Tạo hình các bề mặt phức tạp và gia công trân máy cắt dây tia lửa điện

` Mục lục Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ Lời Mở ĐầU CHƯƠNG 1: tổng quan 1.1 Các nguyên lý gia công tạo hình bề mặt 1.1.1 Gia công định hình 1.1.2 Gia công bao hình 1.1.3 Động học gia công 11 1.2 Tổng quan công nghệ gia công tia lửa điện 22 1.2.1 Sơ l-ợc lịch sử phát triển công nghệ gia công tia lửa điện 22 1.2.2 Đặc điểm khả công nghệ gia công tia lửa điện 24 1.2.3 Nguyên lý gia công tia lửa điện 25 1.2.4 Bản chất vật lý trình phóng tia lửa điện 26 1.2.5 Cơ chế bóc kim loại gia công tia lửa điện 28 1.3 Năng suất gia công 31 1.3.1 ảnh h-ởng khe hở phóng điện 32 1.3.2 ảnh h-ởng điện dung C 33 1.3.3 ảnh h-ởng diện tích gia công F 34 1.4 Các ph-ơng pháp gia công tia lửa điện 35 1.4.1 Ph-ơng pháp gia công xung định hình 35 1.4.2 Ph-ơng pháp gia công cắt dây tia lửa điện 37 1.5 Các t-ợng xấu gia công tia lửa điện 48 1.5.1 Hồ quang 48 1.5.2 Ngắn mạch, sụt áp 49 1.5.3 Xung mạch hở dòng điện 49 1.5.4 Sự nhiệt chất điện môi 49 1.5.5 Nhiễu 50 ` 1.6 Chất điện môi gia công tia lửa điện 50 1.6.1 Nhiệm vụ chất điện môi 50 1.6.2 Các loại chất điện môi 52 1.6.3 Các tiêu đánh giá chất điện môi 53 1.6.4 Các loại dòng chảy chất điện môi lỗi dòng chảy 54 1.6.5 Hệ thống lọc chất điện môi 56 1.7 Các nghiên cứu gia công cắt dây tia lửa điện 57 1.7.1 Nghiên cứu thiết bị cắt dây 58 1.7.2 Nghiên cứu vật liệu dây cắt dung dịch điện môi 59 1.7.3 Nghiên cứu giám sát trình gia công 61 1.7.4 Nghiên cứu chất l-ợng chi tiết gia công tối -u hóa thông số công nghệ 62 1.8 Nghiên cứu số ứng dụng cắt dây tia lửa điện 64 1.8.1 Gia công vật liệu đặc biệt 64 1.8.2 Gia công tế vi cắt dây tia lửa điện 65 1.8.3 Mở rộng khả công nghệ ph-ơng pháp cắt dây tia lửa điện 66 1.9 Kết luận ch-ơng 67 1.10 H-ớng nghiên cứu Luận văn 68 Ch-ơng 2: sở lý thuyết lựa chọn thiết bị thí nghiệm 69 2.1 thông số công nghệ trình gia công cắt dây tia lửa điện 69 2.1.1 Nhóm thông số điện 69 2.1.2 Nhóm thông số không điện 74 2.1.3 Nhóm thông số dây cắt 75 2.1.4 Nhóm thông số phôi 79 2.2 Các tiêu đánh giá chất l-ợng trình gia công tia lửa điện 79 2.2.1 Chất l-ợng chi tiết gia công 79 2.2.2 Khe hở phóng điện 81 2.2.3 Năng suất gia công 82 ` 2.3 Lựa chọn thiết bị thực nghiệm luận văn 83 2.3.1 Máy cắt dây 83 2.3.2 Máy đo độ nhấp nhô bề mặt 84 2.4 Kết luận ch-ơng 85 CHƯƠNG 3: nghiên cứu chất l-ợng bề mặt chi tiết gia công cắt dây tia lửa điện 86 3.1 Cơ sơ nghiên cứu 86 3.2 Vật liệu thí nghiệm 87 3.2.1 Vật liệu 87 3.2.2 Vật liệu điện cực chất điện môi 87 3.2.3 Các thông số cố định khác 87 3.3 Tiến hành thí nghiệm 88 3.3.1 ảnh h-ởng điện áp phóng điện Ue đến độ nhấp nhô bề mặt 88 3.3.2 ảnh h-ởng dòng phóng điện Ie đến độ nhấp nhô bề mặt 91 3.3.3 ảnh h-ởng chiều dày phôi đến độ nhấp nhô bề mặt 94 3.3.4 ảnh h-ởng thời gian xung đến độ nhấp nhô bề mặt 97 3.3.5 ảnh h-ởng góc nghiêng dây đến độ nhấp nhô bề mặt 100 3.4 Kết luận ch-ơng 104 KếT LUậN CHUNG 105 TàI LIệU THAM KHảO 107 ` Danh mục bảng Số bảng Tên bảng Trang Bảng 2.1 Giá trị Ue số cặp vật liệu 65 Bảng 2.2 Thuộc tính điện số vật liệu dây 67 Bảng 2.3 Các loại dây cắt phạm vi ứng dụng 69 Bảng 2,4 Giá trị nhiệt số vật liệu 70 Bảng 3.1 Thành phần hóa học thép SKD61 79 ` Danh mục hình vẽ Số hình Tên hình Trang Hình 1.1 Sơ đồ phay bánh dao phay đĩa modun Hình 1.2 Sơ đồ phay lăn 10 Hình 1.3 Phay bao hình bề mặt t- 11 Hình 1.4 Sơ đồ chuyển động quanh nhóm II 13 Hình 1.5 Sơ đồ tổ hợp hai chuyển động thẳng nhóm III 14 Hình 1.6 Sơ đồ tổ hợp hai chuyển động quay nhóm IV 15 Hình 1.7 Sơ đồ tổ hợp hai chuyển động thẳng quay nhóm V 16 Hình 1.8 Sơ đồ tổ hợp chuyển động nhóm VI 17 Hình 1.9 Sơ đồ tổ hợp chuyển động nhóm VIII 18 Hình 1.10 Chuyển đổi hệ tọa độ 20 Hình 1.11 Hai loại hình gia công EDM 22 Hình 1.12 Nguyên lý gia công EDM 24 Hình 1.13 Sự hình thành kênh dẫn điện 25 Hình 1.14 Sự phóng điện qua kênh dẫn điện 27 Hình 1.15 Sự hóa rắn vật liệu phục hồi 30 Hình 1.16 Các miệng núi lửa hình thành liên tiếp 31 Hình 1.17 ảnh huởng điện dung C tới suất hớt vật liệu V0 32 Hình 1.18 ảnh hởng diện tích F tới suất V0 33 Hình 1.19 Máy xung định hình 35 Hình 1.20 Sơ đồ gia công máy cắt dây EDM 39 Hình 1.21 Máy cắt dây EDM 39 Hình 1.22 Cấu hình trục cho máy cắt dây 41 Hình 1.23 Các trờng hợp khó khăn dòng chảy đồng trục 43 Hình 1.24 ảnh h-ởng lực sinh vùng gia công đến độ xác 43 Hình 1.25 Sản phẩm cắt dây tia lửa điện 47 Hình 1.26 Cấu trúc tinh thể CBN1000 48 Hình 1.27 Gia công MWEDM 50 ` Hình 1.28 Nguyên lý tiện WEDM sản phẩm gia công 52 Hình 2.1 Biểu đồ thông số công nghệ tiêu đánh giá chất lợng 74 Hình 2.2 Đồ thị điện áp dòng điện xung điện 75 Hình 2.3 Máy cắt dây FI440CC hãng AgieCharmills 88 Hình 2.4 Máy SURFTEST JS 301 89 Hình 3.1 Biểu đồ ảnh hởng điện áp phóng điện Ue đến độ nhấp nhô bề mặt 92 Hình 3.2 Biểu đồ ảnh hởng cờng độ dòng phóng điện Ie đến độ nhấp nhô bề mặt 95 Hình 3.3 Biểu đồ ảnh hởng chiều dày phôi h đến độ nhấp nhô bề mặt 98 Hình 3.4 Biểu đồ ảnh hởng chiều dày phôi h đến độ nhấp nhô bề mặt 101 Hình 3.5 Biểu đồ ảnh hởng góc nghiêng dây đến độ nhấp nhô bề mặt 104 Hình 3.6 Chi tiết gia công 106 ` Lời Mở ĐầU Ra đời cách khoảng 70 năm (1944), công nghệ gia công tia lửa điện ngày củng cố vị vững lĩnh vực gia công khí, đặc biệt gia công dạng bề mặt phức tạp, kích th-ớc nhỏ, chiều dày phôi lớn cứng Tại Việt Nam, ngày nhiều doanh nghiệp đầu t- thiết bị gia công tia lửa điện nói chung máy cắt dây tia lửa điện nói riêng nhằm mở rộng khả sản xuất, đặc biệt lĩnh vực gia công khuôn mẫu Tuy vậy, tr-ờng Đại học, Viện nghiên cứu n-ớc ta ch-a đ-ợc đầu t- nhiều loại thiết bị nên tài liệu tham khảo đề tài nghiên cứu nhiều hạn chế Trong đội ngũ kỹ thuật doanh nghiệp lại sử dụng máy theo h-ớng dẫn nhà sản xuất làm theo kinh nghiệm nên không sử dụng hết đ-ợc tính công nghệ thiết bị Do đó, việc nghiên cứu lĩnh vực gia công cắt dây tia lửa điện nhằm mục đích hiểu rõ chất, mở rộng khả ứng dụng, khai thác thiết bị theo h-ớng tiết kiệm l-ợng, nâng cao chất l-ợng sản phẩm, phục vụ đào tạo, chuyển giao công nghệ mang ý nghĩa quan trọng khoa học thực tiễn điều kiện cụ thể Việt Nam ` CHƯƠNG 1: TổNG QUAN 1.1 Các nguyên lý gia công tạo hình bề mặt 1.1.1 Gia công định hình Phay định hình ph-ơng pháp tạo hình bề mặt mà chi tiết đ-ợc chép lại theo biên dạng bề mặt tạo luỡi cắt dụng cụ Để gia công bề mặt theo ph-ơng pháp biên dạng dụng cụ phải giống hệt biên dạng chi tiết, ví dụ nh- cắt bánh trụ dao phay định hình (dao phay đĩa modun) Với ph-ơng pháp biên dạng dao phải trùng khít với biên dạng rãnh bánh răng, phay hết rãnh dùng đầu phân độ để phay rãnh Đ-ờng chạy dao gia công định hình đ-ờng đơn giản, dễ xác định Gia công định hình th-ờng đ-ợc ứng dụng để chế tạo bề mặt chi tiết máy đơn giản nh- bánh trụ, côn, rãnh cam, Thiết bị gia công máy vạn đơn giản ( di cần đ-ờng chạy dao đơn giản) Ph-ơng pháp dễ thực nh-ng độ xác không cao, đòi hỏi phải sử dụng dụng cụ chuyên dùng ` Hình 1.1 Sơ đồ phay bánh dao phay đĩa modun 1.1.2 Gia công bao hình Gia công bao hình ph-ơng pháp tạo hình bề mặt mà bề mặt tạo hình mặt bao họ bề mặt tạo l-ỡi cắt dụng cu Tùy theo đặc tính hình dạng bề mặt cần gia công ng-ời ta thiết lập sơ đồ động học dụng cụ chi tiết để tạo thành ph-ơng pháp phay bao hình khác 1.1.2.1Phay bao hình bề mặt cho phép chuyển động tự tr-ợt Các bề mặt nhóm bao gồm bề mặt bề mặt bánh trụ thẳng, nghiêng, côn xoắn, bề mặt then hoa, bánh vít, bề mặt xoán dụng cụ nh- mũi khoan, dao phay Để gia công bề mặt ng-ời ta sử dụng ph-ơng pháp bao hình có tâm tích ph-ơng pháp bao hình không tâm tích Ph-ơng pháp bao hình có tâm tích dựa nguyên lý ăn khớp bề mặt đối tiếp cặp động học Trong trình tạo hình ph-ơng pháp tồn đ-ờng lăn dụng cụ chi tiết tiếp xúc lăn không tr-ợt với Trong cặp động học ăn khớp đó, ng-ời ta cho dụng cụ, phôi thiết lập mắt xích bao hình từ dụng cụ đến phôi, xích bao hình xích cứng (các truyền bánh thay thế) hay xích mềm (ch-ơng trình điều khiển CNC) Dựa vào ăn khớp bánh bánh răng, ng-ời ta tạo ph-ơng pháp gia công bao hình xọc răng, ăn khớp bánh trục vít tạo ph-ơng pháp phay lăn ` Hình 1.2 Sơ đồ phay lăn Dựa vào ăn khớp bánh bánh dẹt sinh t-ởng t-ợng ta có ph-ơng pháp gia công bao hình bánh côn cong Ph-ơng pháp bao hình không tâm tích Trong trình tạo hình ph-ơng pháp không tồn đ-ờng lăn dụng cụ chi tiết Các ph-ơng pháp phay bao hình không tâm tích nh- phay rãnh xoắn mũi khoan, dao phay trụ xoắn, dựa nguyên lý hình thành bề mặt xoắn vít Gia công bao hình bề mặt phức chi tiết máy đòi hỏi dụng cụ phải có biên dạng thích hợp theo biên dạng chi tiết, muốn xác định biên dạng dụng cụ phải xác định bề mặt khởi thủy dụng cụ 1.1.2.2 Phay bao hình bề mặt tự Các bề mặt thuộc nhóm bao gồm bề mặt khuôn mẫu có hình dạng phức tạp nh- bề mặt khuôn dập vỏ ô tô, khuôn đúc cánh quạt, vỏ điện thoại, vỏ máy thu hình Ph-ơng pháp dựa nguyên lý bề mặt đ-ợc tạo thành coi chiều cao nhấp nhô để lại vết cắt nhỏ giá trị cho phép (h