Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số thông số chế độ cắt tới ứng suất dư và chất lượng bề mặt khi gia công khuôn trên máy cắt dây JSEDM

Chia sẻ: Tri Lộ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:110

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu chế độ cắt của máy cắt dây EDM khi cắt thép SKD11 xét đến ảnh hưởng của nó đến ứng suất dư và độ nhám bề mặt; đề xuất một chế độ cắt phù hợp khi cắt thép SKD11 bằng EDM. Từ đó có những khuyến cáo khi sử dụng công nghệ cắt thép SKD11 bằng điện cực EDM với các tấm thép có chiều dày khác nhau.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số thông số chế độ cắt tới ứng suất dư và chất lượng bề mặt khi gia công khuôn trên máy cắt dây JSEDM

LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam, em đã tiếp thu được nhiều kiến thức bổ ích cho chuyên môn của mình. Với đề tài nghiên cứu dưới hình thức luận văn thạc sỹ, em đã vận dụng những kiến thức đã được học của mình để giải quyết một vấn đề thực tế. Đề tài của em là nghiên cứu và giải quyết vấn đề mới trong lĩnh vực gia công bằng tia lửa điện và kiểm tra không phá hủy, nghiên cứu lý thuyết và làm thực nghiệm, trong quá trình nghiên cứu em gặp rất nhiều khó khăn. Với sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS. TS. Lê Chí Cương cùng với sự hỗ trợ của của đồng nghiệp tại Trường Cao Đẳng nghề Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu.Cho đến thời điểm này luận văn của em củng đạt được những kết quả như mong muốn. Qua đây cho phép em gửi lời cảm ơn đến - Ban Giám Hiệu trường Đại học lâm nghiệp Việt Nam. - Thầy PGS. TS. Lê Chí Cương – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM. - Quý thầy, cô giảng dạy tại khoa Cơ khí Chế tạo máy, phòng Đào tạo – bộ phận sau đại học – Trường Đại học Lâm Nghiệp đã giúp đỡ em trong thời gian học tập và nghiên cứu tại trường. - Kính gửi lời cảm tạ tới BGH trường Đại học Lâm Nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi cho cho các học viên tại trường được học tập và nghiên cứu. - Trung tâm Hạt Nhân TP. HCM - Công ty TNHH VIETUBES đã hỗ trợ đo kiểm mẫu. - Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, sự hỗ trợ động viên quý báu của tất cả mọi người. Xin trân trọng cảm ơn. Học Viên Thực Hiện Nguyễn Hàm Hòa
TÓM TẮT Đề tài: “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số thông số chế độ cắt tới ứng suất dư và chất lượng bề mặt khi gia công khuôn trên máy cắt dây JSEDM”là đề tài thực hiện việc khảo sát, tính toán ứng suất dư trên bề mặt của chi tiết có nhiều tiến bộ hơn so với các phương pháp xác định ứng suất dư khác, bởi vì nó không phá hủy cấu trúc của vật liệu và chúng ta có thể thực hiện ngay trên chi tiết đang làm việc. Điều này thuận lợi cho công việc chế tạo, sửa chữa và bảo dưỡng các chi tiết khuôn dập. Kết quả đạt được của luận văn đã khảo sát được ứng suất dư và độ nhám bề mặt trên vật liệu SKD11 đã qua nhiệt luyện khi được cắt với các vận tốc cắt khác nhau trên máy cắt dây. y. Từ kết quả này cho phép chúng ta chọn lựa được vận tốc cắt tối ưu để ứng suất dư sinh ra trên bề mặt sản phẩm trong quá trình cắt là nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo được độ chính xác và độ nhám bề mặt.Ứng suất càng nhỏ, độ nhám càng cao thì làm cho chất lượng và tuổi thọ của sản phẩm tang độ bền trong quá trình làm việc. Kết quả đạt được của đề tài là: Phương pháp xác định ứng suất dư cho các bề mặt mà không phá hủy sản phẩm Độ chính xác và chất lượng bề mặt chi tiết Học viên Nguyễn Hàm Hòa
SUMMARY "Optimizing some technological parameters of wire-cut EDM machine when machining steel SKD11 - Studying affections to stress and surface quality" is the theme of which surveys and risidual stress calculations carried out on surfaces of details. This method is considered having more advantages than others because it doesn't destroy the structure of materials while can be done on the on-being fabricated details An advantage to the fabrication, repair and maintenance of details of dies. The achievement of the thesis is getting the residual stress and surface roughness of heat treated SKD 11 material when being cut with different cutting speeds by JS EDM CNC wire cutter. This result allows us to choose optimum cutting speeds in order to minimize the risidual stress on the surface of product during cutting process while still ensure accuracy and surface roughness. The smaller the stress, the higher the roughness will increase the quality and life span as well as the durability of product during work. List ofachievements - Method of determining the residual stress to the surface without destroying the product - The accuracy and quality of surface details Author Nguyen Ham Hoa
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Nếu nội dung nghiên cứu của tôi trùng lặp với bất kỳ công trình nghiên cứu nào đã công bố, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và tuân thủ kết luận đánh giá luận văn của Hội đồng khoa học. Đồng Nai, ngày 15 tháng 5 năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Hàm Hòa
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................................. TÓM TẮT ..................................................................................................................................................... LỜI CAM ĐOAN...................................................................................................................................... DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, ................................................................................................. DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................................. MỞ ĐẦU .................................................................................................................................................... 17 1. Lý do chọn đề tài.................................................................................................................................. 1 2. Mục đích nghiên cứu .......................................................................................................................... 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................................................ 3 4. Phương pháp nghiên cứu đề tài...................................................................................................... 3 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................................... 3 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................................. 5 1.1 Tổng quan phương pháp gia công bằng tia lửa điện. [2]. ................................................ 5 1.1.1. Đặc điểm của gia công tia lửa điện. .................................................................................... 5 1.1.2. Bản chất vật lý của quá trình phóng điện phóng tia lửa điện. ................................. 6 1.1.3. Cơ cấu bóc tách vật liệu. .......................................................................................................... 9 1.1.4. Vết nứt tế vi bề mặt sau khi gia công tia lửa điện. ........................................................ 9 1.2. Độ chính xác tạo hình khi gia công tia lửa điện và các yếu tố ảnh hưởng ............ 11 1.2.1. Độ chính xác khi gia công bằng tia lửa điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như 11 1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình gia công bằng tia lửa điện.......................... 11 2.2. Gia công cắt dây tia lửa điện..................................................................................................... 15 2.3. Nguyên lí cắt dây tia lửa điện ................................................................................................... 16 Chƣơng 2: GIỚI THIỆU VỀ MÁY CẮT DÂY JSEDM ................................................. 19
2.1. Máy cắt dây tia lửa điện. ............................................................................................................. 19 2.2. Công dụng của máy cắt dây....................................................................................................... 19 2.3. Đặc điểm của phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện ............................................ 20 Chƣơng 3: MUC TIÊU NỘI DUNG VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ............... 22 3.1. Mục tiêu nghiên cứu...................................................................................................................... 22 3.2. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................................................... 22 3.2.1. Nghiên cứu lý thuyết ................................................................................................................. 22 3.2.2. Nghiên cứu thực nghiệm ......................................................................................................... 22 3.3. Đối tượng nghiên cứu................................................................................................................... 22 3.3.1. Thiết bị nghiên cứu. ................................................................................................................... 23 3.3.2. Vật liệu thí nghiệm ..................................................................................................................... 24 3.4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................................ 24 3.4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ..................................................................................... 24 3.4.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ............................................................................. 24 Chƣơng 4: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT ............................................................................... 25 4.1. Nghiên cứu cắt dây tia lửa điện. .............................................................................................. 25 4.1.1. Nguyên lí cắt dây bằng tia lửa điện ................................................................................... 26 4.1.2. tia lửa điện giữa hai điện cực ............................................................................................... 27 4.2. Độ chính xác khi gia công cắt dây tia lửa điện. .............................................................. 28 4.2.1. Điện cực và vật liệu điện cực ................................................................................................ 30 4.2.1.1. Yêu cầu của vật liệu điện cực ............................................................................................ 30 4.2.1.2. Các loại dây điện cực ........................................................................................................... 31 4.2.2. Sự thoát phoi trong cắt dây tia lửa điện ........................................................................... 32 4.2.3. Nhám bề mặt khi cắt dây ......................................................................................................... 33
4.2.4. Các thông số về điện trong điều khiển máy cắt dây tia lửa điện. ......................... 33 4.2.4.1. Dòng phóng tia lửa điện ie và bước của dòng điện ................................................ 33 4.2.4.2. Độ kéo dài xung ti ................................................................................................................... 33 4.2.4.3. Khoảng cách xung t0 ............................................................................................................. 34 4.2.4.4. Điện áp đánh lửa ui ............................................................................................................... 34 4.2.4.5. Khe hở phóng điện ................................................................................................................. 34 4.2.4.6. Các loại dòng chảy của chất điện môi .......................................................................... 35 4.2.4.7. Các lỗi thường gặp do dòng chảy gây ra: ................................................................... 36 4.2.4.8. Hệ thống lọc chất điện môi ................................................................................................ 36 4.2.5. Độ nhám bề mặt chi tiết máy ................................................................................................. 37 4.2.5.1. Khái niệm ................................................................................................................................... 37 4.2.5.2. Chỉ tiêu đánh giá .................................................................................................................... 38 4.2.5.3. Phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt ...................................................................... 41 4.3. Cơ sở đo lường ứng suất bằng nhiễu xạ ............................................................................... 41 4.3.1. Khái niệm nhiễu xạ x – quang .............................................................................................. 41 4.3.1.1. Lịch sử phát triển tia x. ........................................................................................................ 42 4.3.1.2. Ứng dụng tia x. ........................................................................................................................ 42 4.3.1.3. Tạo tia x. ..................................................................................................................................... 43 4.3.2. Sự hấp thụ của tia x ................................................................................................................... 43 4.3.3. Sự phát tán tia x .......................................................................................................................... 44 4.3.4. Nguyên lý nhiễu xạ - công thức braggs ............................................................................ 45 4.3.5. Các phương pháp đo trên máy nhiễu xạ:......................................................................... 46 4.3.5.1. Phương pháp đo kiểu : ..................................................................................................... 47 4.3.5.2. Phương pháp đo kiểu  cố định  : ............................................................................... 47
4.3.5.3. Phương pháp đo kiểu  cố định o ............................................................................... 48 4.3.6. Hệ số hấp thụ ............................................................................................................................... 48 4.3.7. Chiều sâu thấm của tia x ......................................................................................................... 50 4.4. Cơ sở đo lường ứng suất bằng nhiễu xạ ............................................................................... 50 4.4.1. Phương trình cơ bản ................................................................................................................. 51 4.4.2. Quan hệ d,– sin2 ............................................................................................................... 53 2.4.2.1. Tách góc  ................................................................................................................................ 53 4.4.2.2. Quan hệ tuyến tính dψ – sin2ψ (không tách góc ψ) ............................................. 54 4.4.2.3. Tính ứng suất ............................................................................................................................ 54 4.4.3. Ứng suất phẳng - phương pháp “ sin2ψ” ....................................................................... 57 2.4.4. Ứng suất khối ............................................................................................................................... 57 2.4.5. Xác định khoảng cách mặt tinh thể không ứng suất (do) ......................................... 59 4.5. Phương pháp đo ứng suất dư và kiểm tra độ nhám bề mặt.[7]................................... 59 4.5.1. Phương pháp đo độ nhám: ..................................................................................................... 59 4.5.1.1. Phương pháp so sánh bằng ngoại quan ....................................................................... 59 2.5.1.2. Phương pháp sử dụng máy đo độ nhám. ...................................................................... 60 4.6. Phương pháp so sánh .................................................................................................................... 60 Chƣơng 5: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM....................................................................... 62 5.1. Mục đích ............................................................................................................................................ 62 5.2. Bố trí thí nghiệm ................................................................................................ 62 5.2.1. Chuẩn bị mẫu .................................................................................................. 62 5.2.1.1. Vật liệu thí nghiệm ....................................................................................... 63 5.2.1.2. Giả thiết thí nghiệm ...................................................................................... 63 5.2.1.3. Điều kiện thực hiện mẫu làm thí nghiệm ..................................................... 63
5.2.2. Thiết bị đo ....................................................................................................... 63 5.2.2.1. Máy đo độ cứng ............................................................................................ 63 5.2.2.2. Máy đo độ nhám sj-301 của mitutoyo .......................................................... 65 5.2.2.3. Thước so sánh độ nhám (nigata japan) ....................................................... 66 5.2.2.4. Máy nhiễu xạ x-ray của viện năng lượng nguyên tử TP.HCM. ................... 66 5.3. Tiến trình thí nghiệm .......................................................................................... 66 5.3.1. Mô hình định tính quá trình cắt dây tia lửa điện ............................................ 66 5.3.2 Các thông số đầu vào thí nghiệm. .................................................................... 67 5.4. Nghiên cứu quy hoạch thực nghiệm để xác định độ nhám bề mặt và năng suất trong quá trình gia công cắt dây bằng tia lửa điện. ................................................... 69 5.5. Kết luận chương 5 .............................................................................................. 75 5.6. Phương pháp đo ứng suất dư trong quá trình gia công cắt dây bằng tia lửa điện76 5.6.1. Lựa chọn phương pháp đo: phương pháp kiểu đo kiểu  cố định . ............. 76 5.6.2. Đo mẫu gốc M0 (mẫu trước khi gia công cắt dây). ........................................ 76 5.7. Kết quả thí nghiệm ............................................................................................. 78 5.7.1. Kết quả mẫu 0 (khi chưa cắt). ......................................................................... 78 5.7.2. Kết quả các mẫu còn lại. ................................................................................. 81 5.7.2.1. Đường nhiễu xạ của mẫu M1 được nội suy bằng hàm gauss ...................... 81 5.7.2.2. Đồ thị d- sin  của mẫu M1 ...................................................................... 81 2 5.7.2.3. Đường nhiễu xạ của mẫu M2 được nội suy bằng hàm gauss ..................... 82 5.7.2.4. Đồ thị d  sin  mẫu M2 ............................................................................. 82 2 5.7.2.5. Đường nhiễu xạ của mẫu M3 được nội suy bằng hàm gauss ...................... 83 5.7.2.6. Đồ thị d- sin  của các mẫu M3................................................................ 83 2 5.7.2.7. Đường nhiễu xạ của mẫu M4 được nội suy bằng hàm gauss ...................... 84
5.7.2.8. Đồ thị d  sin  mẫu M4 ............................................................................. 84 2 5.7.2.8. Đồ thị d  sin  mẫu M4 ............................................................................. 85 2 5.7.2.9. Đường nhiễu xạ của mẫu M5 được nội suy bằng hàm gauss ...................... 85 5.7.2.10. Đồ thị d  sin  mẫu M5 ........................................................................... 86 2 5.7.2.11. Đường nhiễu xạ của mẫu m6 được nội suy bằng hàm gauss ..................... 86 5.7.2.12. Đồ thị d  sin  mẫu M6 ........................................................................... 87 2 5.7.2.13. Đường nhiễu xạ của mẫu M7 được nội suy bằng hàm gauss .................... 87 5.7.2.14. Đồ thị d  sin  mẫu M7 ........................................................................... 88 2 5.7.2.15. Đường nhiễu xạ của mẫu M8 được nội suy bằng hàm gauss .................... 88 5.7.2.16. Đồ thị d  sin  mẫu M8 ........................................................................... 89 2 5.8. Đồ thị mỗi quan hệ vận tốc cắt (v) với ứng suất dư trên bề mặt cắt. ................ 90 Kết luận kiến nghị ................................................................................................... 91 1. Kết luận ................................................................................................................. 91 2. Kiến nghị ............................................................................................................... 91 Tài Liệu Tham Khảo ................................................................................................. 93
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên Đơn vị We Năng lượng tách vật liệu Ue Điện áp vol te Thời gian phóng điện s Ie Tia lửa điện λ Là hệ số dẫn nhiệt (W / (m . K))  Là khối lượng riêng (g/mm 2 ) c Làn hiệt riêng (j/kg.),(g/mm 2 ) tm Là nhiệt độ nóng chảy của vật liệu 0 ( C) ti Độ kéo dài xung mm Khoảng cách xung mm t0 Rz, Ra Độ nhám μm X Tia m Khốilượng của electron c Tốc độ ánh sáng m/s e Điện tích electron 2 Góc giữa EP và chùm tia tới Độ I0 Cường độ của chùm tia tới; vol  Bước sóng chùm tia X.
 Hằng số hấp thụ X Si Hệ tọa độ gắn liền với mẫu Cijkl Là ten xơ độ cứng đàn hồi hạng tư, đã được chuyển đến hệ tọa độ Si. Côsin chỉ phương ami anj Ten xơ kết hợp đơn tinh thể hạng tư Sijkl JIS - SKD11 Ký hiệu vật liệu theo tiêu chuẩn Nhật
DANH MỤC CÁC CÁC BẢNG Ký hiệu Tên Trang 1.1 Bảng thông số kỹ thuật máy cắt dây 21 1.2 Các thông số kỹ thuật của máy cắt dây JSEDM W- B430 24 1.3 Thành phần hóa học thép SKD11 25 1.4 Bảng cơ tính vật liệu 38 1.5 Các giá trị thông số độ nhám bề mặt (TCVN 2511 - 78) 40 1.6 Các giá trị tiêu chuẩn của Ravà Rz 49 1.7 Bảng hằng số hấp thu  phụ thuộc vào kim loại và đặc 50 tính tia X 1.8 Kết quả đo độ cứng 52 1.9 Thông số kỹ thuật Máy đo độ nhám Mitutoyo SJ-301 65 1.10 Các yếu tố đầu vào 69 1.11 Thông số biến đầu vào 71 1.12 Thực nghiệm và thông số độ nhám 71 1.13 Các số liệu quy hoạch trực giao 74 1.14 Kết quả dữ liệu đo trong khoảng góc 2 từ 135.98o đến 76 137.54o của mẫu M0 với góc  = 0 1.15 Dữ liệu đường nội suy hàm Gauss mẫu M0 71 1.16 Dữ liệu Sin 2 /2  Max /d của mẫu M0 80 1.17 Bảng tổng hợp kết quả của các mẫu. 89
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Kýhiệu Tên Trang 1.1 Thể hiện các vật liệu có thể gia công được bằng tia lửa điện. 6 1.2 Sơ đồ nguyên lý gia công Tia lửa điện 6 1.3 Đồ thị điện áp và dòng điện trong một xung 7 1.4 Sự đánh lửa 8 1.5 Sự hình thành kênh phóng điện 8 1.6 Sự nóng chảy và bốc hơi vật liệu 9 1.7 Vùng ảnh hưởng nhiệt bề mặt 11 1.8 14 Mỗi quan hệ giữa Vw và ti 1.9 15 Mỗi quan hệ giữa to và ti 1.10 15 Mỗi quan hệ giữa Rmax và ti (ti = td – te ) 1.11 17 Sơ đồ nguyên lí cắt dây tia lửa điện 1.13, 14 Máy cắt dây JSEDM W- B430. 25 1.15, 16 Sơ đồ nguyên lý gia công tia lửa điện 26, 27 1.17 Sự cân bằng về lực khi cắt thẳng và sai số hình học khi cắt 31 góc 1.18 Các trường hợp khó khăn đối với dòng chảy đồng trục 33 1.20 Sơ đồ nguyên lý gia công tia lửa điện 34 1.21 Dòng chảy bên ngoài 37 1.22 Chiều cao nhấp nhô bề mặt 39 1.23 Chiều cao nhấp nhô bề mặt 39 1.24 Sơ đồ giới thiệu các thành phần chính của ống phát tia X 43
1.25 Sự cố dính phát tán từ một electron đến điểm P 44 1.26 Nhiễu xạ tia X, khi tia X va chạm vào tinh thể 45 1.27 Cường độ nhiễu xạ 47 1.28 Phương pháp đo kiểu  47 1.29 Phương pháp đo kiểu  cố định  47 1.30 Phương pháp đo kiểu  cố định o 48 1.31 Cường độ nhiễu xạ trên mặt phẳng 48 1.32 Các hệ tọa độ sử dụng trong nhiễu xạ 52 1.33 Dạng tuyến tính của dψ – sin2ψ 52 1.34 Dạng tách đôi góc ψ 53 1.35 d ,  sin 2  53 Dạng dao động của 1.36 Trục tinh thể (Ci) và hướng của nó đối với hệ trục tọa độ mẫu 56 ví dụ (Si) 1.37 Thước đo độ nhám 61 1.38 Mẫu sau khi gia công 63 1.39 Máy đo độ cứng 65 1.40 Đồ thị quan hệ độ cứng và điện áp 65 1.41 Máy đo độ nhám Mitutoyo SJ-301 65 1.42 Thước đo độ nhám (NIGATA JAPAN) 65 1.43 Máy đo nhiễu xạ X-ray Viện năng lượng hạt nhân TP.HCM 66 1.44 Mô tả quá trình gia công 67 1.45 Đường nhiễu xạ của mẫu M0 được nội suy bằng hàm Gauss 78 1.46 Đồ thị d  sin 2  mẫu M0 81
1.47 Đường nhiễu xạ của mẫu M1 được nội suy bằng hàm Gauss 81 1.48 Đồ thị d  sin 2  mẫu M1 81 1.49 Đường nhiễu xạ của mẫu M2 được nội suy bằng hàm Gauss 82 1.50 Đồ thị d  sin 2  mẫu M2 82 1.51 Đường nhiễu xạ của mẫu M3 được nội suy bằng hàm Gauss 83 1.52 Đồ thị d  sin 2  mẫu M3 83 1.53 Đường nhiễu xạ của mẫu M4 được nội suy bằng hàm Gauss 84 1.54 Đồ thị d  sin 2  mẫu M4 85 1.55 Đường nhiễu xạ của mẫu M5 được nội suy bằng hàm Gauss 85 1.56 Đồ thị d  sin 2  mẫu M5 86 1.57 Đường nhiễu xạ của mẫu M6 được nội suy bằng hàm Gauss 86 1.58 Đồ thị d  sin 2  mẫu M6 87 1.59 Đường nhiễu xạ của mẫu M7 được nội suy bằng hàm Gauss 87 1.60 Đồ thị d  sin 2  mẫu M7 89 1.61 Đường nhiễu xạ của mẫu M8 được nội suy bằng hàm Gauss 88 1.62 Đồ thị d  sin 2  mẫu M8 89 1.63 Ảnh hưởng của vận tốc cắt tới ứng suất 90
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay công nghệ ngày càng phát triển và luôn được cải tiến công nghệ để tạo ra các chi tiết có độ chính xác cao. Các phương pháp gia công truyền thống như, không thể đáp ứng ứng các yêu cầu của những sản phẩm có độ chính xác cao, hình dáng hình học phức tạp. Độ cứng vật liệu cao, việc gia công trên các máy truyền thống, hoặc máy CNC găp rất nhiều khó khăn, độ chính xác của chi tiết không đạt.Trong thực tế công nghệ mới cho ra đời những loại máy đáp ứng được yêu cấu đó, máy gia công Tia lửa điện.Phương pháp này gọi là gia công EDM (Electrical Discharge Machine).Phương pháp gia công tia lửa điện đã được áp dụng rộng rãi đối với các nước phát triển.Ngày nay nhờ sự phát triển của điều khiển số và công nghệ thông tin, công nghệ này đã được hiện đại hóa và được trang bị hệ thống điều khiển số CNC. Từ cuối thập niên 80 của thế kỷ XX đến nay,nhiều doanh nghiệp trong nước đã trang bị máy EDM nhằm cải tiến phương pháp gia công những vật liệu có độ cứng cao trong khuôn dập nguội. Bên cạnh những kết quả đạt được về mặt công nghệ nói chung còn gặp những khó khăn nhất định về kỹ thuật và hiệu quả kinh tế khi sử dụng. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để nâng cao hiệu quả khai thác, sử dụng loại máy EDM, qua tìm hiểu các doanh nghiệp sản xuất khuôn mẫu, sử dụng các máy và thiết bị gia công tia lửa điện EDM CNC, xét về mặt xác định chế độ công nghệ thì thấy có một số vấn đề sau: Các doanh nghiệp và cơ sở trong nước sử dụng máy EDM việc lập trình gia công do người lập trình thực hiện. Chế độ công nghệ để đạt được chất lượng bề mặt gia công (độ bóng và ứng suất dư bề mặt), được xác định bằng cách dựa vào các tài liệu
2 kèm theo máy hoặc được cài đặt vận hành theo kinh nghiệm của người vận hành máy điều chỉnh thông số. Chính vì lẽ đó, chế độ công nghệ gia công trên máy chưa thể khẳng định là hợp lý. Vì vậy hiệu quả khai thác, sử dụng máy có nhiều hạn chế, chế độ công nghệ khi gia công trên máy cắt dây EDM CNC phụ thuộc rất nhiều vào vật liệu chi tiết gia công (bề dày vật liệu, tính dẫn điện, tốc độ cắt, bước tiến và tích chất vật liệu….). Thép SKD11 là loại thép có hàm lượng hợp kim cao, gia công bằng phương pháp truyền thống gặp nhiều khó khăn. Chính vì lẽ đó gia công bằng tia lửa điện (EDM), do thành phần hóa học, tính dẫn điện và nhiệt của thép SKD khác so với các thép carbon, làm cho năng suất và chất lượng gia công thay đổi. Vì vậy cần nghiên cứu và tìm ra các giá trị công nghệ tối ưu để đảm bảo năng suất và chất lượng (độ nhám bề mặt, cũng như ứng suất dư trên bề mặt) khi gia công thép SKD11 trên máy cắt dây EDM CNC. Do đó, việc nghiên cứu xác định chế độ gia công bằng EDM CNC đối với thép SKD11 nhằm đạt chất lượng bề mặt gia công, thể hiện qua các tiêu chí độ nhám, và ứng suất dư bề mặt là cần thiết. Với những lý do đã được trình bày ở trên chúng tôi chọn và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số thông số chế độ cắt tới ứng suất dư và chất lượng bề mặt khi gia công khuôn trên máy cắt dây JSEDM » là cần thiết; nó tạo tiền đề cho việc nghiên cứu hoàn thiện tiếp theo nhằm mục đích xác định chế độ cắt hợp lý không anhe hưởng đến ứng suất dư và chất lượng bề mặt trên cơ sở dó tiến tới tối ưu hoá chế độ cắt khi cắt thép SKD11 góp phần nâng cao hiệu quả khai thác, sử dụng máy cắt dây trong sản xuất khuân mẫu và là cơ sở để nghiên cứu cho các vật liệu khác, trên cơ sở nghiên cứu bằng lý thuyết và thực nghiệm tạo ra một chế độ cắt cụ thể ứng với bề dày vật cắt khi cắt thép SKD11. 2. Mục đích nghiên cứu Xuất phát từ những lý do thực hiện đề tài đã nêu ở trên chúng tôi đặt mục đích nghiên cứu là: - Nghiên cứu chế độ cắt của máy cắt dây EDM khi cắt thép SKD11 xét đến ảnh hưởng của nó đến ứng suất dư và độ nhám bề mặt.
3 - Đề xuất một chế độ cắt phù hợp khi cắt thép SKD11 bằng EDM. Từ đó có những khuyến cáo khi sử dụng công nghệ cắt thép SKD11 bằng điện cực EDM với các tấm thép có chiều dày khác nhau. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Trong phạm vi và thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số thông số chế độ cắt tới ứng suất dư và chất lượng bề mặt trên may cắt dây jsedm , đối với thép SKD11 có bề dày 17mm được lựa chọn để nghiên cứu chế độ cắt dây điện cực với môi trường dung môi, qui trình cắt tự động. Phạm vi ứng dụng khi cắt các thép SKD11 được mở rộng đến các vật liệu có chiều dày 20mm và độ cứng khác nhau. Các thông số được quan tâm đến gồm: - Tốc độ chạy dây trong quá trình cắt, điện áp U. - Thời gian trễ td khoảng thời gian dòng điện tăng từ 0 đến l - Khoảng các xung tq khoangr thời gian giữa 2 xung liền kề, nó giúp cho phôi được làm mát và không xẩy ra hiện tượng hồ quang điện tại vùng gia công 4. Phƣơng pháp nghiên cứu đề tài - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết + Nghiên cứu lý thuyết để có được kết quả phân tích, tính toán dựa vào lý thuyết gia công bằng EDM để thiết lập điều kiện phóng điện + Dựa vào lý thuyết ứng dụng nhiễu xạ Tia x phân tích ảnh hưởng của vận tốc cắt tới ứng suất dư bề mặt trên máy cắt dây EDM - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm + Sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trong để xác định hàm mục tiêu, trên cơ sở đó thiết lập được tương quan giữa hàm mục tiêu với tham số ảnh hưởng. - Sử dụng phương pháp giải bài toán tối ưu để tìm ra chế độ cắt sử dụng hợp lý của máy cắt dây CNC. - So sánh kết quả đo và kết quả tính để khẳng định độ tin cậy của kết quả tính theo lý thuyết điều kiện phóng điện. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Xác định được ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng sản phẩm khi
4 cắt thép SKD11 bằng điện cực dây - Xác định được ứng suất dư và độ nhám trên bề mặt sau khi cắt. - Cung cấp các khuyến cáo, hướng dẫn khi sử dụng công nghệ cắt bằng EDM để đạt hiệu quả cao trong thực tiễn sản xuất, chế tạo. Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan phƣơng pháp gia công bằng tia lửa điện Năm 1943, thông qua các nghiên cứu về tuổi bền của các thiết bị phóng điện, hai vợ chồng người Nga Lazarenko đã tìm ra phương pháp gia công bằng Tia lửa điện. Họ sử dụng tia lửa điện để hớt đi 1 lớp vật liệu mà không phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu đó.Khi các tia lửa điện phóng ra thì một lớp vật liệu trên bề mặt phôi sẽ bị hớt đi bởi 1 quá trình điện - nhiệt thông qua sự nóng chảy và bốc hơi Kim loại. Từ đó đến nay quá trình hớt vật liệu trong gia công tia lửa điện vẫn được coi là phức tạp liên quan đến khoảng cách khe hở phóng điện, đến thông tin về kênh plasma, về sự hình thành của cầu phóng điện giữa 2 điện cực, sự ăn mòn của cả 2 điện cực, ....các nghiên cứu về hiện tượng phóng điện của các nhà khoa học đã làm cho công nghệ gia công tia lửa điện có những phát triển lớn trong những năm gần đây và đã ra đời thêm một số phương pháp gia công dùng nguyên lý của phương pháp gia công tia lửa điện [2]. 1.1.1. Đặc điểm của gia công tia lửa điện. Gia công bằng tia lửa điện là phương pháp gia công bằng cách phóng điện ăn mòn trên cơ sở tác dụng nhiệt của xung điện tạo ra do sự phóng điện, đặc điểm của phương pháp này đó là: - Điện cực (đóng vai trò dụng cụ) lại có độ cứng thấp hơn nhiều lần so với độ cứng của phôi.Điện cực là đồng, graphit, còn phôi là thép đã tôi hoặc hợp Kim cứng. - Vật liệu dụng cụ và vật liệu phôi đều phải dẫn điện.