Luận Văn Thiết kế cơ khí và bộ đo dịch chuyển của bàn gá phôi theo 3 trục X,Y,Z của máy bắn tia lửa điện

Luận văn tốt nghiệp
Đề tài: Thiết kế cơ khí và bộ đo dịch chuyển của bàn gá phôi theo 3 trục X,Y,Z của máy bắn tia lửa điện


MỤC LỤC
Lời nói đâu Lời cảm ơn Tóm tắt đề tài
Trang
Chương 1 Tìm hiểu chung về công nghệ gia công rìa lửa điện 1
1.1 Lịch sử phát triển của EDM 1
1.2 Đặc điểm của gia công tia lửa điện 2
1.3 Bản chất vật lý của quá trình phóng tia lửa điện 3
1.4 Cơ cấu tách vật liệu 4
1.5 Đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện 5
1.6 Các thông số điều chinh quá trình xung định hình 7
1.7 Các hiện tượng xấu khi gia công tia lửa điện và phương pháp
khãcphục 12
Chương 2 Thiết kế cơ khí mô hình máy bắn tía lửa điện 14
2.1 Yêu cầu kỹ thuật 14
2.2 Các phương án thiết kế 14
2.3 Lựa chọn phương án thiết kế 16
2.4 Sơ đồ máy máy bắn tia lửa điện ] 7
2.5 Cấu tạo phần cơ khí mô hình máy bắn tia lửa điện 18
2.6 Thi công cơ khí 22
Chưong 3 Tính toán CO’ khí cụm chi tiết máy 30
3.1 Tính toán cụm dẫn động trục z 30
3.2 Tính toán cụm dẫn động trục X 35
3.3 Tính toán cụm dẫn động trục Y 37
Chương 4 Thiết kế bộ đo độ dịch chuỵển ba trục X, Y, z 41
4.1 Sơ đô khối bộ đo độ dịch chuyên 41
4.2 Thiết Kế Mạch Nguồn 42
4.3 Thiết kế mạch vi điều khiển 43
4.4 Mạch Báo Vượt cữ 48
4.5 Mạch hiển thị 49
4.6 Mạch nút nhấn 51
4.7 Chọn thiết bị đo 52
4.7 Chuơng trình 53
Chương 5 Sơ lược về thiết kế mạch điện cho mô hình máy EDM 63
5.1 Sơ đồ khối hệ thống điện mò hình máy EDM 63
5.2 Mạch công suất và mạch giới hạn dòng 64
5.3 Mạch điều khiển trục z và mạch điều khiển quá trình gia công 65 Lời kết luận
Phụ Lục 72
Tài liệu tham khảo 85




TÓM TẮT ĐẺ TÀI
Đề tài “Thiết kế, chề tạo cơ khí và bộ đo độ dịch chuỷển của bàn gá phôi theo ba trục X, Y, Z” bao gồm các thành phần chính sau:
- Mô hình
- Bản vẽ
- Thuyết minh Mô hình:
Cơ khí: Có kết cấu như những máy gia cônậ cắt gọt thông thường khác, có ba trục X, Y, z. Trục z được truyền động bang động cơ servo. Trục X, Y được truyền động bằnẹ tay quay.
Điện - Điện tử: Gồm một bộ độ dịch chuyển ba trục, bộ báo vượt cữ, bộ hiển thị.
Bản vẽ:
Cơ khí: Hơn 10 bản vẽ AO thể hiện thiết kế chi tiết các cụm cơ khí.
Điện: Một bản AO thể hiện sơ đồ nguyên lý mạch đo độ dịch chuyển.
Lập trình: Một bản AO biểu diễn sơ đồ giải thuật cho phép đo độ dịch chuyển các trục.
Thuyết minh:
Gồm 5 chương, mỗi chương đề cập đến một khia cạnh của đề tài
Chương 1 Tìm hiểu chung về công nghệ gia công tia lửa điện là cơ sờ cho việc thực hiện đề tài.
Chương 2 Thiết kế mô hình cơ khí cùa máy, giải quyết các vấn đề về kết cấu cơ khí.
Chương 3 Tính toán cơ khí cụm chi tiết máy, giải quyết các bài toán liên quan đến khả năng chịu lực, bền mòn, bền mõi .
Chương 4 Thiết kế bộ đo độ dịch chuyển ba trục X, Y, z. Toàn bộ các vấn để về bộ đo độ dịch chuyển đểu được thể hiện trong chương này. Gồm thiết kế mạch điện, lập trinh .
Chương 5 Sơ lược về thiết kế mạch diện trong mô hình máy EDM. Thiết kế một số modun chính trong máy EDM.




LỜI NÓI ĐẢU
Đổi mới công nghệ luôn luôn là nhu cầu cấp bách của mọi nền sản xuất và mọi quốc gia. Đối với nen công nghiệp cơ khí, các công nghệ truyền thống như: đúc, rèn, tiện, phay, mài . không còn đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của sự phát triển trong thời đại hiện đại nữa. Ngày nay trong sản xuất và đời sống xuất hiện ngày càng nhiều các sản phẩm hoặc chi tiết có hình dáng phức tạp hoặc làm từ các vật liệu cứng rất khó gia công cắt gọt. Thực tế đó đòi hỏi phải phát triển các phưomg pháp công nghệ mới, trong đó có gia công tia lừa điện. Phương pháp này gọi là gia công EDM (Electrical Discharge Machining). Thực ra gia công tia lửa điện không phải là phương pháp công nghệ rất mới đối vói thế giới vì nó đã được áp dụng vào sản xuất hơn nữa thế kỷ qua. Ngày nay, còng nghệ này đã được hiện đại hóa cao, đến mức các máy gia công tia lửa điện đã được chế tạo hàng loạt và được trang bị hệ thống điều khiển số CNC.
Trong khoảng một thập kỷ ưở lại đây, công nghệ gia công EDM đã thâm nhập vào Việt Nam. số lượng các cơ sờ sản xuất và nghiên cứu ờ nước ta nhập các máy gia công tia lửa điện ngày càng nhiều. Tuy nhiên việc đào tạo về công nghệ này chưa thực sự đươc quan tâm tại các trường đại học kỹ thuật và các viện nghiên cứu.
Trong hoàn cảnh dó, việc nghiên cứu và thực hiện một đề tài về “ thiết kế chế tạo máy gia công tia lửa điện” là rất cần thiết. Cũng là cách để thể hiện một phần trong những kiến thức mà chủng em đã học được sau những năm học tại trường.
Do có hạn chế về thời gian cũng như kiến thức và kinh nghiệm nên không tránh khòi những thiếu sót. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn sinh viên Khoa Cơ Khí Tự Động - Robot về đề tài này.




CHƯƠNG 1
TÌM HIỂU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN
1.1 Lich sử phát triền của EPM:
Cách .đây gân 200 năm, nhà nghiên cứu tự nhiên người anh Joseph Priestley (1733- 1809), trong thí nghiệm của minh đã nhận thấy có một hiệu quả ăn mòn vật liệu gậy ra bởi sự phóng điện nhưng mãi đến năm 1943, thông qua hàng lọat các nghiên cứu vê tuôi bên cùa các thiêt bị đóng điện, hai vợ chồng người Nga tại trường Đại học Moscow là Giáo sư - Tiến sĩ Boris Lazarenko và tiến sĩ Natalya Lazarenko mói tìm ra cánh cửa dẫn tới công nghệ gia công tia lửa điện. Họ bắt đầu sử dụng tia lửa điện để làm một quá trinh hớt kim loại mà không phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu đó.
Cho đến nay, phương pháp gia công này đã đuợc phổ biến rộng rãi khắp nơi ừên thê giới. Nguyên tăc của phương pháp này là băn phá chi tiết đê tách vật liệu bằng nguồn năng lượng nhiệt rất lớn được sinh ra khi cho hai điện cực tiến gần nhau. Trong hai điện cực này, một đóng vai trò là dao và một đóng vai trò là phôi trong quá trình gia công.
Trong thập niên 1960 đã có nhiều nghiên cứu sâu rộng về gia còng EDM và đã giải quyêt được nhiều vân đề liên quan đến mô hình tính toán quá trinh gia công EDM. Trong thập niên 1970 đã xảy ra cuộc cách mạng về gia công trên máy cắt dây EDM nhờ vào việc phát triển các máy phát xung công suất lớn, các loại dây cắt và các phương pháp sục chất điện môi hữu hiệu. Hiện nay, các máy EDM đã được thiết kế khá hoàn chỉnh và quá trình gia công được điều khiển theo chương trinh số (hình 1.1).

Hinh 1.1 máy EDM điều khiển theo chương trình số


1.2 Đăc điểm của gia công tia lửa điên :
Ba đặc điểm lớn cùa công nghệ này là:
- Điện cực (đóng vai trò dụng cụ) lại có độ cứng thấp hơn nhiều so với độ cứng của phôi. Nói tóm lại là: lây cái mèm đẽ căt cái cứng. Điện cực là đồng, graphit, cón phôi là thép đã tôi hoặc kim cương.
- Vật liệu dụng cụ và vật liệu phôi đều phải dẫn điện.
- Khi gia công phải sử dụng một chất lõng điện môi, đó là một dung dịch không dẫn điện ở điều kiện bình thường.
- Sơ đồ hinh 1.2 cho ta một cái nhìn tổng quát về các vật liệu cỏ thể gia công băng tia lửa điện:
Độ dẫn điện riêng (S/m)
10® io‘ 104 1 02 in 10’2 ìo-4 HV* 1<V8 10-10 I(V12 w14 irr
1 I 1 ! 1 1 1 1 1 1 1
1 1
Mài, Nghiền, Gia công siêu âm .
.
Gia công tia lửa điện
1
Chất âẦn điên Chất hán riln Chất cách điên

Cu,
AJ B,c
TIOJ STBL ZĩO;+Tic
S-SCI
Si-SiC
AL,Oj+TiC
SiC Si ZiOi
diarnon S-IC1 »
AL,0, Stíỏ4 '


lo'8 10^ ã lCT* 10'2 10 102 lo'1 106 10* 1010 1012 1014 1016
Điện trờriéng (Ohm.cm)
Hình 1.2. Các vật liệu có thể gia công bàng tia lủa điện
- Nguyên lý hớt vật liệu bắt buộc phải theo là: Vật liệu phải dẫn điện. Các vật liệu dẫn điện kém như gốm và kim cương có thể gia công được.