Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT DÂY TIA LỬA ĐIỆN Người hướng dẫn: ThS TRẦN MINH CHÍNH Sinh viên thực hiện: PHAN ĐÌNH QUN Đà Nẵng, 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: PHAN ĐÌNH QUYÊN Số thẻ sinh viên: 101130124 Lớp: 13C1B Khoa: Cơ khí Ngành: Cơng nghệ chế tạo máy Tên đề tài đồ án: THIẾT KẾ MÁY CẮT DÂY TIA LỬA ĐIỆN Đề tài thuộc diện: ☐Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Có thơng số máy chuẩn dựa vào để tính tốn ❖ Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Phần 1: Tổng quan phương pháp gia công tia lửa điện C C R L T Phần 2: Cơ sở lý thuyết gia công tia lửa điện DU Phần 3: Thiết kế máy cắt dây Phần 4: Tính tốn thiết kế máy Phần 5: Sử dụng bảo quản Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại kích thước vẽ ): vẽ A0 01 - Bản vẽ tổng thể máy 02 - Bản vẽ sơ đồ động 03 - Bản vẽ bàn máy Y 04 - Bản vẽ bàn máy X 05 - Bản vẽ hệ thống cấp dây 06 - Bản vẽ sơ đồ mạch điện 07 - Bản vẽ chế tạo vít me – đai ốc bi Họ tên người hướng dẫn: ThS TRẦN MINH CHÍNH Ngày giao nhiệm vụ đồ án: / /2018 Ngày hoàn thành đồ án: 15/05/2018 Đà Nẵng, ngày 18 tháng 05 năm 2018 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn PGS.TS Lưu Đức Bình ThS Trần Minh Chính TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ TĨM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: THIẾT KẾ MÁY CẮT DÂY TIA LỬA ĐIỆN Họ tên SV: PHAN ĐÌNH QUYÊN Mã SV: 101130124 Lớp: 13C1B Điện thoại: 01636299312 Email: Quyen360vn@gmail.com GV hướng dẫn: ThS TRẦN MINH CHÍNH GV duyệt: PGS.TS LƯU ĐỨC BÌNH Nội dung đồ án tốt nghiệp (ĐATN) bao gồm vấn đề sau: Nhu cầu thực tế đề tài: Hiện nay, máy cắt dây tia lửa điện sử dụng rộng rãi nhà máy, xưởng khí Thay dần cho máy cơng cụ truyền thống Nó gia cơng nhiều loại vật liệu khác mà không cần quan tâm đến độ cứng hay chất lượng vật liệu, vật liệu phải dẫn điện Vì vậy, nhu cầu máy cắt dây tia lửa điện cần thiết q trình gia cơng kim loại Phạm vi nghiên cứu đề tài tốt nghiệp: Ứng dụng cho tất máy cắt dây tia lửa điện Nội dung đề tài thực hiện: ✓ Số trang thuyết minh: 84 trang ✓ Số vẽ: Ao ✓ Mơ hình: Kết đạt được: • Phần lý thuyết tìm hiểu Tổng quan phương pháp gia công tia lửa điện Cơ sở lí thuyết gia cơng tia lửa điện Sử dụng bảo quản • Đã tính tốn thiết kế phần sau: Tính tốn thơng số bàn máy theo phương X Tính tốn thơng số bàn máy theo phương Y Chọn thông số ru lơ • Khơng có mơ hình có kèm CD Đà Nẵng, ngày 18 tháng năm 2018 Sinh viên thực ghi rõ họ tên SV Phan Đình Quyên C C DU R L T Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện LỜI NÓI ĐẦU ❖ Đổi công nghệ luôn nhu cầu cấp bách sản xuất quốc gia Đối với cơng nghiệp khí, phương pháp gia công truyền thống như: đúc, rèn, dập, phay, bào, tiện… khơng cịn đáp ứng nhu cầu ngày cao phát triển sản phẩm thời đại đại Ngày nay, đời sống sản xuất xuất nhiều sản phẩm chi tiết có hình dạng phức tạp làm từ vật liệu khó gia cơng cắt gọt Thực tế địi hỏi phải phát triển phương pháp cơng nghệ mới, có gia cơng tia lửa điện Mà cụ thể gia công máy cắt dây EDM (Electrical Discharge Machining) ❖ Sau thời gian học tập trường, bảo hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo Khoa Cơ khí trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, em kết thúc C C khóa học tích lũy vốn kiến thức định Được đồng ý nhà trường thầy cô giáo khoa em nhận đề tài tốt nghiệp: “THIẾT KẾ MÁY CẮT R L T DÂY BẰNG TIA LỬA ĐIỆN” ❖ Đồ án tốt nghiệp em gồm phần: DU Phần 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BẰNG TIA LỬA ĐIỆN Phần 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT GIA CƠNG BẰNG TIA LỬA ĐIỆN Phần 3: THIẾT KẾ MÁY CẮT DÂY Phần 4: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MÁY Phần 5: SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN ❖ Bằng cố gắng, nỗ lực thân đặc biệt giúp đỡ tận tình, chu đáo thầy giáo – ThS Trần Minh Chính, em hồn thành đồ án thời hạn Do thời gian làm đồ án có hạn kiến thức cịn nhiều hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cửa bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo – ThS Trần Minh Chính, thầy giáo khoa Cơ khí – Đại học Bách Khoa Đà Nẵng tạo điều kiện giúp đỡ em thời gian qua Đà Nẵng, ngày 18 tháng năm 2018 Sinh viên thực Phan Đình Quyên SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện MỤC LỤC PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BẰNG TIA LỬA ĐIỆN I Lịch sử phát triển Lịch sử Sự phát triển II Thị trường máy gia công tia lửa điện giới III Nguyên lý gia công IV Phân loại phương pháp gia công EDM Gia công xung định hình Gia công phương pháp cắt dây 10 C C V Đặc điểm gia công tia lửa điện 10 Điện cực 11 R L T 1.1 Các yêu cầu điện cực 11 1.2 Các loại vật liệu điện cực 11 DU Chất điện môi 12 2.1 Nhiệm vụ chất điện môi 12 2.2 Các chất điện môi tiêu chuẩn đánh giá chung 13 VI Thiết bị gia công tia lửa điện 16 Các phận máy gia công tia lửa điện 16 Một số loại máy thị trường 17 VII Khả công nghệ 18 VIII Ưu nhược điểm gia công tia lửa điện 18 IX Một số sản phẩm ứng dụng 18 PHẦN 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT GIA CƠNG BẰNG TIA LỬA ĐIỆN 20 I Bản chất q trình phóng tia lửa điện 20 Pha 1: Sự đánh lửa 20 Pha 2: Sự hình thành kênh phóng điện 20 Pha 3: Nóng chảy bốc vật liệu 21 II Cơ cấu tách vật liệu 21 III Đặc tính điện phóng tia lửa điện 22 SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện IV Lượng hớt vật liệu 24 V Chất lượng bề mặt gia công tia lửa điện 24 VI Sự mòn điện cực 25 VII Độ xác gia cơng tia lửa điện 26 VIII Các tượng xấu gia công tia lửa điện 27 PHẦN 3: THIẾT KẾ MÁY CẮT DÂY 29 I Giới thiệu 29 II Cơ cấu máy cắt dây 30 Hệ thống điều khiển 30 Nguồn cung cấp máy tính 33 Chất điện môi lọc 35 C C Phần khí 36 III Hệ thống tia lửa q trình gia cơng 37 R L T Tia lửa xảy điểm gần 37 Các loại nguồn cung cấp lượng 38 DU Nguồn cung cấp dạng sóng 39 Thời gian bật tắt tia lửa điện 40 IV Nguồn lượng (điện) 40 Thời gian tia lửa bật tắt 40 Sự phát triển transistor chân không 41 Số ampe 42 Tăng lượng đầu tia lửa điện 42 Chu trình làm việc 44 V Hệ thống tùy động máy cắt dây 46 VI Chất điện môi cung cấp cho máy 47 Chức chất điện môi 47 1.1 Mô tả chất điện môi 48 1.2 Làm mát điện cực phôi 48 1.3 Làm mát cho phoi thoát 48 1.4 Loại bỏ phoi gia công 49 1.5 Độ nhớt chất điện môi 49 SVTH: Phan Đình Qun – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện Hệ thống chứa chất điện môi 49 2.1 Hệ thống dẫn nước 50 2.2 Nhiệt độ nước 50 2.3 Giám sát hệ thống nước máy tính 51 PHẦN 4: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MÁY 53 I Thông số máy chuẩn 53 II Thiết kế hệ dẫn động bàn máy 54 Một số đặc điểm truyền 54 Cơ sở tính tốn cho truyền động bàn máy 54 2.1 Tính mơ men quay 55 2.2 Mô men quán tính 55 C C Tính tốn truyền 56 3.1 Chọn truyền 56 R L T 3.2 Vật liệu 57 3.3 Các bước tính tốn truyền 57 DU 3.4 Tính tốn truyền 58 III Tính tốn chọn động 63 Động dẫn động bàn máy 63 1.1 Các thông số đầu vào 63 1.2 Tính tốn momen quy đổi 63 1.3 Tính tốn momen qn tính tải quy đổi trục động 64 1.4 Vận tốc lớn trục vít 66 1.5 Lựa chọn sơ động 66 Động quay ru lô cấu dây 67 2.1 Giới thiệu 67 2.2 Thiết kế cấu dây 67 2.3 Chọn động 68 2.4 Chọn thông số cho ru lô 69 IV Giới thiệu điều khiển 69 Hệ thống điều khiển tự động 69 1.1 Điều khiển tự động 69 SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện 1.2 Hệ thống điều khiển tự động (Hệ thống ĐKTĐ) 69 1.3 Các thành phần hệ thống điều khiển tự động 69 1.4 Hệ thống điều khiển vịng hở vịng kín 70 1.5 Quá trình độ trình xác lập 71 Mơ hình hóa, khảo sát thiết kế hệ thống điều khiển chuyển động máy cắt dây EDM 72 2.1 Mơ hình hóa hệ thống điều khiển 72 2.2 Xét tính ổn định hệ thống 75 Thiết kế điều khiển PID 75 3.1 Sơ lược mơ hình điều khiển PID 75 3.2 Tính tốn chọn lựa thông số PID 76 C C PHẦN 5: SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN 78 I Sử dụng 78 R L T Công tác chuẩn bị trước làm: 78 a Khởi động công tắc nguồn điện, để máy vận hành không tải, xem trạng thái làm DU việc bình thường khơng 78 Điều chỉnh giá dây: 78 Kiểm tra bàn thao tác: 78 Kẹp linh kiện: 78 Điều chỉnh bánh dẫn: 78 Các bước thao tác: 78 Cách chọn chế độ điện gia công máy cắt dây molipden 79 II Một số lỗi 80 Các cố thường gặp phận điện máy cắt dây phương pháp loại bỏ 81 Các cố thường gặp mạch cao tần phương pháp loại bỏ 81 Các cố thường gặp mạch điện khởi động phương pháp loại bỏ 83 Các cố thường gặp máy tính phương pháp loại bỏ 83 Phân tích nguyên nhân đứt dây cắt 84 III Bảo trì máy 84 SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BẰNG TIA LỬA ĐIỆN I Lịch sử phát triển Lịch sử - Cách gần 200 năm, nhà nghiên cứu người Anh - Toseph Priestley phát thấy hiệu ăn mòn vật liệu gây phóng điện Năm 1943, gia cơng tia lửa điện lần xuất Nga sau nghiên cứu vợ chồng Lazarenko Trong thập niên 1960 có nhiều nghiên cứu sâu rộng gia công EDM giải nhiều vấn đề liên quan đến mơ hình tính tốn q trình gia cơng EDM Trong thập niên 1970 xảy cách mạng gia công máy cắt dây EDM nhờ vào việc phát triển máy phát xung công suất lớn, loại dây cắt C C phương pháp sục chất điện môi hữu hiệu - Hiện nay, máy EDM thiết kế hồn chỉnh q trình gia cơng R L T điều khiển theo chương trình số - Cho đến phương pháp gia công tia lửa điện (Electrical Discharge DU Machining - EDM) phát triển rộng rãi nước phát triển Nhiều loại máy hoạt động lĩnh vực EDM sản xuất với nhiều kiểu khác để phục vụ cho mục đích khác Sự phát triển - Các máy thời kì 50-60 kỉ XX tự động hóa khơng dùng cách phổ biến - Ngày nay, với thuật toán điều khiển mới, hệ thống điều khiển CNC cho phép gia công đạt suất chất lượng cao mà khơng cần thiết có tham gia người Các máy gia công tia lửa điện ngày đặc trưng tự động hóa cao - Các hệ thống CNC thị trường có tiến nhiều, đặc biệt máy cắt dây - Các hệ thống điều khiển CNC nhiều năm qua có mặt máy xung định hình, nhiều thời gian để tận dụng khả chúng Các chuyển động hành tinh điện cực có hình dáng đơn giản cho phép gia cơng xung định hình có hình dáng phức tạp Ưu điểm phương pháp việc chế tạo SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện điện cực rẻ sử dụng điện cực quay điều kiện dòng chảy tốt điện cực ăn mịn - Sự tối ưu cơng nghệ gia công tia lửa điện kĩ thuật sản xuất địi hỏi phải áp dụng nhiều bí cơng nghệ Ngày có khuynh hướng đưa nhiều máy thông minh chọn máy điều chỉnh nhiều thông số mà người dùng đặt trước Điều làm giảm bớt lượng liệu đầu vào mà người sử dụng cần quan tâm Khuynh hướng mạnh máy cắt dây, thuật tốn điều khiển tạo lượng hớt vật liệu tối ưu mà làm giảm nguy đứt dây II Thị trường máy gia công tia lửa điện giới - Việc bán máy gia công tia lửa điện giới tăng 6% năm vào cuối năm 90 vào khoảng 12000 máy C C - Nhật Bản nước sản xuất sử dụng máy gia công tia lửa điện nhiều nhất, chiếm 35% tổng số lượng máy giới Thứ hai châu Âu với 30%, Mỹ đứng thứ R L T với 15% châu Á đạt 12% tổng số máy - Phạm vi máy buôn bán thị trường giới rộng đa dạng: DU từ máy lớn đến máy nhỏ máy gia công tế vi Từ máy rẻ, tự động hóa (10000-15000)USD/máy Trung Quốc, Đài Loan, đến loại máy lên đến vài trăm nghìn USD/máy Tây Âu hay Nhật Bản hồn tồn tự động hóa với hệ thống CAD/CAM đại III Ngun lý gia cơng Hình 1.1 Sơ đồ ngun lí - Hệ thống gia cơng tia lửa điện (Electrical Discharge Machining - EDM) bao gồm có hai phận chủ yếu: máy công cụ nguồn cung cấp điện SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện 1.5 Quá trình độ trình xác lập Hệ thống điều khiển tự động luôn tồn hai trạng thái: trình độ (trạng thái động) trạng thái xác lập (trạng thái tĩnh) Khảo sát ổn định chất lượng hệ thống điều khiển ngưởi ta chủ yếu khảo sát trình độ ❖ Quá trình độ: Là trạng thái hệ kể từ thời điểm có tác động nhiễu hay tác động đầu vào hệ thống đạt trạng thái xác lập Lý thuyết điều khiển tự động tập trung mô tả phân tích q trình q độ hệ thống C C R L T DU Hình 4.14 Hàm độ hệ thống điều khiển Các chất lượng đánh giá trực tiếp bao gồm: - Độ điều chỉnh: Độ điều chỉnh xác định trị số cực đại hàm độ so với trị số xác lập % = ymax − y y - Thời gian độ: thời gian độ tqd xác định thời điểm y(t) không vượt khỏi biên giới miền giới hạn ∆ quanh trị số xác lập ∆ = ±5% hay có dùng: ∆ = ±2% - Thời gian đáp ứng: thời gian đáp ứng tm xác định thời điểm mà lần độ đạt trị số xác lập y có điều chỉnh - Thời gian có điều chỉnh: t xác định thời điểm hàm độ đạt cực đại SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang 71 Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện - Số lần dao động N: tính số lần mà hàm độ dao động quanh trị số xác lập thời kỳquá độ (0 < t < tqd)  , t , N : Đặc trưng cho tính chất suy giảm trình độ tqd , tm : Đặc trưng cho tính chất tác dụng nhanh hệ ❖ Quá trình xác lập: Trạng thái xác lập hệ thống trạng thái hệ thống có tác động đầu vào u(t) sau kết thúc trình độ (hay trình chuyển trạng thái) hệ thống thiết lập trạng thái ổn định Ở trạng thái xác lập này, hệ thống có sai số tùy thuộc vào tham số cấu trúc hệ thống Trạng thái xác lập hệ thống đánh giá sai lệch dư điều khiển Nó giá trị sai lệch cịn tồn sau q trình điều khiển kết thúc C C ❖ Sai lệch tĩnh: sai lệch tiến hiệu đặt tín hiệu ra, sai lệch tĩnh xác định độ R L T xác tĩnh hệ thống Giá trị sai lệch tĩnh theo lý thuyết tính sau:  = lim e(t ) DU t → Trong e(t) sai lệch động cịn tồn q trình điều khiển Mơ hình hóa, khảo sát thiết kế hệ thống điều khiển chuyển động máy cắt dây EDM 2.1 Mơ hình hóa hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển chuyển động bàn máy máy cát dây EDM gồm thành phần là: - Phần điện – Động DC: nguồn gây chuyển động, nhận lượng điện từ lưới, biến đổi thành chuyển động quay - Phần cơ: hệ thống vít me bi thành phần chủ yếu tham gia vào trình chuyển động bàn máy, nhận lượng quay từ động cơ, biến đổi thành chuyển động tính tiến, gia tốc cho bàn máy chuyển động ❖ Mơ hình hàm truyền đạt hệ thống: Sơ đồ ngun lí động DC biểu diễn sau: SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang 72 Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện T Hình 4.15 Sơ đồ ngun lí động DC Loại động kích từ độc lập nam châm vĩnh cữu - Áp dụng định luật Kirchhoff với mạch phần ứng biểu diễn hình 11, ta có: U = i.R + L di +E dt C C (5) R L T Trong đó: U điện áp đặt vào roto, điện áp phần ứng [V] DU R điện trở phần ứng [  ] L điện cảm phần ứng [H] E phản sức điện động phần ứng [V] - Sức điện động phần ứng phụ thuộc vào tốc độ quay động sau: E = km   (6) với km hệ số sức điện động phần ứng - Momen T động phụ thuộc vào dòng điện phần ứng theo đẳng thức: T = km  i (7) - Coi trục vít, ổ bi, khớp nối cứng tuyệt đối: Dịch chuyển bàn máy x(t) liên hệ với tốc độ góc w(t) động theo quan hệ:  (t ) = k dx (t ) dt (8) k hệ số chuyển đổi quay sang tịnh tiến k = 2 pB - Từ phương trình chuyển động quay ta có: SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang 73 Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện T − T1 = J d dt (9) Từ (8) (9) ta phương trình: d 2x T − T1 = J k dt (10) J momen quán tính quy đổi trục động T1 momen tải quy đổi trục động - Vậy từ (6), (7), (8), (9) (10) ta có hệ phương trình:   di +E U = i.R + L dt   E = k m   T = k m i  dx (t )  (t ) = k dt   d 2x T − T1 = J k dt  C C (11) R L T DU ➢ Và từ biến đổi ta phương trình vi phân biểu diễn mối quan hệ điện áp phần ứng dịch chuyển bàn máy: U= RT kRJ kLJ x+ x + km kx + km km km (12) Ta xét ảnh hưởng điện áp phần ứng U đến chuyển động bàn máy, nên phương trình (12) ta loại bỏ thành phần U= RT1 đi, ta cịn phương trình: km kLJ kRJ x+ x + km kx km km (13) Biến đổi Laplace hai vế phương trình (13) ta được: U ( s) = ( kLJ kRJ s + s + km ks) X ( s) km km (14) Vậy hàm truyền hệ thống là: km U (s) = X ( s) kLJs + kRJs + km2 ks SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B (15) GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang 74 Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện ❖ Sơ đồ khối: Để biểu diễn cách trực quan mối quan hệ vào - ra, ta biểu diễn sơ đồ khối Từ hệ phương trình (11), biến đổi Laplace vế phương trình, loại bỏ thành phần T1 ta có sơ đồ khối sau: I U E T R + Ls km kJ s km w x J s Hình 4.16 Sơ đồ khối mơ tả quan hệ vào – C C Từ sơ đồ khối tính tốn ta hàm truyền đạt (15) 2.2 Xét tính ổn định hệ thống R L T Hệ thống muốn sử dụng trước hết phải ổn định Hệ thống ĐKTĐ gọi ổn định sau bị phá vỡ trạng thái cân tác động nhiễu, tự DU điều chỉnh để trở lại trạng thái cân Nếu khơng trở lại trạng thái cân mà tín hiệu tiến tới vơ hệ thống không ổn định ❖ Điều kiện để hệ thống ổn định: + lim e(t ) → tiến dần đến giá trị cố định x → + Hệ thống không ổn định lim e(t ) →  x→ + Hệ thống biên giới ổn định lim e(t ) → dao động có biên độkhơng đổi x → Thiết kế điều khiển PID 3.1 Sơ lược mơ hình điều khiển PID Tên gọi PID chữ viết tắt ba thành phân bản, gồm khâu khuếch đại (P), khâu tích phân (I) khâu vi phân (D) Bộ điều khiển PID sử dụng rộng rãi để điều khiển đối tượng SISO theo nguyên lí hồi tiếp SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang 75 Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện Hình 4.17 Sơ đồ điều khiển dùng điều khiển PID C C Bộ PID có nhiệm vụ đưa sai lệch e(t) hệ thống cho trình độ thỏa R L T mãn yêu cầu chất lượng: - Nếu sai lệch e(t) lớn thơng qua khâu khuếch đại, tín hiệu u(t) lớn DU - Nếu sai lệch e(t) chưa thơng qua khâu tích phân, PID cịn tạo tín hiệu điều chỉnh - Nếu thay đổi sai lệch e(t) lớn thơng qua thành phần vi phân, phản ứng thích hợp u(t) nhanh Bộ điều khiển PID mơ tả mơ hình vào - ra: t de(t ) u (t ) = k p (e(t ) +  e( )d + TD ) TI dt Hàm truyền đạt điều khiển PID: R( s) = k p (1 + + TD s) TI s Sử dụng điều khiển PID chọn thơng số kp, TI, TD thích hợp để hệ thống đạt yêu cầu chất lượng mong muốn 3.2 Tính tốn chọn lựa thơng số PID ❖ Phương pháp tối ưu hóa đối xứng áp dụng với đối tượng tích phân quán tính bậc 2: - Khâu tích phân qn tính bậc có dạng: S ( s) = k s(1 + T1s)(1 + T2 s) SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang 76 Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện - Ta sử dụng điều khiển PID: R( s) = k p (1 + k (1 + TA s)(1 + TB s) + TD s) = P TI s TI s TA + TB = TI , TATB = TI TD , TA = T1 , TB = aT2 Từ chọn thông số sơ PID sau:   TI = TA + TB = T1 + aT2  TATB aT1T2  = TD = TI T1 + aT2   k T k p = P I , k P = TB kT2 a   C C - Tham số a chọn từ yêu cầu chât lượng cần hệ kín, là: + Hệ kín có dao động < a < 4, a ≥ hệ kín khơng có dao động R L T + Hệ kín khơng ổn định với a ≤ DU + Độ điều chỉnh hệ kín a tỉ kệ nghịch với ❖ Ảnh hưởng thông số PID đến chất lượng hệ thống: Ảnh hưởng thông số PID đến chất lượng hệ thống biều diễn bảng bên Thời gian Đáp ứng có độ Độ vọt lố Thời gian độ điều chỉnh Sai số xác lập Tăng KP Giảm Tăng Thay đổi nhỏ Giảm Giảm TI Giảm Tăng Tăng Loại bỏ Tăng TD Thay đổi nhỏ Giảm Giảm Thay đổi nhỏ Bảng 3.2 Ảnh hưởng thông số PID đến chất lượng hệ thống SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang 77 Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện PHẦN 5: SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN I Sử dụng Công tác chuẩn bị trước làm: a Khởi động công tắc nguồn điện, để máy vận hành khơng tải, xem trạng thái làm việc bình thường không b Phun dầu theo yêu cầu bôi trơn máy c Thêm thay dầu thao tác: Bình thường cách tuần thay lần d Quyết định có điều chỉnh thay dây điện cực hay không Điều chỉnh giá dây: Dùng eke máy chỉnh thẳng đứng dây điện cực để chỉnh dây điện cực C C thẳng góc với mặt bàn thao tác Kiểm tra bàn thao tác: R L T Bấm nút bước vào máy điện điều chỉnh bàn phím máy điều chỉnh, lắc tay bánh lái bàn thao tác hướng ngang dọc, kiểm tra bước vào máy điện có hút khơng, vào DU lượng dịch chuyển vị trínhất định Để độ khắc mâm quay thuận, quay ngược mõi loại lần Kiểm tra độ khắc mâm trở lại vị trí hay chưa Kẹp linh kiện: a Kẹp dụng cụ cố định bàn thao tác b Khi kẹp linh kiện, cần vào sơ đồ yêu cầu dùng bảng % tìm mặt tiêu chuẩn linh kiện, làm cho thăng với hướng dọc hướng ngang bàn thao tác c Linh kiện cơng cụ kẹp q trình cắt, không chạm vào phận giá dây d Sau kẹp xong linh kiện, cần phải làm tất tạp chất bàn thao tác Điều chỉnh bánh dẫn: Khi điều chỉnh bánh dẫn cần đảm bảo bánh dẫn truyền động linh hoạt Khi cần thay bánh dẫn ổ trục cần thêm mỡ bôi trơn cao tốc Các bước thao tác: a Mở máy: Ấn công tắc điện nguồn, nối thơng nguồn điện b Nhập trình tự gia cơng vào điều khiển SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang 78 Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện c Mở dẫn dây: Ấn công tắc dẫn dây, để dây điện cực vận hành khơng kiểm tra tình trạng rung mức độ lỏng chặt dây điện cực Nếu dây điện cực lỏng cần phải bổ xung dùng lực làm chặt dây d Mở bơm nước, điều chỉnh lượng nước phun: Khi mở bơm nước, trước hết điều chỉnh van điều tiết đến trạng thái đóng, sau khởi động, điều tiết đến trụ phun nước lên xuống bao cực dây điện hướng bắn trụ nước đến vùng cắt dây được, lượng nước không cần lớn e Mở nguồn điện xung điện lựa chọn tham số điện: Người sử dụng vào yêu cầu hiệu suất cắt, độ xác, độ thô bề mặt để lựa chọn tham số điện hợp lý Khi dây điện cực cắt vào linh kiện, đề C C nghị mở khoảng cách xung điện, đợi sau cắt vào xong, ổn định lại điều tiết khoảng cách xung điện, để dòng điện gia công đáp ứng yêu cầu R L T f Khởi động máy điều khiển, bước vào trạng thái gia cơng Quan sát ampe kế q trình cắt, kim có ổn định khơng, điều chỉnh cẩn thận, tránh đoản mạch DU g Sau kết thúc gia cơng cần đóng máy điện bơm nước, đóng máy điện dẫn dây, kiểm tra tọa độ X, Y xem điểm cuối hay chưa Cách chọn chế độ điện gia công máy cắt dây molipden Cắt dây phương pháp gia công kết hợp dùng xung điện dây cắt với phôi chuyển động theo lập trình bàn máy để cắt tạo nên biên dạng chi tiết Không giống phương pháp cắt dây truyền thống, cắt dây EDM, chọn bước tiến motor bước bàn máy, ta cần phải chọn mức điện, xung cho hợp lý để đảm bảo tốc độ, độ bóng bề mặt chi tiết sau gia công Đồng thời, đảm bảo dây cắt khơng bị mịn q nhanh dẫn tới đứt dây Việc lực chọn chế độ điện xung không hợp lý với độ dày phôi, cịn làm cho máy khơng thể cắt được, cắt chậm, hay bị lùi chí đứt dây Khi chọn chế độ cắt máy cắt dây molipden, ta quan tâm tới chọn bước tiến motor (step motor, servo motor) mức xung điện máy SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang 79 Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện II Một số lỗi - Trong q trình gia cơng tia lửa điện máy cắt dây người dùng thường gặp phải vấn đề chất lượng gia công giảm độ bóng bề mặt, giảm độ xác, xuất rãnh xước Nguyên nhân tình trạng luôn xuất phát từ vấn đề máy cắt dây EDM phụ kiện Chúng ta phân tích nghiên cứu vấn đề trên, thường có nguyên nhân sau đây: C C R L T Hình 5.1 Quá trình cắt chi tiết (1) Dây lỏng lẻo DU (2) Làm việc lỏng bẩn (3) Lựa chọn tham số xung (4) Khe cắm dây bánh xe molypden lớn - Giải pháp đưa là: làm cho sợi dây chặt chẽ, thay đổi chất lỏng làm việc để lựa chọn thông số xung tốt nhất, thay puli đệm mang… Ngoài lý trên, người ta phát lụa cuộn việc sửa chữa với trục động ma sát khớp nối rãnh then cho lâu dài liên tục, biến dạng, gây rãnh then việc đảo ngược rung trống giải phóng mặt lớn cơng bề mặt Hình 5.2 Một số chi tiết gia cơng SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang 80 Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện Các cố thường gặp phận điện máy cắt dây phương pháp loại bỏ - Máy khởi động, đèn hiển thị nguồn điện sáng, sau ấn công tắc dây vận hành xuống, ống dây không khởi động Kiểm tra dây vào nguồn điện pha xem có thiếu pha khơng Khi lồng dây molipden xong, sau ấn công tắc dây dẫn xuống mà dây dẫn khơng quay, tắt bảo vệ dây đứt, lại bật dây vận hành, khởi động bảo vệ dây đứt xuất cố Khi kiểm tra cột chắn dây giá dây có phải bị tiếp xúc với dây molipden, cột chắn dây không thông với thân máy - Kiểm tra bình thường trên, đề nghị kiểm tra bảng bảo vệ dây đứt bảng điện, xem cầu chì có đứt khơng, đứt thay cầu chì - Máy khơng khởi động bình thường, tốc độ quay khơng bình thường, so với lúc bình thường chậm mà khơng thay hướng, cố chủ yếu nguồn điện ba pha C C thiếu pha - Dây vận hành máy điện không đổi hướng, khách hàng thiết bị R L T chuyển dịch, xuất tình trạng cần điều chỉnh hai pha nguồn điện ba pha DU - Dây vận hành không đổi hướng mà phương hướng thống nhất, cơng tắc hành trình hỏng dẫn tới, thay cơng tắc hành trình khơi phục vận hành bình thường  Khi dây vận hành máy điện đổi hướng khơng bình thường, nguyên nhân chủ yếu do: a Công tắc hành trình đổi hướng có vấn đề b Rơ le điện 220V điều khiển chuyển hướng có vấn đề c Silic điều chỉnh có vấn đề Người sử dụng phán đốn tình trạng thay đổi linh kiện khác loại bỏ cố - Dây vận hành phanh, loại cố má phanh bị hỏng, kiểm tra má phanh máy điện, phán đoán xem có phải linh kiện bị cháy khơng, thay đổi linh kiện loại bỏ cố Các cố thường gặp mạch cao tần phương pháp loại bỏ - Cao tần không được, vôn kế nguồn điện cao tần không hiển thị điện áp, loại cố đại đa số xuất nguồn điện Trước hết kiểm tra phận như: SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang 81 Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện điện nguồn vào cao tần, công tắc khơng khí, vào sơ cấp máy biến áp, điện áp thứ cấp, chỉnh lưu xếp cầu - Cao tần khơng được, vơn kế hiển thị bình thường Mở nguồn điện cao tần, kiểm tra cấp nguồn điện, chủ yếu điều khiển cao tần rơ le nguồn điện 24V Dùng mắt kiểm tra xem ống hai cấp phát quang bảng dao động có sáng hồn tồn khơng Nếu khơng phải hai sáng, kiểm tra xem cao tần ống ổn áp điều chỉnh in có vào khơng, khơng ra, ống ổn áp hỏng, có phán đốn mạch dao động có cố, cần thay - Cao tần không được, qua kiểm tra điện nguồn phận dao động bình thường tiếp điểm ngắt cao tần đổi hướng phận điện có cố Cần thay rơle khơi phục lại bình thường C C - Cơng suất cao tần thấp, cần kiểm tra hoạt động dao động có bình thường khơng, giá trị trở miếng dẫn điện dây molipden, giá trị trở lớn cần R L T làm miếng dẫn điện - Nếu hoàn thành theo bốn bước kiểm tra mà tồn cố vậy, đề nghị DU kiểm tra kỹ linh kiện máy có tương thơng hay khơng, tương thơng có tượng đoản mạch Kiểm tra vòng xem dây vật xung cao tần kim loại có chạm nhau, loại bỏ phận đoản mạch - Khi lồng dây molipden, dây molipđen thân máy tiếp xúc xuất hiện tượng phóng điện hồ quang, làm dây molipden bị cháy đứt, loại cố nguồn điện chiều dẫn tới Kiểm tra bước tiến máy điện xem điện nguồn có phải tiếp xúc với vỏ ngồi máy điện hay khơng - Linh kiện dây molipđen tiếp xúc xuất phóng điện hồ quang, dây molipden cháy đứt, qua kiểm tra vào máy điện thân máy khơng thơng, mạch điện phóng cơng có vấn đề, bước kiểm tra thay ống phóng cơng có cố ❖ Trong q trình gia cơng, dây molipden bị hao nhiều, nguyên nhân chủ yếu là: + Hao khí + Hao sóng âm cao tần + Hao khí chủ yếu hao chất lượng dây môlipđen hao miếng dẫn điện ma sát Khi điều chỉnh vị trí tiếp xúc dẫn điện dây mơlipđen SVTH: Phan Đình Qun – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang 82 Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện ❖ Cháy dây molipden (dây molipden đoạn trắng đoạn đen) Xuất tình trạng máy khả sau: + Bánh dẫn không cách điện làm cho máy mang điện + Bộ phận dao động không ổn định + Có tồn tượng cá biệt ống cơng suất dò điện + Thời gian sử dụng dung dịch cắt dài Các cố thường gặp mạch điện khởi động phương pháp loại bỏ Trước tiên kiểm tra zắc cắm xem có bị lỏng tuột hay không - Bước vào máy điện tự khóa: Đề nghị kiểm tra mạch điện chỉnh lưu tầng khởi động Dùng đồng hồ vạn kiểm tra đo điện áp cầu chỉnh lưu vào, Từ phán đốn xem linh kiện cung cấp xoay C C chiều chiều có phải hỏng khơng - Bước vào máy điện bước: R L T Trước tiên dùng mắt kiểm tra xem đèn hiển thị trục bảng khởi động máy điều khiển có phải thay nhấp nháy, phát nhấp nháy bất thường đề nghị DU trao đổi zắc cắm trục X Y bảng mạch khởi động Từ phán đốn máy điện có tồn cố Nếu máy điện bình thường, suy đốn mạch điện phóng to trục đối ứng bảng khởi động tồn cố, đề nghị kiểm tra ống trường hiệu ứng IRF 640 linh kiện khác, thay linh kiện có cố Các cố thường gặp máy tính phương pháp loại bỏ - Sau mở máy hiển thị khơng sáng, máy tính khơng thể khởi động, đề nghị kiểm tra điện áp vào xem có bình thường khơng - Máy tính khởi động hiển thị khơng sáng, card hiển thị chưa cắm chặt, mở máy vi tính chủ cắm lại card hiển thị - Máy tính khơng thể khởi động bình thường, loa PC khơng ngừng rít dài, thị đen Đề nghị kiểm tra hình hiển thị, sau kiểm tra dây bên trong, cuối kiểm tra CPU - Sau lúc sử dụng máy tính thường xuyên treo máy tự động khởi động lại máy, đề nghị mở máy chủ kiểm tra quạt gió CPU có quay bình thường khơng SVTH: Phan Đình Qun – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang 83 Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện - Máy tính khởi động bình thường, mở dẫn dây mở cao tần, hiển thị hình sóng đầy biên độ, sau xung điện lại khơng gia cơng phóng điện mà hình sóng đầy biên độ, kiểm tra dây nối linh kiện giá cầu có lỏng khơng, làm chặt cố định lại Phân tích nguyên nhân đứt dây cắt ❖ Vấn đề khí: + Bánh dẫn ổ trục bị hỏng làm dây molipden rung + Tấm dẫn điện có rãnh lõm, dây molipden bị ăn vào sâu làm cho ma sát đứt dây ❖ Môi trường làm việc: + Khi gia công, dung dịch cắt không bắn tới dây molipden + Độ đặc dung dịch cắt không đủ, thành phần điện phân ít, tạo nên C C dịng điện gia cơng khơng ổn định, dễ đứt dây + Xem nguyên liệu có phải có tạp chất, tạo tính dẫn điện khơng tốt, phóng điện R L T khơng ổn định DU + Giữa ống dây bệ dây có tạp chất, cần dùng xăng rửa III Bảo trì máy a Cả máy cần phải trì sẽ, dừng máy tiếng cần lau chùi bôi dầu chống rỉ b Xung quanh phận giá dây bánh dẫn, miếng dẫn điện, bánh xếp dây cần thường xuyên lau chùi dầu hỏa Dầu sau lau rửa xong không để thấm vào bàn thao tác c Bánh dẫn, bánh xếp dây ổ trục bình thường sau sử dụng 6-8 tháng phải thay d Máy có lắp cấu bảo vệ dứt dây dừng máy, đứt dây kịp thời làm dây điện cực e Khi điện áp cung cấp vượt điện áp giới hạn ±10V, đề nghị nguồn điện máy điều khiển phối hợp ổn áp nguồn điện chuyên dụng f Máy sử dụng điều kiện sản xuất hai ca dùng theo quy tắc, độ xác đảm bảo năm, máy phải sửa chữa đại tu SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang 84 Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Sách “GIA CƠNG TIA LỬA ĐIỆN” PGS.TS VŨ HỒI ÂN 2) Sách “HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ” TẠ DUY LIÊM 3) Sách “CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT” ĐINH MẠNH DIỆM 4) Sách “TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THƠNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ” LÊ VĂN UYỂN 5) Sách “ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING” ELMAN C.JAMESON 6) Nguồn tài liệu tham khảo từ trang mạng như: C C ❖ 123tailieu.com ❖ Doantotnghiep.vn R L T ❖ Tailieu.vn ❖ 123.doc.org ❖ ……… DU 7) Nguồn video từ trang youtube.com SVTH: Phan Đình Quyên – Lớp: 13C1B GVHD: ThS Trần Minh Chính Trang 85 ... xảy phóng tia lửa điện Điện áp trì điện áp đánh lửa Uz, dịng điện khơng Sau thời gian trễ td xảy phóng tia lửa điện - Điện áp phóng tia lửa điện Ue: Khi bắt đầu phóng tia lửa điện điện áp hạ... Chính Trang 45 Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện V Hệ thống tùy động máy cắt dây - Các động điện hệ thống tùy động chọn cho máy cắt dây Kể từ điện cực ln ln dây, kích thước trọng lượng điện khơng... Trang 19 Thiết kế máy cắt dây tia lửa điện PHẦN 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT GIA CƠNG BẰNG TIA LỬA ĐIỆN I Bản chất q trình phóng tia lửa điện - Hiệp hội kỹ sư Đức (VDI) định nghĩa phóng tia lửa điện “sự