Nghiên cứu ảnh hưởng của xung công suất và cường độ dòng điện đến độ nhám bề mặt và độ mòn tương đối khi gia công trên máy xung điện EDM BK01 v20

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: MÁY VÀ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA XUNG CƠNG SUẤT VÀ CƯỜNG ĐỘ DỊNG ĐIỆN ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ ĐỘ MÒN TƯƠNG ĐỐI KHI GIA CƠNG TRÊN MÁY XUNG ĐIỆN EDM BK01A-V2.0 NGUYỄN ĐỨC TỒN HÀ NỘI 2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA XUNG CÔNG SUẤT VÀ CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ ĐỘ MỊN TƯƠNG ĐỐI KHI GIA CƠNG TRÊN MÁY XUNG ĐIỆN EDM BK01A-V2.0 NGÀNH: MÁY VÀ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP MÃ SỐ: NGUYỄN ĐỨC TOÀN Người hướng dẫn: TS HOÀNG VĨNH SINH HÀ NỘI 2006 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA XUNG CÔNG SUẤT VÀ CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ ĐỘ MỊN TƯƠNG ĐỐI KHI GIA CƠNG TRÊN MÁY XUNG ĐIỆN EDM BK01A-V2.0 NGÀNH: MÁY VÀ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP MÃ SỐ: NGUYỄN ĐỨC TOÀN HÀ NỘI 2006 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Nguyªn lý gia công tia lửa điện 1.2 Bản chất vật lý trình ăn mòn xung tia lửa điện 1.2.1 Giai đoạn 1: hình thành kênh dẫn điện 1.2.2 Giai đoạn 2: phóng tia lửa điện làm bốc vật liệu 1.2.3 Giai đoạn 3: hoá rắn vật liệu phục hồi 98 1.3 Thiết bị gia công, tiêu đánh giá phạm vi ứng dụng 12 1.3.1 Thiết bị gia công 12 1.3.2 Ưu, nhược điểm 13 1.3.3 Chỉ tiêu đánh giá q trình gia cơng EDM 14 1.4 Các thông số công nghệ 15 1.4.1 Điện áp khởi tạo U i (V) 16 1.4.2 Điện áp phóng tia lửa điện U e (V) 17 1.4.3 Thời gian kéo dài xung t i (us) 17 1.4.4 Khoảng cách xung t o (us) 18 1.4.5 Dịng phóng tia lửa điện I e (A) 19 1.4.6 Thời gian trễ đánh lửa t d (µs) 19 1.4.7 Khe hở phóng điện δ (µm) 20 1.4.8 Phân nhóm thông số 20 1.5 Các hướng nghiên cứu nước 21 1.5.1 Hướng nghiên cứu điều khiển 22 1.5.2 Hướng nghiên cứu dung dịch điện môi 23 1.5.3 Hướng nghiên cứu vật liệu làm điện cực 24 1.5.4 Hướng nghiên cứu tối ưu hóa thơng số cơng nghệ 25 1.5.5 Nghiên cứu ứng dụng EDM 28 1.6 KÕt luËn 28 CHƯƠNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN CNC CHO MÁY XUNG TIA LỬA ĐIỆN (MODEL BK01A-V2) 30 2.1 Nguyên tắc thiết kế ®iỊu khiĨn 30 2.2 Các chức điều khiển máy xung EDM 30 2.2.1 Sơ đồ khối chức hệ thống điều khiển 30 2.2.2 Phân chia khối chức 31 2.2.3 Khối phát xung công suất 33 2.2.4 Khối điều khiển động 37 2.2.5 Khối giao tiếp hiển thị 39 2.2.6 Phần mềm trung tâm tối ưu hoá phần mềm 39 2.3 Kết luận 40 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC ẢNH HƯỞNG VÀ TỐI ƯU HỐ KHI GIA CƠNG TRÊN MÁY XUNG (MODEL BK01A-V2) 41 3.1 Khảo sát điều khiển máy 41 3.1.1 Mơ hình điều khiển máy 41 3.1.2 Sơ đồ nguyên lý điều khiển dùng vi điều khiển 89C52 42 3.1.3 Sơ đồ khối gồm module 43 3.1.4 Hệ thống mạch điện 44 3.1.5 Động bước (Step Motor - SM ) 46 3.2 Quá trình điều khiển tèi ­u ho¸ EDM 56 3.2.1 Giới thiệu chung 56 3.2.2 Các tham số EDM 56 3.2.3 Tối ưu hố gia cơng EDM 59 3.3 Đánh giá q trình gia cơng thực EDM 65 3.3.1 Các vấn đề tín hiệu phản hồi 65 3.3.2 Các dạng xung 66 3.3.3 Khe hở điện cực 68 3.3.4 Bảo vệ khe hở điện cực 68 3.3.5 Độ nhám bề mặt 71 3.4 Kết luận 71 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM ĐO VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 73 4.1 Đặt vấn đề 73 4.2 Giải vấn đề 75 4.3 Xây dựng thông số thực nghiệm 75 4.3.1 Thực nghiệm ảnh hưởng t i , I e tới độ nhám bề mặt R a 75 4.3.2 Thực nghiệm ảnh hưởng xung ngược đến lượng mòn tương đối 79 4.4 Các kết luận, giới hạn hướng phát triển luận văn 83 4.4.1 Các kết luân 83 4.4.2 Giới hạn nghiên cứu 84 4.4.3 Hướng phát triển luận văn 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC TÓM TẮT LUẬN VĂN phần mở đầu -  Cùng với phát triển lớn mạnh ngành khoa học kỹ thuật có tác động đến hầu hết lĩnh vực ngành công nghiệp, ngành cơng nghệ chế tạo địi hỏi phải phát triển mạnh mẽ để đưa sản phẩm chất lượng có độ tin cậy cao Ngồi phương pháp gia cơng truyền thống phương pháp gia cơng phi truyền thống đóng vai trò quan trọng việc tạo sản phẩm có hình dang phức tạp, vật liệu tính cao mà phương pháp gia cơng truyền thống khó thực Một phương pháp gia cơng phi truyền thống gia cơng tia lửa điện hay thường gọi gia công EDM (Electrical Discharge Machining) Ngày thiết bị gia công theo nguyên lý tia lửa điện phát triển theo nhiều hướng khác nhau: gia công điện cực định hình, cắt dây, khoan có phay tia lửa điện Hệ thống điều khiển dần thay đổi chất: hệ thống dùng tụ điện đến hệ thống phát xung điều khiển CNC (Computer Numerical Control) Hầu hết doanh nghiệp Cơ khí Việt Nam trang bị máy gia công tia lửa điện Phần đóng góp chúng sản phẩm khí lên đến 20%-50% Nội dung luận văn nghiên cứu vấn đề gia công tia lửa điện có kết tốt ứng dụng thực tế với nội dung "Nghiên cứu ảnh hưởng xung công suất cường độ dòng điện đến độ nhám bề mặt độ mịn tương đối gia cơng máy xung điện EDM BK01A-V2.0" Luận văn gồm chương Nội dung tóm tắt sau: Chương 1: Nghiên cứu tổng quan phương pháp gia công tia lửa điện Nội dung tóm tắt ngun lý gia cơng EDM, tìm hiểu nghiên cứu, kết có xu hướng phát triển nước giới Từ đưa phương hướng nghiên cứu đề tài Chương 2: Trình bày vấn đề có liên quan đến việc thiết kế điều khiển dùng cho máy xung tia lửa điện Giới thiệu mơđun Kết chương điều khiển CNC dùng cho máy gia công định hình tia lửa điện phục vụ cho nghiên cứu sau Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng phương pháp tối ưu hố gia cơng máy xung Trong chương trình bày vấn đề giải pháp q trình tối ưu hố, nghiên cứu ảnh hưởng tham số đến suất chất lượng bề mặt để từ lựa chọn phương pháp nghiên cứu hợp lý Chương 4: Thiết lập liệu thực nghiệm xử lý số liệu đo; đưa ảnh hưởng xung cơng suất cường độ dịng điện đến độ nhám bề mặt độ mòn tương đối phù hợp với điều khiển Từ rút kết luận từ luận văn, đánh giá hạn chế định hướng phát triển nghiên cứu EDM Các phụ lục quan trọng có liên quan đến kết luận văn gồm bảng kết thí nghiệm, hướng dẫn vận hành, hướng dẫn sử dụng, trình bày cuối thuyết minh Do trình độ cịn hạn chế, thơng tin thu thập cịn chưa đầy đủ nên luận văn tránh khỏi sai sót Tác giả mong muốn thầy bạn đồng nghiệp góp ý để luận văn đạt kết tốt để đưa ứng dụng điều kiện thực tế Nguyễn Đức Toàn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội Tác giả xin gửi đến TS Hồng Vĩnh Sinh, thầy bạn bè đồng nghiệp môn Gia công Vật liệu Dụng cụ Công nghiệp - Khoa Cơ khí trường ĐHBK Hà nội, tồn thể cán Trung tâm Đào tạo Bồi dưỡng Sau đại học trường ĐHBK Hà nội tham gia đóng góp ý kiến để luận văn tơi hồn thiện Hà nội tháng 11 năm 2006 Tác giả Nguyễn Đức Toàn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Nguyªn lý gia công tia lửa điện 1.2 Bản chất vật lý q trình ăn mịn xung tia lửa điện 1.2.1 Giai đoạn 1: hình thành kênh dẫn điện 1.2.2 Giai đoạn 2: phóng tia lửa điện làm bốc vật liệu 1.2.3 Giai đoạn 3: hoá rắn vật liệu phục hồi 98 1.3 Thiết bị gia công, tiêu đánh giá phạm vi ứng dụng 12 1.3.1 Thiết bị gia công 12 1.3.2 Ưu, nhược điểm 13 1.3.3 Chỉ tiêu đánh giá q trình gia cơng EDM 14 1.4 Các thông số công nghệ 15 1.4.1 Điện áp khởi tạo U i (V) 16 1.4.2 Điện áp phóng tia lửa điện U e (V) 17 1.4.3 Thời gian kéo dài xung t i (us) 17 1.4.4 Khoảng cách xung t o (us) 18 1.4.5 Dịng phóng tia lửa điện I e (A) 19 1.4.6 Thời gian trễ đánh lửa t d (µs) 19 1.4.7 Khe hở phóng điện δ (µm) 20 1.4.8 Phân nhóm thơng số 20 1.5 Các hướng nghiên cứu n­íc 21 1.5.1 Hướng nghiên cứu điều khiển 22 1.5.2 Hướng nghiên cứu dung dịch điện môi 23 1.5.3 Hướng nghiên cứu vật liệu làm điện cực 24 1.5.4 Hướng nghiên cứu tối ưu hóa thơng số cơng nghệ 25 1.5.5 Nghiên cứu ứng dụng EDM 28 1.6 KÕt luËn 28 CHƯƠNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN CNC CHO MÁY XUNG TIA LỬA ĐIỆN (MODEL BK01A-V2) 30 2.1 Nguyên tắc thiết kế ®iỊu khiĨn 30 2.2 Các chức điều khiển máy xung EDM 30 2.2.1 Sơ đồ khối chức hệ thống điều khiển 30 2.2.2 Phân chia khối chức 31 2.2.3 Khối phát xung công suất 33 2.2.4 Khối điều khiển động 37 2.2.5 Khối giao tiếp hiển thị 39 2.2.6 Phần mềm trung tâm tối ưu hoá phần mềm 39 2.3 Kết luận 40 Nguyễn Đức Toàn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC ẢNH HƯỞNG VÀ TỐI ƯU HỐ KHI GIA CƠNG TRÊN MÁY XUNG (MODEL BK01A-V2) 41 3.1 Khảo sát điều khiển máy 41 3.1.1 Mơ hình điều khiển máy 41 3.1.2 Sơ đồ nguyên lý điều khiển dùng vi điều khiển 89C52 42 3.1.3 Sơ đồ khối gồm module 43 3.1.4 Hệ thống mạch điện 44 3.1.5 Động bước (Step Motor - SM ) 46 3.2 Quá trình điều khiển tèi ­u ho¸ EDM 56 3.2.1 Giới thiệu chung 56 3.2.2 Các tham số EDM 56 3.2.3 Tối ưu hố gia cơng EDM 59 3.3 Đánh giá q trình gia cơng thực EDM 65 3.3.1 Các vấn đề tín hiệu phản hồi 65 3.3.2 Các dạng xung 66 3.3.3 Khe hở điện cực 68 3.3.4 Bảo vệ khe hở điện cực 68 3.3.5 Độ nhám bề mặt 71 3.4 Kết luận 71 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM ĐO VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 73 4.1 Đặt vấn đề 73 4.2 Giải vấn đề 75 4.3 Xây dựng thông số thực nghiệm 75 4.3.1 Thực nghiệm ảnh hưởng t i , I e tới độ nhám bề mặt R a 75 4.3.2 Thực nghiệm ảnh hưởng xung ngược đến lượng mòn tương đối 79 4.4 Các kết luận, giới hạn hướng phát triển luận văn 83 4.4.1 Các kết luân 83 4.4.2 Giới hạn nghiên cứu 84 4.4.3 Hướng phát triển luận văn 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC TĨM TẮT LUẬN VĂN Nguyễn Đức Tồn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội 76 I e : Cường độ dịng phóng tia lửa điện Thời gian gia cơng: xấp xỉ phút Bảng 4.1 Độ mòn tương đối (V%) phụ thuộc t i I e t i (µs) 36 150 600 2400 97.29 67.89 38.90 3.99 0.21 0.44 12 96.56 70.93 23.68 6.10 0.51 0.65 18 93.44 73.14 20.02 18.45 0.14 0.101 22 90.84 60.03 21.83 20.07 4.57 0.05 30 88.13 61.53 25.09 29.57 10.10 2.11 36 80.22 64.04 40.08 20.36 21.64 1.24 45 83.86 72.27 42.94 34.33 27.07 1.96 50 87.13 60.86 34.06 50.68 33.76 2.22 I e (A) Hình 4.1 Mối quan hệ lượng mòn tương t i I e Nguyễn Đức Toàn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội 77 Bảng 4.2 Độ nhám bề mặt (R a ) phụ thuộc t i I e t i (µs) 36 150 600 2400 2.254 2.645 4.482 8.331 9.511 12.046 12 3.104 5.082 6.613 9.059 10.76 16.476 18 4.07 6.209 7.194 9.261 12.324 17.034 22 2.908 4.713 6.365 9.139 10.724 20.509 30 3.944 4.409 6.63 10.056 11.864 24.919 36 4.009 4.424 8.158 10.548 13.417 26.39 45 4.357 3.658 6.907 10.853 11.239 23.865 50 3.2 3.609 8.495 11.616 14.702 25.667 I e (A) Hình 4.2 Mối quan hệ độ nhám mặt với t i I e Nguyễn Đức Toàn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội 78 Thảo luận kết quả: Sau thực nghiệm có kết (Bảng 4.1-4.2) đồ thị (Hình 4.1-4.2), có số nhận xét sau: - Như kết luận trước, dương cực điện cực bị mịn thời điểm có tia lửa, t i nhỏ nhìn chung độ mịn tương đối (V%) lớn, bù lại độ nhám bề mặt (R a ) nhỏ - Khi thời gian kéo dài xung (t i ) tăng lên độ mịn tương đối giảm xuống đến giá trị xác định (min) thay đổi t i tăng tiếp Độ nhám bề mặt tăng lên tỷ theo t i tăng - Khi dịng phóng tia lửa điện I e lớn độ mịn tương đối giảm với thời gian kéo dài xung (t i ) nhỏ, (t i ) tăng lên độ mịn tương đối tăng I e tăng Đồng thời độ nhám bề mặt tăng lên I e tăng - Qua bảng quan hệ lượng mòn tương đối (V%) với t i I e ta thấy: I e =6÷18(A) Vmin ti t i =600(às), cũn I e =22ữ50(A) Vmin t i =2400(µs), - Độ nhám bề mặt R amin đạt t i =4(µs) I e =6A giới hạn thực nghiệm I e =6ữ50(A), t i =4ữ2400(às) c Kt lun Cỏc kt qu thí nghiệm tương hợp với lý thuyết là: - Khi tăng t i độ nhám R max tăng tác dụng dòng điện trì lâu làm cho lượng hớt vật liệu tăng lên vị trí ⇒ R max tăng lên Độ mòn V e điện cực giảm tăng t i chí sau đạt lượng ăn mòn vật liệu cực đại Tăng t i ban đầu V w tăng tăng đến giá trị cực đại t i định sau V w giảm Nguyễn Đức Toàn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội 79 - I e ảnh hưởng lớn đến lượng hớt vật liệu, độ mòn điện cực chất lượng bề mặt gia cơng Nhìn chung I e lớn lượng hớt vật liệu lớn, độ nhám bề mặt lớn độ mịn điện cực giảm - Khi gia cơng thô, phá EDM nên chọn chế độ gia công I e lớn t i lớn Khi độ nhám bề mặt gia công lớn nhưng thời gian gia cơng giảm (năng suất tăng) độ mịn tương đối nhỏ - Khi gia công tinh bề mặt nên chọn chế độ gia công I e nhỏ t i nhỏ, suất gia cơng thấp độ mòn tương đối lớn 4.3.2 Thực nghiệm ảnh hưởng xung ngược đến lượng mòn tương đối a Điều kiện thí nghiệm - Vật liệu: Điện cực đồng (95% Cu, 5% chất khác),, chi tiết: thép 45; Đường kính điện cực phơi 20mm; Dung dịch điện ly: dầu Bp180 - Gia cơng tinh: t e =80µs t o =120µs (i.e t i =200µs), Cường độ dịng điện I e =3A, Điện khởi tạo U i =80V - Giá trị xung ngược: U rv = 250 V (Cung cấp cho khe hở điện cực lớn) - Bộ điều khiển: BK01A-V2 - Độ nhạy cảm: 0,01gram - Thời gian xung ngược (t rv ): sử dụng chế độ: 0, 500ns, 1000ns, 1500 ns, 2000ns, 5000ns 10000ns Các tham số khác giữ số - Mục tiêu “kiểm tra mối quan hệ thời gian xung ngược (t rv ) độ mịn tương đối (V%) sau gia cơng EDM” b Kết thí nghiệm Các kỹ hiệu bảng kết V e : độ mòn điện cực (gam) V w : Độ mịn phơi (gam) Nguyễn Đức Toàn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội 80 V: Độ mịn tương đối (%) cơng thức tính: V = V e /V w * 100% t rv : thời gian xung ngược (ns) thời gian gia công: xấp xỉ phút Tiến hành thực nghiệm lần với cặp phôi điện cực khác chế độ để tinh tốn giá trị trung bình độ mịn tương đối Bảng 4.1 Khi khơng có xung ngược (t rv = 0) Số lần Vw 0.06 0.06 0.06 0.06 Ve 0.45 0.44 0.44 0.44 V% 13.3 13.6 13.6 13.6 Giá trị trung bình V % = 13.5 % Số lần Vw Ve V% Số lần Vw Ve V% Số lần Vw Ve V% 0.06 0.44 13.6 0.05 0.44 11.4 Bảng 4.2 t rv =500ns 0.05 0.05 0.05 0.44 0.44 0.44 11.4 11.4 11.4 Giá trị trung bình V % = 11.4 % 0.05 0.44 11.4 0.04 0.45 8.9 Bảng 4.3 t rv =1000ns 0.05 0.04 0.05 0.45 0.45 0.45 11.1 8.9 11.1 Giá trị trung bình: V % = 9.8 % 0.04 0.45 8.9 0.04 0.45 8.9 Bảng 4.4 t rv =1500ns (= 1.5µs) 0.03 0.03 0.03 0.44 0.45 0.45 6.8 6.7 6.7 Giá trị trung bình: V % = 7.2 % 0.03 0.44 6.8 Nguyễn Đức Toàn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội 81 Số lần Vw Ve V% Số lần Vw Ve V% Số lần Vw Ve V% 0.06 0.45 13.3 Bảng 4.5 t rv =2000ns (=2µs) 0.05 0.05 0.05 0.45 0.44 0.47 11.1 11.4 10.6 Giá trị trung bình: V % = 11.9 % 0.06 0.46 13 0.07 0.44 15.9 Bảng 4.6 t rv =5000ns (=5µs) 0.06 0.06 0.07 0.44 0.44 0.42 13.6 13.6 16.7 Giá trị trung bình: V % = 14.8 % 0.06 0.42 14.3 0.07 0.44 15.9 Bảng 4.7 t rv =10000ns (=10µs) 0.08 0.07 0.09 0.43 0.43 0.43 18.6 16.3 20.9 Giá trị trung bình: V % = 18 % 0.08 0.43 18.6 V (%) 20 15 10 0 500 1000 1500 2000 5000 10000 trv (ns) Hình 4.3 Mối quan hệ lượng mịn tương đối thời gian xung ngược Thảo luận kết quả: Điểm quan trọng phương pháp xung ngược tạo trước kênh plasma để giúp xung q trình gia cơng: Nguyễn Đức Tồn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội 82 - Như kết luận trước, dương cực bị mịn thời điểm có tia lửa, xuốt thời gian đó, dương cực nối với phơi có xung ngược Do đó, điện cực khơng bị ảnh hưởng mật độ cường độ dòng điện - Hình dạng xung khơng thay đổi nên khả sản xuất khơng thay đổi Đó thuật tiện phương pháp - Để xác định ảnh hưởng phương pháp tới độ mòn tương đối, kết đạt (V=7.2%) so sánh với giá tri chưa có xung ngược (V=8.33%) c Kết luận hướng nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp xung ngược sử dụng để giảm lượng mịn tương đối q trình gia cơng EDM, nhiên nhiều chế độ yêu cầu cần phải kiểm tra phương pháp áp dụng cho vật liệu khác điện cực Nói theo cách khác, quan sát từ thực nghiệm để thấy giá trị độ mòn tương đối thay đổi thời gian xung ngược thay đổi Giá trị nhỏ lượng mòn tương đối đạt 7,2% t rv =1500 ns Hơn nữa, tỉ lệ lấy vật liệu phôi gia công không bị ảnh hưởng, thời gian gia công giống xấp xỉ phút cho thực nghiệm trường hợp diều khiển Điều xung ngược không ảnh hưởng tới thời gian gia cơng q trình sản xuất EDM Đó đặc trưng quan trọng phương pháp Từ kết tại, trọng tâm cho nghiên cứu đề là: mối quan hệ t e t rv ; U rv độ mòn tương đối; điều kiện làm việc hành I e U rv Nguyễn Đức Toàn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội 83 4.4 Các kết luận, giới hạn hướng phát triển luận văn 4.4.1 Các kết luận Gia công theo nguyên lý tia lửa điện (EDM) nghiên cứu ứng dụng nước Các kết nghiên cứu nước áp dụng vào thực tế để tạo thiết bị gia công ngày đại Các hội thảo hàng năm ISEM (châu Âu), CIRP (của Nhật bản) cho thấy phát triển gia cơng EDM giới Cịn nước, bước đầu sâu vào nghiên cứu vào lĩnh vực Các nghiên cứu nước chủ yếu tập trung vào phương pháp tối ưu hố thơng số cơng nghệ để đạt tiêu chí suất q trình phóng tia lửa điện chất lượng chi tiết sau gia công Bên cạnh đó, cịn có số nghiên cứu hệ thống điều khiển song tập trung vào việc nhập điều khiển CNC từ nước phát triển lắp ráp nước Hướng nghiên cứu doanh nghiệp trọng Luận văn hồn thành có số đóng góp lĩnh vực nghiên cứu EDM nước Sau chương luận văn trình bày kết thu Tổng hợp lại, kết thu bao gồm điểm sau: a Đưa mơ hình điều khiển CNC cho máy gia công xung BK01AV2 đơn giản hiệu so với phiên trước b Xác định mối quan hệ độ mòn tương đối, độ nhám bề mặt với t i I e ứng với điều khiển cụ thể miền tham số nên sử dụng với yêu cầu độ nhám bề mặt lượng mòn tương đối c Một phương pháp giảm lượng mòn tương đối Nghiên cứu phương pháp xung ngược sử dụng để giảm lượng mịn Nguyễn Đức Toàn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội 84 tương đối q trình gia cơng EDM, nhiên nhiều chế độ yêu cầu cần phải kiểm tra phương pháp áp dụng cho vật liệu khác điện cực 4.4.2 Giới hạn nghiên cứu Các nghiên cứu giới hạn cho việc nghiên cứu q trình gia cơng phương pháp xung định hình EDM; cặp vật liệu sử dụng nghiên cứu đồng-thép 45 dung dịch điện ly dầu Bp180; giá trị tham số công nghệ t i , I e , t rv thay đổi miền định; tham số khác đặt giá trị xác định Ngồi thí nghiệm xác định thay đổi độ nhám bề mặt độ mòn tương đối vào cường độ dòng điện I e thời gian phát xung t i thực lần thực nghiệm Tuy nhiên, giới hạn không làm ý nghĩa khoa học thực tiễn kết đạt 4.4.3 Hướng phát triển luận văn Các kết luận văn gợi mở nhiều hướng nghiên cứu phát triển tiếp theo: Nghiên cứu đưa tiêu đánh giá chất lượng mô đun điều khiển BK01A-V2 Nghiên cứu ảnh hưởng tham số độc lập đến suất gia công Mối quan hệ t e t rv ; U rv độ mòn tương đối; điều kiện làm việc hành I e U rv Xây dựng hàm mục tiêu, tối ưu hoá tham số điều khiển để đạt độ nhám bề mặt nhỏ nhất, độ mòn tương đối nhỏ Nguyễn Đức Toàn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Hoàng Vĩnh Sinh- tiến sỹ kỹ thuật “Thiết kế điều khiển CNC cho máy xung tia lửa điện, nghiên cứu phương pháp chống mòn điện cực ứng suất dư bề mặt chi tiết gia công EDM” B.T Long, T.T Lục, H.V Sinh: "Ứng suất dư lớp bề mặt chi tiết gia công phương pháp EDM" Tuyển tập công trình khoa học 45 năm thành lập ĐHBK HN 10-2001 B.T Long, T.X Thái, H.V Sinh: "Ứng dụng PLC điều khiển máy xung" Đề tài cấp B20.01.05 1-2002 Đ.B Phong, B.T Long, T.X Thái, H.V Sinh: "Ứng dụng PLC điều khiển máy ép nhựa" Hội nghị học toàn quốc lần 12-2002 T.T Lục, B.T Long, H.V Sinh, T.X Thái: "Thiết kế chế tạo điều khiển máy xung dựa vi điều khiển 8051" Tạp chí cơng nghệ 2-2003 Tiếng Anh J P Kruth: "Adaptive control optimization of Electro-discharge machining" The PhD thesis at KU Leuven 1979 J.P Kruth, "Non-conventional machining", KUL, Belgium, 2000 Hensgen, H., ”Werkzeugspezifische Einflüsse beim funkenerosiven Schneiden mit ablaufender Drahtelektrode”, Ph D thesis RWTH Aachen, 1984 J Kozak, K.P Rajurkar, R Muruganandham: "Neural network prediction of abrasive electrodischarge grinding AEDG process performance" Proceedings of the ISEM XIII - 2001 Pages 405-422 10 J P Kruth, H K Turnshoff, F Klocke, L Stevens, Ph Bleys, A Beil: “Surface and sub-surface quality in material removal process for tool making” ISEM XII 1998 11 J P Kruth, J Van Humbeek, L Stevens: “Micro structural investigation and metallographic analysis of the white layer machined by EDMing” ISEM XI 4/1995 Nguyễn Đức Toàn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội 86 12 Bichsel D., Kocker M., “Contamination Evolution in EDM Die Sinking”, ISEM XI, 1995 13 Bhattacharyya S.K, El-Menshaqy M.F., “Identification of the Discharge Profile in EDM”, Proc, 6th North American Metalworking Research Conference, Univ of Florida, U.S.A, 1978 14 Bulavkin V.V., “Technology of Electroerosional Treatment of Details and their Conversion”, NPO Technomash, Russia, ISEM XI, 1995 15 Capello E., Filice L., Micari F., Vedani M., "Surface integrity and quality induced by EDM process", ISEM XIII, 2001 16 Centner R.M., Idelson J.M., “A Milestone in Adaptive Machine Tool Control”, Control Eng., Mo 11, 1964 17 Delpretti R., Pereira A., “Short Circuit Control in EDM”, Charmilles Technologies SA, Switzerland, ISEM XI, 1995 18 Eveleigh V.W., “Adaptive Control and Optimization Techniques”, Mc Graw-Hill, N.Y., 1967 19 Guha A., Smyers S., Rajurkar K.P., Garimella P.S., Konda R., “Optimal Parameters in Electrical Disharge Machining of Beryllium Copper Alloys”, Brush Wellman Inc., USA, ISEM XI, 1995 20 Idelsohn J.M., “10 Ways to Find the Optimum”, Control Engineeing, June, 1964 21 Ikai T., Hashiguchi K., "An Expression to Estimate the Performance of the Tool Electrode Materials with Low Erosion in EDM", ISEM X, 1992 22 Ikai T., Hashiguchi K., “Heat Input for Crater Formation in EDM”, Wakayama National College of Technology, 1992, Japan 23 Imai Y., Hiroi M., Nakano M., "Investigation of EDM machining states using ultrasonic waves", ISEM XIII, 2001 24 Mangasrian O.L., “Techniques of Optimization”, Trans ASME, J of Eng For Industry, May, 1972 25 Inoue H., “An Adaptive Control System of Grinding Process”, Proc Int Conf On Prod Eng Tokyo, 1974 26 Ishida T., Takeuchi Y., "Development of automatic discharge gap controller for curved hole machining", ISEM XIII, 2001 Nguyễn Đức Toàn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội 87 Phụ lục A : Hướng dẫn sử dụng bảng điều khiển BK01A-V2 Nhập liệu: Để nhập liệu cho toạ độ X,Y,Z,N,S,P… thực thao tác sau: - Nhấn tương ứng phím X,Y,Z,N,S,P… bàn phím Khi nhấn phím chức đèn cạnh phím tương ứng sáng để báo hiệu xem thao tác liệu với thơng số - Nhấn số từ đến để thực nhập liệu, lưu ý toạ độ X,Y,Z lưu chữ số toạ độ khác lưu chữ số - Nhấn phím ENT để lưu liệu truyền liệu cho động - Nhấn phím CE để huỷ việc nhập liệu lấy lại giá trị trước - Ví dụ muốn nhập cho toạ độ X la 12345 thực theo bước: - Nhấn phím X - Nhấn phím - Nhấn phím - Nhấn phím - Nhấn phím - Nhấn phím - Nhấn phím ENT Điều chỉnh thơng số: Để thay đổi bước toạ độ thông số cần thực thao tác sau : - Nhấn phím thông số tương ứng với thông số cần thay đổi - Nhấn phím lên xuống bàn phím Khi cần nhập liệu điều chỉnh thơng số tương ứng led gửi liệu tương ứng lên máy tính Nguyễn Đức Tồn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội 88 Phụ lục B: Hướng dẫn sử dụng phần mềm BK01A-V2 Phần mềm BK01A-V2 sử dụng thay điều khiển khơng cần thao tác mà thao tác từ điều khiển hiển thị lệnh điều khiển truyền đến khối điều khiển tương ứng Ngoài phần mềm có chức truyền file gia cơng lập trình sẵn lập trình tay Phần mềm cho phép thực thao tác tay để dịch chuyển vị trí trục Dưới phần chức bảng điều khiển Nguyễn Đức Toàn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội 89 Các thao tác nhập truyền liệu giống với Bảng điều khiển trình bày phụ lục A Ngồi bảng cho phép thực gia công file gia cơng lập trước Các phím tắt hướng dẫn người sử dụng đặt chuột lên phím tương ứng Ví dụ Khi sử dụng cách truyền file liệu điều cần lưu ý ta sửa file gia cơng ta phải save lại thực lại việc truyền Nguyễn Đức Toàn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội 90 TĨM TẮT LUẬN VĂN Từ khóa: phương pháp gia cơng EDM, độ mòn tương đối, độ nhám bề mặt, cường độ dòng điện, thời gian kéo dài xung Mục tiêu luận văn Nghiên cứu độ nhám bề mặt chi tiết độ mòn tương đối điện cực chi tiết sau gia cơng với mục đích tìm hiểu ảnh hưởng tham số công nghệ đến độ lớn độ nhám bề mặt độ mòn tương đối Từ tìm ảnh hưởng hai tham số cơng nghệ cương độ dịng điện I e thời gian kéo dài xung t i , tiến hành thực nghiệm đo đạc đưa miền giá trị hợp lý tham số công nghệ Trên sở phần cứng thiết kế, kiểm tra ảnh hưởng xung ngược tới lượng mòn tương đối điều kiện thí nghiệm Các thí nghiệm thực điều khiển thiết kế, chế tạo Việt Nam Kết cấu luận văn Luận văn chia làm chương phụ lục để giải vấn đề tối ưu hóa tham số cơng nghệ q trình gia cơng EDM Bên cạnh đó, luận văn đề cập đến việc thiết kế chế tạo mô đun điều khiển CNC dùng cho máy xung tia lửa điện để phục vụ cho nghiên cứu gia công EDM luận văn Phương pháp thực Các phương pháp nghiên cứu áp dụng luận văn tổng hợp của: lý thuyết để đưa kết luận tổng quan, dự đốn, phương hướng nghiên cứu giải thích kết thu từ thực nghiệm; thực nghiệm để chứng minh kết dự đoán lý thuyết; Xác định quan hệ lượng mòn tương đối, độ nhám bề mặt phụ thuộc vào tham số công nghệ; Kiểm tra ảnh hưởng xung ngược tới lượng mịn tương đối điều kiện thí nghiệm cuối phương pháp ứng dụng kết nghiên cứu thực tiễn Bên cạnh kiến thức gia cơng khí, luận văn kết hợp kiến thức đại điện tử, điều khiển - tự động hoá tin học kỹ thuật ứng dụng việc xây dựng mơ hình điều khiển CNC cho máy xung định hình EDM Nguyễn Đức Toàn - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Khoa Cơ khí - ĐHBK Hà nội ... THUẬT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA XUNG CƠNG SUẤT VÀ CƯỜNG ĐỘ DỊNG ĐIỆN ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ ĐỘ MÒN TƯƠNG ĐỐI KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY XUNG ĐIỆN EDM BK01A-V2.0 NGÀNH: MÁY VÀ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP MÃ SỐ:... độ dịng điện đến độ nhám bề mặt độ mòn tương đối gia công máy xung điện EDM BK01A-V2.0" Luận văn gồm chương Nội dung tóm tắt sau: Chương 1: Nghiên cứu tổng quan phương pháp gia công tia lửa điện. .. đưa ảnh hưởng xung công suất cường độ dòng điện đến độ nhám bề mặt độ mòn tương đối phù hợp với điều khi? ??n Từ rút kết luận từ luận văn, đánh giá hạn chế định hướng phát triển nghiên cứu EDM Các