Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới quá trình gia công tia lửa điện bằng phương pháp xung điện

Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới quá trình gia công tia lửa điện bằng phương pháp xung điện Trình bày tổng quan về gia công tia lửa điện. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết được gia công bằng phương pháp xung tia lửa điện. Tiến hành các thí nghiệm và xử lý số liệu.

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN QUỐC THOẠI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ TỚI Q TRÌNH GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP XUNG ĐIỆN Chuyên ngành : CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS NGUYỄN TRỌNG BÌNH Hà Nội – Năm 2011 Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự – Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Tên là: Trần Quốc Thoại Nơi công tác: Trường Cao đẳng kinh tế kỹ thuật Vĩnh Phúc Tên đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ tới q trình gia cơng tia lửa điện phương pháp xung điện” Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Tôi xin cam đoan, luận văn Các số liệu đo thực nghiệm cách xác Trường Cao đẳng kinh tế kỹ thuật Vĩnh Phúc Vĩnh Phúc, ngày 11 tháng năm 2011 Người viết TRẦN QUỐC THOẠI MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU 10 Chương TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN 13 1.1 Đặc điểm phương pháp gia công tia lửa điện 13 1.1.1 Đặc điểm phương pháp gia cơng 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 15 1.2.1 Gia cơng xung định hình 17 1.2.2 Gia cơng cắt điện cực dây 18 1.3 Một số nghiên cứu giới gia công tia lửa điện 19 1.4 Cấu tạo chung máy gia công tia lửa điện 20 1.5 Kết luận chương 20 Chương NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ 22 CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT ĐƯỢC GIA CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP XUNG TIA LỬA ĐIỆN (EDM) 2.1 Bản chất vật lý q trình phóng tia lửa điện 22 2.2 Các thông số ảnh hưởng đến q trình gia cơng tia lửa điện 25 2.2.1 Các yếu tố điều khiển 25 2.2.2 Các yếu tố điều khiển 32 2.2.3 Các yếu tố liên quan trình gia công tia lửa điện 33 2.2.4 Chất lượng bề mặt gia công 49 2.2.5 Đánh giá suất gia công 58 2.3 Kết luận chương Chương TIẾN HÀNH CÁC THÍ NGHIỆM VÀ SỬ LÝ SỐ LIỆU 3.1 Thiết bị thực thí nghiệm 59 60 60 3.1.1 Các tính kỹ thuật máy 60 3.1.2 Phơi thí nghiệm 61 3.1.3 Giới thiệu máy đo độ nhám bề mặt 61 3.2 Hệ thống thí nghiệm 62 3.2.1 Các giới hạn thiết kế thí nghiệm 62 3.2.2 Điều kiện thực thí nghiệm 62 3.3 Quy hoạch thực nghiệm 64 3.4 Kết luận chương 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu AEDG CAD Computer Aided Design CAM Computer Aided Manufacturing CIM Computer Integrated Manufacturing CNC Computer Numerical Control EDM Electrical Discharge Machining EPS Easy Productivity System FMS Flexible Manufacturing System MEDM 10 NC 11 WEDM 12 MWEDM 13 Uz Điện áp đánh lửa 14 td Thời gian đánh lửa trễ 15 Ue Điện áp đánh lửa 16 Ie Dịng phóng tia lửa điện 17 te Thời gian phóng tia lửa điện (time on) 18 t0 Khoảng cách xung (time off) 19 Timer-dwell 20 Timer-lift 21 V0 Độ mòn điện cực 22 Vw Lượng tách vật liệu phơi 23 ψ Độ mịn tương đối điện cực 24 δ Khe hở phóng điện 25 We Năng lượng tách vật liệu 26 ap Hệ số công suất R R R R R R R R R R Diễn giải nội dung đầy đủ Abrasive Electrical Discharge Grinding Micro Electrical Discharge Machining Numerical Control Wire Electrical Discharge Machining Micro Wire Electrical Discharge Machining Thời gian dừng điện cực vị trí khe hở sau loạt xung Thời gian nhấc điện cực vị trí ngồi khu vực cơng tác 27 η Hệ số tích điện 28 C Điện dung tụ điện 29 C gh Điện dung giới hạn 30 U opt Điện áp tối ưu 31 F 32 F gh Điện tích vùng gia cơng giới hạn 33 Q Điện tích tụ 34 R Chiều cao nhấp nhô 35 Z Chiều sâu ảnh hưởng nhiệt 36 H tong 37 Hm 38 ρ 39 H c (z) 40 W Năng lượng phóng tia lửa điện 41 θm Nhiệt độ nóng chảy vật liệu (oC) 42 E Độ bền ăn mòn 43 λ Hệ số dẫn nhiệt 44 Tm Nhiệt độ nóng chảy 45 ΔT s Trở va đập nhiệt 46 σ Ứng suất gẫy 47 μ Hệ số poison 48 α Hệ số giãn nở nhiệt 49 β Modul Biot (không đơn vị) 50 E vbez 51 Cw Năng lượng riêng (Kj/kg grd) 52 Θv Nhiệt độ sôi vật liệu (oC) 53 Θs Nhiệt độ nóng chảy vật liệu (oC) 54 ζ Tỉ trọng vật liệu (g/cm3) R R Điện tích vùng gia công R R R R Nhiệt lượng tiêu hao Khối lượng riêng (g/cm3) P R R R R R R R R Nhiệt lượng tổng P Chiều sâu vết lõm P P Năng lượng bốc riêng (j/mm3) P P P P P P P P DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số bảng 2.1 Nội dung bảng biểu So sánh độ bền mỏi phương pháp phay phương pháp Trang 35 gia công tia lửa điện 2.2 Vật liệu sử dụng làm điện cực EDM 43 2.3 Phân loại nhám theo VDI 3400 51 2.4 Chiều cao nhấp nhô R z , R a 57 3.1 Đặc tính máy ZNC-EDM 60 3.2 Đặc tính vật liệu thép C50 61 3.3 Kết đo độ nhám bề mặt 63 3.4 Bảng tham số mô hình thống kê 65 3.5 Bảng ma trận ln() lấy tham số tối ưu 66 R R R DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hình Nội dung hình vẽ, đồ thị Trang 1.1 Các vật liệu gia công tia lửa điện 14 1.2 Sơ đồ nguyên lý máy gia công tia lửa điện dùng điện cực 17 định hình 1.3 Điện áp dịng điện xung phóng điện 18 2.1 Sơ đồ nguyên lý gia công tia lửa điện 22 2.2 Các pha khác trước sau phóng tia lửa điện 24 2.3 Mối quan hệ t i V w 27 2.4 Mối quan hệ θ t i 27 2.5 Mối quan hệ R max t i 28 2.6 Ảnh hưởng t đến suất 28 2.7 Ảnh hưởng δ 29 2.8 Quan hệ η a p 31 2.9 Ảnh hưởng điện dung C 31 2.10 Ảnh hưởng diện tích vùng gia cơng F 32 2.11 Ảnh hưởng t i đến R z 34 2.12 Ảnh hưởng U i C 34 2.13 Tác dụng EDM lên độ cứng bề mặt 34 2.14 Biến thiên chiều sâu vết lõm Z thể tích V phụ thuộc R R R R R R R R R R R R R R R R R 36 td R 2.15 Biến thiên thể tích vết lõm theo t d với mức lượng 36 2.16 Tác dụng vết nứt đến tốc độ hớt vật liệu 36 2.17 Tác dụng lực chu kỳ dịng dung dịch điện mơi lên tốc độ 37 R R hớt vật liệu 2.18 Biểu đồ sử dụng chất điện mơi 45 2.19 Dịng chảy bên ngồi 47 2.20 Dịng chảy áp lực qua điện cực 47 2.21 Dịng chảy áp lực qua phơi 47 2.22 Dòng chảy hút qua điện cực 48 2.23 Dòng chảy hút qua phơi 48 2.24 Dịng chảy phối hợp 48 2.25 Mơ hình cấu trúc tế vi lớp bề mặt 50 2.26 Vùng ảnh hưởng nhiệt 52 2.27 Kết đo lực từ kênh plasma 55 2.28 Ảnh tổ chức tế vi bề mặt 56 2.29 Cấu trúc vi mô cấu trúc vĩ mô bề mặt EDM 57 3.1 Máy phát xung ZNC-EDM 60 3.2 Máy đo độ nhám SJ-400 62 3.3 Q trình thí nghiệm 63 3.4 Đồ thị thể mối quan hệ R z I e 64 3.5 Đồ thị thể mối quan hệ R z t i 64 R R R R R R 10 MỞ ĐẦU Trong thiên niên kỷ thứ 3, thiên niên kỷ mà khoa học cơng nghệ phát triển nhanh khó đốn trước diễn biến, nguồn tài nguyên thiên nhiên trở nên khan hiếm, nguồn lực môi trường trở thành mối quan tâm quốc gia, vấn đề kinh tế tri thức bàn thống kê chưa đủ tính hệ thống, thừa nhận công nghệ gia công kim loại tảng ngành cơng nghiệp đúc ép phải có nhiều đầu tư nghiên cứu trình gia cơng kim loại Tiếp theo, để tự động hóa, linh hoạt hóa q trình gia công kim loại, việc nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ đến q trình đó, đặc biệt đến chất lượng độ xác gia cơng thiếu Gia công kim loại tia lửa điện không nằm ngoại lệ Được xem phương pháp hữu hiệu gia công loại vật liệu cứng, siêu cứng, lâu mịn gia cơng hốc, đường biên, vật thể có hình dáng hình học phức tạp, khó khơng thể gia cơng phương pháp cắt gọt thông thường, gia công tia lửa điện phương pháp sử dụng rộng rãi nhóm cơng nghệ gia cơng không truyền thống Vào năm 50 kỷ XX, thiết bị gia công tia lửa điện thương mại có mặt thị trường giới Đến năm 1980, kỹ thuật điều khiển số tự động hóa tạo cho phương pháp gia công tia lửa điện chuyển biến đáng kể mặt công nghệ Những năm gần đây, nhiều phương pháp lai, sở kết hợp nguyên lý gia công tia lửa điện với phương pháp gia công cơ, khai thác lợi phương pháp thành phần tạo nên kỹ thuật hớt kim loại sở cơng nghệ gia cơng tia lửa điện Tính cấp thiết đề tài Là phương pháp gia công kim loại, công nghệ gia công tia lửa điện với ưu điểm trội, sử dụng rộng rãi để thay số trình gia cơng truyền thống nhiều ngành cơng nghiệp khác công nghiệp hàng không vũ trụ, điện tử, công nghiệp dược liệu, công nghiệp dân dụng v.v… đặc biệt ngành chế tạo khuôn mẫu 56 Để so sánh chất lượng bề mặt với bề mặt khác, cần thiết phải sử dụng đại lượng tiêu chuẩn hóa, ví dụ dạng số dạng ảnh Việc lựa chọn tiêu đánh giá thực cho hàm mục tiêu thể rõ nhất, việc đánh giá chất lượng bề mặt thơng qua: - Chỉ số hình học (độ nhám, thành phần kết cấu…) - Các số động lực học (chỉ số áp lực, số bền cắt…) - Chỉ số tính vật liệu (ứng suất riêng, độ vi dãn nở… ) - Chỉ số hóa tính (các phần tử lớp biên, phản ứng tạo nên lớp mặt…) * Vấn đề mô tả bề mặt kim loại: Để mô tả bề mặt gia công người ta thường sử dụng đại lượng hình học, đại lượng khảo sát với thiết bị quét lớp quang học máy quét xung Đặc biệt giá trị độ nhám, tiêu mô tả nhấp nhô đo loại thiết bị đo hiển vi điện tử Từ cấu trúc bề mặt vĩ mơ, ví dụ bề mặt tạo hình âm dụng cụ đo với trợ giúp kính hiển vi điện tử quét lưới – phóng đại – chiếu sáng qua hình học bề mặt mơ tả Mỗi lần qt (nhấn tín hiệu), tơ pơ vi mơ vĩ mô bề mặt khảo sát thể hàm tạo đồ đề Phụ thuộc vào độ phân giải, vào tần suất quét chiều dài diện tích quét mà số lượng phép đo giá trị tọa độ đề lớn nhỏ Các giá trị đo đơn dạng rời rạc, khơng liên kết dẫn đến có ý nghĩa ứng dụng thực tế hình 2.28 Hình 2.28 Ảnh kim tổ chức tế vi bề mặt Topography Để đại lượng hình học tạo nên tiêu ý nghĩa, chúng chuyển sang đại lượng thông qua thuật tốn Đó chiều cao nhấp nhơ trung bình R z , sai lệch trung bình số học R a R R R R 57 Bảng 2.4 Ra Rq Rz Rt Sai lệch trung bình Giá trị nhám trung Chiều cao nhấp nhơ Chiều sâu sóng số học bình bình trung bình nhấp nhơ phương Giá trị trung bình số Giá trị trung bình Trung bình số học Giá trị chiều sâu học sai lệch profin đoạn chiều chuẩn phương chiều cao của nhấp nhơ sóng sai lệch profin điểm Z i liên tiếp đoạn chiều dài R dài đoạn R chuẩn chiều dài chuẩn l Ra = bình y ( x )dx l ∫0 Rq = 1l y ( x )dx l ∫0 Rz = ∑Z i =1 i - * Một số đại lượng miêu tả bề mặt Nghiên cứu đặc tính Topografile bề mặt gia cơng chia thành cấu trúc vi mô cấu trúc vĩ mô để khảo sát hình 2.29 Hình 2.29 Cấu trúc vi mơ cấu trúc vĩ mô bề mặt EDM Cấu trúc vi mô: Bị ảnh hưởng tham số trình, đặc biệt đại lượng xung điện Kích thước tế vi thường nằm phạm vi hạt kết tinh nhỏ Đặc trưng cho kết cấu vi mô tham số như: Chiều cao nhấp nhơ trung bình R z , sai lệch trung bình R a R R R R Cấu trúc vĩ mơ lớp bề mặt: Là độ lớn hình học, có đặc tính lớn kích thước hạt kết tinh định hình dáng hình học điện cực Như cấu trúc vĩ mô thể đặc tính xác định Điều cho thấy khác biệt phụ 58 thuộc vào trình gia công cấu trúc vi mô cấu trúc vĩ mô bề mặt gia công Đặc trưng cho kết cấu vĩ mô tham số chiều sâu sóng nhấp nhơ R t bước sóng R R Topografile bề mặt đánh giá độ nhám bề mặt, đặc trưng tham số như: chiều cao nhấp nhơ trung bình Rz , sai lệch trung bình số học R a , bình R R R R phương R q , chiều sâu sóng nhấp nhơ sóng R t bảng 2.4 R R R R 2.2.5 Đánh giá suất gia công Theo phương pháp truyền thống, suất gia công đánh giá thông qua thời gian sử dụng để gia công phôi thành chi tiết n t = t gc + ∑ t f (2.22) i =1 Trong đó: t f thời gian phụ R R Trong gia công tia lửa điện, suất gia công xác định thông qua thể tích vật liệu tách khỏi phơi đơn vị thời gian Q = 60.Ψm Vz f (mm3/phút) P Trong đó: P (2.23) Vz : Là thể tích kim loại bóc sau xung f : Là tần số xung Ψm : Hệ số kể đến xung chạy không, ngắt mạch không tác dụng gia công; giá trị Ψm < Việc xác định thể tích kim loại bóc sau xung hệ số Ψm khó khăn Do thường tính tốn suất gia cơng theo giá trị trung bình Q0 = Vw (mm3/phút) t P P (2.24) Trong đó: Q0 thể tích trung bình vật liệu bóc đơn vị thời gian Trong máy EDM ngày nay, hệ thống điều khiển CNC ghi lại thời gian gia cơng theo NC chi tiết, việc đánh giá suất thông qua thời gian ghi đếm NC khơng xác thời gian phụ khơng tính Tuy nhiên giá trị thời gian sử dụng tham khảo để đánh giá suất gia công 59 Đối với vật liệu gia công tia lửa điện điện cực dự đốn lượng mịn điện cực q trình gia cơng thơng qua cơng thức có mối liên hệ sau: V0 = θ Vw (mm3) 100% P P (2.25) Trong đó: θ : Độ mịn tương đối điện cực V0 : Thể tích vật liệu điện cực bị mịn Vw : Thể tích vật liệu tách khỏi phơi 2.3 Kết luận chương Đến giới có nhiều cơng trình nghiên cứu tìm hiểu chất q trình gia cơng tia lửa điện, q trình hớt vật liệu gia cơng ảnh hưởng thông số công nghệ q trình gia cơng, khả điều khiển gia công tia lửa điện, nghiên cứu chất điện mơi dịng sục q trình gia công tia lửa điện, … Tuy nhiên qua nghiên cứu tìm hiểu thơng số cơng nghệ ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết máy tác giả nhận thấy nhiều vấn đề chưa giải triệt để, ảnh hưởng thông số điều khiển nhiễu hệ thống, nhiễu ngẫu nhiên thơng số khó điều khiển, ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt, vết nứt tế vi, độ cứng, độ nhám, … Với mục tiêu nghiên cứu thông số công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết máy gia công phương pháp EDM sở để đánh giá chất lượng bề mặt Cụ thể đánh giá độ nhám bề mặt thí nghiệm đề cập chương 60 CHƯƠNG THÍ NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 3.1 Thiết bị thực thí nghiệm 3.1.1 Các tính kỹ thuật máy Tất thí nghiệm thực máy ZNC-EDM Trung Quốc Đây thiết bị gia cơng theo phương pháp xung định hình, có khả1năng lập trình điều khiển theo trục tọa độ X, Y, Z Sơ đồ hình khối máy mơ tả hình 3.1 bao gồm phận sau: - Máy phát xung - Bảng điều khiển - Hệ thống định vị - Hệ thống điện môi Hệ thống định vị Bảng điều khiển Hệ thống định vị Hệ thống điện mơi Hình 3.1 Máy xung ZNC-EDM Đặc tính máy nêu bảng 3.1 Bảng 3.1 Đặc tính Đặc điểm Tốc độ dịch chuyển nhanh trục X, Y, Z 600 mm/min Điện áp máy phát lớn 60A 45/100/300/3000V Kích thước bàn máy 550mm x 350mm Kích thước thùng 847mm x 480mm 61 Khoảng cách từ mặt dụng cụ tới bàn máy Max 440mm Độ sâu max chất điện môi lên bàn 220mm Trọng lượng max chi tiết gia cơng 300kg Kiểu lắp điện cực Tùy chọn 3.1.2 Phơi thí nghiệm Đối tượng nghiên cứu nhằm phục vụ cho gia công chế tạo khuôn, vật liệu gia công phải vật liệu làm khuôn Theo JIS ta chọn mác S50C tương đương với thép C50 theo TCVN Chọn vật liệu làm điện cực đồng đỏ Bảng 3.2 Đặc tính Thép C50 C 0.5 Thành phần hóa Si 0.3 học (%) Mn 0.6 S 0.035 Độ cứng (HB) 207 Độ bền kéo (σ b ) 640 R R 3.1.3 Giới thiệu máy đo độ nhám bề mặt Hiện lĩnh vực đo độ bóng đo độ nhám bề mặt (R a , R z ) có R R R R nhiều loại như: MARSURF hãng MAHR hay SURFCOM hãng ZEISS … Đây hãng lớn có uy tín thị trường Việt Nam Trong điều kiện sở vật chất Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Vĩnh Phúc, tác giả sử dụng máy SJ-400 hãng Mitutoyo (Japan) hình 3.3 62 Hình 3.2 Máy đo độ nhám bề mặt SJ-400 3.2 Hệ thống thí nghiệm 3.2.1 Các giới hạn thiết kế thí nghiệm - Trong luận văn tác giả khơng sâu vào phân tích ảnh hưởng thông số công nghệ khác như: Điện cực, dung mơi … mà phân tích ảnh hưởng thông số công nghệ tới độ nhám bề mặt chi tiết máy là: Cường độ dịng điện I e , R R thời gian xung t i , thời gian ngắt xung t R R R R - Trong q trình gia cơng ta có hai bề mặt gia cơng mặt bên mặt đáy Trong luận văn tác giả nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới độ nhẵn bóng mặt đáy (mặt vng góc với điện cực) - Cố định độ nhẵn bề mặt điện cực R z = 20 μm, cố định chiều sâu R R xung mm - Môi trường gia công cho tất thí nghiệm với giả thiết ảnh hưởng nhiễu cố định - Chấp nhận ảnh hưởng nhiễu tới độ nhẵn bề mặt sai số hệ thống trình nghiên cứu điều kiện thí nghiệm khơng thay đổi 3.2.2 Điều kiện thực thí nghiệm - Máy ZNC-EDM Trường Cao đẳng kinh tế kỹ thuật Vĩnh Phúc 63 - Máy đo độ nhám bề mặt SJ-400 hãng Mitutoyo (Japan) Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Vĩnh Phúc - Mẫu vật liệu: Thép 50 - Q trình thí nghiệm mơ tả hình 3.4 Hình 3.3 Q trình thí nghiệm Bảng 3.3 Kết đo độ nhám bề mặt sau: Vật liệu Mẫu thí Dịng điện ON TIME OFF TIME Ra nghiệm I e (A) t i (μs) t (μs) (μm) Thép 50 20 400 40 22,16 Thép 50 20 130 12 20,15 Thép 50 20 80 18,45 Thép 50 12 400 40 11,53 Thép 50 12 130 12 8,62 Thép 50 12 80 7,85 Thép 50 7 400 40 6,13 Thép 50 130 12 5,42 Thép 50 80 4,59 R R R R R R R R Từ bảng 3.3 kết đo độ nhám bề mặt ta nhận thấy mối quan hệ cường độ dòng điện I e nhám bề mặt R z hình 3.4 Quan hệ t i nhám R bề mặt R z hình 3.5 R R R R R R R 64 Độ nhám bề mặt Rz (m) 25 20 15 10 0 10 15 20 25 Cường độ dịng điện Ie (A) Hình 3.4 Đồ thị thể mối quan hệ I e R z R R R Độ nhám bề mặt 25 20 15 10 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Thời gian xung Hình 3.5 Đồ thị thể mối quan hệ t i R z R R R 3.3 Quy hoạch thực nghiệm Dựa vào bảng 3.2 ta thấy kết đầu vào (I e , t i , t ) kết đầu R R R R R R nhám bề mặt (R z ) Do quan hệ độ nhám bề mặt R z (I e , t i ,t ) có dạng R R R R R R R (3.1) Với Y hàm mục tiêu độ nhám bề mặt R R x : Giá trị cường độ dòng điện I e R R R x : Giá trị thời gian xung t i R R R R R R R R 65 x : Giá trị thời gian ngắt xung t R R R R Lấy ln hai vế ta có: (3.2) Đặt ẩn phụ: y = lnY R ; ; ; ; ; (3.3) Rút gọn ta có dạng: Từ ta có bảng tham số mơ hình thống kê 3.4 STT x1 x2 x3 y 20 400 40 22,16 20 130 12 20,15 20 80 18,45 12 400 40 11,53 12 130 12 8,62 12 80 7,85 7 400 40 6,13 130 12 5,42 80 4,59 R R R 66 Sau lấy ln() hai vế ta có bảng 3.5 STT lnx1 lnx2 lnx3 lnY 2.99573 5.99146 3.68888 3.09828 2.99573 4.86753 2.48491 3.00032 2.99573 4.38202 1.94591 2.91506 2.48490 5.99146 3.68888 2.44495 2.48490 4.86753 2.48491 2.15408 2.48490 4.38202 1.94591 2.06051 1.94591 5.99146 2.48491 1.81319 1.94591 4.86753 1.94591 1.69009 1.94591 4.38202 3.68888 1.52388 Hệ số a tính sau: Từ bảng 3.4 xác định Ma trận F Tính ma trận chuyển vị: F* = F’ P Ma trận M = F* x F P P P 67 Ma trận chuyển vị M-1 = inv(M) = P P Ma trận đầu R z xác định R R Xác định hệ số a tính theo công thức sau: a = M-1.F’.Y P P  − 1.7073    a =  1.2634   − 0.0159    Vậy ta có: a = -1.7073; a1 = 1.2634; a = 0.1816; a = -0.0159 Thay giá trị a , a , a , a vào 3.2, ta mơ hình cho độ nhám bề mặt R R R R R R R R xác định phương trình có dạng: Y = -1.7073 + 1.2634x + 0.1816x - 0.0159x R R R R R (3.3) R Qua mơ hình (3.3) nhận thấy hệ số a i phản ánh mức độ ảnh hưởng đến hàm y Như R R cường độ dòng điện x ảnh hưởng đến nhám bề mặt lớn thời gian xung x thời R R R gian ngắt xung x R R Xác định độ tin cậy mơ hình S(a) = S(a ,a ,a ) = (Y – F.a)T(Y – F.a) R R R R R R P P (3.4) Thay ma tr Y, F, a vào 3.4 ta có: S(a) = 0,0342 (3.5) Các kết tính tốn phần mềm Matlab R2008a Kiểm tra tham số a j khoảng sai lệch chúng R R R 68 Dựa vào kết ta thấy a = - 0.0159 giá trị nhỏ, ta nghi ngờ R R tồn Để kiểm tra tồn a ta áp dụng công thức 3.6 R R α  ≥ t  n − m − 1,1 −  2  m aj S du (3.6) ij Trong đó: a j = a = -0.0159 R R R R Tra bảng phân phối Student (bảng phụ lục V [4]) với (6 – - 1) = bậc tự với mức tin cậy ta có t(3, 0.975) = 3.182 Ta có: a0 = a ± S du * m 00 * 3,182 = −1,7073 ± 0,1080 a1 = a1 ± S du * m11 * 3,182 = 1,2634 ± 0,0264 a2 = a ± S du * m 22 * 3,182 = 0,1816 ± 0,0194 a3 = a ± S du * m 33 * 3,182 = −0,0159 ± 0,0179 Kiểm tra điều kiện tồn hệ số a ta thấy thỏa mãn bất đẳng a thức: S du m ij ≥ t (3,182) ta kết luận tồn giá trị hệ số a với mức ý nghĩa 0,05 3.4 Kết luận chương Trong chương tác giả giải vấn đề sau đây: - Xây dựng quy hoạch thực nghiệm với thông số thay đổi I e , t i , t Từ R R R R R R tác giả xác định điểm cần phải thí nghiệm - Đã tiến hành thí nghiệm, từ thu số liệu cần thiết - Tiến hành sử lý kết thí nghiệm từ xây dựng mơ hình phụ thuộc độ nhám bề mặt vào thông số I e , t i , t Tác giả nhận thấy ảnh hưởng R R R R R R I e đến nhám bề mặt nhiều thông qua hệ số a R R R R 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn đạt vấn đề đặt ban đầu, xây dựng mơ hình biểu diễn mối quan hệ chiều cao nhấp nhô bề mặt với thông số công nghệ I e , R R t i , t gia công thép 50 phương pháp xung tia lửa điện R R R R Từ mơ hình, tác giả rút nhận xét sau: - Dòng xung điện I e thông số quan trọng nhất, ảnh hưởng lớn đến độ R R nhám bề mặt I e tăng dẫn đến nhám R z tăng ngược lại R R R R - Thời gian xung t i có ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt, nhiên ảnh R R hưởng t i I e R R R R - Thời gian ngắt xung t có ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt nhứng so R R với I e t i R R R R - Kết thí nghiệm đo máy SJ-400 - Đã ứng dụng mơ hình tốn học rút từ thực nghiệm để khảo sát q trình gia cơng máy ZNC-EDM Kiến nghị: Do thời gian có hạn nên tác giả chưa đề cập tới ảnh hưởng thông số công nghệ tới đặc trưng khác chất lượng bề mặt Tác giả đề nghị cần nghiên cứu tiếp ảnh hưởng thông số công nghệ tới đại lượng đặc trưng khác chất lượng bề mặt thay đổi độ cứng, cấu trúc tế vi ứng suất dư lớp bề mặt gia công phương pháp xung tia lửa điện 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Hoài Ân (2007), Gia công tia lửa điện CNC NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội PGS.TS Nguyễn Trọng Bình (2006), Tối ưu hóa q trình cắt gọt, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội GS.TS Trần Văn Địch (2008), Các phương pháp xác định độ xác gia công, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội GS.TS Trần Văn Địch, PGS.TS Nguyễn Trọng Bình, PGS.TS Nguyễn Thế Đạt, PGS.TS Nguyễn Viết Tiếp, PGS.TS Trần Xuân Việt (2003), Công nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nghiêm Hùng (2002), Vật liệu học sở, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Tiến Thọ, Nguyễn Thị Xuân Bảy, Nguyễn Thị Cẩm Tú (2001), Kỹ thuật đo lường – kiểm tra chế tạo khí, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Phạm Ngọc Tuấn, Nguyễn Văn Tường (2007), Các phương pháp gia công đặc biệt, NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh PGS.TS Nguyễn Doãn Ý (2006), Quy hoạch sử lý số liệu thực nghiệm, NXB Xây dựng, Hà Nội Daw D.F Van Coppenolle B (1995), “on the Evolution of EDM Reseach”, Proceeding of the 11th International Symposium of Electronachining (ISEM-11), P P Switzerland 10 E.C Jameson (1983), Electrical Discharge Machining – Tooling, Methods and Application, Dearborn Michigan, USA 11 INDRAJIT BASAK, AMITABHA (1997), Journal of Materials Processing Technology, Krakow ... VỀ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN 13 1.1 Đặc điểm phương pháp gia công tia lửa điện 13 1.1.1 Đặc điểm phương pháp gia cơng tia lửa điện 13 1.1.2 Khả công nghệ phương pháp gia công tia lửa điện 14 1.2 Các. .. chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng thông số cơng nghệ tới q trình gia cơng tia lửa điện phương pháp xung điện? ?? Đối tựng phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố công nghệ đến chất... cập tới vấn đề sau đây: - Đặc điểm phương pháp gia cơng tia lửa điện - Khả công nghệ phương pháp gia công tia lửa điện - Phương pháp gia công tia lửa điện xung định hình 21 - Phương pháp gia công