Từ đó đến nay quá trình hớt vật liệu trong gia công tia lửa điện vẫn đ-ợc coi là phức tạp liên quan đến khoảng cách khe hở phóng điện, đến thông tin về kênh plasma, về sự hình thành của
11 Nguyễn nam Sơn Bộ giáo dục đào tạo Tr-ờng đại học bách khoa hà nội Luận văn thạc sĩ khoa học công nghệ chế tạo máy Nghiên cứu ảnh h-ởng củ a yếu tố công ng nghệ hệ đến suất chất l-ợng gia công máy cắt dây tia lửa điện Nguyễn Nam Sơn Khoá 2003-2005 1708330001098e1efb9da-41b7-42da-8fcb-5f767ec45871 1708330001098488cc862-4f7b-4cd3-9b2e-e0249fe9327b 1708330001098a1a12bf2-5c55-4534-999b-a4f5bceba832 12 Mục lục Mở đầu Ch-ơng1: Tổng quan 11 1.1 Đặc điểm ph-ơng pháp gia công tia lửa điện 11 1.1.1 Các đặc điểm ph-ơng pháp gia công tia lửa điện 11 1.1.2 Khả công nghệ ph-ơng pháp gia công tia lửa điện 12 1.2 Các ph-ơng pháp gia công tia lửa điện 12 1.2.1 Ph-ơng pháp gia công xung định hình 12 1.2.2 Ph-ơng pháp gia cắt dây công tia lửa điện 12 1.2.3 Các ph-ơng pháp khác 12 1.3 Nghiên cứu chất ph-ơng pháp gia công tia lửa điện 14 1.3.1 Bản chất vật lý 14 1.3.2 Cơ chế hớt kim loại tia lửa điện 19 1.4 Các yếu tố ảnh h-ởng đến trình gia công tia lửa điện 20 1.4.1 Các đặc tính vỊ ®iƯn cđa sù phãng tia lưa ®iƯn 20 1.4.2 ¶nh h-ëng cđa khe hë phãng ®iƯn 25 1.4.3 ¶nh h-ëng cđa ®iƯn dung C 27 1.4.4 ¶nh h-ëng diện tích vùng gia công 28 1.4.5 ảnh h-ởng ăn mòn điện cực 28 1.4.6 Các t-ợng xấu gia công tia lửa điện 29 1.4.6.1 Hồ quang 29 1.4.6.2 Ngắn mạch, sụt áp 30 1.4.6.3 Xung mạch hở, dòng điện 31 1.4.7 Các yếu tố không điều khiển đ-ợc 31 1.4.7.1 Nhiễu hệ thống 31 1.4.7.2 Nhiễu ngẫu nhiên 32 1.5 Chất l-ợng bề mặt 32 13 1.5.1 Độ nhám bề mặt 32 1.5.2 Vết nứt tế vi ảnh h-ởng nhiệt 32 1.5.3 Độ xác tạo hình gia công tia lửa điện 33 1.6 Chất điện môi gia công tia lửa điện 35 1.6.1 Nhiệm vụ chất điện môi 35 1.6.2 Các loại chất điện môi 36 1.6.3 Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi 37 1.6.4 Các loại dòng chẩy chất điện môi 39 1.6.5 Hệ thống lọc chất điện môi 41 Ch-ơng 2: Máy cắt dây thông số điều chỉnh Trong trình gia công 42 2.1 Sơ máy cắt dây tia lửa điện 42 2.1.1 Công dụng máy cắt dây tia lửa điện 43 2.1.2 Ưu nh-ợc điểm ph-ơng pháp gia công cắt dây 43 2.1.2.1 Ưu điểm 43 2.1.2.2 Nh-ợc điểm 43 2.2 Độ xác gia công cắt dây tia lửa điện 44 2.3 Điện cực vật liệu điện cực 47 2.3.1 Yêu cầu vật liệu điện cực 47 2.3.2 Các loại dây điện cực 48 2.4 Sự thoát phoi cắt dây tia lửa điện 49 2.5 Nhám bề mặt cắt dây 50 2.6 Các thông số điện điều khiển máy cắt dây tia lửa điện 50 2.6.1 2.6.2 Dòng phóng tia lửa điện Ie b-ớc dòng điện Độ kéo dài xung ti 50 50 2.6.3 Khoảng cách xung t0 51 2.6.4 Điện áp ®¸nh lưa Uz 51 14 2.6.5 Khe hë phãng ®iƯn 51 2.7 Lập trình gia công máy cắt dây 52 2.7.1 Các trục điều khiển hệ toạ độ 52 2.7.2 Các chức G 53 Ch-ơng 3: nghiên cứu ảnh h-ởng chế độ cắt đến suất 64 gia công cắt dây tia lửa điện 3.1 Thiết kế thí nghiệm 64 3.1.1 Các giả thiết thÝ nghiƯm 64 3.1.2 §iỊu kiƯn thùc hiƯn thÝ nghiƯm 64 3.1.2.1 ThiÕt bÞ thÝ nghiƯm 64 3.1.2.2 VËt liƯu gia công 66 3.1.2.3 Các dụng cụ đo kiểm 67 3.2 Nhóm thí nghiệm 68 3.2.1 Thí nghiệm khảo sát chế độ gia công tối -u 68 3.2.2 Ph-ơng pháp thiết kế thí nghiệm tối -u 69 3.3 Khảo sát suất gia công 70 3.3.1 Các định nghĩa 70 3.3.2 Nghiên cứu ảnh h-ởng đơn Ie 71 3.3.3 Nghiên cứu ảnh h-ởng đơn t i 72 3.3.4 Nghiên cứu ảnh h-ởng đơn t 73 3.4 Xây dựng công thức thực nghiệm 74 3.4.1 Mô hình định tính trình cắt dây tia lửa điện 74 3.4.1.1 3.4.1.2 Xác định tham số hàm tuyến tính biến Tuyến tính hoá số hàm phi tuyến 75 77 3.4.2 Mô hình toán học 78 3.5 Khảo sát chất l-ợng gia công 81 15 3.5.1 Định nghĩa 81 3.5.2 Ph-ơng pháp đánh giá 83 3.5.3 Nghiên cứu ảnh h-ởng đơn Ie 83 3.5.4 Nghiên cứu ảnh h-ởng đơn t i 84 3.5.5 Nghiên cứu ảnh h-ởng kết hợp I e ti tới chất l-ợng gia công 85 Kết luận ch-ơng 87 Kết luận chung 88 Tài liệu tham khảo 90 Mở đầu 1- Tính cấp thiết đề tài Công ty Chế Tạo Điện Cơ Hà Nội doanh nghiệp chuyên sản xuất loại động điện có công suất từ 0,25kW đến 2500kW, phục vụ cho ngành kinh tế quốc dân Trong động điện có phận đ-ợc chế tạo từ tôn silic có chiều dày từ 0,3 đến 1,2mm, lõi tôn stator lõi tôn rotor Các tôn sản xuất hàng loạt th-ờng đ-ợc dập cắt để đảm bảo độ xác nh- suất cao Tuy nhiên, việc chế tạo khuôn phức tạp đòi hỏi độ xác cao Tr-ớc đây, việc chế tạo khuôn th-ờng đ-ợc làm tay qua nguyên công nguội thủ công nên độ xác suất thấp Gần đây, nhu cầu thị tr-ờng nên đòi hỏi thời gian chế tạo phải giảm xuống nên công ty Chế Tạo Điện Cơ Hà Nội đà đầu t- số máy 16 gia công cắt dây tia lửa điện để chế tạo khuôn dập phục vụ cho sản xuất công ty nh- nhận gia công khuôn cho đơn vị khác Trong năm gần đây, đặc biệt từ năm 2003 trở lại ngành sản xuất công nghiệp nói chung đà phải đối mặt với thách thức to lớn, việc tăng giá vật t- đầu vào phục vụ sản xuất Mặt khác, cạnh tranh khốc liệt mặt hàng ngoại nhập đà gây sức ép lớn lên mặt hàng sản xuất n-ớc Đứng tr-ớc thách thức đó, doanh nghiệp phải tìm cho h-ớng đắn, h-ớng cần phát triển sản xuất theo h-ớng hạ thấp chi phí gia công sở đảm bảo nâng cao chất l-ợng sản phẩm Đứng tr-ớc thách thức đó, công ty Chế Tạo Điện Cơ Hà Nội đà xác định tập trung tăng suất, giảm chi phí gia công công đoạn quan trọng dây truyền chế tạo động điện Một công đoạn quan trọng việc chế tạo khuôn dập Do đó, việc nghiên cứu ảnh h-ởng thông số công nghệ tới suất gia công gia công cắt dây tia lửa điện quan trọng cấp thiết Vì đà tập trung nghiên cứu giải vấn đề: Nghiên cứu ảnh hởng yếu tố công nghệ đến suất chất lợng phơng pháp gia công cắt dây tia lửa điện 2- Mục đích nghiên cứu Trong điều kiện hạn chế thiết bị gia công thiết bị sử dụng công tác nghiên cứu, đo kiểm, đề tài tập trung nghiên cứu công nghệ gia công tia lửa điện (đặc biệt ph-ơng pháp gia công cắt dây tia lửa điện), tìm hiểu chất trình gia công tia lửa điện Từ lựa chọn ph-ơng pháp tiêu biểu để nghiên cứu đánh giá ảnh h-ởng yếu tố công nghệ đến trình gia công, xác định chế độ gia công tối -u điều kiện gia công cụ thể Kết nghiên cứu thu đ-ợc đ-ợc ứng dụng vào thực 17 tế sản xuất công ty Chế Tạo Điện Cơ Hà Nội nhằm nâng cao suất, chất l-ợng giảm giá thành sản phẩm 3- Đối t-ợng nghiên cứu ph-ơng pháp nghiên cứu Đối t-ợng nghiên cứu đề tài thiết bị gia công cắt dây tia lửa điện HCKX400 h·ng HANCHUAN MACHINE TOOL CO.,LTD – CHINA cung cÊp cho công ty Chế tạo Điện Cơ Hà Nội Đối t-ợng gia công vật liệu th-ờng đ-ợc chọn để gia công khuôn dập 9XC có chiều dày 25mm Các thông số công nghệ đ-ợc đặt theo chế độ sẵn có thiết bị, kết đ-ợc hiển thị máy tính thiết bị đ-ợc đo kiểm phòng Quản lý chất l-ợng công ty Chế tạo Điện Cơ Hà Nội 4- ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài ý nghĩa khoa học - Đánh giá đ-ợc ảnh h-ởng số yếu tố công nghệ tới suất chất l-ợng gia công cắt dây tia lửa điện - Xác định đ-ợc chế độ gia công tối -u gia công cắt dây tia lửa điện thiết bị nghiên cứu - Mô hình hoá trình gia công đ-ợc rút từ kết nghiên cứu thực tiễn Từ xây dựng đ-ợc mối quan hệ toán học yếu tố công nghệ với suất gia công ý nghĩa thực tiễn Các kết nghiên cứu đ-ợc đ-ợc ứng dụng vào thực tiễn sản xuất công ty Chế Tạo Điện Cơ Hà Nội việc chế tạo khuôn dập Các kết áp dụng đ-ợc điều kiện gia công cụ thể t-ơng tự nh- điều kiện nghiên cứu Với kết giúp giảm thời gian gia 18 công nh- tăng độ xác gia công, từ làm giảm giá thành tăng sức cạnh tranh sản phẩm thị tr-ờng Để thực luận văn này, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Trọng Bình quan tâm, tận tình h-ớng dẫn tạo điều kiện để nghiên cứu hoàn thành luận văn Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy cô giáo môn Công nghệ Chế tạo máy Khoa Cơ khí Tr-ờng Đại học Bách Khoa Hà nội giúp đỡ dạy dỗ năm học đại học thời gian thực khoá học Tôi xin chân thành cám ơn Ban giám đốc, Kỹ s- tr-ởng, Phòng Kỹ thuật, Phòng quản lý chất l-ợng, Trung tâm khuôn mẫu thiết bị công ty Chế tạo Điện Cơ Hà Nội đà tạo ®iỊu kiƯn gióp ®ì t«i cịng nh- cho phÐp t«i thực nghiên cứu ứng dụng kết vào thực tế sản xuất công ty Mong kết nghiên cứu đóng góp phần nhỏ việc nâng cao chất l-ợng, giảm giá thành sản phẩm tăng sức cạnh tranh mặt hàng công ty thị tr-ờng Cuối cùng, xin cám ơn gia đình bạn bè tôi, ng-ời đà động viên giúp đỡ suốt thời gian tham dự khoá học Ch-ơng 1: Tổng quan gia công tia lửa điện Năm 1943, thông qua nghiên cứu tuổi bền thiết bị phóng điện, hai vợ chồng ng-ời Nga Lazarenko đà tìm ph-ơng pháp gia công tia lưa ®iƯn Hä sư dơng tia lưa ®iƯn ®Ĩ hớt lớp vật liệu mà không phụ thuộc vào độ cứng vật liệu Khi tia lửa điện phóng lớp vật liệu 19 bề mặt phôi bị hớt trình điện nhiệt thông qua nóng chẩy bốc kim loại Từ đến trình hớt vật liệu gia công tia lửa điện đ-ợc coi phức tạp liên quan đến khoảng cách khe hở phóng điện, đến thông tin kênh plasma, hình thành cầu phóng điện điện cực, ăn mòn điện cực, Các nghiên cứu t-ợng phóng điện nhà khoa học đà làm cho công nghệ gia công tia lửa điện có phát triển lớn năm gần đà đời thêm số phơng pháp gia công lai theo phơng pháp gia công tia lửa điện 1.1 Đặc điểm ph-ơng pháp gia công tia lửa điện Gia công tia lửa điện ph-ơng pháp gia công ph-ơng pháp phóng điện ăn mòn sở tác dụng nhiệt xung điện đ-ợc tạo phóng điện điện cực 1.1.1 Các đặc điểm ph-ơng pháp gia công tia lửa điện - Điện cực (đóng vai trò dụng cụ cắt): Có độ cứng thấp nhiỊu so víi vËt liƯu ph«i VËt liƯu ph«i th-êng vật liệu cứng đà qua nhiệt luyện nh- thép đà tôi, loại hợp kim cứng Vật liệu điện cực th-ờng đồng, grafit - Vật liệu dụng cụ cắt vật liệu phôi phải có tính chất dẫn điện tốt - Môi tr-ờng gia công: Khi gia công phải sử dụng chất lỏng điện môi làm môi tr-ờng gia công Đây dung dịch không dẫn điện điều kiện làm việc bình th-ờng 1.1.2 Khả công nghệ ph-ơng pháp gia công tia lửa điện Ph-ơng pháp gia công tia lửa điện tạo đ-ợc mặt định hình đ-ờng thẳng, đ-ờng cong, rÃnh định hình, bêh mặt có profin phức tạp, với đội bóng bề mặt t-ơng đối cao (Ra = 1.25 m 5m) độ xác cao 1.2 Các ph-ơng pháp gia công tia lửa điện 20 Ngày nay, gia công khí giới có ph-ơng pháp gia công tia lửa điện chủ yếu, đ-ợc ứng dụng rộng rÃi đà có đóng góp đáng kể cho phát triển khoa học kỹ thuật nhân loại là: 1.2.1 Ph-ơng pháp gia công xung định hình: Đây ph-ơng pháp dùng điện cực đà đ-ợc tạo hình sẵn để in hình (âm bản) lên bề mặt phôi Ph-ơng pháp đ-ợc dùng để chế tạo khuôn có hình dạng phức tạp, khuôn ép định hình, khuôn ép nhựa, khuôn đúc áp lực, lỗ không thông 1.2.2 Ph-ơng pháp gia cắt dây công tia lửa điện: Là ph-ơng pháp dùng dây mảnh dẫn điện có đ-ờng kính nhỏ (0,1 0,3mm) liên tục chạy theo biên dạng định tr-ớc để tạo thành vết cắt phôi Ph-ơng pháp th-ờng dùng để gia công lỗ suốt có biên dạng phức tạp nh- lỗ khuôn dập, khuôn ép, khuôn đúc áp lực, chế tạo điện cực dùng cho gia công xung định hình, gia công rÃnh hẹp, gấp khúc, d-ỡng kiểm 1.2.3 Các ph-ơng pháp khác: Ngoài ph-ơng pháp gia công chủ yếu trên, ngày giới có số ph-ơng pháp gia công sử dụng nguyên lý gia công tia lửa điện nh- sau: - Gia công tia lửa điện dạng phay (Milling EDM): ph-ơng pháp sử dụng điện cực chuẩn, hình trụ quay để thực ăn mòn tia lửa điện theo kiểu phay Sử dụng ph-ơng pháp để gia công hình dáng phức tạp chế tạo điện cực phức tạp (để xung) mà sử dụng điện cực chuẩn sau điều khiển cho điện cực cắt theo ch-ơng trình - Phủ tia lửa điện (EDD): ph-ơng pháp sử dụng hiệu ăn mòn tia lửa điện để phủ lên bánh mài sau thời gian sử dụng nghiền vật liệu rắn Trong trình này, bánh mài phải có tính dẫn điện Bánh mài kim c-ơng liên kết kim loại th-ờng đ-ợc làm theo ph-ơng pháp Điện áp xung đ-ợc đặt vào điện cực bánh mài, trình