Nghiên cứu ứng dụng máy gia công tia lửa điện CNC FO 550s để gia công

LI CAM OAN Tụi xin cam oan cỏc s liu v kt qu nờu Lun l bn thõn Tụi thc hin di s hng dn ca thy giỏo PGS.TS NGUYN HUY NINH Ngoi cỏc phn ti liu tham kho ó c lit kờ v nờu rừ Lun vn, cỏc s liu v kt qu thc nghim l trung thc, cha tng c cụng b bt k mt cụng trỡnh no khỏc H ni, Ngy thỏng nm 2015 Ngi thc hin Nguyn Vit Thanh LI CM N Tỏc gi xin chõn thnh cm n PGS.TS: Nguyn Huy Ninh, ngi ó hng dn v giỳp tn tỡnh t nh hng ti, t chc thc nghim n quỏ trỡnh vit v hon chnh Lun Tỏc gi by t lũng bit n i vi Ban lónh o v Vin o to Sau i hc, Vin C khớ ca trng i hc Bỏch Khoa H Ni ó to iu kin thun li hon thnh bn Lun ny Tỏc gi cng chõn thnh cm n Trung tõm CAD/CAM/CNC BK v cỏc giỏo viờn thuc trung tõm ó to iu kin v thit b v giỳp quỏ trỡnh s dng thit b thc hin lun Tỏc gi cng rt ly lm cm kớch trc nhng ý kin úng gúp ca cỏc thy, cụ giỏo thuc Vin C khớ v cỏc ng nghip ó to iu kin thun li giỳp tỏc gi thỏo g nhng vng mc thi gian thc hin Lun Do nng lc bn thõn cũn nhiu hn ch nờn Lun khụng trỏnh sai sút, tỏc gi rt mong nhn c s úng gúp ý kin ca cỏc Thy, Cụ giỏo, cỏc nh khoa hc v cỏc bn ng nghip Lun c hon thin hn v cú ý ngha thc tin H ni, ngy thỏng nm 2015 Ngi thc hin Nguyn Vit Thanh MC LC LI CAM OAN LI CM N PHN M U CHNG I: TNG QUAN V GIA CễNG TIA LA IN 11 1.1 GIA CễNG BNG PHNG PHP TIA LA IN (EDM) 11 1.1.1 Cỏc phng phỏp gia cụng tia la in 11 1.1.1.1 Phng phỏp gia cụng xung in 11 1.1.1.2 Phng phỏp gia cụng ct dõy bng tia la in 12 1.1.1.3 Cỏc phng phỏp khỏc 12 1.1.2.c im ca phng phỏp gia cụng tia la in 14 1.1.2.1 Cỏc c im chớnh ca phng phỏp gia cụng tia la in 14 1.2 PHNG PHP GIA CễNG XUNG IN 15 1.2.1.Nguyờn lý gia cụng tia la in 15 1.2.2.Bn cht vt lý ca quỏ trỡnh n mũn tia la in 16 1.2.3.Thit b gia cụng 19 1.2.4 c tớnh ca s phúng in 19 1.2.5 C ch búc tỏch vt liu 21 1.3 CHT LNG B MT KHI GIA CễNG TIA LA IN 23 1.3.1 Cht lng b mt gia cụng 23 1.3.2 chớnh xỏc to hỡnh gia cụng tia la in 25 1.4 CC YU T CễNG NGH NH HNG TI QU TRèNH GIA CễNG XUNG IN 27 1.4.1 c tớnh ca s phúng in xung in nh hỡnh 27 1.4.2 Mt s yu t cụng ngh nh hng gia cụng xung in 28 1.4.3 Cỏc yu t liờn quan quỏ trỡnh gia cụng xung in 46 1.4.4 Cỏc hin tng khụng tt gia cụng xung in 48 CHNG :IU KHIN GIA CễNG TIA LA IN 53 2.1.GIA CễNG XUNG NH HèNH NHIU GIAI ON 53 2.2.GIA CễNG XUNG NH HèNH VI CHC NNG HNH TINH 53 2.3.NH BểNG BNG XUNG NH HèNH 56 2.4 GII THIU CHUNG V IU KHIN THEO BIấN DNG 57 2.4.1 c im iu khin biờn dng (iu khin contour) 57 2.4.2 Cỏc loi iu khin biờn dng Contour 58 2.5 GIA CễNG XUNG NH HèNH THEO CONTOUR (BIấN DNG) 60 2.5.1 c im gia cụng xung nh hỡnh theo contour 60 5.2 Xỏc nh khe h phúng in 61 2.5.3 B mt in cc phớa trc 62 2.5.6 Cỏc sai s hỡnh hc gia cụng xung nh hỡnh 65 2.6 PHNG PHP PHAY TIA LA IN ( GIA CễNG THEO CONTOUR) 68 Ch-ơng III : công nghệ gia công xung định hình máy Fo 550s 75 3.1 Gii thiu chung v gia cụng xung nh hỡnh trờn mỏy FO550S 75 3.2 IN MễI 75 3.3 NG DNG CA GIA CễNG BNG PHNG PHP XUNG NH HèNH 77 3.3.1 Gia cụng b mt cú din tớch ln nhng sõu nh 77 3.3.2 ỏnh búng 78 3.3.3 Gia cụng micro 78 3.3.4 Xung l 78 3.3.5 Gia cụng cng phun ngm (Submarine gate) 79 33.6 Gia cụng hc khuụn ln 79 3.3.7 Khoan 79 3.3.8 Cỏc ng cong cụng ngh 79 3.4.V D: TH C HIN GIA CễNG N GIN VI M T PHễI V M T HC 87 CHNG IV: S DNG PHN MM CAD/CAM/CNC VO THIT K V GIA CễNG KHUễN 96 4.1 C IM CA NN CễNG NGHIP CH TO KHUễN MU 96 4.1.1 c im ca quy trỡnh ch to khuụn mu theo cụng ngh truyn thng96 4.1.2 c im quy trỡnh ch to khuụn mu theo cụng ngh CAD/CAM-CNC: 96 4.1.3 c im ca cụng ngh sn xut khuụn mu Vit Nam 97 4.2 NG DNG CC PHN MM TRONG THIT K V GIA CễNG KHUễN 98 4.2.1 ng dng phn mm SplitWorks v MoldWorks thit k khuụn 98 4.2.2 ng dng MoldFlow mụ phng quỏ trỡnh ộp phun nha 106 TI LIU THAM KHO 120 CC CH VIT TT CNC (Computer Numerical Control) iu khin s cú s tr giỳp ca mỏy tớnh CAE (Computer Aided Engineering) Cụng ngh cú s tr giỳp ca mỏy tớnh CAD (Computer Aided Design) Thit k cú s tr giỳp ca mỏy tớnh CAM (Computer Aided Manufacturing) Sn xut cú s tr giỳp ca mỏy tớnh RP (rapid prototyping) To mu nhanh EDM(Electric Discharge Machining)- Gia cụng tia la in DANH MC CC HèNH V V TH Hỡnh 1.1.Gia cụng Milling EDM 12 Hỡnh 1.2 Nguyờn lý gia cụng tia la in 15 Hỡnh 1.3 S hỡnh thnh kờnh dn in 17 Hỡnh 1.4 S phúng in qua kờnh dn in 17 Hỡnh 1.5 S phc hi 18 Hỡnh 1.6.Thit b gia cụng tia la in(xung nh hỡnh) 19 Hỡnh 1.7 in ỏp v dũng in mt xung phúng in 19 Hỡnh 1.8: Cỏc thụng s nh hng n nng sut gia cụng .23 Hỡnh 1.9 : Vựng nh hng nhit ca b mt phụi 24 Hỡnh 1.10 Mi quan h gia Vw v ti .30 Hỡnh 1.11 Mi quan h gia ( mũn tng i gia in cc) v ti 30 Hỡnh 1.12 Mi quan h gia Rmax v ti 31 Hỡnh 1.13 nh hng ca ti v t0 31 Hỡnh 1.14.nh hng ca 32 Hỡnh 1.15 th mi quan h gia v ap 34 Hỡnh 1.16 nh hng ca in dung C 35 Hỡnh 1.17 nh hng ca din tớch vựng gia cụng F .35 Hỡnh 1.18 Dũng chy bờn ngoi .44 Hỡnh 1.19 Dũng chy ỏp lc 44 Hỡnh 1.20 nh hng ca Ui &C 47 Hỡnh 1.21 Tỏc dng ca xung in lờn cng b mt 48 Hỡnh 1.22 Hin tng h quang .49 Hỡnh 1.22 Hin tng ngn mch, st ỏp .50 Hỡnh 1.23 Hin tng xung mch h .50 Hỡnh 2.1.Chuyn ng hnh tinh gia cụng khuụn 54 Hỡnh 2.2.Cỏc kiu khỏc ca chuyn ng hnh tinh .55 Hỡnh: 2.3 lch tõm Sai s Error! Bookmark not defined Hỡnh 2.4: a) iu khin theo contour trờn mỏy tin, b) trờn mỏy phay .58 Hỡnh:2.5 iu khin contour 3D 58 Hỡnh 2.6: Xung ỡnh hỡnh mt contour 60 Hỡnh 2.7: Xung nh hỡnh profin (a), hc (b), rónh (c) 61 Hỡnh 2.8: Xỏc nh khe h phúng in gia cụng hc v rónh 62 Hỡnh 2.9: Xỏc nh b mt in cc phớa trc gia cụng rónh 63 Hỡnh 2.10: Lng ht vt liu l hm s ca b mt in cc phớa trc Sf 64 Hỡnh 2.11: Mc ht vt liu ph thuc vo din tớch b mt in cc phớa trc Sf (gia cụng rónh) 64 Hỡnh 2.12: Cỏc sai s hỡnh hc gia cụng nh hỡnh mt hc 66 Hỡnh 2.13: Gia cụng tinh gúc ln bng in cc ng kớnh nh 67 Hỡnh 2.14: Phng phỏp sai gia cụng tinh hc 67 Hỡnh 2.15: Mt s dng ng chy dao phay tia la in c bn 70 Hỡnh 2.17: Mt s dng ng chy dao phay tia la in cú in cc dng ng .72 Hỡnh 2.18: Mt s hỡnh nh in cc b mũn gia cụng phay tia la in 72 Hỡnh 2.19: Cỏc mỏy phay tia la in .73 Hỡnh 3.1: Gia cụng b mt cú sõu nh 77 Hỡnh 3.3: Gia cụng micro 78 Hỡnh 3.7 Xung l 78 Hỡnh 3.8.Gia cụng cng phun ngm 79 Hỡnh 3.9.S thit lp ng cong .80 Hỡnh 3.10.S mụ t giỏ tr khe h .81 Hỡnh 3.11 ng cụng ngh 83 Hỡnh 4.1.Xỏc nh lũng khuụn trờn v di 99 Hỡnh 4.2.To mt phõn khuụn .100 Hỡnh 4.4.Hon thnh hp khuụn 102 Hỡnh: 4.5.ng dn nc lm mỏt khuụn ộp .105 Hỡnh 4.6 Hp thoi Import Create Project 106 DANH MC CC BNG Bng 3.2 Bng giỏ tr cỏc khe h 86 Bng 3.1: c tớnh mt s cht in mụi 75 PHN M U Lý chn ti S phỏt trin ca gia cụng khuụn ỳc, gia cụng c khớ cng ngy cng quan trng cụng nghip, m phỏt trin hng vi tc cao, t ng hoỏ v chớnh xỏc cao Phm vi gia cụng cng m rng khụng ngng, nhu cu gia cụng khuụn cú chớnh xỏc cao ngy cng rng, nhng gia cụng c khớ truyn thng khụng th ỏp ng c Trong tỡnh hỡnh ny, s dng v phỏt trin ca gia cụng xung in bự p khim khuyt ny Gia cụng xung in l phng phỏp gia cụng trc tip li dng nng lng in tin hnh phúng in(gi tt l gia cụng phúng in hoc gia cụng tia la in) xy nhit cao, nng lng cao lm núng chy vt liu gia cụng Hin chia thnh loi: gia cụng xung in ct dõy v gia cụng xung iờnh nh hỡnh, nguyờn lý gia cụng ca hai phng phỏp ny ging nhau, s khỏc bit l cụng c s dng khỏc Gia cụng xung in li dng in cc thnh hỡnh(cụng c) gia cụng vt liu, vt liu s b gia cụng thnh hỡnh dỏng õm bn ca sn phm, ú gii quyt khú khn m mỏy múc truyn thng khú gia cụng t c v trớ gia cụng yờu cu Vit Nam, gia cụng xung in cha cú v trớ xng ỏng o to v thc tin sn xut Vỡ th cú rt ớt cụng trỡnh nghiờn cu v gia cụng tia la in Vic s dng gia cụng tia la in thc t sn xut cũn hn ch Vỡ vy vic nghiờn cu sõu sc v ng dng hiu qu quỏ trỡnh gia cụng tia la in, gúp phn nõng cao cht lng cỏc sn phm c khớ l mt rt cp thit hin nc ta nõng cao hn na hiu qu ca cỏc trung tõm gia cụng vo chng trỡnh o to hc, Sau i hc, nghiờn cu khoa hc, chuyn giao cụng ngh v khai thỏc quỏ trỡnh sn xut v gia cụng cỏc sn phm cú phc v chớnh xỏc gia cụng cao Vỡ vy tỏc gi chn ti: Nghiờn cu ng dng mỏy gia cụng tia la in CNC FO 550S gia cụng khuụn cho sn phm cú b mt phc Mc ớch nghiờn cu ca luõn vn, i tng, phm vi nghiờn cu - Mc ớch nghiờn cu Nghiờn cu khai thỏc s dng mỏy gia cụng tia la in CNC FO 550S, ng dng nú gia cụng lũng khuụn cho mỏy ộp phun nha - i tng nghiờn cu v phm vi nghiờn cu Nghiờn cu mỏy gia cụng tia la in CNC FO 550S (lý thuyờt v thc nghim) Túm tt ni dung thc hin v úng gúp mi ca tỏc gi Ni dung nghiờn cu gm: - Nghiờn cu bn cht ca quỏ trỡnh gia cụng tia la in - Biờn ti liu v mỏy gia cụng tia la in CNC FO 550S dựng hc tp,nghiờn cu v ng dng - Thit k khuụn ộp phun cho sn phm nha Lp chng trỡnh gia cụng b mt lũng khuụn Gia cụng sn phm mu trờn mỏy gia cụng tia la in CNC FO 550S í ngha ti: - Gia cụng tia la in l mt quỏ trỡnh phc vi ln cỏc thụng s nh hng v ch tiờu ỏnh giỏ Phng phỏp nghiờn cu lý thuyt kt hp vi thc nghim c trỡnh by lun khụng ch phự hp vi i tng nghiờn cu ca ti m cũn cú th s dng nghiờn cu nhiu loi mỏy gia cụng tia la in vi cỏc iu kin gia cụng khỏc Phng phỏp nghiờn cu - Nghiờn cu c s lý thuyt v gia cụng tia la in - Nghiờn cu v thc nghim quỏ trỡnh gia cụng trờn mỏy CNC FO550S 10 4.2.2 ng dng MoldFlow mụ phng quỏ trỡnh ộp phun nha 4.2.2.1 Tng quan v phn mm Moldflow Phn mm MOLDFLOW l mt phn mm CAE (Computer Aided Engineering) chuyờn dng, dựng mụ phng quỏ trỡnh ộp phun nha Thụng qua vic mụ phng quỏ trỡnh ộp phun ta cú th xỏc nh c v trớ ming phun hp lý, d oỏn cỏc khuyt tt cú th xy cho sn phm: co ngút v cong vờnh, ng hn, l khớ, , cỏch b trớ cỏc sn phm hp lý, Thụng qua giỳp gim chi phớ v thi gian sn xut, lm h giỏ thnh sn phm t qu phõn tớch 4.2.2.2 Tỡm v trớ ming phun a.Trỡnh t thc hin mt bi phõn tớch phõn tớch Khi ng phn mm MOLDFLOW Chn File Import Hp thoi Import xut hin Chn ng dn n th mc cú lu File mụ hỡnh CAD ca sn phm Look in Thụng thng cỏc file ny cú uụi l igs Chn tờn File mụ hỡnh CAD ca sn phm Chn Open >Chn Fusion > OK Hỡnh 4.6 Hp thoi Import Create Project b.Chia li cho mụ hỡnh sn phm - Chn Mesh Generate Mesh - Hp thoi Mesh xut hin Hp thoi Mesh cho phộp ta nhp giỏ tr chiu di cnh ca cỏc phn t tam giỏc, v giỏ tr sai s cho phộp 106 - Chn Mesh chia li cho mụ hỡnh phõn tớch Mụ hỡnh sn phm sau chia li Kt qu phõn tớch theo ỏp sut 107 Kt qu phõn tớch theo thi gian in y Kt qu phõn tớch theo nhit dũng chy 108 Thit lp gia cụng Miờu t hỡnh dỏng Nhp miờu t hỡnh dỏng (lit kờ dao, lit kờ phụi, khoang, ng gia cụng, Cỏc nhn xột) Nhn xột ú nhn xột 109 Thit lp dng c ng kớnh dng c Phi sột chớnh xỏc s nh hng n dch chuyn quỏ trỡnh gia cụng Xem vớ d trờn : Bỏn kớnh in cc :R = 6.720mm Dao tinh : R = 5.400 mm 110 Thit lp phụi o c phụi S dng,vớ d, chu k o G136 (ngoi tõm)t cụng c trờn mt phntrung tõm V trớ ny cng tng ng vi im u ca ng cụng 111 Thit lp khuụn V trớ khuụn L trung tõm ca cỏc mnh l im u ca chu k gia cụng, v trớ khuụn tng t nh ngun gc ca phụi (ta : 0;0;0) 112 ng dng la chn Contouringê Chu k Traj c t ng chn sau ú Thit lp EDM Bm vo biu tng chn S dch chuyn (bỏn kớnh in cc + khe h) nh ngha tc quay Cụng thc : N =1200 mm/phỳt ( x ặ in cc in mm) Vớ d vi in cc ặ 10 mm Tc quay = 1200/( x 10) = 38 Cú th núi l 40 Nhp bng tay To bi phn mn CAD/CAM Cú th dựng cut v pasted (CTRL + V) Khụng dựng G0 Chy sau G41hoc G42 Nhp d liu bng tay Bm vo biu tng m chng trỡnh Material removal Select the lateral removal option Lateral machining : Frontal machining 114 Thit lp EDM (ci t chi tit) Trỡnh t nhúm / kt thỳc biờn Khe bờn (G41 bự trỏi hoc G42 bự phi) Khe h trờn, bao gm bin #2002 S dch chuyn thờm Mt dch chuyn cú th thờm bng Q9001 trajectory bng cỏch chnh sa bin #2001 (CLE) chng trỡnh chớnh Thit lp cụng c 115 116 Thit lp ISO Chnh sa chng trỡnh Chng trỡnh chớnh cú th thay i 117 Lũng khuụn cỏi sau gia cụng trờn mỏy FO 550S Lũng khuụn c sau gia cụng trờn mỏy FO 550S 118 Kt lun Vi ng dng gia cụng l sn phm khuụn ộp nha ó minh chng cho kh nng cụng ngh ca mỏy EDM CNC FO550S.Tuy nhiờn ta cú th tin hnh gia cụng phay CNC ton b b mt khuụn tr phn ch in chỡm cú th dựng in cc gia cụng trờn mỏy FO550S.iu ny xut phỏt t thc t l gia cụng bng phng phỏp xung tn rt nhiu thi gian,nng sut khụng cao bng phng phỏp phay CNC Hin cụng ngh gia cụng tia la in ó v ang c ng dng rt ph bin ti nc ta v s cũn phỏt trin nhng nm ti. phỏt trin cụng ngh tiờn tin ny cn thờm nhiu nghiờn cu i sõu hn na ng thi cỏc cụng ty nc nờn tn dng ti a ngun vn,trang b mỏy múc cụng ngh, ngun nhõn lc chuyờn nghip lnh vc ny Kin ngh: Tuy nhiờn thi gian v nng lc bn thõn cũn hn ch nờn kt qu nghiờn cu cũn hn ch mi dng li mc nghiờn cu lý thuyt tng quan kốm gia cụng sn phm n gin m cha i sõu vo nghiờn cu thc nghim ti u húa cỏc thụng s cụng ngh T cỏc s liu thớ nghim thu c,dựng cỏc phn mm chuyờn dựng x lý s liu v a cỏc nhn xột v kt qu thu c t ú tớnh toỏn xõy dng nờn cỏc phng trỡnh hi quy ti u húa ch ct gia cụng tia la in 119 TI LIU THAM KHO Ting Vit V Hoi n, Gia cụng tia la in CNC , NXB khoa hc v K thut, H Ni Trn Vn ch (2003), Nghiờn cu chớnh xỏc gia cụng bng thc nghim, NXB Khoa hc v K thut, H Ni Trn Vn ch (2008), Cỏc phng phỏp xỏc nh chớnh xỏc gia cụng c, NXB Khoa hc v K thut, H Ni Trn Vn ch, Nguyn Trng Bỡnh, Nguyn Th t, Trn Xuõn Vit (2003), Cụng ngh ch to mỏy, NXB Khoa hc v K thut, H Ni T Duy Liờm (2001), H thng iu khin mỏy cụng c, Nh xut bn Khoa hc v K thut , H Ni Nguyn Doón í (2003), Giỏo trỡnh quy hoch thc nghim, NXB Khoa hc v K thut, H Ni Phm Minh Sn,Trn Minh Th Uyờn (2014), Thit k v ch to khuụn phun ộp nha, NXB i Hc Quc Gia TP H Chớ Minh Trn Vn ch (2004), Cụng ngh CNC, NXB Khoa hc v K thut, H Ni Ti liu online ti : http://www.georgfischer.com/content/dam/gfac/PDFDocuments/sales/USA/Literature/CorporateLiterature/259_804_472_GFAC_FO-350_S_550-S-E.pdf 120 ... thỏc s dng mỏy gia cụng tia la in CNC FO 550S, ng dng nú gia cụng lũng khuụn cho mỏy ộp phun nha - i tng nghiờn cu v phm vi nghiờn cu Nghiờn cu mỏy gia cụng tia la in CNC FO 550S (lý thuyờt... hc, chuyn giao cụng ngh v khai thỏc quỏ trỡnh sn xut v gia cụng cỏc sn phm cú phc v chớnh xỏc gia cụng cao Vỡ vy tỏc gi chn ti: Nghiờn cu ng dng mỏy gia cụng tia la in CNC FO 550S gia cụng... 2.5.6 Cỏc sai s hỡnh hc gia cụng xung nh hỡnh 65 2.6 PHNG PHP PHAY TIA LA IN ( GIA CễNG THEO CONTOUR) 68 Ch-ơng III : công nghệ gia công xung định hình máy Fo 550s 75