Nghiên cứu ảnh hưởng của khe hở tới độ chính xác kích thước của

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tác giả Trần Đình Minh MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ PHẦN MỞ ĐẦU CHƢƠNG : TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP GIA CÔNG BẰNG TIA LỬA ĐIỆN 12 1.1.Lịch sử phƣơng pháp 12 1.2 Phƣơng pháp gia công tia lửa điện 12 1.2.1 Bản chất vật lý 12 1.2.2.Cơ chế bóc kim loại gia công tia lửa điện 16 1.3.Đặc điểm khả công nghệ gia công tia lửa điện 17 1.3.1.Đặc điểm phƣơng pháp gia công tia lửa điện 17 1.3.2 Khả công nghệ phƣơng pháp gia công tia lửa điện 18 1.4 Các phƣơng pháp gia công tia lửa điện 18 1.4.1.Phƣơng pháp gia công xung định hình 18 1.4.2.Phƣơng pháp gia công cắt dây tia lửa điện 19 1.4.3 Các phƣơng pháp gia công tia lửa điện khác 21 1.5.Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình gia công tia lửa điện 23 1.5.1 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình gia công tia lửa điện 23 1.5.2 Ảnh hƣởng khe hở phóng điện  28 1.5.3 Ảnh hƣởng điện dung C 30 1.5.4 Ảnh hƣởng diện tích gia công F 31 1.5.5 Ảnh hƣởng ăn mòn điện cực 31 1.5.6 Các tƣợng xấu gia công tia lửa điện 32 1.5.7 Các yếu tố không điều khiển đƣợc 34 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 37 1.6.3 Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi 37 1.6.4 Các loại dòng chảy chất điện môi lỗi dòng chảy 39 1.6.5 Hệ thống lọc chất điện môi 41 CHƢƠNG 2: MÁY CẮT DÂY VÀ CÁC THÔNG SỐ ĐIỀU CHỈNH TRONG QUÁ TRÌNH GIA CÔNG 43 2.1.Giới thiệu máy cắt dây tia lửa điện 43 2.1.1.Công dụng máy cắt dây 44 2.1.2.Ƣu nhƣợc điểm phƣơng pháp gia công cắt dây tia lửa điện 44 2.2 Độ xác gia công cắt dây tia lửa điện 45 2.3 Điện cực vật liệu điện cực 49 2.3.1 Yêu cầu vật liệu điện cực 49 2.3.2 Các loại dây điện cực 50 2.4 Sự thoát phoi cắt dây tia lửa điện 50 2.5 Nhám bề mặt cắt dây 51 2.6 Các thông số điện điều khiển máy cắt dây tia lửa điện 52 2.6.1 Dòng phóng tia lửa điện Ie bƣớc dòng điện 52 2.6.2 Độ kéo dài xung ti 52 2.6.3 Khoảng cách xung to 53 2.6.4 Điện áp đánh lửa Uz 53 2.6.5 Khe hở phóng điện 53 2.7 Lập trình gia công máy cắt dây 54 2.7.1 Các trục điều khiển hệ tọa độ 54 2.7.2 Các chức “G” 55 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 67 3.1.Sơ đồ nghiên cứu trình cắt dây tia lửa điện 67 3.1.1.Các đại lƣợng đầu vào 68 3.1.2.Các đại lƣợng đầu 69 3.1.3.Các đại lƣợng cố định 69 3.1.4.Các đại lƣợng nhiễu 70 3.2.Vật liệu thí nghiệm 70 3.2.1.Mẫu tiến hành thí nghiệm 70 3.2.2.Vật liệu điện cực chất điện môi 71 3.2.3.Các thông số cố định khác 72 3.3.Thiết bị thí nghiệm 72 3.4.Xây dựng mô hình toán học 74 3.5.Thiết kế thí nghiệm 75 3.6 Xử lý số liệu thực nghiệm 78 3.6.1 Vật liệu 3X13 chế độ chƣa qua xử lý nhiệt 78 3.6.2.Phân tích mô hình toán học 79 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT NC CNC BQP EDM AEDG MEDM MWEDM ISO Numerical Control Computer Numerical Control Bộ Quốc Phòng Electrical Discharge Machining Abrasive Electrical Discharge Grinding Micro Electrical Discharge Machining Micro Wire Electrical Discharge Machining International System Organization DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1.Danh mục mã G 56 Bảng 2.2.Danh mục mã M 58 Bảng 2.3.Các lệnh dịch chuyển 62 Bảng 3.1 Bảng thông số kỹ thuật máy cắt dây GS40B 72 Bảng 3.2.Tính kĩ thuật máy Beyond crystaC544 73 Bảng 3.3.Đầu đo tay MH20I 73 Bảng 3.4.Cảm biến chạm TP-20 73 Bảng 3.5.Bảng mã hóa điểm thực thí nghiệm 76 Bảng 3.6.Bảng kết thí nghiệm: 77 Bảng 3.7.Bảng tính toán độ xác công thức thực nghiệm 81 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1:Sơ đồ nguyên lý gia công tia lửa điện 12 Hình 1.2: Pha I - Sự đánh lửa 13 Hình 1.3: Pha II - Sự hình thành kênh phóng điện 13 Hình 1.4: Pha III - Sự hình thành bốc vật liệu 14 Hình 1.5: Đồ thị điện áp dòng điện xung phóng điện 15 Hình 1.6: Mối quan hệ suất Vw độ kéo dài xung ti 25 Hình 1.7: Mối quan hệ độ mòn điên cực tƣơng đối θ độ kéo dài xung ti 26 Hình 1.8: Mối quan hệ chiều cao nhấp nhô bề mặt Ra độ kéo dài xung ti 26 Hình 1.9: Ảnh hƣởng độ kéo dài xung ti khoảng cách xung t0 đến lƣợng hớt vật liệu 28 Hình 1.10: Mối quan hệ hệ số công suất ap hệ số điện tích η 30 Hình 1.11: Ảnh hƣởng điện dung C tới suất hớt vật liệu Vw 30 Hình 1.12: Ảnh hƣởng diện tích vùng gia công F đến suất Vw 31 Hình 1.13: Hiện tƣợng hồ quang điện 32 Hình 1.14: Hiện tƣợng ngắn mạch sụt áp 33 Hình 1.15: Hiện tƣợng xung mạch hở 34 Hình 1.16: Dòng chảy bên 39 Hình 1.17: Dòng chảy áp lực 40 Hình 2.1.Sơ đồ máy cắt dây 43 Hình 2.2.Sự cân lực cắt thẳng sai số hình học cắt góc 48 Hình 2.3.Các trƣờng hợp khó khăn dòng chảy đồng trục 51 Hình 2.4.Khe hở phóng điện gia công cắt dây tia lửa điện 51 Hình 2.5.Khe hở phóng điện gia công cắt dây tia lửa điện 61 Hình 3.1.Khe hở A trình cắt dây tia lửa điện 67 Hình 3.2.Sơ đồ nghiên cứu trình cắt dây tia lửa điện thực nghiệm 68 Hình 3.3.Mẫu tiến hành thí nghiệm 71 Hình 3.4.Đồ thị điện áp dòng điện xung phóng điện 75 Hình 3.5.Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm với thông số công nghệ (Ui, Ie, te) 77 Hình 3.6.Mối quan hệ suất gia công V U, I, t gia công thép 3X13 chế độ thƣờng 79 PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Các chi tiết máy có độ xác, chất lƣợng bề mặt độ bền cao sở cho đời loại thiết bị máy móc, thiết bị đại, chất lƣợng cao Tại Việt Nam năm gần có hòa nhập sâu rộng với kinh tế giới nên đòi hỏi sản phẩm khí phải đạt đƣợc tiêu chuẩn quốc tế để đủ sức cạnh tranh thị trƣờng Trong công nghiệp quốc phòng Việt Nam việc sản xuất sản phẩm vũ khí, khí tài đáp ứng yêu cầu chiến tranh đại đòi hỏi tất yếu Máy móc thiết bị đại đƣợc trang bị hầu hết sở sản xuất Việc chọn chế độ gia công hợp lý yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lƣợng hạ giá thành sản phẩm Những thông tin khoa học phần lớn mang tính lý thuyết định hƣớng, để có thông tin mang tính định lƣợng, chi tiết cụ thể áp dụng vào thực tế sản xuất doanh nghiệp ta phải làm nhiều thí nghiệm, tốn nhiều thời gian tiền bạc nên khó để trung tâm nghiên cứu nƣớc công bố Hiện có nhiều tài liệu, sổ tay với số liệu từ công trình nghiên cứu cũ nhƣng không chứa đủ thông tin điều kiện thí nghiệm khác xa với công nghệ Để có đủ sở liệu mang tính định lƣợng chế độ công nghệ áp dụng sản xuất đơn vị cần thiết phải làm thực nghiệm với thiết bị công nghệ có Trong năm gần ngành khí Việt Nam nói chung sở công nghiệp quốc phòng nói riêng đƣợc đầu tƣ máy gia công đại điều khiển theo chƣơng trình số (NC, CNC) nhƣ máy tiện, máy phay, đặc biệt công nghệ gia công tia lửa điện … Trong trình gia công cắt dây tia lửa điện, việc nghiên cứu ảnh hƣởng thông số công nghệ: Điện áp U, cƣờng độ dòng điện I, tần số F đến khe hở mạch cắt có vai trò quan trọng, ảnh hƣởng trực tiếp tới độ xác kích thƣớc gia công Nó liên quan đến chất lƣợng nhƣ khả làm việc sản phẩm Xuất phát từ đặc điểm tình hình tác giả chọn đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng khe hở tới độ xác kích thước trình cắt dây tia lửa điện” Đối tƣợng nghiên cứu phƣơng pháp nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu đề tài trình cắt dây tia lửa điện Đối tƣợng gia công thép 3X13 có chiều dầy 10mm đƣợc nhiệt luyện độ cứng đạt 56- 60HRC Các thông số công nghệ đƣợc đặt theo chế độ có thiết bị, kết đƣợc hiển thị máy tính thiết bị đƣợc đo kiểm phòng Kiểm nghiệm công ty khí 17 Thiết bị đo thiết bị đo độ nhám hãng Mitutoyo- Nhật Bản Đề tài đƣợc thực phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm: - Nghiên cứu sở lý thuyết - Tiến hành thí nghiệm xử lý số liệu thí nghiệm - Phân tích đánh giá kết Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học - Xác định đƣợc ảnh hƣởng số yếu tố công nghệ tới khe hở, nhƣ độ xác kích thƣớc trình gia dây tia lửa điện 3.2 Ý nghĩa thực tiễn - Các kết nghiên cứu đƣợc ứng dụng vào thực tiễn sản xuất Công ty khí 17 để chế tạo khuôn dập cắt hình Các kết áp dụng đƣợc điều kiện gia công cụ thể tƣơng tự nhƣ điều kiện nghiên cứu Với kết giúp cho việc gia công chi tiết nhanh nhƣ tăng đƣợc độ xác gia công, từ làm giảm giá thành sản phẩm tăng sức cạnh tranh thị trƣờng 10 3.1.4.Các đại lƣợng nhiễu Các đại lƣợng nhiễu đại lƣợng không mong muốn, xuất cách có quy luật ảnh hƣởng tới trình gia công mà ta không điều khiển đánh giá đƣợc, ví dụ không đồng thành phần hóa học độ cứng vật liệu gia công, rung động xuất trình cắt hay rung động từ bên tác động đến v.v… 3.2.Vật liệu thí nghiệm Vật liệu: Thép 3X13 Thép 3X13 loại thép không rỉ có khả chống lại ăn mòn hóa học loại hóa chất khác nhau, đặc biệt hóa chất ngành nhựa mà điển hình cụ thể nhựa P.V.C, loại hóa chất có khả ăn mòn cao Do đó, khí chế tạo khuôn mẫu ( đặc biệt khuôn đùn nhựa) thép 3X13 đƣợc sử dụng rộng rãi để làm lòng khuôn, có ƣu điểm chống ăn mòn, dễ gia công đạt đọ xác đặc biệt giá thành không cao Thành phần hóa học thép 3X13 bảng: TP hóa học C Si P Ni Cr Mn S Cu Ti % nguyên tố 0,32 0,8 0,003 0,6 13 0,8 0,025 0,3 0,2 3.2.1.Mẫu tiến hành thí nghiệm Để nghiên cứu ảnh hƣởng thông số công nghệ tới khe hở phóng điện ta cần nghiên cứu ảnh hƣởng chiều rộng rãnh cắt  Ta tiến hành đo kích thƣớc D lỗ phôi kích thƣớc chi tiết d - Khi chiều rộng rãnh cắt thực tế ( Hình 3.2): 1000.(D  d ) = (mm) 70 (3.1) - Năng suất gia công cắt dây: S.h V = t (mm2/ph) (3.2) Trong đó: + h: chiều dày phôi cắt (h = 15mm) + t: thời gian cắt + S: chiều dài cắt 95 Chi tiÕt Chi tiÕt d D Dây 50 d1 D1 Dây d2 Ph«i D2 Hình 3.3: Mẫu tiến hành thí nghiệm 3.2.2.Vật liệu điện cực chất điện môi Vật liệu điện cực dây đồng CuZn35 theo tiêu chuẩn Đức có đƣờng kính dây d = 0,25 mm Đây loại điện cực dây mà doanh nghiệp thƣờng sử dụng trình gia công, chúng có thành phần hóa học đảm bảo, độ bền kéo cao độ mòn thấp so với loại dây khác có thị trƣờng.Chất điện môi dung dịch emuxi nƣớc pha với tỷ lệ 1/15 (1 lít emuxi pha với 71 15 lít nƣớc) Đây chất điện môi mà doang nghiệp thƣờng sử dụng sản xuất 3.2.3.Các thông số cố định khác Trong trình thí nghiệm có điều kiện công nghệ khác đƣợc cố định nhƣ: - Kích thƣớc phôi thí nghiệm không đổi (chiều dày, rộng, dài) - Sức căng dây không đổi - Khoảng cách puli puli dƣới không đổi - Khoảng cách từ mặt định vị phôi đến puli dƣới không đổi v.v… - Nhiệt độ theo nhiệt độ phòng nghiệm 3.3.Thiết bị thí nghiệm  Máy thí nghiệm Máy cắt dây hiệu GS40B hãng GOLDSUN – Trung Quốc, model sản xuất năm 2005 Bảng 3.1 Bảng thông số kỹ thuật máy cắt dây GS40B STT Thông số kỹ thuật Giá trị Kích thƣớc bàn máy (dài × rộng) 660×450 (mm) Hành trình trục X,Y lớn 320×400 (mm) Chiều dày lớn chi tiết 450 (mm) Góc côn gia công lớn 6˚ Đƣờng kính dây Môlipđen sử dụng 0.12 – 0.16 – 0.18 Tốc độ cắt lớn >100mm2/min Độ bóng bề mặt lớn