300% [16].
Phương pháp TAGUCHI
Trong kế hoạch thí nghiệm, việc lựa chọn thiết kế thí nghiệm đóng vai trò quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình và kết quả của thí nghiệm Đối với các thí nghiệm phức tạp liên quan đến nhiều yếu tố khác nhau, việc xác định số lượng thí nghiệm trở nên khó khăn hơn Khi đó, việc xác định số lượng thí nghiệm và lập kế hoạch thí nghiệm không thể thực hiện được bằng mô hình thí nghiệm đơn nhân tố Vì vậy, việc sử dụng mô hình đa nhân tố là cần thiết để giải quyết vấn đề này và đảm bảo kết quả thí nghiệm chính xác và đáng tin cậy.
Mô hình thử nghiệm được thiết kế nhằm xác định các tham số gần nhất với giá trị mong muốn, đồng thời tính đến hầu hết các yếu tố và ảnh hưởng của chúng Để đạt được mục tiêu này, phương pháp Taguchi do cố kỹ sư kiêm nhà thống kê người Nhật Genichi Taguchi (1924 – 2012) đề xuất đã được áp dụng, giúp giảm thiểu số lượng thử nghiệm một cách hiệu quả.
Phương pháp Taguchi áp dụng bảng trực giao như một mô hình đa nhân tố, nhưng được thiết kế và đánh giá theo quy trình chặt chẽ, yêu cầu số lượng thí nghiệm ít và cho dữ liệu đáng tin cậy hơn Ý tưởng chính của phương pháp này là xác định các yếu tố công nghệ cần thiết để đạt được hiệu quả cao nhất bằng cách phát hiện và giảm thiểu tác động của nhiễu loạn Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả được chia thành hai hướng: "Tín" - tác động làm cho kết quả tiến gần hơn đến mục tiêu, và "Nhiễu" - hiệu ứng khiến kết quả di chuyển ra khỏi mục tiêu Tỷ lệ "Tín - Nhiễu" S/N đại diện cho tiêu chí hiệu suất, được sử dụng để đánh giá và lựa chọn các tham số, trong đó bộ tham số phù hợp với S/N lớn và bộ tham số tối ưu cho S/N lớn nhất.
- Theo dạng bài toán có 3 phương pháp tính tỉ số S/N:
+ Bài toán cực tiểu (Càng nhỏ càng tốt):
+ Bài toán cực đại (Càng lớn càng tốt)
+ Bài toán giá trị cụ thể (Target better)
Trong đó: u - thứ tự các phép thử n - số phép thử trong các thí nghiệm
Dù là dạng bài toán nào thì mục tiêu tối ưu hóa luôn là tối đa hóa tỷ số S/N
4.3.2 Các bước tối ưu hoá thông số công nghệ theo phương pháp Taguchi Để tối ưu hóa các thông số công nghệ theo phương pháp Taguchi gồm có 7 bước:
+ Bước 1: Lựa chọn các biến độc lập, nhân tố (Factor), biến kiểm soát (Control Variable) và các biến phản ứng, hàm mục tiêu
Để phân tích và tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến mục tiêu, chúng ta cần thực hiện các bước quan trọng Đầu tiên, xác định mức độ ảnh hưởng của từng nhân tố đến mục tiêu, cũng như các mối quan hệ có thể có giữa các nhân tố (Degree of Variable) Tiếp theo, chia toàn bộ phạm vi biến thành các mức cụ thể Cuối cùng, tạo cấu trúc Orthogonal array, trong đó các cột đại diện cho biến và hàng đại diện cho thí nghiệm, giúp chúng ta phân tích và đánh giá các yếu tố một cách hệ thống và khoa học.
+ Bước 4: Tiến hành thí nghiệm thu thập số liệu
+ Bước 5: Phân tích dữ liệu theo S/N và xác định giá trị tối ưu của các tham số
Phân tích phương sai - ANOVA là bước bổ sung trong quá trình tối ưu hóa, giúp xác định ảnh hưởng của các nhân tố đến kết quả đầu ra Mặc dù bước này không bắt buộc, vì ảnh hưởng của các nhân tố đã được xem xét thông qua tỷ số S/N ở bước trước, nhưng nó vẫn cung cấp thông tin hữu ích Tuy nhiên, việc thực hiện bước này hay không sẽ không làm thay đổi kết quả tối ưu hóa cuối cùng.
+ Bước 7: Tính lại hàm mục tiêu theo bộ tham số tối ưu và kiểm tra bằng thực nghiệm.
Phương pháp ANOVA
Phân tích phương sai (ANOVA) là phương pháp kiểm định kết quả tính toán quan trọng trong thống kê, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau Về cơ bản, ANOVA giúp chúng ta điều tra và xác định xem liệu có sự khác biệt đáng kể giữa các thí nghiệm khác nhau hay không.
Phân tích phương sai (ANOVA) là một phương pháp thống kê quan trọng, cung cấp các thông tin đáng chú ý như bậc tự do (D.O.F), tổng độ lệch bình phương (SS) và giá trị P Trong đó, giá trị P đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá độ tin cậy của quá trình thử nghiệm, giúp các nhà nghiên cứu xác định mức độ đáng tin cậy của kết quả thu được.
Phân tích phương sai (ANOVA) được áp dụng cho cả dữ liệu thô và dữ liệu S/N để xác định các biến có ý nghĩa và không có ý nghĩa, đồng thời đánh giá tác động của chúng đối với đặc tính phản hồi Các đường cong phản hồi (hiệu ứng chính) cũng được vẽ để kiểm tra các tác động tham số đối với các đặc điểm phản hồi Kết quả phân tích ANOVA và các đường cong phản hồi giúp xác định các giá trị tối ưu của các tham số quy trình quan trọng xét về các đặc tính phản hồi trung bình.
CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM
Chuẩn bị phôi cho thí nghiệm
Mác thép SKD11 thuộc nhóm thép công cụ có khả năng chống mài mòn và có độ bền cao
Khuôn dập nguội thường được sản xuất từ các loại thép có độ cứng cao, đáp ứng yêu cầu làm việc khắc nghiệt Độ cứng cần thiết để làm khuôn dập nguội thường nằm trong khoảng từ 60-62HRC, giúp đảm bảo độ bền và hiệu suất cao trong quá trình sản xuất Nhờ đó, thép này thường được ứng dụng để sản xuất các loại khuôn dập nguội, khuôn đột, dao chấn tôn và các sản phẩm khác đòi hỏi độ cứng cao.
SDK11 là mác thép được đặt tên theo tiêu chuẩn JIS của Nhật Bản, đồng thời cũng được biết đến với các tên gọi khác nhau ở các tiêu chuẩn khác nhau.
Quốc gia Hoa Kỳ Nhật Bản Trung Quốc Đức
Chuẩn ASTM A681-08 JIS G4404:2006 GB/T 199-2000 DIN EN ISO 4957
Tên D2 SKD 11 Cr12Mo1V1 1.2379/X153CrMo12
Bảng 5.1: Tên vật liệu SKD 11 ở các tiêu chuẩn khác (Đơn vị %) [9]
5.1.2 Thành phần hoá học Ở các tiêu chuẩn khác nhau có thành phần hoá học khác nhau, nhưng sự khác nhau này không lớn Ở nghiên cứu này ta chọn vật liệu SKD11 theo tiêu chuẩn JIS G4404:2006
Tiêu chuẩn Tên Thành phần hoá học
Bảng 5.2: Thành phần hoá học của vật liệu SKD 11 (Đơn vị %) [9]
- Ảnh hưởng của Cacbon (1.4-1.6%): Với hàm lượng cacbon 1,4÷1,6 % trong thép có tác dụng đảm bảo độ cứng và tính chống mài mòn cho khuôn
Crom có ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất của thép, với tỷ lệ khoảng 11-13% Crom giúp tăng độ thấm tôi cho thép, đồng thời cải thiện cơ tính tổng hợp Ngoài ra, Crom còn có tác dụng cải thiện tính chống ram và độ bền ở nhiệt độ cao, cũng như tăng mạnh tính chống oxy hóa do tạo thành lớp Cr2O3 rất bền.
- Ảnh hưởng của Môlípđen (0.8-1.2%) : Môlipđen làm cho thép nâng cao tính chịu nhiệt độ cao, tính bền nóng và cứng nóng
- Ảnh hưởng của Vanađi (0.2-0.5%): Vanađi tăng tính chống ram và tăng khả năng chống mài mòn cho thép
Mô đun đàn hồi uốn (MPa) 210000 200000 180000
Bảng 5.3: Tính chất vật lý của vật liệu SKD 11 [20]
5.1.4 Các bước chuẩn bị phôi
Sơ đồ 5.1: Quá trình chuẩn bị phôi
Chuẩn bị phôi Khoan lỗ và nhiệt luyện Cắt phôi và đánh số
Chọn dây thí nghiệm
Trong thí nghiệm này, dây điện cực đồng thau được cung cấp từ nhà cung cấp VPIC Việt Phát được lựa chọn sử dụng nhờ sở hữu các đặc tính nổi bật, bao gồm [22].
- Thích hợp xỏ dây tự động
- Gia công ổn định, tốc độ cao
Hình 5.1: Dây điện cực dùng để thí nghiệm
Bảng 5.4: Thông số kỹ thuật của dây điện cực [9]
Vật liệu Đường kính (mm) Khối lượng cuộn dây (kg) Độ bền kéo (MPa)
Chuẩn bị dụng cụ đo
Trong thí nghiệm này sai lệch kích thước được đo bằng đồng hồ đo lỗ Mitutoyo
Hình 5.2: Đồng hồ đo lỗ Mitutoyo
Trong thí nghiệm này, độ nhám bề mặt của phôi được đo bằng máy đo độ nhám bề mặt di động Misumi (SJ-201), thiết bị này được đặt trên đồ gá đã được các nhóm nghiên cứu trước đó phát triển.
Hình 5.3: Máy đo độ nhám cầm tay Misumi SJ-201 [21]
Thông số đầu vào của thí nghiệm
Dựa theo các nghiên cứu đã có về gia công tia lửa điện trên vật liệu SKD11 (D2):
Bảng 5.5: Các nghiên cứu đã có về gia công tia lửa điện trên vật liệu SKD 11 (D2)
Tên tác giả Vật liệu gia công
- Ton và Toff là thông số quan trọng có ảnh hưởng nhiều tới thời gian cắt và tỉ lệ loại bỏ vật liệu
- Ton và Servo voltage là thông số quan trọng có ảnh hưởng tới độ nhám bề mặt
=> Thông số tối ưu tốt nhất là: Ton (112.99 μs),
Toff (45 μs), Điện áp đánh lửa (20V), Tốc độ cấp dây 4.85 mm/min
Các thông số có ảnh hưởng lớn nhất tới tỉ lệ loại bỏ vật liệu trong quá trình gia công được sắp xếp theo thứ tự quan trọng như sau: dòng điện, điện áp đặt giữa khe hở phóng điện, tốc độ cấp dây và áp suất dòng điện môi, trong đó dòng điện đóng vai trò quyết định tới hiệu quả loại bỏ vật liệu.
Các thông số tối ưu cho tỷ lệ loại bỏ vật liệu hiệu quả nhất bao gồm tốc độ cấp dây ở mức 21 m/min, áp suất dòng điện môi đạt 159 kgs/m2, điện áp giữa khe hở phóng điện là 81 V và dòng điện khoảng 61A.
Các thông số có ảnh hưởng lớn nhất tới độ nhám bề mặt vật liệu được sắp xếp theo thứ tự ưu tiên như sau: tốc độ cấp dây, áp suất dòng điện môi, dòng điện và điện áp đặt giữa khe hở phóng điện Đây là những yếu tố quan trọng cần được xem xét khi muốn cải thiện chất lượng bề mặt vật liệu.
Thông số tối ưu cho độ nhám bề mặt vật liệu là tốc độ cấp dây 31 m/min, áp suất dòng điện môi 121 kgs/m2 và điện áp giữa khe hở phóng điện, giúp đạt được kết quả gia công tốt nhất.
- Toff là thông số có ảnh hưởng lớn nhất tới tỉ lệ loại bỏ vật liệu chiếm tỉ lệ 59.92%, tiếp theo là Ton chiếm 26.54%, dòng điện
- Toff là thông số có ảnh hưởng lớn nhất tới thời gian gia công chiếm tỉ lệ 57.8%, tiếp theo là Ton chiếm 37.21%, dòng điện 0.33%, độ căng dây 12.13%
Tương tác giữa điện áp và thời gian kéo dài xung cũng như tương tác giữa điện áp và áp suất dòng điện môi đóng vai trò quan trọng trong gia công Các yếu tố này có mối quan hệ chặt chẽ và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hiệu quả của quá trình gia công.
Để tối ưu hóa tỉ lệ loại bỏ vật liệu, có thể áp dụng các thông số kỹ thuật quan trọng như dòng điện 24 amp, thời gian kéo dài xung 6,4 μs và áp suất dòng điện môi 1,4 bar Việc điều chỉnh các thông số này có thể giúp tăng hiệu quả loại bỏ vật liệu, đồng thời đảm bảo chất lượng sản phẩm sau quá trình gia công.
- Để tối ưu hoá bề mặt gia công tinh có thể dùng các thông số: dòng điện (16 amp), thời gian kéo dài xung (3.2 μs), áp xuất dòng điện môi (1.2 bar)
Các nghiên cứu về vật liệu SKD11 được trình bày trong bảng 5.5 đã đưa ra nhiều thông số thí nghiệm khác nhau như thời gian cắt (Ton), thời gian không cắt (Toff), tốc độ cắt (SV), trọng lượng cắt (WT) và lực cắt (WF) Kết quả của các thí nghiệm này đã giúp xác định bộ thông số tối ưu và đánh giá mức độ ảnh hưởng của từng thông số cắt đến chất lượng bề mặt, tỷ lệ loại bỏ vật liệu và thời gian gia công.
Tuy cùng nghiên cứu trên một loại vật liệu, nhưng do sự khác biệt về phương tiện và điều kiện gia công, các giá trị thông số cắt và kết quả thí nghiệm cũng có sự khác biệt đáng kể Điều này cho thấy rằng, ngay cả khi vật liệu giống nhau, các yếu tố gia công cũng đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định kết quả cuối cùng Sự khác biệt này cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy của kết quả thí nghiệm.
Các nghiên cứu trước đó đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá mức độ ảnh hưởng của thông số cắt Ton, Toff, SV và giúp lựa chọn bộ thông số cắt phù hợp Thông qua việc tham khảo các nghiên cứu này và kết hợp với Catalogue đi kèm, chúng tôi đã xác định được giá trị phù hợp nhất cho loại máy có sẵn sau nhiều lần cắt thực nghiệm.
Thí nghiệm được thực hiện trên máy AccuteX– GE43S, với các thông số kỹ thuật được tham khảo từ Catalogue Cutting Data & Cutting Technology và các tài liệu nghiên cứu liên quan Dựa trên các nguồn thông tin này, các thông số thí nghiệm đã được lựa chọn với các mức độ khác nhau để đảm bảo tính đa dạng và chính xác của kết quả.
Bảng 5.6: Các thông số gia công của quá trình cắt thô
No Thông số đầu vào Đơn vị
Bảng 5.7: Thông số thí nghiệm cho từng mẫu khi gia công thô
Mẫu Mức độ thí nghiệm
Bảng 5.8: Các thông số gia công của quá trình cắt bán tinh
No Thông số đầu vào Đơn vị Mức độ thí nghiệm
Bảng 5.9: Thông số thí nghiệm cho từng mẫu khi gia công bán tinh
Mẫu Mức độ thí nghiệm
Bảng 5.10: Các thông số gia công của quá trình cắt tinh
No Thông số đầu vào Đơn vị Mức độ thí nghiệm
Bảng 5.11: Thông số thí nghiệm cho từng mẫu khi gia công bán tinh
Mẫu Mức độ thí nghiệm
Các thông số phụ khác sẽ được lựa chọn dựa trên các thông số trong Catalogue đi kèm theo máy, đảm bảo tính nhất quán và đồng nhất cho tất cả thí nghiệm Điều này giúp đảm bảo rằng mỗi điều kiện thí nghiệm đều có cùng một tiêu chuẩn, từ đó mang lại kết quả đáng tin cậy và chính xác.
Cắt thô Cắt bán tinh Cắt tinh
Thông số đầu ra của thí nghiệm
Độ nhám bề mặt là một yếu tố quan trọng trong quá trình gia công bằng cắt dây điện (WEDM), nơi các lớp trên của vi cấu trúc và tính chất cơ học của bề mặt gia công thay đổi đáng kể do các thông số cắt Bề mặt của phôi gia công WEDM thường bao gồm nhiều khuyết tật nhỏ, làm tăng độ nhám và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Các "miệng núi lửa" chồng lên nhau được tạo ra bởi các tia lửa điện có thời lượng chỉ vài micro giây, giúp xác định độ chính xác và độ hoàn thiện bề mặt một cách chính xác và hiệu quả.
Sai lệch kích thước là một khái niệm quan trọng trong thiết kế và sản xuất các bộ phận bề mặt lỗ, đề cập đến sự khác biệt giữa tâm phân bố kích thước thực tế và kích thước thiết kế ban đầu Sự sai lệch này có thể ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng và hiệu suất của sản phẩm cuối cùng Do đó, việc kiểm soát và quản lý sai lệch kích thước là điều cần thiết để đảm bảo rằng các bộ phận bề mặt lỗ được sản xuất chính xác và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.
Thời gian gia công: Khác biệt về thời gian các lần gia công bề mặt
TIẾN HÀNH VÀ TỔNG KẾT THÍ NGHIỆM
Trình tự thí nghiệm
Dùng bộ thông số tối ưu để tiếp tục cắt tinh
Dùng bộ thông số tối ưu để tiếp tục cắt bán tinh
TỐI ƯU HOÁ CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU HOÁ CÁC THÔNG SỐ
Sơ đồ 6.1: Trình tự thực hiện thí nghiệm
Ứng dụng phương pháp Taguchi vào kết quả thí nghiệm
6.2.1 Tối ưu thông số cắt theo hướng cải thiện chất lượng bề mặt
Trong phần mềm Minitab, giá trị "Delta" được xác định bằng chênh lệch giữa giá trị phản hồi trung bình cao nhất và thấp nhất, phản ánh mức độ tác động của các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị phản hồi Giá trị "Delta" càng lớn thì tác động của yếu tố ảnh hưởng đến giá trị phản hồi càng nhiều Trên cơ sở đó, "Rank" được chỉ định dựa trên giá trị "Delta", trong đó hạng 1 là giá trị cao nhất, hạng 2 là giá trị cao thứ hai và hạng 3 là giá trị thấp nhất.
Tốc độ gia công tăng lên đáng kể khi thời gian mở xung tăng, tuy nhiên điều này lại đi kèm với sự giảm chất lượng bề mặt Lý do là năng lượng phóng điện tăng theo thời gian mở xung, dẫn đến ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng bề mặt gia công.
Khoảng thời gian giữa hai tia lửa đồng thời được gọi là thời gian tắt xung Toff, được đo bằng mili giây Trong phần này của chu kỳ làm việc, không có điện áp Giá trị Toff thấp hơn cho phép phóng điện nhiều hơn trong một thời gian nhất định, làm tăng hiệu quả đánh lửa và tỷ lệ cắt Tuy nhiên, sử dụng giá trị Toff quá thấp có thể dẫn đến đứt dây và làm giảm hiệu quả cắt.
Điện áp servo (SV) đóng vai trò quan trọng trong quá trình cắt, hoạt động như một điểm chuẩn để xác định khoảng cách thực tế giữa phôi và dây cắt Thông số này giúp điều khiển quá trình cắt, tránh tình trạng tốc độ cắt quá nhanh khiến phôi và dây cắt tiếp xúc, dẫn đến hiện tượng ngắn mạch.
❖ Tối ưu độ nhám bề mặt cắt thô
Hình 6.1: Biểu đồ trung bình độ nhám bề mặt của các mẫu khi cắt thô
Kết quả thí nghiệm được trình bày trong Phụ lục 2 và hình 6.1 cho thấy việc ứng dụng phương pháp Taguchi thông qua phần mềm hỗ trợ Minitab đã giúp xác định tỷ lệ S/N một cách hiệu quả Cụ thể, tỷ lệ S/N đã được xác định và trình bày chi tiết trong Bảng 6.1 Đồng thời, biểu đồ ảnh hưởng của các thông số qua tỷ lệ S/N cũng được trình bày rõ ràng trong hình 6.1, giúp người đọc dễ dàng hiểu và phân tích kết quả.
Bảng 6.1: Tỉ lệ S/N của chất lượng bề mặt khi cắt thô
Hình 6.2: Biểu đồ hiệu ứng tỉ lệ S/N của độ nhám bề mặt khi cắt thô
Bảng 6.2: Tỷ số Tín hiệu trên Nhiễu cho Độ nhám bề mặt khi cắt thô
Từ hình 6.2 ta thấy được:
Khi giá trị của Ton tăng lên, chất lượng bề mặt sẽ giảm đi đáng kể Sự suy giảm này là kết quả của việc tăng năng lượng bóc tách vật liệu khi giá trị Ton tăng Điều này được minh họa rõ ràng thông qua công thức 5, thể hiện mối quan hệ trực tiếp giữa giá trị Ton và năng lượng bóc tách vật liệu.
Khi giá trị Ton tương ứng với giá trị t trong công thức giảm, thời gian phóng điện cũng sẽ ngắn lại, dẫn đến năng lượng bóc tách vật liệu giảm theo tỷ lệ thuận với Wt Điều này có tác động tích cực đến chất lượng bề mặt, giúp bề mặt trở nên tốt hơn.
Giá trị của Toff và SV càng nhỏ thì chất lượng bề mặt càng tốt Khi giá trị của SV lớn, tốc độ di chuyển dây sẽ bị chậm hơn, kết hợp với giá trị Toff nhỏ sẽ làm giảm hiệu suất gia công.
Các lần bắn tập trung nhiều trên một chiều dài nhỏ có thể tạo ra những "miệng núi lửa" lớn và sâu hơn, làm giảm chất lượng bề mặt Điều này có thể ảnh hưởng đáng kể đến tính thẩm mỹ và độ bền của bề mặt Do đó, cần phải xem xét kỹ lưỡng cách thức và vị trí bắn để tránh gây ra những tổn thương không mong muốn.
Ngoài ra, để tăng tính lập luận cho biểu đồ hình 6.2 Sử dụng phần mềm Minitab để cho ra hàm hồi quy tuyến tính:
Dựa trên hàm hồi quy, có thể thấy rằng các giá trị Ton, Toff và SV đều tỷ lệ thuận với chất lượng bề mặt Điều này có nghĩa là khi các giá trị Ton, Toff và SV càng nhỏ, chất lượng bề mặt sẽ càng tốt hơn.
Quan sát thí nghiệm của nhóm tác giả S.S Mahapatra, Amar Patnaik cũng trên loại vật liệu và tối ưu về độ nhám khi gia công cho thấy sự tương đồng đáng kể về Ton và Toff ở cả hai thí nghiệm Trong đó, B là Pulse On Time và C là Pulse Off Time Kết quả thí nghiệm cũng chỉ ra rằng SV có ảnh hưởng không lớn đến kết quả, như thể hiện ở Bảng 6.39.
Kết quả này chỉ phản ánh sự chính xác ở mức độ thí nghiệm hiện tại, do đó nếu mở rộng quy mô thí nghiệm, có thể sẽ xuất hiện một số khác biệt về xu hướng tăng giảm chất lượng bề mặt ở các thông số Ton, Toff và SV.
Hình 6.3: Biểu đồ được trích ra từ bài báo khoa học về gia công WEDM trên vật liệu SKD11 [13]
Tonở mức thí nghiệm thứ nhất (Ton=6 μs) là yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất tới độ nhám bề mặt khi gia công thô (1.589)
Toff ở mức thí nghiệm thứ nhất (Toff μs) đây là yếu tố ảnh hưởng nhiều thứ hai tới độ nhám bề mặt khi gia công thô (0.415)
SV ở mức thí nghiệm thứ nhất (SV0V) là yếu tố ảnh hưởng ít nhất tới độ nhám bề mặt gia công thô (0.282)
=> Từ kết luận trên, ta có bảng thông số cắt thô tối ưu về độ nhám như sau:
Bảng 6.3: Thông số tối ưu về độ nhám khi cắt thô
Thông số cắt Đơn vị Giá trị
❖ Tối ưu độ nhám bề mặt cắt bán tinh
Hình 6.4: Biểu đồ trung bình độ nhám bề mặt của các mẫu khi cắt bán tinh
Kết quả thí nghiệm được trình bày ở Phụ lục 3 và hình 6.4 cho thấy ứng dụng phương pháp Taguchi thông qua phần mềm hỗ trợ Minitab đã xác định được tỷ lệ S/N, được trình bày chi tiết ở Bảng 6.4 Biểu đồ ảnh hưởng của các thông số qua tỷ lệ S/N cũng được minh họa ở hình 6.5, giúp đánh giá tác động của từng thông số đến kết quả thí nghiệm.
Bảng 6.4: Tỉ lệ S/N của chất lượng bề mặt khi cắt bán tinh
Hình 6.5: Biểu đồ hiệu ứng tỉ lệ S/N của chất lượng bề mặt khi cắt bán tinh
Bảng 6.5: Tỷ số tín hiệu trên nhiễu cho Độ nhám bề mặt khi cắt bán tinh
Từ hình 6.5 ta thấy được:
Khi giá trị của Ton tăng lên, độ nhám bề mặt sẽ giảm đi đáng kể Nguyên nhân của sự thay đổi này là do sự gia tăng của năng lượng bóc tách vật liệu khi Ton tăng lên Sự phụ thuộc này được thể hiện rõ ràng qua công thức 5, trong đó giá trị Ton tương ứng với giá trị t và tỷ lệ thuận với Wt Điều này có nghĩa là khi giá trị Ton càng nhỏ, thời gian phóng điện sẽ càng ngắn và năng lượng bóc tách vật liệu cũng sẽ giảm theo.
Giá trị của Toff, SV càng lớn thì độ nhám bề mặt càng tốt, điều này chứng tỏ rằng khi cắt bán tinh, quá trình cắt thô đã được thực hiện với bộ thông số tối ưu về độ nhám, từ đó nâng cao chất lượng bề mặt.
Phân tích phương sai (ANOVA)
6.3.1 Phân tích theo hướng cải thiện chất lượng bề mặt
Bằng cách sử dụng phần mềm Minitab 19 để phân tích ANOVA cho các thí nghiệm sau:
❖ Độ nhám bề mặt khi gia công thô
Bảng 6.31: Bảng ANOVA cho độ nhám bề mặt khi gia công thô
Factors DoF SS MS F- value
+ MS: Bình phương trung bình (SS/DoF)
+ Giá trị F: Giá trị của Fisher (SS/SSE)
Từ bảng 6.39, có thể thấy được rằng:
Kết quả phân tích cho thấy giá trị P-value của Pulse On Time và Pulse Off Time đều nhỏ hơn 0,05, chứng tỏ những thông số này có ảnh hưởng đáng kể về mặt thống kê đến độ nhám bề mặt gia công thô ở mức độ tin cậy 95% Ngược lại, giá trị P-value của Servo Voltage lớn hơn 0,05, cho thấy thông số này có ảnh hưởng không đáng kể đến độ nhám bề mặt khi gia công thô.
Kết quả phân tích cho thấy cả Pulse On Time và Pulse Off Time đều có giá trị F-Value lớn hơn 3,15, điều này chứng tỏ rằng hai thông số này có ý nghĩa đáng kể đối với độ nhám bề mặt gia công thô Trong khi đó, giá trị F-Value của Servo Voltage lại nhỏ hơn 3,15, cho thấy thông số này có ý nghĩa ít hơn so với hai thông số còn lại.
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng khi cắt thô, Pulse On Time là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến độ nhám bề mặt, chiếm đến 73,11% Tiếp theo, Pulse Off Time là yếu tố ảnh hưởng thứ hai với tỷ lệ 4,82%, trong khi đó Servo Voltage chỉ chiếm 1,42% ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt.
❖ Độ nhám bề mặt khi gia công bán tinh
Bảng 6.32: Bảng ANOVA cho độ nhám bề mặt khi gia công bán tinh
Factors DoF SS MS F-value P - value
+ MS: Bình phương trung bình (SS/DoF)
+ Giá trị F: Giá trị của Fisher (SS/SSE)
Từ bảng 6.40, có thể thấy được rằng:
Kết quả phân tích cho thấy giá trị P-value của Pulse On Time, Pulse Off Time và Servo Voltage đều nhỏ hơn 0,05, chứng tỏ các thông số này đều có ảnh hưởng đáng kể về mặt thống kê đến độ nhám bề mặt gia công bán tinh với độ tin cậy 95%.
Kết quả phân tích cho thấy giá trị F của cả Pulse On Time và Servo Voltage đều lớn hơn 3,15, điều này cho thấy hai thông số này có ý nghĩa quan trọng đối với độ nhám bề mặt khi gia công bán tinh Trong khi đó, giá trị F của Pulse Off Time nhỏ hơn 3,15, cho thấy thông số này có ảnh hưởng ít hơn đến độ nhám bề mặt so với hai thông số còn lại.
Khi cắt bán tinh, Pulse On Time là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt, chiếm 97,13% tác động Tiếp theo là Pulse Off Time với mức ảnh hưởng 0,46% và Servo Voltage với mức ảnh hưởng 1,54%, lần lượt xếp thứ hai và thứ ba trong việc ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt.
❖ Độ nhám bề mặt khi gia công tinh
Bảng 6.33: Bảng ANOVA cho độ nhám bề mặt khi gia công tinh
Factors DoF SS MS F- value
+ MS: Bình phương trung bình (SS/DoF)
+ Giá trị F: Giá trị của Fisher (SS/SSE)
Từ bảng 6.41, có thể thấy được rằng:
Kết quả giá trị P-value của Pulse On Time và Servo Voltage đều nhỏ hơn 0,05, cho thấy các thông số này có ảnh hưởng đáng kể về mặt thống kê đến độ nhám bề mặt gia công tinh ở độ tin cậy 95% Tuy nhiên, giá trị P-value của Pulse Off Time lại lớn hơn 0,05, chỉ ra rằng thông số này có ảnh hưởng không đáng kể đến độ nhám bề mặt khi gia công tinh.
Kết quả phân tích cho thấy F-Value của cả Pulse On Time và Servo Voltage đều lớn hơn giá trị F0.05,2,53 = 3.15, điều này chứng tỏ rằng hai thông số này có ý nghĩa đáng kể đối với độ nhám bề mặt gia công tinh Tuy nhiên, giá trị F-value của Pulse Off Time lại nhỏ hơn 3.15, cho thấy thông số này có ý nghĩa ít hơn so với hai thông số còn lại trong việc ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công tinh.
Khi cắt tinh, Servo Voltage là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến độ nhám bề mặt, chiếm tỷ lệ 52,6% Tiếp theo là Pulse On Time với tỷ lệ ảnh hưởng 18,36%, và cuối cùng là Pulse Off Time với tỷ lệ ảnh hưởng 1,64%, cho thấy tầm quan trọng của việc điều chỉnh các thông số này trong quá trình cắt tinh để đạt được bề mặt hoàn thiện.
❖ Sai lệch kích thước khi gia công tinh
Bảng 6.34: Bảng ANOVA cho sai lệch kích thước khi gia công tinh
Factors DoF SS MS F- value
+ MS: Bình phương trung bình (SS/DoF)
+ Giá trị F: Giá trị của Fisher (SS/SSE)
Từ bảng 6.42, có thể thấy được rằng:
Kết quả phân tích cho thấy giá trị P-value của các thông số Pulse On Time, Pulse Off Time và Servo Voltage đều nhỏ hơn 0,05, điều này chứng tỏ rằng những thông số này đều có ảnh hưởng đáng kể về mặt thống kê đến kích thước gia công tinh ở mức độ tin cậy 95%.
- So sánh F-Value của cả Pulse On Time, Pulse Off Time, Servo Voltage đều lớn hơn
F0.05,2,44 = 3.15 (phụ lục 1), nên các thông số này là có ý nghĩa với kích thước gia công tinh
Khi cắt tinh, Servo Voltage là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến sai lệch kích thước, chiếm tới 62,92% Tiếp theo là Pulse On Time với mức ảnh hưởng 10,39% và Pulse Off Time là yếu tố ảnh hưởng thứ ba với 6,32%, cho thấy tầm quan trọng của việc điều chỉnh các thông số này để đảm bảo độ chính xác trong quá trình cắt tinh.
❖ Thời gian gia công khi gia công tinh
Bảng 6.35: Bảng ANOVA về thời gian gia công khi gia công tinh
Factors DoF SS MS F- value
+ MS: Bình phương trung bình (SS/DoF)
+ Giá trị F: Giá trị của Fisher (SS/SSE)
Từ bảng 6.43, có thể thấy được rằng:
Kết quả phân tích cho thấy giá trị P-value của Pulse Off Time và Servo Voltage đều nhỏ hơn 0,05, chứng tỏ rằng các thông số này có ảnh hưởng đáng kể về phương diện thống kê đến thời gian gia công tinh ở độ tin cậy 95% Trong khi đó, giá trị P-value của Pulse On Time lại lớn hơn 0,05, cho thấy thông số này có ảnh hưởng không đáng kể đến thời gian gia công tinh.
Kết quả so sánh F-Value cho thấy cả Pulse Off Time và Servo Voltage đều có giá trị lớn hơn F0.05,2,26 = 3.37, điều này chứng tỏ rằng hai thông số này có ý nghĩa đáng kể đối với thời gian gia công tinh Trong khi đó, giá trị F-value của Pulse On Time lại nhỏ hơn 3.37, cho thấy thông số này có ý nghĩa ít hơn so với hai thông số còn lại trong quá trình gia công tinh.
Khi cắt tinh bằng Servo, yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến thời gian gia công là Servo Voltage, chiếm tới 96,90% Xếp thứ hai là Pulse Off Time với tỷ lệ ảnh hưởng 1,32%, tiếp theo là Pulse On Time với tỷ lệ ảnh hưởng 0,32% Điều này cho thấy Servo Voltage đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định thời gian gia công khi cắt tinh bằng Servo.
6.3.2 Phân tích theo hướng giảm thiểu thời gian gia công
Bằng cách sử dụng Minitab 19 để phân tích ANOVA cho các thí nghiệm sau:
❖ Thời gian gia công khi gia công thô
Bảng 6.36: Bảng ANOVA cho thời gian gia công khi gia công thô
Factors DoF SS MS F- value
+ MS: Bình phương trung bình (SS/DoF)
+ Giá trị F: Giá trị của Fisher (SS/SSE)
Từ bảng 6.44, có thể thấy rằng:
Kết quả phân tích cho thấy giá trị P-value của Pulse On Time, Pulse Off Time và Servo Voltage đều nhỏ hơn 0.05, điều này chứng tỏ rằng các thông số này đều có ảnh hưởng đáng kể về mặt thống kê đến thời gian gia công thô với độ tin cậy 95%.
- So sánh F-Value của cả Pulse On Time, Pulse Off Time, Servo Voltage đều lớn hơn
F0.05,2,26 = 3.37 (phụ lục 1), nên các thông số này là có ý nghĩa với thời gian gia công thô
Kết luận thí nghiệm
6.4.1 Nhận xét tổng thể từ các kết quả thu được khi tối ưu chất lượng bề mặt
Hình 6.23: Các kết quả thu được khi tối ưu chất lượng bề mặt
(1) Tối ưu chất lượng bề mặt khi cắt thô
(2) Tối ưu chất lượng bề mặt khi cắt bán tinh
(3) Tối ưu chất lượng bề mặt khi cắt tinh (theo hướng cải thiện chất lượng bề mặt)
(4) Tối ưu chất lượng bề mặt khi cắt tinh (theo hướng giảm thiểu thời gian gia công)
Dựa trên các hình ảnh trên, có thể thấy rằng giá trị Ton ở hình (1) và (2) có xu hướng giảm độ nhám khi tăng giá trị, phù hợp với suy đoán thông thường và công thức tính năng lượng bóc tách vật liệu Tuy nhiên, ở hình (3) và (4), giá trị Ton có sự thay đổi khác biệt so với quy luật này, có thể do lượng dư gia công quá nhỏ và thông số Ton không còn đóng góp ảnh hưởng lớn lên chất lượng bề mặt Sự khác biệt này cũng được thấy rõ ở thông số Toff và SV giữa hình (1), (2) và hình (3), (4), cho thấy sự phụ thuộc của chất lượng bề mặt vào lượng dư gia công.
Qua đó, ta thấy được rằng tuy thí nghiệm (3) được tách ra nghiên cứu theo hướng khác với
Xu hướng tăng giảm giá trị để đạt được chất lượng bề mặt tốt nhất có xu hướng tương tự nhau, chỉ có một số khác biệt nhỏ nhưng không đáng kể.
6.4.2 Nhận xét tổng thể từ các kết quả thu được khi tối ưu thời gian
Hình 6.24: Các kết quả thu được khi tối ưu thời gian gia công
(1) Tối ưu thời gian gia công khi cắt thô
(2) Tối ưu thời gian gia công khi cắt bán tinh
(3) Tối ưu thời gian gia công khi cắt tinh (theo hướng giảm thiểu thời gian gia công)
(4) Tối ưu thời gian gia công khi cắt tinh (theo hướng cải thiện chất lượng bề mặt)
Dựa trên các hình ảnh trên, có thể thấy giá trị Ton có xu hướng giảm dần qua từng bước gia công, từ giá trị lớn nhất ở bước cắt thô, xuống giá trị thứ hai khi cắt bán tinh và đạt giá trị nhỏ nhất ở bước cắt tinh Điều này cho phép đạt được thời gian gia công ngắn nhất, do lượng dư gia công qua từng bước ngày càng nhỏ, dẫn đến giá trị Ton ở các bước gia công giảm dần.
Kết quả thí nghiệm cho thấy sự khác biệt về giá trị giữa các bước cắt bán tinh và tinh không còn quá lớn Trong khi đó, giá trị Toff và SV lại không có sự chênh lệch đáng kể giữa các bước cắt khác nhau, cho thấy tính ổn định của các thông số này.
Qua đó, ta thấy được rằng tuy thí nghiệm (3) được tách ra nghiên cứu theo hướng khác với
Xu hướng tăng giảm giá trị để tối ưu hóa thời gian gia công vẫn cho thấy sự tương đồng đáng kể, mặc dù có một số khác biệt nhỏ nhưng chúng không ảnh hưởng đáng kể đến kết quả chung.
6.4.3 Nhận xét tổng thể từ các kết quả thu được khi tối ưu sai lệch kích thước
Hình 6.25: Các kết quả thu được khi tối ưu sai lệch kích thước
(1) Tối ưu sai lệch kích thước khi cắt tinh (theo hướng giảm thiểu thời gian gia công)
(2) Tối ưu sai lệch kích thước khi cắt tinh (theo hướng cải thiện chất lượng bề mặt)
Dựa trên các hình ảnh được cung cấp, có thể thấy giá trị Ton có xu hướng giảm sau đó tăng trở lại Mặc dù giá trị Toff có chút khác biệt, nhưng do tỷ lệ ảnh hưởng của thông số này lên sai lệch kích thước không lớn, nên sự khác biệt này không đáng kể Đặc biệt, giá trị SV cho thấy xu hướng hoàn toàn tương tự nhau.
Qua đó, ta thấy được rằng tuy thí nghiệm (1) được tách ra nghiên cứu theo hướng khác với
Xu hướng tăng giảm giá trị để đạt chất lượng bề mặt tốt nhất nhìn chung vẫn tương đối giống nhau, chỉ có một số khác biệt nhỏ nhưng không đáng kể.
Ứng dụng gia công chi tiết
Dựa trên kết quả phân tích TAGUCHI và ANOVA, nhóm nghiên cứu đã xác định được bộ thông số tối ưu cho quá trình gia công, bao gồm thời gian Pulse On Time là 10 μs, Pulse Off Time là 14 μs và Servo Voltage là 30 V Bộ thông số này đã được áp dụng để gia công các chi tiết, mang lại kết quả đáng kể trong việc cải thiện chất lượng và hiệu suất gia công.
Hình 6 26: Ứng dụng gia công bộ khuôn dập ống thép
Hình 6.27: Gia công insert khuôn ép nhựa
77 Hình 6.28: Gia công áo khuôn dùng cho khuôn đập
Hình 6.29: Gia công lỗ bạc lót