Ảnh hưởng các số thông số công nghệ đến năng suất, tiêu hao dây cắt trên máy cắt dây

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ẢNH HƢỞNG CÁC SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN NĂNG SUẤT, TIÊU HAO DÂY CẮT TRÊN MÁY CẮT DÂY Học viên: Hoàng Anh Toàn Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Văn Dự 1Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn ii ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP HOÀNG ANH TOÀN ẢNH HƢỞNG CÁC SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN NĂNG SUẤT, TIÊU HAO DÂY CẮT TRÊN MÁY CẮT DÂY CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. Nguyễn Văn Dự HỌC VIÊN Hoàng Anh Toàn KHOA ĐÀO TẠO SĐH BGH TRƢỜNG ĐHKTCN 2Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Trừ các phần tham khảo đã đƣợc nêu rõ trong luận văn. Tác giả Hoàng Anh Toàn 3Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn iv LỜI CẢM ƠN Tác giả đặc biệt xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Thầy giáo – PGS.TS. Nguyễn Văn Dự, ngƣời đã hƣớng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hƣớng đề tài, tổ chức thí nghiệm, định hƣớng khoa học, đến quá trình viết và hoàn chỉnh luận văn. Tác giả cũng chân thành cảm ơn Trung tâm thí nghiệm - Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp nơi tôi công tác và làm việc đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn. Tác giả bày tỏ lòng cảm ơn đến ngƣời vợ, bố mẹ luôn động và tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn này. Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp. Tác giả Hoàng Anh Toàn 4Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn v MỤC LỤC GIỚI THIỆU 1 0.1. Vấn đề nghiên cứu 1 0.2. Mục tiêu nghiên cứu 3 Các mục tiêu cụ thể là: 3 0.3. Nội dung đề tài 3 0.4. Kết quả chính đã đạt đƣợc 3 0.5. Cấu trúc luận văn 4 Luận văn đƣợc chia thành 4 chƣơng với các nội dung chính nhƣ sau. 4 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG CẮT DÂY 5 1.1. Tổng quan tài liệu 5 1.2. Các thông số cơ bản trên máy cắt dây 9 1.2.1. Điện áp đánh tia lửa điện U 9 1.2.2 Độ kéo dài xung T on (on time) 9 1.2.3. Thời gian ngừng phóng điện ( Toff) 9 1.2.4. Tốc độ cuốn dây (Vd) 10 1.2.5. Thông số lực căng dây (WT) 10 1.2.6. Áp lực nƣớc (WL) 10 1.2.7. Thông số trợ giúp thời gian phóng điện (T AN ) 10 1.2.8. Thông số trợ giúp thời gian ngừng phóng điện (T AFF ) 10 1.2.9. Khe hở phóng điện 10 Chƣơng 2: THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI THÍ NGHIỆM 12 2.1. Thiết kế thí nghiệm 12 2.1.1. Các giả thiết của thí nghiệm 12 2.1.2. Điều kiện thí nghiệm 12 2.1.4. Vật liệu gia công 13 2.2. Triển khai thí nghiệm 17 5Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn vi 2.2.1. Mô hình định tính quá trình cắt dây tia lửa điện 17 2.2.2. Các thông số đầu vào của thí nghiệm 18 Bảng 2.5. Phạm vi khảo sát các biến thí nghiệm 20 CHƢƠNG 3: CÁC KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21 3.1. Các kết quả thí nghiệm 21 3.1.1. Ảnh hƣởng của các thông số gia công đến nhám bề mặt 23 3.1.2. Ảnh hƣởng của các thông số gia công đến thời gian t 28 3.1.3. Ảnh hƣởng của các thông số gia công đến kích thƣớc gia công 33 3.1.4. Tối ƣu hoá đa mục tiêu 35 3.1.5. So sánh dây đã qua sử dụng và dây mới 37 3.1.5.1. So sánh thời gian 40 3.1.5.2. So sánh nhám 41 3.1.5.3. So sánh kích thƣớc 42 3.1.6. So sánh dây đã qua sử dụng và dây mới để gia công sản phẩm lỗ cối 43 3.1.6.2. So sánh nhám bề mặt 45 3.1.6.3. So sánh thời gian cắt 46 3.1.6.4. So sánh độ côn 47 3.2. Kết luận 47 Chƣơng 4: KẾT LUẬN CHUNG VÀ ĐỀ SUẤT 49 4.1. Kết luận chung 49 4.2. Các hƣớng nghiên cứu tiếp theo có thể là: 51 6Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Chi tiết cắt dạng bậc thang bằng máy cắt dây EDM 5 Hình 1.2. Lỗi xảy ra khi cắt góc, hình ảnh lỗi ở góc 45 0 6 Hình 1.3. Ảnh hƣởng của lực căng dây đến độ chính xác kích thƣớc 6 Hình 1.4. Biến dạng của dây khi cắt côn do độ cứng dây, lực và mô men tác dụng lên dây 8 Hình 1.5. Sơ đồ hệ thống dây di chuyển với động cơ điện một chiều 9 Hình 1.6. Lỗi bên trong và bên ngoài trong việc cắt góc 9 Hình 2.1. Máy cắt dây CW322S 13 Hình 2.2. Máy đo tọa độ 3 chiều Beyond Crysta C544 15 Hình 3.1. Đồ thị đƣờng mức nhám bề mặt phụ thuộc Vd và T 0ff khi U=45v 27 Hình 3.2. Đồ thị quan hệ nhám bề mặt phụ thuộc Vd và T off khi U=45v 27 Hình 3.3. Đồ thị đƣờng mức thời gian t phụ thuộc T on và T 0ff khi U=45v 32 Hình 3.4. Đồ thị quan hệ thời gian t phụ thuộc Vd và T off khi U=45v 32 Hình 3.5. Đồ thị tối ƣu hóa theo đồng thời chỉ tiêu nhám bề mặt và thời gian 36 Hình 3.6. Ảnh chụp dây mới và dây đã qua sử dụng 37 Hình 3.7. Ảnh chụp và phân tích thành phần dây đã qua sử dụng bằng máy SEM 37 Hình 3.8. Mẫu dây đã qua sử dụng đƣợc chụp bằng máy SEM 38 Hình 3.9. Mẫu dây mới đƣợc chụp bằng máy SEM 38 Hình 3.10. Thiết bị thu hồi lại dây đã qua sử dụng 39 Hình 3.11. Biên dạng lập trình trên máy CW322S 39 Hình 3.12. Sản phẩm cắt thí nghiệm 40 Hình 3.13. Kết quả thời gian theo 2-Sample t 40 Hình 3.14. Đồ thị phân bố thời gian cắt; nét đứt biểu diễn thời gian cắt bằng dây mới, nét liền biểu diễn thời gian cắt dây cũ 40 Hình 3.15. Kết quả nhám theo 2-Sample t 41 7Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn viii Hình 3.16. Đồ thị phân bố Nhám; nét đứt biểu diễn nhám bề mặt cắt bằng dây mới, 41 nét liền biểu diễn nhám bề mặt cắt dây cũ 41 Hình 3.17. Kết quả kích thƣớc theo 2-Sample t 42 Hình 3.18. Đồ thị phân bố kích thƣớc; nét liền biểu diễn cắt bằng dây mới, 42 nét đứt biểu diễn cắt dây cũ 42 Hình 3.19. Kết quả sai số độ trụ trái theo 2-Sample t 43 Hình 3.20. Đồ thị phân bố độ trụ trái; nét liền biểu diễn sai số độ trụ trái cắt bằng dây mới, nét đứt biểu diễn sai số độ trụ trái cắt băng dây cũ 44 Hình 3.21. Kết quả sai số độ trụ phải theo 2-Sample t 44 Hình 3.22. Đồ thị phân bố độ trụ phải; nét liền biểu diễn sai số độ trụ phải cắt bằng dây mới, nét đứt biểu diễn sai số độ trụ phải cắt băng dây cũ 44 Hình 3.23. Kết quả nhám bề mặt theo 2-Sample t 45 Hình 3.24. Đồ thị phân bố nhám bề mặt; nét liền biểu diễn nhám bề mặt cắt bằng dây mới, nét đứt biểu diễn nhám bề mặt cắt băng dây cũ 45 Hình 3.25. Kết quả thời gian cắt theo 2-Sample t 46 Hình 3.26. Đồ thị phân bố thời gian cắt; nét liền biểu diễn thời gian cắt bằng dây mới, nét đứt biểu diễn thời gian cắt băng dây cũ 46 Hình 3.27. Kết quả sai số độ côn trái theo 2-Sample t 47 Hình 3.28. Đồ thị phân bố độ côn phải; nét liền biểu diễn độ côn phải cắt bằng dây mới, nét đứt biểu diễn độ côn phải cắt băng dây cũ 47 8Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Các thông số kỹ thuật của máy 12 Bảng 2.4. Tính năng kỹ thuật của máy đo CMM C544 16 Bảng 2.5. Phạm vi khảo sát các biến thí nghiệm 20 Bảng 3.1. Kế hoạch thí nghiệm theo Vd, Toff, U 23 Bảng 3.2. Kết quả thí nghiệm nghiệm tối ƣu hóa nhám bề mặt theo Vd, Toff, U 23 Bảng 3.3. Phân tích kết quả thí nghiệm tối ƣu nhám bề mặt theo Vd, T off , U . 25 Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm nghiệm tối ƣu hóa thời gian t theo Vd, T off , U 28 Bảng 3.5. Phân tích kết quả thí nghiệm tối ƣu hóa thời gian t theo Vd, T off , U 29 Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệm nghiệm tối ƣu hóa sai số gia công theo Vd, T off , U 33 Bảng 3.7. Phân tích kết quả thí nghiệm tối ƣu hóa sai số gia công theo Vd, T off , U 34 9Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn 1 GIỚI THIỆU 0.1. Vấn đề nghiên cứu Sự phát triển của khoa học kỹ thuật những năm gần đây gắn liền với sự ra đời của các vật liệu mới với các ƣu điểm nổi bật nhƣ: độ bền, độ cứng cao, khả năng chịu nhiệt, chịu mài mòn tốt …Thực tế này đòi hỏi cần phải phát triển các công nghệ gia công mới để gia công những vật liệu đó (phƣơng pháp gia công không truyền thống). Một trong những phƣơng pháp đó là phƣơng pháp gia công tia lửa điện (EDM), đƣợc hai vợ chồng ngƣời Nga Lazarenko tìm ra vào năm 1943. Ngày nay, gia công cắt dây bằng tia lửa điện là một trong các phƣơng pháp gia công tia lửa điện đang đƣợc sử dụng hết sức rộng rãi. Phƣơng pháp này thƣờng đƣợc biết đến với tên gọi gia công WEDM (Wire Electrical Discharge Machine). Đây là phƣơng pháp gia công đƣợc phát minh và sử dụng rộng rãi trên thế giới vào những năm 50 của thế kỷ XX nhƣng ít tự động hóa. Ngày nay nhờ sự phát triển của điều khiển số và công nghệ thông tin mà phƣơng pháp này đã đƣợc hiện đại hóa rất cao và trang bị điều khiển số CNC trên các máy WED. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là: - Có khả năng cắt hầu hết các loại vật liệu dẫn điện. - Độ chính xác cao (độ bóng Ra = 1,6 - 0,8 μm). - Chi tiết gia công có độ dầy lớn (có thể đạt tới 500 mm). - Gia công đƣợc những lỗ, rãnh định hình có kích thƣớc rất nhỏ. - Cắt đƣợc các hình dạng 3D đặc biệt. - Cắt các công tua phức tạp. Đã có nhiều nghiên cứu sử dụng nhằm nâng cao chất lƣợng, hiệu quả của máy cắt dây [1-21]. Các nghiên cứu thƣờng tập trung đánh giá ảnh hƣởng của các thông số công nghệ đến chất lƣợng gia công, chẳng hạn: Ảnh hƣởng điện áp servo, tốc độ dich chuyển điện cực đến sai số độ dày 10Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn [...]... khả năng sử dụng lại dây cắt 0.2 Mục tiêu nghiên cứu Các mục tiêu cụ thể là:  Đánh giá khả năng sử dụng lại dây cắt;  So sánh năng suất, chất lƣợng sản phẩm cắt bằng dây mới với sản phẩm cắt bằng dây đã qua sử dụng;  Ảnh hƣởng của các thông số công nghệ đến năng suất, nhám bề mặt, độ chính xác gia công khi sử dụng dây đã qua sử dụng 0.3 Nội dung đề tài  Thí nghiệm sàng lọc để xác định các thông số. .. một cách tiếp cận mới để dự đoán sai số góc khi gia công bề mặt côn bằng phƣơng pháp gia công cắt dây tia lửa điện Bài báo đã sử dụng kỹ thuật thiết kế thí nghiệm ( DOE) để phân tích một cách hệ thống các ảnh hƣởng của thông số quá trình cắt nhƣ các thông số về điện, các thông số về đặc tính của dây đến sai số góc côn gia công Các kết quả phân tích cho thấy, ảnh hƣởng của các ứng xử cơ học của dây đến. .. CN-CTM khi cắt lát với chiều dày cắt thay đổi [1]; ảnh hƣởng của tốc độ cắt đến đến độ chính xác của biên dạng góc khi cắt trên máy cắt dây [2] Một số nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng lực căng dây đến chất lƣợng và độ chính xác hình học của chi tiết khi gia công trên máy cắt dây [3]; Gần đây nhám bề mặt và năng suất [4-19-21] đã đƣợc các tác giả nghiên cứu với những ảnh hƣởng của các thông số đầu vào... đƣợc đầu tƣ một máy cắt dây CNC CW-322S Đến nay đã có một số luận văn cao học đã thực hiện trên máy này của trƣờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp [19-21] Các nghiên cứu này tập trung đánh giá ảnh hƣởng của các thông số công nghệ đến nhám bề mặt và năng suất cắt [19-21]; chiều rộng khe hở rãnh cắt [20] Tuy vậy, vẫn chƣa quan tâm đến tổn hao dụng cụ (dây cắt) một cách đồng thời với việc tối ƣu về năng suất và... thông số công nghệ có ảnh hƣởng lớn đến năng suất, độ chính xác gia công khi sử dụng đã qua sử dụng  Mô hình hoá quan hệ giữa các thông số công nghệ với các hàm mục tiêu nói trên  So sánh năng suất, chất lƣợng giữa dây mới và dây đã qua sử dụng  Thí nghiệm, đánh giá gia công bằng dây đã qua sử dụng 0.4 Kết quả chính đã đạt đƣợc Đề tài đã tiến hành các thí nghiệm sàng lọc để tìm ra bộ thông có ảnh hƣởng... gia công cũng nhƣ làm nguội bề mặt gia công 1.2.4 Tốc độ cuốn dây (Vd) Đây là thông số có ảnh hƣởng đến năng suất, chất lƣợng bề mặt cũng nhƣ độ chính xác kích thƣớc.Tốc độ cuốn càng nhanh thì chất lƣợng bề mặt càng tốt, năng suất cao nhƣng dẫn đến tổn hao nhiều dây cắt dẫn đến giá thành tăng và tốc độ cuốn dây chậm thì ngƣợc lại 1.2.5 Thông số lực căng dây (WT) Thông số này có ảnh hƣởng rất nhiều đến. .. dụng quay vòng dây cắt, nhƣng lại sử dụng dây đặc chủng làm bằng Molipden Đề tài này đƣợc thực hiện nhằm nghiên cứu đánh giá khả năng tái sử dụng dây đồng trên máy cắt dây Năng suất và chất lƣợng gia công đƣợc chọn làm hai mục tiêu đánh giá đối chứng cho hai nhóm sản phẩm đƣợc gia công bằng dây mới và dây đã qua sử dụng Các thông số công nghệ dùng cho dây tái sử dụng đƣợc tối ƣu hóa đa mục tiêu nhằm khai... quá trình cắt dây tia lửa điện Quá trình cắt dây tia lửa điện đƣợc mô tả bao gồm các thông số đầu vào là các thông số về điện nhƣ dòng điện Ie, điện áp xung Ui, độ kéo dài xung ti, khoảng cách xung t0 … và các thông số điện cực, về dung dịch điện môi, chƣơng trình gia công và các loại nhiễu trong quá trình gia công Đầu ra là các yếu tố nhƣ kích thƣớc gia công, độ bóng bề mặt, năng suất gia công Có thể... chính xác gia công, nếu lực căng dây không đủ thì sẽ dẫn đến sai số về hình dáng hình học, sai số về góc…và năng suất cắt sẽ giảm, nếu lực căng dây lớn quá sẽ gây đứt dây cắt trong quá trình gia công 1.2.6 Áp lực nước (WL) Trong quá trình gia công thì thông số này đóng vai trò thổi nƣớc vào quá trình gia công để thổi phoi ra tại vùng cắt và giúp làm mát trong quá trình gia công 1.2.7 Thông số trợ giúp... số đầu vào nhƣ vậy và dải điều chỉnh của máy hạn chế ta phải tiến hành thí nghiệm sàng lọc để tìm ra thông số ảnh hƣởng mạnh nhất đến các yêu cầu ở sản phẩm đầu ra Với mỗi mẫu thí nghiệm đƣợc gia công trong một chế độ gia công (với các thông số điều khiển) nhất định, các thông số điều khiển này sẽ thay đổi trong khoảng điều chỉnh cho phép của thiết bị thí nghiệm và ta đã tìm ra đƣợc 3 thông số có ảnh . KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ẢNH HƢỞNG CÁC SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN NĂNG SUẤT, TIÊU HAO DÂY CẮT TRÊN MÁY CẮT DÂY . ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP HOÀNG ANH TOÀN ẢNH HƢỞNG CÁC SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN NĂNG SUẤT, TIÊU HAO DÂY CẮT TRÊN MÁY CẮT DÂY CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN. 3.1.1. Ảnh hƣởng của các thông số gia công đến nhám bề mặt 23 3.1.2. Ảnh hƣởng của các thông số gia công đến thời gian t 28 3.1.3. Ảnh hƣởng của các thông số gia công đến kích thƣớc gia công