TỔNG QUAN VỀ EDM
Lịch sử hình thành
Trong nửa đầu thế kỷ 20, nhu cầu sử dụng các vật liệu cứng và lâu mòn sử dụng cho các tuabin máy điện, máy bay, dụng cụ, khuôn mẫu,… tăng lên không ngừng ở các nước công nghiệp phát triển Việc gia công những vật liệu đó bằng phương pháp gia công truyền thống (tiện, phay, mài ) rất khó khăn và đôi khi
Cách đây gần 200 năm, nhà nghiên cứu tự nhiên người Anh Joseph Priestley (1733 - 1809), trong các thí nghiệm của mình đã nhận thấy có một hiệu quả ăn mòn vật liệu gây ra bởi sự phóng điện Năm 1943, hai vợ chồng người Nga là Giáo sư - Tiến sĩ Boris Lazarenko và Tiến sĩ Natalya Lazarenko thông qua hàng loạt các nghiên cứu về tuổi bền của các thiết bị đóng điện đã tìm ra cánh cửa dẫn tới công nghệ gia công tia lửa điện Họ bắt đầu sử dụng tia lửa điện để làm một quá trình hớt kim loại mà không phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu đó [1]
Trong thập niên 1960 đã có nhiều nghiên cứu sâu rộng về gia công EDM và đã giải quyết được nhiều vấn đề liên quan đến mô hình tính toán quá trình gia công EDM Trong thập niên 1970 đã xảy ra cuộc cách mạng về gia công trên máy cắt dây EDM nhờ vào việc phát triển các máy phát xung công suất lớn, các loại dây cắt và các phương pháp sục chất điện môi hữu hiệu Hiện nay, các máy EDM đã được thiết kế khá hoàn chỉnh và quá trình gia công được điều khiển theo chương trình số.
Tổng quan về EDM
Khi các tia lửa điện được phóng ra, vật liệu mặt phôi sẽ bị hớt đi bởi một quá trình điện - nhiệt thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại, nó thay cho tác động cơ học của dụng cụ vào phôi Quá trình tách kim loại bằng điện nhiệt bởi sự phóng điện được gọi là "gia công tia lửa điện" (nguyên gốc tiếng Anh là "Electrical Discharge Machining" gọi tắt là gia công EDM) [1]
Trong quá trình gia công, dụng cụ và chi tiết là hai điện cực, trong đó dụng cụ là catốt, chi tiết là anốt của một nguồn điện một chiều có tần số 50 – 500kHz, điện áp 50 – 300V và cường độ dòng điện 0,1 – 500A Hai điện cực này được đặt trong dung dịch cách điện được gọi là chất điện môi Khi cho hai điện cực tiến lại gần nhau thì giữa chúng có điện trường Khi điện áp tăng lên thì từ bề mặt cực âm có các điện tử phóng ra, tiếp tục tăng điện áp thì chất điện môi giữa hai điện cực bị ion hóa làm cho chúng trở nên dẫn điện, làm xuất hiện tia lửa điện giữa hai điện cực Nhiệt độ ở vùng có tia lửa điện lên rất cao, có thể đạt đến 12.000 0 C, làm nóng chảy, đốt cháy phần kim loại trên cực dương Trong quá trình phóng điện, xuất hiện sự ion hóa cực mạnh và tạo nên áp lực va đập rất lớn, đẩy phoi ra khỏi vùng gia công Toàn bộ quá trình trên xảy ra trong thời gian rất ngắn từ 10-4 đến 10-7s Sau đó mạch trở lại trạng thái ban đầu và khi điện áp của tụ được nâng lên đến mức đủ để phóng điện thì quá trình trên lạị diễn ra ở điểm có khoảng cách gần nhất Phôi của quá trình gia công là các giọt kim loại bị tách ra khỏi các điện cực và đông đặc lại thành những hạt nhỏ hình cầu Khi các hạt này bị đẩy ra khỏi vùng gia công, khe hở giữa hai điện cực lớn lên, sự phóng điện không còn nữa Để đảm bảo quá trình gia công liên tục, người ta điều khiển điện cực dụng cụ đi xuống sao cho khe hở giữa hai điện cực là không đổi và ứng với điện áp nạp vào tụ C
1.2.2 Đặc điểm của gia công tia lửa điện Điện cực (đóng vai trò là dụng cụ): có độ cứng thấp hơn nhiều lần so với phôi Điện cực là đồng, graphit Phôi là thép đã tôi cứng hoặc hợp kim cứng
Vật liệu dụng cụ và vật liệu phôi đều phải dẫn điện Điện cực và phôi luôn luôn có khoảng cách với nhau trong suốt quá trình gia công
Khi gia công phải sử dụng một dung dịch điện môi, đó là dung dịch không dẫn điện ở điều kiện bình thường
Có hai phương pháp công nghệ gia công tia lửa điện được sử dụng rộng rãi là xung định hình và cắt dây, như hình 1.1
Gia công tia lửa điện sử dụng điện cực định hình, gọi tắt là phương pháp "xung định hình" Điện cực có hình dạng bất kỳ, được in hình dạng của nó lên phôi, tạo thành lòng khuôn Phương pháp này được gọi là Gia công tia lửa điện chìm (Die sinking EDM) trong tiếng Anh.
Gia công tia lửa điện bằng cắt dây Điện cực là môt sợi dây mảnh ( có đường kính từ 0.05 đến 0.3 mm) được cuốn liên tục và được chạy theo một biên dạng cho trước Thuật ngữ tiếng Anh của phương pháp này là EDM Wire Cutting a) xung định hình b) cắt bằng dây
1.2.4 Sự phát triển của các máy gia công tia lửa điện
Các máy đầu tiên trong những năm 50-60 của thế kỷ XX ít được tự động hóa và không tiện sử dụng Ngày nay, với các thuật toán điều khiển mới, với các hệ thống điều khiển CNC cho phép gia công đạt năng suất và chất lượng cao Các máy gia công tia lửa điện ngày nay được đặc trưng bởi mức độ tự động hóa cao Các hệ thống điều khiển CNC đã áp dụng nhiều trên máy xung định hình Các chuyển động hành tinh và chuyển động
Chương 1 Trang 4 theo biên dạng của một điện cực đơn giản cho phép gia công xung định hình các hình dạng phức tạp
Bề mặt chi tiết được gia cụng EDM cú thể đạt Ra = 0,63àm khi gia cụng thụ và
Ra = 0,16àm khi gia cụng tinh Thụng thường độ chớnh xỏc gia cụng vào khoảng 0,01mm
Phương pháp gia công tia nước áp lực cực cao có khả năng gia công hiệu quả các vật liệu khó gia công như thép tôi, thép hợp kim khó gia công, hợp kim cứng, vượt trội hơn so với các phương pháp gia công không truyền thống khác Bên cạnh đó, phương pháp này còn đáp ứng tốt nhu cầu gia công các chi tiết có hệ lỗ hình dáng phức tạp.
- Gia công được các vật liệu dẫn điện không phân biệt độ cứng
- Điện cực có thể sao chép hình dạng bất kì, chế tạo và phục hồi các khuôn dập bằng thép đã tôi
- Không có lực cơ học nên lực kẹp chi tiết nhỏ
- Gia công các lỗ có đường kính rất nhỏ, các lỗ sâu với tỉ số chiều dài trên đường kính lớn
- Do có dầu trong vùng gia công nên bề mặt gia công được tôi trong dầu
- Phôi và điện cực đều phải dẫn điện
- Tốc độ gia công thấp
- Biến cứng bề mặt chi tiết làm tăng khả năng mài mòn
- Chế tạo và phục hồi các khuôn dập đã tôi và khuôn bằng hợp kim cứng
- Các lưới sàng, rây bằng cách gia công đồng thời các lỗ bằng điện cực rất mảnh
- Mài phẳng, mài tròn, mài sắc hoặc làm rộng lỗ
- Gia cụng cỏc lỗ cú đường kớnh nhỏ ỉ 0,15mm của cỏc vũi phun cao ỏp cú năng suất cao (từ 15 đến 30s/chiếc), gia cụng lỗ sõu từ 60mm cho sai số 5àm Cỏc lỗ ỉ 0,05mm – 1mm với chiều sâu lớn như các lỗ làm mát trong cánh tuabin làm bằng hợp kim siêu cứng, các lỗ sâu với tỉ số chiều dài trên đường kính lên đến 67
- Lấy các dụng cụ bị gãy và kẹp trong chi tiết (bulông, tarô…)
- Gia công những chi tiết có độ cứng cao yêu cầu gia công chính xác trong sản xuất khuôn mẫu.
Tình hình nghiên cứu
Nghiên cứu các thông số công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng và chi phí gia công bằng tia lửa điện được các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đặc biệt quan tâm Các nhà nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu trên nhiều vật liệu khác nhau để phân tích xu hướng ảnh hưởng của các thông số Các nghiên cứu được trình bày bên dưới
Tác giả V Verma, R Sahu và các cộng sự [2] đã tiến hành nghiên cứu trên vật liệu Ti6Al4-V và sử dụng điện cực đồng Với thông số đầu vào của thí nghiệm như cường độ dòng điện, hiệu điện thế, thời gian xung, áp lực phun dung môi Các kết luận đưa ra từ thí nghiệm: năng suất gia công (MRR) và độ nhám tăng lên khi tăng các yếu tố theo thứ tự ảnh hưởng cường độ dòng điện, hiệu điện thế, thời gian xung và áp suất phun Tỉ lệ bốc tách vật liệu giảm khi tăng áp suất phun dung môi
Bên cạnh đó, tác giả I Puertas và các cộng sự [2] đã phân tích các thông số EDM ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt, tốc độ bốc tách vật liệu (MRR) và nghiên cứu thêm độ mòn điện cực (EW), đã được tiến hành thực nghiệm trên vật liệu 94WC–6Co và sử dụng vật liệu đồng làm điện cực Với thông số đầu vào của thí nghiệm: cường độ dòng điện, thời gian xung (Ton), hệ số chu kì làm việc (Duty Cycle) Các kết luận đưa ra từ thí nghiêm: Đối với độ nhám, cường độ dòng điện ảnh hưởng lớn nhất, tiếp theo là thời gian xung, hệ số chu kỳ làm việc không ảnh hưởng Tỉ lệ bóc tách vật liêu cao khi tăng cường độ dòng điện và hệ số chu lỳ làm việc Độ mòn điện cực tăng cường độ dòng điện và thời gian xung lớn
Khía cạnh khác, tác giả T R Ablyaz và các cộng sự [3] đã nghiên cứu ảnh hưởng của năng lượng phóng điện EDM tương quan đến độ sâu vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) , đã tiến hành thực nghiệm trên hợp kim thép 40CrNi sử dụng điện cực đồng Với thông số đầu vào: cường độ dòng điện (Amper), thời gian xung (Ton), hiệu điện thế (V) Các kết luận đưa ra: cường độ dòng điện và hiệu điện thể ảnh hưởng đến chiều sâu vùng ảnh hưởng nhiệt, cường độ dòng điện cao dẫn đến năng lượng tia lửa điện cao và hiệu quả trong bốc tách vật liệu
Tác giả M A Ali và các cộng sự [4] đã nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số EDM đến tốc độ bốc tách vật liệu đối với vật liệu BeCu sử dụng điện cực đồng Với các thông số đầu vào của thí nghiệm: cường độ dòng điện, điện áp, thời gian xung (Ton), thời gian ngắt xung (Toff) Các kết luận đưa ra từ thí nghiệm: Điện áp là yếu tố ít quan trọng hơn, cường độ dòng điện là yếu tố quan trọng nhất Giá trị MRR cao hơn có thể đạt được khi kết hợp cài đặt mức cao của dòng điện và xung thời gian Tia lửa lưu trữ có năng lượng cao hơn được tạo ra khi tăng dòng điện cực đại, sau đó nhiệt lượng được tạo ra nhiều hơn và lượng nhiệt đáng kể được sử dụng để loại bỏ vật liệu
Tác giả A Soundhar và các cộng sự [5] đã tiến hành nghiên cứu trên vật liệu hợp kim titanium (Ti-13Nb-13Zr) sử dụng điện cực graphite làm dụng cụ Với các thông số đầu vào như: điện áp, cường độ dòng điện, thời gian xung (Ton), Thời gian ngắt xung (Toff) Các kết luận đưa ra từ thí nghiệm này: tăng tỉ lệ bốc vật liêu (MRR) khi tăng cường độ dòng điện, điện áp và thời gian xung; độ mòn điện cực bị ảnh hưởng bởi cường độ dòng điện, thời gian xung (Ton), thời gian ngắt xung (Toff), trong khi đó điện áp không ảnh hưởng; Độ nhám bề mặt ảnh hưởng bởi các yếu tố: cường độ dòng điện, điện áp, thời gian xung (Ton), còn thời gian ngắt xung (Toff) không ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt
Tác giả Nguyễn Phan Hữu và các cộng sự [6] đã tiến hành nghiên cứu trên vật liệu SKD61 sử dụng điện cực đồng làm dụng cụ,để nghiên cứu sự ảnh hưởng của cường dòng điện, thời gian xung (Ton), thời gian ngắt xung (Toff), Tần số (f) tác động lên tỉ lệ bóc tách vật liệu (MRR) và độ nhám bề mặt Các kết luận đưa ra: Cường độ dòng điện,
Chương 1 Trang 7 thời gian xung và tần số ảnh hưởng tỉ lệ thuận đến MRR và độ nhám; Thời gian ngắt xung tỉ lệ nghịch với MRR nhưng không ảnh hưởng đến độ nhám
Tác giả Prasanna và các cộng sự [7] đã tiến hành nghiên cứu trên vật liệu nhôm
7075 sử dụng điện cực đồng làm dụng cụ, để tối ưu hóa các thông số trong quá trình gia công EDM Với các thông số đầu vào: cường độ dòng điện, thời gian xung (Ton), thời gian ngắt xung (Toff), hiệu điện thế Các kết luận đưa ra: dòng điện và thời gian xung tăng tỉ lệ bóc tách vật liệu (MRR), độ mòn điện cực (EW) và độ nhám bề mặt tăng đáng kể; thời gian ngắt xung tăng thì MRR giảm Quan sát Hình 1.2 thấy rằng, độ nhám bề mặt tỷ lệ với dòng điện Khi dòng điện tăng lên không đổi điện áp, chiều cao của miệng núi lửa tăng lên do sự gia tăng năng lượng của xung và do đó nó dẫn đến sự gia tăng bề mặt độ nhám
Hình 1.2 Phân tích tỉ số S/N
Tối ưu các thông số là dòng điện 12Amps, Xung thời gian 15μs, Thời gian tắt xung 1μs và Điện áp 35V, bằng cách sử dụng phương pháp Taguchi
Tác giả Dhiraj Kumar và các cộng sự [8] đã tiến hành nghiên cứu gia công EDM trên vật liệu thép AISI M2, sử dụng điện cực đồng-vonfram làm dụng cụ Trong nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng phương pháp Taguchi để kiểm tra khả năng tối ưu hóa các đặc tính hiệu suất đầu ra: tỉ lệ bốc tách vật liệu-MRR, tỉ lệ mòn điện cực (EWR); trên cơ sở tác động các thông số đầu vào: dòng điện (Ip), thời gian xung (time on), khoảng cách xung (Spark gap) Các kết luận đưa ra từ thí nghiệm: MRR giảm khi tăng thời gian xung, MRR tăng khi tăng dòng điện và khe hở đánh lửa; EWR giảm khi tăng khe hở đánh lửa và thời gian xung Độ nhám tăng lên khi tăng thời gian xung và dòng điện Tùy thuộc vào các đặc tính hiệu suất được yêu cầu, quan sát thấy rằng cả hai kỹ thuật đều thuận tiện để thiết lập
Chương 1 Trang 8 kết quả có thể đạt được cho sự kết hợp các tham số đầu vào Sử dụng điện cực vonfram – thori để gia công EDM cho mẫu thí nghiệm thép AISI M2, kết luận của công việc nghiên cứu này sẽ giúp cải thiện chất lượng cho quy trình công nghiệp
Qua các nghiên cứu trên các tạp chí khoa học đã có nhiều nghiên cứu tìm ảnh hưởng của các thông số khác nhau đối với các vật liệu khác nhau trong gia công EDM Phần lớn các nghiên cứu tập trung trên những chi tiết có biên dạng mặt phẳng đơn giản Bên cạnh, chưa có bài báo nào nghiên cứu biên dạng ren undercut trên vật liệu làm khuôn ép nhựa 2083 Vì vậy việc nghiên cứu đối với vật liệu thép 2083 ứng dụng rộng rãi trong ngành khuôn mẫu là một yêu cầu rất thiết thực Việc nghiên cứu các thông số công nghệ ảnh hưởng đến độ nhám, độ chính xác của chi tiết dạng ren undercut gia công bằng phương pháp EDM là chưa được thực hiện.
Tính cấp thiết của đề tài
Trong lĩnh vực gia công cơ khí khuôn mẫu, việc gia công các chi tiết ren sản phẩm nhựa là rất phổ biến Các ren sản phẩm thường có độ phức tạp: đường kính đỉnh ren nhỏ, chiều sâu của ren lớn, bề rộng ren nhỏ, việc áp dụng phương pháp gia công cắt gọt thông thường như tiện, phay là không thể gia công hoặc năng suất gia công thấp, tăng chi phí sản xuất và chất lượng gia công không ổn định Gia công bằng phương pháp EDM có thể gia công định hình được các ren có độ phức tạp, các chi tiết có độ cứng cao với độ chính xác và chất lượng bề mặt cao Tuy nhiên, gia công EDM sẽ tốn nhiều thời gian, tăng chi phí và ảnh hưởng đến chất lượng của chi tiết nếu không tính toán lựa chọn chế độ gia công hợp lý Với các lý do nêu trên, việc phân tích xu hướng ảnh hưởng của các thông số công nghệ và đưa ra phương trình hồi quy để các nhà công nghệ tính toán và lựa chọn phù hợp với các mục tiêu đầu ra là vô cùng cần thiết
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Nguyên lý hoạt động
Gia công EDM là phương pháp gia công phi truyền thống, dựa trên quá trình điện nhiệt, là quá trình phóng điện tạo ra dòng plasma sinh ra nhiệt tác động lên bề mặt vật liệu gia công, làm cho lớp vật liệu bị lấy đi bị nóng chảy hoặc bốc hơi ra khỏi vùng gia công, được thể hiện ở Hình 2.1
Hình 2.1 Quá trình gia công edm [9]
+ Nguyên lý gia công tia lửa điện (EDM) hay ăn mòn điện là sự ăn mòn kim loại bằng tia lửa điện Một chu kỳ phóng điện được tóm tắt qua 9 bước: [10]
+ Điện cực di chuyển tới phôi trong trạng thái dò tìm bề mặt phôi Lúc này hiệu điện thế cao, dòng điện bằng 0
+ Xuất hiện điện trường giữa khe hở của điện cực và phôi Các bề mặt của điện cực và phôi không hoàn toàn phẳng, điện trường sẽ mạnh nhất ở hai điểm gần nhau nhất Lúc này chất điện môi bị ion hóa, trở nên phân cực khi điện trở giảm Hiệu điện thế mất đi
+ Bắt đầu “On Time” Khi khe hở giữa điện cực và phôi đủ bé, xuất hiện tia lửa phóng điện từ điện cực qua dung môi đến bề mặt phôi, làm bốc hơi phôi Lúc này điện áp tăng, dòng điện tăng
Hình 2.2 Sự hình thành từ trường và kênh plasma
+ Sự phóng điện tạo thành kênh plasma được bao bọc bởi lớp khí được miêu tả ở Hình 2.2 Sự bay hơi của phôi tiếp tục diễn ra
+ Bong bóng khí tiếp tục mở rộng nhanh chóng (áp suất hơi), như Hình 2.3 Tại một điểm nhất định sự hóa hơi sẽ ngưng và bắt đầu nổ ra Điện môi trở nên bẩn dần do các các hạt kim loại bị nóng chảy
Hình 2.3 Sự mở rộng của bong bóng khí
+ Cường độ dòng điện và điện áp sẽ mất đi khi độ bẩn và nhiệt độ dung môi tăng Lúc này điện môi bị tổn hại nghiêm trọng và điện trở suất của nó tiếp tục tăng Nếu tiếp tục sẽ gây hiện tượng hồ quang hoặc đứt dây
Trong quá trình đun sôi, việc tắt nguồn nhiệt sẽ khiến bong bóng khí vỡ do năng lượng không được cung cấp nữa Sau khi nguồn nhiệt bị loại bỏ, trạng thái của dung dịch sẽ trở lại như ban đầu, với bong bóng khí biến mất và dung môi quay trở lại trạng thái giọt.
Hình 2.4 Quá trình time off + Khí và chất bẩn sẽ phân tán tự nhiên nhưng tốt nhất sử dụng áp lực phun để loại bỏ các hạt kim loại ra khỏi vùng gia công làm tăng tốc độ cắt
+ Các hạt kim loại và điện môi hỏng được đẩy ra khỏi vùng gia công Điện môi bắt đầu tái tạo để chu kỳ bắn điện được lặp lại.
Sơ đồ của máy EDM
Hình 2.5 Sơ đồ máy EDM
Máy EDM có 3 phần chính: phần cơ khí, hệ thống tủ điện và điện tử điều khiển, cụm dung dịch điện môi như Hình 2.5
Phần cơ khí, bao gồm:
+ Thùng cấp chất điện môi
+ Hệ thống lắp điện cực
+ Các bàn trượt và bàn quay tạo các chuyển động
Phần hệ thống điện, điện tử điều khiển, bao gồm:
+ Hệ thống điều khiển quá trình phóng điện
+ Hệ thống điều khiển CNC.
Các ảnh hưởng của thông số công nghệ đến chất lượng gia công chi tiết
Dựa vào các đặc tính thời gian của sự phóng tia lửa điện, ta có thể nhận ra các đặc tính về điện và về chuyển động Các đặc tính này được điều chỉnh qua nhiều thông số trong quá trình gia công sẽ được tìm hiểu và phân tích bên dưới
2.3.1 Thời gian phóng xung điện
Thời gian phóng xung điện (Time on) là khoảng thời gian từ lúc phóng tia lửa điện đến lúc kết thúc trong một lần phóng điện Bảng 2.1 so sánh sự ảnh hưởng của thời gian phóng xung điện đến quá trình gia công tia lửa điện
Bảng 2.1 Sự ảnh hưởng của thời gian phóng xung
Năng lượng phóng điện Nhỏ Lớn
Khe hở phóng điện Hẹp Rộng
Bề mặt gia công Láng mịn Ghồ ghề
Chương 2 Trang 13 Độ mòn điện cực Nhiều Ít
2.3.2.Thời gian ngắt xung điện
Thời gian ngắt xung điện (Time off) là khoảng thời gian nghỉ từ lúc kết thúc quá trình phóng điện đến thời gian bắt đầu phóng điện của chu kỳ tiếp theo Như Bảng 2.2 so sánh sự ảnh hưởng của thời gian xung ngắt xung trong quá trình gia công tia lửa điện, thời gian ngắt xung ngắn thì tốc độ gia công nhanh và thời gian ngưng để đẩy phoi ra khỏi vùng gia công bị ngắn lại, nếu phoi đưa ra ngoài không hết sẽ gây hại cho bề mặt chi tiết như bị khuyết tật kẹt than, hiện tượng hồ quang Ngược lại, thời gian ngắt xung dài thì sẽ có thời gian nhiều để đẩy phoi ra, bề mặt gia công được sạch than, nhưng thời gian gia công kéo dài
Bảng 2.2 Sự ảnh hưởng của thời gian ngắt xung
Tốc độ gia công Nhanh Chậm
Trạng thái gia công Không ổn định Ổn định
Bề mặt gia công Không ảnh hưởng Độ mòn điện cực Không ảnh hưởng
Cường độ dòng điện (Current) là giá trị trung bình của dòng điện từ khi bắt đầu phóng tia lửa điện đến khi ngắt điện, được trình bày ở Hình 2.6 Khi bắt đầu phóng tia lửa điện, dòng điện từ 0 tăng lên giá trị I kèm theo sự đốt cháy vật liệu Dòng điện lớn ảnh hưởng lớn đến lượng bóc tách vật liệu, độ mòn điện cực và chất lượng bề mặt gia công, trình bày ở Bảng 2.3
Bảng 2.3 Sự ảnh hưởng của cường độ dòng điện
Cường độ dòng điện Current
Năng lượng phóng điện Nhỏ Lớn
Tốc độ gia công Chậm Nhanh
Khe hở phóng điện Hẹp Rộng
Bề mặt gia công Láng mịn Ghồ ghề
Hình 2.6 Chu kỳ phóng điện
2.3.4 Thời gian di chuyển lên Up
Thời gian di chuyển lên Up (giây) là thông số chỉ định khoảng thời gian chuyển động di chuyển lên được dùng khi dời các phoi vụn từ khe hở bằng cách di chuyển các trục trong suốt quá trình gia công, được trình bày ơ Hình 2.7
2.3.5.Thời gian di chuyển xuống DN
Thời gian di chuyển xuống là DN (giây) là thông số để xác định thời gian phóng điện giữa sự chuyển động di chuyển xuống và sự chuyển động di chuyển lên kế tiếp được trình bày ở Hình 2.7
Hình 2.7 Chu kì di chuyển của điện cực
Trong quá trình gia công EDM sự bóc tách vật liệu không thực hiện một lớp riêng lẻ Vật liệu được tách đi từ phôi cho đến khi khe hở giữa điện cực và phôi lớn đến mức không thể xảy ra sự phóng điện nửa Tuy nhiên, trong quá trình gia công chính điện cực cũng bị bóc tách đi một lớp mỏng vật liệu của nó, tuy rất nhỏ so với lượng vật liệu phôi Sự bóc tách vật liệu từ điện cực này là không mong muốn vì nó gây ra độ mòn điện cực
Trong luận văn, độ mòn điện cực được tính bằng cách diện tích cắt ngang biên dạng ren trước gia công trừ đi diện tích cắt ngang biên dạng ren sau gia công
Các yếu tố tố ảnh hưởng đến độ mòn điện cực:
+ Sự phối hợp vật liệu điện cực và phôi
2.3.7 Áp lực phun của dầu Áp lực phun của dầu dùng để đẩy các hạt phoi than trong quá trình bắn điện sinh ra ra khỏi vùng gia công
Có 3 dạng phun dầu để lấy phoi ra ngoài:
+ Dùng vòi tưới từ ngoài tạo lực đẩy phoi ra ngoài vùng gia công
+ Dùng vòi tạo lực hút dầu ra ngoài
+ Ngâm hoàn toàn trong dầu
Dạng ngâm hoàn toàn kết hợp với vòi tưới cho hiệu suất tốt nhất lấy phoi than ra khỏi vùng gia công tốt nhất
Bất kỳ vật liệu nào dẫn điện được đều có thể gia công bắn điện được Độ dẫn điện và điểm chảy của vật liệu là hai nhân tố lớn nhất ảnh hưởng đến quá trình bắn điện Cacbit được xem là một trong những vật liệu khó gia công cắt dây nhất bởi độ dẫn điện thấp và điểm chảy cao.
Các hiện tượng lỗi trong quá trình gia công EDM
Hồ quang là sự phóng tia lửa điện sớm mà không có thời gian trễ đánh lửa Hồ quang xảy ra khi chất điện môi không đủ thời gian để thổi dung dịch ion hóa vào hoặc khe hở quá sát gần với các phần tữ đã bị ăn mòn điện, tạo ra sự phóng điện nhiều lần lặp đi lặp lại ở cùng một điểm, làm hư hại bề mặt phôi và mặt điện cực
Khắc phục hiện tượng hồ quang:
+ Kéo dài thời gian ngắt xung (Time off) để chất điện môi có thời gian ion hóa + Giảm thời gian phóng xung (Time on)
+ Tăng yếu đố điều chỉnh khe hở phóng điện
Ngắn mạch là sự giảm điện áp khe hở đến một giá trị cực thấp, xấp xỉ không, cường độ dòng điện tăng đến tối đa Sự ngắn mạch xảy ra khi điện cực va chạm vào phôi
Chương 2 Trang 17 hoặc bị dính vào các hạt kim đã bị ăn mòn điện có trong khe hở phóng điện Sự ngắn mạch làm hư hại vùng mép cạnh của phôi và làm giảm lượng bóc tách vật liệu
Khắc phục hiện tượng ngắn mạch:
+ Tăng yếu tố điều chỉnh khe hở phóng điện
+ Giảm thời gian phóng xung (Time on)
+ Tăng thời gian ngừng phóng (Time off)
+ Tăng thơig gian di chuyển điện cực lên (Up)
+ Giảm thời gian di chuyển điện cực (Down)
THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM
Phương pháp và thiết kế thí nghiệm
Các thông số công nghệ có ảnh hưởng đến chất lượng gia công chi tiết bao gồm ba thông số đầu vào: cường độ dòng điện, thời gian xung điện, thời gian xuống điện cực Năm thông số đầu ra quan trọng cần quan tâm là: độ nhám, sai lệch đường kính đỉnh ren, độ mòn góc đỉnh ren, độ mòn điện cực, thời gian gia công (Bảng 3.1).
Bảng 3.1 Các thông số khảo sát ảnh hưởng đến quá trình bắn điện
Mô hình thực nghiệm, sử dụng quy hoạch Taguchi để khảo sát tác động của 3 nhân tố với 3 mức giá trị, ta chọn ma trận quy hoạch trực giao L9 với N= 3 3-1 = 9 thí nghiệm, được trình bày chi tiết ở Bảng 3.2 thông số đầu vào với 3 mức giá trị đươc khảo sát, Bảng 3.3 các thông số đầu ra và Bảng 3.4 Quy hoạch thực nghiệm Taguchi L9
STT Thông số đầu vào
Ký hiệu Đơn vị Thông số đầu ra Ký hiệu Đơn vi
Amper Amper Độ nhám Ra m
Ton s Sai lệch đường kính đỉnh ren ΔD mm
3 Thời gian xuống điện cực
Down %s Độ mòn góc đỉnh ren
4 Độ mòn điện cực EW mm 2
5 Thời gian gia công t Giờ
Bảng 3.2 Thông số đầu vào với các mức giá trị
Thông số Ký hiệu Đơn vị Quy ước
Thời gian xuống điện cực -Down
Bảng 3.3 Thông số đầu ra với các quy ước
Thông số Ký hiệu Đơn vị Quy ước Độ nhám bề mặt Ra m Y1 Đường kính đỉnh ren D mm Y2 Độ mòn góc đỉnh ren RW mm Y3 Độ mòn điện cực EW mm 2 Y4
Thời gian gia công t giờ Y5
Bảng 3.4 Quy hoạch thực nghiệm Taguchi L9
Xử lý dữ liệu bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm:
- Chứng minh giả định là phân phối chuẩn
- Sử dụng phương pháp thực nghiệm Taguchi kết hợp phân tích ANOVA trên phần mềm hỗ trợ Minitab-version18
Phương pháp Taguchi sử dụng tín hiệu/nhiễu (signal to noise) S/N được chuyển đổi từ hàm số mất mát L Việc đánh giá tỷ lệ S/N giúp các nhà công nghệ biết xu hướng và mức độ ảnh hưởng của từng thông số đến độ nhám, đường kính đính ren, độ mòn điện cực và thời gian gia công Từ các nhận biết đó giúp các nhà nghiên cứu nhanh chóng tìm ra các thông số chế độ bắn điện và phạm vi cần tác động để tìm thông số công nghệ gia công là tốt nhất Đồng thời từ đó cũng đánh giá riêng lẻ các ảnh hưởng của các thông số công nghệ
Trong phân tích tín hiệu hiệu/nhiễu tỷ số S/N thường có 3 mức:
Mức thấp hơn tốt hơn, “ Smaller is better”: = −10 × Log ( ∑ y )
Mức cao hơn tốt hơn, “ Larger is better”: = −10 × Log ( ∑ )
Mức danh nghĩa tốt hơn, “ Nominal is better”: = 10 × Log ( ( ) )
Với n là số lần đo và yilà giá trị đo của thí nghiệm thứ i, là giá trị trung bình và s2 là phương sai
Mục tiêu của thí nghiệm là độ nhám, đường kính đỉnh ren, độ mòn góc đỉnh ren, độ mòn điện cực và thời gian gia công là nhỏ nhất nên ta chọn mức thấp hơn tốt hơn, “ Smaller is better”
Mẫu thí nghiệm
3.2.1 Vật liệu mẫu thí nghiệm
Mẫu được chọn để tiến hành thí nghiệm là vật liệu thép làm khuôn ép nhựa với mã thép 2083 đã được nhiệt luyện sẵn có độ cứng 32 HRC Thông số kỹ thuật của mã thép được thể hiện tại Bảng 3.5 và Bảng 3.6
Bảng 3.5 Thông số kỹ thuật thép 2083 Đặc tính Giá trị
Khối lượng riêng (g/cm 3 ) 7.8 Độ cứng (HRC) 32
Mô đun đàn hồi (N/mm 2 ) 220x10 3
Bảng 3.6: Thành phần hóa học thép 2083[11]
C Si Mn P S Cr Mo Ni
Vật liệu làm điện cực là đồng đỏ, các thông số kỹ thuật của đồng được thể hiện cụ thể ở Bảng 3.7
Bảng 3.7 Thông số kỹ thuật đồng [11] Đặc tính Giá trị
Mô đun đàn hồi (N/mm 2 ) 118x10 3
3.2.2 Thiết kế mẫu thí nghiệm Đối với các sản phẩm bao bì nhựa như nắp, chai nhựa, phôi PET,…các lắp ghép ren giữa các chi tiết với nhau có biên dạng ren hình thang được sử dụng phổ biến Bên cạnh đó, khi gia công EDM với tạo hình undercut gặp nhiều khó khăn hơn các tạo hình thông thường, do vùng gia công kín phoi than khó đẩy ra ngoài hơn dẫn đến quá trình phóng điện gặp nhiều khó khăn, ảnh hưởng đến chất lượng gia công, kéo dài thời gian công và tăng chi phí Do đó để đánh giá mức ảnh hưởng của các thông số công nghệ ta chọn biên dạng ren undercut với thông số ren: biên dạng ren hình thang, đường kính đỉnh ren 16 mm, đường kính chân ren 14mm, chiều sâu ren 1 mm, ren 1 đầu mối bước ren 3.5 mm như Hình 3.1 để làm mẫu thí nghiệm
Hình 3.1 Thiết kế mẫu thí nghiệm
3.2.3 Thiết kế điện cực thí nghiệm
Dựa vào bản vẽ chi tiết của mẫu thí nghiệm ở Hình 3.1, ta tiến hành thiết kế điện cực thí nghiệm như Hình 3.2
Vùng gia công nhám Vùng gia công ren Phần gá đặt
Hình 3.2 Thiết kế điện cực
Thiết bị thí nghiệm
Thí nghiệm được thực hiện tại Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Thiết Kế Và Gia Công Tiên Tiến Khoa Cơ Khí Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Các thiết bị và dụng cụ đo kiểm được mô tả chi tiết bên dưới
Máy khảo sát thí nghiêm là máy EDM Sodick AD30L như Hình 3.3
Hình 3.3 Máy EDM Sodịck –AD30L
Các thông số kỹ thuật của máy EDM Sodick-AD30L được trình bày chi tiết ở Bảng 3.8
Bảng 3.8 Thông số kỹ thuật máy EDM Sodick-AD30L [12]
Các thông số kỹ thuật AD30L
Kích thước bồn gia công (mm) 895 x 584 x 288
Mức dầu (min – max , mm) 86 - 236
Khối lượng phôi max (kg ) 500
Khối lượng điện cực max (kg) 50
Khoảng cách từ sàn đến mặt bàn (mm) 900
Kích thước máy công cụ (W x D x H, mm) 2664 x 2407 x 2345
Số trục quản lý 4 Áp suất khí nén (Mpa) 0.65
Phương pháp lọc Lọc giấy ( MF-2400)
Sau khi gia công bắn điện các mẫu thí nghiệm xong, ta tiến hành cắt mẫu thí nghiệm trên máy cắt dây Sodick VZ300L như Hình 3.4
Hình 3.4 Máy cắt dây Sodick VZ300L
Các thông số kỹ thuật của máy cắt dây VZ300L như sau:
- Kích thước bồn chứa (mm): 810 x 650
- Tốc độ di chuyển (mm/s): 420
- Cách thức gia công: Phun nước ngập nước
- Chất khử ion: Trao đổi ion resin
Sử dụng máy đo hồ quang SomeTech-SV55 (Hình 3.5) để đo các thông số hình học của mẫu thí nghiệm như đường kính đỉnh ren, biên dạng ren, biên dạng ren của điện cực thí nghiệm Dựa trên các thông số của thấu kính được thể hiện trong Bảng 3.9, có thể lựa chọn thấu kính phù hợp để tiến hành đo kiểm hiệu quả.
+ Đo đường kính đỉnh ren của mẫu sử dụng thấu kính X40
+ Đo biên dạng đỉnh ren của mẫu và biên dạng đỉnh ren của điện cực sử dụng thấu kính X100
Bộ phận thu hình ảnh
Bộ phận xử lý Màn hình hiển thị
Hình 3.5: Máy đo Microscope SomeTech-SV 55
Bảng 3.9 Thông số phóng đại của thấu kính Độ phóng đại của thấu kính Phạm vi đo
Thiết bị đo kiểm kích thước điện cực trước gia công: máy đo dao Zoller như Hình 3.6
Thông số kỹ thuật [13] Độ phân giải: 0.01 mm Độ phóng đại: X 40
Hình 3.6 Máy đo dao Zoller-smille 400
Máy đo độ nhám bề mặt như Hình 3.7:
Thông số kỹ thuật: [14] Độ nhạy lực đo: 4 Nm
Nơi sản xuất: Nhật Bản
Hình 3.7 Máy đo độ nhám Mitutoyo - SJ200
3.3.3 Phần mềm hỗ trợ trong việc phân tích thống kê dữ liệu từ thực nghiệm
Phần mềm Minitab phiên bản 18
Tiến hành thí nghiệm
3.4.1 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm
Bước 1: Gia công mẫu thí nghiệm Đầu tiên, từ phôi thép 2083 có độ cứng sẵn 32 HRC ta tiến hành gia công tiện và cắt dây được trình bày ở Hình 3.8 theo bản vẽ ở Hình 3.1 để hoàn thành ra các mẫu thí nhiệm trình bày ở Hình 3.9
Hình 3.8 Các bước gia công mẫu a) Phôi b) Gia công mẫu
Hình 3.9 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm
Bước 2: Đo kiểm mẫu thí nghiệm Sau khi gia công mẫu thí nghiệm, ta tiến hành đo kiểm mẫu bằng thước cặp để kiểm tra các kích thước theo bản vẽ, trình bày ở Hình 3.10 Kích thước đo được thể hiện ở Bảng 3.10
Hình 3.10 Đo kiểm mẫu trước thí nghiệm Gia công tiện CNC
Bảng 3.10 Bảng đo mẫu trước thí nghiệm
Bước 1: Gia công điện cực
Từ phôi đồng ban đầu ta tiến hành gia công qua các nguyên công, được trình bày chi tiết ở Hình 3.11, để hoàn thiện ra các mẫu điện cực, trình mày ở Hình 3.12
Hình 3.11 Các bước gia công điện cực Ống nối
Hình 3.12 Chuẩn bị điện cực
Gia công Phay CNC Điện cực Phôi đồng
Bước 2: Xử lý nguội điện cực Điện cực sau khi gia công hoàn chỉnh vẫn còn dấu dao trên bề mặt, nếu không xử lý nguội mà dùng điện cực bắn điện lên chi tiết sẽ in dấu đường chạy dao lên bề mặt chi mẫu thí nghiệm, làm sai lệch bề mặt nhám của mẫu thí nghiệm Vì vậy sau khi gia công điện cực, ta cần dùng giấy nhám 600 để xử lý nguội biên dạng ren và bề mặt điện cực, được miêu tả cụ thể ở Hình 3.13
Hình 3.13 Xử lý nguội điện cực
Bước 3: Đo kiểm điện cực Điện cực sau khi xử lý nguội bề mặt xong, ta tiến hành đo kiểm các kích thước trên điện cực như đường kính đỉnh ren, các góc trên biên dạng ren, bề rộng đỉnh ren, vị trí vào ren trên máy đo dao Zoller, được trình bày ở Hình 3.14 và kết quả đo kiểm xem Phụ lục 1, trang 91
Biên dạng ren Camera đo
Hình 3.14 Đo biên dạng ren trên máy đo Zoller
Bước 1: Gá đặt chi tiết
Mẫu thí nghiệm được cố định và định hướng trên bàn máy gia công bằng ê tô Sử dụng đồng hồ so 0,002 để kiểm tra độ thẳng của hai phương theo đường kính lỗ của mẫu thí nghiệm, như trình bày trong Hình 3.15.
Vị trí rà mặt phẳng Rà thẳng đường kính lỗ
Hình 3.15 Gá đặt mẫu thí nghiệm
Bước 2: Gá đặt điện cực Điện cực gắn lên đầu máy gia công thông qua hệ thống Erowa
Dùng đồng hồ so Mitutoyo độ chính xác 0.002 để thực hiện quá trình rà gá điện cực Điện cực được rà thẳng phương song song trục X và Y thông qua các đai ốc điều chỉnh, được trình bày ở Hình 3.16
Cạnh rà chống xoay trên điện cực được rà thẳng bằng phương pháp xoay trục U trên máy gia công, trình bày ở Hình 3.17
Cạnh chống xoay Đai ốc điều chỉnh thẳng trục
Hệ thống định vị EROWA Đồng hồ so
Giá trị xoay cạnh rà điện cực
Hình 3.17 Điều chỉnh xoay góc cho trục U
Bước 3: Thiết lập tọa độ gia công
Sau khi rà gá mẫu và điện cực trên máy gia công như Hình 3.18, ta tiến hành lấy tọa độ gia công của mẫu thí nghiệm
Dùng điện cực lấy tâm trực tiếp lên đường kính lỗ cho trục X,Y và mặt trên cho trục Z
Hình 3.16 Rà gá điện cực lên máy gia công
Hình 3.18 Thiết lập hệ tọa độ gia công
Bước 4: Lập trình chương trình gia công và thiết lập thông số gia công theo bảng quy hoạch
Ta tiến hành lập trình chương trình undercut, với các thông số khai báo, được trình bày cụ thể ở Hình 3.19 và Bảng 3.11
Hình 3.19 Khai báo thông số gia công undercut Bảng 3.11 Khai báo thông số gia công
Thông số Ý nghĩa Khai báo Ghi chú
Depth Chiều sâu gia công -17.6
Material Vật liệu chi tiết- điện cực
Project area Diện tớch điện cực □ 10 ứ11 Tương đương 169 mm 2
Performance Tiến trình gia công 5 1: ít mòn
EL choice Số lượng điên cực 1
Undersize Khe hở theo phương
Chương 3 Trang 37 Đường kính mẫu 16 mm Đường kính điện cực
LORAN select Di chuyển 3D Think
Sau khi khai báo các thông số gia công, phần mềm xuất ra 3 dòng C003, C002, C001 lần lượt gia công thô, bán tinh và tinh, như Hình 3.20
Ta điều chỉnh lượng dư gia công lại ở mục “S_OFS” đối với C003 là 0.05 (mm) và C002 là 0.03 (mm)
Ta điều chỉnh thông số gia công đối với dòng gia công tinh C001 theo bảng thông số đầu vào với các mức giá trị ở Bảng 3.3
Cuối cùng, ta lấy chương trình gia công và bấm “RUN” để tiến hành gia công thí nghiệm
Hình 3.20 Các thông số gia công
Bước 5: Bảo quản chi tiết
Sau khi thí nghiệm được gia công xong giống như Hình 3.21, ta tiến hành vệ sinh mẫu thí nghiệm, đánh số thứ tự phân biệt cho mẫu và điện cực
Hình 3.21 Gia công thí nghiệm Đồng thời, ta ghi nhận thời gian công thí nghiệm ở mục “MACH TIME” trên màn hình máy gia công đươc miêu tả như Hình 3.22
Hình 3.22 Ghi nhận thời gian gia công
3.4.4 Gia công cắt dây mẫu thí nghiệm
Sau khi thực hiện thí nghiệm trên máy bắn điện xong, ta tiến hành cắt đứt mẫu thí nghiệm trên máy cắt dây để phục vụ cho quá trình đo kiểm
Bước 1: Gá đặt chi tiết
Tiến hành kẹp chặt mẫu thí nghiệm trên đồ gá và sử dụng đồng hồ so để rà thẳng chi tiết được trình bày ở Hình 3.23
Bulông kẹt chặt chi tiết
Hình 3.23 Gá đặt chi tiết cắt dây
Bước 2: Xác định tọa độ gia công
Tiến hành lấy tâm lỗ trên mẫu thí nghiệm để tìm tọa độ gia công Sau khi xác đinh hệ tọa độ xong, ta tiến hành cắt dây và di chuyển đầu máy tới vị trí chuẩn bị gia công như Hình 3.24
Dây cắt Đầu máy cắt dây
Hình 3.24 Di chuyển dây tới vị trí chuẩn bị gia công
Bước 3: Tiến hành lập trình cắt dây và gia công cắt đứt chi tiết
Tiến hành vẽ biên dạng đường chạy dây để cắt đứt mẫu thí nghiệm
Sau đó, lập trình và xuất chương trình ra như miêu tả ở Hình 3.25 và tiến hành gia công cắt rời mẫu thí nghiệm thành hai phần khác nhau Đường chạy dây cắt
Hình 3.25 Chương trình cắt dây
Bước 4: Bảo quản chi tiết
Mẫu thí nghiệm sau khi cắt ra, ta vệ sinh bằng dung dịch chất tẩy rửa “KC-12” để lấy các phoi than bán trên bề mặt mẫu, sau đó rửa sạch lại bằng nước, lau khô, ghi số phân biệt cho từng mẫu thí nghiệm như Hình 3.26 và quét một lớp nhớt để bảo quản chi tiết
Hình 3.26 Cắt dây 9 mẫu thí nghiệm
3.4.5 Gia công cắt dây điện cực
Tiến hành cắt dây điện cực tại vùng khảo sát biên dạng ren trên điện cực (Hình 3.28) Sau đó, gá điện cực như Hình 3.36 và cắt điện cực theo các bước tương tự trong mục 3.5.4 khi cắt mẫu thí nghiệm.
Hình 3.27 Rà gá điện cực cắt dây
Biên dạng ren Cạnh rà
Hình 3.28 Điện cực sau cắt đứt
Thiết lập phương án đo kiểm
3.5.1 Đo kiểm độ nhám Độ nhám bề mặt đơn vị Ra, là trung bình số học các giá trị tuyệt đối của profile (h i ) trong khoảng chiều dài chuẩn (L) Chất lượng bề mặt gia công edm thể hiện qua độ nhám bề mặt
Bởi vì gia công biên dạng ren là gia công trong lỗ kín, điều kiện vòi tưới dầu vào vùng gia công để đẩy than thoát ra khó khăn, độ nhám bề mặt trên biên dạng ren sẽ có những thay đổi nhất định Do đó ta sẽ bố trí đo 3 điểm khác nhau trên nửa đường tròn của mẫu như Hình 3.29 và lấy giá trị đo nhám trung bình làm giá trị đo độ nhám bề mặt của mẫu thí nghiệm
Hình 3.29 Vị trí đo kiểm độ nhám
Thiết bị đo nhám cần di chuyển đoạn thẳng tối thiểu 5 mm Ta tiến hành đo độ nhám biên dạng ren thông qua một vị trí trung gian đã được thiết kế trên mẫu thí nghiệm được trình bày ở Hình 3.30
Vị trí đo nhám Đầu dò đo nhám
Hình 3.30 Bố trí thiết bị đo nhám
3.5.2 Đo kiểm đường kính đỉnh ren
Sai lệch đường kính đỉnh ren đơn vị mm, là giá trị sai lệch kích thước đường kính đỉnh ren đo được thực tế sau khi gia công so với kích thước đỉnh ren danh nghĩa trên bản vẽ
Sử dụng máy đo Sometech với thấu kính có độ phóng đại 40 lần để đo kiểm kích thước đường kính đỉnh ren như miêu tả ở Hình 3.31
Hình 3.31 Bố trí thiết bị đo đường kính đỉnh ren
3.5.3 Đo kiểm độ mòn góc đỉnh ren Độ mòn góc đỉnh ren đơn vị mm, là kích thước bán kính tạo ra giữa đường kính đỉnh ren và góc của biên dạng ren Trên bản vẽ bán kính góc đỉnh ren R0 mm, sau quá trình
Chương 3 Trang 44 edm bán kính góc đỉnh ren được tạo ra, lúc này biên dạng đỉnh ren của mẫu có một bán kính mòn như Hình 3.32
Hình 3.32 Bán kính góc mòn trên đỉnh ren
Sử dụng máy đo Sometech với thấu kính có độ phóng đại 100 lần để đo kiểm độ mòn góc đỉnh ren trên mẫu Thông qua hình ảnh chụp lại tại 2 vị trí như Hình 3.32, ta tiến hành vẽ trên phần mềm hỗ trợ để đo mẫu như Hình 3.33
Độ mòn góc đỉnh ren là bán kính cung tròn trên biên dạng đỉnh ren Việc đo kiểm độ mòn này được thực hiện bằng cách vẽ ba điểm trên cung tròn, như mô tả trong Hình 3.33.
+ Điểm thứ nhất là tiếp tuyến cung trong với góc 10 0
+ Điểm thứ 2 là tiếp tuyến cung tròn với đường thẳng đỉnh ren
+ Điểm thứ 3 là điểm giữa nằm trên cung tròn
Hình 3.34 Bố trí đo độ mòn góc đỉnh ren của mẫu
3.5.4 Đo kiểm độ mòn điện cực Độ mòn điện cực đơn vị mm 2 , là diện tích cắt ngang biên dạng ren của điện cực bị hao mòn trong quá trình gia công edm Được tính bằng cách lấy diện tích biên dạng điện cực trước gia công edm trừ đi diện tích biên dạng điện cực sau khi edm như Hình 3.35, để kiểm tra độ mòn điện cực ta thực hiện qua 3 bước sau:
Hình 3.35 Biên dạng ren cắt ngang của điện cực
Bước 1: Đo các giá trị của biên dạng ren của điện cực trước gia công bắn điện và sau gia công bắn điện
Bước 2: Từ các giá trị đo thực tế, ta vẽ lại biên dạng ren trên phần mền Autocad để tính diện tích mặt cắt ngang của biên dạng ren được trình bày ở Hình 3.36
Bước 3: Từ các giá trị diện tích, ta tính độ mòn điện cực
Hình 3.36 Bố trí vị trị đo biên dạng ren điện cực
Sử dụng máy đo Zoller với độ phóng đại X40 để đo biên dạng của ren trước gia công như Hình 3.37
Biên dạng ren Camera đo
Hình 3.37 Đo biên dạng ren trước gia công
Máy đo chiếu Zoller có thể đo biên dạng ren mà không cắt ra, tuy nhiên ở các góc nhỏ trên điện cực không thể phóng đại lên để đo góc R trên điện cực một cách chính xác
Do đó khi điện cực gia công xong, ta cần cắt biên dạng ren trên máy cắt dây và đo trên máy Sometech sử dụng thấu kính có độ phóng đại x100 lần Ta tiến hành đo hình ảnh biên dạng điện cực được chụp lại trên màn hình như Hình 3.38
Diện tích: 1.0582 mm 2 a)Trước gia công bắn điện
Diện tích: 0.959 mm 2 b) Sau gia công bắn điện
Hình 3.38 Đo biên dạng ren sau gia công Điện cực số 10 để kiểm tra sai số đo của 2 phương pháp đo thể hiện ở Bảng 3.12 và điện cực này sẽ không dùng để gia công
Bảng 3.12 So sánh hai phương pháp đo biên dạng ren của điện cực
STT Đo máy Zoller Đo máy Sometech
3.5.5 Ghi nhận thời gian gia công
Sau mỗi thực nghiệm ta tiến hành gia nhận thời gian gia công tại mục
“MACH.TIME” được hiển thị trên màn hình như Hình 3.39
Hình 3.39 Ghi nhận thời gian gia công
KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH
Kết quả đo kiểm
Sau qua trình thực nghiệm các mẫu thí nghiệm được hoàn thành, ta sẽ tiến hành đo kiểm mẫu thí nghiệm Các mẫu thí nghiệm được đo kiểm các thông số như độ nhám bề mặt, đường kính đỉnh ren, độ mòn góc đỉnh ren, độ mòn điện cực và ghi nhận thời gian gia công
Tiến hành đo độ nhám như Hình 4.1 và kết quả đo độ nhám Ra là giá trị trung bình của 3 vị trí đo được ghi nhận vào Bảng 4.1
3 Vị trí đo nhám Đầu dò đo nhám Đo nhám 3 vị trí
Hình 4.1 Đo độ nhám cho mẫu thí nghiệm
Bảng 4.1 Bảng đo độ nhỏm Ra (àm)
STT Vị trí 1 Vị trí 2 Vị trí 3 Độ nhám
4.1.2 Đo kiểm đường kính đỉnh ren
Dùng máy đo Microscope Sometech với thấu kính phóng đại X40 lần để đo đường kính kỉnh ren như Hình 4.2 và ghi kết quả đo ở Bảng 4.2
Hình 4.2 Đo đường kính đỉnh ren
Bảng 4.2 Giá trị đường kính đỉnh ren của mẫu thí nghiệm
STT Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình
Tiếp theo, ta tiến hành xử lý số liệu để tìm giá trị sai lệch đường kính đỉnh ren như Bảng 4.3
Bảng 4.3 Sai lệch đường kính đỉnh ren
4.1.3 Đo kiểm góc mòn đỉnh ren Để đo góc mòn đỉnh ren, ta dùng máy đo Microscope Sometech với thấu kính phóng đại X100 lần để đo bán kính mòn góc đỉnh ren của mẫu thí nghiệm như Hình 4.3 và ghi kết quả đo ở Bảng 4.3
Hình 4.3 Đo góc mòn kính đỉnh ren của mẫu thí nghiệm
Trung bình ( mm) Độ mòn góc đỉnh ren ( mm)
Bảng 4.3 Giá trị bán kính góc mòn đỉnh ren của mẫu thí nghiệm
4.1.4 Đo kiểm độ mòn điện cực Độ mòn điện cực được tính trên sự hao mòn diện tích biên dạng ren của điện cực trước và sau khi gia công bắn điện, để kiểm tra độ mòn điện cực ta thực hiện qua 3 bước sau:
Bước 1: Đo các giá trị của biên dạng ren của điện cực trước gia công bắn điện và sau gia công bắn điện
Từ các giá trị đo thực tế, ta tái tạo biên dạng ren trên phần mềm Autocad để tính toán diện tích mặt cắt ngang của biên dạng ren, như thể hiện trong Hình 4.4 và Bảng 4.4.
Bảng 4.4 Dện tích cắt ngang biên dạng ren của điện cực
Trước gia công Sau gia công
Bước 3: Từ các giá trị diện tích ở Bảng 4.4, ta tính độ mòn điện cực như Bảng 4.5 Diện tích: 1.0582 mm 2 a)Trước gia công bắn điện
Diện tích: 0.959 mm 2 b) Sau gia công bắn điện
Hình 4.4 Tiết diện cắt của bên dạng ren điện cực
Bảng 4.5 Độ mòn điện cực của 9 mẫu thí nghiệm
Diện tích biên dạng ren trước gia công (1)
Diện tích biên dạng ren sau gia công
4.1.5 Ghi nhận thời gian công
Sau khi hoàn thành mỗi thí nghiệm ta sẽ ghi nhận thời gian gia công ở mục
“MAC.TIME” trên màn hình máy bắn điện như Hình 4.5 và điền kết quả vào Bảng 4.6
Hình 4.5 Ghi nhận thời gian công Bảng 4.6 Thời gian gia công
Xử lý số liệu
Sau quá trình tính toán số liệu, ta có bảng dữ liệu thông số độ nhám, sai lệch đường kính đỉnh ren, độ mòn góc đỉnh ren, độ mòn điện cực và thời gian gia công như Bảng 4.7
Bảng 4.7 Kết quả đo thực nghiệm
Sai lệch đường kính đỉnh ren Độ mòn góc đỉnh ren Độ mòn điện cực Thời gian gia công
(àm) (mm) (mm) (mm 2 ) (giờ)
Phân tích ảnh hưởng theo tỉ số S/N
Từ bảng kết quả thực nghiệm ở Bảng 4.7, ta sử dụng phần mềm Minitab 18 để kiểm tra sự phân bố của các dữ liệu đầu ra có thuộc phân phối chuẩn
Hình 4.6 Dạng phân phối chuẩn của độ nhám Ra
Hình 4.7 Dạng phân phối chuẩn của sai lệch đường kính đỉnh ren
Probability Plot of Do_nham Normal - 95% CI
Probability Plot of Duong kinh dinh ren
Hình 4.8 Dạng phân phối chuẩn của độ mòn góc đỉnh ren
Hình 4.9 Dạng phân phối chuẩn của độ mòn điện cực
Do mon goc dinh ren
Probability Plot of Do mon goc dinh ren
Probability Plot of Do mòn dien cuc
Hình 4.10 Dạng phân phối chuẩn của thời gian gia công
Qua kiểm tra thì các dữ liệu có điểm phân phối (Hình 4.6-4.10) nằm dọc theo đường chuẩn và nằm trong khoảng giới hạn, tuân theo quy luật phân phối chuẩn
Thêm nữa, các thông tin thống kê P-Value (được trình bày phía bên phải đồ thị) cho thấy giá trị P của độ nhám, đường kính đỉnh ren, độ mòn góc đỉnh ren, độ mòn điện cực và thời gian gia công lần lượt là 0.351, 0.322, 0.345, 0.21, 0.775 lớn hơn mức ý nghĩa α 0.05, phép kiểm định thống kê lớn hơn nhiều so với mức ý nghĩa α là 0,05 Do vậy, có thể kết luận là các tập dữ liệu tuân theo quy luật phân phối chuẩn [15]
Sau khi kiểm tra các tập dữ liệu của mẫu thí nghiệm tuân theo quy luật phân phối chuẩn, ta hiến hành phân tích ảnh hưởng của các thông số cường độ dòng điện, thời gian phóng xung và thời gian xuống điện cực đến các thông sô đầu ra Đánh giá tỉ số S/N kết hợp với ANOVA để phân tích mức độ ảnh hưởng đến từng thông số đầu vào
Probability Plot of Thoi gian gia cong t
Theo kết quả phân tích phần mềm Minitab, giá trị tỉ số S/N với mức “Smaller is better” ở Bảng 4.8 và Hình 4.11 xếp hạng cao nhất là Amper với giá trị Delta là 7.15 tiếp theo giảm dần lần lượt Ton là 0.728 và Down là 0.46
Kết hợp Bảng 4.10, ta thấy dòng điện (Amper) ảnh hưởng nhiều nhất đến độ nhám 86.16%, tiếp theo là thời gian xung (Ton) 8.24% và thời gian xuống điện cực (Down) 5.6%
Hình 4.11Biểu đồ tỉ số S/N cho độ nhám
Từ Bảng 4.9 và Hình 4.12 ta thấy khi dòng điện tăng lên thì độ nhám bề mặt có xu hướng tăng mạnh Đối với thời gian xung Ton tăng lên thì độ nhám tăng lên ít Khi dòng điện tăng lên năng lượng phóng điện lớn, dưới tác động của năng lượng phóng điện tạo nên những vết lõm, năng lượng lớn vết lõm càng sâu và rộng nên độ nhám bề mặt chi tiết sẽ tăng lên Để giảm độ nhám bề mặt ta sẽ giảm cường độ dòng điện và thời gian xung điện xuống, khi đó năng lượng phóng điện giảm thì tốc độ bóc tách vật liệu giảm Còn đối với thời gian xuống điện cực Down thì ít ảnh hưởng đến độ nhám
Main Effects Plot for SN ratios ĐỘ NHÁM
Signal-to-noise: Smaller is better
Bảng 4.8 Giá trị tỉ số S/N
Hình 4.12 Biểu đồ mức độ ảnh hưởng đến độ nhám
Từ các giá trị ở Bảng 4.8, ta tính phần trăm ảnh hưởng của từ nhân tố ảnh hưởng đến độ nhám như Bảng 4.10
Bảng 4.10 Bảng phân tích ảnh hưởng đến độ nhám
STT Mức giá tri nhân tố
Main Effects Plot for Means ĐỘ NHÁM
Bảng 4.9 Mức độ ảnh hưởng
4.3.2 Sai lệch đường kính đỉnh ren
Theo kết quả phân tích phần mềm Minitab, giá trị tỉ số S/N với mức “Smaller is better” ở Bảng 4.11 và Hình 4.14 xếp hạng cao nhất là Ton với giá trị Delta là 13.06 tiếp theo giảm dần lần lượt là Amper với Delta là 4.81 và Down với Delta là 1.9 Kết hợp Bảng 4.13, ta thấy dòng điện (Amper) ảnh hưởng nhiều nhất đến độ nhám 86.16%, tiếp theo là thời gian xung (Ton) 8.24% và thời gian xuống điện cực (Down) 5.6%
Từ Bảng 4.12 và Hình 4.15, ta thấy khi dòng điện tăng lên thì sai lệch đường kính có xu hướng tăng lên Khi dòng điện tăng lên năng lượng phóng điện lớn, dẫn đến tốc độ bóc tách vật liệu và độ mòn điện cực tăng lên làm sai lệch kích thước Đối với Ton tăng lên thì sai lệch giảm xuống đến một giá trị nhất định sau đó tăng lên tăng lên ít Còn đối với Down thì ít ảnh hưởng đến sai lệch
Main Effects Plot for SN ratios Sai lệch đường kính đỉnh ren
Signal-to-noise: Smaller is better
Bảng 4.11 Giá trị tỉ số S/N đường kính đỉnh ren
Rank 1 2 33 Hình 4.13 Biểu đồ tỉ số S/N đường kính đỉnh ren
Từ các giá trị ở Bảng 4.11, ta tính phần trăm ảnh hưởng của từ nhân tố ảnh hưởng đến độ nhám như Bảng 4.13
Bảng 4.13 Bảng phân tích ảnh hưởng đến sai lệch đường kính
STT Mức giá tri nhân tố
Main Effects Plot for Means Sai lệch đường kính đỉnh ren
Bảng 4.12 Mức độ ảnh hưởng
Hình 4.14 Biểu đồ mức độ ảnh hưởng đến đường kính đỉnh ren
4.3.3.Độ mòn góc đỉnh ren
Theo kết quả phân tích phần mềm Minitab, giá trị tỉ số S/N với mức “Smaller is better” ở Bảng 4.14 và Hình 4.17 có xếp hạng cao nhất là Amper với giá trị Delta là 1.44, tiếp theo là Down với giá trị 0.35 và thấp nhất là Ton với Delta là 0.31 Kết hợp Bảng 4.17, ta thấy dòng điện (Amper) ảnh hưởng nhiều nhất đến độ mòn góc đỉnh ren 61.59%, tiếp theo thời gian xuống điện cực (Down) 22.84%, thời gian xung (Ton) 15.27%
Từ Hình 4.18 và Bảng 4.15, ta thấy khi giá trị của thông số đầu vào Amper và
Ton tăng lên thì độ mòn góc đỉnh ren có xu hướng tăng lên với giá trị Delta lần lượt là
0.0363 và 0.0083 Dòng điện và thời gian xung điện tăng lên mang năng lượng phóng lớn làm mòn các góc cạnh trên điện cực, từ đó gia công định hình tạo thành góc mòn trên chi tiết gia công Đối giá trị Down tăng lên thì độ mòn góc tăng lên nhưng đến giá trị Down
35 thì độ mòn giảm xuống nhưng sau đó lại giảm xuống
Main Effects Plot for SN ratios Độ mòn góc đỉnh ren
Signal-to-noise: Smaller is better
Bảng 4.14 Giá trị tỉ số S/N Độ mòn góc đỉnh ren
Hình 4.15 Biểu đồ tỉ số S/N cho độ mòn góc
Bảng 4.16 Bảng phân tích ảnh hưởng đến độ mòn góc đỉnh ren
STT Mức giá tri nhân tố
Theo kết quả phân tích phần mềm Minitab, giá trị tỉ số S/N với mức “Smaller is better” ở Bảng 4.17 và Hình 4.20 có xếp hạng cao nhất là Amper với giá trị Delta là 3.82,
Main Effects Plot for Means Độ mòn góc đỉnh ren
Hình 4.16 Biểu đồ mức độ ảnh hưởng đến độ mòn góc đỉnh ren Bảng 4.15 Mức độ ảnh hưởng
Chương 4 Trang 65 tiếp theo là Down với giá trị 0.91 và thấp nhất là Ton với Delta là 0.46 Kết hợp Bảng 4.19, ta thấy dòng điện (Amper) ảnh hưởng nhiều nhất đến độ mòn điện cực 66.64%, tiếp theo thời gian xuống điện cực (Down) 24.1%, thời gian xung (Ton) 6.26%
Từ Hình 4.21 và Bảng 4.18, ta thấy khi giá trị của thông số đầu vào Amper và Down tăng lên thì độ mòn điện cực có xu hướng tăng lên với giá trị Delta lần lượt là 0.0363 và 0.0083, tuy nhiên giá trị Down tăng lên sau đó không thay đổi Đối giá trị Ton tăng lên thì độ mòn giảm nhưng sau đó lại tăng lên với giá trị Delta 0.009, ít ảnh hưởng đến độ mòn điện cực
Main Effects Plot for SN ratios Độ mòn điện cực
Signal-to-noise: Smaller is better
Main Effects Plot for Means Độ mòn điện cực
Bảng 4.17 Giá trị tỉ số S/N độ mòn điện cực Level Amper Ton Down
Bảng 4.18 Mức độ ảnh hưởng
Hình 4.18 Biểu đồ mức độ đến độ mòn điện cực Hình 4.17 Biểu đồ tỉ số S/N độ mòn điện cực
Bảng 4.19 Bảng phân tích ảnh hưởng đến độ mòn góc đỉnh ren
STT Mức giá tri nhân tố
Theo kết quả phân tích phần mềm Minitab, giá trị tỉ số S/N với mức “Smaller is better” ở Bảng 4.23 và Hình 4.23 có xếp hạng cao nhất là Amper với giá trị Delta là 2.35, tiếp theo là Ton với giá trị 0.60 và thấp nhất là Down với Delta là 0.29 Kết hợp Bảng 4.13, ta thấy dòng điện (Amper) ảnh hưởng nhiều nhất đến thời gian gia công 72.4%, tiếp theo thời gian xung (Ton) 18.26%, thời gian xuống điện cực (Down) 9.34%
Từ Hình 4.24 và Bảng 4.24, ta thấy khi giá trị của thông số đầu vào Amper và Ton tăng lên thì thời gian gia công có xu giảm lên với giá trị Delta lần lượt là 3.32 và 0.84 Cường độ điện và thời gian xung là hai yếu tố chính tạo ra nguồn năng lượng phóng điện, khi tăng hai yếu tố này lên thì tốc độ bóc tách vật liệu tăng lên, do đó giảm thời gian gia công Đối giá trị Down tăng lên thì thời gian giảm nhưng sau đó thời gian gia công lại tăng lên với giá trị Delta 0.4
Phương trình hồi quy bậc 2
Theo phương pháp Taguchi thì ta đánh giá giá trị đáp ứng tại các mức giá trị và đánh giá mức độ ảnh hưởng các nhân tố đến thông số đầu ra chỉ theo các mức giá trị này Để thu được phương trình trình hồi quy ta sử dụng: bậc 1 hoặc bậc 2 Khi sử dụng phương trình hồi quy bậc 1, ta nội suy điểm đầu và điểm cuối miền giá trị nhân tố, do đó không đánh giá sự ảnh hưởng các nhân tố bên trong miền giá trị các nhân tố đến thông số đầu ra Để xét đến ảnh hưởng các nhân tố bên trong miền giá trị đến thông số đầu ra và tìm giá trị cực trị ta sử dụng phương trình hồi quy bậc 2 [16]
Theo kết quả phân tích phần mềm Minitab, ảnh hưởng của ba yếu tố đầu vào cường độ dòng điện (Amper), thời gian xung (Ton), thời gian xuống điện cực (Down) đến độ nhám của chi tiết dạng ren thể hiện ở Bảng 4.24, với độ tin cậy 95% (α =0.05) Các yếu tố Amper, Ton, Down và tương tác bậc 2 yếu tố Down ảnh hưởng đến độ nhám của chi tiết dạng ren do có giá trị P-Valve lần lượt là 0.000, 0.005, 0.017, 0.02 nhỏ hớn 0.05
Bảng 4.24 Phân tích phương sai cho độ nhám
Source DF Adj SS Adj MS F-Value P-Value Model 6 2.49193 0.41532 2524.85 0.000 Linear 3 2.48275 0.82758 5031.10 0.000 Amper 1 2.44056 2.44056 14836.81 0.000 Ton 1 0.03251 0.03251 197.65 0.005 Down 1 0.00968 0.00968 58.85 0.017 Square 3 0.00918 0.00306 18.60 0.051 Amper*Amper 1 0.00096 0.00096 5.83 0.137 Ton*Ton 1 0.00027 0.00027 1.64 0.329 Down*Down 1 0.00795 0.00795 48.34 0.020 Error 2 0.00033 0.00016
S R-sq R-sq(adj) R-sq(pred) 0.0128255 99.99% 99.95% 99.73%
Theo Biểu đồ Pareto ở Hình 4.13, các hệ số của Amper, Ton, Down và bậc 2 Down có ý nghĩa
Hình 4.22 Biểu đồ Pareto cho độ nhám
4.4.2 Sai lệch đường kính đỉnh ren
Theo kết quả phân tích phần mềm Minitab, ảnh hưởng của ba yếu tố đầu vào cường độ dòng điện (Amper), thời gian xung (Ton), thời gian xuống điện cực (Down) đến sai lệch đường kính đỉnh ren của chi tiết dạng ren thể hiện ở Bảng 4.25, với độ tin cậy 95% (α =0.05) Yếu tố đầu vào Amper ảnh hưởng lớn đến sai lệch đường kính đỉnh ren của chi tiết dạng ren do có giá trị P-Valve 0.023 nhỏ hớn 0.05 Các yếu tố Ton, Down và tương tác bậc 2 không ảnh hưởng, do có P-value lớn hơn 0.05
Bảng 4.25 Phân tích phương sai cho sai lệch đường kính đỉnh ren
Source DF Adj SS Adj MS F-Value P-Value
Pareto Chart of the Standardized Effects (response is Do_nham, α = 0.05)
S R-sq R-sq(adj) R-sq(pred)
Theo Biểu đồ Pareto cho sai lệch đường kính đỉnh ren ở Hình 4.23 thì hệ số của Amper có ý nghĩa
Hình 4.23 Biểu đồ Pareto cho sai lệch đường kính đỉnh ren
4.4.3.Độ mòn góc đỉnh ren
Theo kết quả phân tích phần mềm Minitab, ảnh hưởng của ba yếu tố đầu vào cường độ dòng điện (Amper), thời gian xung (Ton), thời gian xuống điện cực (Down) đến độ mòn góc đỉnh ren của chi tiết dạng ren thể hiện ở Bảng 4.26, với độ tin cậy 95% (α
=0.05) Các yếu tố đầu vào đều không có ý nghĩa (P-Value lớn hơn 0.05)
Pareto Chart of the Standardized Effects (response is Sai lech duong kinh dinh ren, α = 0.05)
Bảng 4.26 Phân tích phương sai cho độ mòn góc đỉnh ren
Source DF Adj SS Adj MS F-Value P-Value Model 6 0.002424 0.000404 3.34 0.248 Linear 3 0.002165 0.000722 5.98 0.147 Amper 1 0.001980 0.001980 16.40 0.056 Ton 1 0.000104 0.000104 0.86 0.451 Down 1 0.000081 0.000081 0.67 0.500 Square 3 0.000259 0.000086 0.71 0.628 Amper*Amper 1 0.000193 0.000193 1.60 0.333 Ton*Ton 1 0.000001 0.000001 0.01 0.924 Down*Down 1 0.000064 0.000064 0.53 0.542 Error 2 0.000242 0.000121
S R-sq R-sq(adj) R-sq(pred)
Biểu đồ Pareto cho độ mòn góc đỉnh ren ở Hình 4.24 các hệ số đều không có ý nghĩa
Hình 4.24 Biểu đồ Pareto cho độ mòn góc đỉnh ren
Pareto Chart of the Standardized Effects (response is Do mon goc dinh ren, α = 0.05)
Phân tích phần mềm Minitab cho thấy cường độ dòng điện (Amper) ảnh hưởng đáng kể đến độ mòn điện cực (P-value = 0.0123 < 0,05), trong khi thời gian xung (Ton) và thời gian xuống điện cực (Down), cũng như tương tác bậc 2 của chúng, không có tác động (P-value > 0,05).
Bảng 4.27 Phân tích phương sai cho độ mòn góc đỉnh ren
Source DF Adj SS Adj MS F-Value P-Value
S R-sq R-sq(adj) R-sq(pred) 0.0086871 97.65% 90.61% 52.48%
Biểu đồ Pareto cho độ mòn điện cực ở Hình 4.25 hệ số Amper có ý nghĩa, các hệ số còn lại không có ý nghĩa
Hình 4.25 Biểu đồ Pareto cho độ mòn điện cực
Theo kết quả phân tích phần mềm Minitab, ảnh hưởng của ba yếu tố đầu vào cường độ dòng điện (Amper), thời gian xung (Ton), thời gian xuống điện cực (Down) đến độ mòn điện cực của chi tiết dạng ren thể hiện ở Bảng 4.28, với độ tin cậy 95% (α =0.05) Yếu tố Amper ảnh hưởng hướng lớn đến độ mòn điện cực có P-value 0.0123 nhỏ hơn 0.05, trong khi đó các yếu tố Ton, Down và tương tác bậc 2 không ảnh hưởng (P- value>0.05)
Bảng 4.28 Phân tích phương sai cho thời gian gia công
Source DF Adj SS Adj MS F-Value P-Value
Amper*Amper 1 0.1820 0.1820 0.85 0.454 Ton*Ton 1 0.0053 0.0053 0.02 0.889 Down*Down 1 0.1369 0.1369 0.64 0.508
Pareto Chart of the Standardized Effects (response is Do mon dien cuc, α = 0.05)
S R-sq R-sq(adj) R-sq(pred)
Biểu đồ Pareto cho thời gian gia công ở Hình 4.26 hệ số của Amper có ý nghĩa
Hình 4.26 Biểu đồ Pareto cho thời gian gia công
Sau khi phân tích phương sai ANOVA từ Bảng 4.24 đến Bảng 4.28, có thể xác định rằng cường độ dòng điện (Amper), thời gian xung điện (Ton) và thời gian xuống điện cực (Down) là những yếu tố đầu vào có ảnh hưởng đáng kể đến các thông số đầu ra của quá trình gia công điện hóa, bao gồm độ nhám, sai lệch đường kính đỉnh ren, độ mòn góc đỉnh ren, độ mòn điện cực và thời gian công Dựa trên kết quả này, các phương trình hồi quy đã được thiết lập để dự đoán các thông số đầu ra dựa trên các giá trị của các yếu tố đầu vào.
Pareto Chart of the Standardized Effects (response is Thoi gian gia cong, α = 0.05)
Phương trình hồi quy dạng mã hóa: Độ nhám: Y1= 0.0556 + 0.7253 X1 + 0.0272 X2 + 0.2121 X3 - 0.06306 X3*X3
Sai lệch đường kính đỉnh: Y2 = 0.0107 + 0.0171 X1 Độ mòn điện cực: Y4 = 0.0870 - 0.0148 X1
Phương trình hồi quy dạng tự nhiên: Độ nhám = 0.3694 + 0.3403 Amper + 0.004196 Ton + 0.01659 Down -
Sai lệch đường kính đỉnh = -0.0111 + 0.00844 Amper Độ mòn điện cực 0.0570 - 0.00179 Amper
Thời gian gia công = 17.34 - 1.282 Amper