Kiểu máy Beyond Crysta C 544
Khoảng đo
Trục X 505mm
Trục Y 405mm
Trục Z 405mm
Độ phân giải 0.0001mm
Độ chính xác của máy ở nhiệt độ 200
C theo tiêu
chuẩn ISO 10360-2 MPEE= (2,2 + 4L/1000)µm
Phƣơng pháp dẫn hƣớng Đệm khí trên mỗi trục
Tốc độ dịch chuyển cực đại khi chạy tự động 520mm/s Tốc độ dịch chuyển cực đại khi chạy Joystick 80mm/s
Gia tốc đo lớn nhất 2.3m/s2
Các yêu cầu liên quan đến vật đo Chiều cao lớn nhất 545mm Khối lƣợng lớn nhất 180Kg Kích thƣớc bàn đặt phôi Chiều dài 860mm Chiều rộng 713mm Vật liệu Đá Granite có độ phẳng nhỏ hơn 0,009mm Kích thƣớc máy Chiều dài 1122mm Chiều rộng 1082mm Chiều cao 2185mm Khối lƣợng máy 515Kg Năng lƣợng cung cấp Khí nén Áp lực khí: 0,4Mpa Lƣu lƣợng trung bình: 50 lít/phút Điện áp Một pha 220V/50Hz
Đầu đo tay MH20I:
- Góc xoay trong mặt phẳng vuông góc với bàn máy 0 900
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Trọng lƣợng đầu đo 210g
- Nhiệt độ làm việc cho phép 10 400C
Cảm biến chạm TP-20
- Hƣớng chạm cảm biến 6 hƣớng
- Trọng lƣợng cảm biến 22g
- Lực chạm khi đo theo phƣơng ngang 0,08N
- Lực chạm khi đo theo phƣơng Z 0,75N
- Kiểu ren để gắn mũi đo M2
3.2 Nhóm thí nghiệm
3.2.1 Mô hình định tính quá trình cắt dây tia lửa điện
Quá trình cắt dây tia lửa điện đƣợc mô tả bao gồm các thông số đầu vào là các thông số về điện nhƣ dòng điện Ie, điện áp xung Ui, độ kéo dài xung ti, khoảng cách xung t0 … và các thông số điện cực, về dung dịch điện môi, chƣơng trình gia công và các loại nhiễu trong quá trình gia công. Đầu ra là các yếu tố nhƣ kích thƣớc gia công, độ bóng bề mặt, năng suất gia công. Có thể mô hình hóa nhƣ sau
Hình 3.2 Mô hình hóa quá trình gia công tia lửa điện
Dây điện cực Chất điện môi
Chương trình gia công
Quá trình gia công cắt dây tia lửa điện
Kích thước gia công, độ nhám bề mặt, năng suất gia công… C ác thông số về điện Ui , Ie , t0 . C ác loại nhiễu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.2.2 Các thông số đầu vào của thí nghiệm
Mục tiêu của thí nghiệm là nghiên cứu ảnh hƣởng của từng tham số riêng lẻ, ảnh hƣởng kết hợp của một số thông số tiêu biểu đến khe hở phóngđiện trong gia công cắt dây tia lửa điện.
Có thể là mỗi mẫu thí nghiệm đƣợc gia công trong một chế độ gia công (với các thông số điều khiển) nhất định, các thông số điều khiển này sẽ thay đổi trong khoảng điều chỉnh cho phép của thiết bị thí nghiệm và đƣợc tập hợp để tính toán, từ đó đánh giá đƣợc ảnh hƣởng của các yếu tố đó đến khe hở phóng điện.
Nhóm thí nghiệm này đƣợc thiết kế với 3 thông số có ảnh hƣởng lớn tới khe hở phóng điện đó là: Dòng điện phóng tia lửa điện Ie; Điện áp đánh lửa Ui và Độ kéo dài xung t0.
- Dòng điện phóng tia lửa điện: Đây là tham số có ảnh lớn đến khe hở phóng điện, năng suất gia công, chất lƣợng bề mặt trong gia công tia lửa điện. Trong thí nghiệm ta chọn và điều chỉnh Ie theo 4 mức đó đƣợc mặc định sẵn trên máy là các giá trị Ie = 2A, Ie = 3A, Ie = 4A, Ie = 5A.
- Điện áp đánh tia lửa điện Ui: Đây là điện áp cần thiết để có thể dẫn đến phóng tia lửa điện, điện áp đánh lửa Ui càng lớn thì phóng điện càng nhanh và khe hở phóng điện càng lớn. Trong thực nghiệm ta chọn Ui theo 4 mức đó đƣợc mặc định sẵn trên máy với các trị số là: Ui = 50V, Ui = 55V, Ui = 60V, Ui = 65V.
- Khoảng cách xung (off time): Đây là tham số có ảnh hƣởng không nhỏ đến năng suất, chất lƣợng bề mặt cũng nhƣ độ chính xác kích thƣớc. Khi khoảng cách xung càng lớn thì lƣợng hớt vật liệu phôi càng nhỏ và ngƣợc lại. Tuy nhiên, nếu khoảng cách xung phải đủ lớn để dung dịch chất điện môi có đủ thời gian thôi ion hóa và dòng chảy điện môi có đủ thời gian vận chuyển hết phoi ra khỏi vùng gia công cũng nhƣ làm nguội bề mặt gia công. Trên máy có sẵn các mức điều chỉnh to = 35μm, to = 40μm, to = 45μm, to = 50μm.
- Vật liệu gia công: Vật liệu gia công có ảnh hƣởng lớn độ chính xác gia công, năng suất cũng nhƣ chất lƣợng bề mặt gia công. Tuy nhiên, để đơn giản tác giả chọn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
vật liệu thƣờng dùng trong chế tạo khuôn mẫu để nghiên cứu đó là SKD61 có chiều dày là 15mm đã đƣợc mài phẳng.
- Điện cực và dòng chảy chất điện môi: Để tập trung nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số công nghệ Ie, Ui, t0, đến độ chính xác kích thƣớc. Ở đây tác giả giả thiết các thí nghiệm đƣợc thực hiện ở cùng một điều kiện gia công. Đó là, cùng một loại điện cực là Đồng có đƣờng kính d = 0,25mm và đƣợc ngâm trong dung dịch điện môi. Các điều kiện này phù hợp với điều kiện thực tế tại phòng thí nghiệm.
3.3. Khảo sát độ chính xác gia công
Trong gia công cắt dây tia lửa điện thì biên dạng gia công đƣợc thực hiện theo chƣơng trình gia công đó đƣợc lập trình sẵn và chƣơng trình sẽ điều khiển quỹ đạo tâm dây trùng với profin của chi tiết cần gia công. Tuy nhiên, trong quá trình gia công có tồn tại khe hở phóng điện nên profin của chi tiết sau khi gia công sẽ không trùng với quỹ đạo tâm dây mà nó có hình đồng dạng và cách tâm dây một khoảng là 1/2∆l. Vì vậy, khi lập trình gia công cắt dây tia lửa điện ngƣời lập trình phải thực hiện bù dao dây (các lệnh G40, G41, G42) để dây dịch chuyển một khoảng phù hợp với khe hở phóng điện sao cho chi tiết sau khi gia công có kích thƣớc đạt yêu cầu kỹ thuật.
Mặt khác, các nghiên cứu cho thấy với các thông số công nghệ đầu vào khác nhau thì khe hở phóng điện lại khác nhau. Vì vậy, để tăng độ chính xác gia công cắt dây tia lửa điện thì ta phải nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ tới khe hở phóng điện δ.
Hình 3.3 Khe hở phóng điện δ
Vì thế, để nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số công nghệ tới độ chính xác trong gia công cắt dây tia lửa điện thì ta cần nghiên cứu ảnh của các yếu tố công
δ
d
∆l
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
nghệ ảnh hƣởng đến chiều rộng rãnh cắt ∆l. Khi đó ngƣời lập trình sẽ có khoảng bù dây (1/2∆l) phù hợp với từng chế độ gia công khác nhau và nhờ đó mà độ chính xác gia công sẽ tăng lên.
3.3.1 Phƣơng pháp đánh giá
Để đánh giá chiều rộng của rãnh cắt ∆l trên phôi ta dùng phƣơng pháp đo kiểm nhƣ sau:
- Sau khi gia công mẫu xong ta tiến hành đo kích thƣớc bên trong và kích thƣớc ngoài của lõi, chiều rộng rãnh cắt thực tế sẽ đƣợc tính theo công thức:
+ Đối với kích thƣớc thẳng 1000 2 l L l (3.1) + Đối với kích thƣớc lỗ 1000 2 l D d (3.2)
- Dụng cụ đo là máy đo tạo độ 3 chiều C544, có độ chính xác cỡ 0,1μm
3.3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng đơn của Ui; Ie; to
Để nghiên cứu ảnh hƣởng đơn của các thông số công nghệ Ui; Ie; to đến chiều
rộng rãnh cắt ∆l, ta thực hiện cắt lần lƣợt các mẫu từ 1 đến 12 bằng cách cho một thông số thay đổi còn các thông số khác giữ cố định. Làm thí nghiệm với 3 trạng thái vật liệu tƣơng ứng với hai biên dạng gia công là hình chữ nhật có kích thƣớc 20 x 10 và đƣờng tròn có đƣờng kích là R10 ta thu đƣợc bảng kết quả và các đồ thị biểu diễn mối quan hệ ảnh hƣởng của từng thông số đến chiều rộng khe hở nhƣ sau:
Hình 3.3.2 Sơ đồ gia công mẫu thí nghiệm
20
10
R55 5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.3.2.1 Vật liệu ở trạng thái thƣờng (thép sống).