Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị V Vận tốc cắt m/phút B Chiều sâu cắt đo theo phương dọc trục dao phay mm t Chiều sâu cắt đo theo phương vuông góc với trục dao phay mm a Chiều dày cắt mm b Chiều r
Trang 1Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học bách khoa Hà Nội
-
Hoàng Mạnh Cường
Ảnh hưởng của chế độ cắt tới độ nhám
bề mặt khi gia công trên máy phay CNC
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Người hướng dẫn khoa học:
Trang 2LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu luận văn khoa học của riêng tôi Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là chính xác, trung thực và chưa được
ai công bố trong bất kỳ một công trình khác
Tác giả
Hoàng Mạnh Cường
MỤC LỤC
Trang 3Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục……… 2
Danh mục các ký hiệu,chữ viết tắt……… 4
Danh mục các bảng biểu……… 6
Danh mục các hình vẽ đồ thị……… 7
MỞ ĐẦU……… ……… 8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH CẮT KHI PHAY……… 11
1.1 Tổng quan về phay … ……… … 11
1.1.1 Định nghĩa về phay ……….….………… 11
1.1.2 Các dạng dao phay chủ yếu……… …… … 11
1.1.3 Đặc điểm gia công cắt gọt bằng phay… … … … 13
1.1.4 Các phương pháp phay… … … 13
1.2 Công nghệ gia công trên máy phay CNC………… ………… 16
1.2.1 Các dạng điều khiển của máy phay CNC……….… 16
1.2.2 Quy trình công nghệ gia công trên máy phay CNC…… 19
1.2.3 Phương pháp thục hiện phay trên máy phay CNC……… 20
1.2.4 Lập trình gia công trên máy phay CNC……… 25
1.3 Các đặc trưng cơ bản khi phay bằng dao phay ngón sử dụng mảnh cắt xoay……… 28
1.3.1 Độ nhám bề mặt chi tiết gia công……… ……… 28
1.4 Các đại lượng đặc trưng cơ bản xuất hiện trong quá trình cắt và phương pháp đo đại lượng đặc trưng cơ bản………… …… 31
1.4.1 Các đại lượng đặc trưng xuất hiện trong quá trình cắt… 31
1.4.2 Phương pháp đo độ nhám bề mặt……… ….… 35
1.5 Kết luận chương 1……… 35
CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM……… 37
2.1 Đặt vấn đề……… 37
2.2 Mô hình thí nghiệm……… 38
Trang 42.2.1 Thiết kế mô hình thí nghiệm……… 38
2.2.2 Các thông số cơ bản của hệ thống thí nghiệm…… … 39
2.2.3 Thiết bị đo……… ……… 43
2.3 Nội dung thí nghiệm……… ……….… 44
2.3.1 Xác định độ nhám bề mặt chi tiết sau khi gia công… 44
2.4 Xây dựng phương pháp xử lý số liệu……… 44
2.5 Kết luận chương 2……… 48
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 50
3.1 Xây dựng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm……… 50
3.1.1 Mục đích thực hiện……… 50
3.1.2 Xây dựng sơ đồ thực nghiệm……… 50
3.1.3 Cơ sở chọn giá trị các thông số đầu vào………….… … 51
3.2 Phương pháp tiến hành thí nghiệm……… ……… 53
3.2.1 Phương pháp thí nghiệm……… 53
3.2.2 Thu thập kết quả thí nghiệm……… 54
3.3 Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm khi phay CNC…….… 59
3.3.1 Kết quả mô hình các đại lượng Ra,Rz……… 59
3.3.2 Các đại lượng Ra,Rz phụ thộc vào thời gian gia công 60
3.4 Kết luận chương 3 62
Kết luận chung 63
Phụ lục :Bảng số liệu kết quả đo 64
Trình tự các bước xử lý kết quả thực nghiệm 70
Tài Liệu tham khảo 83
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Trang 5Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị
V Vận tốc cắt m/phút
B Chiều sâu cắt đo theo phương dọc trục dao phay mm
t Chiều sâu cắt đo theo phương vuông góc với trục dao phay mm
a Chiều dày cắt mm
b Chiều rộng cắt mm
z Số răng dao phay
Py Thành phần lực cắt theo phương chuyển động của dao N
Pz Thành phần lực cắt theo phương dọc trục của dao N
Ra Sai lệch profin trung bình của bề mặt chi tiết µm
Rz Chiều cao nhấp nhô trung bình của bề mặt chi tiết µm
Rt Chiều cao nhấp nhô lớn nhất của bề mặt chi tiết µm
A0
Hệ số thực nghiệm xét đến ảnh hưởng của điều kiện gia công
khi xây dựng mô hình nhám bề mặt phụ thuộc vào các thông số
chế độ cắt
A1, A2, Số mũ thực nghiệm tương ứng với các thông số chế độ cắt lần
Trang 6A3 lượt V, Sz, B
C0
Hệ số thực nghiệm xét đến ảnh hưởng của điều kiện gia công
khi xây dựng mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt phụ thuộc vào
thời gian gia công
C1 Hệ số thực nghiệm tương ứng với thời gian gia công
h Khoảng giao nhau của hai bước do hai dao cùng cắt Mm
Trang 7DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
1 Bảng 3.1 Giá trị các thông số chế độ cắt và giá trị mã hóa
2 Bảng 3.2 Giá trị các thông số công nghệ khi phay
3 Bảng 3.3 Kết quả đo độ nhám bề mặt (Ra, Rz) phụ thuộc vào các
thông số chế độ cắt (V,S,B)
4 Bảng 3.4 Phương trình độ nhám bề mặt (Ra, Rz) phụ thuộc vào các
thông số chế độ cắt (V,S,B)
5 Bảng 3.5 Phương trình độ nhám bề mặt (Ra, Rz) phụ thuộc vào thời
gian gia công τ
6 Bảng 3.6 Tổng hợp các kết quả các hệ số (C0,C1) của phương trình độ
nhám bề mặt (Ra, Rz) phụ thuộc vào thời gian gia công τ
7 Bảng 3.7 Phương trình độ nhám bề mặt (Ra, Rz) phụ thuộc vào thông
số chế độ cắt (V,S,B) thời gian gia công τ
8 Bảng 3.8 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P1
9 Bảng 3.9 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P2
10 Bảng 3.10 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P3
11 Bảng 3.11 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P4
12 Bảng 3.12 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P5
13 Bảng 3.13 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P6
14 Bảng 3.14 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P7
15 Bảng 3.15 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P8
Trang 8DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các dạng dao phay chủ yếu
Hinh1.2 Lực cắt của răng dao phay tác động lên chi tiết và sự tiếp xúc giữa bề
mặt vít me với đai ốc
Hình 1.8 Sơ đồ ăn dao vào chi tiết
Hình 1.9 Bù chiều dài dao khi phay
Hình 1.10 Diện tích cắt thực của chi tiết diện kim loại bị cắt khi r ~ 0 Hình 1.11 Diện tích cắt thực của tiết diện kim loại bị cắt khi r
Hình 1.12 Sơ đồ xác định độ nhấp nhô tế vi
Hình 2.1 Sơ đồ thí nghiệm tổng quát
Hình 2.2 Dao phay ngón và các thông số hình học
Hình 2.4 Sơ đồ gá kẹp khi thí nghiệm
Hình 2.6 Sơ đồ thuật toán xử lý số liệu
Hình 3.1 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm
Trang 9Lời nói đầu
Hiện nay khối lượng sản phẩm cơ khí gia công bằng cắt gọt chiếm tỷ lệ cao nhất trong các phương pháp gia công kim loại Cắt gọt kim loại là một phương pháp hàng đầu về khả năng đáp ứng độ chính xác kích thước về hình dạng và chật lượng bề mặt chi tiết gia công Vì vậy việc áp dụng công nghệ tiên tiến có sự trợ giúp của máy tính được tich hợp trong máy công cụ điều khiển theo chương trình số (NC & CNC), vật liệu dụng cụ có độ bền cao, và vật liệu gia công mới luôn là đòi hổi khách quan của nền sản xuất công nghiệp hiện đại
Do các điều kiện công nghệ gia công cắt gọt kim loại luôn phát triển theo hướng hoàn thiện hơn nên các mô hình của quá trình cắt gọt kim loại, các thông số chế độ cắt được thu thập trước đây trong các tài liệu cũ có một số phần không còn phù hợp Việc mô hình hóa quá trình gia công cắt gọt trong các điều kiện công nghệ mới đã, đang và sẽ phải tiếp tục nghiên cứu
Các mô hình về độ nhấp nhô bề mặt khi gia công trên máy CNC được nhập từ các nước phát triển là các bản quyền của các hãng sản xuất Khi bán máy các hãng thường không cung cấp mô hình này Do vậy chúng ta thường gặp những khó khăn trong việc khai thác sử dụng có hiệu quả máy CNC như:
• Không có các cơ sở dữ liệu để giải bài toán xác định chế độ cắt tối ưu
khi gia công trong điều kiện công nghệ cụ thể của chúng ta
• Nếu chúng ta có tiền để mua bản quyền thì các mô hình mua được
thường không phù hợp hoàn toàn với điều kiện sản xuất tại Việt Nam
Nhằm góp phần giải quyết các khó khăn nêu trên trong điều kiện sản xuất cụ thể tại Việt Nam, đề tài được tập trung nghiên cứu đi sâu vào vấn đề:
“ Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt tới độ nhám bề mặt khi gia công trên máy phay CNC ”
Trang 10Mục đích của đề tài
Kết quả của việc xây dựng mô hình độ nhám bề mặt ( Rz, Ra) khi phay trên máy CNC, xây dựng các điều kiện để giải bài toán xác định chế độ cắt tối ưu khi phay trên máy phay CNC trong từng điều kiện gia công cụ thể, góp phần sử dụng máy phay CNC một cách hiệu quả & cũng góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của nguyên công phay
Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là mối quan hệ của các đại lượng đặc trưng cho độ nhám bề mặt chi tiết gia công với các thông số của chế độ cắt ( Rz, Ra) khi phay trên máy phay CNC trong điều kiện gia công cụ thể như sau:
+ Máy phay CNC vạn năng Ecomill 350
+ Dao phay ngón sử dụng mảnh cắt xoay (mảnh hợp kim Max Depth of cut 09R– Nhật Bản)
+ Vật liệu gia công: Thép C45
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu là kết hợp giữa sự suy diễn lý thuyết và thực nghiệm Trước tiên là thu thập, phân tích sử lý các thông tin tiên niệm sau đó dưa ra các giải pháp khoa học rồi dùng thực nghiệm kiểm chứng các giả thuyết đó
- Nghiên cứu bằng thực nghiệm dựa trên cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm, xây dựng hệ thống thí nghiệm ổn định có sử dụng các thiết bị đo hiện đại
- Các kết quả nghiên cứu được áp dụng cho thực tế sản xuất qua đó đánh giá được hiệu quả của vấn đề nghiên cứu
Trang 11Nội dung luận văn
Toàn bộ nội dung chính luận văn được chia làm 4 chương :
Chương 1: Tổng quan quá trình cắt khi phay
Chương 2: Xây dựng hệ thống thực nghiệm
Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm và đánh giá kết quả
Kết luận chung và hướng nghiên cứu tiếp theo
Phụ lục
Tài liệu tham Khảo
Tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS Trần Văn Địch, TS Trần Đức Quý những người thầy đã tận tâm truyền đạt kiến thức và có những chỉ dẫn quý báu giúp tôi hoàn thành bản luận văn này Bên cạnh đó tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo trường Cao Đẳng CNQP, các thầy cô giáo của bộ môn công nghệ chế tạo máy - khoa
cơ khí - trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội và các đồng nghiệp đã hợp tác đầy hiệu quả giúp tôi nghiên cứu đề tài này Trong bản luận văn này chắc hẳn còn nhiều thiếu sót, tôi rất mong các thầy cô và các bạn đồng nghiệp góp ý, bổ xung để luận văn này đạt đươc kết quả cao hơn
Tôi xin chân thành cảm ơn
Phú Thọ, ngày tháng năm
Tác giả
Thạc sĩ Hoàng Mạnh Cường
Trang 12Độ chính xác đạt được bằng các phương pháp phay không cao hơn cấp 4 ÷ 3
và chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt Ra = 3,2 ÷ 0,2 (µm) Khi gia công mặt phằng, phay là phương pháp gia công có năng suất cao nhất Phay có khả năng thay thế hoàn toàn phương pháp bào trong sản xuất hàng loạt
1.1.2 Các dạng dao phay chủ yếu
Bằng phương pháp phay, người ta có thể gia công mặt phẳng, mặt định hình phức tạp, rãnh then, trục then hoa, bánh răng, cắt ren…
Có rất nhiều các kiểu dao phay khác nhau ( Hình 1.1 )
- Dao phay trụ răng xoắn ( Hình 1.1a)
- Dao phay mặt đầu (Hình 1.1b)
- Dao phay đĩa (Hình 1.1c)
- Dao Phay đĩa cắt đứt (Hình 1.1d)
Trang 13- Dao phay ngón (Hình 1.1e)
- Dao phay góc (hình 1.1g)
- Dao phay định hình (Hình 1.1h)
Trang 14
Hình 1.1: Các dạng dao phay chủ yếu
1.1.3 Đặc điểm gia công cắt gọt bằng dao phay
Do có một số lưỡi cắt cùng tham gia cắt nên năng suất cao hơn phương pháp
tiện Lưỡi cắt của dao phay làm việc không liên tục, cùng khối lượng thân dao lớn
nên điều kiện truyền nhiệt tốt Do vậy dao lâu mòn hơn và có thể gia công trong điều
kiện cắt gọt khó khăn
Trang 15Diện tích cắt khi phay thay đổi, do vậy lực cắt thay đổi gây ra rung động trong quá trình cắt
Do lưỡi cắt làm việc gián đoạn gây ra va đập và rung động, nên khả năng tồn tại lẹo dao ít Tuy nhiên hiện tượng va đập trong quá trình cắt cũng là nhân tố làm giảm độ chính xác và chất lượng bề mặt chi tiết gia công
Ngoài các hình thức mòn dao tương tự như ở nguyên công tiện, khi phay xuất hiện hiện tượng vỡ dao do va đập
1.1.4 Các phương pháp phay
a Phay thuận
- Định nghĩa: Phay thuận là phương pháp trong đó véc tơ tốc độ cắt V của dao ở điểm tiếp xúc giữa dao và bề mặt đã gia công cùng chiều với chiều chuyển động của bàn máy mang chi tiết gia công
- Ưu điểm: Chiều dài cắt thay đổi từ amax đến amin, do đó ở thời điểm lưỡi cắt tiếp xúc gia công không xẩy ra hiện tượng trượt, vì vậy dao đỡ mòn và tuổi bền của dao
có thể được nâng cao Khi gia công, thành phần lực cắt Pn có chiều cùng với chiều của lực kẹp chi tiết gia công nên tăng độ cứng vững của hệ thống công nghệ, do đó giảm rung động khi phay (Hình 1.2a)
- Nhược điểm: Tại thời điểm đầu tiên khi dao chạm vào chi tiết gia công thì chiều dày cắt a = amin nên xảy ra va đập đột ngột, răng dao dễ bị mẻ và rung động tăng lên Thành phần lực cắt ngang Pn đẩy chi tiết theo chiều chuyển động chạy dao S nên sự tiếp xúc giữa bề mặt ren của vít me truyền lực và đai ốc có thể không liên tục Điều này làm cho bàn máy chuyển động bị giật cục do đó sinh ra rong động
Nếu ta cắt với chiều dày cắt a thật mỏng thì lực và đập và thành phần lực Pn nhỏ, do
đó ảnh hưởng rung động không đáng kể lắm Mặt khác, vì không có hiện tượng trượt
Trang 16giữ lưỡi cắt và bề mặt chi tiết, do đó tăng độ bõng bề mặt chi tiết gia công và tăng được tuổi thọ của dao
Trong thực tế người ta sử dụng phương pháp này khi gia công tinh
b Phay nghịch
- Định nghĩa: Phay thuận là phương pháp trong đó véc tơ tốc độ cắt V của dao ở điểm tiếp xúc giữa dao và bề mặt đã gia công ngược chiều với chiều chuyển động của bàn máy mang chi tiết gia công (Hình 1.2b)
- Ưu điểm: Thành phần lực Pn có tác dụng khử khe hở giữa vít me và đai ốc do đó giảm được đáng kể sự rung động
- Nhược điểm: Tại thời điểm đầu tiên khi dao chạm vào chi tiết gia công thì chiều dày cắt a = 0 nên xảy ra sự trượt lưỡi cắt và bề mặt gia công do đó giảm độ bóng bề mặt và tuổi thọ của dao
Trang 17Khe hở do
lực Pn gây ra
Trang 18Trong thực tể, phay nghịch thường được dùng để gia công thô
1.2 Công nghệ gia công trên máy phay CNC
1.2.1 Các dạng điều khiển của máy phay CNC
Cũng như các máy công cụ điều khiển số khác, máy phay CNC có khả năng gia công được các bề mặt khác nhau như các lỗ, mặt phẳng, các mặt định hình v.v…Do đó các dạng điều khiển của máy cũng được chia ra than: điều khiển điểm – điểm, điều khiển theo đường thẳng và điều khiển theo contour ( điều khiển biên )
a Điều khiển điểm – điểm
Điều khiển điểm – điểm ( hay điều khiển theo vị trí ) được dùng để gia công các lỗ bằng phương pháp khoan , khoét,doa và cắt ren lỗ Chi tiết gia công được gá cố định trên bàn máy, dụng cụ cắt thực hiện chạy dao nhanh đến các diểm đã lập trình Trong hành trình này, dao không cắt vào chi tiết.Khi đạt tới các điểm đích, quá trình
gia công được thực hiện theo chế độ cắt đã được lập trình (Hình 1.3)
Trang 19b Điều khiển đường thẳng
Điều khiển đường thẳng là dạng điều khiển thường được dùng khi gia công rãnh, mặt phẳng, mặt bậc… trong các nguyên công phay Quĩ đạo chuyển động của dao khi cắt gọt là một đường thẳng song song với một trong các trục tọa độ của
Hình 1.4:Điều khiển đường thẳng
c Điều khiển biên dạng
Điều khiển theo biên dạng ( theo contour ) là dạng điều khiển nhờ vào các chuyển động nội suy đồng thời của các bàn trượt máy theo 2 hoặc nhiều trục và mối quan hệ giữa các chuyển động của các trục này là một hàm số trong mặt phẳng hoặc có thể trong không gian
Tùy theo số trục được điều khiển đồng thời khi gia công người ta phân biệt: điều
khiển contour 2D,diều khiển contour 2 1/2D và điều khiển contour 3D ( Hình 1.5)
Trang 20
Hình 1.5: Điều khiển theo contour
* Điều khiển contour 2D
Điều khiển contour 2D cho phép thực hiện nội suy chạy dao theo hai trục đồng thời trong một mặt phẳng gia công
Ví dụ: Trong mặt phẳng XY ( Hình 1.5a), trục thứ ba Z được cố định Có thể jieeur
rõ hơn khi trên máy phay CNC có 3 trục: 2 trục được sử dụng để phay contour ( Hình 1.5a),còn trục thứ ba Z được cố định
* Điều khiển contour 2 1/2D
Điều khiển contour 2 1/2D cho phép nội suy lượng chạy dao đồng thời theo 2 trục nào đó để gia công bề mặt trong một mặt phẳng nhất định Trên máy phay CNC có 3
trục X, Y, Z ta sẽ điều khiển được đồng thời X, Y (Hình 1.5b).Trên các máy phay
Trang 21CNC điều này có nghĩa là chiều sâu cắt có thể được thực hiện theo bất kỳ một trục nào đó trong 3 trục, còn 2 trục kia để phay contour Như vậy vai trò của các trục có thể hoán đổi cho nhau
* Điều khiển contour 3D
Điều khiển contor 3D cho phép nội suy đồng thời chạy dao theo cả 3 trục X, Y,
Z(cả 3 trục chuyển động hòa hợp với nhau hay có quan hệ ràng buộc hàm số) ( Hình 1.5c).Ta thấy contour được gia công do cả 3 lượng chạy dao theo 3 trục X, Y, Z tạo
thanh Điều khiển contour 3D được ứng dụng để gia công bề mặt không gian của các khuôn mẫu, gia công các chi tiết có bề mặt gia công phức tạp
1.2.2 Quy trình công nghệ gia công trên máy phay CNC
Quy trình công nghệ gia công trên máy phay CNC được chia ra các bước, nhưng các bước ở đây lại phải chia ra các lớp cắt và mỗi lớp cắt được thực hiện tsau mỗi quỹ đạo dịch chuyển của dụng cụ cắt
Chương trình điều khiển là tập hợp tất cả các lệnh dịch chuyển và các điều khiển công nghệ do bộ điều khiển của máy cung cấp
Lập chương trình điều khiển cho máy phay CNC theo kết cấu công nghệ và theo điều kiện sản xuất
Chọn phôi, quy trình công nghệ, dụng cụ cắt, đồ gá và cấu trúc các nguyên công
Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trên máy CNC bao gồm 3 giai đoạn sau đây:
a Lập tiến trình công nghệ
Nhiệm vụ của lập tiến trình công nghệ gồm :
- Đánh giá khả năng gia công chi tiết trên máy CNC theo kết cấu công nghệ và theo điều kiện sản xuất
Trang 22- Chọn phôi, quy trình công nghệ, dụng cụ cắt, đồ gá và cấu trúc các nguyên công
- Nghiên cứu tính công nghệ của chi tiết và tiêu chuẩn hóa các thông số như chuẩn kích thước hoặc bán kính
- Xác định yêu cầu về lượng dư và các kích thước chính đối với các mặt chuẩn
- Lập tiến trình gia công chi tiết ( phân các bề mặt theo loại để chọn máy gia công )
- Tính toán và lựa chọn phương pháp gá đặt, đồ gá cần thiết
- Xác định dụng cụ cắt và chọn chúng theo từng loại
b Thiết kế nguyên công
Nhiệm cụ của thiết kế nguyên công gồm:
- xác định nội dung nguyên công, chia nguyên công ra các bước và các vị trí, cụ thể thể hóa phương pháp kẹp chi tiết
- Chia các lớp cắt, chọn dụng cụ cắt, chuẩn bị phương pháp điều chỉnh máy và điều chỉnh dao
c Lập trình gia công
Lập trình gia công gồm các nội dung sau:
- Tính toán các quỹ đạo chuyển động của dao sau khi xác định tọa độ của các điểm
- Lập trình và ghi vào bộ nhớ của bộ điều khiển máy
- Kiểm tra chương trình, sửa lỗi chương trình, chạy thử và gia công thử chi tiết
1.2.3 Phương pháp thực hiện phay trên máy phay CNC
a Vùng gia công
Vùng gia công khi phay được chia ra như sau:
Trang 23- Vùng gia công hở ( Hình 1.6a, b ,c).Đối với vùng gia công hở thì dao không
bị hạn chế khi dịch chuyển dọc theo trục của nó hoặc trong mặt phẳng vuông góc với trục dao
- Vùng gia công nửa hở ( Hình 1.6d) Đối với vùng gia công này thì dao bị hạn
chế khi dịch chuyển dọc hoặc trong mặt phẳng vuông góc với trục dao của nó
- Vùng gia công kín ( Hình 1.6c) Trong trường hợp này thì dao bị hạn chế theo
tất cả các phương khi nó dịch chuyển
Hình 1.6: Vùng gia công khi phay
- Vùng gia công tổ hợp ( Hình 1.6f) Vùng gia công được tạo than từ các vùng
gia công trên
b Lượng dư phay
Trang 24Lượng dư phay có thể xác định theo bằng phương pháp tính toán Khi xác định lượng dư gia công tinh cần tính đến quy luật cắt khi phay
c Sơ đồ các bước khi phay
* Quỹ đạo của dao
Khi thực hiện nguyên công phay trên máy phay CNC người ta có thể áp dụng
các phương pháp dịch chuyển của dao sau đây ( Hình 1.7)
Dao dịch chuyển theo quỹ đạo Zic zăc ( Hình 1.7a, b, c).Hiện nay sơ đồ này
đang được sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, cách dịch chuyển có nhược điểm chính là tính chất của quá trình phay thay đổi ( lúc phay thuận, lúc phay nghịch ) dẫn đến lực cắt thay đổi ảnh hưởng xấu đến độ chính xác và chất lượng bề mặt
Sơ đồ chạy dao Zic zăc có 3 loại;
- Không ăn dao dọc theo contour ( Hình 1.7a)
- Ăn dao dọc theo contour chi tiết ( Hình 1.7b)
- Bước đầu tiên là ăn dao sơ bộ dọc theo contour chi tiết ( Hình 1.7c) Sơ đồ
trên Hình 1.7c tạo điều kiện thuận lợi cho việc ăn dao ở cuối của mỗi bước
Dao dịch chuyển theo quỹ đạo dạng lò xo ( Hình 1.7d, e).Theo sơ đồ này thì dao có quỹ đạo chuyển động đường vòng từ trong ra ngoài ( Hình 1.7d) hoặc từ ngoài vào trong ( Hình 1.7e).Quỹ đạo chuyển động của dao theo dạng lò xo có ưu điểm là bản
chất của quá trình phay không thay đổi ( luôn luôn là phay thuận hay phay nghịch ),do đó quá trình cắt ổn định
Dao dịch chuyển theo quỹ đạo răng lược ( Hình 1.7f, g, h) Theo phương pháp địch
chuyển này thì bản chất của quá trình phay cũng thay đổi Sau mỗi lần ăn dao ( theo chiều mũi tên đậm) dao lùi xa khỏi mặt gia công một đoạn rồi chạy nhanh về vị trí xuất phát ban đầu để thực hiện các bước cắt tiếp theo
* Khoảng cách giữa hai bước kề nhau
Trang 25h g
15 10 5 0
16 11 6 1
0
14 9 4
3
5
6 11 12
10
Khoảng cách giữa hai bước kề nhau chính là chiều sâu cắt khi phay Khoảng cách giữa hai bước kề nhau lớn nhất tmax được tính theo công thức sau đây ( Hình 1.7e)
8 11
* Phương pháp ăn dao vào chi tiết ( Hình 1.8)
Trang 26Phương pháp ăn dao đơn giản nhất là ăn dao theo dọc trục của lỗ đã khoan sẵn ( Hình 1.8a)
Hình 1.8a: Sơ đồ ăn dao vào chi tiết
Trong trường hợp gia công tinh thì quỹ đạo ăn dao được thực hiện theo cung tròn tiếp tuyến với biên dạng chi tiết tại điểm mà ở đó dao bắt đầu chuyển động cắt theo contour ( HÌnh 1.8b) Phương pháp này có ưu điểm là lực cắt thay đổi từ từ, giảm được sai số gia công và thuận lợi cho viêc hiệu chỉnh bán kính dạo khi lập trình
d Chọn chế độ cắt khi phay
Chọn chế độ cắt khi phay trên máy CNC cũng được tiến hành theo các bước như chọn chế độ cắt khi phay trên các máy vạn năng, nghĩa là phải chọn chiều sâu cắt t, lượng chạy dao Sz ,Sphút và tốc độ cắt V Tuy nhiên đối với các máy phay CNC cần chú ý khi chọn lượng chạy dao răng Sz.Lượng chạy dao Sz được chọn với giá trị Smin
từ 4 giá trị Sz
Sz = min (Sz1,Sz2, Sz3, Sz4) (1.2) Trong đó:
Trang 27Sz1 – Lượng chạy dao được xác định theo chế độ nhám bề mặt, phụ thuộc vào lượng dư với chiều sâu cắt t và bề rộng phay B
Sz2 – lượng chạy dao được xác định phụ thuộc vào biến dạng cho phép của dao [∆] (phụ thuộc vào đường kính dao D và chiều dài phần cắt 1)
Sz3 – Lượng chạy dao được xác định xuất phát từ độ bền của dao
Sz4 – Lượng chạy dao cho phép được xác định xuất phát từ công suất động cơ của máy phay
1.2.4 Lập trình gia công trên máy phay CNC
Tính chất của quỹ đạo chuyển động của dao khi phay phụ thuộc vào số tọa độ được điều khiển và nguyên tắc điều khiển chuyển động các cơ cấu chấp hành của máy Như vậy, điều khiển 2 tọa độ cho phép dao dịch chuyển đến bất kỳ điểm nào trong mặt phẳng điều khiển, 3 tọa độ cho phép dao dịch chuyển đến bất kỳ điểm nào trong không gian Khi số tọa độ được điều khiển tăng lên đến 5 thì hướng trục dao có thể thay đổi bất kỳ & thường có vị trí vuông góc với bề mặt gia công
Khi lập trình cho các bước của nguyên công phay nên dựa vào các sơ đồ: phay contour, phay mặt phẳng và phay thể tích
a Các sơ đồ phay
+ Phay contour:
Phay contour được thực hiện chủ yếu bằng dao phay ngón Quỹ đạo chuyển
động của dao gồm 3 phần: lại gần contour, gia công contour và rời xa contour
Sự lại gần contour là quá trình di chuyển của dao tới bề mặt gia công kể cả ăn dao vào chi tiết.Phần ăn dao được thực hiện từ từ theo tiếp tuyến của biên dạng chi tiết để lực cắt không tăng đột ngột Tuy nhiên khi phay thô có thể thực hiện ăn dao vuông góc với biên dạng chi tiết
Gia công contour là quá trình di chuyển của dao theo biên dạng chi tiết Trong phần lượn theo contour hướng chuyển động của dao có thể thay đổi đột ngột,
Trang 28do đó gây ra sai số contour ( do biến dạng đàn hồi của dao trong quá trình cắt và sai
số động lực học của cơ cấu chạy dao) Để giảm sai số contour ta cần giảm lượng chạy dao, giảm lượng dư hoặc thay đổi kích thước dao
Rời xa contour là quá trình di chuyển của dao từ bề mặt gia công ra khỏi vùng gia công Sự ra đời contour cũng được thực hiện theo quỹ đạo tương tự như sự lại gần contour
+ Phay mặt phẳng
Phay các mặt phẳng hở được thực hiện theo sơ đồ chạy dao zic zăc ( Hình 1.7a, b, c), còn phay mặt phẳng nửa hở ( Hình 1.6) được thực hiện theo sơ đồ “ dải băng ” ( Hình 1.7f, g, h) Để phay các mặt phẳng kín được giới hạn bằng đường tròn người ta dùng sơ đồ chạy dao theo “ đường xoắn ốc ” ( Hình 1.7d, e).Đường xoắn ốc được tạo than từ các cung tròn có tâm khác nhau
b Bù bán kính dao khi phay
Hình thức hiệu chỉnh dao phụ thuộc vào dạng quỹ đạo của dao và khả năng của hệ điều khiển máy Đối với các hệ điều khiển khác nhau cùng một chức năng có thể tương ứng với nhiều lệnh khác nhau
Ví dụ: Cùng một chức năng hủy bỏ hiệu chỉnh dao có thể được thực hiện bằng G40 hoặc G49, hiệu chỉnh nội suy đường thẳng và điều chỉnh nội suy cung tròn có thể được ký hiệu bằng G52 v.v… Trong nhiều máy CNC hiện đại hệ điều khiển cho
Trang 29phép lập trình gia công trực tiếp theo contour chi tiết mà không cần xác định tọa độ các điểm trên đường cách đều Đặc tính của mã hóa thông tin phụ thuộc vào từng hệ điều khiển cụ thể, nhưng nhìn chung hiệu chỉnh dao được mã hóa bằng các chức năng G41 đến G44 để bù bán kính dao và bao gồm hai giai đoạn Giai đoạn thứ nhất
là dịch chuyển dao tới đường cách đều, còn giai đoạn thứ hai là hiệu chỉnh quá trình cắt
c Bù chiều dài dao khi phay
Thông thường dấu – ( L < 0 ) trong số hiệu chỉnh cho biết quá trình hiệu chỉnh theo hướng tăng kích thước chi tiết gia công Các thông số hiệu chỉnh chiều dài dao được ghi vào số hiệu dao và trong quá trình gia công việc bù chiều dài dao được thực hiện tự động thông qua các câu lệnh bù dao của chương trình NC
Hình 1.9: Bù chiều dài dao khi phay
1.3 Các đặc trưng khi phay bằng dao phay ngón sử dụng mảnh cắt xoay
1.3.1 Độ nhám bề mặt chi tiết gia công
a Chất lượng bề mặt chi tiết gia công
Trang 30Chất lượng bề mặt là tập hợp nhiều tính chất quan trọng của lớp bề mặt như: Hình dáng hình học lớp bề mặt ( độ sóng, độ nhám…), trạng thái và tính chất cơ lý lớp bề mặt ( độ cứng, chiều sâu biến cứng, ứng suất dư, …) và phản ánh của lớp bề mặt với môi trường làm việc ( tính chống mòn, khả năng chống xâm thực hóa học,
độ bền mỏi, …)
Chất lượng bề mặt chi tiết máy phụ thuộc vào phương pháp và điều kiện gia công cụ thể Chất lượng bề mặt là chủ yếu cần đạt ở bước gia công tinh các bề mặt chi tiết máy
Khi phay, đặc biệt phay tinh, chỉ tiêu đánh giá chất lượng bề mặt cũng như chất lượng nguyên công thông dụng nhất là chiều cao nhấp nhô tế vi của bề mặt gia công Độ nhám ( độ nhấp nhô tế vi ) là tập những lồi lõm xét trên một diện tích hẹp của bề mặt và được đánh giá bằng nhiều các đại lượng như: chiều cao nhấp nhô trung bình Rz, sai lệch profin trung bình cộng Ra, chiều cao nhấp nhô lớn nhất Rt, …
b các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhấp nhô tế vi bề mặt
* Ảnh hưởng của hình dáng hình học của dao
Chiều cao nhấp nhô tế vi lớp bề mặt gia công ( chiều cao diện tích còn dư ) khi gia công bằng dao phay ngón sử dụng mảnh cắt xoay phụ thuộc chủ yếu vào bán kính mũi dao r và góc nghiêng của lưỡi cắt chính φ và góc nghiêng của lưỡi cắt phụ
φ1 và có thể được tính gần giống như dao tiện
Với giả thiết bán kính mũi dao r ≈ 0 thì chiều cao nhấp nhô tế vi H có thể
được tính như sau ( hình 1.11)
Trang 31tg tg
tg tg
+ (1.3) Diện tích cắt còn dư được tính:
fd =
1
1 2
2
ϕϕ
ϕϕ
tg tg
tg tg
S z
+ (1.4) Với giả thiết bán kính mũi dao r ≠ 0 thì chiều cao nhấp nhô tế vi H có thể được
Trang 32Diện tích cắt còn dư được tính:
2
z 2
• Nếu thay đổi bán kính r, góc và thì không những làm thay đổi chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt mà còn làm thay đổi hình dạng nhấp nhô tế vi
• Nếu tăng bán kính đỉnh mũi dao và giảm góc và thì chiều cao nhấp nhô tế
vi giảm đi
* Ảnh hưởng của chế độ cắt
Cũng từ các công thức (1.3); (1.4); (1.5); (1.6); hình 1.11; hình 1.12 ta thấy rằng khi lượng chạy dao Sz tăng thì chiều cao nhấp nhô tế vi tăng Ngoài ra Sz còn
có ảnh hưởng đến biên dạng dẻo và biến dạng đàn hồi ở bề mặt chi tiết gia công
Cũng như tiện nếu Sz quá nhỏ thì chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt tăng lên do xuất hiện hiện tượng trượt trong quá trình gia công Hiện tượng này là do ảnh hưởng của các yếu tố hình học đến độ nhám bề mặt
Vận tốc cắt là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt chi tiết khi tăng vận tốc cắt thì biên dạng dẻo lớp bề mặt giảm đi do đó chiều cao nhấp nhô tế vi giảm đi Khi gia công vật liệu giòn ( gang), nếu tăng vận tốc cắt
sẽ làm giảm hiện tượng vỡ vụn của kim loại dẫn đến chiều cao nhấp nhô tế vi giảm nhưng đối với các vật liệu gia công như nhôm thì kết luận này không hoàn toàn đúng
do dao cắt bị mòn đi nhanh khi tăng tốc độ cắt nên chiều cao nhấp nhô tế vi tăng lên
Chiều sâu cắt t có ảnh hưởng không rõ ràng đến độ nhám bề mặt
Trang 33* Ảnh hưởng của vật liệu gia công
Vật liệu gia công có ảnh hưởng lớn đến chiều cao nhấp nhô tế vi chủ yếu là do khả năng biến dạng dẻo Vật liệu dẻo và dai ( thép ít cacbon ) dễ bị biến dạng dẻo hơn so với các vật liệu cứng và giòn nên chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt khi gia công các vật liệu dẻo thường cao hơn các vật liệu giòn Khi gia công thép cacbon nhằm giảm chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt, thông thường ta phải tiến hành thường hóa thép ở nhiệt độ khoảng 850 ÷ 870 Độ cứng vật liệu gia công tăng thì chiều cao nhấp nhô tế vi giảm và hạn chế được ảnh hưởng của vận tốc cắt đối với chiều cao nhấp nhô tế vi
* Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội
Trong điều kiện gia công cụ thể nếu tính toán được thanh phần và phương pháp bôi trơn tưới nguội thích hợp chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt có thể giảm đi một cấp ( độ bóng bề mặt tăng lên một cấp)
1.4 Các phương pháp đo các đại lượng đặc trưng cơ bản
1.1.4 Các đại lượng đặc trưng xuất hiện trong và sau quá trình cắt khi phay
Có rất nhiều đại xuất hiện trong và sau quá trình cắt khi phay như trên đã phân tích :
- Lực cắt: là một trong những đại lượng đặc trưng quan trọng nhất của quá trình cắt gọt Lực cắt có ảnh hưởng quyết định đến biến dạng của hệ thống công nghệ, nhiệt cắt, quá trình mòn công cụ,do đó nó ảnh hường quyết định đến độ chính xác công nghệ khác làm cho lực cắt thay đổi
- Nhiệt cắt: là đại lượng đặc trưng luôn luôn xuất hiện trong quá trình cắt gọt nói chung và phay nói riêng Nhiệt cắt có ảnh hưởng đến độ mòn và tuổi bền của dụng cụ gia công, chất lượng bề mặt gia công
Trang 34→ Các nguyên nhân sản sinh ra nhiệt cắt là: Hiện tượng nội ma sát xuất hiện trong quá trình biến dạng của vật liệu gia công, ma sát giữa phôi với mặt trước của dụng
cụ gia công và ma sát giữa mặt sau của dao với bề mặt chi tiết gia công
- Rung động: Trong quá trình gia công rung động là một đại lượng rất khó xác định Rung động có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng bề mặt, độ chính xác gia công, độ bền của dao và năng suất gia công Rung động được chia làm hai loại: Rung động cưỡng bức và tự rung
- Độ nhám bề mặt:Là một trong các chỉ tiêu quan trọng dùng để đánh giá chất lượng nguyên công,
- Độ mòn dao: độ mòn dao ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công
Trong khuôn khổ nhiệm vụ được giao luận văn chỉ đề cập tới hai đại lượng là độ nhám bề mặt và độ mòn dao, chúng ta sẽ đi sâu phân tích các đại lượng này
a Độ nhám bề mặt ( độ nhấp nhô tế vi )
• Định nghĩa: Trong quá trình cắt, lưỡi cắt của dụng cụ cắt tác động vào bề mặt gia công tạo than phoi đồng thời hình than những vết xước cực nhỏ trên bề mặt gia công là độ nhám bề mặt
• Độ nhấp nhô tế vi được đánh gia bởi ( hình 4.1 )
Hình 1.12: Sơ đồ xác định độ nhấp nhô tế vi
Trang 35- Chiều cao nhấp nhô ( R z ): là trị số trung bình 5 khoảng từ 5 đỉnh cao nhất đến
5 đáy thấp nhất của nhấp nhô tế vi tính trong phạm vi chiều dài chuẩn & được đo song song với đường trung bình
Rz = [( H1 + H3 + … + H9) – ( H2 + H4 +…+ H10)] / 5
- Sai lệch profin trung bình cộng ( R a ): là trị số trung bình của khoảng cách (h1,
h2,…,hn) từ h các đỉnh trên đường nhấp nhô tế vi đến đường trung bình của nó (m)
Ra = ∑ hi / n (i=1,n)
- Khoảng cách từ đáy thấp nhất đến đỉnh cao nhất của lớp bề mặt (R t )
Độ nhám bề mặt là một trong các chỉ tiêu quan trọng nhất dùng để đánh giá chất lượng bề mặt chi tiết gia công, qua đó đánh giá được chất lượng nguyên công Độ nhám bề mặt có ảnh hưởng lớn đến tính chống mòn, độ bền mỏi, tính chống ăn mòn hóa học và độ chính xác các mối lắp ghép của chi tiết gia công Thông qua sự thay đổi đột ngột của độ nhám bề mặt chi tiết ta có thể đánh giá được tuổi bền của dao
Do đó, xây dựng được các mô hình độ nhám bề mặt của quá trình phay chính là xây dựng các điều kiện ràng buộc về chất lượng bề mặt chi tiết gia công nhằm xây dựng cơ sở giải bài toán tối ưu khi phay
Các thông số ảnh hưởng đến chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt được nghiên cứu chủ yếu là lượng chạy dao, thông số hình học của dụng cụ và độ đảo của dao trong quá trình gia công Các tác giả cũng đã xây dựng được các mối quan hệ giữa chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt với lượng chạy dao dưới các hàm số mũ
b Độ mòn dao
Khái niệm mòn dao:
Độ mòn dao là đại lượng xuất hiện trong quá trình cắt khi phay Khi phay rãnh, phay cắt đứt thì mòn dao ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước gia công Khi phay các mặt phẳng bằng dao mặt đầu, lượng mòn dao đo theo phương vuông góc với bề mặt chi tiết đã gia công có ảnh hưởng đến độ chính xác của chi tiết gia công
Trang 36Khi mòn dao, lưỡi cắt thường bị vê tròn dẫn đến cơ chế của quá trình cắt bị ảnh hưởng, lớp bề mặt chi tiết bị biến dạng nhiều hơn, do đó không chỉ chiều cao nhấp nhô của lớp bề mặt mà cả cơ tính lớp bề mặt cũng thay đổi Điều này làm cho lực cắt trong quá trình gia công thay đổi gây ra các rung động mạnh hơn Các rung động này lại ảnh hưởng ngược lại đến lực và nhiệt cắt cũng có thể đánh giá hiện tượng mòn dao thông qua xác định chất lượng lớp bề mặt chi tiết gia công Thông thường khi gia công, chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt thay đổi đột ngột thì cần phải thay đổi dụng cụ gia công
Do đó cần thiết phải mô hình hóa quá trình mòn dao khi phay Việc xây dựng mô hình quá trình mòn dao khi phay chẳng những xây dựng được cơ sơ cho việc giải bài toán tối ưu khi phay mà còn góp phần làm sáng tỏ các vấn đề liên quan đến việc tự động điều chỉnh dao và thay dao khi tự động hóa nguyên công phay
Nhiều tác giả đã xây dựng mối quan hệ giữa tuổi bền hoặc lượng mòn của dụng
cụ với các thông số chế độ cắt dưới dạng các phương trình hàm số mũ trong một điều kiện gia công cụ thể Trên cơ sở đó người ta có thể điều khiển quá trình gia công để tuổi bền dụng cụ gia công có giá trị hợp lý nhất
Sự mài mòn của dụng cụ cắt thường được nghiên cứu là: mài mòn theo mặt sau, mài mòn theo mặt trước, mài mòn đồng thời cả mặt trước và sau, và mòn tù lưỡi cắt Chiều sâu mòn theo mặt sau hs được đo trong mặt cắt theo phương vuông góc với lưỡi cắt từ lưỡi cắt đến điểm mòn tương ứng Đại lượng này thường được làm chỉ tiêu đánh giá tuổi bền của dụng cụ Sự mài mòn này có liên quan trực tiếp đến khả năng cắt của dụng cụ cắt Trong thực tiễn sản xuất tuổi bền của dụng cụ gia công thường được hãng sản xuất dao công bố, hoặc trong sản xuất hàng loạt ta có thể thực nghiệm xác định số lượng chi tiết gia công được trong phạm vi tuổi bền của dao Do điều kiện công nghệ thay đổi nên độ chính xác của các phương pháp trên còn nhiều hạn chế Với phương pháp xác định tuổi bền bằng nhiều chỉ tiêu có thể xác định thời điểm thay dao ( quay mảnh cắt ) chủ động và chính xác hơn
Trang 37Mặt khác, lượng mòn dao theo phương vuông góc với bề mặt gia công khi phay bằng dao phay mặt đầu có ảnh hưởng trực tiếp tới độ chính xác gia công, tuy nhiên lượng mòn này lại chưa được đề cập đến trong các công trình nghiên cứu Đặc biệt lượng mòn này có thể làm cho dung sai của kích thước gia công vượt ra khỏi phạm
vi cho phép dẫn đến phế phẩm mặc dù dao vẫn còn làm việc được trong phạm vi tuổi bền dao Trong trường hợp này, để giảm chi phí thì ta phải điều chỉnh lại vị trí tương đối giữa dao và chi tiết gia công để kích thước chi tiết luôn nằm trong phạm vi cho phép Điều này thực sự có ý nghĩa khi tiến hành gia công tinh hàng loạt trên máy CNC với yêu cầu độ chính xác cao
1.5.1 Phương pháp đo độ nhám bề mặt
a Phương pháp đo trực tiếp
Phương pháp đo trực tiếp chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt được thực hiện bằng thiết bị đo chuyên dùng Thiết bị đo này có đầu dò tiếp xúc trực tiếp với chi tiết gia công, ghi lại biên dạng của bề mặt cần đo Các giá trị đo được hiển thị trên màn hình Có thể đo độ nhám theo phương pháp phản xạ ánh sáng và kết quả đo được xác định bằng kính hiển vi
b Phương pháp đo gián tiếp
Các bề mặt chi tiết cần đo chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt được đánh giá bằng mắt thường, hoặc được so sánh với các mẫu chuẩn có sẵn các kết quả quan sát không đánh giá được chính xác giá trị tuyệt đối chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt
1.6 Kết luận chương 1
1 Trong thực tế hiện nay để nâng cao năng suất và chất lượng chế tạo các khuôn mẫu, các chi tiết đòi hỏi độ phức tạp và độ chính xác cao Các cơ sở sản xuất đã mạnh dạn đầu tư các máy phay điều khiển số ( CNC) Để khai thác hiệu quả vốn đầu
tư, các cơ sơ sử dụng máy phay CNC phải tìm hiểu thấu đáo chương vốn đầu tư, các
cơ sở sử dụng máy phay CNC phải tìm hiểu thấu đáo chương trình điều khiển, công nghệ gia công … và nghiên cứu tối ưu hóa quá trình cắt gọt trong điều kiện sản xuất
Trang 38hiện tại việc nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt tới độ nhám bề mặt khi phay trên máy phay CNC là góp phần tạo dựng cơ sở để giải bài toán tối ưu hóa nguyên công nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá trình gia công
2 Khi nghiên cứu mô hình ảnh hưởng của chế độ cắt tới độ nhẵn bề mặt khi phay trên máy phay CNC cần sử dụng phương pháp nghiên cứu để nâng cao độ chính xác,
độ tin cậy, rút ngắn thời gian và tiết kiệm kinh phí nghiên cứu
3 Xây dựng được nội dung nghiên cứu ảnh hường của chế độ cắt tới độ nhám bề mặt khi phay trên máy phay CNC trong điều kiện cụ thể cũng có thể làm cơ sở ứng dụng cho các máy phay CNC khác trong nước trong lĩnh vực gia công khuôn mẫu, các chi tiết phức tạp có độ chính xác cao
CHƯƠNG 2
Trang 39XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM
2.1 Đặt vấn đề
Trong nghiên cứu khoa học hiện đại, nghiên cứu thực nghiệm ngày càng trở nên quan trọng và không thể thiếu khi giải quyết các vấn đề công nghệ Từ nghiên cứu thực nghiệm, có thể tổng hợp và khái quát thành lý thuyết, kiểm chứng lại các kết quả nghiên cứu sau đó đưa ra các đánh giá và kết luận Phương pháp nghiên cứu này hiện nay đang được dùng phổ biến do trình độ đo lường cũng như thiết bị đo và phương pháp xử lý kết quả đo ngày càng hiện đại và có tốc độ cao đáp ứng được các đòi hỏi về độ chính xác và đọ tin cậy
Mối quan hệ qua lại giữa các đại lượng đặc trưng trong quá trình gia công rất quan trọng Để nghiên cứu và tìm hiểu thấu đáo mối quan hệ trên, hệ thống thí nghiệm phải thực hiện các bước thí nghiệm theo thiết kế và phải đo được nhiều đại lượng đồng thời trong một lần thí nghiệm
Vấn đề mấu chốt của phương pháp nghiên cứu này là ta phải thiết kế và xây dựng được hệ thống thí nghiệm và lựa chọn được phương pháp xử lý kết quả đo tối
ưu
Hệ thống thí nghiệm phải đảm bảo được các yêu cầu sau đây:
- Đảm bảo độ chính xác, độ tin cậy và độ ổn định
- Đảm bảo việc thu thập lưu trữ và xử lý số liệu thuận lợi
- Đảm bảo tính khả thi
- đảm bảo tính kinh tế
Hệ thống thí nghiệm cần đảm bảo đo và lưu trữ được đại lượng lực cắt
( Px,Py,Pz) xuất hiện trong quá trình cắt và các đại lượng: độ nhám bề mặt (Ra,Rz)
2.2 Mô hình thí nghiệm
Trang 402.2.1 Thiết kế mô hình thí nghiệm
Sè liÖu ®Çu vµo Qu¸ tr×nh c¾t Sè liÖu ®Çu ra
Máy
Phôi
Dao
Hình 2.1 Sơ đồ thí nghiệm tổng quát
2.2.2 Các thông số công nghệ cơ bản của hệ thống thí nghiệm
- Chế độ cắt
- Máy CNC
- Phương pháp Gia Công
- Dung Dịch trơn nguội
- Vật liệu gia công
- Hình dáng và kích thước chi tiết
- Vật Liệu dao
- Kích thước hình học của dao
- Kiểu dao
Quá trình gia công trên máy CNC
Độ nhám bề mặt