Hình 3.15. Kết quả nhám theo 2-Sample t
Hình 3.16. Đồ thị phân bố Nhám; nét đứt biểu diễn nhám bề mặt cắt bằng dây mới, nét liền biểu diễn nhám bề mặt cắt dây cũ
Do vậy, có thể kết luận rằng kết quả đo nhám phẩm cắt bằng dây cũ kém hơn sản phẩm đo nhám dùng dây mới là 0.0555 (µm). Nhám trung bình trên 1 sản phẩm bằng dây mới 1.4443 (µm), bằng dây cũ là 1.5 (µm).
3.1.5.3. So sánh kích thước
Hình 3.17. Kết quả kích thước theo 2-Sample t
Hình 3.18. Đồ thị phân bố kích thước; nét liền biểu diễn cắt bằng dây mới, nét đứt biểu diễn cắt dây cũ
Do vậy, có thể kết luận rằng kết quả đo kích thƣớc sản phẩm cắt bằng dây cũ sai số không nhiều so với sản phẩm dùng dây mới. Kích thƣớc trung bình trên 1 sản phẩm bằng dây mới 9.9441 (mm), bằng dây cũ là 9.9476 (mm).
3.1.6. So sánh dây đã qua sử dụng và dây mới để gia công sản phẩm lỗ cối
Sản phẩm chưa cắt Sản phẩm đã cắt
Biên dạng lập trình trên máy CW322S Mã lệnh lập trình để cắt chi tiết
3.1.6.1. So sánh độ trụ
Hình 3.20. Đồ thị phân bố độ trụ trái; nét liền biểu diễn sai số độ trụ trái cắt bằng dây mới, nét đứt biểu diễn sai số độ trụ trái cắt băng dây cũ
Hình 3.21. Kết quả sai số độ trụ phải theo 2-Sample t
Hình 3.22. Đồ thị phân bố độ trụ phải; nét liền biểu diễn sai số độ trụ phải cắt bằng dây mới, nét đứt biểu diễn sai số độ trụ phải cắt băng dây cũ
3.1.6.2. So sánh nhám bề mặt
Hình 3.23. Kết quả nhám bề mặt theo 2-Sample t
Hình 3.24. Đồ thị phân bố nhám bề mặt; nét liền biểu diễn nhám bề mặt cắt bằng dây mới, nét đứt biểu diễn nhám bề mặt cắt băng dây cũ
3.1.6.3. So sánh thời gian cắt
Hình 3.25. Kết quả thời gian cắt theo 2-Sample t
Hình 3.26. Đồ thị phân bố thời gian cắt; nét liền biểu diễn thời gian cắt bằng dây mới, nét đứt biểu diễn thời gian cắt băng dây cũ
3.1.6.4. So sánh độ côn
Hình 3.27. Kết quả sai số độ côn theo 2-Sample t
Hình 3.28. Đồ thị phân bố độ côn; nét liền biểu diễn độ côn cắt bằng dây mới, nét đứt biểu diễn độ côn cắt băng dây cũ
3.2. Kết luận
Trong chƣơng này tác giả đã tập trung vào nghiên cứu ảnh hƣởng hƣởng của các thông số về điện đến độ nhám bề mặt, độ chính xác gia công và thời gian cắt, tiêu hao dây cắt và so sánh dây mới và dây đã qua sử dụng với các chỉ tiêu đầu ra trong gia công dây cắt tia lửa điện. Tất cả các thí nghiệm thực hiện trong điều kiện thực tế tại trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên. Các kết quả thu đƣợc nhƣ sau:
♦ Đã tìm ra bộ thông có ảnh hƣởng lớn nhất đến sản phẩm chất lƣợng đầu ra;
♦ Đã xây dựng đƣợc mối quan hệ giữa các thông số công nghệ (Vd, Toff, U) đến độ nhám bề mặt và thời gian gia công khi gia công thép 9CrSi sau khi tôi trên máy cắt dây và cụ thể nhƣ sau:
Ra = 2.06896 + 0.1896Vd – 0.08625Toff + 0.010825U (m) .
t = -237.009 + 1.76350Toff + 8.74387U + 23.1157Vd – 0.0975U2- 3.26212Vd2(phút)
♦ Đã tối ƣu hóa đa mục tiêu tìm ra trị số các thông số (Vd, Toff, U) khi gia công đạt độ nhám Ra = (1.7÷2.5) m. Thời gian t = (15÷19) phút là :
Vd = 4m/min Toff = 12s U= 50v.
♦ Với thông số tối ƣu ở trên, tiến hành thí nghiệm cắt bằng dây mới và dây đã qua sử dụng thu đƣợc kết quả sau:
- Thời gian cắt sản phẩm bằng dây cũ nhanh hơn thời gian dùng dây mới là 0.384 (phút).Thời gian cắt trung bình trên 1 sản phẩm bằng dây mới là 15.16 (phút), bằng dây cũ là 14.78 (phút).
- Nhám phẩm cắt bằng dây cũ kém hơn sản phẩm đo nhám dùng dây mới là 0.0555 (µm). Nhám trung bình trên 1 sản phẩm bằng dây mới 1.4443 (µm), bằng dây cũ là 1.5 (µm).
- Kích thƣớc sản phẩm cắt bằng dây cũ sai số không nhiều so với sản phẩm dùng dây mới. Kích thƣớc trung bình trên 1 sản phẩm bằng dây mới 9.9441 (mm), bằng dây cũ là 9.9476 (mm).
Tuy nhiên năng suất dây đã qua sử dụng đạt năng suất hơn dây mới. Điều đó chứng tỏ sử dụng dây đã qua sử dụng giúp tiết kiệm đƣợc vật tƣ dẫn đến giảm giá thành và chủ động trong vật tƣ tiêu hao.
Chƣơng 4
KẾT LUẬN CHUNG VÀ ĐỀ SUẤT
4.1. Kết luận chung
WEDM là phƣơng pháp gia công tạo phoi mới. Nó đáp ứng đƣợc những yêu cầu và đòi hỏi đa dạng của ngành công nghiệp cắt kim loại.
Trong xu hƣớng hiện nay phƣơng pháp gia công cắt dây tia lửa điện ngày càng đƣợc áp dụng rộng rãi, để gia công chi tiết có hình dạng phức tạp, yêu cầu độ cứng, và có sự thay đổi profile, đặc biệt là yêu cầu độ chính xác cao, yêu cầu kích thƣớc với dung sai chặt chẽ.
Tuy nhiên, nhƣợc điểm chính của quá trình gia công WEDM là tốc độ gia công tƣơng đối thấp so với các quá trình gia công khác nhƣ gia công bằng laser, Xung điện, Phay EDM… bởi phần lớn quá trình tách phoi là do sự gia công nhiệt. Vì vậy, các thiết bị gia công ngày càng phức tạp và nó đòi hỏi phải có một chế độ tối ƣu hóa để gia công nhằm mục đích nâng cao hiệu quả và hạ giá thành sản phẩm. Với mục đích đó tác giả đã tập trung đi sâu nghiên cứu bản chất của quá trình gia công tia lửa điện, mô tả và đánh giá ảnh hƣởng của các thông số công nghệ đến năng suất và chất lƣợng trong gia công bằng dây cắt tia lửa điện, Luận văn đã nghiên cứu cứu tìm ra các các trị số của các thông số công nghệ tối ƣu để đảm bảo năng suất và chất lƣợng (độ nhám bề mặt) trên máy cắt dây tia lửa điện, đồng thời đánh giá năng suất và chất lƣợng đối với dây cắt đã qua sử dụng. Kết quả cụ thể là:
♦ Đề tài này đã tiến hành các thí nghiệm sàng lọc để tìm ra bộ thông có ảnh hƣởng lớn nhất đến sản phẩm chất lƣợng đầu ra. Các thông số này bao gồm:
- Điện áp đánh lửa U: là yếu tố ảnh hƣởng lớn đến năng suất và chất lƣợng bề mặt gia công. Điều này hoàn toàn phù hợp với các nghiên cứu về gia công bằng dây cắt tia lửa điện.
- Khoảng cách xung Toff (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
- Tốc độ cuốn dây Vd: Đây là tham số có ảnh hƣởng đến năng suất, chất lƣợng bề mặt cũng nhƣ độ chính xác kích thƣớc. Tốc độ cuốn càng nhanh thì chất lƣợng bề mặt càng tốt, năng suất cao nhƣng dẫn đến tổn hao nhiều dây cắt dẫn đến giá thành tăng và tốc độ cuốn dây chậm thì ngƣợc lại
♦ Đề tài này đã xây dựng thành công mô hình toán học về mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt và năng suất gia công với các thông số công nghệ nhƣ điện áp đánh lửa U, Tốc độ cuốn dây Vd, khoảng cách xung Toff khi gia công thép 9CrSi sau khi tôi.
♦ Kết quả thực nghiệm đã tối ƣu hóa đa mục tiêu tìm ra trị số các thông số (Toff, U, Vd) khi gia công đạt độ nhám Ra = (1.7÷2.5) m; thời gian t = (15÷19)phút trên dây cắt mới.
♦ Với thông số tối ƣu ở trên, tiến hành thí nghiệm cắt bằng dây mới và dây đã qua sử dụng đã cho thấy sản phẩm cắt bằng dây mới và dây cũ có độ nhám và kích thƣớc vẫn đạt yêu cầu, Điểm đặc biệt là năng suất khi cắt bằng dây đã qua sử dụng lại cao hơn khi cắt bằng dây mới. Nhƣ vậy, có thể cho phép sử dụng dây cắt đã qua sử dụng. Giúp tiết kiệm đƣợc vật tƣ, dẫn đến giảm giá thành và chủ động trong kế hoạch sản xuất.
4.2. Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể là:
Tiếp tục mở rộng nghiên cứu ảnh hƣởng đồng thời của nhiều yếu tố công nghệ đến độ chính xác kích thƣớc cũng nhƣ độ chính xác công tua và các yếu tố phi công nghệ, nhƣ ảnh hƣởng của dòng chảy chất điện môi, ảnh hƣởng của độ mòn điện cực, ảnh hƣởng của nhiệt độ…
Nghiên cứu ảnh hƣởng của các lực phóng điện tới sai số biên dạng khi cắt góc.
Nghiên cứu tích hợp rung động vào trong cắt dây tia lửa điện.
Nghiên cứu và thiết kế bộ thu hồi dây cắt đã qua sử dụng ứng dụng với từng loại máy cụ thể.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Chana Raksiri, Pornchai Chatchaikulsiri, CNC Wire-Cut Parameter
Optimized Determination of the Stair Shape Workpiece, World Academy
of Science, Engineering and Technology 70 2010.
[2] J.A.Sanchez, J.L.Rodil, A. Herrero, L.N.Lopez de Lacalle, A. Lamikiz, On the influence of cutting speed limitation on the accuracy of wire-
EDM corner-cutting, Journal of Materials Processing Technology 182
(2007) 574–579.
[3] S.Sarkar, M.Sekh, S.Mitra, B.Bhattacharyya, A novel method of
determination of wire lag for enhanced profile accuracy in WEDM,
Precision Engineering 35 (2011) 339–347.
[4] R.Ramakrishnan, L.Karunamoorthy, Modeling and multi-response
optimization of Inconel 718 on machining of CNC WEDM process,
journal of materials processing technology 207 (2008) 343–349.
[5] Nihat Tosun, Can Cogun, An Investigation on wear wear in WEDM, journal of materials processing technology 134 (2003) 273–278.
[6] Shajan Kuriakose, Kamal Mohan, M.S.Shunmugam, Data mining applied
to wire-EDM process, Journal of Materials Processing Technology,
Volume 142, Issue 1, 10 November 2003, Pages 182-189.
[7] Y. S. Tarng, S. C. Ma, L. K. Chung, Determination of optimal cutting
parameters in wire electrical discharge machining, International Journal
of Machine Tools and Manufacture, Volume 35, Issue 12, December 1995, Pages 1693-1701.
[8] T.A.Spedding, Z.Q.Wang, Parametric optimization and surface
characterization of wire electrical discharge machining process,
[9] S.Sarkar, M.Sekh, S.Mitra, B.Bhattacharyya, Modeling and optimization of wire electrical discharge machining of γ-TiAl in trim cutting
operation, Journal of Materials Processing Technology, Volume 205,
Issues 1-3, 26 August 2008, Pages 376-387.
[10] T.Matsuo, E.Oshima, Investigation on the Optimum Carbide Content and
Machining Condition for Wire EDM of Zirconia Ceramics, CIRP Annals
- Manufacturing Technology, Volume 41, Issue 1, 1992, Pages 231-234. [11] Mustafa I˙lhan Go¨kler, Alp Mithat Ozano¨ zgu¨, Experimental
investigation of effects of cutting parameters on surface roughness in the
WEDM process, International Journal of Machine Tools & Manufacture
40 (2000) 1831–1848.
[12] Jin Yuan, Kesheng Wang, Tao Yu, Minglun Fang, Reliable multi- objective optimization of high-speed WEDM process based on Gaussian
process regression, International Journal of Machine Tools and
Manufacture, Volume 48, Issue 1, January 2008, Pages 47-60.
[13] R.Ramakrishnan, L.Karunamoorthy, Modeling and multi-response optimization of Inconel 718 on machining of CNC WEDM process,
Journal of Materials Processing Technology, Volume 207, Issues 1-3, 16
October 2008, Pages 343-349.
[14] K.-K.Choi, W.-J.Nam, Y.-S. Lee, Effects of heat treatment on the surface
of a die steel STD11 machined by W-EDM, Journal of Materials
Processing Technology, Volume 201, Issues 1-3, 26 May 2008, Pages 580-584.
[15] J.A. Sanchez, S. Plaza, N. Ortega, M. Marcos, J. Albizuri, Experimental
and numerical study of angular error in wire-EDM taper-cutting,
International Journal of Machine Tools & Manufacture 48 (2008) 1420– 1428.
[16] Mu-Tian Yan, Pin-Hsum Huang, Accuracy improvement of wire-EDM
Engineering, Huafan University, No. 1, Huafan Rd., Shihtin Hsiang, Taipei Hsien, 223Taiwan, R.O.C, accepted 14 January 2004.
[17] Liao Y.S., M.T. Yan and C.C. Chang, A neural network approach for
the on-line estimation of workpiece height in WEDM, Journal of
Materials Processing Technology., vol.121, 2002, pp. 252-258.
[18] Tarng, Y.S., S.C. Ma and L.K. Chung, Determination of optimal cutting
parameters in wire electrical discharge machining, International Journal
of Machine Tools and Manufacture., vol.35, 1995, pp. 1693-1701.
[19] Phan Hùng Dũng, Tối ưu hoá các thông số công nghệ trên máy cắt dây
EDM khi gia công thép không gỉ ,Luận văn thạc sỹ kỹ thuật ( 2008),
Trƣờng Đại học KTCN Thái Nguyên.
[20] Nguyễn Tiến Nga, Nghiên cúu ảnh hưởng của các thông số công nghệ
tới độ chính xác gia công, Khi gia công cắt dây vật liệu khó gia công,
Luận văn thạc sỹ kỹ thuật ( 2009), Trƣờng Đại học KTCN Thái Nguyên. [21] Lƣu Anh Tùng, Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ
đến độ nhám bề mặt và năng suất gia công trong gia công cắt dây tia lửa
điện thép 9CrSi sau khi tôi, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật ( 2010), Trƣờng
Đại học KTCN Thái Nguyên.
[22] Hà Toàn Thắng, Nâng cao độ chính xác biên dạng khi cắt trên máy cắt
dây CW- 322S, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật ( 2011), Trƣờng Đại học
KTCN Thái Nguyên.
[23] Nguyễn Văn Dự, Nguyễn Đăng Bình, Quy hoạch thực nghiệm trong kỹ thuật – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 2011.
[24] Vũ Hoài Ân, Gia công tia lửa điện - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 2007.
[25] Trần Văn Địch, Ngô Trí Phúc – Sổ tay thép thế giới – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 2006.