Nâng cao độ chính xác biên dạng góc ngoài khi cắt trên máy cắt dây CW-322S

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 1- Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT` ĐỀ TÀI: NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC BIÊN DẠNG GÓC NGOÀI KHI CẮT TRÊN MÁY CẮT DÂY CW-322S HÀ TOÀN THẮNG THÁI NGUYÊN - 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 2- Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC BIÊN DẠNG GÓC NGOÀI KHI CẮT TRÊN MÁY CẮT DÂY CW-322S Học viên: Hà Toàn Thắng Lớp: CHK12 Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Người HD khoa học: PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HD KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe HỌC VIÊN Hà Toàn Thắng THÁI NGUYÊN - 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 3- Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết có luận văn thân thực hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè Ngoài tài liệu tham khảo liệt kê, số liệu kết thực nghiệm trung thực chưa công bố công trình khác Thái Nguyên, ngày 10 tháng 10 năm 2011 Ngƣời thực Hà Toàn Thắng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 4- Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy LỜI CẢM ƠN Cùng với xu phát triển xã hội, ngành khoa học kỹ thuật có bước tiến vượt bậc Đặc biệt sản xuất khí đại thay sản xuất truyền thống, sản phẩm khí ngày đòi hỏi độ xác, độ tin cậy cao Với mong muốn nâng cao độ xác sản phẩm gia công máy công cụ nói chung máy cắt dây nói riêng; hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè, tác giả thực đề tài :“Nâng cao độ xác biên dạng góc cắt máy cắt dây CW-322S” Trong thời gian thực đề tài, tác giả nhận quan tâm lớn nhà trường, Khoa, Phòng, Ban chức năng, thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Tác giả bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè, Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp tận tình hướng dẫn trình thực luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Sau đại học, giáo viên giảng dạy đồng nghiệp Tác giả chân thành cảm ơn Trung tâm thí nghiệm giáo viên thuộc trung tâm tạo điều kiện thiết bị giúp đỡ trình sử dụng thiết bị để thực luận văn Mặc dù cố gắng, song kiến thức kinh nghiệm hạn chế, nên chắn luận văn không tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy cô giáo đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn ! Thái Nguyên, ngày 10 tháng 10 năm 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 5- Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục bảng biểu Danh mục đồ thị, hình vẽ MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài 9 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài 10 Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu 11 Nội dung đề tài 11 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN 13 1.1 Đặc điểm phương pháp gia công tia lửa điện 13 1.1.1 Các đặc điểm phương pháp gia công tia lửa điện 13 1.1.2 Khả công nghệ phương pháp gia công tia lửa điện 14 1.2 Các phương pháp gia công tia lửa điện 14 1.2.1 Phương pháp gia công xung định hình 14 1.2.2 Phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện 14 1.2.3 Các phương pháp khác 14 1.3 Các hướng nghiên cứu cắt dây 16 1.3.1 Tối ưu hóa tham số trình gia công tia lửa điện 16 1.3.2 Giám sát điều khiển trình gia công tia lửa điện 18 1.4 Cơ sở công nghệ trình gia công tia lửa điện 18 1.4.1 Cơ sở công nghệ 18 1.4.1.1 Bản chất vật lý 18 1.4.1.2 Cơ chế bóc tách vật liệu 23 1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình gia công tia lửa điện 24 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 6- Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy 1.4.2.1 Các đặc tính điện phóng tia lửa điện 24 1.4.2.2 Dòng điện, bước dòng điện 28 1.4.2.3 Ảnh hưởng khe hở phóng điện δ 29 1.4.2.4 Ảnh hưởng điện dung C 31 1.4.2.5 Ảnh hưởng diện tích vùng gia công 32 1.4.2.6 Ảnh hưởng ăn mòn điện cực 33 1.5 Lượng hớt vật liệu gia công tia lửa điện 33 1.6 Chất lượng bề mặt 34 1.6.1 Độ nhám bề mặt 34 1.6.2 Vết nứt tế vi ảnh hưởng nhiệt 35 1.7 Độ xác tạo hình gia công tia lửa điện 36 1.8 Các tượng xấu gia công tia lửa điện 37 1.8.1 Hồ quang 37 1.8.2 Ngắn mạch, sụt áp 38 1.8.3 Xung mạch hở, dòng điện 38 1.8.4 Sự nhiệt chất điện môi 39 1.9 Các yếu tố không điều khiển 39 1.9.1 Nhiễu hệ thống 39 1.9.2 Nhiễu ngẫu nhiên 39 1.10 Dung dịch chất điện môi gia công tia lửa điện 40 1.10.1 Nhiệm vụ dung dịch chất điện môi 40 1.10.2 Các loại chất điện môi 41 1.10.3 Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi 42 1.10.4 Các loại dòng chảy chất điện môi 43 1.10.5 Hệ thống lọc chất điện môi 45 CHƢƠNG 2: MÁY CẮT DÂY VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG 48 2.1 Sơ máy cắt dây tia lửa điện (wire cutting machine) 48 2.1.1 Công dụng máy cắt dây tia lửa điện 49 2.1.2 Đặc điểm phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện 49 2.1.2.1 Ưu điểm 49 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 7- Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy 2.1.2.2 Nhược điểm 49 2.2 Điện cực vật liệu điện cực 50 2.2.1 Yêu cầu vật liệu làm điện cực 50 2.2.2 Các loại dây điện cực 51 2.3 Sự thoát phoi cắt dây tia lửa điện 51 2.4 Nhám bề mặt cắt dây 52 2.5 Các thông số điện điều khiển máy cắt dây tia lửa điện 53 2.5.1 Dòng phóng tia lửa điện Ie bước xung điện 53 2.5.2 Độ kéo dài xung ti 53 2.5.3 Khoảng cách xung t0 54 2.5.4 Điện áp đánh lửa Ui 54 2.5.5 Khe hở phóng điện 54 2.6 Lập trình gia công máy cắt dây 55 2.6.1 Các trục điều khiển hệ tọa độ 55 2.6.2 Các chức “G” 56 2.7 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ xác gia công 66 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC BIÊN DẠNG KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY CẮT DÂY CW-322S 75 3.1 Hiện tượng trễ dây biện pháp giảm trễ dây gia công tia lửa điện 75 3.2 Thiết kế thí nghiệm 80 3.2.1 Các giả thiết thí nghiệm 80 3.2.2 Điều kiện thí nghiệm 80 3.2.2.1 Thiết bị thí nghiệm 80 3.2.2.2 Vật liệu gia công 81 3.2.2.3 Các thiết bị đo 82 3.3 Thực nghiệm 84 3.3.1 Mô hình hóa trình cắt dây tia lửa điện 84 3.3.2 Các thông số đầu vào thí nghiệm 84 3.4 Khảo sát độ xác gia công 86 3.5 Phương pháp đánh giá 91 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 8- Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy 3.6 Phương trình đường tròn qua điểm đo 92 3.6.1 Đường cong 2D kỹ thuật 92 3.6.2 Các phương pháp nối trơn đường cong 93 3.6.3 Ứng dụng xây dựng phương trình đường cong 94 Kết luận chung 106 Tài liệu tham khảo 108 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 9- Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Danh mục mã G Bảng 2.2 Danh mục mã M Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật máy cắt dây CW-322S Bảng 3.2 Tính kỹ thuật máy đo CMM C544 Bảng 3.3 Kết tính sai số chưa có lượng bù Bảng 3.4 Kết tính sai số có lượng bù sai số Bảng 3.5 Đối chiếu sai số gia công không bù có bù sai số gia công DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý gia công tia lửa điện Hình 1.2 Pha đánh lửa Hình 1.3 Sự hình thành kênh phóng điện Hình 1.4 Sự hình thành bốc vật liệu Hình 1.5 Đồ thị điện áp dòng điện xung phóng điện Hình 1.6 Mối quan hệ Vw ti [1] Hình 1.7 Mối quan hệ θ ti [1] Hình 1.8 Mối quan hệ Rmax ti (với ti = td + te) [1] Hình 1.9 Ảnh hưởng ti t0 đến suất gia công [1] Hình 1.10 Ảnh hưởng khe hở phóng điện δ Hình 1.11 Quan hệ η ap [1] Hình 1.12 Ảnh hưởng điện dung C [1] Hình 1.13 ảnh hưởng diện tích vùng gia công F [1] Hình 1.14 Các thông số ảnh hưởng đến suất gia công EDM Hình 1.15 Vùng ảnh hưởng nhiệt bề mặt phôi Hình 1.16 Hiện tượng hồ quang điện [1] Hình 1.17 Hiện tượng ngắn mạch sụt áp [1] Hình 1.18 Hiện tượng xung mạch hở [1] Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 10- Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Hình 1.19 Dòng chảy bên Hình 1.20 Dòng chảy áp lực Hình 2.1 Sơ đồ máy cắt dây tia lửa điện Hình 2.2 Các trường hợp khó gia công dòng chảy đồng trục Hình 2.3 Khe hở phóng điện gia công cắt dây tia lửa điện Hình 2.4 Cấu hình trục XYUV Hình 2.5 Các lệnh dịch chuyển đường kính dây G41/G42 Hình 2.6 Sự cân lực cắt thẳng sai số hình học cắt góc Hình 3.1 Hiện tượng trễ dây cắt dây cắt góc Hình 3.2 Ảnh hưởng trễ dây cắt góc vuông Hình 3.3 Phương pháp giảm trễ dây cắt góc Hình 3.4 Phương pháp chạy dây đường parabol Hình 3.5 Hiện tượng trễ dây gia công Hình 3.6 Máy cắt dây CW-322S Hình 3.7 Ảnh máy đo tọa độ chiều Beyond Crysta C544 Hình 3.8 Sơ đồ qui trình bù sai số Hình 3.9 Biên dạng chi tiết gia công Hình 3.10 Lập trình gia công biên dạng xác định hướng cắt Hình 3.11 Thiết lập thông số đường kính dây lượng bù khe hở phóng điện Hình 3.12 Thiết lập thông số bù G41 Hình 3.13.Mô trình cắt dây 3D Hình 3.14 Mặt phẳng đo biên dạng Hình 3.15 Ảnh đo biên dạng máy đo CMM Hình 3.16 Biên dạng chi tiết đo máy CMM Hình 3.17 Chương trình tính sai số phần mềm Matlab cắt chưa bù sai số Hình 3.18 Chương trình tính sai số phần mềm Matlab cắt có bù sai số Hình 3.19.Giới hạn sai số độ trễ dây gây PHẦN MỞ ĐẦU Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... cậy cao Với mong muốn nâng cao độ xác sản phẩm gia công máy công cụ nói chung máy cắt dây nói riêng; hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè, tác giả thực đề tài : Nâng cao độ xác biên dạng góc cắt máy. .. nghệ chế tạo máy ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC BIÊN DẠNG GÓC NGOÀI KHI CẮT TRÊN MÁY CẮT DÂY CW-322S Học... yếu tố ảnh hưởng tới độ xác gia công 66 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC BIÊN DẠNG KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY CẮT DÂY CW-322S 75 3.1 Hiện tượng trễ dây biện pháp giảm trễ dây gia công tia lửa