Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn
1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
ẢNH HƯỞNG CÁC SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ
ĐẾN NĂNG SUẤT, TIÊU HAO DÂY CẮT
TRÊN MÁY CẮT DÂY
Học viên: Hoàng Anh Toàn
Hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Văn Dự
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn
2

3
mặt và năng suất cắt [19-21]; chiều rộng khe hở rãnh cắt [20]. Tuy vậy, vẫn
chưa quan tâm đến tổn hao dụng cụ (dây cắt) một cách đồng thời với việc
tối ưu về năng suất và nhám bề mặt. Thêm nữa, sai số biên dạng, hình dáng
bề mặt được gia công cũng chưa được khảo sát.
Đến nay, chưa có đề tài hay công trình khoa học nào được công bố
đề cập đến vấn đề tái sử dụng dây đồng đã sử dụng cho cắt dây tia lửa điện.
Một số máy được thiết kế sử dụng quay vòng dây cắt, nhưng lại sử dụng
dây đặc chủng làm bằng Molipden.
Đề tài này được thực hiện nhằm nghiên cứu đánh giá khả năng tái
sử dụng dây đồng trên máy cắt dây. Năng suất và chất lượng gia công
được chọn làm hai mục tiêu đánh giá đối chứng cho hai nhóm sản phẩm
được gia công bằng dây mới và dây đã qua sử dụng. Các thông số công
nghệ dùng cho dây tái sử dụng được tối ưu hóa đa mục tiêu nhằm khai thác
tốt nhất khả năng sử dụng lại dây cắt.
0.2. Mục tiêu nghiên cứu
Các mục tiêu cụ thể là:
 Đánh giá khả năng sử dụng lại dây cắt;
 So sánh năng suất, chất lượng sản phẩm cắt bằng dây mới với sản
phẩm cắt bằng dây đã qua sử dụng;
 Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến năng suất, nhám bề
mặt, độ chính xác gia công khi sử dụng dây đã qua sử dụng.
0.3. Nội dung đề tài
 Thí nghiệm sàng lọc để xác định các thông số công nghệ có ảnh
hưởng lớn đến năng suất, độ chính xác gia công khi sử dụng đã qua sử dụng.
 Mô hình hoá quan hệ giữa các thông số công nghệ với các hàm
mục tiêu nói trên.
 So sánh năng suất, chất lượng giữa dây mới và dây đã qua sử dụng.
 Thí nghiệm, đánh giá gia công bằng dây đã qua sử dụng.
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn
5
nhám bề mặt, kích thước, thời gian cắt đối với dây đã qua sử dụng và dây mới.
Các kết luận và đề xuất nghiên cứu tiếp theo được trình bày trong
chương 4.
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn
6
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG CẮT DÂY
1.1. Tổng quan tài liệu
Phương pháp WEDM được ứng dụng rộng rãi trong gia công. Để
phương phương pháp gia công này đạt hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao, thì
ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng, hình dáng hình học
của chi tiết gia công sẽ được các tác giả trình bày rõ những vấn đề nghiên
cứu dưới đây.
Chana Raksiri, Pornchai Chatchaikulsiri (2010) đề cập đến ảnh
hưởng điện áp servo, tốc độ dich chuyển điện cực SF đến sai số độ dày khi
gia công trên máy cắt dây. Từ kết quả hai thí nghiệm, sai số độ dày cắt
được cải thiện và phụ thuộc vào sự thay đổi điện áp servo.Với giá trị servo
điện áp càng nhỏ, sai số độ dày cắt càng bé. Ở nghiên cứu này, điện áp
servo không thể thiết lập dưới 36 V [1]. Hình 1.1. Chi tiết cắt dạng bậc thang bằng máy cắt dây EDM

Bài báo tác giả J.A. Sanchez, J.L. Rodil, A. Herrero, L.N. Lopez de
Lacalle, A. Lamikiz (2006) đánh giá ảnh hưởng của tốc độ cắt đến đến độ
chính xác của biên dạng góc khi cắt trên máy cắt dây. Các thí nghiệm đã

1.2.5. Thông số lực căng dây (WT)
1.2.6. Áp lực nước (WL)
1.2.7. Thông số trợ giúp thời gian phóng điện (T
AN
)
1.2.8. Thông số trợ giúp thời gian ngừng phóng điện (T
AFF
)1.2.9. Khe hở phóng điện
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn
9
Chương 2
THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI THÍ NGHIỆM

2.1. Thiết kế thí nghiệm
2.1.1. Các giả thiết của thí nghiệm
2.1.2. Điều kiện thí nghiệm
2.1.3. Thiết bị thí nghiệm
2.1.4. Vật liệu gia công
2.1.5. Thiết bị đo
♦ Kết quả thí nghiệm được hiển thị trên máy tính điều khiển máy cắt dây
CW322S như thời gian cắt, chiều dài cắt, bước tiến dây.
♦ Kết quả đo kích thước được đo trên máy đo tọa độ 3 chiều C544 do
Nhật Bản cung cấp, đây là máy đo được kích thước có độ chính xác rất cao cỡ
0,1 μm. Máy sử dụng đầu đo MH20i và cảm biến chạm TP-20 do hãng
Renishaw – Anh Quốc sản xuất.
♦ Máy đo độ nhám SJ-201 của hãng Mitutoyo Trung tâm Thí nghiệm trường


2.2.2. Các thông số đầu vào của thí nghiệm
Thông số thí nghiệm đầu vào thí nghiệm với rất nhiều thông số như:
T
on
: Thời gian phóng điện
T
off
: Thời gian ngừng phóng điện
T
AN
: Thông số trợ giúp thời gian phóng điện
T
AFF
: Thông số trợ giúp thời gian ngừng phóng điện
U : Điện áp secvo
FR : Thông số điều chỉnh điều chỉnh tốc độ cắt
Vd( WF) : Tốc độ dây
WT : Thông số lực căng dây
WL : Áp lực nước
Thiết kế trên CAD/CAM
Xuất dữ liệu
Gia công chi tiết trên máy
CW 322S
Đo chi tiết trên máy
CMM, đo nhám…
Kết quả
Chi tiết thực
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn

T
off
, U trong bảng 3.1.

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn
12
3.1.1. Ảnh hưởng của các thông số gia công đến nhám bề mặt
Lần lượt tiến hành các thí nghiệm, thu thập kết quả và ghi lại giá trị vào
cột bổ sung của bảng thí nghiệm đã có, và thu được kết quả như trình bày
trong bảng 3.2.

Bảng 3.2. Kết quả thí nghiệm nghiệm tối ưu hóa nhám bề mặt theo Vd, Toff, U Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn
13
Chấp nhận kết quả này, nghiên cứu thu được phương trình hồi quy mô tả
quan hệ giữa hàm mục tiêu Ra và các thông số đầu vào Vd, Toff, U như sau:
Ra = 2.06896 + 0.1896Vd – 0.08625Toff + 0.010825U.
Từ quan hệ giữa Ra với các thông số Vd, Toff, U, ta thấy Vd ảnh
hưởng nhiều nhất đến độ nhám bề mặt. Thời gian ngắt xung Toff có mức độ
ảnh hưởng ít hơn còn hiệu điện thế phóng điện U ảnh hưởng ít nhất.
3.1.2. Ảnh hưởng của các thông số gia công đến thời gian t
t (phút) là thời gian thực hiện một thí nghiệm, được hiển thị trên màn
hình điều khiển: máy tính tự động bật đồng hồ đếm thời gian khi bắt đầu có
sự phóng tia lửa điện giữa điện cực và phôi.
Lần lượt tiến hành các thí nghiệm, thu thập kết quả và ghi lại giá trị vào
cột bổ sung của bảng thí nghiệm đã có, nghiên cứu thu được kết quả như trình


Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệm nghiệm tối ưu hóa sai số gia công theo Vd, T
off
, U
3.1.4. Tối ưu hoá đa mục tiêu
Đồ thị tối ưu với mục tiêu tối đa hóa nhám bề mặt và thời gian t được
trình bày như sau : Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn
16

Hình 3.5. Đồ thị tối ưu hóa theo đồng thời chỉ tiêu nhám bề mặt và thời gian
Đã tối ưu hóa đa mục tiêu tìm ra trị số các thông số (Vd, Toff, U) khi
gia công đạt độ nhám Ra = (1.7÷2.5) m. Thời gian t = (15÷19) phút là :
Vd = 4m/min
Toff = 12s
U = 50v
Với độ tin cậy 79.5%
Bộ thông số tối ưu nhám và thời gian được tác giả thí nghiệm tìm ra
như sau: Vd = 4m/min; Toff = 12; U = 50v.
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn
17
3.1.5. So sánh dây đã qua sử dụng và dây mới

Hình 3.8. Mẫu dây đã qua sử dụng được chụp bằng máy SEM

Hình 3.9. Mẫu dây mới được chụp bằng máy SEM
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn
20
3.2. Kết luận
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, độ chính xác gia công
và thời gian cắt, tiêu hao dây cắt và so sánh dây mới và dây đã qua sử dụng
với các chỉ tiêu đầu ra trong gia công dây cắt tia lửa điện. Tất cả các thí
nghiệm thực hiện trong điều kiện thực tế tại trường Đại học Kỹ thuật Công
nghiệp – Đại học Thái Nguyên. Các kết quả thu được như sau:
♦ Đã tìm ra bộ thông có ảnh hưởng lớn nhất đến sản phẩm chất
lượng đầu ra;
♦ Đã xây dựng được mối quan hệ giữa các thông số công nghệ (Vd,
T
off
, U) đến độ nhám bề mặt và thời gian gia công khi gia công thép 9CrSi sau
khi tôi trên máy cắt dây và cụ thể như sau:
Ra = 2.06896 + 0.1896Vd – 0.08625Toff + 0.010825U (m) .
t = -237.009 + 1.76350Toff + 8.74387U + 23.1157Vd – 0.0975U
2
-
3.26212Vd
2
(phút)
♦ Đã tối ưu hóa đa mục tiêu tìm ra trị số các thông số (Vd, T
off
, U) khi
gia công đạt độ nhám Ra = (1.7÷2.5) m. Thời gian t = (15÷19) phút là :

số (Toff, U, Vd) khi gia công đạt độ nhám Ra = (1.7÷2.5) m; thời gian t =
(15÷19)phút trên dây cắt mới.
♦ Với thông số tối ưu ở trên, tiến hành thí nghiệm cắt bằng dây mới và
dây đã qua sử dụng đã cho thấy sản phẩm cắt bằng dây mới và dây cũ có độ
nhám và kích thước vẫn đạt yêu cầu, Điểm đặc biệt là năng suất khi cắt bằng
dây đã qua sử dụng lại cao hơn khi cắt bằng dây mới. Như vậy, có thể cho
phép sử dụng dây cắt đã qua sử dụng. Giúp tiết kiệm được vật tư, dẫn đến
giảm giá thành và chủ động trong kế hoạch sản xuất.
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn
22
4.2. Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể là:
 Tiếp tục mở rộng nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của nhiều yếu tố
công nghệ đến độ chính xác kích thước cũng như độ chính xác công tua và
các yếu tố phi công nghệ, như ảnh hưởng của dòng chảy chất điện môi, ảnh
hưởng của độ mòn điện cực, ảnh hưởng của nhiệt độ…
 Nghiên cứu ảnh hưởng của các lực phóng điện tới sai số biên dạng khi
cắt góc.
 Nghiên cứu tích hợp rung động vào trong cắt dây tia lửa điện.
 Nghiên cứu và thiết kế bộ thu hồi dây cắt đã qua sử dụng ứng dụng
với từng loại máy cụ thể.

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Người thực hiện: Hoàng Anh Toàn