nghiên cứu nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia công bằng tối ưu hóa một số yếu tố kỹ thuật của quá trình phay tĩnh trên máy công cụ cnc

L uận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 1 Chuyên ngành: Công nghệ CT M Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên h tt p : // ww w . l r c - t nu . e du . v n ĐAI HOC THAI NGUYÊN                  !  "      # $  % &'(  )''*()''+ ! )''+ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên h tt p : // ww w . l r c - t nu . e du . v n L uận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 2 Chuyên ngành: Công nghệ CT M Lời cảm ơn Với sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc, Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS. Hoàng Vị- người Thầy đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tiếp theo Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Khoa đào tạo sau đại học, Khoa Cơ khí và bộ môn Chế tạo Máy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện bản luận văn này. Sau hết Tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua. Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả Vũ Như Nguyệt Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên h tt p : // ww w . l r c - t nu . e du . v n L uận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 3 Chuyên ngành: Công nghệ CT M , Tôi xin cam đoan toàn bộ luận văn này do chính bản thân tôi thực hiện d ƣ ới sự hƣớng dẫn khoa học của $ /01. Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định. Ngƣời thực hiện 2 34 05678 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên h tt p : // ww w . l r c - t nu . e du . v n L uận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 4 Chuyên ngành: Công nghệ CT M 9 9 Nội dung Trang Lời cam đoan 2 Mục lục 3 Danh mục các bảng số liệu 6 Danh mục kí hiệu và chữ viết tắt 6 Danh mục các hình vẽ, đồ thị, ảnh chụp 7 Phần mở đầu 10 1. Tính cấp thiết của đề tài 10 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 10 3. Phƣơng pháp nghiên cứu 11 4. Nội dung nghiên cứu 11 CHƢƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ PHAY TINH CÁC BỀ 12 MẶT HÌNH HỌC PHỨC TẠP 1.1. Giới thiệu quá trình gia công tinh các bề mặt phức tạp 12 1.1.1. Các thông số kỹ thuật cần thiết 12 1.1.1.1. Các thông số hình học của bề mặt chi tiết gia công 14 1.1.1.2. Các thông số hình học của dao phay đầu cầu 23 1.1.2. Đặc điểm quá trình phay tinh các bề mặt phức tạp 26 1.1.2.1. Vận tốc cắt khi phay 26 1.1.2.2. Lực cắt khi phay 28 1.2. Một số đặc điểm bề mặt chi tiết sau khi gia công 29 1.3. Kết luận 33 CHƢƠNG 2: CƠ CHẾ TẠO HÌNH BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG 36 2.1. Mô hình hình học bề mặt chi tiết gia công 36 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên h tt p : // ww w . l r c - t nu . e du . v n L uận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 5 Chuyên ngành: Công nghệ CT M 2.2. Mối quan hệ hình học giữa profin của dao và phôi 37 2.3. Mô hình lực cắt khi phay 45 2.4. Kết luận 53 CHƢƠNG 3: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG BỀ 55 MẶT CHI TIẾT KHI PHAY TINH 3.1. Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công khi phay tinh bằng dao phay đầu cầu 55 3.1.1. Ảnh hƣởng của điều kiện cắt 55 3.1.2. Ảnh hƣởng của kiểu thoát dao 56 3.1.3. Ảnh hƣởng của tì dao lên bề mặt gia công 57 3.1.4. Ảnh hƣởng của góc nghiêng giữa dao và phôi 58 3.2. Giải pháp tối ƣu để nâng cao chất lƣợng bề mặt khi phay tinh bằng 59 dao phay đầu cầu 3.2.1. Chọn thông số gá đặt tối ƣu để tránh cắt ở đỉnh dao 59 3.2.2. Chọn kích thƣớc dụng cụ tối ƣu để tạo hình bề mặt của chi tiết gia công 64 3.3. Kết luận 66 CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM PHAY TINH BỀ MẶT THEO CÁC KẾT 67 QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1. Điều kiện thực nghiệm 67 4.1.1. Máy công cụ CNC 67 4.1.2. Dụng cụ cắt 68 4.2. Tiến hành thí nghiệm 73 4.3. Phân tích các yếu tố kĩ thuật 77 4.3.1. Phân tích bề mặt chi tiết gia công 77 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên h tt p : // ww w . l r c - t nu . e du . v n L uận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 6 Chuyên ngành: Công nghệ CT M 4.3.2. Chế độ cắt 79 4.3.3. Dụng cụ đo kiểm 79 4.4. Kết quả thí nghiệm 79 4.5. Một số hình ảnh thí nghiệm 82 4.6. Đánh giá kết quả 84 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN 85 5.1. Kết quả nghiên cứu 85 5.2. Hƣớng phát triển của đề tài 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên h tt p : // ww w . l r c - t nu . e du . v n L uận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 7 Chuyên ngành: Công nghệ CT M #9:;< = TT Bảng Nội dung Trang 1. Bảng 1.1 Phƣơng trình pháp tuyến của các mặt cong 15 2. Bảng 4.1 Các thông số kĩ thuật khi phay tinh 74 3. Bảng 4.2 Thông số kỹ thuật cơ bản của máy phay VMC- 85S 74 4. Bảng 4.3 Thành phần các nguyên tố hoá học thép CR12MOV 76 5. Bảng 4.4 Chế độ cắt khi phay tinh chi tiết 79 6. Bảng 4.5 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 80 7. Bảng 4.6 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm khi phay phôi có 81 bề mặt phẳng #9>=?@AB CNC Computer Nummerical Control CAD Computer Aided Design CAM Computer Aided Manufacturing NURBS Non-uniform ration B-splines Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên h tt p : // ww w . l r c - t nu . e du . v n L uận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 8 Chuyên ngành: Công nghệ CT M #9:CD(E%(; 9 TT Hình Nội dung Trang 1. Hình 1.1 Hệ tọa độ của máy phay CNC 13 2. Hình 1.2 Phay mặt cong bằng dao phay cầu 13 3. Hình 1.3 Tọa độ cong trên mặt cong 14 4. Hình 1.4 Góc giữa hai đƣờng cong 17 5. Hình 1.5 Độ cong của mặt cong 18 6. Hình 1.6 Hình minh hoạ tính bán kính cong 18 7. Hình 1.7 Độ cong trung bình của mặt cong 20 8. Hình 1.8 Các điểm đặc biệt trên bề mặt chi tiết 21 9. Hình 1.9 Hình học của dao phay đầu cầu 24 10. Hình 1.10 Thông số hình học của lƣỡi cắt 26 11. Hình 1.11 Thông số tính toán vận tốc cắt của dao phay cầu 27 12. Hình 1.12 Các thành phần của lực cắt 28 13. Hình 1.13 Lƣỡi cắt thành phần 29 14. Hình 1.14 Khi bán kính dao lớn hơn bán kính cong chi tiết 30 15. Hình 1.15 Tiếp xúc ngoài 31 16. Hình 1.16 Tiếp xúc trong 31 17. Hình 1.17 Điểm lùi của đƣờng cong lồi 31 18. Hình 1.18 Điểm lùi của đƣờng cong lõm 31 19. Hình 1.19 Thay đổi kích thƣớc và thông số kết cấu của dụng cụ 31 20. Hình 1.20 Độ nhấp nhô bề mặt chi tiết 31 21. Hình 1.21 Sự hình thành bề mặt khi gia công bằng dao phay cầu 32 22. Hình 2.1 Các thông số hình học của quá trình phay tinh 38 23. Hình 2.2 Mô hình hình học phần cầu của dao 39 24. Hình 2.3 Mối quan hệ giữa các thông số hình học của dao 41 25. Hình 2.4 Đồ thị của hàm F 1 42 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên h tt p : // ww w . l r c - t nu . e du . v n L uận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 9 Chuyên ngành: Công nghệ CT M 26. Hình 2.5 Mô hình bề mặt chi tiết gia công tại một vị trí cắt 43 27. Hình 2.6 Các thành phần của vận tốc cắt tại một điểm cắt 44 28. Hình 2.7 Kiểu chạy dao theo biên dạng chi tiết 45 29. Hình 2.8 Kiểu chạy dao theo phƣơng ngang 45 30. Hình 2.9 46 31. Hình 2.10 46 32. Hình 2.11 Vị trí tƣơng quan của điểm P tại Z = Z P 47 33. Hình 2.12 Quá trình tạo phoi 50 34. Hình 3.1 Phƣơng thức chuyển dao khi phay mặt phẳng bằng dao 60 phay đầu cầu 35. Hình 3.2 Tọa độ một điểm M 0 trên bề mặt chi tiết khi gá nghiêng 63 36. Hình 4.1 Các điểm gốc và điểm chuẩn của máy phay CNC 67 37. Hình 4.2 Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao phay cầu kiểu 1 69 ký kiệu BZD25G hãng Missubishi - Nhật Bản [7] 38. Hình 4.3 Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao chỉ có lƣỡi cắt 70 trên phần cầu ký hiệu BNBP 2 R của hãng SUMITOMO - Nhật Bản [7] 39. Hình 4.4 Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký hiệu 71 SRFHSMW, SRFHSLW và mảnh ghép ký hiệu SRFT vật liệu VP10MF, VP15TF của dao một mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản [7] 40. Hình 4.5 Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký hiệu 72 TRM4 và mảnh ghép ký hiệu UPE45,UPE50, UPM40, UPM50, UPM50P0, UPM40P1, UPM50P1vật liệu VP15TF, GP20M, AP20M của dao ghép nhiều mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản 41. Hình 4.6 Điểm chuẩn của dao phay đầu cầu 73 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên h tt p : // ww w . l r c - t nu . e du . v n L uận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 10 Chuyên ngành: Công nghệ CT M 42. Hình 4.7 Thông số hình học của chi tiết 76 43. Hình 4.8 Hình ảnh gia công khi phôi gá nghiêng 20 0 82 44. Hình 4.9 Phay tinh chi tiết khi gá nghiêng phôi 45,5 0 83 45. Hình 4.10 Bề mặt chi tiết khi gá nghiêng phôi 45,5 0 83 46. Hình 4.11 Đo độ nhám bề mặt chi tiết 84 [...]... của một số yếu tố kỹ thuật đến chất lƣợng bề mặt chi tiết để lựa chọn thông số kĩ thuật tối ƣu đó là lựa chọn kiểu dụng cụ, đƣờng chạy dao, thông số gá đặt, vận tốc cắt tối ƣu Vì thế nghiên cứu có ứng dụng để nâng cao chất lƣợng bề mặt chi tiết khi phay tinh trên máy công cụ CNC 3 Phƣơng pháp nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm Khảo sát bề mặt chi. .. suất gia công thấp dẫn đến giá thành của chi tiết gia công cao Bên cạnh đó, sự xuất hiện và khả năng ứng dụng của các máy công cụ CNC ngày càng đƣợc khẳng định, đó là khả năng gia công với độ chính xác yêu cầu, năng suất cao và giá thành hạ, cụ thể gia công các chi tiết đó trên máy phay CNC bằng nguyên công gia công tinh 1.1.1 Các thông số kỹ thuật cần thiết Khi gia công chi tiết trên máy phay CNC cần... đổi Do vậy làm cho quá trình cắt gọt với lực cắt không đều, bị rung động, gây trƣợt trên bề mặt, lực ma sát thay đổi làm cho độ bóng không đồng đều trên bề mặt chi tiết Vì vậy nghiên cứu đánh giá các yếu tố ảnh hƣởng đến độ bóng, độ chính xác bề mặt để tối ƣu hóa một số yếu tố kỹ thuật của quá trình phay tinh nhằm nâng cao chất lƣợng bề mặt chi tiết, tăng hiệu quả kinh tế của các chi tiết đó 2 Ý nghĩa... để nâng cao chất lƣợng bề mặt chi tiết 1.2 Một số đặc điểm bề mặt chi tiết sau khi gia công Trong thực tế sản xuất chi tiết có bề mặt phức tạp, nhiều trƣờng hợp không thể gia công theo đúng hình dáng hình học bề mặt cho trƣớc nhƣ bản vẽ kỹ thuật do khi gia công có thể xảy ra các hiện tƣợng sau: - Cắt lẹm prôfin: trong quá trình gia công, một phần của chi tiết bị dao thâm nhập vào là do khi profin của. .. lƣỡi cắt và bề mặt chi tiết thay đổi: Hình 1.20 b) Độ nhấp nhô bề mặt chi tiết Độ nhám bề mặt: Một trong những nhƣợc điểm khi gia công bằng dao phay cầu đó là nhám bề mặt lớn Bởi vì ngoài việc chịu ảnh hƣởng của những yếu tố: Nhƣ độ cứng vững của hệ thống công nghệ, quá trình mòn của dao, góc nghiêng giữa dao và phôi ….độ nhám bề mặt chi tiết gia công còn phụ thuộc vào chi u cao nhấp nhô bề mặt sau mỗi... nhân gây ra sai lệch prôfin chi tiết trong quá trình cắt để từ đó đƣa ra đƣợc những điều kiện chọn lựa thông số hình học dụng cụ tối ƣu nhằm nâng cao độ chính xác hình học của bề mặt chi tiết 1.3 Kết luận Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về quá trình phay tinh các bề mặt phức tạp bằng dao phay đầu cầu nhƣ: • Nghiên cứu nâng cao chất lƣợng bề mặt chi tiết khi gia công tinh bằng chọn cách gá phôi và kiểu... dao, chi tiết gia công khi cắt gọt trên các máy phay CNC nhƣ hình vẽ: Hình 1.1 Hệ tọa độ của máy phay CNC Hình 1.2 Phay mặt cong bằng dao phay cầu Do đó để phay tinh chi tiết đạt chất lƣợng bề mặt cần xác định chính xác về biên dạng và thông số hình học của phôi và dao, vật liệu và phƣơng pháp nhiệt luyện của chi tiết để lựa chọn phƣơng pháp gia công, kiểu dao tối ƣu, chế độ cắt tối ƣu Nhƣ vậy, việc nghiên. .. mặt chi tiết gia công b Khảo sát và mô hình hóa pháp tuyến của bề mặt chi tiết gia công c Tính toán, thiết kế kích thƣớc dụng cụ cắt và góc gá đặt tối ƣu d Thử nghiệm Thực nghiệm phay tinh chi tiết có bề mặt parabol lồi và sử dụng kết quả của phần nghiên cứu lí thuyết CHƢƠNG 1: TÔNG QUAN VÊ GIA CÔNG TINH BÊ MĂT HÌNH HỌC PHỨC TẠP TRONG KY THUẬT 1.1 Giới thiệu quá trình gia công tinh các bề mặt. .. văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 11 Chuyên ngành: Công nghệ CTM PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài Các sản phẩm trong ngành cơ khí có rất nhiều kiểu biên dạng và hình dáng hình học khác nhau nhƣ: mặt phẳng, mặt tròn xoay, mặt nón, bề mặt có hình dáng hình học phức tạp Để chất lƣợng bề mặt chi tiết đạt yêu cầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ thuật của quá trình gia công chi tiết đó Khi gia công mặt. .. tiễn của đề tài 2.1 Ý nghĩa khoa học Các chi tiết với hình dáng hình học phức tạp có nhiều ứng dụng trong thực tế đƣợc nghiên cứu ở đề tài về thông số kĩ thuật của quá trình gia công để đƣa ra phƣơng pháp tối ƣu mới trong quá trình phay tinh nhằm nâng cao chất lƣợng bề mặt chi tiết 2.2 Ý nghĩa thực tiễn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Nghiên cứu ảnh hƣởng của . phay tinh nhằm nâng cao chất lƣợng bề mặt chi tiết. 2.2. Ý nghĩa thực tiễn Nghiên cứu ảnh hƣởng của một số yếu tố kỹ thuật đến chất lƣợng bề mặt chi tiết để lựa chọn thông số kĩ thuật tối. nhƣ: mặt phẳng, mặt tròn xoay, mặt nón, bề mặt có hình dáng hình học phức tạp. Để chất lƣợng bề mặt chi tiết đạt yêu cầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ thuật của quá trình gia công chi tiết. suất cao và giá thành hạ, cụ thể gia công các chi tiết đó trên máy phay CNC bằng nguyên công gia công tinh. &$&$&$ [G8 3h/0mnTo835p8Gq/83JK8 Khi gia công chi tiết trên máy phay