Tối Ưu Chế Độ Cắt Khi Phay Bằng Dao Phay Ngón Hợp Kim Cứng - Ứng Dụng Phay Thô Lòng Khuôn Ép Nhựa Y8a

Header Page of 126 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP  PHẠM THỊ THU TỐI ƯU CHẾ ĐỘ CẮT KHI PHAY BẰNG DAO PHAY NGÓN HỢP KIM CỨNG - ỨNG DỤNG PHAY THÔ LÕNG KHUÔN ÉP NHỰA Y8A LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Thái Nguyên - 2012 Số hóa trung tâm học liệu Footer Page of 126 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page of 126 -1- LỜI CAM ĐOAN Đề tài "Tối ưu chế độ cắt phay dao phay ngón hợp kim cứng - Ứng dụng phay thô lòng khuôn ép nhựa Y8A" thầy giáo PGS.TS Nguyễn Phú Hoa định hướng hướng dẫn Tôi xin cam đoan kết có Luận văn thân thực hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Phú Hoa, tất nội dung luận văn nội dung đề cương yêu cầu giáo viên hướng dẫn Tất tài liệu tham khảo có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng Thái Nguyên, tháng 11 năm 2012 Tác giả Phạm Thị Thu hóa trung tâm học liệu Footer PageSố of 126 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page of 126 -2- LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, làm luận văn, nhận nhiều giúp đỡ, bảo thầy cô giáo giảng dạy, hướng dẫn, giúp hoàn thành tốt chương trình học cao học hoàn thiện luận văn Trước hết xin chân thành cảm ơn với thầy cô giáo giảng viên trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái nguyên giảng dạy, giúp đỡ, bảo tận tình, giúp có nhiều kiến thức bổ ích, nâng cao trình độ, lực học tập sáng tạo Tôi xin cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Phú Hoa, Đại học Thái Nguyên, định hướng đề tài, hướng dẫn tận tình việc tiếp cận khai thác tài liệu tham khảo bảo trình làm luận văn Tôi xin cảm ơn Ban Giám đốc, cán nhân viên phòng Kỹ thuật Công ty Cơ khí Cường Phát, Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho tiến hành thí nghiệm công ty, giúp hoàn thành nghiên cứu Cuối muốn bày tỏ lòng cảm ơn thầy cô giáo, bạn đồng nghiệp gia đình ủng hộ động viên suốt trình làm luận văn Do kinh nghiệm thân nhiều hạn chế nên luận văn không tránh khỏi thiếu xót Tôi mong nhận ý kến nhận xét, góp ý thầy cô bạn Tôi xin chân thành cảm ơn! Tác giả Phạm Thị Thu hóa trung tâm học liệu Footer PageSố of 126 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page of 126 -3- MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục ký hiệu Danh mục sơ đồ, bảng biểu PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Mục đích, đối tượng, phương pháp, nội dung nghiên cứu Chương I Cơ sở lý thuyết tối ưu chế độ cắt phay phay dao phay ngón 11 1.1 Lý thuyết chung tối ưu hóa chế độ cắt 11 1.1.1 Các vấn đề chung 11 1.1.2 Hàm mục tiêu- tiêu tối ưu 15 1.1.3 Giới hạn hệ ràng buộc 15 1.1.4 Các phương pháp tối ưu chế độ cắt 17 1.1.5 Phương pháp tối ưu chế độ cắt theo đường biên 17 1.2 Tối ưu hóa trình cắt phay tối ưu hóa chế độ cắt phay 23 1.2.1 Mô hình hoá trình cắt phay 23 1.2.2 Xác định thời gian gia công máy phay 26 1.2.3 Hàm chi phí gia công K phay 27 1.2.4 Chế độ cắt tối ưu phay 28 hóa trung tâm học liệu Footer PageSố of 126 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page of 126 -4- 1.2.5 Chế độ cắt phay dao phay ngón 29 1.2.6 Phương hướng tối ưu chế độ cắt phay máy phay CNC 33 Chương II - Xác định chế độ cắt tối ưu phay thô lòng khuôn ép máy CNC DM - 55V 36 2.1 Giới thiệu máy CNC DM - 55V khuôn ép khay nhựa 36 2.1.1 Thông số kỹ thuật máy CNC DM - 55V khuôn ép 36 2.1.2 Quá trình tạo chương trình gia công máy CNC DM-55V 39 2.2 Xây dựng toán tối ưu chế độ cắt phay thô lòng khuôn 43 2.2.1 Xây dựng hàm mục tiêu 48 2.2.2 Xây dựng hệ ràng buộc 49 2.2.3 Thuật toán tối ưu chế độ cắt phay lòng khuôn ép nhựa 53 2.3 Kết giải toán lựa chọn chế độ cắt tối ưu phay thô lòng khuôn ép nhựa 54 Chương III: Kết thực nghiệm phay khuôn với chế độ cắt tối ưu 71 3.1 - Các bước cập nhật thông số chế độ cắt 71 3.2 - Đánh giá hiệu chế độ cắt tối ưu 75 3.3 - Kết luận kiến nghị 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 hóa trung tâm học liệu Footer PageSố of 126 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page of 126 -5- DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị Z Lượng dư gia công mm t Chiều sâu cắt Mm Sz Lượng chạy dao mm/răng Sv Lượng chạy dao vòng mm/vòng Sph Lượng chạy dao phút mm/phút V Tốc độ cắt h Chiều sâu rãnh cắt Mm Thời gian gia công Phút m ndao m/phút Tốc độ quay đầu dao phay V/phút B Chiều rộng phay Mm Pz Lực cắt tiếp tuyến đầu dao phay KG N Công suất cắt đầu dao phay KW Công suất cắt cho phép đầu dao phay KW [Nc] Li Chiều dài đoạn đường dao dịch chuyển lần cắt thứ i hóa trung tâm học liệu Footer PageSố of 126 mm http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page of 126 -6- DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU TT Hình số Nội dung Hình1.1 Miền giá trị S-t 21 Hình1.2 Quá trình xác định điểm topt, Sopt 22 Hình1.3 Mô hình hóa trình phay 26 Hình 1.4 Dao phay ngón chuôi côn, chuôi trụ 31 Hình 1.5 Lưỡi cắt dao phay ngón 31 Hình 1.6 Sơ đồ cắt gia công lòng khuôn ép nhựa máy phay CNC 32 Hình 2.1 Máy phay CNC DM - 55V 36 Bảng 2.2 Bảng thông số kỹ thuật máy CNC DM -55V 36 Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống truyền động máy 37 10 Hình 2.4 Bản vẽ lắp vẽ hai nửa khuôn ép khay nhựa 39 11 Hình 2.5 Khuôn khay nhựa 44 12 Hình 2.6 Bản vẽ nửa khuôn 45 13 Hình 2.7 14 Hình 2.8 15 Bảng 2.9 Trang Sơ đồ phân bố lượng dư gia công phay lòng khuôn bước gia công thô gia công tinh Tiết diện mặt cắt ngang cần gia công thô khuôn khảo sát Kích thước phần tiết diện khảo sát chiều dài đoạn đường dao dịch chuyển hóa trung tâm học liệu Footer PageSố of 126 45 46 48 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page of 126 -7- 16 Hình 2.10 Sơ đồ thuật toán 53 17 Hình 2.11 Bản vẽ chi tiết khuôn 55 18 Hình 2.12 19 Hình 2.13 Mặt phẳng lưới S-V 20 Bảng 2.14 21 Hình 2.15 Quá trình xác định tập điểm V1.S1 69 22 Các giá trị (Vi,Si) thỏa mãn ràng buộc toán tối Bảng 2.16 ưu chế độ cắt phay thô lòng khuôn ép nhựa máy phay CNC DM 55V 70 Sơ đồ lượng dư gia công gia công lòng khuôn phần khảo sát bước gia công thô 56 57 Kết tổng hợp giá trị Ni tương ứng với giá trị Si,Vi 68 23 Hình 3.1 Nhập dòng lệnh 71 24 Hình 3.2 Khai báo dao, khai báo phôi 72 25 Hình 3.3 Nhập thông số gia công bước gia công thô 72 26 Hình 3.4 Đo kiểm tra kích thước phôi 73 27 Hình 3.5 Tiến hành phay khuôn 73 28 Hình 3.6 Khuôn ép khay nhựa hoàn thiện 74 29 Hình 3.7 Ép thử máy ép nhựa FANUC SE100 74 29 Hình 3.8 Chi tiết khay nhựa 74 30 31 Kết tính thời gian gia công gia công với S, V tối ưu Kết tính thời gian gia công gia công Bảng 3.10 với S,V Bảng 3.9 hóa trung tâm học liệu Footer PageSố of 126 76 76 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page of 126 -8- PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp khuôn mẫu đóng vai trò to lớn nhiều lĩnh vực: Dược phẩm, thực phẩm, ngành nhựa [1],[2],[5] Việc nâng cao suất chất lượng chế tạo khuôn cần thiết Để nâng cao suất, chất lượng chế tạo khuôn ép, cần phải sử dụng máy móc, trang thiết bị công nghệ đại, tiên tiến, máy công cụ điều khiển số CNC Các máy móc, trang thiết bị đại đắt tiền, để đảm bảo sử dụng hiệu máy móc, thiết bị việc gia công phải thực chế độ cắt tối ưu Các nghiên cứu trước nhiều lợi ích tối ưu hóa chế độ cắt phay khuôn đem lại[7,8,9] Trên giới, có nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu phay máy phay CNC: Nghiên cứu ảnh hưởng thông số hình học dao thông số chế độ cắt gia công tinh phay ngón[12], lượng chạy dao tối ưu cho phay bề mặt dao phay đầu cầu điều khiển logic mờ[13], nghiên cứu ảnh hưởng chiều sâu cắt, lượng chạy dao, đến nhám bề mặt phay dao phay đầu cầu vật liệu nhôm[10], nhiên chưa có nghiên cứu nhằm tối ưu chế độ cắt phay dao phay ngón hợp kim cứng Qua nghiên cứu thực tế, trình gia công khuôn ép khay nhựa với vật liệu Y8A, gia công máy phay DM-55V dao phay ngón hợp kim cứng công ty khí Cường Phát với chế độ cắt chọn theo kinh nghiệm (S = 255 mm/ph, V = 125 m/ph; t = mm), nâng cao suất, giảm thời gian gia công chi phí gia công áp dụng chế độ cắt tính toán tốt Tác giả muốn tính toán để có chế độ cắt hợp lý – tối ưu nhằm giúp giảm thời gian gia công, nâng cao suất gia công khuôn Việc nghiên cứu áp dụng chế độ cắt tối ưu ứng dụng gia công khuôn ép khay nhựa, vật liệu Y8A, máy phay DM -55V dao phay ngón hợp kim cứng công ty khí Cường Phát có ý nghĩa khoa học, hóa trung tâm học liệu Footer PageSố of 126 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 10 of 126 -9- thực tiễn cao Chính vậy, tác giả chọn đề tài nghiên cứu luận văn thạc sĩ: Tối ưu chế độ cắt phay dao phay ngón hợp kim cứng - Ứng dụng phay thô lòng khuôn ép nhựa Y8A Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 2.1 Ý nghĩa khoa học: Đóng góp vào việc nghiên cứu tối ưu hóa chế độ cắt cho phương pháp phay dao phay ngón hợp kim cứng nhằm giảm thời gian, chi phí gia công khuôn 2.2 Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài giúp cho việc xác định chế độ cắt phay để phay thô lòng khuôn ép nhựa Y8A máy phay DM-55V dao phay ngón hợp kim cứng công ty khí Cường Phát hợp lý hơn, nâng cao hiệu khai thác sử dụng máy Đạt suất cao mà đảm bảo độ xác yêu cầu gia công phay thô lòng khuôn ép nhựa Y8A máy phay DM-55V dao phay ngón hợp kim cứng nhằm giảm thời gian, chi phí gia công khuôn, đem lại hiệu kinh tế thực tiễn cho nhà máy Mục đích, đối tƣợng, phƣơng pháp, nội dung nghiên cứu 3.1 Mục đích nghiên cứu: Mục đích đề tài xây dựng phương pháp tối ưu hóa chế độ cắt phay dao phay ngón hợp kim cứng Ứng dụng cụ thể để gia công phay thô lòng khuôn ép nhựa Y8A máy phay DM – 55V dao phay ngón hợp kim cứng Xác định, lựa chọn thông số chế độ cắt tối ưu(S,V) bước gia công thô gia công phần lòng khuôn khảo sát, đem lại hiệu tổng thể thời gian gia công máy, giảm thời gian gia công khuôn 10% giải toán suất chế tạo khuôn trung tâm học liệu Footer PageSố 10hóa of 126 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 67 of 126 - 66 - Điểm lưới 23 có tọa độ (625.5,154.91), không thỏa mãn ràng buộc công suất cắt gọt cho phép máy [Nc] Vậy điểm 23 điểm không + Xét điểm lưới 24: Điểm lưới 24 có tọa độ (625.5,153.94), tương tự ta có: Nl(24) = 16,001 (kW) Nl(24) = 16,001(kW)>[Nc] = 15,757 (kW) Điểm lưới 24 có tọa độ (625.5,153.94), không thỏa mãn ràng buộc công suất cắt gọt cho phép máy [Nc] Vậy điểm 24 điểm không + Xét điểm lưới 25: Điểm lưới 25 có tọa độ (625.5,152.97), tương tự ta có: Nl(25) = 15,9 (kW) Nl(25) = 15,9(kW)>[Nc] = 15,757 (kW) Điểm lưới 25 có tọa độ (625.5,152.97), không thỏa mãn ràng buộc công suất cắt gọt cho phép máy [Nc] Vậy điểm 25 điểm không + Xét điểm lưới 26: Điểm lưới 26 có tọa độ (625.5,152), tương tự ta có: Nl(26) = 15,799 (kW) Nl(26) = 15,799(kW)>[Nc] = 15,757 (kW) Điểm lưới 26 có tọa độ (625.5,152), không thỏa mãn ràng buộc công suất cắt gọt cho phép máy [Nc] Vậy điểm 26 điểm không + Xét điểm lưới 27: Điểm lưới 27 có tọa độ (625.5,151.03), tương tự ta có: Nl(27) = 15,698 (kW) Nl(27) = 15,698(kW)[Nc] = 15,757 (kW) Điểm lưới 28 có tọa độ (655;151.03), không thỏa mãn ràng buộc công suất cắt gọt cho phép máy [Nc] Vậy điểm 28 điểm không + Xét điểm lưới 29: Điểm lưới 29 có tọa độ (655,150.06), tương tự ta có: Nl(29) = 16,146 (kW) Nl(29) = 16,146(kW)>[Nc] = 15,757 (kW) Điểm lưới 29 : (655,150.06) không thỏa mãn ràng buộc công suất cắt gọt cho phép máy [N c] Vậy điểm 29 điểm không + Xét điểm lưới 30: Điểm lưới 30 có tọa độ (655,149.09), tương tự ta có: Nl(30) = 16,041 (kW) Nl(30) = 16,041(kW)>[Nc] = 15,757 (kW) Điểm lưới 30 có tọa độ (655,149.09), không thỏa mãn ràng buộc công suất cắt gọt cho phép máy [Nc] Vậy điểm 30 điểm không + Xét điểm lưới 31: Điểm lưới 31 có tọa độ (655,148.12), tương tự ta có: Nl(31) = 15,937 (kW) Nl(31) = 15,937(kW)>[Nc] = 15,757 (kW) trung tâm học liệu Footer PageSố 68hóa of 126 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 69 of 126 - 68 - Điểm lưới 31 có tọa độ (655,148.12), không thỏa mãn ràng buộc [Nc] Vậy điểm 31 điểm không + Từ điểm lưới 32 : Theo chiều giảm vận tốc cắt với giá trị V