Thạc Sĩ Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới độ chính xác gia công, khi gia công cắt dây các

Lời mở đầu

I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng các sản phẩm cơ khí như tua bin
máy phát điện, động cơ máy bay, dụng cụ, khuôn mẫu không ngừng tăng lên.
Trong những sản phẩm cơ khí đó chứa đựng những chi tiết có hình dáng hình học
rất phức tạp và được làm từ những vật liệu cứng, lâu mòn và siêu cứng như là các
vật liệu composit nền kim loại, gốm nguyên khối và gốm composit, almindes v.v
Việc gia công chúng bằng công nghệ cắt gọt thông thường (Tiện; Phay; Mài v.v )
là vụ cùng khó khăn, đôi khi không thể gia công được. Thực tế này đòi hỏi cần phải
phát triển các công nghệ gia công mới để gia công những vật liệu đó (phương pháp
gia công không truyền thống). Một trong những phương pháp đó được tìm ra vào
năm 1943 do hai vợ chồng người Nga Lazarenko là phương pháp gia công tia lửa
điện (EDM) và ngày nay một trong số các phương pháp gia công tia lửa điện là
phương pháp gia công cắt dây bằng tia lửa điện. Phương pháp này được gọi là gia
công WEDM (Wire Electrical Discharge Machine), đây là phương pháp gia công
được phát minh và sử dụng rộng dãi trên thế giới vào những năm 50 của thế kỷ XX
nhưng ít tự động hóa. Ngày nay nhờ sự phát triển của điều khiển số và công nghệ
thông tin mà phương pháp này đã được hiện đại hóa rất cao và đó trang bị điều
khiển số CNC trên các máy WEDM.
ưu điểm của phương pháp này là:
- Có khả năng cắt hầu hết các loại vật liệu dẫn điện.
- Độ chính xác cao (độ bóng Ra = 1,6 † 0,8 àm).
- Chi tiết gia công có độ dầy lớn (có thể đạt tới 500 mm).
- Gia công được những lỗ, rãnh định hình có kích thước rất nhỏ.
- Cắt được các hình dạng 3D đặc biệt.
- Cắt các công tua phức tạp.
Từ những năm 80 của thế kỷ XX đến nay, rất nhiều doanh nghiệp trong nước
đó trang bị các loại máy, thiết bị sử dụng công nghệ WEDM nhằm cải tiến phương
pháp gia công, nâng cao giá trị sản phẩm. Bên cạnh những kết quả đạt được về mặt
công nghệ thì nói chung cũng gặp những khó khăn nhất định về kỹ thuật và hiệu
quả kinh tế khi sử dụng các máy và thiết bị này cũng chưa cao bởi các 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 trên máy thường theo loạt vừa và nhỏ.
- Chưa chủ động được về bảo dưỡng, bảo trễ máy
Vấn đề đặt ra là làm thế nào để nâng cao hiệu quả khai thác, sử dụng loại máy này?
- Để nâng cao hiệu quả sử dụng loại máy này có nhiều cách nhưng theo hướng
công nghệ thì ta cần thiết lập chế độ công nghệ hợp lý để đạt được độ chính xác
kích thước cũng như năng suất gia công và chất lượng sản phẩm cao nhất. Điều này
các doanh nghiệp trong nước thường xác định dựa theo tài liệu kèm theo máy hoặc
theo kinh nghiệm. Do đó chưa thấy ra được ảnh hưởng của các thông số công nghệ
đến độ chính xác, năng suất và chất lượng gia công. Vì vậy mà hiệu quả khai thác,
sử dụng máy cũng hạn chế.
- Chế độ công nghệ gia công trên máy cắt dây phụ thuộc rất nhiều thành phần
hóa học của vật liệu chi tiết gia công cũng như tính dẫn điện và dẫn nhiệt. Do đó đối
với những loại vật liệu chi tiết gia công khác nhau (có độ cứng khác nhau) sẽ có chế
độ công nghệ gia công khác nhau. Các loại thép khó gia công như AISI304,
SKD61, X12M. Các loại thép này được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống, đặc
biệt trong 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 này có hàm lượng hợp kim cao, việc
gia công những loại vật liệu này bằng các phương pháp thông thường đòi hỏi chi
phí lớn, năng suất và chất lượng gia công không cao nhưng sử dụng phương cắt dây
tia lửa điện thì rất hiệu quả. Vì tính dẫn điện và nhiệt của các loại vật liệu này khác
nhau, nên độ chính xác, năng suất và chất lượng gia công khi gia công cắt dây bị
thay đổi. Do vậy cần nghiên cứu tìm ra ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến
độ chính xác, năng suất, chất lượng gia công (độ nhám bề mặt) các loại vật liệu này
khi gia công cắt dây tia lửa điện.
- Hiện nay trên thế giới cũng như trong nước đã có nhiều công trình khoa học
nghiên cứu về máy cắt dây như: Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ
ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt gia công trên máy cắt dây; Nghiên cứu ảnh hưởng
của các thông số công nghệ tới năng suất và chất lượng trong gia công trên máy cắt
dây tia lửa điện.vv Nhưng chưa có công trình khoa học nào nghiên cứu ảnh
hưởng của các thông số công nghệ tới độ chính xác gia công khi gia công cắt dây,
nhất là đối với gia công những vật liệu khó gia công.
Vì thế đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới độ
chính xác gia công, khi gia công cắt dây các vật liệu khó gia công” được lựa chọn
để nghiên cứu nhằm mục đích tìm ra các thông số ảnh hưởng và mức độ ảnh hưởng
của các thông số công nghệ đó tới quá trình gia công các loại vật liệu khi gia công
là cần thiết, gúp phần nâng cao hiệu quả khai thác và sử dụng máy cắt dây, đồng
thời cũng là cở sở để nghiên cứu cho các máy khác và các vật liệu khác.
II. MỤC ĐÍCH VÀ ĐỐI TưỢNG NGHIÊN CỨU
- Tìm ra mức độ ảnh hưởng của các thông số công nghệ chính đến độ chính xác
kích thước cũng như độ chính xác công tua khi gia công vật liệu khó gia công trên
máy cắt dây. Thông qua đó có thể xác định được những điều kiện gia công tối ưu
nhất, nhằm đảm bảo độ chính xác về kích thước cũng như độ chính xác về công tua
của chi tiết gia công với thời gian gia công là ngắn nhất.
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 giữa các chế độ công nghệ với
độ chính xác kích thước.
- Thực nghiệm để kiểm chứng cơ sở lý thuyết về mối quan hệ giữa các chế độ
công nghệ với độ chính xác gia công thông qua việc xây dựng các đồ thị, các hàm
toán học biểu diễn mối quan hệ giữa chế độ công nghệ với chiều rộng khe hở rãnh
cắt và mối quan hệ giữa chiều rộng khe hở rãnh cắt với độ chính xác kích thước.
IV. PHẠM VI NGHIÊN CỨU.
- Vật liệu thí nghiệm: Thép hợp kim khó gia công SKD61.
- Vật liệu điện cực làm bằng dây CuZn 0,25 mm.
- Đối tượng gia công: các biên dạng là đường thẳng và cung tròn.
- Các thông số công nghệ nghiên cứu là: Điện áp ban đầu, cường độ dòng
điện trung bình, thời gian kéo dài phát xung, thời gian trễ đánh lửa khoảng cách
xung, tốc độ tiến.
- Đo độ chính xác (độ chính xác kích thước và độ chính xác công tua)
V. NỘI DUNG ĐỀ TÀI.
- Xuất phát từ đề tài nghiên cứu, ngoài phần mở đầu, kết luận chung và các
phụ lục luận văn này có 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
quá trình 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 các thông số công
nghệ đến độ chính xác kích thước gia công các loại vật liệu có độ cứng cao.
- Lập các ma trận thí nghiệm.
- Các kết quả thí nghiệm.
- Các kết luận.

VI. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN
Ý NGHĨA KHOA HỌC:
- Bằng các nghiên cứu cơ sở lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, luận văn đưa
ra được các đồ thị biểu diễn mối quan hệ của các thông số công nghệ đến chiều rộng
rãnh cắt và đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa chiều rộng rãnh cắt với sai số kích
thước. Từ đó đưa ra chế độ cắt tốt nhất làm cơ sở cho việc tối ưu hóa quá trình cắt
cũng như cho nghiên cứu khác của quá trình cắt.
Ý NGHĨA THỰC TIỄN:
- Kết quả nghiên cứu xác định chế độ cắt tối ưu (Ui, Ie, t0) khi gia công trên
máy cắt dây EDM –CNC, để cải thiện độ chính xác gia công có ý nghĩa thực tiễn
trong nghiên cứu khoa học cũng như trong sản xuất như sau:
- Giúp cho việc lựa chọn chế độ công nghệ khi viết chương trình gia công
NC trong quá trình chuẩn bị sản xuất được hợp lý hơn, hiệu quả khai thác, sử dụng
máy cắt dây EDM-CNC tốt hơn. Đây là một yếu tố có ý nghĩa quan trọng đối với sự
phát triển của doanh nghiệp trong môi trường sản xuất kinh doanh luôn phải đối mặt
với sự cạnh tranh khốc liệt hiện nay trên thị trường cũng như trong quá trình hội
nhập.