Tiểu luận Lý thuyết gia công kim loại nâng cao

Header Page of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO GVHD: PGS.TS TRẦN DOÃN SƠN NHÓM THỰC HIỆN: TRẦN THÁI NGUYÊN - MSHV: 91104003 TRẦN HOÀNG PHONG - MSHV:1140395 QUANG NHỰT TRUNG - MSHV:11040404 NGUYỄN HOÀNG VŨ - MSHV:10040431 TPHCM, Ngày 26 tháng 10 năm 2011 Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO NỘI DUNG Phần 1: Qui trình chế tạo dụng cụ phủ I Giới thiệu dụng cụ cắt có lớp phủ Giới thiệu Cấu tạo Một số dụng cụ phủ điển hình II Các loại lớp phủ dụng cụ III Qui trình chế tạo dụng cụ phủ Phần 2: Ví dụ tính kinh tế tiện dao phủ Titan Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO I Giới thiệu dụng cụ cắt có lớp phủ: Giới thiệu: Sự phát triển khoa hoc công nghệ kết hợp với việc cạnh tranh kinh tế đặt yêu cầu cao việc lựa chọn dụng cụ cắt Để thỏa mãn nhu cầu người ta tiến hành tìm kiếm dụng cụ vật liệu cách thử nghiệm nhiều vật liệu khác Những vật liệu dụng cụ cắt phát minh trình thí nghiệm kết nỗ lực lien tục hang nghìn thợ lành nghề, nhà sang chế, nhà công nghệ, kỹ sư… ; phát triển ví trình tiến hóa sinh học Từ biểu đồ ta thấy, việc gia công chi tiết vào năm 1900 nhiều thời gian so với Nguyên nhân việc cải tiến vật liệu dụng cụ nhân tô góp phần tạo nên hiệu suất Một đột phá phát triển dụng cụ cắt vào cuối năm 1960, việc phát triển cacbide thiêu kết với lớp phủ mỏng cacbua Lớp cacbua titanium với độ dày vài micromet làm thay đổi đặc tính dụng cụ cắt so với vật liệu không phủ tăng lên đáng kể, tăng tốc độ cắt lẫn tuổi thọ dụng cụ Trong năm gần đây, công nghệ phủ sử dụng rộng rãi cho dụng cụ như: khoan, ta rô, phay gia công thép gang Vật liệu phủ carbide titanium (TiC), titanium nitride (TiN), Oxyt nhôm (Al2O3), Titanium cacbide nitride (TiNC) vật liệu cứng, có độ chống ăn mòn độ trơ hóa cao, tăng khả chống mài mòn dụng cụ phoi Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Cấu tạo: Sự cải tiến liên kết lớp phủ vật liệu khác đưa đến hệ cacbide thiêu kết phủ Chúng một, hai, ba chí nhiều lơp hơn, lớp phủ có tính chất công dụng định Một số dụng cụ phủ điển hình Mảnh hợp kim dao tiện phủ nhôm – oxit (Al2O3) có lớp phủ + lớp phủ nhôm – Al2O3 + Lớp phủ trung gian Titan – Cacbide – Nitride (TiCN) + Lớp cuối Cacbide thiêu kết Mảnh hợp kim dao tiện phủ nhôm – oxit Al2O3 có lớp phủ + Lớp Al2O3 đánh bong + Lớp thứ Al2O3 + Lớp thứ TiCN + Vật liệu gốm kim loại Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO II Các loại lớp phủ dụng cụ:  S coat – Lớp phủ TiN (Titanium nitride): cho ứng dụng phổ thông Phù hợp với ứng dụng: - Cắt thép - Đột dập tạo hình (khi làm chất liệu có độ cứng thấp) - Khuôn thổi nhựa - Ống bơm bơm phun diesel - Thiết bị y tế  C coat – Lớp phủ TiCN (Titanium carbon nitride): chống mài mòn điều kiện gia công thô Lớp phủ TiCN phân loại tính bền cao độ cứng cực độ Các dụng cụ phủ mang tính bền mòn vượt trội Hệ số ma sát thấp bảo vệ chống lại hàn nguội TiCN không đề xuất cho ứng dụng nhiệt độ cao nhiệt độ vận hành cực đại tương đối thấp Việc gia công ren số ứng dụng phay phù hợp Phù hợp với ứng dụng: - Phay (có dung dịch làm mát, tốc độ cắt trung bình) - Taro cắt ren, ép ren - Đột, đục lỗ với tính học cao - Tạo hình với hợp kim săt thép mangan - Khuôn thổi nhựa (dung dịch tan chảy có chất mài mòn hàm lượng sợi thuỷ tinh cao)  A coat – Lớp phủ TiAlN (Titanium aluminium nitride) : Chống nhiệt mài mòn Mối quan hệ tối ưu hóa ứng suất nén độ cứng lớp phủ Titanium aluminum nitride TiAIN làm tăng tính ổn định lưỡi cắt Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO dụng cụ gia công cắt gọt Sự chống ăn mòn hóa chất cách nhiệt cho phép cắt khô cải thiện độ bền uốn Độ rắn cao lớp phủ đơn mang đến bảo vệ vượt trội chống lại mài mòn ăn mòn Phù hợp với ứng dụng: - Những dụng cụ hợp kim cứng thép gió làm việc nhiệt độ cao (Khoan, tiện, cắt khô, gia công tốc độ cao) Khuôn phun ép nhựa (khuôn với bề mặt có kết cấu, gia công kim loại nóng chảy với cốt sợi thủy tinh) - Các chi tiết động đốt cháy  Lớp phủ Super-A™ : tối ưu hóa cho gia công tốc độ cao vật liệu cứng Độ cứng, khả chống oxy hóa ổn định nhiệt lớp phủ Super-A tối ưu hóa cho ứng dụng gia công khí tốc độ cao vật liệu cứng Thậm chí làm với chất liệu cứng độ bền cao, lớp phủ mang đến bảo vệ chống lại dính mài mòn nhiều dải tốc độ cắt Đặc tính ma sát thấp làm giảm lực cắt hiệu Phù hợp với ứng dụng: - Gia công vật liệu khó (hợp kim titan, inconel) - Độ cứng gia công > 52 HRC - Gia công tốc độ cao - Dao phay ngón hợp kim cứng  Lớp phủ Nano-A™: Lớp phủ vi mô chịu nhiệt chống ăn mòn Lớp phủ PVD Guhring Nano-A Nó lớp phủ đa lớp kết hợp TiAIN AITiN cấu trúc lớp vi mô mang tính chống ăn mòn cứng Do lớp phủ TiAIN có nhiệt độ oxy hóa xấp xỉ 1,650oF độ rắn tăng lên 3,800 (HV 0.05) Cấu trúc lớp vi mô nano-A tạo lựa chọn tốt cho ứng dụng thông thường ALTiN, thép vật liệu có độ cứng lớn 45HRC Mặt khác kết thử nghiệm Nano-A lớp phủ tốt cho Phù hợp với ứng dụng: Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO - Dụng cụ cắt hợp kim cứng sử dụng cho thép hợp kim, thép không rỉ, vật liệu hàng không vũ trụ (khoan, phay, tiện)  F coat – Lớp phủ FIREX® : chịu nhiệt chống mài mòn nhiều lớp FIREX lớp phủ đa lớp, lớp phủ cung cấp khả chống va chạm lớp phủ TiCN cộng với khả chống nhiệt lớp phủ TiAlN Lớp phủ vạn phát triển ban đầu cho gia công khô sau trở thành lớp phủ chống nhiệt phổ biến FIREX kết hợp đa lớp lớp phủ TiN TiAIN cung cấp ổn định nhiệt chống mài mòn nhiệt độ cao ứng dụng không phát sinh nhiệt lớn Phù hợp với ứng dụng: - Dụng cụ cắt hợp kim cứng thép gió cô ban (khoan, phay, tiện) - Chày đột dập - Chi tiết chịu mòn - Dao phay lăn răng, dao chuốt  Lớp phủ Nano-FIREX® : Thế hệ FIREX Lớp phủ FIREX lớp phủ PVD cứng có kết hợp tính chịu mòn chống nhiệt TiAIN với khả lớp phủ thông dụng vạn TiN, tất cấu trúc đa lớp TiAIN cấu trúc gia tăng nhiệt độ oxy hóa (nhiệt độ mà lớp phủ kết hợp với oxy không khí bị phá vỡ), hay nhiệt độ vận hành lên tới 1,470oF Nhiệt độ cao nhiều so với TiCN – có nhiệt độ oxy hóa 840oF Đặc tính khác lớp phủ TiAIN nhiệt độ cao lớp phủ có độ cứng bề mặt xỉ 3,300 (HV 0.05), gấp lần độ cứng TiCN Cấu trúc đa lớp kết hợp TiAIN với TiN cải thiện khả chịu mài mòn va đập mà lớp phủ lớp hay lớp phủ đơn tiêu chuẩn Lớp phủ Nano-FIREX® Guhring có thành phần TiAlN/TiN giống lớp FIREX tiêu chuẩn, có kết cấu đa lớp nhỏ Nano-FIREX có nhiều lớp mỏng kết Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO hợp với độ dày phủ so với lớp FIREX ban đầu Điều làm tăng đặc tính bảo vệ, đặc biệt ứng dụng có va đập chủ yếu Phù hợp với ứng dụng: - Dụng cụ cắt hợp kim cứng thép gió cô ban (khoan, phay, tiện) - Chày đột dập - Chi tiết chịu mòn - Dao phay lăn răng, dao chuốt  M-coat – Lớp phủ MolyGlide® ( MoS 2) : Giảm bám dính chất liệu Lớp phủ MolyGlide, với hệ số ma sát thấp, đặc tính trợt cao, triển khai chủ yếu giảm bớt tính bám dính (mài mòn, bán dính, hàn lạnh) chịu gia công thiếu bôi trơn chạy khô.Nó chủ yếu chống tượng bề mặt mỏi (ăn mòn điểm) ô xi hóa tribo (sự ăn mòn ma sát) thường gọi “teflonlike” Phù hợp với ứng dụng: - Đột dập tạo hình (ít chất bôi trơn làm việc khô) - Phun ép nhựa (chạy khô dụng cụ chuyển động) - Bánh răng, vòng bi có mức độ áp lực bề mặt cao - Thành phần xác, chủ yếu động đốt - Hệ thống mà không cần bôi trơn (làm phòng công nghệ) - Công nghệ chất lỏng - Dụng cụ cắt (gia công nhôm) Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO III Qui trình chế tạo dụng cụ phủ: Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Nguyên liệu chế tạo bao gồm: - Bột cô ban - Bột cacbide –Wolfram - Các thành phần phụ: Cacbide titan, Cacbide tantan… Footer Page 10 of 126 Header Page 13 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Bước 4: Với insert gốm hay CBN, phải mài sửa lưỡi để tăng cứng Bước 5: Với số kiểu insert, phải vê tròn phần lưỡi cắt để tăng cứng Footer Page 13 of 126 Header Page 14 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Bước 6: Phủ insert, với nhiều lớp phủ khác Có hai phương pháp phủ PVD & CVD Phủ PVD gì? Phương pháp bay lắng đọng vật lý (PVD) thuật ngữ dùng để diễn tả tập hợp trình phủ lớp màng mỏng thực điều kiện chân không (10-2 đến 10-4 Torr) Các trình bao gồm phát ion dương nhiều kim loại khác Các ion kim loại tác động với ion khí gas tạo hỗn hợp khác Kết tạo mối liên kết học lớp màng phủ với Phủ CVD gì? Phương pháp bay lắng đọng hóa học (CVD) tạo lớp màng mỏng nhờ liên kết dạng khuếch tán, kết phản ứng pha khí với bề mặt nung nóng Sản phẩm cuối tạo lớp màng phủ cứng chịu mài mòn có liên kết mạnh với vật liệu CVD nhiều cúng gọi phương pháp phủ nóng, trình thực nhiệt độ 19000F Với lý đó, trình xử lý nhiệt chân không, phủ bề mặt phát triển cho phần tử làm thép dụng cụ Tại phải sử dụng phủ PVD và/ CVD Chưa quan tâm tới ứng dụng cụ thể, lý để sử dụng PVD và/hoặc CVD đơn giản, toán kinh tế: Làm giảm chi phí sản phẩm Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Bài toán tiết kiệm chi phí xác định dễ dàng sau: Giảm thời gian gia công, thời gian thay dụng cụ + Tăng tốc độ gia công = Tiết kiệm Phủ PVD & VCD nâng cao tuổi thọ hiệu suất dụng cụ Mặc dù phương pháp phủ khác có đặc tính khác nhau, để đánh giá hiệu ứng dụng riêng có đặc trưng chọn làm sở, là: Độ cứng Ma sát Vật liệu Thép dụng HSS ụ Độ cứng (HRC) 58 - 62 62 - 65 Hợp kim PVD ứng CVD 70 - 76 > 80 & So với dụng cụ có không phủ việc phủ có hệ số ma sát nhỏ nhiều Đối với dụng cụ tạo hình biến dạng, hệ số ma sát thấp có nghĩa làm giảm áp lực tác dụng Trong ứng dụng dụng cụ cắt, giảm hệ số ma sát làm giảm phát sinh nhiệt trình gia công, làm chậm trình phá hủy lưỡi cắt Còn ứng dụng có ma sát trượt, lớp phủ có xu hướng làm giảm bám dính vật liệu cho phép trình di chuyển tương đối bị hạn chế Mức độ nâng cao tuổi thọ dụng cụ sau phủ PVD & CVD Theo đánh giá sơ bộ, tuổi thọ dụng cụ phủ thường gấp từ -3 lần so với không phủ Tuy nhiên nhiều trường hợp, ứng dụng cụ thể cho thấy tuổi thọ tăng gấp 10 lần Độ dày trung bình lớp phủ Dộ dày trung bình lớp phủ PVD - 5mm CVD - 10mm Nhiệt độ trình phủ Nhiệt độ trình phủ PVD từ 200 - 7500F Còn nhiệt độ cho trình phủ CVD 19000F,vì số thép dụng cụ bị trình phủ Sau phủ phải xử lý nhiệt chân không cho thép dụng cụ để đạt độ cứng yêu cầu Các vật liệu phù hợp cho phủ PVD & CVD Thép gió (HSS), hợp kim cứng, nhiều thép dụng cụ khác sử dụng để phủ PVD CVD Thời gian phủ PVD CVD Chu kì phủ trung bình PVD từ - ngày, từ - ngày CVD Với số loại phủ vật liệu DLC, Al2O3 thời gian ngắn Footer Page 15 of 126 Header Page 16 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Bước 7: Kiểm tra lần cuối, in ký hiệu, đóng hộp lưu kho Footer Page 16 of 126 Header Page 17 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Một số hình ảnh dụng cụ phủ: Footer Page 17 of 126 Header Page 18 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Phần 2: TÍNH KINH TẾ KHI TIỆN MẶT TRỤ NGOÀI 2.1 Chọn lượng chạy dao Trong gia công tinh, việc chọn lượng chạy dao phù hợp cho bề mặt chấp nhận Trong trường hợp việc chọn dựa theo người thiết kế đưa yêu cầu đặc biệt bề mặt sau gia công Trong kế hoạch gia công thô, việc chọn lượng chạy thích hợp cần thiết trước tiên để xem xét ảnh hưởng tốc độ cắt lượng lượng chạy dao dựa vào tuổi thọ dụng cụ cắt Nếu thay đổi tốc độ cắt không ảnh hưởng đến thông số hình học trình gia công, không ảnh hưởng đến việc tiêu thụ lượng mà ảnh hưởng đến nhiệt cắt sinh dao.Vì việc thay đổi giá trị vận tốc cắt lượng chạy dao ảnh hưởng đến nhiệt cắt dao Tuy nhiên, việc tăng lượng chạy dao không ảnh hưởng đến tốc độ trượt tương đối bề mặt làm mòn dao, ngược lại tốc độ trượt thay đổi theo tỉ lệ với vận tốc cắt Vì mòn dao kết nhiệt cắt vận tốc trượt tương đối Sự mòn dao gia tăng tăng vận tốc cắt dẫn đến kết tuổi thọ dao giảm so với việc gia tăng lượng chạy dao Nhìn chung, gia công thô chi phí sản xuất tăng để trả cho việc tăng lượng chạy dao trả cho việc gia tăng tốc độ cắt, việc tăng lượng chạy dao làm tăng lực cắt việc tăng tốc độ cắt không Vì tồn giới hạn việc gia tăng lượng chạy dao phụ thuộc vào khả chịu đựng lực cắt lớn dụng cụ cắt máy công cụ Một nguyên tắc đưa việc chọn điều kiện cắt tối ưu gia công thô lượng chạy dao đặt giá tri lớn 2.2 Chọn tốc độ cắt Hai tiêu chí khác biệt dùng việc chọn vận tốc cắt cho qui trình gia công là: chi phí sản xuất nhỏ thời gian sản xuất nhỏ Việc chọn tốc độ cắt tốt cho giá thành nhỏ Xem xét trình gia công tiện trụ Trong trường hợp này, thời gian tiêu tốn cho người vận hành máy lô sản xuất có Nb chi tiết chia thành ba loại: Thời gian không sản xuất Nbtl tl thời gian để đặt chi tiết lên lấy chi tiết xuống quay chỉnh dao để bắt đầu cắt Tổng thời gian gia công Nbtm tm thời gian gia công cho chi tiết Thời gian tổng cộng liên quan đến việc thay đổi dao mòn Nbtct tct thời gian thay dao, Nt số lượng dao sử dụng Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Nếu M tổng chi phí cho người vận hành máy (gọi chung chi phí phải trả), Thì chi phí tổng cộng M(Nbtl + Nbtm + Nttct) (1) Để tính chi phí này, phải cộng thêm vào chi phí mua dụng cụ sử dụng NtCt Nt số lượng dao sử dụng Ct giá dao Chi phí sản xuất trung bình cho chi tiết viết: C pr  Mt1  Mt m  M Nt N t ct  t t ct Nb Nb (2) Đại lượng công thức chi phí không sản xuất, không thay đổi cho trình gia công đặc biệt Đại lượng thứ hai chi phí gia công, chi phí giảm gia tăng tốc độ cắt với lượng chạy dao không đổi Các đại lượng cuối chi phí dụng cụ, chúng tăng gia tăng tốc độ cắt Để tính toán số dao dùng loạt gia công chi tiết, điều cần thiết phải biết mối quan hệ tốc độ cắt tuổi bền dao Biểu đồ Taylor’s mối quan hệ Ta có: v  tr    vr  t  Trong n v: tốc độ cắt t: tuổi bền dao n: số tr: tuổi bền dao tương ứng với tốc độ cắt vr Giá trị tr tìm thấy kinh nghiệm việc gia công từ bảng kê thiết lập Hệ số n phụ thuộc vào vật liệu làm dao Đối với thép gió: n  0.125 Đối với thép hợp kim cứng: 0.25 < n < 0.3 Footer Page 20 of 126 (3) Header Page 21 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Đối với vật liệu ceramic (gốm sứ): 0.5 < n < 0.7 Tuổi bền t cuả dao: 1/ n v  t  tr  r   v (4) Cần ý theo truyền thống phương trình tuổi bền dao Taylor áp dụng đơn vị đo Anh từ phương trình v.t n  C (5) Trong v tính feet/phút, t tính phút, C tốc độ cắt cho phút tuổi bền dao, đơn vị đo feet/phút Từ phương trình (3) ta vr     C  t r  n (6) Suy vr     C  t r  n (7) Số dao Nt dùng loạt sản xuất chi tiết cho Nbtm/t, giả định dao luôn tiếp xúc với chi tiết lúc gia công N t t m tm   Nb t tr v   vr 1/ n    (8) Cuối thời gian gia công cho chi tiết là: tm  K v (9) Trong v tốc độ cắt, K số cho gia công riêng Nếu tiện trụ K có giá tri: K = πdwlw/f Trong đó: Footer Page 21 of 126 lw chiều dài tiện Header Page 22 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO dw đường kính phôi f lượng ăn dao Mối quan hệ chi phí sản xuất tốc độ cắt dựa vào thay biểu thức (8) (9) vào biểu thức (2): C pr  Mt1  MKv 1  K 1/ n r r v t (Mtct  Ct )v (1n ) / n (10) Để tìm tốc độ cắt vc cho chi phí nhỏ  n Mt r vc  vr    n Mtct  Ct    n (11) Công thức (11) tốc độ tối ưu độc lập với cỡ lô sản xuất liên quan đến thời gian không sản xuất Để tốc độ cắt cho chi phí sản xuất lớn (thời gian sản xuất nhỏ nhất) tính toán tương tự trình bày Trong trường hợp này, điểm đặc trưng biểu thức (2) đưa thời gian sản xuất trung bình cho chi tiết là: t pr  t1  t m  Nt t ct Nb (12) Thay biểu thức (8), (8) vào (12) ta tốc độ cắt vp cho thời gian sản xuất nhỏ  n tr v p  v r    n t ct    n (13) 2.3 Tuổi thọ dụng cụ cắt để chi phí thấp thời gian sản xuất nhỏ Trong viêc thực phân tích qui trình gia công chọn biểu thức thích hợp cho tuổi bền dụng cụ tối ưu cho chi phí thấp tc tuổi bền dụng cụ tối ưu cho thời gian sản xuất nhỏ tc: tuổi bền dụng cụ cho chi phí thấp tp: tuổi bền dụng cụ cho thời gian sản xuất nhỏ Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Từ biểu thức (11), (13), (4) biến đổi ta được: tc  C  1 n   t ct  t  n  M (14)  1 n tct n (15) Và Trong thực tế hệ số (1-n)/n = cho thép gió, cho thép hợp kim, cho vật liệu ceramic với giá trị ta tính cho: Thép gió: C   t c  7 t ct  t  M  (16) t p  7t ct (17) C   t c  3 t ct  t  M  (18) t p  3tct (19) Thép hợp kim: Ceramic: t c  t ct  Ct M (20) (21) t p  t ct Vận tốc cắt: Footer Page 23 of 126 n t vc  vr  r  tc    t v p  vr  r t  p     (22) n (23) Header Page 24 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Từ biểu thức trên, để tính toán ta phải biết trước thời gian thay dao tct, chi phí mua dụng cụ cắt Ct, chi phí máy người vận hành M tốc độ cắt vr ứng với tuổi bền tr dao riêng biệt 2.4 Sự ước tính hệ số cần thiết để xác định điều kiện tốt Chi phí máy móc chi phí cho người vận hành bao gồm định mức phải trả cho người vận hành kết hợp thêm chi phí phụ cho công việc định mức hao mòn máy công cụ kết hợp thêm chi phí phụ sử dụng nó.Và công thức áp dụng hầu hết trường hợp là: M = W0 + (phần trăm chi phí phụ người vận hành/100)W0 + Mt + (phần trăm chi phí phụ máy/100)Mt (23) Trong W0: định mức tiền lương người vận hành Mt: định mức hao mòn máy công cụ Phần trăm chi phí phụ người vận hành từ 100% đến 300% Chi phí phụ máy bao gồm chi phí cho công suất tiêu thụ, chi phí bảo dưỡng máy móc, có khả có chi phí chuẩn độ lại máy Chu kỳ đến 10 năm tùy thuộc vào loại máy Định mức hao mòn máy tính bởi: Mt = chi phí máy ban đầu/(số làm việc năm* thời gian khấu hao) (25) Phương pháp sử dụng để dự đoán chi phí dụng cụ phụ thuộc vào loại dụng cụ sử dụng Đối với dụng cụ mài lại ta dự đoán chi phí cho cạnh sắc dao: Ct = chi phí mài + giá dụng cụ/số lần trung bình mài lại (26) Đối với dụng cụ có sử dụng miếng ghép dung lần Ct tính theo phương trình: Ct = giá miếng ghép/số cạnh cắt trung bình miếng ghép + giá thân dao/số cạnh cắt sử dụng tuổi thọ dao (27) Thời gian thay dao tct dụng cụ có sử dụng miếng ghép là: tct = thời gian quay mặt dao* (số cạnh cắt trung bình miếng ghép – 1)/ số cạnh cắt trung bình miếng ghép (28) Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Ví dụ tinh kinh tế gia công tiện mặt trụ Có xưởng nhận gia công thô lô lớn trục thép tiện thô với đường kính chi tiết d w  30mm chiều dài tiện l w  100mm với lượng ăn dao f  0,15mm Một dao cắt dao phủ Titan dùng số thích hợp biểu thức Taylor cho cho tuổi bền điều kiện thuê mướn sau: n = 0,25, vr = 6,09 m/s tr = 60s (C = 1200 ft/min) Chi phí ban đầu máy 150000000 VND khấu hao năm Tiền lương công nhân giả thuyết 4,2 triệu đồng/tháng (W0= VND/s), chi phí phụ cho người vận hành máy 150% Thời gian thay dao cài đặt máy 300s, chi phí cho việc mài dao 15000 VND Giá ban đầu dao 350000 VND, trung bình mài lại lần, thời gian thay dao tCt = 350s Cuối cùng, thời gian không sản xuất cho chi tiết t l  150 s Định mức cho máy cho người vận hành M: Nếu máy dùng giờ/ ngày, ngày/ tuần, 50 tuần/ năm, thời gian làm việc năm 7,2 Ms (7 x 106 s) Chi phí khấu hao máy áp dụng công thức (25) là: Mt  150000000  3,4722VND / s 7,2.10 6.6 Vì chi phí cho người vận hành máy áp dụng công thức (24): M  7 150 150  3,4722  3,4722  26,18VND / s 100 100 Chi phí để cung cấp lưỡi cắt sắc nhọn Ct: áp dụng công thức (26) Ct  15000  350000  58750VND 3.Tuổi bền dao tc tốc độ cắt vc chí phí nhỏ tuổi bền tốc độ cắt vp để thời gian sản xuất nhỏ Vì từ công thức (20) tuổi bền dụng cụ ceramic cho cho chi phí nhỏ nhất: t c  tCt  Ct 58750  350   2594 s  43,2 phút M 26,18 Và tương đương với tốc dộ cắt cho công thức (6.22): t vc  vr  r  tc n   60    6,09.   2594   0,  0, 436m / s Từ công thức (21), tuổi bền dao dụng cụ ceramic cho thời gian sản xuất nhỏ là: t p  t Ct  350s tương đương với tốc độ cắt theo công thức (23) là: Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO t v p  vr  r t  p n 0,    6,09. 60   1,772m / s   350   Tùy thuộc vào điều kiện đưa tính kinh tế vận hành thời gian sản xuất ưu tiên, nhìn chung phải xem xét với tốc độ cắt vc vp đưa đến tính hiệu gia công Vì đa số máy công cụ sản xuất với chọn lựa có giới hạn vận tốc trục chính, tốc độ trục chọn cho tốc độ cắt phạm vi này, có lẽ hầu hết tốc độ trục chọn cho tốc độ cắt gần với tốc độ cắt cho chi phí nhỏ Điều thật quan tâm để tính toán chi phí cho chi tiết thời gian sản xuất tương ứng với hai tiêu chí chi phí nhỏ thời gian sản xuất nhỏ a) Tính toán chi phí nhỏ theo vc Thời gian tiêu tốn để gia công chi tiết t m cho bới công thức (9):  d w lw  30.10 3.100.10 3   144 s  2,4 phút vc f 0, 436.0,15.10 3 tm  Khi tuổi bền dao t c  2594 s , dao gia công 2594  18 chi tiết, tỉ số 144 Nt/Nb = 1/18 Vì vậy, chi phí cho chi tiết là: + Chi phí không sản xuất: M tl  26,18.150  4020VND + Chi phí gia công: M t m  26,18.144  3859VND + Chi phí dao cắt Nt (M t Ct  Ct )  (26,18.350  58750)  3773VND Nb 18 Do chi phí tổng cộng: C pr  11373VND Thời gian sản xuất tính theo công thức (6.12) Vì thời gian cho chi tiết là: + Thời gian không sản xuất : + Thời gian gia công: t m  144 s + Thời giant thay dao: Nt t Ct  350  19,44 s Nb 18 t l  150 s Do thời gian sản xuất tổng cộng là: t pr  313s  5.2 phút b Tính thời gian sản xuất nhỏ theo vP Thời gian tiêu tốn để gia công chi tiết t m cho bới công thức (9): tm  Footer Page 26 of 126  d w l w  30.10 3.100.10 3   35s  0,6 phút vp f 1,772.0,15.10 3 Header Page 27 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Khi tuổi bền dao t p  350s , dao gia công 350  10 chi tiết, tỉ số Nt/Nb = 35 1/10 Vì vậy, chi phí cho chi tiết là: + Chi phí không sản xuất: M tl  26,18.150  4020VND + Chi phí gia công: M t m  26,18.35  916VND + Chi phí dao cắt Nt (M tCt  Ct )  (26,18.350  58750)  6791VND Nb 10 Do chi phí tổng cộng: C pr  11772VND Thời gian sản xuất tính theo công thức (6.12) Vì thời gian cho chi tiết là: + Thời gian không sản xuất : + Thời gian gia công: t m  35s + Thời giant thay dao: Nt tCt  350  35s Nb 10 t l  150 s Do thời gian sản xuất tổng cộng là: t pr  220 s  3.7 phút Nhận xét: dựa vào ví dụ ta thấy tốc độ cắt tăng thời gian gia công giảm nhiên chi phí cắt tăng tuổi bền dao bị giảm xuống ngược lại Do tùy vào điều kiện gia công cụ thể mà có lựa chọn tốc độ cắt hợp lý Footer Page 27 of 126 ... Page 17 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Một số hình ảnh dụng cụ phủ: Footer Page 17 of 126 Header Page 18 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Footer Page... of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO III Qui trình chế tạo dụng cụ phủ: Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Nguyên liệu chế... Page 15 of 126 TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI NÂNG CAO Bài toán tiết kiệm chi phí xác định dễ dàng sau: Giảm thời gian gia công, thời gian thay dụng cụ + Tăng tốc độ gia công = Tiết kiệm