Các nhân tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình cắt dây Các nhân tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình cắt dây Các nhân tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình cắt dây Các nhân tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình cắt dây Các nhân tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình cắt dây
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN TIẾN LONG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI CÁC NHÂN TỐ CƠNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN Q TRÌNH CẮT DÂY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : GS.TSKH BÀNH TIẾN LONG Hà Nội – Năm 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Nguyễn Tiến Long, học viên lớp Cao học 11BCDT.KH Sau gần hai năm học tập nghiên cứu, giúp đỡ thầy cô giáo đặc biệt giúp đỡ GS.TSKH Bành Tiến Long – giáo viên hướng dẫn tốt nghiệp tôi, đến cuối chặng đường để kết thúc khóa học Tơi định chọn đề tài tốt nghiệp là: “Các nhân tố công nghệ ảnh hưởng đến q trình cắt dây” Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu nhân tơi hướng dẫn GS.TSKH Bành Tiến Long tham khảo tài liệu liệt kê Tôi không chép cơng trình cá nhân khác hình thức Nếu có tơi xin chịu hồn toàn trách nhiệm Người cam đoan Nguyễn Tiến Long LỜI CẢM ƠN Lời xin cảm ơn Thầy giáo GS.TSKH Bành Tiến Long – Thầy hướng dẫn định hướng đề tài, cách tiếp cận nghiên cứu đề tài, cách khai thác sử dụng tài liệu tham khảo bảo q trình tơi làm luận văn Tơi muốn bày tỏ lời cảm ơn thầy cô giáo công tác môn Dao Dụng cụ công nghiệp – Trường đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện tận tình giúp đỡ, hướng dẫn sử dụng trang thiết bị thí nghiệm q trình tơi làm luận văn Tôi xin cảm ơn Ban Giám đốc, cán nhân viên cơng ty Cổ phần Khóa Việt Tiệp (Thị Trấn Đông Anh – Huyện Đông Anh – Hà Nội) tạo điều kiện để thực tế tham quan loại máy cắt dây, sử dụng máy cắt, máy đo độ nhẵn bóng, đồng thời cơng ty cung cấp đầy đủ mẫu thí nghiệm có chất lượng tốt để tơi thực luận văn Cuối tơi muốn bày tỏ lịng cảm ơn gia đình, thầy giáo, giáo, bạn đồng nghiệp ủng hộ, động viên giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu làm luận văn Tác giả Nguyễn Tiến Long MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .1 LỜI CẢM ƠN .2 MỤC LỤC TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI I II MỤC ĐÍCH VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .8 III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .8 IV PHẠM VI NGHIÊN CỨU V NỘI DUNG ĐÊ TÀI .9 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN 10 VI CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN 11 1.1 Đặc điểm phương pháp gia công tia lửa điện 11 1.1.1 Các đặc điểm phương pháp gia cơng tia lửa điện 11 1.1.2 Khả công nghệ phương pháp gia công tia lửa điện 12 1.1.3 Các phương pháp gia công tia lửa điện 12 1.1.4 Phương pháp gia công xung định hình 12 1.1.5 Phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện 12 1.1.6 Các phương pháp khác 12 1.2 Nghiên cứu chất phương pháp gia công tia lửa điện 14 1.2.1 Bản chất vât lý 14 1.2.2 Cơ chế trình tách kim loại tia lửa điện, 20 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình gia công tia lửa điện .21 1.3.1 Các đặc tính điện phóng tia lửa điện .21 1.3.2 Ảnh hưởng khe hở phóng điện δ .25 1.3.3 Ảnh hưởng điện dung C 28 1.3.4 Ảnh hưởng diện tích vùng gia cơng 28 1.3.5 Ảnh hưởng ăn mòn điện cực 28 1.3.6 Các tượng không mong muốn xảy gia công tia lửa điện .29 1.3.7 Hiện tượng hồ quang .29 1.3.8 Các yếu tố không điều khiển 32 1.4 Chất lượng bề mặt 33 1.4.1 Độ nhám bề mặt .33 1.4.2 Vết nứt tế vi ảnh hưởng nhiệt 33 1.4.3 Độ xác tạo hình gia cơng tia lửa điện 34 1.5 Chất điện môi gia công tia lửa điện 35 1.5.1 Nhiệm vụ chất điện môi 35 1.5.2 Các loại chất điện môi .37 1.5.3 Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi 38 1.5.4 Các loại dịng chảy chất điện mơi .40 1.5.5 Hệ thống lọc chất điện môi 43 CHƯƠNG 2: MÁY CẮT DÂY VÀ CÁC THƠNG SỐ ĐIỀU CHỈNH TRONG Q TRÌNH GIA CƠNG 45 2.1 Sơ máy cắt dây tia lửa điện 45 2.1.1 Công dụng máy cắt dây 46 2.1.2 Ưu, nhược điểm phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện 47 2.2 Độ xác gia công cắt dây tia lửa điện 48 2.3 Điện cực vật liệu điện cực 51 2.3.1 Yêu cầu vật liệu điện cực 52 2.3.2 Các loại dây điện cực 53 2.4 Sự thoát phoi cắt dây tia lửa điện .53 2.5 Nhám bề mặt cắt dây 54 2.6 Các thông số điện điều khiển máy cắt dây tia lửa điện .54 2.6.1 Dịng phóng tia lửa điện Ie bước dòng điện .54 2.6.2 Độ kéo dài xung ti 55 2.6.3 Khoảng cách xung t0 .55 2.6.4 Điện áp đánh lửa Uz 56 2.6.5 Khe hở phóng điện 56 2.7 Lập trình gia cơng máy cắt dây 57 2.7.1 Các trục điều khiển hệ tọa độ 57 2.7.2 Các chức “G” 58 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CÁC NHÂN TỐ CƠNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN Q TRÌNH CẮT DÂY 72 3.1 Vật liệu thép 3X13 .72 3.2 Xác định ảnh hưởng thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt 72 3.2.1 Điều kiện thí nghiệm 73 3.2.2 Kết thí nghiệm 78 KẾT LUẬN .95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 PHẦN MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Trong năm gần đây, nhu cầu sử dụng sản phẩm khí tua bin máy phát điện, động máy bay, dụng cụ, khuôn mẫu khơng ngừng tăng lên Trong sản phẩm khí chứa đựng chi tiết có hình dáng hình học phức tạp làm từ vật liệu cứng, lâu mòn siêu cứng vật liệu composit kim loại, gốm nguyên khối gốm composit Almindes Việc gia công chúng công nghệ cắt gọt thông thường (Tiện, Phay, Mài ) vô khó khăn đơi khơng thể gia cơng Thực tế đòi hỏi cần phải phát triển công nghệ gia công để gia công vật liệu (phương pháp gia cơng khơng truyền thống) Một phương pháp tìm vào năm 1943 hai vợ chồng người Nga Lazarenko phương pháp gia công tia lửa điện (EDM) ngày số phương pháp gia công tia lửa điện phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện Phương pháp gọi gia công WEDM (Wire Electrical Discharge Machine), phương pháp gia công phát minh sử dụng rộng dãi giới vào năm 50 kỷ XX tự động hóa Ngày nay, nhờ phát triển điều khiển số công nghệ thông tin mà phương pháp đại hóa cao trang bị điều khiển số CNC máy WEDM Ưu điểm phương pháp là: - Có khả cắt hầu hết loại vật liệu dẫn điện - Độ xác cao (độ bóng Ra = 1.6 – 0.8 µm) - Chi tiết gia cơng có độ dày lớn (có thể đạt tới 500mm) - Gia cơng lỗ, rãnh định hình có kích thước nhỏ - Cắt hình dạng 3D đặc biệt - Cắt công tua phức tạp Từ năm 80 kỷ XX đến nay, nhiều doanh nghiệp nước trang bị loại máy, thiết bị sử dụng công nghệ WEDM nhằm cải tiến phương pháp gia công, nâng cao giá trị sản phẩm Bên cạnh kết đạt mặt cơng nghệ nói chung gặp khó khăn định kỹ thuật hiệu kinh tế sử dụng máy thiết bị chưa cao nguyên nhân sau: - Việc chuyển giao công nghệ chưa đầy đủ - Đầu tư trang thiết bị không đồng bộ, thiết bị không rõ nguồn gốc - Giá thành đầu tư lớn nên mức khấu hao cao - Số lượng sản phẩm sản xuất máy thường theo loạt vừa nhỏ - Chưa chủ động bảo dưỡng, bảo trì máy Vấn để đặt làm để nâng cao hiệu khai thác, sử dụng loại máy này? - Để nân cao hiệu sử dụng loại máy có nhiều cách theo hướng cơng nghệ ta cần thiết lập chế độ cơng nghệ hợp lý để đạt độ xác kích thước suất gia công chất lượng sản phẩm cao Điều doanh nghiệp nước thường xác định dựa theo tài liệu kèm theo máy theo kinh nghiệm Do đó, chưa thấy ảnh hưởng thơng số cơng nghệ đến độ xác, suất chất lượng gia cơng Vì mà hiệu khai thác, sử dụng máy hạn chế - Chế độ công nghệ gia công máy cắt dây phụ thuộc nhiều thành phần hóa học vật liệu chi tiết gia cơng tính dẫn điện Do loại vật liệu chi tiết gia cơng khác (có độ cứng khác nhau) có chế độ cơng nghệ gia cơng khác Các loại thép gió khó gia cơng AISI1304, SKD61, X12M Các loại thép ứng dụng nhiều sống, đặc biệt công nghiệp xe hơi, xây dựng, hóa học, dầu khí, chế tạo máy (khuôn mẫu, dụng cụ cắt, dụng cụ đo kiểm ) Các loại thép có hàm lượng hợp kim cao, việc gia công loại vật liệu phương pháp thơng thường địi hỏi chi phí lớn, suất chất lượng gia công không cao sử dụng phương pháp cắt dây tia lửa điên hiệu Vì tính dẫn điện nhiệt loại vật liệu khác nhau, nên độ xác, suất chất lượng gia công gia công cắt dây bị thay đổi Do cần nghiên cứu tìm ảnh hưởng thơng số cơng nghệ đến độ chĩnh xác, suất, chất lượng gia công (độ nhám bề mặt) loại vật liệu gia công cắt dây tia lửa điện - Hiện chưa có nhiều đề tài nghiên cứu sâu cắt dây tia lửa điện, đề tài “Các nhân tố cơng nghệ ảnh hưởng đến q trình cắt dây” lựa chọn để nghiên cứu nhằm mục đích tìm thống số ảnh hưởng mức độ ảnh hưởng thơng số cơng nghệ tới q trình gia cơng gia cơng cần thiết, giúp nâng cao hiệu khai thác sử dụng máy cắt dây, đồng thời sở để nghiên cứu cho máy khác II MỤC ĐÍCH VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Tìm mức độ ảnh hưởng thơng số cơng nghệ đến chất lượng sản phẩm sau q trình gia cơng máy cắt dây tia lửa điện mà cụ thể luận văn tác giả tập trung nghiên cứu vào chất lượng bề mặt sau gia công phương pháp cắt dây máy cắt dây CNC Thông qua xác định điều kiện gia công tối ưu nhất, nhằm đảm bảo chất lượng bề mặt chi tiết gia công với thời gian gia công ngắn III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Dùng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm - Nghiên cứu lý thuyết để tìm hiểu mối quan hệ chế độ cơng nghệ với độ nhám bề mặt gia công - Thực nghiệm để kiểm chứng sở lý thuyết mối quan hệ chế độ công nghệ với độ độ nhám bề mặt gia công thông qua việc xây dựng đồ thị, hàm toán học biểu diễn mối quan hệ chế độ công nghệ với chất lượng bề mặt gia công mà cụ thể độ nhẵn bóng đạt gia cơng với chế độ đầu vào định IV PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Vật liệu thí nghiệm: Thép 3X13 - Vật liệu điện cực làm dây Molipden ф0,18mm - Đối tượng gia công:Các biên dạng đường thẳng - Các thông số công nghệ nghiên cứu là: Điện áp ban đầu, cường độ dịng điện trung bình, thời gian kéo dài phát xung, chiều dày phơi - Đo độ nhẵn bóng bề mặt gia công V NỘI DUNG ĐÊ TÀI - Xuất phát từ đề tài nghiên cứu, phần mở đầu, kết luận chung phụ lục luận văn có nội dung sau: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN - Nghiên cứu tổng quan EDM CHƯƠNG 2: MÁY CẮT DÂY VÀ CÁC THƠNG SỐ ĐIỀU CHỈNH TRONG Q TRÌNH GIA CƠNG Nghiên cứu sở lý thuyết trình cắt tượng xảy trình cắt - ... NGHIÊN CỨU CÁC NHÂN TỐ CƠNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN Q TRÌNH CẮT DÂY Sau phân tích ảnh hưởng thơng số cơng nghệ tới q trình cắt dây nói chung, để nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ cắt thép 3X13... tượng xảy trình cắt - - Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ đến q trình cắt CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CÁC NHÂN TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CẮT DÂY - Tiến hành thí nghiệm - Kiểm tra tổng hợp... Các chức “G” 58 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CÁC NHÂN TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CẮT DÂY 72 3.1 Vật liệu thép 3X13 .72 3.2 Xác định ảnh hưởng thông số công nghệ