Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỆN ÁP ĐÁNH LỬA VÀ CƯỜNG ĐỘ
DÒNG PHÓNG TIA LỬA ĐIỆN ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT KHI GIA
CÔNG THÉP 40Cr TRÊN MÁY CHMEREDM CW 420HS
THE EFFECTS OF BREAKDOWN POTENTIAL PARAMETER AND SPARK
DISCHARGE POWER ON SURFACE ROUGHNESS OF 40Cr STEEL WHEN
PROCESSING BY CHMEREDM CW 420 HS MACHINE
S. Nguyễn Mai Anh1, Nguyễn Mai Anh1, Hoàng Xuân Thịnh1,
Phạm Văn Bổng2, Phạm Văn Đông2a
1,2
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Việt Nam
a
[email protected]
TÓM TẮT
Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của điện áp đánh lửa (U z) và cường độ
dòng phóng tia lửa điện (Ie) đến độ nhám bề mặt chi tiết khi gia công thép 40Cr trên máy cắt
dây. Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho các nhà công nghệ lựa chọn chế độ công nghệ tối ưu
nhằm nâng cao chất lượng độ nhám bề mặt chi tiết, độ chính xác và năng suất gia công khi gia
công trên máy CHMEREDM CW 420 HS.
Từ khóa: độ nhám, nhá nđộ nh́t, CHMEREDM CW 420 HS.
ABSTRACT
This paper reports on the effects of breakdown potential parameter (Uz) and spark
discharge power (Ie) on surface roughness of the 40Cr steel product processed by EDM wire
cutting machine. Results are the bases for technologists to choose the optimum cutting
parameters in order to improve the quality of the surface along with the increase in accuracy and
productivity when processed by CHMEREDM CW 420 HS machine.
Keywords: Roughness, Cutting parameters, CHMEREDM CW 420 HS.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Chất lượng độ nhám bề mặt chi tiết sau khi gia công bằng phương pháp cắt dây tia lửa
điện phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố [1] như: điện áp đánh lửa (Uz), dòng phóng tia lửa điện


Vật
liệu

C

Si

Mn

P

S

Cr

Mo

Ni

Cu

40Cr

0,38

0,25

0,55


2.5

2.5±0.01

19.5-0.05

Ø10

2.5

Nguoi ve

A

Nguyên Mai Anh

Kiêm tra

Khoa Co khi
Truong ÐHCN Ha Nôi

B

2015

ÐÊM DAO GIA CÔNG BÁNH
RANG CÔN CONG

Vât liêu: 40Cr


2.3. Tiến hành thực nghiệm
2.3.1. Xác định số thí nghiệm và dạng phương trình hồi quy
Nhóm tác giả đã sử dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất với biến số đầu vào k để
xác định số lượng thí nghiệm [3,4]:
N = 2k

(2)

Trong đó: N - số thí nghiệm;
k - thông số (biến) đầu vào.
Các biến đầu vào Xi điều khiển được:
X1: điện áp đánh lửa Uz (V);
X2: cường độ dòng phóng tia lửa điện Ie (A).
Biến đầu ra bị điều khiển:
y: độ nhám bề mặt Ra (µm).
Với biến đầu vào k = 2 ta có số thí nghiệm N = 4. Để nâng cao độ chính xác, nhóm tác
giả thêm 02 thí nghiệm ở tâm nên tổng số thí nghiệm N = 4 + 2 = 6.
Theo lý thuyết quy hoạch thực nghiệm, bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất ta có
dạng phương trình hồi quy thực nghiệm [3,5]:
y = a0 + a1x1 + a2x2 + … + anxn

563

(3)


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
2.3.2. Thông số và điều kiện thí nghiệm
* Thông số thí nghiệm:
Qua nghiên cứu lý thuyết về quá trình cắt, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt [1],

WF

WT

WL

FM

F

Giá trị

D00

4

14

2

14

44

3

3

4


Mức dưới

4,318

0,693

Mức cơ sở

4,436

1,243

Khoảng biến thiên

0,118

0,549

* Điều kiện thí nghiệm:
- Chất lượng và dòng chảy dung môi không thay đổi;
- Nhiệt độ môi trường thí nghiệm: 22oC ÷ 25oC;
- Rung động và nhiễu coi như không đáng kể và ổn định trong suốt quá trình thí nghiệm;
- Các điều kiện khác coi như tiêu chuẩn.
2.4. Kết quả thực nghiệm
Các mẫu sau khi gia công được thể hiện trong hình 2.4;
564


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV



1,221

2

+1

-1

95

2

1,235

3

-1

+1

75

6

1,853

4

+1


1,752

2.4.1. Quy hoạch số liệu thực nghiệm
Mối quan hệ giữa UZ, Ie và độ nhám (Ra) tuân theo quy luật hàm số mũ ta có:
Ra = C × (Uz)a × (Ie)b
Logarit hai vế phương trình (1) ta được:
ln(Ra) = ln(C) + a.ln(Uz) + b.ln(Ie)
Đặt:

y = ln(Ra);

a0 = ln(C);

a1 = a;

x1 = ln(Uz);

x2 = ln(Ie);

a2 = b;

(4)

Ta được phương trình:
y = a0 + a1x1 + a2x2

(5)

Áp dụng quy hoạch thực nghiệm, sử dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất, trên cơ sở hỗ


1,235

4,553877

0,693147

0,211071

3

75

6

1,853

4,317488

1,791759

0,616806

4

95

6

1,875


1,243001

0,560758

565

ln(Ra)


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV

 A   X .Y 

Với:

(6)

Trong đó:

 X  : ma trận biến số đầu vào thực nghiệm;
Y  : ma trận cột giá trị đo được của độ nhám;

 A : ma trận hệ số tương ứng với a0, a1, a2.
 0, 2292 
Sau khi tính toán ta được ma trận hệ số:  A   0, 0502 
 0,3800 

Ta có:


1.5

1.5

1.4

1.4

1.3

1.3

1.2

1.2

1.1

1.1

1

1
2

1

3

4


Nhận xét:
Từ công thức (7) và đồ thị hình 2.5, 2.6 ta thấy ảnh hưởng của cường độ dòng phóng tia lửa
điện (Ie) lớn hơn so với điện áp đánh lửa (Uz) đến giá trị độ nhám bề mặt chi tiết sau khi gia
công. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm phù hợp với kết quả nghiên cứu lý thuyết.
2.4.2. Đánh giá độ tin cậy của hàm hồi quy thực nghiệm
Độ tin cậy được đánh giá bằng công thức [3,5]:

 y 2   ,2 y
r
 y2

y

2

y

,2

Trong đó:



1 N

. yi  y
N 1 1



(µm)





y  y 2

STT

Uz
(V)

1

75

2

1,221

1,355

0,1592

0,0180

2

95


1,875

1,894

0,0650

0,0004

5

84,436

3,466

1,782

1,763

0,0262

0,0004

6

84,436

3,466

1,752

0, 4704

Độ tin cậy: r = 93,1 %
2.4.3. Kiểm tra sự tồn tại của các tham số ai
Ta có phương sai dư Sdư được tính theo công thức [5]:

Sdu 2 



S a

(9)

N  m 1

Trong đó: N là số thử nghiệm; m là các thông số cần xác định, trừ a0
Tổng dư bình phương:

 

 



T

S a  Y  X .a . Y  X .a =

Nên

ai
Sdu . mii

 tbangtra  N  m  1,1   / 2  

(10)

Mii là ma trận thứ ii của ma trận nghịch đảo M-1 (ma trận nghịch đảo của ma trận M = XT.X)
567


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV

M

Với:

1

 4196, 706

  23,568

5, 213


17, 246 

12,159 24,156 
28, 234 7736,962 

Ra = 0,795 × Uz0,0502 × Ie0,3800
3. KẾT LUẬN
Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đã xác định được mối quan hệ toán học giữa dòng
phóng tia lửa điện (Ie) và điện áp đánh lửa (Uz) đến độ nhám bề mặt chi tiết (Ra) khi gia công
thép 40Cr đã tôi trên máy CHMEREDM CW420 HS. Mối quan hệ đó được thể hiện qua công
thức:
Ra = 0,795 × Uz0,0502 × Ie0,3800
Kết quả nghiên cứu giúp các nhà công nghệ tính toán, lựa chọn chế độ công nghệ hợp
lý, nâng cao năng suất, chất lượng bề mặt chi tiết và độ chính xác gia công.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Vũ Hoài Ân, Gia nhôhg ntia nlửa nđiệh, Viện Máy và Dụng cụ công nghiệp, Hà Nội, 1994.
[2]. Đặng Hùng Thắng, Taốhg nkê nvà nứhg ndụhg, NXB Giáo dục Hà Nội, 1997.
[3]. Nguyễn Doãn Ý, Quy naoạha ntaựh nhgaiệm,, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2003.
[4]. Hoàng Vĩnh Sinh, Trần Xuân Tùy, Lưu Đức Bình, Ngaiêh n hứu n ảha n aưởhg n hủa n haiều n
dày npaôi nvà nđộ ndài nxuhg nđ́h nđộ nhám, nbề nm,ặt nkai ngia nhôhg nhai ntít nbằhg nh́t ndây ntia nlửa n
điệh, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng - Số 1/2011.
[5]. Trần Văn Địch, Ćh npaươhg npáp nx́h nđịha nđộ nhaíha nx́h ngia nhôhg, NXB Khoa học và
Kỹ thuật, Hà Nội, 1997.
[6]. Didier Staufer, “Machining and measurement of Sculotured Surface”, The newest
achievement in electrical discharge machining, Krakow, 1997.
[7]. Erle, Shobert, Electrical discharge machining Tooling, method and application,
Hannover university, Germany, 2001.
[8]. Erik L.J. Bohez, Electrical Discharge Machining School of advanced Technology, 1995.
[9]. E.C.Jameson, Electrical Discharge Machining – Tooling, Methods And Application,
Dearborn Michigan, USA (1983).
[10]. Indrajit Basak, Amitabha, Jounal of Materials Processing Technology, Krakow, 1997.

568