ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LƯU 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
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
THÁI NGUYÊN 2011
-1-
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
Người hướng dẫn khoa học:
PGS. TS NGUYỄN QUỐC TUẤN
Phản biện 1: GS. TS TRẦN VĂN ĐỊCH
Đại học Bách khoa Hà nội
Phản biện 2: TS HOÀNG VỊ
Đại học Kỹ thật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên
Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn
họp tại: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐHTN
Ngày 14 tháng 11 năm 2011
-2-
1. Tính cấp thiết của đề tài
- Gia công bằng cắt dây tia lửa điện (gọi tắt là gia công cắt
dây) là một trong các phương pháp gia công tiên tiến được sử dụng
khá rộng rãi. Phương pháp này được dùng để gia công các khuôn
mẫu, dụng cụ như khuôn đột, khuôn đùn, ép kim loại, các loại cối
định hình vv… . Phương pháp này đặc biệt hiệu quả khi gia công các
lỗ nhỏ và sâu, các lỗ, rãnh có thành rất mỏng trên vật liệu khó gia

U, thời gian đóng xung T
on
, thời gian ngắt xung T
off
) khi cắt dây vật
liệu 9CrSi sau khi tôi đến năng suất gia công đảm bảo độ nhám theo
yêu cầu.
2.2. Đối tượng nghiên cứu
Máy: máy cắt dây CW322S trường ĐH Kỹ thuật Công
nghiệp.
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
III. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
-4-
3.1. Ý nghĩa khoa học
Từ việc nghiên cứu cơ sở lý thuyết kết hợp với nghiên cứu
thực nghiệm, đề tài đã đưa ra hàm toán học mô tả mối quan hệ giữa
nhám bề mặt và năng suất cắt với các thông số của quá trình gia công
với thời gian phóng điện T
on
, thời gian ngắt xung T
off
, hiệu điện thế
phóng điện U khi gia công thép 9CrSi sau khi tôi. Từ đó đưa ra cơ sở
cho việc tối ưu hóa quá trình gia công cũng như tiền đề cho các
nghiên cứu khác.
Đề tài góp phần hoàn thiện việc lựa chọn các thông số tối ưu

1.3. Cơ sở của phương pháp gia công tia lửa điện
I.3.1. Bản chất vật lý
-6-
1.3.2. Cơ chế bóc tách vật liệu
1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình gia công tia lửa
điện
1.4.1 Các đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện
1.4.2. Dòng điện và bước dòng điện
1.4.3 Ảnh hưởng của khe hở phóng điện δ.
1.4.4 Ảnh hưởng của điện dung C
1.4.5 Ảnh hưởng của diện tích vùng gia công
1.4.6 Ảnh hưởng của sự ăn mòn điện cực
1.5 Lượng hớt vật liệu khi gia công tia lửa điện
1.6 Chất lượng bề mặt
1.6.1 Độ nhám bề mặt
1.6.2 Vết nứt tế vi và các ảnh hưởng về nhiệt
1.7 Độ chính xác tạo hình khi gia công tia lửa điện
1.8 Các hiện tượng xấu khi gia công tia lửa điện
1.8.1 Hồ quang
1.8.2 Ngắn mạch, sụt áp
1.8.3 Xung mạch hở, không có dòng điện
1.8.4 Sự quá nhiệt của chất điện môi
1.9 Các yếu tố không điều khiển được
1.9.1 Nhiễu hệ thống
1.9.2 Nhiễu ngẫu nhiên
1.10 Dung dịch chất điện môi trong gia công tia lửa điện
1.10.1 Nhiệm vụ của dung dịch chất điện môi
1.10.2. Các loại chất điện môi
-7-
1.10.3 Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi

môi
4- Dẫn hướng dây trên 10- Bệ máy
5- Lô quấn dây 11- Bảng điện
6- Bể làm việc 12- Tủ điều khiển
2.1.1 Công dụng của máy cắt dây
-9-
2.1.2. Ưu nhược điểm của phương pháp gia công cắt dây
tia lửa điện
2.1.2.1. Ưu điểm:
2.1.2.2. Nhược điểm:
2.2. Độ chính xác khi gia công tia lửa điện
2.3 Điện cực và vật liệu làm điện cực
2.3.1 Yêu cầu của vật liệu làm điện cực
2.3.2 Các loại dây điện cực
2.4 Sự thoát phoi trong gia công cắt dây tia lửa điện
2.5 Nhám bề mặt khi cắt dây
2.6 Các thông số về điện trong điều khiển máy cắt dây tia
lửa điện
2.6.1 Dòng phóng tia lửa điện Ie và bước của dòng điện
2.6.2 Độ kéo dài xung t
i
:
2.6.3 Khoảng cách xung t
0
2.6.4 Điện áp đánh lửa U
i
2.6.5 Khe hở phóng điện
2.7 Lập trình gia công trên máy cắt dây
2.7.1 Các trục điều khiển và hệ tọa độ
2.7. 2 Các chức năng “G”

- 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 và không 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 phòng thí nghiệm trường Đại
học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên, 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 CW322S
do hãng CHMER EDM-CHING HUNG MECHINERY &
-12-
ELECTRIC INDUSTRIAL CO. LTD-TAIWAN sản xuất với những
đặc tính như sau (Bảng 3.1):
3.1.2.2 Vật liệu gia công
3.1.2.3 Các dụng cụ đo kiểm
Kết quả về thời gian cắt của mỗi thí nghiệm được hiển thị
trên máy tính điều khiển.
Dụng cụ đo nhám là máy đo độ nhám SJ-201 của hãng
Mitutoyo Trung tâm Thí nghiệm trường Đại học Kỹ thuật Công
nghiệp.
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.
Có thể mô hình hóa như sau:
Hình 3.2: Mô hình hóa quá trình gia công tia lửa điện.
-13-

15 20 25
Vật liệu gia công là thép 9CrSi đã tôi với độ cứng HRC(55-60),
có kích thước 10x10x100 đã được mài phẳng
3.3 Ảnh hưởng của các thông số gia công đến nhám bề
mặt.
Bảng 3.5. Kế hoạch thí nghiệm tối ưu hóa nhám bề mặt theo
T
on
, T
off
, U
-14-
Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệm nghiệm tối ưu hóa nhám bề mặt theo
T
on
, T
off
, U
-15-
Sử dụng chức năng phân tích kết quả thí nghiệm (Analyze
Response Surface Design) của phần mềm thiết kế thí nghiệm
Minitab®, thu được kết quả như sau:
Estimated Regression Coefficients for Ra using data in uncoded
units
Term Coef
Constant -10.5236
Ton 11.9419
Toff 0.707673
U -0.0647500
Ton*Ton -3.60231

U -0.323250
Ton*Ton -22.2586
Hình 3.10. Các hệ số hồi quy dạng thực (không mã hóa)
V = -22,0934 + 72,7757T
on
– 0,2205T
off
– 0,32325U – 22,2586T
2
on
.
(mm
2
/phút)
3.5 Tối ưu hóa đa mục tiêu
Căn cứ các kết quả khảo sát, ta có thể chọn khoảng chế độ
cắt thỏa mãn hài hòa cả 2 lợi ích: nhám bề mặt và năng suất cắt.
Quan sát đồ thị trên hình 3.13, ta thấy có thể lựa chọn các thông số
cắt để đồng thời đạt được chỉ tiêu về nhám bề mặt và năng suât cắt.
Khi đó, sẽ chọn thông số công nghệ tối ưu như sau:
T
on
= 2.0µs
T
off
= 15µs
U= 45v
-17-
Ở đây ta chọn giá trị T
off

2
Mẫu
3
2.69 2.76 2.59 39.12 36,2 37.25 18.46 19.95 19.38
TB: 2.68 TB: 37.53 TB: 19.26
Kết quả cắt thử hoàn toàn khớp với số liệu quy hoạch.
KẾT LUẬN CHƯƠNG III
Trong chương này tác giả đã tập trung vào nghiên cứu ảnh hưởng
hưởng của các thông số về điện đến độ nhám bề mặt và năng suất gia
công trong gia công dây cắt tia lửa điện khi gia công thép 9CrSi sau
khi tôi. Tất cả các thí nghiệm thực hiện trong điều kiện sản xuất thực
tế tại trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên.
Thu được kết quả như sau:
-18-
- Xây dựng được mô hình định tính của quá trình gia công
xuất phát từ các thông số đầu vào đến khi thực hiện và kết thúc quá
trình.
- Đã tiến hành thực nghiệm thành công và thu được kết quả
đảm bảo độ tin cậy.
- Đã ứng dụng kỹ thuật thiết kế và phân tích thí nghiệm
RSM cho bài toán tìm các thông số tối ưu. Sử dụng RSM cho phép
tiến hành số thí nghiệm ít hơn; thu được kết quả nhanh và chính xác
hơn, có khả năng tùy biến cao hơn.
- Đã xây dựng được mối quan hệ giữa các thông số công
nghệ (T
on
, T
off
, U) đến độ nhám bề mặt và năng suất gia công khi gia
công thép 9CrSi sau khi tôi trên máy cắt dây và cụ thể như sau:

2
/phút là :
T
on
= 2.0µs
T
off
= 15µs
U= 45v.
-19-
CHƯƠNG 4
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KHUYẾN NGHỊ.
Ngày nay sự cạnh tranh ngày càng gay gắt đòi hỏi phải tối
ưu các công đoạn trong dây chuyền sản xuất như độ chính xác, độ
bền, năng suất, tính kinh tế, chất lượng gia công… Điều này càng có
ý nghĩa thiết thực khi gia công các vật liệu quý hiếm, các vật liệu khó
gia công bằng các phương pháp thông thường. Cùng với sự phát triển
của khoa học công nghệ, các công tác này đang ngày một hiệu quả
hơn. Tuy nhiên, các thiết bị gia công ngày càng phức tạp và nó đòi
hỏi phải có một chế độ tối ưu hơ 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 bane chất của quá trình gia công tia lửa
điện, mô tả và đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến
năng suất và chất lượng trong gia công bằng dây cắt tia lửa điện.
Thép 9CrSi là loại thép hiện đang được sử dụng rất nhiều
trong chế tạo khuôn dập, xây dựng, bàn cán, dụng cụ gia công….
Việc gia công 9CrSi sau khi tôi là gặp khó khăn đối với các phương
pháp truyền thống do chi phí lớn, năng suất và chất lượng không cao
và đôi khi không thể thực hiện được. Khi gia công bằng dây cắt tia
lửa điện, do tính dẫn điện của thép 9CrSi khác với các loại thép hợp

2. 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
như diện áp đánh lửa U, độ kéo dài xung T
on
, khoảng cách xung T
off
khi gia công thép 9CrSi sau khi tôi.
-21-
3. Tối ưu hóa đa mục tiêu tìm ra trị số các thông số (T
on
, T
off
,
U) khi gia công đạt độ nhám Ra = (2.8÷3) µm với năng suất năng
suất V=(16÷20) mm
2
/phút.
Một số khuyến nghị:
Cần tiếp tục mở rộng nghiên cứu ảnh hưởng của các thông
số công nghệ khác (I
e
, T
p
…) đặc biệt là các thông số phi công nghệ
như: vật liệu gia công, vật liệu điện cực, tốc độ dòng chảy, lực căng
dây… đến năng suất và chất lượng bề mặt gia công.
Cần nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến
quá trình gia công khi thực hiện với các vật liệu khác.
-22-