Nghiên ứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến chất lượng bề mặt khi gia công vật liệu có độ cứng cao trên máy cắt dây cnc emd

bộ giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hµ néi ĐàM HảI NAM Đàm Hải Nam Công nghệ khí Nghiên cứu ảnh hởng MộT Số YếU Tố CÔNG NGHệ ĐếN CHấT Lợng bề mặt gia công vật liệu có độ cứng cao máy cắt dây CNC-EMd luận văn thạc sĩ khoa học Ngành: công nghệ khí 2006-2008 Hà Nội - 2008 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205137131000000 Bé giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hµ néi Đàm Hải Nam Nghiên cứu ảnh hởng MộT Số YếU Tố CÔNG NGHệ ĐếN CHấT Lợng bề mặt gia công vật liệu có độ cứng cao máy cắt dây CNC-Emd Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy luận văn thạc sĩ công nghệ khí Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS trần xuân việt Hà Nội - 2008 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan Luận văn Nghiên cứu ảnh hởng yếu tố công nghệ đến chất lợng bề mặt gia công vật liệu có độ cứng cao máy cắt dây EMD - CNC công trình nghiên cứu soạn thảo Từ nghiên cứu lý thuyết trình làm thực nghiệm, không chép từ viết đà đợc công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nội dung luận văn trung thực cha đợc công bố công trình khác Nếu có vi phạm nào, xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Tác giả Đàm Hải Nam Danh mục bảng Ký hiệu Tên bảng Trang II.1 Danh mục c¸c m· G 55 II.2 Danh mơc c¸c m· M 60 II.3 Các lệnh dịch chuyển 64 III.1 Ví dụ 69 III.2 Các thí nghiệm kiểm tra tính đồng thí nghiệm 72 III.3 Điều kiện quy hoạch thực nghiƯm hai u tè (N=4) 74 III.4 §iỊu kiƯn quy hoạch thực nghiệm yếu tố (N=8) 74 III.5 Đặc tính kỹ thuật máy cắt dây DK7732 79 III.6 Thành phần hoá học thép P18(%) 81 III.7 Kết đo độ nhám 84 III.8 Bảng kết số liệu tính toán 88 Danh mục hình vẽ Ký hiệu Tên hình Trang I.1 Sơ đồ nguyên lý gia công tia lửa điện 16 I.2 Pha đánh lửa 17 I.3 Sự hình thành kênh phóng điện 17 I.4 Sự hình thành bốc vật liệu 18 I.5 Xung điển hình gia công tia lửa điện 19 I.6 I.7 Mối quan hệ VW ti Mối quan hệ ti 24 25 I.8 Mối quan hệ Rmax ti 25 I.9 ảnh hởng ti t0 đến suất gia công 26 I.10 ảnh hởng khe hở phóng điện 27 I.11 Quan hệ ap 28 I.12 ảnh hởng điện dung C 29 I.13 ảnh hởng diện tích vùng gia công F 30 I.14 Hiện tợng hồ quang điện 31 I.15 Hiện tợng ngắn mạch sụt áp 32 I.16 Hiện tợng xung mạch hở 33 I.17 Cấu trúc tế vi độ cứng tế vi 35 I.18 Dòng chảy bên 41 I.19 Dòng chảy áp lực 41 II.1 Sơ đồ máy cắt dây 44 II.2 Sự cân lực cắt thẳng sai số hình học 49 cắt góc II.3 Các trờng hợp khó khăn dòng chảy đồng trục 51 II.4 Khe hở phóng điện gia công cắt dây tia lửa điện 52 II.5 Các lệnh dịch chuyển đờng kính dây G41/G42 63 III.1 Máy cắt dây DK7732 79 III.2 Sơ đồ máy cắt dây DK7732 80 III.3 Máy đo độ nhám SJ-201-Mitutoyao 82 III.4 Đầu đo thực đo độ bóng 82 III.5 Mô hình trình gia công tia lửa điện 83 III.6 Mẫu thép P18 sau cắt 84 III.7 III.8 Kết đo độ nhám Đồ thị phục thuộc Ra vào U I 84 89 Mục lục Phần Mở đầu Chơng I: Tổng quan gia công tia lửa điện 12 I.1 Đặc điểm phơng pháp gia công tia lửa điện 12 I.1.1 Các đặc điểm phơng pháp gia công tia lửa điện 12 I.1.2 Khả công nghệ phơng pháp gia công tia lửa điện 13 I.2 Các phơng pháp gia công tia lửa điện 13 I.2.1 Phơng pháp gia công xung định hình 13 I.2.2 Phơng pháp gia công cắt dây tia lửa điện 13 I.2.3 Các phơng pháp kh¸c 13 I.3 Nghiên cứu chất phơng pháp gia công tia lửa điện 15 I.3.1 Bản chất vật lý 15 I.3.2 Cơ chế hớt kim loại tia lửa điện 20 I.4 C¸c yÕu tố ảnh hởng đến trình gia công tia lửa điện 21 I.4.1 Các đặc tính điện phãng tia lưa ®iƯn 21 I.4.2 ¶nh hëng cđa khe hë phãng ®iƯn δ: 25 I.4.3 ảnh hởng điện dung C 28 I.4.4 ảnh hởng diện tích vùng gia công 28 I.4.5 ¶nh hëng cđa sù ăn mòn điện cực 29 I.4.6 Các tợng xấu gia công tia lưa ®iƯn 30 I.4.6.1 Hå quang 30 I.4.6.2 Ngắn mạch, sụt áp 31 I.4.6.3 Xung mạch hở, dòng điện 31 I.4.7 Các yếu tố không điều khiển đợc 32 I.4.7.1 NhiÔu hÖ thèng 32 I.4.7.2 NhiƠu ngÉu nhiªn 32 I.5 ChÊt lỵng bỊ mặt 32 I.5.1 Độ nhám bề mặt 33 I.5.2 VÕt nứt tế vi ảnh hởng nhiệt 33 I.5.3 Độ xác tạo hình gia công tia lửa điện 34 I.6 Chất điện môi gia công tia lửa điện 35 I.6.1 Nhiệm vụ chất điện môi: 35 I.6.2 C¸c loại chất điện môi 37 I.6.3 Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi 38 I.6.4 Các loại dòng chảy chất điện môi 39 I.6.5 HÖ thèng läc chất điện môi 41 Chơng II: Máy cắt dây thông số điều chỉnh Trong trình gia công 43 II.1 S¬ bé vỊ máy cắt dây tia lửa điện 43 II.1.2 Công dụng máy cắt dây 44 II.1.3 Ưu nhợc điểm phơng pháp gia công cắt dây tia lửa điện 44 II.1.3.1 ¦u ®iĨm: 44 II.1.3.2 Nhợc điểm: 45 II.2 §é chÝnh xác gia công cắt dây tia lửa điện 45 II.3 Điện cực vật liệu điện cực 48 II.3.1 Yêu cầu vật liệu điện cực: 48 II.3.2 Các loại dây điện cùc 49 II.4 Sự thoát phoi cắt dây tia lửa điện 50 II.5 Nhám bề mặt cắt dây 51 II.6 Các thông số điện điều khiển máy cắt dây tia lửa điện 51 II.6.1 Dòng phóng tia lửa điện I e bớc dòng điện 51 II.6.2 Độ kéo dài xung t i: 52 II.6.3 Khoảng cách xung t0 52 II.6.4 Điện áp đánh lửa U z 52 II.6.5 Khe hë phãng ®iƯn 52 II.7 LËp tr×nh gia công máy cắt dây 53 II.7.1 Các trục điều khiển hệ toạ độ 54 II.7.2 Các chức G 54 Chơng III: nghiên cứu ảnh hởng chế độ cắt đến chất lợng bề mặt gia công cắt dây tia lưa ®iƯn 68 III.1 C¸c phơng pháp xử lý số liệu thí nghiệm 68 III.1.1 Phơng pháp bình phơng cực tiểu 68 III.1.1.1 Trêng hỵp y = a + bx 68 III.1.1.2 Các dạng quan hệ khác 69 III.1.1.3 Đánh giá 70 III.1.2 Ph¬ng pháp quy hoạch thực nghệm 70 III.1.2.1 Kiểm tra tính đồng thÝ nghiƯm 71 III.1.2.2 Quy ho¹ch thùc nghiÖm trùc giao 72 III.1.2.3 Đánh giá 75 III.1.3 Kết luận phơng pháp sư dơng 76 III.2 Thiết kế thí nghiệm 77 III.2.1 Các giả thiÕt cđa thÝ nghiƯm 77 III.2.2 §iỊu kiƯn thùc hiƯn thÝ nghiƯm 77 III.2.2.1 ThiÕt bÞ thÝ nghiÖm 77 III.2.2.2 VËt liÖu thÝ nghiÖm 81 III.2.2.3 Các dụng cụ đo kiÓm 81 III.2.3 ThÝ nghiÖm 82 III.2.3.1 Mô hình định tính trình cắt dây tia lửa điện 82 III.2.3.2 Các thông số đầu vào thí nghiệm 83 III.2.3.3 Quá trình thí nghiệm 84 III.2.3.4 KÕt qu¶ thÝ nghiƯm 85 Hình III.7: Kết đo độ nhám 85 III.2.4 Xư lý sè liƯu thùc nghiƯm 86 Chơng IV: Kết bàn luËn 91 KÕt luËn kiến nghị 92 Tài liệu tham khảo 93 Phô lôc Phần Mở đầu I Tính cấp thiết đề tài ứng dụng công nghệ luôn nhu cầu cấp bách sản xuất quốc gia Đối với sản xuất khí phơng pháp gia công truyền thông nh: Đúc, Rèn, Dập, Tiện, Phay, Mài v.v công nghệ phay tiện CNC không đáp ứng đợc yêu cầu ngày cao phát triển sản phẩm thời kỳ đại Ngày sản phẩm yêu cầu tinh vi phức tạp có yêu cầu tính cao, độ phức tạp cao Các dụng cụ thiết bị thông thờng không đáp ứng đợc Vì vậy, phơng pháp gia công đà đợc nghiên cứu ứng dụng gia công tia lửa điện Phơng pháp gọi gia công EDM (Electrical Discharge Machining) Thực phơng pháp gia công tia lửa điện công nghệ giới đợc áp dụng nửa kỷ qua Ngày nhờ phát triển điều khiển số công nghệ thông tin, công nghệ đà đợc đại hoá cao đợc trang bị hệ thống điều khiển số CNC Từ cuối thập niên 80 kỷ XX đến nay, nhiều doanh nghiệp nớc đà trang bị loại máy, thiết bị sử dụng công nghệ EDM nhằm cải tiến phơng pháp gia công, nâng cao giá trị sản phẩm Bên cạnh kết đạt đợc mặt công nghệ số doanh nghiệp gặp khó khăn hiệu kinh tế sử dụng máy thiết bị nguyên nhân sau: - Việc chuyển giao công nghệ cha đầy đủ - Đầu t thiếu đồng phần lớn thiết bị không rõ nguồn gốc - Giá thành đầu t lớn nên mức khấu hao cao - Số lợng sản xuất máy thờng theo loạt vừa nhỏ - Cha chủ động đợc bảo dỡng, bảo trì máy Vấn đề đặt làm để nâng cao hiệu khai thác, sử dụng loại máy này? Qua tìm hiểu doanh nghiệp sản xuất khí có sử dụng máy thiết bị gia công tia lửa điện EDM, xét mặt xác định chế độ cắt thấy có số vấn đề sau: - Các doanh nghiệp 100% vốn nớc liện doanh máy gia công sử dụng kỹ thuật EDM chủ yếu để sản xuất mặt hàng truyền thông nh khuôn mẫu, có tính ổn định cao Chơng trình gia công máy đợc chuyên gia nớc đa vào nên chế độ công nghệ thiết lập chơng trình đà đợc hoàn chỉnh Các doanh nghiệp sở nớc sử dụng máy EDM việc lập trình gia công ngời lập trình thực Chế độ công nghệ đợc xác định cách dựa vào tài liệu kèm theo máy kinh nghiệm Chính lẽ đó, chế độ công nghệ gia công máy cha thể khẳng định hợp lý Vì hiệu khai thác, sử dụng máy hạn chế Đề tài "Nghiên cứu ảnh hởng yếu tố công nghệ đến chất lợng bề mặt gia công vật liệu có độ cứng cao máy cắt dây EMD CNC" đợc lựa chọn để nghiên cứu nhằm mục đích xác định chế độ cắt hợp lý tiến tới tối u hoá chế độ công nghệ cho trình cắt dây việc cần thiết, góp phần vào việc nâng cao hiệu khai thác, sử dụng máy cắt dây EDM sản xuất khí nói riêng sở để nghiên cứu cho máy khác II Nội dung nghiên cứu Xuất phát từ đề tài nghiên cứu, luận văn có nội dung nh sau: - Nghiên cứu tổng quan phơng pháp cắt dây EDM lĩnh vực ứng dụng - Các thông số gia công ảnh hởng đến chất lợng bề mặt cắt dây EMD – CNC