Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến độ chính xác gia công khi tiện cao tốc trên máy tiện CNC với vật liệu là thép c45

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THÀNH CÔNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG KHI TIỆN CAO TỐC TRÊN MÁY TIỆN CNC VỚI VẬT LIỆU LÀ THÉP C45 Chuyên ngành : CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS TRƯƠNG HOÀNH SƠN Hà Nội – 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác, trừ phần tham khảo ghi rõ luận văn Tác giả Nguyễn Thành Công MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục PHẦN MỞ ĐẦU ………………………………………………………………… Lý lựa chọn đề tài Lịch sử nghiên cứu Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng phạm vi nghiên cứu 4 Tóm tắt luận điểm đóng góp đề tài 5 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU…………… Tổng quan gia công cao tốc 1.1 Định nghĩa gia công cao tốc 1.2 Yêu cầu thiết bị cho gia công cao tốc 1.3 Ưu điểm gia công cao tốc 12 Tổng quan nghiên cứu 13 Giới hạn nghiên cứu đề tài 18 3.1 Tính cấp thiết đề tài 18 3.2 Giới hạn nghiên cứu đề tài 19 Kết luận 20 CHƯƠNG ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG…………………………………… 22 Độ xác gia công 22 1.1 Khái niệm độ xác gia công 22 1.2 Các nguyên nhân gây sai số gia công 24 1.3 Các phương pháp đạt độ xác gia công 25 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ xác gia công 28 1.5 Khả đạt độ xác phương pháp gia công cắt gọt 33 1.6 Mỗi liên hệ độ nhám độ xác kích thước 35 1.6.1 Độ nhấp nhô tế vi 36 1.6.2 Ảnh hưởng độ nhám tới khả làm việc chi tiết máy 39 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám gia công cao tốc 45 2.1 Lực cắt 45 2.2 Biến dạng dẻo 48 2.3 Nhiệt cắt độ mòn dao 49 2.4 Rung động 53 Những kết nghiên cứu đạt việc nghiên cứu đến độ nhám 54 3.1 Các kết công cụ truyền thống 54 3.2 Các kết có máy CNC 59 Kết luận 60 CHƯƠNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN 61 Xây dựng mô hình thực nghiệm 61 Các thông số thí nghiệm 67 Thực thí nghiệm thu thập số liệu 68 CHƯƠNG XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 71 Ảnh hưởng vận tốc cắt tới độ nhám bề mặt 71 Ảnh hưởng lượng chay dao tới độ nhám bề mặt 75 Kết luận chương 78 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 80 Kết luận chung 80 Hướng nghiên cứu 80 LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………… 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong năm gần đây, tiến công nghệ chế tạo dụng cụ cắt việc đời nhiều loại máy CNC mới, cho phép nâng cao tốc độ gia công nên công nghệ gia công cao tốc máy CNC áp dụng rộng rãi sản xuất Qua nghiên cứu tổng quan trình gia công cao tốc, tìm hiểu công trình nghiên cứu nước giới tiện cao tốc có vị trí quan trọng ngành khí xác khả gia công tốc độ cao vật liệu có độ cứng, độ bền cao, cho độ xác gia công cao mà nâng cao suất, giảm giá thành gia công, tăng sức cạnh tranh thị trường Việc nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt trình gia công tiện cao tốc tới độ nhám bề mặt sở để tìm biện pháp nâng cao chất lượng gia công Tuy nhiên việc nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ tới chất độ nhám bề mặt gia công phương pháp tiện cao tốc gắn liền với điều kiện công nghệ cụ thể chưa làm rõ Với lý tác giả lựa chọn đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến độ xác gia công tiện cao tốc máy tiện CNC với vật liệu thép C45 ” Nhằm góp phần làm rõ ảnh hưởng chế độ cắt đến độ xác gia công với vật liệu cụ thể thép C45 Lịch sử nghiên cứu Trên giới, có nhiều đề tài nghiên cứu gia công cao tốc, nhiên chưa có công trình nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến chất lượng bề mặt tiện cao tốc máy tiện CNC với vật liệu thép C45 Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu - Mục đích nghiên cứu: Tìm mối quan hệ tốc độ cắt, lượng chạy dao tới độ nhám bề mặt (Ra, Rz), từ đánh giá mức độ ảnh hưởng chế độ cắt tới chất lượng gia công - Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến chất lượng gia công thông qua việc nghiên cứu ảnh hưởng thông số chế độ cắt đến độ nhám bề mặt nhằm nâng cao chất lượng gia công phương pháp tiện cao tốc máy tiện CNC - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ cắt V(m/ph), lượng chạy dao S(mm/vòng) tới độ nhám bề mặt chi tiết máy (Ra Rz) tiện cao tốc máy tiện CNC với vật liệu thép C45 Nội dung đề tài: Đề tài gồm chương Chương chương 2: Nghiên cứu tổng quan: Nghiên cứu sở lý thuyết tiện cao tốc, độ xác gia công, ảnh hưởng yếu tố đến độ nhám bề mặt chi tiết tiện cao tốc, ảnh hưởng yếu tố công nghệ tiện cao tốc đến chất lượng bề mặt gia công Chương chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm: Xây dựng mô hình thực nghiệm tiến hành thí nghiệm Nghiên cứu ảnh hưởng hai thông số công nghệ lượng chạy dao (S) tốc độ cắt (V) đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công Sau đề tài hoàn thành giúp nhà kỹ thuật hiểu rõ mối quan hệ tốc độ cắt, lượng chạy dao với độ nhám bề mặt gia công cao tốc thực máy tiện CNC xác định chế độ cắt tối ưu gia công vật liệu thép C45 Từ cao suất chất lượng gia công Phương pháp nghiên cứu Đề tài nghiên cứu phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm - Phân tích tiện cao tốc - Xây dựng mô hình thực nghiệm tiện cao tốc - Thí nghiệm sử lý số liệu - Phân tích đánh giá kết thực nghiệm CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU Tổng quan gia công cao tốc 1.1 Định nghĩa gia công cao tốc Trong năm gần gia công với tốc độ cao phát triển với tiến vượt bậc nhờ phát triển máy công cụ hệ điều khiển So với phương pháp cắt gọt truyền thống gia công cao tốc cắt bỏ kim loại với tốc độ cao tăng khả nâng cao suất, độ xác chất lượng chi tiết gia công giảm chi phí sản xuất thời gian gia công Nhờ có chế độ cắt cao lực cắt thấp làm giảm trình mòn dụng cụ tăng tuổi thọ dao Bề mặt chi tiết qua gia công cao tốc đạt độ bóng cao so sánh với phương pháp gia công khác như: Mài, gia công băng tia lửa điện …Ngoài thuật ngữ (High Speed Machining-HSM) nói có thuật ngữ sau ám gia công cao tốc: High-Velocity Machining, High Performance Machining, High Efficiency Machining, High Agile Machining High Productivity Machining Theo cách hiểu thông thường gia công cao tốc (High Speed Machining-HSM) gia công với tốc độ trục cao tốc độ chạy dao thấp High Efficiency Machining có tốc độ chạy dao cao tốc độ cắt trung bình Định nghĩa: Định nghĩa gia công cao tốc đưa Carl Salomon vào năm 1931 Ông cho tốc độ cắt đạt 5-10 lần tốc độ cắt truyền thồng nhiệt độ phoi giảm Thật có nhiều cách khác để định nghĩa gia công cao tốc dựa vào yếu tố sau: - Gia công với tốc độ cắt cao - Gia công với tốc độ quay trục cao - Gia công với lượng ăn dao cao - Gia công với tốc độ cắt cao lượng ăn dao cao - Gia công với suất cao Thực tế gia công cao tốc không đơn giản cắt với tốc độ cao Nó phải xem trình gia công mà bước gia công thực phương pháp thiết bị gia công cụ thể Theo báo cáo khoa học: Gia công cao tốc – Phương pháp gia công đại nhóm tác giả: Giáo sư Lucjan Przybylski Tiến sĩ Bogdan Slodki - Đại học Công nghệ, Viện Kỹ thuật sản xuất Nội dung báo cáo tác giả muốn làm rõ định nghĩa gia công cao tốc đưa giới hạn chế độ cắt gia công cao tốc vật liệu khác tương ứng với dụng cụ cắt Tùy theo loại vật liệu mà dải (vùng) tốc độ gia công cao tốc khác nhau, theo bảng phía dưới: Bảng 1.1 Vận tốc cắt gia công thường gia công cao tốc số vật liệu Dao phủ WC, PCV, Dao phủ WC, CBN Ceramic PCD Vật liệu Nhôm Gang Thép Titan Gang mềm Gang dẻo Thép cán Thép hợp kim Thép không gỉ Thép 65HRC Gia công thường Vc(m/ph) > 305 Gia công cao tốc Vc (m/ph) >3050 Gia công thường Vc (m/ph) >610 Gia công cao tốc Vc (m/ph) 3658 152 107 107 76 366 244 366 244 366 244 366 213 1219 914 610 366 107 152 152 274 24 122 38 61 46 (WC) 30 (WC) 91(Ceramic, 183(Ceramic, CBN) CBN) 46 91 Gia công cao tốc gia công với tốc độ trục cao có nhiều ứng dụng gia công cao tốc thực với máy có tốc độ bình thường Gia công cao tốc thường sử dụng gia công tinh thép với việc sử hai yếu tố tốc độ cao lượng ăn dao cao Về bản, gia công cao tốc kết hợp tốc độ trục máy cao (high spindle speed), lượng ăn dao lớn (high feed), hệ điều khiển CNC cao cấp Tốc độ trục khoảng 8000 (vg/ph) điểm khởi đầu cho gia công cao tốc Trong thực tế, tốc độ cao cho gia công cao tốc máy công cụ ngày tăng, lên đến 40.000 (vg/ph) Tốc độ ăn dao trung bình 10 (m/ph) tốc độ di chuyển nhanh lên đến (40m/ph) cao Công suất động trục 15 kW 1.2 Yêu cầu thiết bị cho gia công cao tốc Những phát gia công cao tốc phát triển liên tục ứng dụng ngành: Công nghệ ôtô, phận máy bay, ngành công nghiệp điện tử sản xuất sản phẩm khí Nhờ phát gia công cao tốc dẫn đến phát triển máy công cụ có tốc độ cắt cao góp phần vào phát triển gia công cắt gọt Gia công cao tốc áp dụng trung tâm gia công truyền thống với tùy chọn tốc độ trục cao Hiện gia công cao tốc (High Speed Machining-HSM) xem lĩnh vực ngành chế tạo máy Thực gia công cao tốc không mới, thực hiên cách 30 năm Gần đây, với phát triển vượt bậc ngành chế tạo máy với công nghệ liên quan máy tính, dao cắt, máy công cụ, điều khiển CNC, hệ thống CAM, gia công cao tốc ngày quan tâm Các ứng dụng chủ yếu thúc đẩy công nghệ theo hướng gia công cao tốc là: chế tạo khuôn mẫu, chế tạo chi tiết ngành ôtô gia công chi tiết ngành hàng không…v.v Rất khó để nêu lên định nghĩa chung gia công cao tốc Tốc độ gia công cụ thể cho ứng dụng Ví dụ tốc độ gia công cao tốc gia công thép vào khoảng 400 (m/ph) giá trị chưa phải giá trị tốc độ gia công cao tốc gia công gang Nói chung, để định nghĩa gia công cao tốc dựa vào yếu tố sau: tốc độ cắt cao, tốc độ quay trục cao, lượng ăn dao cao, tốc độ cắt cao lượng ăn dao cao suất cao Tốt nói gia công cao tốc có nghĩa cắt gọt vật liệu nhanh bình thường cho công đoạn cụ thể Hình 1.1 Máy gia công cao tốc Quantum AS với tốc độ trục 12.000 vg/ph, tốc độ chạy dao nhanh lên đến 30 m/ph Trong số trường hợp người ta sử dụng máy truyền thống để gia công cao tốc Tuy nhiên, nói chung, để thực gia công cao tốc máy có yêu cầu đặc biệt Sau số yêu cầu cụ thể: • Động dẫn động trục Công suất động trục phải đủ lớn cần có lượng công suất đáng kể để quay trục tốc độ cao • Trục ổ đỡ trục Độ cứng vững tĩnh động trục phải cao Trục phải có độ cứng vững độ ổn định nhiệt cao Các ổ đỡ phải có tần số quay vòng cao Kích thước ổ, kiểu ổ, số ổ, tải, kiểu bôi trơn ổ vật liệu làm ổ yêu cầu phải kiểm tra gắt gao cho máy công cụ gia công cao tốc Kiểu ổ đỡ lai hoàn toàn ceramic cần thiết cho gia công cao tốc 2.2.1 Với vận tốc cắt (V) thay đổi thực mẫu với S không đổi, chọn S = 0,05 (mm/vòng) ta bảng số liệu thí nghiệm sau: V 200 250 300 350 400 450 TT Với thông số dao thực chọn ta có số công nghệ gia công máy tiện CNC sau: TT n 1274 1592 1911 2229 2548 2866 (vòng/phút) 2.2.2 Với vận tốc cắt (Vc) không đổi, chọn V = 450 (m/phut) thực mẫu với S thay đổi, ta bảng số liệu thí nghiệm sau: S(mm/vòng) TT 0,01 0,02 0,03 0,05 0,07 0,1 Với thông số dao thực chọn ta có số công nghệ gia công máy tiện CNC sau: TT n 2866 2866 2866 2866 2866 2866 (vòng/phút) Thực thí nghiệm thu thập số liệu Tiến hành thí nghiệm với chi tiết đánh số thứ tự từ ÷ Tiến hành tiện mặt trụ chi tiết với thông số chế độ cắt theo phiếu thực thí nghiệm Sau thực cắt xong tiến hành làm bề mặt vừa gia công dung dịch (xeton) làm dầu phoi thực đo Mỗi lần đo làm lần lấy kết trung bình kết thể phía bảng phía : 68 3.1 Thí nghiệm ảnh hưởng vận tốc tới độ nhám Khi V thay đổi, S =0,05 (mm/vòng) với chiều sâu cắt là: t = 0,1 mm t = 0,2 mm t = 0.3 mm Chi tiết Chi tiết Chi tiết V S (m/phut) (mm/vòng) 200 250 300 350 400 450 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 V S (m/phut) (mm/vòng) 200 250 300 350 400 450 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 V S (m/phut) (mm/vòng) 200 250 300 350 400 450 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 69 t = 0,1 Ra(μm) Rz(μm) 0.44 0.35 0.33 0.27 0.16 0.22 2.69 2.06 1.89 1.63 1.32 1.56 t = 0,2 Ra(μm) Rz(μm) 0.41 0.37 0.35 0.33 0.26 0.29 3.26 3.16 3.20 3.11 2.88 3.01 t = 0,3 Ra(μm) Rz(μm) 0.68 0.57 0.50 0.49 0.36 0.39 4.97 4.50 3.07 3.34 2.12 2.92 3.2 Thí nghiệm ảnh hưởng lượng chạy dao tới độ nhám Khi V = 450 (m/phút), S thay đổi với chiều sâu cắt là: t = 0,1 mm t = 0,2 mm t = 0.3 mm Chi tiết Chi tiết Chi tiết V S (m/phut) (mm/vòng) 450 450 450 450 450 450 0.01 0.02 0.03 0.05 0.07 0.1 V S (m/phut) (mm/vòng) 450 450 450 450 450 450 0.01 0.02 0.03 0.05 0.07 0.1 V S (m/phut) (mm/vòng) 450 450 450 450 450 450 0.01 0.02 0.03 0.05 0.07 0.1 70 t = 0,1 Ra(μm) Rz(μm) 0.27 0.25 0.28 0.33 0.32 0.33 1.45 1.34 1.47 1.56 1.52 1.57 t = 0,2 Ra(μm) Rz(μm) 0.34 0.28 0.36 0.38 0.40 0.46 1.58 1.47 1.62 1.89 2.09 2.14 t = 0,3 Ra(μm) Rz(μm) 0.39 0.32 0.36 0.49 0.52 0.57 2.92 2.28 3.35 4.17 4.45 5.17 CHƯƠNG XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN Sự ảnh hưởng vận tốc cắt tới độ nhám 1.1 Xử lý số liệu thực nghiệm • Khi chiều sâu cắt t = 0.1mm Chi tiết V S (m/phut) (mm/vòng) 200 250 300 350 400 450 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 t = 0,1 Ra(μm) Rz(μm) 0.44 0.35 0.33 0.27 0.16 0.22 2.69 2.06 1.89 1.63 1.32 1.56 Sử dụng phần mềm SigmaPlot 10.0 ta có đồ thị : Hình 4.1 Đồ thị biểu thị mối quan hệ V độ nhám 71 • Khi chiều sâu cắt t = 0.2 mm Chi tiết V S (m/phut) (mm/vòng) 200 250 300 350 400 450 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 t = 0,2 Ra(μm) Rz(μm) 0.41 0.37 0.35 0.33 0.26 0.29 3.26 3.16 3.20 3.11 2.88 3.01 Sử dụng phần mềm SigmaPlot 10.0 ta có đồ thị : Hình 4.2 Đồ thị biểu thị mối quan hệ V độ nhám 72 • Khi chiều sâu cắt t = 0.3 mm Chi tiết V S (m/phut) (mm/vòng) 200 250 300 350 400 450 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 t = 0,3 Ra(μm) Rz(μm) 0.68 0.57 0.50 0.49 0.36 0.39 4.97 4.50 3.07 3.34 2.12 2.92 Sử dụng phần mềm SigmaPlot 10.0 ta có đồ thị : Hình 4.3 Đồ thị biểu thị mối quan hệ V độ nhám 73 1.2 Thảo luận Ảnh hưởng tốc độ cắt tới độ nhám bề mặt chi tiết thể hình 4.1, 4.2 4.3 Ta thấy tốc độ tăng độ nhám bề mặt Ra Rz có xu hướng giảm xuống Điều chứng tỏ : Khi thí nghiệm cắt với vận tốc cắt V lớn 200 (m/ph) vấn đề biến dạng dẻo lẹo dao gần không cần xem xét Sự ảnh hưởng độ nhám vận tốc cắt xem xét khía cạnh biến cứng lớp bề mặt chi tiết tác động lực cắt Khi biến cứng tăng làm giảm độ nhám, tăng độ nhẵn bóng bề mặt chi tiết gia công Cường độ chiều sâu lớp biến cứng tăng lực cắt tăng, thời gian tác động kéo dài mức độ biến dạng dẻo lớn Song song với tượng biến cứng có tượng biến mềm tác dụng nhiệt vùng cắt Khi nhiệt độ nung nóng cao thời gian dài tượng biến mềm làm cho chi tiết hết biến cứng mà tạo trình gia công Trạng thái cuối kim loại bề mặt phụ thuộc vào mức độ tác động lực nhiệt Mức độ chiều sâu biến cứng thay đổi phụ thuộc vào phương pháp gia công, chế độ cắt, hình dạng hình học dao cắt Thay đổi chế độ cắt làm cho lực cắt thay đổi, mức độ biến dạng dẻo tăng làm tăng mức độ biến dạng cứng Thời gian tác động lực kéo dài làm tăng chiều sâu biến cứng Thay đổi chế độ cắt làm tăng nhiệt độ vùng cắt làm kim loại biến mềm Khi tăng tốc độ cắt lực cắt giảm xuống vào ổn định biến dạng dẻo kim loại giảm xuống, rung động giảm xuống, đồng thời nhiệt cắt cung vào ổn định Vì tăng tốc độ cắt tới V = 400 m/phút Ra Rz giảm xuống đạt giá trị nhỏ V = 400 m/phút, cho độ nhẵn bóng bề mặt ổn định ∇9, lên đến cấp ∇10 Còn tốc độ cắt tăng 400 m/phút Ra Rz lại có xu hướng tăng lên lúc độ mòn dao tăng nhanh, nhiệt cắt tăng lên Lực cắt lúc tăng lên làm độ nhám bề mặt có xu hướng tăng Chiều sâu cắt nhìn chung ảnh hưởng đáng kể đến độ nhám bề mặt Tuy nhiên chiều sâu cắt lớn rung động trình cắt tăng, độ nhám tăng Ngược lại, chiều sâu cắt nhỏ làm cho dao bị trượt bề 74 mặt gia công xảy tượng cắt không liên tục, độ nhám bề mặt lại tăng Sự ảnh hưởng lượng chạy dao tới độ nhám 2.1 Xử lý số liệu thực nghiệm • Khi chiều sâu cắt t = 0.1 mm Chi tiết V S (m/phut) (mm/vòng) 450 450 450 450 450 450 0.01 0.02 0.03 0.05 0.07 0.1 t = 0,1 Ra(μm) Rz(μm) 0.27 0.25 0.28 0.33 0.32 0.33 1.45 1.34 1.47 1.56 1.52 1.57 Sử dụng phần mềm SigmaPlot 10.0 ta có đồ thị : Hình 4.4 Đồ thị biểu thị mối quan hệ S độ nhám 75 • Khi chiều sâu cắt t = 0.2 mm Chi tiết V S (m/phut) (mm/vòng) 450 450 450 450 450 450 0.01 0.02 0.03 0.05 0.07 0.1 t = 0,2 Ra(μm) Rz(μm) 0.34 0.28 0.36 0.38 0.40 0.46 1.58 1.47 1.62 1.89 2.09 2.14 Sử dụng phần mềm SigmaPlot 10.0 ta có đồ thị : Hình 4.5 Đồ thị biểu thị mối quan hệ S độ nhám 76 • Khi chiều sâu cắt t = 0.3 mm Chi tiết V S (m/phut) (mm/vòng) 450 450 450 450 450 450 0.01 0.02 0.03 0.05 0.07 0.1 t = 0,3 Ra(μm) Rz(μm) 0.39 0.32 0.36 0.49 0.52 0.57 2.92 2.28 3.35 4.17 4.45 5.17 Sử dụng phần mềm SigmaPlot 10.0 ta có đồ thị : Hình 4.6 Đồ thị biểu thị mối quan hệ S độ nhám 77 2.1 Thảo luận Ảnh hưởng lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt thể hình 4.4, 4.5 4.6 Trong trường hợp giữ nguyên chiều sâu cắt tốc độ cắt Khi lượng chạy dao tăng ta thấy độ nhám bề mặt tăng theo lượng chạy tăng diện tích lớp cắt tăng lên Lực cắt tăng dẫn tới nhiệt cắt tăng, biến dạng dẻo kim loại tăng lên, làm tăng độ nhám bề mặt Mặt khác lượng chạy dao bé độ nhám bề mặt tăng Vì lúc dao bị trượt bề mặt gia công, làm cho độ nhám bề mặt tăng Khi S= 0.02 mm/vòng độ nhám bề mặt nhỏ nhất, độ bóng bề mặt đạt đến cấp 9.Vì lúc mức độ ảnh hưởng lực cắt, nhiệt cắt, độ mòn dao cân với ảnh hưởng biến dạng kim loại bề mặt chi tiết gia công Nếu giảm S < 0,02 mm/vòng độ nhấp nhô tế vi tăng lên, độ nhẵn bóng bề mặt giảm ảnh hưởng biến dạng dẻo lớn ảnh hưởng yếu tố hình học Nếu trị số S > 0,07 mm/vòng biến dạng đàn hồi ảnh hưởng đến hình thành nhấp nhô tế vi, kết hợp với ảnh hưởng yếu tố hình học, làm cho độ nhám bề mặt tăng lên nhiều Chiều sâu cắt nhìn chung ảnh hưởng đáng kể đến độ nhám bề mặt Tuy nhiên chiều sâu cắt lớn rung động trình cắt tăng, độ nhám tăng Ngược lại, chiều sâu cắt nhỏ làm cho dao bị trượt bề mặt gia công xảy tượng cắt không liên tục, độ nhám bề mặt lại tăng Kết luận chương Từ thí nghiệm trên, nhận thấy việc tăng vận tốc cắt làm cải thiện độ bóng bề mặt chi tiết gia công đồng thời cải thiện suất trình sản xuất Điều lý giải giới phát triển khả gia công với tốc độ cắt cao Nhưng mặt khác nhận thấy tăng vận tốc cắt lượng cung cấp cho trình cắt tăng lên nhiệt cắt 78 tăng lên Có giải tốt vấn đề nhiệt cắt khả cắt cao tốc khả thi Đồng thời việc giảm S làm tăng độ bóng bề mặt chi tiết gia công Nhưng việc giảm S dẫn tới giảm suất trình sản xuất Vì ta nên xác định độ bóng phù hợp để từ xác định giá trị S phù hợp tương ứng Hơn việc giảm S tới giá trị nhỏ làm giảm suất gia công mà làm cho chất lượng bề mặt chi tiết máy giảm Do việc đánh giá ảnh hưởng vận tốc cắt V lượng chạy dao S đồng thời lên Ra Rz cho phép điều chỉnh thông số chế độ cắt cho đạt Ra Rz hợp lý Vì tăng V giảm S tăng độ bóng, việc tăng V làm cho nhiệt cắt tăng thêm suất tăng thêm Việc giảm S làm giảm nhiệt cắt giảm suất gia công Do chọn V S hợp lý toán tối ưu phải đặt nghiên cứu phần giúp thực điều Khi gia công máy tiện CNC điều kiện thí nghiệm gia công cao tốc độ bóng gia công đạt ∇ tiệm cận cấp ∇ 10 kết tốt Kết tốt so với độ bóng tốt mà máy công cụ truyền thống đạt ( ∇ 8) Điều lý giải lý sau: ¾ Máy CNC có khả định vị dụng cụ gia công tới vị trí với độ xác cao (chính xác tới μm) ¾ Do tính khả trình nên gia công, thông số công nghệ xác định ¾ Các máy CNC có độ cứng vững tốt máy công cụ truyền thống Độ đảo trục thường bé nhiều ¾ Do khả điều khiển tốt nên trục máy CNC trực tiếp truyền động từ động secvo (đối với máy công cụ truyền thống cần phải có hệ thống cấu giảm tốc), điều mang lại cho máy CNC khả điều khiển thông số công nghệ cách xác giảm bớt rung động máy công cụ truyền thống 79 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Kết luận chung Dựa kết đạt luận văn, số kết luận sau đưa ra: - Xây dựng ảnh hưởng vận tốc cắt tới độ nhám chi tiết trình tiện cao tốc máy tiện CNC vật liệu thép C45 - Xây dựng ảnh hưởng lượng chạy dao tới độ nhám chi tiết gia công Với S nhỏ làm giảm suất gia công mà giảm độ bóng chi tiết gia công Xác định lượng chạy dao S để đạt độ nhẵn bóng tốt mà đảm bảo suất gia công là: S= (0,02 – 0,05) mm/vòng, Độ bóng đạt cấp ∇9 - Với V tăng độ bóng bề mặt tăng tăng V lớn độ bóng bề mặt lại giảm Muốn tăng độ bóng tăng cao tốc độ cắt đòi hỏi cao thiết bị công nghệ Xác định vận tốc cắt phù hợp V = (400 – 450) m/ph cho độ nhẵn bóng bề mặt ổn định ∇9, lên đến cấp ∇10 Do thay cho nguyên công mài số trường hợp đặc biệt Hướng nghiên cứu Máy CNC loại máy công cụ có giá thành đắt, việc nghiên cứu kỹ khả công nghệ máy để sử dụng máy cách tốt điều cần thiết Chất lượng bề mặt chi tiết máy không đơn độ bóng bề mặt mà nhiều yếu tố khác Do việc tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết máy cần thiết Xuất phát từ yêu cầu mà số hướng nghiên cứu phát triển là: - Nghiên cứu thêm ảnh hưởng chiều sâu cắt lên độ bóng chi tiết gia công - Xây dựng ảnh hưởng chế độ cắt đạt tới tuổi bền dụng cụ cắt - Nghiên cứu đầy đủ ảnh hưởng chế độ gia công đến chất lượng bề mặt chi tiết máy độ biến cứng, ứng suất dư…v.v 80 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn TS Trương Hoành Sơn - Vì gợi ý giúp đỡ lựa chọn đề tài luận văn tốt nghiệp, hướng dẫn tận tình, ủng hộ thường xuyên động viên thầy suốt trình thực luận văn Bên cạnh thầy đưa đánh giá tổng kết sâu sắc gợi mở hướng phát triển đề tài nghiên cứu tương lai Luận văn hoàn thành cộng tác, hỗ trợ từ Ban CNC- Trung tâm Thực hành Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp quan tâm, động viên ủng hộ nhiệt tình suốt thời gian thực đề tài ! Tác giả luận văn Nguyễn Thành Công 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Trọng Bình (2003), Tối ưu hoá trình gia công cắt gọt, NXB Giáo dục Nguyễn Duy, Bành Tiến Long, Trần Thế Lục (2001), Nguyên lý gia công vật liệu, Nhà xuất Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trần Văn Địch (2003), Nghiên cứu độ xác phương pháp thực nghiện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Hoàng Việt Hồng Mô hình hóa trình cắt phay máy CNC, Luận án tiến sỹ kỹ thuật Nguyễn Đắc Lộc, Tăng Huy (1996), Điều khiển số công nghệ máy điều khiển số CNC, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội D Bajié, B Lela, D Zivkovié; Modeling of machined surface roughness and Optimization of cutting parameters in face milling; Faculty of Electrical Engineering, Mechanical Engineering and Naval Architecture, University of Split, Croatia Mori seiki (the Machine Tool company), CNC machine Center Basic and Advanced Course (5 Book) S Sharifa, M.Y Noordin(1), A.S Mohruni (2), V.C Venkatesh(3); Optimization of surface roughness prediction model in end milling titanium alloy (Ti-6Al4V); (1) Department of Manufacturing and Industrial Engineering, University Technology Malaysia, 81310 Johor, Malaysia; (2) Department of Mechanical Engineering, Sriwijaya University, Inrdralaya, 30662, Indonesia; (3) Faculty of Engineering and Technology, Multimedia University, 75450, Melaka, Malaysia Ứng dụng phần mềm vẽ đồ thị Sigmaplot 10.0, www.sigmaplot.com 82 ... Khi Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ tiện cao tốc đến độ xác gia công máy tiện CNC với vật liệu thép C45 Ở độ xác gia công thông số mang tính tổng hợp, nhiên hai yếu tố quan trọng độ xác. .. tiết Với kết nghiên cứu sở cho trình tối ưu hóa thông số công nghệ gia công cao tốc máy tiện CNC với vật liệu thép C45 21 CHƯƠNG ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG Độ xác gia công 1.1 Khái niệm độ xác gia công. .. - Gia công với tốc độ cắt cao - Gia công với tốc độ quay trục cao - Gia công với lượng ăn dao cao - Gia công với tốc độ cắt cao lượng ăn dao cao - Gia công với suất cao Thực tế gia công cao tốc