Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xác định chế độ cắt tối ưu khi cắt dây tia lửa điện lỗ hình rãnh then thép 9crsi đã qua tôi​

CHƯƠNG III THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐTHÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ NĂNG SUẤT GIA CÔNG TRONG GIA CÔNG CẮT DÂY TIA LỬA ĐIỆN THÉP 90CrSi SAU KHI TÔI.. Mục đích c

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN THỊ HOA

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CẮT TỐI ƯU KHI CẮT DÂY TIA LỬA ĐIỆN LỖ HÌNH RÃNH

THEN THÉP 9CrSi ĐÃ QUA TÔI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

THÁI NGUYÊN, 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực vàchưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác Trừ các phần thamkhảo đã được nêu rõ trong Luận văn

Tác giả

NGUYỄN THỊ HOA

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy giáo – PGS.TS Vũ Ngọc Pi, người đã hướngdẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết vàhoàn chỉnh Luận văn

Tác giả cũng chân thành cảm ơn TS Đỗ Thị Tám, phòng KHCN và Hợp tác quốc

tế và Th.s Nguyễn Mạnh Cường, Ths Lưu Anh Tùng, giảng viên khoa Cơ khí, TrườngĐại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tận tình giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện vàphân tích các kết quả thí nghiệm Xin chân thành cám ơn sự hỗ trợ của Trường ĐH Kỹthuật Công nghiệp, ĐH Thái Nguyên thông qua đề tài KHCN mã số T2018-B13 củaNhà trường

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với các thầy, cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp

đã tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành Luận văn này

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót,tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoahọc và các bạn đồng nghiệp

Tác giả

NGUYỄN THỊ HOA

MỤC LỤC

MÁY CẮT DÂY VÀ CÁC THÔNG SỐ ĐIỀU CHỈNH TRONG QUÁ TRÌNH GIA CÔNG

2.2 Ưu nhược điểm của phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện 19

2.7 Các thông số về điện trong điều khiển máy cắt dây tia lửa điện 22

24

CHƯƠNG III THỰC NGHIỆM 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 90CrSi SAU KHI TÔI.

3.3 Ảnh hưởng của các thông số gia công đến nhám bề mặt và vận tốc cắt 32khi cắt thẳng

3.4 Ảnh hưởng của các thông số gia công đến nhám bề mặt và vận tốc cắt 48khi cắt cong

KẾT LUẬN CHUNG VÀ KHUYẾN NGHỊ.

PHẦN MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

- Gia công bằng cắt dây tia lửa điện (gọi tắt là gia công cắt dây) là một trongcác phương pháp gia công tiên tiến được sử dụng khá rộng rãi Trong gia công cắt dây, mộtdây cắt chuyển động liên tục như là một điện cực được sử dụng để cắt vật liệu dẫn điện Giacông cắt dây được sử dụng rộng rãi để gia công chi tiết dạng lỗ thông như khuôn đùn, épkim loại, các loại cối đột thép, cối đột định hình, cối dập viên định hình cho ngành dượcvv… Phương pháp này đặc biệt hiệu quả khi gia công các lỗ nhỏ và sâu, các lỗ, rãnh cóthành rất mỏng trên vật liệu dẫn điện khó gia công như thép không rỉ, thép đã tôi cứng… Vìthế cho nên cho đến nay đã có khá nhiều các nghiên cứu trong và ngoài nước về lĩnh vựcnày Có thể nêu một số nghiên cứu điển hình về tối ưu hóa trong gia công cắt dây như sau:

Trong [1] đã trình bày những tiến bộ mới nhất mà công nghệ cắt dây đã đạtđược Dao động của dây cắt cũng đã được khảo sát trong [2, 3] nhằm nâng cao độchính xác khi gia công Trong [4] nghiên cứu các nguyên nhân gây đứt dây khi cắt vàphương pháp điều khiển để hạn chế đứt dây Trong [5] đưa ra kết quả nghiên cứu xácđịnh các giá trị tối ưu của các tham số của quá trình cắt thép SKD11 như thời gianđóng và thời gian ngắt xung, tốc độ di chuyển bàn, lực căng dây

Trong gia công cắt dây, có rất nhiều các thông số công nghệ ảnh hưởng đếnchất lượng bề mặt, năng suất gia công, độ chính xác gia công Chất lượng bề mặt vànăng suất gia công là hai yếu tố được quan tâm nhiều nhất Do vậy, có khá nhiềunghiên cứu tập trung vào xác định thông số tối ưu để nâng cao chất lượng bề mặt vànăng suất cắt [6, 7, 8, 9, 10], các nghiên cứu về tối ưu ở dạng đơn mục tiêu [8, 11],cũng có các về tối ưu ở dạng đa mục tiêu [6, 7, 9, 10] ] Bên cạnh đó, các nghiên cứucũng tập trung vào việc xác định chế độ cắt tối ưu cho các loại vật liệu khác nhau nhưchế độ tối ưu khi gia công hợp kim ti tan, vonfram… [11, 12]

Ở nước ta đến nay cũng đã có một số nghiên cứu về tối ưu hóa khi cắt dây tialửa điện Cụ thể, trong [13] đã khảo sát ảnh hưởng của thời gian đóng, ngắt xung và điện ápđánh lửa đến năng suất gia công và độ nhám bề mặt khi gia công thép 9CrSi Trong [14]trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của điện áp phóng điện và cường độ dòng điện đếnnăng suất gia công và độ nhám bề mặt gia công khi cắt dây vật liệu

SKD61

Từ các phân tích trên, có thể nói cho đến nay đã có không ít nghiên cứu về giacông cắt dây tia lửa điện Các nghiên cứu này đã đề cập đến nhiều vấn đề của quá trìnhcắt dây trong đó có xác định các thông số tối ưu của quá trình cắt dây nhằm nâng cao

độ chính xác hoặc tăng năng suất cắt Bài toán tối ưu hóa quá trình cắt dây cũng đãđược nghiên cứu khi gia công nhiều loại vật liệu khác nhau

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

Trên thực tế sản xuất ở nước ta, có nhiều sản phẩm và sản phẩm chính xác cần

sử dụng nguyên công cắt dây để chế tạo như các loại khuôn đùn, ép kim loại, khuôncối đột, cắt kim loại, khuôn cối dập viên vv Tại Doanh nghiệp tư nhân cơ khí chínhxác Thái Hà đang gia công sản phẩm là chi tiết lỗ hình rãnh then vật liệu 9CrSi, chiềusâu 22mm nhưng chế độ cắt đang sử dụng là chưa tối ưu Như đã phân tích ở trên, mặc

dù đã có khá nhiều nghiên cứu về xác định các thông số tối ưu khi cắt dây nhưng vẫnchưa có nghiên cứu nào về xác định chế độ cắt tối ưu khi cắt dây tia lửa điện lỗ hìnhrãnh then thép 9CrSi Chính vì vậy “Nghiên cứu xác định chế độ cắt tối ưu khi cắt dây tia lửa điện lỗ hình rãnh then thép 9CrSi đã qua tôi” làcấp thiết

2.1 Mục đích của đề tài

- Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của các thông số quá trình (Thời gian đóngxung Ton, thời gian ngắt xung Toff, điện áp phóng điện SV, điện áp đánh tia lửa điện VM,vận tốc dây WF, vận tốc cắt SPD) đến độ nhám bề mặt và năng suất gia công khi cắt dây vậtliệu 9CrSi sau khi tôi

- Nghiên cứu xác định chế độ cắt tối ưu khi cắt dây tia lửa điện lỗ hình rãnh then thép 9CrSi đã qua tôi

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Máy: Máy cắt dây Fanus Robotcut α-1iA (của Doanh nghiệp tư nhân Cơ khí Chính xác Thái Hà);

Vật liệu gia công: thép 9CrSi sau khi tôi đạt độ cứng 5562HRC

Dây: Dây đồng có đường kính 0,25mm

2.3 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm

3.1 Ý nghĩa khoa học

- Từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm, đề tài sẽ đưa ra hàm toán học mô tả mốiquan hệ giữa nhám bề mặt và năng suất cắt với các thông số của quá trình gia công với thờigian phóng điện Ton, thời gian ngắt xung Toff, điện áp phóng điện SV, điện áp đánh tia lửađiện VM, vận tốc dây WF, vận tốc cắt SPD khi gia công thép 9CrSi sau khi tôi Từ đó đưa

ra các tham số tối ưu khi gia công cũng như có thể làm cơ sở phục vụ cho các nghiên cứukhác

- Đề tài góp phần hiểu rõ hơn ảnh hưởng của các thông số quá trình đến năngsuất và chất lượng gia công Thêm vào đó, nó sẽ xác định các thông số tối ưu cho quá trìnhcắt dây lỗ hình then thép 9CrSi nói riêng

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Gia công tia lửa điện bằng cắt dây ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nhiềunước trên thế giới Vì vậy, đề tài này có ý nghĩa trong thực tiễn gia công các khuôndập, khuôn ép, cối dập thuốc…

Áp dụng gia công sản phẩm tại Doanh nghiệp cơ khí Thái Hà

IV NỘI DUNG ĐỀ TÀI

Xuất phát từ đề tài nghiên cứu, ngoài phần mở đầu, kết luận chung và các phụlục luận văn này trình bày nội dung như sau:

Chương 1 Tổng quan về gia công tia lửa điện

Nghiên cứu tổng quan về EDM

Chương 2 Máy cắt dây và các thông số điều chỉnh trong quá trình gia công

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về quá trình cắt và các hiện tượng xảy ra trong quátrình cắt

- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến quá trình cắt

Chương 3 Thực nghiệm 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

- Tối ưu hóa hai mục tiêu xác định chế độ gia công đảm bảo năng suất và nhám

bề mặt theo yêu cầu

Chương 4: Kết luận chung và khuyến nghị

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN 1.1 Giới thiệu

Nguyên lý của gia công tia lửa điện

được phát hiện ra bởi nhà nghiên cứu

người Anh Toseph Priestley (1733-1809)

vào năm 1770 Tuy nhiên, mãi đến năm

1943 của vợ chồng Lazarenko (người Nga)

mới giới thiệu phương pháp gia công bằng

tia lửa điện Quá trình gia công bằng tia

lửa điện (tiếng anh là Electrical Discharge

Machining (viết tắt là EDM)) là quá trình

bóc tách vật liệu nhờ các tia lửa điện

phóng ra thông qua một quá trình điện

-nhiệt làm nóng chảy và bốc hơi kim loại

Tiếp đó, sự phát triển của công nghệ điều

khiển CNC đã tạo ra những bước phát triển lớn trong gia công tia lửa điện và phươngpháp này trở thành phương pháp gia công không truyền thống được ứng dụng nhiềunhất trong gia công cơ

Phương pháp gia công tia lửa điện có các đặc điểm chính sau:

- Điện cực (hay dụng cụ cắt): Có độ cứng thấp hơn nhiều so với vật liệu phôi Vật liệu điện cực thường là đồng, grafit…

- Vật liệu phôi: phải là vật liệu dẫn điện; thường là vật liệu khó gia công như thép không gỉ, các loại thép khó gia công, thép đã tôi cứng, hợp kim cứng vv

- Trong gia công tia lửa điện phải sử dụng một chất lỏng điện môi làm môi trường gia công Đây là dung dịch không dẫn điện ở điều kiện làm việc bình thường

Phạm vi sử dụng: Phương pháp gia công tia lửa điện thường dùng để tạo đượccác mặt trụ, mặt côn có biên dạng định hình, phức tạp; để gia công các mặt đòi hỏi độchính xác cao như biên dạng cam, biên dạng răng thân khai, răng cycloid… Phươngpháp này đặc biệt hiệu quả khi gia công các lỗ nhỏ và sâu, các lỗ, rãnh có thành rấtmỏng với độ bóng tương đối cao (Ra = 1,6 ÷ 0,8 μm) và độ chính xác cao thôngm) và độ chính xác cao thôngthường khoảng ±0.013mm

1.2 Hệ thống gia công tia lửa điện

Hình 1.1 [13] biểu diễn sơ đồ hệ thống gia công tia lửa điện Hệ thống này gồm có bộtạo xung, cơ cấu điều khiển chạy dao servo, điện cực và dung dịch điện môi

1.2.2 Cơ cấu servo

Cơ cấu servo nhằm đảm bảo khoảng cách nhất định giữa hai điện cực để duy trì

sự phóng điện Thông thường khoảng cách này từ 0,01 đến 0,02 mm [14] Việc điềukhiển chuyển động của điện cực được thực hiện bởi mạch điều khiển tự động Cácmạch này có thể là mạch điều khiển cuộn dây hình ống hoặc kiểu điện động [14]

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống gia công xung điện [13]

Hình 2.2: Mạch tạo xung RC [14]

1.2.3 Điện cực

Điện cực trong gia công xung điện có thể sử dụng các loại vật liệu sau:Graphite, đồng đỏ, đồng graphite, đồng vonfram, đồng thau, thép, vonfram vv… [14].Trong đó graphite và đồng đỏ là 2 loại vật liệu được dùng phổ biến nhất Điện cực làmbằng graphite chịu mòn tốt và dễ gia công Tuy nhiên, vật liệu này rất giòn và có bụibẩn khi gia công nên cần chú ý hút bụi khi chế tạo điện cực Đồng đỏ có độ dẫn điện

và độ chịu mòn tốt Thêm vào đó vật liệu này có giá thành rẻ Tuy nhiên, gia công vậtliệu này không dễ như gia công graphite hay đồng thau

Trong gia công xung điện mòn của điện cực được đánh giá qua mòn góc, mònmặt bên, mòn mặt đầu và mòn thể tích [15] Điện cực được coi là mòn không đáng kểkhi tỉ số mòn của điện cực/chi tiết gia công nhỏ hơn 1% Do các điện cực thường mòn

ở các góc trước nên mòn góc thường dùng để đánh giá tuổi bền của điện cực

Các điện cực trong gia công xung điện có thể được chế tạo bằng nhiều phươngpháp khác nhau như: phương pháp cắt gọt truyền thống (phay, tiện, mài…), phươngpháp cắt dây tia lửa điện, phương pháp đùn, ép, phương pháp thiêu kết… Việc lựachọn phương pháp gia công điện cực tùy thuộc vào vật liệu điện cực, cấu tạo và kíchthước của điện cực cũng như điều kiện trang thiết bị của cơ sở sản xuất

Hình 1.3: Các dạng mòn trong gia công tia lửa điện [15]

1.2.4 Dung dịch điện môi

Trong gia công xung điện dung dịch điện môi làm nhiệm vụ là môi trường cách

ly giữa điện cực và chi tiết gia công và để hình thành kênh phóng điện Thêm vào đó,

nó còn làm nhiệm vụ dẫn nhiệt, làm mát điện cực và chi tiết Ngoài ra, nó còn phải làmnhiệm vụ thoát phoi sinh ra trong quá trình gia công

Để thực hiện các chức năng nêu trên, dung dịch điện môi cần đáp ứng các yêucầu sau [15]:

- Ít bị bay hơi, bị phân hủy do nhiệt;

- Có khả năng phục hồi nhanh sau khi bị các tia lửa điện đánh thủng;

- Dễ điền đầy các khe hở, các hốc cạnh;

Có nhiều loại dung dịch điện môi khác nhau như dầu hỏa, Kerosene, dầusilicone và dung dịch điện môi trên cơ sở nước Trong các loại này thì dầu hỏa được sửdụng phổ biến nhất vì nó cách điện tốt, độ nhớt nhỏ và dễ điền đầy các khe hỏ giacông

Hình 1 4: Các kiểu lưu thông chất điện môi [15]

Trong gia công dung điện cần quan tâm đến việc lưu thông chất điện môi vì nóảnh hưởng lớn đến chất lượng và năng suất của quá trình gia công Việc thiết kế lưu thông chất điện môi cần theo các nguyên tắc sau [15]:

- Lưu thông qua nhiều lỗ nhỏ tốt hơn qua một lỗ lớn;

- Nên tạo dòng chảy chất điện môi ổn định và bao trùm cả điện cực và chi tiết gia công;

Hình 1.4 trình bày một số phương pháp lưu thông chất điện môi

1.3 Bản chất của quá trình gia công xung điện

Bản chất của phương pháp gia công xung điện là sự bóc tách vật liệu ra khỏi bềmặt phôi nhờ tia lửa điện Sơ đồ nguyên lý gia công bằng tia lửa điện được thể hiệntrên hình 1.1 Quá trình bóc tách vật liệu cụ thể như sau:

Một điện áp được đặt vào giữa điện cực và phôi mà giữa chúng được điền đầychất lỏng cách điện (gọi là chất điện môi) Khi cho hai điện cực tiến sát vào nhau đếnmột khoảng cách nào đó thì giữa chúng sẽ xảy ra hiện tượng phóng ra tia lửa điện Do

có tia lửa điện nên tạo ra nhiệt độ cực lớn làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu gia công –tạo ra sự bóc tách vật liệu (Hình 1.5) Năng lượng một chiều đặt vào mạch xung vớiđiện áp từ 30 đến 250 V và tần số 50 đến 500 KHz tạo ra giữa 2 điện cực 1 xungvuông (Hình 1.6) Khi sử dụng bộ tạo xung RC, các xung điện sẽ làm nhiệm vụ bóctách vật liệu (Hình 1.7) [15] Do tác dụng của các xung áp (Hình 1.7) nên gây nên hiệntượng ngắt dòng trong chất điện phân trong 1 kênh có bán kính 10 µm Hiện tượngngắt dòng tăng do các electron gia tốc về điện cực dương Các electron này va chạmvới các nguyên tử nơtron của chất điện môi và tạo nên các ion dương và electron vàchúng sẽ gia tốc về phía anot và catot

Hình 1.5: Cơ chế bóc tách vật liệu [14]

Hình 1.6: Chuỗi xung điển hình trong gia công xung điện [16]

Hình 1.7: Sự thay đổi điện áp theo thời gian khi sử dụng bộ tạo xung RC [14]

Do các electron và các ion dương tiến về phía anot và catot nên làm động năng củachúng biến thành nhiệt năng Nhiệt độ này lên tới 8000 đến 10000 độ C làm tỏa ranhiệt lượng 1017 W/m2 làm các điện cực bay hơi Sự bay hơi của điện cực làm áp suấtkênh plasma tăng nhanh lên khoảng 200 atmotphe [14] Vào cuối chu kỳ xung, áp xuấtgiảm đột ngột làm kim loại bị nung nóng bay hơi khốc liệt và dẫn đến kim loại đượcbóc tách khỏi điện cực Nhờ chất điện môi được cung cấp liên tục vào mà phoi đượclấy đi và bề mặt gia công được làm mát Thêm vào đó, một chút kim loại nóng chảy dokhông được cuốn đi nên đã tạo ra một lớp đúc lại trên bề mặt (Hình 1.5)

Chu kỳ phóng tia lửa điện để bóc tách vật liệu được đặc trưng các đại lượngđiện như sau (Hình 1.8):

- Thời gian trễ Tđ: Là khoảng thời gian giữa lúc đóng điện máy phát đến lúc xảy

ra phóng tia lửa điện, là thời gian cho phép chất điện môi ion hóa và hình thành kênh phóngđiện

- Thời gian phóng điện Te: Là khoảng thời gian từ lúc bắt đầu phóng tia lửa điện

và lúc ngắt điện (từ một vài đến vài trăm s) phụ thuộc pha II làm kim loại nóng chảy

trong một chu kỳ phóng tia lửa điện Độ kéo dài xung là tổng thời gian trễ đánh lửa Tđ và thờigian phóng tia lửa điện Te Đây còn là thời gian để chất điện môi ion hóa, chuẩn bị cho một chu

kỳ phóng điện tiếp theo cho đến khi đạt kích thước gia công yêu cầu

Hình 1.8 Đồ thị điện áp và dòng điện trong một xung phóng điện.

- Khoảng cách xung Toff: Là khoảng thời gian giữa hai lần đóng ngắt của máyphát giữa hai chu kỳ xung liên tiếp nhau, to còn được gọi là độ kéo dài nghỉ của xung Hình1.5 biểu diễn diễn biến của điện áp và dòng điện trong máy gia công tia lửa điện được sinh

ra bởi một máy phát tĩnh trong một xung Đặc điểm của đồ thị này cho thấy dòng điện xungbao giờ cũng xuất hiện trễ hơn một khoảng thời gian td so với thời điểm bắt đầu có điện ápmáy phát VM SV và Ie là các giá trị trung bình của điện áp và dòng điện khi phóng tia lửađiện

Trong đó:

Te: Thời gian kéo dài xung hay còn gọi là độ kéo dài xung

Tđ: Thời gian trễ đánh lửa

Ton: Độ kéo dài xung của máy phát xung

Toff: khoảng cách xung

Tp: Chu kỳ xung

VM: Điện máy phát mở

SV: Điện áp phóng tia lửa điện

Ie: Dòng phóng tia lửa điện

khuôn mẫu, các chi tiết có thành mỏng, các chi tiết có profin phức tạp…

- Gia công xung điện được sử dụng ngày càng rộng rãi do sự phát triển của kỹ thuật điều khiển CNC;

- Các thông số công nghệ cơ bản của quá trình gia công xung điện gồm điện ápphóng điện, cường độ dòng điện, thời gian đóng và ngắt xung, điện cực, chất điện

môi… Các thông số này có ảnh hưởng lớn đến năng suất và chất lượng quá trình xung

Vì vậy cần tiến hành nghiên cứu tìm ra ảnh hưởng của các yếu tố đó cũng như xácđịnh chế độ xung tối ưu khi gia công các loại vật liệu khác nhau nhằm nâng cao năngsuất và chất lượng của quá trình xung Cụ thể áp dụng gia công chi tiết lỗ thủng hìnhrãnh then thép 9CrSi đã qua tôi

CHƯƠNG 2 MÁY CẮT DÂY VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA QÚA TRÌNH GIA CÔNG

2.1 Giới thiệu về máy cắt dây tia lửa điện

Máy cắt dây tia lửa điện (Wire EDM machine) là một thiết bị gia công tia lửađiện hoạt động bằng cách sử dụng điện cực là một dây mảnh có đường kính từ 0,1mmđến 0,3mm chạy liên tục theo một quỹ đạo cho trước được lập trình sẵn Sơ đồ máy cắtdây tia lửa điện có dạng như sau [13]:

Hình 2.1 Sơ đồ máy cắt dây tia lửa điện [13]

Trong đó các cụm thiết bị chính là:

1- Thân máy

2- Phần thân máy

3- Bộ phận tạo góc nghiêng cắt

4- Dẫn hướng dây trên

5- Lô quấn dây

6- Bể làm việc

7- Bàn công tác8- Dẫn hướng bàn công tác9- Thùng chứa chất điện môi10- Bệ máy

11- Bảng điện12- Tủ điều khiển

Phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện hay dùng để gia công các sản phẩmnhư các điện cực dùng cho gia công xung định hình, các rãnh hẹp, gấp khúc, các chitiết lỗ dạng lưới phức tạp, các loại bánh răng, dưỡng kiểm, lỗ cối định hình vv… (Hình2.2) Phương pháp này đặc biệt hiệu quả khi gia công các loại vật liệu khó gia công,thép đã tôi vv…

Hình 2.2: Các dạng chi tiết gia công bằng cắt dây [15]

2.2 Ưu nhược điểm của phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện

Phương pháp cắt dây tia lửa điện có ưu điểm sau:

- Độ chính xác gia công cao (có thể tới 1μm) và độ chính xác cao thôngm);

- Có khả năng tự động hóa quá trình gia công, đơn giản, dễ vận hành Tuy nhiên, phương pháp này có các nhược điểm:

- Khi gia công có chiều dày lớn (>100mm) sẽ rất khó khăn do việc cung cấp chất điện môi khó;

- Chi phí điện cực (dây cắt) khá cao;

Vì thế cho nên khi cắt chi tiết chiều dầy lớn dây điện cực sẽ bị uốn cong làm ảnhhưởng tới độ chính xác gia công và dễ bị đứt dây nên giảm năng suất gia công

2.3 Độ chính xác khi gia công tia lửa điện

Độ chính xác của phương pháp cắt dây tia lửa điện từ ±(0,002÷0,003)mm Cónhiều thông số có thể ảnh hưởng đến độ chính xác này như độ chính xác của máy, độchính xác của thiết bị đo, độ cứng vững của hệ thống công nghệ, của bàn kẹp, ảnhhưởng do rung động của dây cắt vv… Ngoài ra, độ chính xác gia công còn bị ảnhhưởng bởi độ chính xác của dây cắt, dung dịch điện môi (bị bẩn) …

2.4 Dây cắt và vật liệu làm dây

2.4.1 Yêu cầu của vật liệu làm dây cắt

Nói chung, mọi vật liệu dẫn điện và dẫn nhiệt tốt đều có thể làm dây cắt (điệncực) trong gia công tia lửa điện Tuy nhiên, để quá trình cắt hiệu quả thì vật liệu làmdây cắt cần phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Có tính dẫn điện và dẫn nhiệt tốt Yêu cầu dẫn điện tốt để có thể tạo ra điệncực phục vụ cho việc phóng điện tạo vết cắt trên chi tiết gia công Yêu cầu dẫn nhiệt tốt để

có khả năng tản nhiệt nhanh, tránh gây ra các sai số trong quá trình gia công

- Có các tính chất vật lý tốt như độ dẫn nhiệt, khả năng nhận nhiệt, có điểm nóng chảy và điểm sôi cao

- Có độ bền mòn cao, tức là độ bền vững trong gia công tia lửa điện phải cao

- Có độ bền cơ học tốt, tức là phải có độ bền vững về hình dáng hình học khi giacông tia lửa điện Phải có ứng suất riêng nhỏ, hệ số dãn nở nhiệt nhỏ, độ bền kéo lớn

- Vật liệu điện cực giá phải rẻ và có tính chất gia công cao, dễ chế tạo

2.4.2 Các loại dây điện cực

Đặc tính của dây điện cực bao gồm:

- Đường kính dây: Thường dòng loại dây có đường kính d = 0,1 ÷ 0,3mm

- Vật liệu dây: Tùy thuộc vào vật liệu gia công mà người ta có thể chọn vật liệudây cho phù hợp Thường vật liệu dây là đồng, đồng thanh, molpđen, Volfram, và các

loại dây có lớp phủ Các loại dây có lớp phủ thường có độ bền kéo căng cơ học cao và

độ thoát nhiệt cao Ví dụ dây HSW-25X bao gồm lõi bằng đồng thau (CuZn30) đượcphủ một lớp oxít kẽm nên có độ bền kéo từ 750 ÷ 790N/mm2 và khả năng thoát nhiệttốt Đặc biệt khi gia công các chi tiết có chiều dày lớn thì đòi hỏi độ căng dây phải lớn

để giảm sai số hình học do độ trùng dây gây ra

Vì vậy, cần phải nghiên cứu và ứng dụng các loại dây cho thích hợp với điềukiện sản xuất và bảo đảm các điều kiện kinh tế

2.5 Sự thoát phoi trong gia công cắt dây tia lửa điện

Trong quá trình gia công sự thoát phoi là rất cần thiết với mục đích làm tăngkhả năng cách điện của chất điện môi, làm nguội điện cực và chi tiết gia công Các kỹthuật thoát phoi trong gia công cắt dây tia lửa điện gồm có:

- Thổi chiều trục dưới áp lực (dòng chảy chiều trục): Chất điện môi được đưavào khe hở phóng điện với áp lực cao (từ 15 ÷ 20 bar) qua một bộ dẫn Ở đây đòi hỏi phải có tiếp xúc tốt giữa bộ dẫn dây và phôi để có được áp lực cao trong khe hở.

- Dòng chảy tuần hoàn tự nhiên: sử dụng trong trường hợp phôi được nhấn chìm trong chất điện môi

Hình 2.3 Các trường hợp khó gia công đối với dòng chảy đồng trục

- Trong trường hợp chiều cao phôi lớn thì dòng chảy đồng trục dưới áp lực caođược sử dụng cho gia công thô, còn dòng chảy phía bên, dưới áp lực được dùng cho giacông tinh Khi phôi lớn, đòi hỏi cụm điện môi đảm bảo độ chính xác và giá thành

vừa phải Một hệ thống phun được sử dụng để duy trì nhiệt độ thùng phôi là hằng số

- Đối với dòng chảy đồng trục dưới áp lực, các điều kiện không luôn luôn là tối

ưu Nếu chiều cao thay đổi thường xuyên hoặc độ nghiêng của dây lớn thì không thể sửdụng áp lực cao Hình 2.3 thể hiện một vài trường hợp khó khăn trong việc sử dụng dòng áplực cao đồng trục

2.6 Độ nhám bề mặt gia công

Trong gia công cắt dây tia lửa điện khi xét mặt cắt vuông góc với dây điện cựctại mặt phẳng cắt ta có thể dễ dàng nhận thấy có 2 kiểu khe hở phóng điện tồn tại đồngthời như sau (Hình 2.4):

- Khe hở phóng điện mặt trước gf - là khoảng cách giữa dây và phôi được đo theo hướng tiến dây;

- Khe hở phóng điện mặt bên gls - là khoảng cách giữa dây và phôi được đo theo chiều vuông góc với hướng tiến dây

Hình 2.4 Khe hở phóng điện trong gia công cắt dây tia lửa điệnMặt bên sau khi gia công có đặc điểm là không đồng đều do vật liệu bị chảylỏng ở khe hở phía trước (ở cuối mỗi xung), các bọt khí, các phần tử vật liệu phoi,… bịdính vào bề mặt Điều này là một phần quan trọng gây ra nhám bề mặt Giá trị cànglớn thì gây ra độ nhám càng lớn trên bề mặt, tuy nhiên năng suất cắt lại tăng.

2.7 Các thông số về điện trong điều khiển máy cắt dây tia lửa điện

2.7.1 Dòng phóng tia lửa điện Ie và bước của dòng điện

Dòng phóng tia lửa điện Ie có ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng bề mặt vàlượng hớt vật liệu (năng suất) Dòng Ie càng mạnh thì lượng hớt vật liệu càng lớn và

độ nhám bề mặt cũng càng lớn (độ bóng càng nhỏ) [13] [15]

Bước của dòng điện và độ mòn điện cực: cùng với sự phối hợp vật liệu điệncực-phôi thì bước của dòng điện có ảnh hưởng rất lớn đến độ mòn của điện cực

2.7.2 Độ kéo dài xung T on :

Là khoảng thời gian giữa hai lần đóng của máy phát trong cùng một chu kỳphóng điện Độ kéo dài xung ảnh hưởng tới:

- Tốc độ bóc tách vật liệu (năng suất)

2.7.3 Khoảng cách xung T off

Là khoảng thời gian giữa hai lần ngắt – đóng của máy phát thuộc chu kỳ phóngđiện kế tiếp nhau Khoảng cách xung Toff thường chọn để phản ánh một tỷ lệ đã chođối với độ kéo dài xung

Khoảng cách xung Toff càng lớn thì lượng hớt vật liệu We càng nhỏ và ngược lại Tuy nhiên, Toff phải đủ lớn để chất điện môi có đủ thời gian thôi ion hóa và cácphoi đã bị ăn mòn được đưa ra khỏi vùng có tia lửa điện Người ta chọn khoảng cách xung theo nguyên tắc sau:

- Chọn đúng tỷ lệ Ton/ Toff

- Chọn Toff đủ nhỏ để có thể hớt được một lượng vật liệu phôi lớn.

- Chọn Toff đủ lớn để tránh các lỗi của quá trình

- Để đo được khe hở phóng điện người ta thực hiện việc chọn điện áp phóng điện SV Nếu SV càng tăng thì khe hở phóng điện càng tăng và ngược lại

- Điện áp khe hở (SV) và khe hở phóng điện Để duy trì một chiều rộng khe hởphóng điện là hằng số thì điện áp khe hở giữa hai điện cực và phôi cần phải được điềuchỉnh

Hệ điều chỉnh được cài sẵn để biết chính xác điện áp khe hở nào ứng với khe hởrộng bao nhiêu Vì vậy với việc điều chỉnh điện áp khe hở cũng như đo được độ chínhxác điện áp khe hở thì hệ điều chỉnh cần so sánh số liệu đo được với một giá trị chuẩn

và điều chỉnh điện áp khe hở cho phù hợp để có được khe hở phóng điện là không đổi

Khi vận hành máy các thông số VM, Ie, Ton, Toff đã được lựa chọn phù hợp với nhucầu gia công Hệ điều khiển sẽ tự động điều chỉnh khe hở để phù hợp với bước của dòngđiện và Uz, đó là trên lý thuyết Tuy nhiên trên thực tế gia công các rãnh sâu cần có khe

hở phóng điện lớn hơn lý thuyết một chút để các phoi bị ăn mòn có thể bị thổi ra khỏi khe

hở phóng điện do đó thường khe hở phóng điện này được đặt trước khi gia công [13]

2.8 Kết luận chương 2

- Gia công cắt dây tia lửa điện (WEDM) là phương pháp gia công được sử dụngrộng rãi để cắt các lỗ định hình như khuôn dập, cối dập thuốc viên, các điện cực để xungđịnh hình, dưỡng kiểm…

- Gia công cắt dây tia lửa điện cho độ chính xác cao, thao tác và vận hành đơngiản Tuy nhiên, chất lượng bề mặt gia công và năng suất cắt phụ thuộc rất nhiều vào cácthông số công nghệ Vì thế cho nên cần tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng các thông

số đó với năng suất và chất lượng của bề mặt gia công khi gia công lỗ hình rãnh then thép 9CrSi đã qua tôi.

- Ở nước ta, các công trình nghiên cứu về sự ảnh hưởng của các thông số côngnghệ đến quá trình cắt ứng với mỗi loại vật liệu khác nhau trên máy cắt dây còn ít, chưatheo kịp sự phát triển của máy móc và sản suất Do đó, tác giả lựa chọn hướng đi đề tài này

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

CHƯƠNG III THỰC NGHIỆM 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 90CrSi SAU KHI TÔI.

3.1 Thiết kế thí nghiệm

Mục tiêu của thực nghiệm là xây dựng thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt và thời gian gia công (năng suất cắt)

3.1.1 Các giả thiết của thí nghiệm

Thí nghiệm được xây dựng theo những giả thiết sau:

- Chất lượng chất dung môi và điều kiện dòng chảy chất điện môi trong tất cảcác thí nghiệm là như nhau

- Tiết diện dây coi như không đổi trong suốt quá trình thực hiện thí nghiệm

- Nhiệt độ môi trường gia công luôn luôn ổn định và bằng nhiệt độ trong phòng gia công

- Tổng hợp các nhiễu ảnh hưởng tới độ chính xác kích thước là ổn định vàkhông thay đổi trong suốt quá trình thực hiện thí nghiệm

3.1.2 Điều kiện thực hiện thí nghiệm.

Thí nghiệm được thực hiện tại Doanh nghiệp tư nhân Cơ khí Chính xác Thái

Hà, dưới những điều kiện cố định sau:

3.1.2.1 Thiết bị thí nghiệm.

- Thiết bị để thực hiện thí nghiệm là Máy cắt dây Fanus Robotcut α-1iA (Hình3.1) Máy có những đặc tính như sau (Bảng 3.1):

Hình 3.1 Máy cắt dây Fanus Robotcut α-1iA

Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật của máy

3.1.2.2 Vật liệu gia công

Thép 9CrSi là loại thép hợp kim dụng cụ hiện được sử dụng rất phổ biến Trongtrường hợp làm khuôn dập, khuôn ép, cối dập thuốc, dụng cụ cắt gọt … một số bề mặt

sử dụng thép 9CrSi khi đã tôi cứng Nhờ tính tôi và thấm tôi tốt nên sau khi tôi, thép

9CrSi có thể làm nguội trong dầu và dụng cụ sau khi tôi ít bị cong vênh, biến dạng Có

sự phân bố cacbit đồng đều trên toàn tiết diện, điều này cho phép sử dụng nó để chếtạo dụng cụ có kích thước lớn, các dụng cụ có profin không mài lại sau nhiệt luyện,các dụng cụ gia công ren – đặc biệt là ren bước nhỏ Do sự tổ hợp hợp lý các nguyên

tố hợp kim (chủ yếu là silic, crom, mangan) và do sự phân bố đồng đều cacbit nên tínhbền nóng của nó tăng đến 2500

400500 5447500600 4739

3.1.2.3 Các dụng cụ đo kiểm

Kết quả về thời gian cắt của mỗi thí nghiệm được xác định nhờ hiển thị trên

bảng điều khiển của máy cắt dây;

Độ nhám được xác định nhờ máy đo độ nhám SV-3100 của hãng Mitutoyo

(Hình 3.2) của Công ty cổ phần Phụ Tùng máy số 1, Sông Công, Thái Nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông

http://lrc.tnu.edu.vn

Hình 3.2 Máy đo độ nhám SV-3100

3.2 Xây dựng hàm mục tiêu tối ưu hóa một số thông số công nghệ trong gia công cắt dây tia lửa điện thép 9CrSi sau khi tôi.

3.2.1 Mô hình định tính quá trình cắt dây tia lửa điện.

Quá trình cắt dây tia lửa điện được mô tả bao gồm các thông số đầu vào là cácthông số về điện như điện áp đánh tia lửa điện VM, thời gian đóng xung Ton, thời gianngắt xung Toff, điện áp phóng điện SV, và các thông số điện cực, về dung dịch điệnmôi, chương trình gia công và các loại nhiễu trong quá trình gia công Đầu ra là cácyếu tố như kích thước gia công, độ bóng bề mặt, năng suất gia công Có thể mô hìnhhóa như sau (Hình 3.3):

Hình 3.3: Mô hình hóa quá trình gia công tia lửa điện

Trong toán học, thuật ngữ tối ưu hóa chỉ tới việc nghiên cứu các bài toán có dạng:

Cho trước: một hàm f : A R từ tập hợp A tới tập số thực

Tìm: một phần tử x0 thuộc A sao cho f(x0) ≤ f(x) với mọi x thuộc A ("cực tiểu hóa") hoặc sao cho f(x0) ≥ f(x) với mọi x thuộc A ("cực đại hóa").

Một phát biểu bài toán như vậy đôi khi được gọi là một quy hoạch toán học

(mathematical program) Nhiều bài toán thực tế và lý thuyết có thể được mô hình theo

cách tổng quát trên

Miền xác định A của hàm f được gọi là không gian tìm kiếm Thông thường, A

là một tập con của không gian Euclid Rn , thường được xác định bởi một tập các ràng

buộc, các đẳng thức hay bất đẳng thức mà các thành viên của A phải thỏa mãn Các

phần tử của A được gọi là các lời giải khả thi Hàm f được gọi là hàm mục tiêu, hoặc

hàm chi phí Lời giải khả thi nào cực tiểu hóa (hoặc cực đại hóa, nếu đó là mục đích)

hàm mục tiêu được gọi là lời giải tối ưu.

Thông thường, sẽ có một vài cực tiểu địa phương và cực đại địa phương, trong

đó một cực tiểu địa phương x* được định nghĩa là một điểm thỏa mãn điều kiện:

với giá trị δ > 0 nào đó và với mọi giá trị x sao cho:

;công thức sau luôn đúng:

Nghĩa là, tại vùng xung quanh x*, mọi giá trị của hàm đều lớn hơn hoặc bằnggiá trị tại điểm đó Cực đại địa phương được định nghĩa tương tự Thông thường, việc

tìm cực tiểu địa phương là dễ dàng – cần thêm các thông tin về bài toán (chẳng hạn,

hàm mục tiêu là hàm lồi) để đảm bảo rằng lời giải tìm được là cực tiểu toàn cục.

Dưới đây là một số phương pháp tối ưu hóa thông dụng:

 Leo đồi ngẫu nhiên (Random-restart hill climbing)

 Dò tìm ngẫu nhiên (Stochastic tunneling)

 Tối ưu hóa bầy đàn (Particle swarm optimization)

 Phương pháp bề mặt chỉ tiêu (Response Surface Methodology – RSM)

Đối với các phương pháp gia công cắt gọt, hàm mục tiêu và các hàm giới hạnthường được xây dựng dưới dạng các hàm số phụ thuộc vào các thông số chế độ cắtcần tối ưu.

Hàm mục tiêu biểu diễn mối quan hệ giữa các chỉ tiêu cần tối ưu với các thông

số công nghệ cần tối ưu Thông thường, mục tiêu kinh tế, mà trước hết là chi phí giacông và thời gian gia công chính là các chỉ tiêu cần tối ưu Theo quan điểm này, cácchỉ tiêu tối ưu có thể là:

- Sự tổ hợp giữa giá thành và thời gian nhỏ nhất;

- Số lượng chi tiết gia công trong một đơn vị thời gian lớn nhất;

Tuy nhiên, trong thực tiễn theo yêu cầu kỹ thuật làm việc của chi tiết và yêu cầucủa khách hàng, chỉ tiêu tối ưu mà đề tài này phải giải quyết là:

- Độ nhám bề mặt sau gia công đạt nhỏ nhất

- Năng suất gia công (Đánh giá qua giá trị vận tốc cắt nội suy CS) đạt cao nhất,

CS được tính bằng chiều dài cắt chia cho thời gian gia công

Với các giới hạn về trị số thời gian đóng xung (Ton), thời gian ngắt xung (Toff)

và hiệu điện thế phóng điện (SV), hiệu điện thế đánh tia lửa điện (VM), vận tốc cắt(SPD), vận tốc dây (WF) nhỏ nhất và lớn nhất trong phạm vi thực tế của máy cắt dâyhiện có, vật liệu gia công là thép 9CrSi đã tôi với độ cứng HRC (55-60), nhóm đề tài

có thể sử dụng khi nghiên cứu thực nghiệm

Với quan điểm này, hàm mục tiêu để thực hiện quá trình tối ưu khi này là quan

hệ giữa nhám bề mặt, năng suất gia công với các thông số Ton, Toff, VM, SV, SPD, WF

Ra = f (Ton, Toff, VM, SV, SPD, WF) (*)

CS = f (Ton, Toff, VM, SV, SPD, WF) (**)

Trong phạm vi của đề tài này, tác giả sẽ sử dụng thí nghiệm sàng lọc khảo sátảnh hưởng của các thông số Ton, Toff, VM, SV, SPD, WF đến nhám bề mặt và năngsuất gia công nhằm phục vụ tối ưu hóa thông số công nghệ trong gia công cắt dây tialửa điện thép 9CrSi sau khi tôi

3.2.2 Các thông số đầu vào, đầu ra của thí nghiệm

a Các thông số đầu vào của thí nghiệm

Mục tiêu của thí nghiệm là nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số Ton, Toff,

VM, SV, SPD, WF trong gia công cắt dây tia lửa điện

Mỗi mẫu thí nghiệm được gia công trong một chế độ gia công (với các thông sốđiều khiển) nhất định, các thông số điều khiển này sẽ thay đổi trong khoảng điều chỉnhcho phép của thiết bị thí nghiệm và được tập hợp để tính toán, từ đó đánh giá được ảnhhưởng của các yếu tố đó đến nhám bề mặt và năng suất cắt

Nhóm thí nghiệm này được thiết kế với 6 thông số có ảnh hưởng tới độ nhám

và năng suất gia công đó là: thời gian đóng xung (Ton), thời gian ngắt xung (Toff), hiệuđiện thế phóng điện (SV), hiệu điện thế đánh tia lửa điện (VM), vận tốc dây (WF), vậntốc cắt (SPD)

- Điện áp phóng tia lửa điện SV: Là điện áp trung bình trong suốt quá trìnhphóng điện SV là hằng số vật lý phụ thuộc vào cặp vật liệu điện cực/phôi, SV không

điều chỉnh được Khi bắt đầu phóng tia lửa điện thì điện áp ban đầu VM giảm đến SV

- Điện áp đánh tia lửa điện VM: Đây là điện áp cần thiết để có thể dẫn đếnphóng tia lửa điện, điện áp đánh lửa U càng lớn thì phóng điện càng nhanh và khe hở phóngđiện càng lớn

- Độ kéo dài xung Ton (on time): thời gian kéo dài xung cũng ảnh hưởng lớnđến năng suất và chất lượng bề mặt gia công Lượng hớt vật liệu tăng lên khi độ kéodài xung tăng, nhưng đến một mức độ nào đó rồi sẽ giảm cho dù độ kéo dài xung vẫntăng và kéo theo nó nhám bề mặt sẽ tăng lên

- Khoảng cách xung Toff (off time): Đây là tham số có ảnh hưởng không nhỏđến năng suất, chất lượng bề mặt cũng như độ chính xác kích thước Khi khoảng cách xungcàng lớn thì lượng hớt vật liệu phôi càng nhỏ và ngược lại Tuy nhiên, nếu khoảng cáchxung phải đủ lớn để dung dịch chất điện môi có đủ thời gian thôi ion hóa và dòng chảy điệnmôi có đủ thời gian vận chuyển hết phoi ra khỏi vùng gia công cũng như làm nguội bề mặtgia công

- Vận tốc cắt (SPD): Là lượng kim loại bị bóc tách theo thời gian (mm3/s) tỷ lệvới cường độ dòng điện

- Vận tốc dây (WF): Là thông số chỉnh bước tiến theo xung điện của mô tơ cáctrục X, Y; WS càng cao thì bước tiến của mô tơ càng cao

- Vật liệu gia công: Vật liệu gia công có ảnh hưởng lớn độ chính xác gia công,năng suất cũng như chất lượng bề mặt gia công Ở đây tác giả chọn vật liệu thườngdùng trong chế tạo khuôn mẫu, dụng cụ… để nghiên cứu đó là thép 9CrSi có kíchthước 22x22x150 đã được mài phẳng.

- Điện cực và dòng chảy chất điện môi: Để tập trung nghiên cứu ảnh hưởng củacác thông số công nghệ Ton, Toff, VM, SV, WF, SPD đến độ nhám và năng suất cắt Ở

đây tác giả giả thiết các thí nghiệm được thực hiện ở cùng một điện cực gia công Đó

là điện cực đồng, đường kính d = 0,25mm và được ngâm trong dung dịch điện môi

Các điều kiện này phù hợp với điều kiện thực tế tại xưởng thực nghiệm

b Các thông số đầu ra của thí nghiệm

- Độ nhám bề mặt sau gia công đạt nhỏ nhất

- Năng suất gia công (Đánh giá qua giá trị vận tốc cắt nội suy CS) đạt cao nhất,

CS được tính bằng chiều dài cắt chia cho thời gian gia công

3.3 Ảnh hưởng của các thông số gia công đến nhám bề mặt và vận tốc cắt khi cắt thẳng

- Ảnh hưởng của các thông số gia công đến nhám bề mặt (Ra) khi cắt thẳng

- Ảnh hưởng của các thông số gia công đến vận tốc cắt (CS) khi cắt thẳng

3.3.1 Ảnh hưởng của các thông số gia công đến nhám bề mặt (Ra) khi cắt thẳng

Mỗi mẫu thí nghiệm được tiến hành trong một chế độ gia công (với các thông

số của quá trình) nhất định, các thông số của quá trình này sẽ thay đổi trong khoảng

điều chỉnh cho phép của thiết bị thí nghiệm và được tập hợp để tính toán, từ đó đánhgiá được ảnh hưởng của các yếu tố đó đến Ra

Bảng 3.4 Phạm vi khảo sát các biến thực nghiệm:

Để khảo sát chi tiết ảnh hưởng của các thông số thí nghiệm đến hàm mục tiêu,một phương pháp thực nghiệm “Thí nghiệm sàng lọc” (Screening Experiment) đãđược áp dụng Phương pháp thí nghiệm sàng lọc được tiến hành nhằm các mục đích:

- Xác định đâu là các yếu tố ảnh hưởng chính đến đối tượng hay quá trình khảo sát;

- Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố;

- Đánh giá mức độ ảnh hưởng tương tác giữa các yếu tố;

- Xác định được mối quan hệ ra-vào đơn giản (bậc nhất) dùng làm cơ sở cho quá trình cải thiện hoặc tối ưu hóa sau này

Phần mềm Minitab®18 được chọn để xây dựng kế hoạch thí nghiệm và phân tích số liệu khi sử dụng dạng thiết kế thí nghiệm toàn phần 2 mức

Cách thức khai báo các biến thí nghiệm cho bước khởi tạo kế hoạch thí nghiệm được minh họa trên Hình 3.4

Hình 3.4 Khai báo biến thí nghiệm sàng lọcTrên hình 3.4, khai báo các giá trị giới hạn cho vùng khảo sát cho mỗi biến thínghiệm Thông số VM được gán cho biến A (Factor A), có tên (Name) được đặt là

VM, giá trị dưới (Low) là 3; giá trị trên (High) là 9 Tương tự như vậy cho biến B,được gán cho thông số Ton; biến C được gán cho thông số Toff; biến D được gán chothông số SV, biến F được gán cho thông số SPD

Kết quả ma trận thí nghiệm thu được được trình bày trong bảng 3.5

Trong bảng 3.5, cột thứ nhất, StdOrder hiển thị thứ tự các thí nghiệm theo “tiếntrình chuẩn” (Standard Order) Tiến trình chuẩn là thứ tự các thí nghiệm được xác lậptheo lý thuyết quy hoạch thực nghiệm Để đảm bảo nguyên tắc ngẫu nhiên hóa, việcthực hiện các thí nghiệm theo thứ tự được liệt kê trong cột RunOrder