BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ K NGỌC ÍNH ` NG NGHIÊN C NG NGH GIA CỨU CÔ Ệ Ô Ê TI CHI TIẾT TR N MÁY ỆN CNC CHUYÊN NGÀNH CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHẾ TẠO M ÁY N[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LÊ NGỌC KÍNH ` NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRÊN MÁY TIỆN CNC CHUYÊN NGÀNH : CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Hoàng Văn Gợt GS.TS Trần Văn Địch Hà Nội - 2011 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131833061000000 LỜI CÁM ƠN Nghiên cứu khoa học phục vụ cho cơng “ Cơng nghiệp hố, đại hố Đất nước” việc làm vơ quan trọng nước ta Đề tài “Nghiên cứu công nghệ gia công chi tiết máy tiện CNC” để xác định chế độ công nghệ gia công máy tiện CNC nhằm mục đích nâng cao hiệu khai thác, sử dụng máy hoàn thành với giúp đỡ nhiều cá nhân tổ chức Trước tiên tơi xin bày tỏ lịng cám ơn sâu sắc tới TS Hoàng Văn Gợt (Viện Nghiên cứu Cơ khí) GS.TS Trần Văn Địch (Viện Cơ khí - ĐHBK Hà Nội) Thầy hướng dẫn khoa học định hướng bảo cho suốt trình nghiên cứu từ tháng năm 2010 đến nay; Tôi xin cám ơn tập thể Thầy giáo, Cô giáo Bộ môn Công nghệ chế tạo máy Viện Cơ khí – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; Tôi xin cám ơn tập thể cán bộ, nhân viên phòng Kỹ thuật, phòng Cơng nghệ, phịng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia Hàn sử lý bề mặt thuộc Viện Nghiên cứu Cơ khí tận tình giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu Tơi xin cám ơn Ban lãnh đạo, cán nhân viên Viện đào tạo sau đại học – Trường ĐHBK Hà Nội tận tình giúp đỡ tạo điều kiện cho trình nghiên cứu Tơi xin cám ơn Ban giám hiệu trường Đại học Bách khoa Hà Nội, trường Cao đẳng Nghề Công nghiệp Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình nghiên cứu Ngày 20 tháng năm2011 Học viên Lê Ngọc Kính LỜI CAM ĐOAN Nội dung luận văn nghiên cứu từ sở lý thuyết đến thực nghiệm để xây dựng mơ hình tốn học xác định chế độ cắt hợp lý gia công máy tiện CNC nhằm mục đích giúp cho việc khai thác sử dụng máy tiện CNC hiệu Tôi xin cam đoan nội dung luận văn công trình nghiên cứu tơi Tác giả Lê Ngọc Kính MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ , ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 10 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC VÀ TIỆN CNC13 1.1 Lịch sử phát triển vè công nghệ CAD/CAM – CNC 13 1.3.2 Hệ điều khiển máy gia công CNC 18 1.3.4 Hệ toạ độ điểm gốc lập trình gia cơng CNC quan trọng 25 1.3.5 Cách ghi kích thước vẽ 28 1.3.6 Lập trình gia cơng máy tiện CNC 29 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1: 35 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 36 2.1 Quá trình cắt tạo phoi 36 2.2 Các dạng phoi biến dạng phoi 38 2.2.1 Các dạng phoi 38 2.3 Hiện tượng nhiệt phát sinh trình cắt 43 2.3.1 Nguồn sinh nhiệt phân bố nhiệt 43 2.3.2 Ảnh hưởng yếu tố đến phát sinh nhiệt cắt 44 2.3.3 Ảnh hưởng nhiệt cắt đến độ xác gia cơng 49 2.3.4 Ảnh hưởng nhiệt cắt tới mòn tuổi bền dao 50 2.4 Hiện tượng biến cứng bề mặt 50 KẾT LUẬN CHƯƠNG 52 CHƯƠNG THIẾT BỊ VÁ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 53 3.1 Sơ đồ thí nghiệm 53 3.2 Thiết bị thí nghiệm 53 3.2.1 Máy gia cơng: Máy tiện CNC có thơng số sau 53 3.2.2 Dụng cụ cắt phôi dùng thực nghiệm 54 3.2.3 Dụng cụ thiết bị kiểm tra 54 3.2.4 Mơ tả thí nghiệm 56 3.3 Phương pháp thí nghiệm 56 3.3.1 Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm 56 KẾT LUẬN CHƯƠNG 61 CHƯƠNG KẾT QUẢ THƯC NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI 62 4.1 Quy trình cơng nghệ chế tạo mẫu 62 4.2 Nghiên cứu xây dựng mô hình tốn học xác định độ nhám bề mặt phụ thuộc vào thông số công nghệ (v, t, s) 63 4.2.1 Khái quát chất lượng bề mặt 63 4.2.2 Lực cắt phụ thuộc vào thông số cơng nghệ v, t, s tiện mặt trụ ngồi máy tiện CNC 64 4.2.3 Sự ảnh hưởng vận tốc cắt v đến độ nhám bề mặt 67 4.2.4 Sự ảnh hưởng lượng tiến dao s đến độ nhám bề mặt 68 4.2.5 Sự ảnh hưởng chiều sâu cắt t đến độ nhám bề mặt 70 4.2.6 Kết thí nghiệm sử lý số liệu thí nghiệm 70 4.3.1 Hàm mục tiêu thời gian 77 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4: 85 KẾT LUẬN CHUNG 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 PHỤ LỤC ………………………………………………………………… 90 PHỤ LỤC 1: Biên xác nhận thí nghiệm ………………… …………91 PHỤ LỤC 2: Giấy xác nhận báo ………………………………… ….93 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CNC (Computer Numerical Control) - Điều khiển số có hỗ trợ máy tính CAD (Computer Aided Design)- Thiết kế có trợ giúp máy tính CAM (Computer Aided Manufacturing)- Sản xuất có trợ giúp máy tính AC (Adaptive Control)- Điều khiển thích nghi ACC (Adaptive Control Constrain)- Điều khiển thích nghi cưỡng ACO (Adaptive Control Optimation) – Điều khiển thích nghi tối ưu NC (Numerical Control) - Điều khiển số MCU (Machine Control Unit) - Hệ điều khiển máy R a - Độ nhấp nhô tế vi bề mặt τ - Thời gian gia cơng α- Góc sau dao γ- Góc trước dao S- Lượng tiến dao V- Vận tốc cắt t- Chiều sâu cắt [X]- ma trận X [Y] – ma trận Y DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Giới hạn thông số max, ……………….……………………….… 59 Bảng 4.1 : Kết thí nghiệm ……………………………………………………73 Bảng 4.2 : Ma trận theo thí nghiệm ……………………………….…………74 Bảng 4.3 : Kết thí nghiệm độ nhám với thời gian cắt mẫu…… ………81 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ , ĐỒ THỊ TRANG HÌNH VẼ VÀ NỘI DUNG Hình 1.1: Sơ đồ lịch sử phát triển cơng nghệ CAD/CAM – CNC 12 Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy CNC 2D với trục NC X Z 17 Hình 1.3: Các đường chạy dao điều khiển theo điểm 20 Hình 1.4: Các đường chạy dao điều khiển theo đường 21 Hình 1.5: Điều khiển theo 3D 22 Hình 1.6: Hệ trục toạ độ theo qui ước bàn tay phải 23 Hình 1.7: Điểm khơng máy tiện, phay CNC 25 Hình 1.8: Điểm gốc điểm cắt dao 26 Hình 1.9: Ghi kích thước vẽ 27 Hình 1.10: Sơ đồ lập trình máy tiện CNC…………………… 28 Hình 1.11: Hệ thống lập trình tự động 31 Hình 2.1: Sơ đồ trình cắt tạo phoi………………………… 35 Hình 2.2: Sự biến dạng kim loại vùng cắt 36 Hình 2.3: Các loại phoi 37 Hình 2.4: Hiện tượng lẹo dao 39 Hình 2.5: Lực pháp tuyến mặt dao 39 Hình 2.6: Hiện tượng co phoi 40 Hình 2.7: Ảnh hưởng vận tốc cắt đến nhiệt cắt 45 Hình 2.8: Hiện tượng biến cứng bề mặt 52 Hình 3.1: Sơ đồ thí nghiệm 53 Hình 3.2: Máy tiện CNC AC – 1840 53 Hình 3.3: Máy đo độ nhám 54 Hình 3.4: Sơ đồ đo độ nhấp nhô tế vi bề mặt 55 Hình 3.5: Sơ đồ đo đường kính chi tiết gia cơng 55 Hình 4.1: Ảnh hưởng vận tốc tới độ nhám 69 Hình 4.2: Ảnh hưởng bán kính lưỡi dao đến q trình cắt 71 Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ R a với s,v 77 Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ R a với s,t 78 Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ R a với v,t 78 Hình 4.6: Bản vẽ chi tiết trục 81 Hình 4.7: Tiện chi tiết trục máy tiện AC – 1840 82 Hình 4.8: Sản phẩm chi tiết trục 83 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Sự nghiệp đổi kinh tế đất nước nhằm đưa nước ta khỏi tình trạng nghèo nàn, chậm phát triển Đảng khởi xướng lãnh đạo thực suốt 20 năm qua Để thực mục tiêu “Cơng nghiệp hố, đại hố Đất nước” việc phát triển khoa học cơng nghệ nói chung khoa học cơng nghệ khí nói riêng trở nên quan trọng cấp thiết hết Từ cuối thập niên 80 kỷ XX đến nay, nhiều doanh nghiệp nước trang bị nhiều loại máy, thiết bị sử dụng kỹ thuật CNC nhằm nâng cao suất, chất lượng sản phẩm Bên cạnh kết đạt mặt cơng nghệ số doanh nghiệp gặp khó khăn hiệu kinh tế sử dụng máy thiết bị nguyên nhân sau: - Việc chuyển giao công nghệ chưa đầy đủ; - Đầu tư thiếu đồng bộ, nhập nhiều chủng loại hệ máy; - Mức khấu hao cao giá thành đầu tư lớn; - Số lượng sản xuất máy thường theo loạt vừa nhỏ; - Khai thỏc chưa hiệu quả; - Chưa chủ động bảo dưỡng, bảo trì máy Vấn đề đặt làm để nâng cao hiệu khai thác, sử dụng loại máy này? Qua tìm hiểu doanh nghiệp sản xuất khí có sử dụng máy thiết bị NC, CNC, xét mặt xác định chế độ cắt thấy có số vấn đề sau: - Các doanh nghiệp 100% vốn nước ngồi liên doanh máy gia công sử dụng kỹ thuật CNC chủ yếu để sản xuất mặt hàng truyền thống, ổn định Chương trình gia cơng máy chun gia nước ngồi xỏc định nên chế độ cơng nghệ thiết lập chương trình hồn chỉnh - Các doanh nghiệp nước sử dụng máy CNC việc lập trình gia cơng người lập trình thực Chế độ công nghệ (v, s, t) xác định cách tra sổ tay công nghệ thực gia công máy truyền thống cách lấy theo kinh nghiệm