Giáo trình môn học Công nghệ chế tạo máy 3A

MỤC LỤC Nội dung *Mục lục *Đề cương chi tiết học phần CHƯƠNG XI: TỐI ƯU HĨA Q TRÌNH GIA CÔNG CẮT GỌT A Phần 1: Phần lý thuyết 11.1 Khái niệm 11.2 Cơ sở kinh tế – kỹ thuật tối ưu hóa q trình gia cơng 11.3 Tối ưu hóa q trình Tiện B Phần 2: Phần thảo luận, tập CHƯƠNG XII: CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TIÊN TIẾN A Phần 1: Phần lý thuyết 12.1 Khái niệm 12.2 Gia công tia hạt mài - AJM 12.3 Gia công siêu âm - USM 12.4 Gia cơng điện hóa - ECM 12.5 Mài điện hóa - ECG 12.6 Gia công xung điện – EDM 12.7 Gia công laze - LBM B Phần 2: Phần thảo luận, tập CHƯƠNG XIII: CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC A Phần 1: Phần lý thuyết 13.1 Khái niệm 13.2 Hệ trục toạ độ điểm chuẩn máy công cụ CNC 13.3 QTCN phương pháp thực nguyên công máy CNC 13.4 Ngơn ngữ lập trình 13.5 Một số chu trình gia công hệ điều khiển FANUC B Phần 2: Phần thảo luận, tập CHƯƠNG IV: ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM TRONG CTM A Phần 1: Phần lý thuyết 14.1 Khái niệm định nghĩa chất lượng sản phẩm 14.2 Những tính chất đặc trưng CLSP công nghiệp 14.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm 14.4 Một số nhận thức cần lưu ý chất lượng sản phẩm 14.5 Các khái niệm định nghĩa QLCL 14.6 Các nguyên tắc quản lý chất lượng 14.7 Chức quản lý chất lượng 14.8 Một số phương pháp quản lý chất lượng Trang 7 14 18 23 24 24 24 26 29 33 39 47 54 58 59 59 59 59 67 72 79 84 85 85 85 87 87 89 89 89 89 91 14.9 Quản lý CLSP theo mơ hình tiêu chuẩn ISO 9000-2000 14.10 Quản lý CLSP có trợ giúp máy tính B Phần 2: Phần thảo luận, tập CHƯƠNG V: HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ CTM A Phần 1: Phần lý thuyết 15.1 Gia công cao tốc (High Speed Machining) 15.2 Công nghệ bôi trơn làm lạnh tối thiểu 15.3 Sử dụng máy CNC 15.4 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS 15.5 Hệ thống SX tích hợp có trợ giúp máy tính – CIM B Phần 2: Phần thảo luận, tập * Tài liệu tham khảo 97 97 97 98 98 98 100 102 104 104 104 105 ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN Tên học phần: Công nghệ Chế tạo máy 3a – Mã số: Số tín chỉ: 02 Trình độ cho sinh viên năm thứ Phân bổ thời gian giảng dạy học kỳ: 2(2,1,4)/12 Số tiết thực lên lớp: tiết/tuần x 12 tuần = 36 tiết - Lý thuyết: tiết/tuần x tuần = 24 tiết chuẩn - Bài tập, thảo luận: tiết/tuần x tuần = tiết chuẩn - Kiểm tra kỳ: tiết - Thí nghiệm, thực hành: Tổng số: 24 tiết chuẩn + tiết chuẩn + 03 tiết = 36 tiết chuẩn Các học phần học trước: Nguyên lý Dụng cụ cắt, Máy công cụ, Công nghệ Chế tạo máy 1, Công nghệ Chế tạo máy Học phần thay thế, học phần tương đương: không Mục tiêu học phần: Cung cấp cho người học kiến thức TƯH, phương pháp gia công mới, đảm bảo chất lượng.v.v Mô tả vắn tắt nội dung học phần: Nội dung gồm chương: Chương 11: Tối ưu hoá QTGC cắt gọt Chương 12: Các phương pháp gia công tiên tiến Chương 13: Công nghệ gia công máy CNC Chương 14: Đảm bảo chất lượng sản phẩm chế tạo máy Chương 15: Hướng phát triển công nghệ chế tạo máy Nhiệm vụ sinh viên Dự lớp  80 % tổng số thời lượng học phần Chuẩn bị thảo luận.: SV chuẩn bị nhà Khác: Thực hành lập QTCN gia công trung tâm gia công đứng CNC TTTN Trường ĐH KTCN 10 Tài liệu học tập - Sách, giáo trình chính: - Bài giảng Cơng nghệ chế tạo máy, Bộ môn Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – Trường ĐH KTCN, Thái Nguyên 2009 - PGS.TS Nguyễn Trọng Bình (2003), Tối ưu hóa q trình gia cơng cắt gọt, NXB Giáo dục, Hà Nội - GS.TS Trần Văn Địch (2003), Công nghệ Chế tạo máy, NXB KHKT, Hà Nội - GS.TS Trần Văn Địch (2004), Công nghệ CNC, NXB KHKT, Hà Nội - Sách tham khảo: - TS Trần Minh Đức, Bài giảng Tối ưu hóa q trình gia cơng cắt gọt, Bộ môn Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – Trường ĐH KTCN, Thái Nguyên 2008 - Châu mạnh Lực (2001), Công nghệ gia công máy CNC, Đà Nẵng - TS Nguyễn Quốc Tuấn, Bài giảng Các phương pháp gia công tiên tiến, Bộ môn Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – Trường ĐH KTCN, Thái Nguyên 2008 – Y.C.Tam, CAM Training - The University of HONGKONG – 2007 B.H Amstead… , Manufacturing processes (seventh edition), John Wiley & Sons, INC, USA 1977 10 Richard R Kibbe, Machine tool practices, Prentice Hall Ohio USA 1995 11 Steve F Krar, Technology of Machine Tools, New York 1995 11 Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên thang điểm * Tiêu chuẩn đánh giá Chuyên cần; Thảo luận; Kiểm tra học phần; Thi kết thúc học phần; Thực hành; * Thang điểm + Điểm đánh giá phận chấm theo thang điểm 10 với trọng số sau: - Chuyên cần: 10% - Thảo luận, tập: 10% - Kiểm tra học phần: 20% - Thi kết thúc học phần: 60% 12 Nội dung chi tiết học phần (3 tiết/tuần) Tuần thứ T/L học NỘI DUNG tập, tham khảo CHƯƠNG 11: TỐI ƯU HỐ Q TRÌNG GIA CÔNG 1,2,3,5 CẮT GỌT 11.1 Khái niệm 11.1.1 Khái niệm toán tối ưu 11.1.2 Khái niệm tối ưu hoá QTGC cắt gọt 11.1.3 TƯH trình GC cắt gọt – tất yếu khách quan 11.1.4 Các phương pháp TƯH trình GC cắt gọt 11.2 Cơ sở kinh tế – kỹ thuật TƯH q trình GC 1,2,3,5 cắt gọt 11.2.1 Mơ hình lực cắt 11.2.2 Mơ hình mài mịn 11.3 TƯH q trình Tiện 11.3.1 Chỉ tiêu kỹ thuật thời gian 11.3.2 Chi phí gia cơng tiện 11.3.2 Xác định chế độ cắt tối ưu tiện 11.3.4 Miền giới hạn tiện Thảo luận chương 11 1,2,3,5 CHƯƠNG 12: CÁC PP GIA CƠNG TIÊN TIẾN 1,2,3,7,8,9, Hình thức học Giảng Giảng Thảo luận Giảng 12.1 Khái niệm 12.2 Gia công tia hạt mài - AJM 12.3 Gia công siêu âm - USM 12.4 Gia cơng điện hóa - ECM 12.5 Mài điện hóa - ECG 12.6 Gia cơng xung điện – EDM 12.7 Gia công laze - LBM CHƯƠNG 13: CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC 13.1 Khái niệm 13.2 Hệ trục toạ độ điểm chuẩn máy CNC 13.3 QTCN phương pháp thực nguyên cơng máy CNC 13.4 Ngơn ngữ lập trình Thảo luận chương 12,13 KIỂM TRA GIỮA KỲ 13.5 Một số chu trình gia cơng hệ điều khiển FANUC CHƯƠNG 14: ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM TRONG CHẾ TẠO MÁY 14.1 Khái niệm định nghĩa chất lượng sản phẩm 14.2 Những tính chất đặc trưng CLSP công nghiệp 14.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm 14.4 Một số nhận thức cần lưu ý chất lượng sản phẩm 14.5 Các khái niệm định nghĩa QLCL 14.6 Các nguyên tắc quản lý chất lượng 14.7 Chức quản lý chất lượng 14.8 Một số phương pháp quản lý chất lượng 14.9 Quản lý CLSP theo mơ hình tiêu chuẩn ISO 9000-2000 14.10 Quản lý CLSP có trợ giúp máy tính CHƯƠNG 15: HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 15.1 Gia công tốc độ cao 15.2 Công nghệ bôi trơn, làm nguội tối thiểu 15.3 Sử dụng máy CNC 15.4 Hệ thống sản suất linh hoạt FMS 15.5 Hệ thống sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính CIM Thảo luận chương 13,14,15 10 11 12 10,11 1,2,3,7,8,9, 10,11 Giảng 1,2,3,4,6,8, 9,10,11 Giảng 1,2,3 Thảo luận 1,2,3,4,6,8, 9,10,11 Giảng 1,2,3 Giảng 1,2,3 Giảng 1,2,3,7,8,9, 10,11 Thảo luận 13 Thực hành (3 tiết) - Lập QTCN gia công trung tâm gia công đứng CNC 14 Thí nghiệm (5 tiết) - Bài số 4: Hệ thống sản xuất linh hoạt CHƯƠNG XI : TỐI ƯU HỐ Q TRÌNG GIA CƠNG CẮT GỌT I.1 Mục tiêu, nhiệm vụ Mục tiêu: Cung cấp khái niệm toán TƯH, phương pháp TƯH, sở kinh tế - kỹ thuật trình gia công cắt gọt Xây dựng hàm mục tiêu xây dựng tiêu cần tối ưu hóa q trình tiện Từ giúp sinh viên biết cách xây dựng toán TƯH hàm mục tiêu q trình gia cơng cắt gọt khác Nhiệm vụ sinh viên: - Hiểu nắm tốn tối ưu hóa tổng qt Các phương pháp TƯH q trình gia cơng cắt gọt - Giải thích câu hỏi TƯH q trình gia cơng cắt gọt tất yếu – khách quan - Hiểu biết cách xây dựng tốn TƯH thơng qua việc mơ hình hóa q trình tiện, mơ hình tốn học, tin học hóa giải tốn tìm giá trị tối ưu I.2 Quy định hình thức học cho nội dung nhỏ Nội dung Hình thức học Giảng Giảng Giảng 11.1 Khái niệm 11.2 Cơ sở kinh tế – kỹ thuật TƯH q trình gia cơng 11.3 TƯH q trình Tiện I.3 Các nội dung cụ thể A NỘI DUNG LÝ THUYẾT 11.1 Khái niệm 11.1.1 Khái niệm toán tối ưu * Bài toán tối ưu hóa tổng quát: y = f (x)  max (min) (11.1) Với điều kiện: gi (x) ( ,  ,  ) bi , i = 1, , m x  X  Rn (11.2) (11.3) Bài toán (11.1)  (11.3) gọi quy hoạch, hàm f(x) gọi hàm mục tiêu, hàm gi(x), i = 1, , m gọi hàm ràng buộc, đẳng thức bất đẳng thức (11.2) gọi ràng buộc Tập hợp: D = x  X  gi(x) ( ,  ,  ) bi , i = 1, , m  (11.4) Được gọi miền ràng buộc (hay miền chấp nhận được) Mỗi điểm x = ( x1,x2, , xn)  D gọi phương án Một phương án X*  D đạt cực đại (hay cực tiểu) hàm mục tiêu, cụ thể là: f(x*)  f (x) , x D (Đối với toán max) f(x*)  f (x) , x D (Đối với toán min) Được gọi phương án tối ưu Khi giá trị f(x*) gọi giá trị tối ưu toán * Phân loại toán: - Quy hoạch tuyến tính (QHTT) - Quy hoạch tham số - Quy hoạch động - Quy hoạch phi tuyến - Quy hoạch rời rạc - Quy hoạch đa mục tiêu * Các bước giải toán tối ưu: - Xây dựng hàm mục tiêu hàm ràng buộc - Giải toán - Biện luận kết 11.1.2 TƯH trình gia cơng cắt gọt – tất yếu khách quan Trong chế tạo khí, gia cơng cắt gọt phương pháp áp dụng chiếm tỷ lệ cao so với phương pháp gia công khác Do đó, nghiên cứu tối ưu hố q trình gia cơng cắt gọt sẽ góp phần lớn vào việc nâng cao hiệu kinh tế – kỹ thuật q trình chế tạo khí Do phát triển không ngừng khoa học - công nghệ mà yếu tố liên quan đến q trình cắt ln ln phát triển thay đổi theo hướng tích cực Sự đời thiết bị gia công cắt gọt đại Ngày máy công cụ đại sử dụng phổ biến ngành chế tạo máy chúng có đặc điểm sau: - Mức độ tự động hố cao - Có khả tạo hình bề mặt phức tạp - Đạt độ xác gia cơng cao - Năng suất cao - Giá thành máy cao, vốn đầu tư cho thiết bị lớn  Việc khai thác, sử dụng máy có hiệu máy làm việc với chế độ công nghệ tối ưu Sự xuất loại vật liệu gia công Để nâng cao chất lượng sản phẩm khí, hướng công nghệ hiệu sử dụng loại vật liệu như: - Vật liệu có độ bền cao - Vật liệu có độ cứng cao - Vật liệu chịu mài mòn, chịu nhiệt, chịu ăn mịn hố học - Các loại vật liệu composit Nhìn chung loại vật liệu khó gia cơng, công nghệ gia công cắt gọt loại vật liệu chưa nghiên cứu cách đầy đủ tồn diện nên chế độ cơng nghệ gia cơng loại vật liệu chưa có sổ tay  Phải tính tốn Sự đời loại vật liệu dụng cụ cắt Để nâng cao suất, chất lượng q trình cắt gọt, có hướng bản: - Nâng cao chất lượng loại vật liệu dụng cụ cắt truyền thống - Sử dụng loại vật liệu dụng cụ - Phủ bề mặt - Liên tục cải tiến kết cấu dụng cụ, kết cấu thơng số hình học phần cắt a Nâng cao chất lượng loại vật liệu dụng cụ * Hợp kim cứng ( HKC) Thường dùng hai nhóm BK TK Để nâng cao chất lượng thường: - Cải tiến công nghệ chế tạo vật liệu để làm thay đổi cấu trúc tế vi vật liệu  nâng cao tính gọt dụng cụ Ví du: BK6 có kích thước hạt WC  m có độ cứng HRA = 89,5 b = 1200 MPa Nếu tăng độ hạt WC lên đến 1,2 m có độ cứng HRA = 90  90,5, b = 1650 MPa ( Ký hiệu BK6B) Nếu giảm độ hạt WC lên đến 0,15  0,5 m tuổi bền tăng  lần - Sử dụng HKC nhóm bít TTK TT7K12, TT20K9 - Thêm vào HKC số bít bít Hafini HfC, bít Ziriconi ZC * Các loại thép gió Trên sở loại thép gió P18, P9 người ta hợp kim hố để tạo loại thép gió - Thép dụng cụ hợp kim hố Cơban: P9K5, P9K10, P6M5K8, P105K5 - Thép dụng cụ có thành phần Vanađi cao: P95, P6M53 b Vật liệu dụng cụ * Vật liệu gốm Vật liệu gốm dã sử dụng rộng rãi để chế tạo dụng cụ cắt - Độ cứng cao - Độ bền nhiệt cao - Độ dai va đập thấp * Kim cương đa tinh thể (PKD) * Nitơrít bo lập thể (Cubic Bonitrit CBN) CBN có cấu trúc mạng lập phương thể tâm khơng tồn dạng tự nhiên mà tổng hợp nhiệt độ áp suất cao (nhiệt độ từ 1800 o ÷2700oC, áp suất từ 5000 ÷ 9000MPa) CBN có độ cứng thấp PKD có độ bền nhiệt cao ( 14000C) trơ mặt hoá học vật liệu có chứa sắt, dùng trước hết để gia công loại thép hợp kim cao loại gang c Công nghệ phủ * Phủ phương pháp tạo bề mặt chi tiết (vật liệu nền) nhiều lớp chức có giá trị sử dụng cao nhằm: - Nâng cao khả chống ăn mịn hố học, - Cải thiện tính chất ma sát, nâng cao khả chống mài mịn, - Điều chỉnh tính chất vật lý cũng hoá học đặc biệt nâng cao tính cách điện dẫn điễn chi tiết - Trang trí với tác dụng đặc biệt * TiN vật liệu thông dụng để phủ dụng cụ cắt Lớp phủ TiN có độ cứng cao, độ bền nhiệt cao Hợp kim cứng phủ TiN dùng để gia công loại hợp kim thấp hợp kim cao với tốc độ cắt trung bình cao * Titan cacbonnitrit (TiCN) có thêm nguyên tử cacbon mạng Vì vậy, so với TiN, TiCN có độ cứng cao TiCN dùng để gia công thép với tốc độ thấp * TiTan Aluminium nitrit (TiAlN) có độ cứng cao hệ số ma sátt thấp tính dẫn nhiệt thấp dụng cụ cắt với lớp phủ TiAlN làm việc với tốc độ cao từ 20-50% so với dụng cụ cắt có lớp phủ TiN Đặc biệt dụng cụ cắt phủ TiAlN thích hợp với gia cơng thơ * Diamant để phủ có dạng đa tinh thể với kích thước hạt thích hợp từ 3-6 m Vì vậy, chiều dày lớp phủ diamant phải nhỏ 6m Do đó, độ cứng cao tính đẫn nhiệt lớn nên dụng cụ cắt phủ diamant để gia công kim loại màu hợp kim chúng nhôm hợp kim nhôm, đồng hợp kim đồng, gỗ, kêramik cũng vật liệu nhân tạo, vật liệu có tăng cường sợi Dụng cụ cắt có lớp phủ diamant khơng thích hợp với gia công thép * Ngày nay, người ta thường phủ dụng cụ cắt nhiều lớp (có thể tới 10 lớp lớp dày 0,2m) với thành phần khác từ vật liệu TiN, TiC, TiCN TiAlN để giảm ma sát ngăn cản khuếch tán để cắt với tốc độ cắt lớn * Hướng phát triển vật liệu dụng cụ cắt lý tưởng hình 11.1 10