Đang tải... (xem toàn văn)
Điển hình cho việc ứng dụng công nghệ gia công cao tốc trong một số lĩnh vực công nghiệp như:- Công nghiệp gia công nhôm: Để sản xuất ra các bộ phận của ô tô, các chi tiết nhỏ trong máy
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI *** DƯƠNG THANH ĐƯỜNG NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT GIA CÔNG CAO TỐC (HSM) VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY CAO TỐC THÉP CỨNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC (Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy) HÀ NỘI – NĂM 2011 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205300601000000 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN T 92 T 92 DANH MỤC CÁC BẢNG T 92 T 92 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ T 92 T 92 PHẦN MỞ ĐẦU T 92 T 92 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG CAO TỐC HSM 11 T 92 T 92 1.1 Khái quát chung công nghệ gia công cao tốc HSM 11 T 92 T 92 1.2 Ưu điểm gia công cao tốc 12 T 92 T 92 1.3 Ứng dụng 13 T 92 T 92 1.4 Thiết bị dùng gia công cao tốc 14 T 92 T 92 1.4.1 Động dẫn động trục chính: 15 T 92 T 92 1.4.2 Trục ổ đỡ trục 17 T 92 T 92 1.4.3 Hệ thống dẫn động bàn máy 18 T 92 T 92 1.4.4 Bộ điều khiển CNC 18 T 92 T 92 1.4.5 Bàn máy đồ gá 19 T 92 T 92 1.4.6 Hệ thống thân đế máy 20 T 92 T 92 1.4.7 Hệ thống cung cấp dung dịch trơn nguội 20 T 92 T 92 1.5 Máy gia công cao tốc thường dùng 21 T 92 T 92 1.6 Dụng cụ cắt 24 T 92 T 92 1.7 Cơ sở vật lý gia công cao tốc 29 T 92 T 92 1.7.1 Biến dạng vật liệu trình cắt 29 T 92 T 92 1.7.2 Biến dạng xảy trình cắt 29 T 92 T 92 1.7.2.1 Biến dạng chảy ban đầu vùng cắt sơ cấp đơn giản 29 T 92 T 92 1.7.2.2 Đáp ứng vật liệu diễn qua vùng cắt sơ cấp 32 T 92 T 92 1.7.2.3 Đáp ứng vật liệu dọc qua vùng cắt thứ cấp 33 T 92 T 92 1.8 Động học động lực học HSM 34 T 92 T 92 1.8.1 Luồng phoi 34 T 92 T 92 1.8.1.1 Các dạng phoi hình thành 34 T 92 T 92 1.8.1.2 Ảnh hưởng luồng phoi đến lực cắt 36 T 92 T 92 1.8.2 Xác định lực cắt qúa trình phay 36 T 92 T 92 1.9 Kết luận 38 T 92 T 92 2.1 Khái niệm độ xác gia cơng 40 T 92 T 92 2.2 Tính chất sai số gia cơng 42 T 92 T 92 2.2.1 Các nguyên nhân gây sai số hệ thống cố định: 43 T 92 T 92 2.2.2 Các nguyên nhân gây sai số hệ thống thay đổi (theo thời gian gia công) 43 T 92 T 92 2.2.3 Các nguyên nhân gây sai số ngẫu nhiên 43 T 92 T 92 2.3 Các phương pháp đạt độ xác gia cơng 43 T 92 T 92 2.3.1 Phương pháp cắt thử chi tiết 43 T 92 T 92 2.3.2 Phương pháp tự động đạt kích thước 44 T 92 T 92 2.3.3 Phương pháp đạt độ xác gia cơng điều khiển thích nghi 46 T 92 T 92 2.4 Các nguyên nhân gây sai số gia công 47 T 92 T 92 2.4.1 Biến dạng đàn hồi hệ thống công nghệ 47 T 92 T 92 2.4.2 Ảnh hưởng sai số phôi 47 T 92 T 92 2.4.3 Ảnh hưởng độ xác máy công cụ 48 T 92 T 92 2.4.4 Ảnh hưởng sai số đồ gá 48 T 92 T 92 2.4.5 Ảnh hưởng sai số dụng cụ cắt 48 T 92 T 92 2.4.6 Ảnh hưởng biến dạng nhiệt máy tới độ xác gia cơng 49 T 92 T 92 2.4.7 Ảnh hưởng biến dạng nhiệt dụng cụ cắt tới độ xác gia công 49 T 92 T 92 2.4.8 Ảnh hưởng biến dạng nhiệt chi tiết tới độ xác gia công 49 T 92 T 92 2.4.9 Ảnh hưởng rung động trình cắt tới độ xác gia cơng 50 T 92 T 92 2.4.10 Ảnh hưởng phương pháp gá đặt tới độ xác gia cơng 51 T 92 T 92 2.4.11 Ảnh hưởng dụng cụ đo phương pháp đo tới độ xác gia cơng 51 T 92 T 92 CHƯƠNG 3: ĐỘ NHÁM BỀ MẶT 53 T 92 T 92 3.1 Khái niệm độ nhám bề mặt 53 T 92 T 92 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt 57 T 92 T 92 3.2.1 Ảnh hưởng thơng số hình học dụng cụ cắt 58 T 92 T 92 3.2.3 Ảnh hưởng lượng chạy dao 61 T 92 T 92 3.2.4 Ảnh hưởng chiều sâu cắt 62 T 92 T 92 3.2.5 Ảnh hưởng vật liệu gia công 62 T 92 T 92 3.2.6 Ảnh hưởng rung động hệ thống công nghệ đến độ nhám bề mặt 63 T 92 T 92 3.2.7 Ảnh hưởng dung dịch trơn nguội đến độ nhám bề mặt 63 T 92 T 92 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM, NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG 64 T 92 T 92 CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI 64 T 92 T 92 PHAY CAO TỐC THÉP CỨNG 64 T 92 T 92 4.1 Xây dựng mơ hình thực nghiệm 64 T 92 T 92 4.1.1 Mơ hình thí nghiệm 64 T 92 T 92 4.1.2 Thông số đầu vào thí nghiệm 65 T 92 T 92 4.1.2.1 Máy dùng để gia công 65 T 92 T 92 4.1.2.2 Dụng cụ cắt 66 T 92 T 92 4.1.2.3 Phơi dùng thí nghiệm 67 T 92 T 92 4.1.2.4 Phương pháp phay 67 T 92 T 92 4.1.2.5 Thiết bị đo độ nhám bề mặt chi tiết sau gia công 69 T 92 T 92 4.2 Các thơng số thí nghiệm 70 T 92 T 92 4.3 Mơ hình tốn học xác định độ nhám bề mặt phụ thuộc vào chế độ cắt 72 T 92 T 92 4.4 Thực thí nghiệm thu thập số liệu 74 T 92 T 92 4.5 Tính hệ số phương trình hồi quy 74 T 92 T 92 4.6 Kiểm định tham số a i 75 T 92 R R2 T 4.7 Kiểm định phù hợp mơ hình 76 T 92 T 92 4.8 Xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ 78 T 92 T 92 4.8.1 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Ra với V S t = 0,1 (mm) 78 T 92 T 92 4.8.2 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Ra với V t S = 0,05 (mm/vòng) 78 T 92 T 92 4.8.3 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Ra với S t V = 200 (m/phút) 79 T 92 T 92 4.9 Kết luận 80 T 92 T 92 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI 81 T 92 T 92 LỜI CẢM ƠN 83 T 92 T 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 T 92 T 92 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu luận văn khoa học Các kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu Tác giả Dương Thanh Đường DANH MỤC CÁC BẢNG STT NỘI DUNG Bảng 1.1: So sánh thông số kỹ thuật số máy gia công cao tốc trục thẳng đứng số hãng tiếng Bảng 3.1: Cấp độ nhám giá trị l tương ứng Bảng 4.1: Các thông số máy phay cao tốc Akira Seiki SV760 Bảng 4.2: Bảng tính tốn Bảng 4.3: Bảng quy hoạch thực nghiệm phay Bảng 4.4: Bảng quy hoạch thực nghiệm phay kết đo độ nhám chi tiết DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ STT TÊN HÌNH, BIỂU ĐỒ Hình 1.1: Vùng tốc độ gia công cao tốc số loại vật liệu Hình 1.2: Sản phẩm gia cơng phương pháp gia cơng cao tốc Hình 1.3: Máy phay cao tốc Quantum AS với tốc độ trục 12.000 vg/ph, tốc độ chạy dao nhanh lên đến 30m/ph Hình 1.4: Kết cấu máy gia cơng cao tốc Hình 1.5: Các loại truyền động trục Hình 1.6: Ổ lai với bi làm cearamic Hình 1.7: Trục HSM Hình 1.8: Vít me – đai ốc bi Hình 1.9: Bàn xoay máy CNC 10 Hình 1.10: Trung tâm phay cao tốc Makino A55 Delta 11 Hình 1.11: Máy phay cao tốc hãng Akira seiki SV760 12 Hình 1.12: Máy phay cao tốc hãng Datron 13 Hình 1.13: Các thơng số dụng cụ dao phay ngón 14 Hình 1.14: Một số loại dao phay ngón thường dùng gia cơng bề mặt 3D 15 Hình 1.15: Mảnh hợp kim có CBN mũi mảnh CBN ngun khối 16 Hình 1.16: Dụng cụ có lớp phủ TiCN 17 Hình 1.17: Vùng cắt sơ cấp thứ cấp đơn giản 18 Hình 1.18: Ứng suất chảy dẻo nhiệt độ khác vùng sơ cấp 19 Hình 1.19: Nhiệt độ tính tốn vùng cắt sơ cấp 20 Hình 1.20: Các dạng phoi hình thành gia cơng thép tơi 21 Hình 1.21: Luồng phoi dự đoán tốc độ cắt Vc = 200m/ph tốc độ R ăn dao fz = 0,155 mm/răng R R R 22 Hình 1.22: Mơ hình xác định lực cắt phay 23 Hình 2.1: Mối quan hệ độ xác gia cơng giá thành sản phẩm 24 Hình 2.2: Quan hệ giá thành gia cơng C độ xác (sai số δ) 25 Hình 2.3: Gia cơng chi tiết theo phương pháp tự động đạt kích thước – ê tơ; – chi tiết gia công; – dao phay 26 Hình 3.1: Độ nhám bề mặt 27 Hình 3.2: Đường cong phần vật liệu 28 29 30 Hình 3.3: Ảnh hưởng thơng số hình học dao tiện tới độ nhám bề mặt Hình 3.4: Ảnh hưởng tốc độ cắt (V) tới độ nhám bề mặt gia cơng thép Hình 3.5: Ảnh hưởng lượng chạy dao S tới chiều cao nhấp nhô tế vi Rz 31 Hình 4.1 : Máy phay cao tốc hãng Akira seiki SV760 32 Hình 4.2 : Dao phay ngón hợp kim me OSG 33 Hình 4.3 : Mẫu thực nghiệm thép C45 qua nhiệt luyện 34 Hình 4.4 : Bản vẽ chi tiết gia cơng 35 Hình 4.5 : Sơ đồ định vị kẹp chặt chi tiết 36 Hình 4.6 : Hình ảnh chi tiết gia cơng máy Akira seiki SV760 37 Hình 4.7 : Máy đo Mitutoyo SJ – 201P 38 Hình 4.8: Đầu đo thực đo độ nhám bề mặt chi tiết 39 Hình 4.9: Đồ thị quan hệ Ra - V – S gia công thép qua nhiệt luyện 40 Hình 4.10: Đồ thị quan hệ Ra - V – t gia công thép qua nhiệt luyện 41 Hình 4.11: Đồ thị quan hệ Ra - t –S gia công thép qua nhiệt luyện PHẦN MỞ ĐẦU Ngày nay, kinh tế nước ta ngày phát triển theo xu hướng hội nhập quốc tế Bên cạnh ngành nghề kinh tế quốc dân ngành khí đặc biệt khí chế tạo máy khẳng định mạnh Nó thể việc khơng ngừng cải tiến công nghệ phương pháp gia cơng với mục đích tạo sản phẩm có chất lượng, độ tin cậy Từ nhu cầu sống ngày cao, đòi hỏi sản phẩm phải ln có cạnh tranh Chính điều thúc đẩy khoa học kỹ thuật phải không ngừng phát triển tạo sản phẩm có sức cạnh tranh cao Để làm sản phẩm khí có độ phức tạp độ xác cao máy công cụ truyền thống thông thường khó thực Bên cạnh phát triển ngành khoa học kỹ thuật đại như: Công nghệ hàng không, chế tạo ô tô, chế tạo khn mẫu… xuất ngày nhiều chi tiết địi hỏi độ xác cao Việc ứng dụng kỹ thuật công nghệ máy công cụ gia công cao tốc CNC, công nghệ tạo mẫu nhanh giúp cho việc gia công chi tiết có hình dáng phức tạp dễ dàng hơn, đạt độ xác cao Cùng với người ngày hồn thiện kỹ thuật, cơng nghệ tiên tiến Với mục đích góp phần nâng cao độ xác suất gia cơng chi tiết có hình dáng phức tạp, việc tiếp cận phương pháp gia công đại nhu cầu cấp thiết kinh tế thị trường Một phương pháp gia cơng phương pháp gia công cao tốc (High Speed Machining - HSM) Đây công nghệ gia công đại hẳn dạng gia công thông thường hiệu cắt gọt kim loại Những lợi gia công cao tốc là: đạt suất gia công, tiết kiệm thời gian gia công kéo dài tuổi thọ dụng cụ cắt Thực tế, công nghệ gia công cao tốc khơng phải mà thực cách 30 năm Tuy nhiên, gần với phát triển vượt bậc ngành công nghệ chế tạo máy với công nghệ liên quan như: máy tính, dao cắt, máy cơng cụ, điều khiển CNC, hệ thống CAM,… gia cơng cao tốc ngày