Nghiên cứu bản chất của quá trình phay cao tốc và ảnh hưởng của nó

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nêu Luận văn thân thực dƣới hƣớng dẫn thầy giáo PGS.TS NGUYỄN HUY NINH Ngoài phần tài liệu tham khảo đƣợc liệt kê nêu rõ Luận văn, số liệu kết thực nghiệm trung thực, chƣa đƣợc công bố công trình khác Hà nội, Ngày tháng năm 2015 Ngƣời thực Trần Hồng Thanh LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS: Nguyễn Huy Ninh, ngƣời hƣớng dẫn giúp đỡ tận tình từ định hƣớng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến trình viết hoàn chỉnh Luận văn Tác giả bày tỏ lòng biết ơn Ban lãnh đạo Viện đào tạo Sau đại học, Viện Cơ khí trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành Luận văn Tác giả chân thành cảm ơn Trung tâm BK _CNC giáo viên thuộc trung tâm tạo điều kiện thiết bị giúp đỡ trình dụng thiết bị để thực luận văn Tác giả lấy làm cảm kích trƣớc ý kiến đóng góp thầy, cô giáo thuộc Viện Cơ khí đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả tháo gỡ vƣớng mắc thời gian thực Luận văn Do lực thân nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến Thầy, Cô giáo, nhà khoa học bạn đồng nghiệp để Luận văn đƣợc hoàn thiện có ý nghĩa thực tiễn Hà nội, ngày tháng năm 2015 Ngƣời thực Trần Hồng Thanh Môc lôc Trang Trang bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Các ký hiệu chữ viết tắt Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ đồ thị PHẦN MỞ ĐẦU 11 1.Lý chọn đề tài 11 2.Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 11 3.Tóm tắt nội dung thực đóng góp tác giả 12 Phƣơng pháp nghiên cứu 12 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG CAO TỐC (HSM) 13 1.1 Lịch sử gia công cao tốc 13 1.2 Định nghĩa gia công tốc độ cao 14 1.3 Dụng cụ cắt 16 1.4 Hình thành phoi 19 1.5 Lực cắt 23 1.6 Nhiệt cắt 25 1.7 Yêu cầu thiết bị cho gia công cao tốc 27 1.8 Ƣu điểm nhƣợc điểm gia công cao tốc 30 1.9 Thời gian gia công 31 1.10 Ứng dụng 31 CHƢƠNG 2: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN ĐỘ NHÁM 33 BỀ MẶT 2.1 Tổng quan nhám bề mặt sản phẩm 33 2.1.1 Trung bình sai lệch số học biên độ (prôfin), Ra 34 2.1.2 Chiều cao cực đại biên độ(prôfin), Ry 34 2.1.3 Độ cao mƣời điểm độ nhám, Rz 34 2.1.4 Sai lệch tiêu chuẩn biên độ (profin), Rq 35 2.2 Ảnh hƣởng độ nhám bề mặt tới khả làm việc chi tiết máy 36 2.2.1 Ảnh hƣởng tới tính chống mòn 37 2.2.2 Ảnh hƣởng tới độ bền mỏi chi tiết 40 2.2.3 Ảnh hƣởng tới tính chống ăn mòn hóa học lớp bề mặt chi tiết 40 2.2.4 Ảnh hƣởng tới độ xác mối lắp ghép 41 2.2.5 Lựa chọn độ nhám bề mặt 42 2.2.6 Kết luận tầm quan trọng độ nhám bề mặt 43 2.3 Những kết đạt đƣợc việc nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng tới độ nhám bề mặt chi tiết gia công (Ra, Rz) 43 2.3.1 Các kết máy công cụ truyền thống 43 2.3.1.1 Các yếu tố mang tính chất hình học dụng cụ cắt 43 chế độ cắt 2.3.1.2 Các yếu tố phụ thuộc vào biến dạng dẻo lớp bề mặt 46 2.3.1.3 Ảnh hƣởng dung động hệ thống công nghệ đến chất 49 lƣợng bề mặt gia công 2.3.1.4 Biện pháp cải thiện độ bóng bề mặt gia công chi tiết máy 50 dụng cụ cắt có lƣỡi cắt định hình 2.3.2 Một số yếu tố ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt trình 51 gia công cao tốc 2.3.2.1 Độ nhám bề mặt gia công 51 2.3.2.2 Nhiệt cắt lực cắt gia công cao tốc 52 2.3.3 Kết luận chƣơng 53 CHƢƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ LẬP TRÌNH HEIDENHAIN – CODE SỬ DỤNG TRONG CÁC MÁY CNC 3.1 Hệ thống tọa độ máy iTNC 530 54 3.2 Dao cắt chuyển động lập trình dao cắt 56 3.3 Cấu trúc chƣơng trình NC 59 3.4 Lập trình gia công Heidenhain – code 60 3.4.1 Các hàm nội suy 60 3.4.1.1 Chạy dao nhanh FMAX 60 3.4.1.2 Nội suy tuyến tính L 61 3.4.1.3 Nội suy cung tròn 62 3.4.1.4 Nội suy tọa độ cực 66 3.4.2 Một số chức gia công góc 69 3.4.3 Điều khiển đƣờng vào/ra đƣờng chạy dao 71 3.5 Các chu trình gia công 75 3.5.1 Gọi chu trình gia công 76 3.5.2 Các chu trình phay mặt phẳng, mặt đầu 76 3.5.3 Các hàm chức phụ 77 3.5.4 Ví dụ lập trình gia công pis ton 79 CHƢƠNG 4: NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY CAO TỐC 84 4.1 Xây dựng hệ thống thí nghiệm 84 4.1.1 Điều kiện thực nghiệm 85 4.1.1.1 Sơ đồ thực nghiệm 85 4.1.1.2 Máy gia công dụng cụ cắt 86 4.1.1.3 Máy đo độ nhám Mitutoyo SJ301 87 4.1.1.4 Vật liệu gia công 87 4.1.1.5 Phƣơng pháp phay mặt đầu 88 4.1.1.6 Chế độ bôi trơn làm mát 88 4.1.2 Kết thực nghiệm 88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92 Kết luận 92 Kiến nghị 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Thứ Nội dung nguyên Ra - Sai lệch số học trung bình prôfin m Rz - Chiều cao nhấp mô theo 10 điểm prôfin m Rmax - Chiều cao lớn prôfin m h - Chiều cao nhấp mô m p - Bƣớc nhấp mô m Si - Bƣớc trung bình nhấp mô theo đỉnh m Smi - Bƣớc trung bình nhấp mô theo prôfin m l - Chiều dài chuẩn m ypmi - Chiều cao đỉnh thứ i đỉnh cao nhất m yvmi - Chiều cao đỉnh thứ i đỉnh thấp nhất m n - Số điểm chia, số thực nghiệm - C - Hệ số - x, y, z - Số mũ - ti - Thời gian mòn ban đầu, i = 1:3 Giây (s) Ti - Thời gian mòn ổn định, i = 1:3 Giây (s) Thd - Là dung sai hình dạng U - Lƣợng mòn ban đầu mm -1 - Giới hạn bền mỏi N/mm2 -1a - Giới hạn bền mỏi ứng suất dƣ N/mm2 -1b - Giới hạn bền mỏi có ứng suất dƣ N/mm2 d - ứng suất dƣ lớn lớp bề mặt N/mm2 S - Bƣớc tiến dao mm/vòng V - Vận tốc cắt m/phút HSM (High Speed Machining ): Gia công cao tốc CNC (Computer Numerical Control) – Điều khiển số có trợ giúp máy tính MCU (Machine Control Unit) – Hệ điều khiển máy CAD (Computer Aided Design) – Thiết kế có trợ giúp máy tính CAM (Computer Aided Manufacturing) – Sản xuất có trợ giúp máy tính RP (rapid prototyping) – Tạo mẫu nhanh EDM(Electric Discharge Machining)- Gia công tia lửa điện DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TT Bảng số Nội dung Trang 1.1 Thuộc tính vật liệu cắt lớp phủ cao cấp 19 2.1 Cấp độ nhám theo TCVN 2511-95 36 2.2 Biện pháp cải thiện độ bóng bề mặt 30 3.1 Các hàm chức phụ: M-code 77 4.1 4.2 Bảng thông số dụng cụ cắt 82 4.3 Ma trận thí nghiệm thông số đầu vào 83 4.4 Bảng tính toán thông số công nghệ 84 4.5 Bảng kết độ nhám bề mặt Ra 84 Vận tốc cắt đƣợc sử dụng HSM theo kinh nghiệm vc (m/phút) 10 80 88 11 12 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ TT Hình số Nội dung 1.1 1.2 Vùng tốc độ gia công cao tốc số loại vật liệu 15 1.3 Tổng quan gia công cao tốc 16 1.4 Mối liên hệ kỹ thuật gia công máy công cụ 16 1.5 Kiểu mòn dao tiện mũi khoan phay cao tốc 17 1.6 Kiểu mòn dao phay ngón phay cao tốc 17 Trang Nhiệt độ gia công phay cao tốc (theo dự đoán Salomon) 13 Cách ghi ký hiệu vẽ Ảnh hƣởng lớp phủ vật liệu dụng cụ khác lên 1.7 1.8 Dụng cụ dùng phay cao tốc 19 10 1.9 Phoi sinh từ vận tốc cắt khác 20 11 1.10 Bề dày phoi thay đổi vận tốc cắt khác 21 12 1.11 13 1.12 14 1.13 15 1.14 16 1.15 Ảnh hƣởng vận tốc cắt đến lực cắt 24 17 1.16 Các vùng nhiệt cắt khác trình cắt vuông góc 25 18 1.17 Đƣờng cong nhiệt Salomon Mc Gee 26 19 1.18 Nhiệt cắt chi tiết dao tạiV=600m/ph, Sr=0,25mm/r 26 20 1.19 Ảnh hƣởng vận tốc cắt đến nhiệt cắt 27 21 1.20 Vùng kỹ thuật tối ƣu cho gia công cao tốc 27 22 1.21 Ổ lai với bi làm ceramic 29 23 1.23 24 2.1 Profin bề mặt chi tiết 33 25 2.2 Bề mặt chi tiết sau mài 33 26 2.3 Sơ đồ xác định Profin trung bình cộng Ra 34 27 2.4 Sơ đồ xác định Profin Ry 34 28 2.5 Sơ đồ xác định Profin trung bình cộng Rz 35 tuổi bền dụng cụ cắt Hình thái phoi nhận đƣợc vùng gia công thông thƣờng gia công cao tốc Mặt cắt việc hình thành phoi gia công cắt Tần số phoi xếp diện tích phoi xếp bị biến dạng thay đổi vận tốc cắt Nhờ phay cao tốc mà gia công thành mỏng không bị uốn cong lực cắt nhỏ so với pp truyền thống Ảnh hƣởng thời gian gia công đến chất lƣợng độ nhám bề mặt 18 21 22 23 24 31 29 2.6 Sơ đồ xác định Profin Rq 35 30 2.7 Mô hình bề mặt tiếp xúc 38 31 2.8 Quá trình mòn cặp ma sát 39 32 2.9 33 2.10 34 2.11 35 2.12 36 2.13 Hiện tƣợng lẹo dao(BUE) 47 37 2.14 Ảnh hƣởng tốc độ cắt đến chiều cao lẹo dao 48 38 2.15 Ảnh hƣởng tốc độ cắt đến chiều cao nhấp nhô tế viRz 48 39 2.16 40 2.17 41 2.18 So sánh gia công truyền thống phay cao tốc 52 42 4.1 Sơ đồ thí nghiệm tổng quát 80 43 4.2 Trung tâm máy phay Mikron UCP600 81 44 4.3 Sơ đồ máy đo độ nhám 82 45 4.4 Mẫu thí nghiệm 83 46 4.5 Sơ đồ cắt thí nghiệm gia công 83 41 4.6 Ảnh hƣởng V,Sz lên Ra t=0,2mm 86 Quan hệ lƣợng mòn ban đầu (U) sai lệch Profin trung bình cộng Ra Quá trình ăn mòn hóa học lớp bề mặt chi tiết máy Quan hệ chiều cao nhấp nhô tế vi Rz lƣợng chạy dao S Ảnh hƣởng hình dạng hình học dụng cụ cắt chế độ cắt đến nhấp nhô bề mặt chi tiết tiện Ảnh hƣởng lƣợng chạy dao S chiều cao nhấp nhô tế vi Rz Lƣợng chạy dao bán kính dụng cụ cắt ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt 10 40 40 44 46 49 51 3.5.4 Ví dụ Lập trình gia công piston 79 BEGIN PGM Piston-HD MM BLK FORM 0.1 Z X-25 Y-25 Z-50 BLK FORM 0.2 X+25 Y+25 Z+0 TOOL CALL 19 Z S2013 F300 L X+60 Y+60 Z+50 R0 FMAX CYCL DEF 257 CIRCULAR STUD ~ Q223=+50 ;FINISHED PART DIA ~ Q222=+88 ;WORKPIECE BLANK DIA ~ Q368=+0 ;ALLOWANCE FOR SIDE ~ Q207=+500 ;FEED RATE FOR MILLNG ~ Q351=-1 ;CLIMB OR UP-CUT ~ Q201=-54 ;DEPTH ~ Q202=+8 ;PLUNGING DEPTH ~ Q206=+200 ;FEED RATE FOR PLNGNG ~ Q200=+2 ;SET-UP CLEARANCE ~ Q203=+0 ;SURFACE COORDINATE ~ Q204=+50 ;2ND SET-UP CLEARANCE ~ Q370=+1 ;TOOL PATH OVERLAP CYCL CALL POS X+0 Y+0 Z+2 M3 TOOL CALL Z S2013 F300 L X+35 Y+35 Z+30 LBL 10 PLANE SPATIAL SPA+0 SPB-5 SPC+0 MOVE DIST100 FMAX COORD ROT 11 CYCL DEF 251 RECTANGULAR POCKET ~ Q215=+0 ;MACHINING OPERATION ~ Q218=+16 ;FIRST SIDE LENGTH ~ 80 Q219=+22 ;SECOND SIDE LENGTH ~ Q220=+4 ;CORNER RADIUS ~ Q368=+0 ;ALLOWANCE FOR SIDE ~ Q224=+0 ;ANGLE OF ROTATION ~ Q367=+0 ;POCKET POSITION ~ Q207=+500 ;FEED RATE FOR MILLNG ~ Q351=-1 ;CLIMB OR UP-CUT ~ Q201=-0.1 ;DEPTH ~ Q202=+0.1 ;PLUNGING DEPTH ~ Q369=+0 ;ALLOWANCE FOR FLOOR ~ Q206=+150 ;FEED RATE FOR PLNGNG ~ Q338=+0 ;INFEED FOR FINISHING ~ Q200=+2 ;SET-UP CLEARANCE ~ Q203=+0 ;SURFACE COORDINATE ~ Q204=+50 ;2ND SET-UP CLEARANCE ~ Q370=+1 ;TOOL PATH OVERLAP ~ Q366=+1 ;PLUNGE ~ Q385=+500 ;FINISHING FEED RATE 12 CYCL CALL POS X-14 Y+0 Z+0 13 PLANE RESET STAY 14 CYCL DEF 7.0 DATUM SHIFT 15 CYCL DEF 7.1 IC+180 16 CALL LBL REP1 17 CYCL DEF 7.0 DATUM SHIFT 18 CYCL DEF 7.1 C+0 19 PLANE SPATIAL SPA+0 SPB+30 SPC+0 MOVE DIST100 FMAX COORD ROT 20 L X+21 Y+0 Z+10 R0 F300 M3 21 L C+0 22 L IC+360 F200 23 L Z+50 24 PLANE RESET STAY 25 PLANE SPATIAL SPA+90 SPB+0 SPC+0 MOVE DIST100 FMAX COORD ROT 26 LBL 27 TOOL CALL Z S1800 F300 28 CYCL DEF 252 CIRCULAR POCKET ~ Q215=+0 ;MACHINING OPERATION ~ Q223=+15 ;CIRCLE DIAMETER ~ Q368=+0 ;ALLOWANCE FOR SIDE ~ Q207=+500 ;FEED RATE FOR MILLNG ~ Q351=-1 ;CLIMB OR UP-CUT ~ Q201=-26 ;DEPTH ~ Q202=+9 ;PLUNGING DEPTH ~ 81 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 Q369=+0 ;ALLOWANCE FOR FLOOR ~ Q206=+150 ;FEED RATE FOR PLNGNG ~ Q338=+0 ;INFEED FOR FINISHING ~ Q200=+2 ;SET-UP CLEARANCE ~ Q203=+0 ;SURFACE COORDINATE ~ Q204=+50 ;2ND SET-UP CLEARANCE ~ Q370=+1 ;TOOL PATH OVERLAP ~ Q366=+1 ;PLUNGE ~ Q385=+500 ;FINISHING FEED RATE CYCL CALL POS X+0 Y-30 Z+25 C+90 TOOL CALL Z S1000 F300 CYCL DEF 14.0 CONTOUR GEOMETRY CYCL DEF 14.1 CONTOUR LABEL1 CYCL DEF 28 CYLINDER SURFACE ~ Q1=-2 ;MILLING DEPTH ~ Q3=+0 ;ALLOWANCE FOR SIDE ~ Q6=+2 ;SET-UP CLEARANCE ~ Q10=-2 ;PLUNGING DEPTH ~ Q11=+150 ;FEED RATE FOR PLNGNG ~ Q12=+500 ;FEED RATE F ROUGHNG ~ Q16=+25 ;RADIUS ~ Q17=+0 ;TYPE OF DIMENSION ~ Q20=+18 ;SLOT WIDTH ~ Q21=+0 ;TOLERANCE CYCL CALL M3 CYCL DEF 7.0 DATUM SHIFT CYCL DEF 7.1 IC+180 CALL LBL REP1 LBL L Y-22 C+60 RL F200 L C+120 L Y-35 L C+60 L Y-22 LBL END PGM Piston-HD MM 82 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY CAO TỐC TRÊN MÁY PHAY TRỤC UCP600 Trong nghiên cứu khoa học đại, nghiên cứu thực nghiệm ngày trở nên quan trọng thiếu giải vấn đề công nghệ Từ nghiên cứu thực nghiệm, tổng hợp khái quát hình thành lý thuyết, kiểm chứng lại kết nghiên cứu sau đƣa đánh giá kết luận Phƣơng pháp nghiên cứu ngày đƣợc dùng phổ biến trình độ khoa học đo lƣờng nhƣ thiết bị đo phƣơng pháp xử lý kết đo ngày đại có tốc độ cao đáp ứng đƣợc đòi hỏi độ xác độ tin cậy Vấn đề mấu chốt phƣơng pháp ta phải thiết kế xây dựng đƣợc hệ thống thí nghiệm chọn lựa đƣợc phƣơng pháp xử lý kết đo tối ƣu Hệ thống thí nghiệm phải đảm bảo đƣợc yêu cầu sau:  Đảm bảo độ xác, độ tin cậy độ ổn định  Đảo bảo việc thu thập, lƣu trữ xử lý số liệu thuận lợi  Đảm bảo tính khả thi  Đảm bảo tính kinh tế Hệ thống thí nghiệm cần đảm bảo đo lƣu trữ đƣợc đại lƣợng độ nhám bề mặt (Ra, Rz) nhằm phục vụ cho việc xây dựng mô hình đại lƣợng đặc trƣng 4.1 Xây dựng hệ thống thí nghiệm Trong thực nghiệm, mục tiêu kiểm tra ảnh hƣởng cắt tốc độ cao lên chất lƣợng bề mặt gia công Trong phần thực nghiệm tác giả để tối ƣu hóa vận tốc cắt nhƣ lƣợng chạy dao, nói loại máy gia công cao tốc đƣợc sử dụng cách tổng quát Có thể dựa theo kinh nghiệm bảng 4.1 sau để làm liệu tham khảo gia công cao tốc 83 Bảng 4.1 So sánh tốc độ cắt sử dụng phay thông thƣờng tốc độ cắt phay cao tốc số trƣờng hợp 4.1.1 Điều kiện thực nghiệm 4.1.1.1 Sơ đồ thí nghiệm: Mô hình thí nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng chế độ cắt phay cao tốc đến độ nhám bề mặt đƣợc thể hình 4.1 Trong đầu vào thông số công nghệ trình phay, đầu độ nhám bề mặt chi tiết máy Hình 4.1 Sơ đồ khối mô hình thí nghiệm tổng quát 84 4.1.1.2 Máy gia công dụng cụ cắt: - Máy gia công: Máy phay cao tốc CNC trục Mikron UCP600 Tốc độ trục từ 1-19600 vòng/phút Hệ điều hành máy Heidenhain iTNC530 Hình 4.2 Trung tâm phay MikronUCP 600 - Máy phay CNC trục: x = 530 mm; y = 450 mm; z2 = 450 mm; A =-90 ÷ 90 0; C = ÷ 360 - Hệ điều khiển: Heidenhain iTNC530 - Công suất 46 kVA - Thiết kế kiểu công nghiệp - 30 ổ chứa dao - Trục có khả quay thuận ngƣợc chiều kim đồng hồ - Trục điều khiển tốc độ vô cấp từ đến 19600 vòng/phút; - Các điểm tham chiếu tự động - Toàn vùng làm việc đƣợc che chắn - Các cấu an toàn theo tiêu chuẩn Châu Âu - Dụng cụ cắt: Dụng cụ cắt đƣợc sử dụng dao phay mặt đầu hãng Sandvik Các thông số dao đƣợc thể bảng 4.2 85 Bảng 4.2 Các thông số dụng cụ cắt Tên gọi Ký hiệu Cán dao 345-040A32-13L Mảnh lƣỡi cắt 345-1305M-PM 4230 Đƣờng kính dao Ø30, Z=3 Tốc độ cắt khuyến cáo 180-400m/phút 4.1.1.3 Máy đo độ nhám Mitutoyo SJ301 - Made in Japan Hình 4.3 Sơ đồ máy đo độ nhám 4.1.1.4 Vật liệu gia công: Vật liệu: thép làm khuôn SKD11 theo tiểu chuẩn Nhật Bản (JIS) có cải thiện đạt 30 HRC trƣớc gia công Ứng suất bền: Độ cứng: 700 N/mm2 (200÷235) HB Kích thƣớc phôi: 70x70x30 Số mẫu: Tiêu chuẩn phôi: phôi thép đƣợc cải thiện trƣớc gia công có chất lƣợng đồng theo tiêu chuẩn JIS 86 Hình 4.4 Mẫu thí nghiệm 4.1.1.5 Phƣơng pháp phay: Phay mặt đầu Hình 4.5 Sơ đồ cắt thí nghiệm gia công 4.1.1.6 Chế độ bôi trơn làm mát: Sử dụng dung dịch Emuxi 5% 4.1.2 Kết thực nghiệm Tiến hành qui hoạch thực nghiệm, xây dựng mô hình toán học biểu thị quan hệ phụ thuộc thông số đầu vào (V, S, t) thông số đầu độ nhám bề mặt Ra Ra = C.Vx1.Sx2.tx3 LnRa = LnC +X1.lnV +X2.LnS +X3.Ln(t) 87 Mô hình toán học đƣợc viết dƣới dạng: Y =b0+ b1.X1 +b2.X2 +….+ bnXn +b12.X1.X2+…+X(n-1)n.Xn-1.Xn Để thuận lợi cho việc tính toán hệ số bi, tất yếu tố đầu vào trình thí nghiệm thay đổi mức dƣới (-1 +1) Số thí nghiệm N cần tực hiện: N = 2k (k số yếu tố ảnh hƣởng) Ở N= 23 = Áp dụng phƣơng pháp qui hoạch thực nghiệm GS Trần Văn Địch với mẫu gia công đo mẫu lấy kết tiến hành quy hoạch thực nghiệm, đƣợc kết nhƣ sau: Bảng 4.3: Bảng tính toán thông số công nghệ Các yếu tố X1(t,mm) X2(S,mm/v) X3(V,m/ph) Mức +1 0.3 0.05 500 Mức dƣới -1 0.2 0.04 400 Mức sở 0.25 0.045 450 Khoảng biên thiên 0.2 0.02 200 Bảng 4.4: Ma trận thí nghiệm thông số đầu vào Biến mã hoá TT X1 X2 Biến thực nghiệm X3 t(mm) S(mm/v ) V(m/ph) -1 -1 -1 0.2 0.04 400 +1 -1 -1 0.3 0.04 500 -1 +1 -1 0.2 0.05 400 +1 +1 -1 0.3 0.05 500 -1 -1 +1 0.2 0.04 400 +1 -1 +1 0.3 0.04 500 -1 +1 +1 0.2 0.05 400 +1 +1 +1 0.3 0.05 500 88 Bảng 4.5 Kết độ nhám bề mặt Ra Kết độ nhám bề mặt Ra(µm) STT Phƣơng sai Ra1 Ra2 Ra3 Ratb 0.29 0.28 0.29 0.286 0.00041 0.27 0.3 0.275 0.278 0.00447 0.5 0.4 0.48 0.460 0.014149 0.39 0.38 0.37 0.380 0.000696 0.31 0.33 0.35 0.33 0.003685 0.27 0.28 0.28 0.276 0.00044 0.6 0.5 0.55 0.547 0.008389 0.43 0.45 0.43 0.440 0.000689 Giá trị phƣơng sai lớn 0.014149 Tổng giá trị phƣơng sai 0.032933 Su2 Phƣơng trình hồi quy có dạng Y = b0+b1X1+ b2X2+ b3X3 (2) Sử dụng phần mềm Matlab ta tìm đƣợc trị hệ số b0, b1, b2, b3, thay giá trị vào (2) ta có: Y = 0.01043 + 0.075794*X1 + 0.22006*X2 – 0.05769*X3 LnRa = 0.01043 + 0.075794*lnt + 0.22006*lnS – 0.05769*lnV Do vậy, mối quan hệ Ra S, t, v đƣợc thực theo công thức Ra = e0.0104 + t0.0757 + S0.2200 + V-0.0576 -Kiểm tra tính đồng thí nghiệm cần xác định tỷ số phƣơng sai lớn tổng hƣơng sai: Gp = maxSj  Sj Gp : đƣợc gọi tiêu Kokren tra bảng phụ lục 22[3] Với xác suất tin cậy P =0,95, N= 8, Số bậc tự m=K-1(K số thí nghiệm song 0.014149 song) ta đƣợc GT= 0,438 Thay số: Gp= 0.032933 = 0.429612716 Ta thấy Gp < GT Kết luận thí nghiệm ổn định Sử dụng phần mềm Matlab minh họa đồ thị ảnh hƣởng chế độ cắt s, t, v tới Ra đƣợc thể hình 4.6 89 - Minh họa đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng V, Sz, lên Ra Hình 4.6 Ảnh hưởng V, Sz lên Ra t = 0,2 mm 90 4.2 Kết luận Kết luận: Trong thí nghiệm ảnh hƣởng HSM đến độ nhám bề mặt nêu trên, ta thấy tăng lƣợng chạy dao Sz chiều sâu cắt t chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt Ra, tăng Tuy nhiên ảnh hƣởng chiều sâu cắt t đến độ nhám bề mặt không đáng kể Còn tăng vận tốc cắt độ nhám bề mặt giảm Điều phù hợp với lý thuyết ta tăng vận tốc cắt lên thời gian tác động ngắn, lực cắt nhỏ (giảm tăng v), vùng biến dạng Đây ƣu điểm gia công cao tốc, tăng v vừa tăng đƣợc suất cắt lại tăng đƣợc độ bóng bề mặt Điều có ý nghĩa lớn gia công cao tốc đạt đƣợc độ bóng bề mặt cao Tóm lại HSM đƣợc biết đến thời gian dài việc nghiên cứu phát triển chất lƣợng tối ƣu hóa việc chi phí gia công HSM Kiến nghị: Tuy nhiên thời gian lực thân hạn chế nên kết nghiên cứu hạn chế dừng lại mức nghiên cứu vật liệu dụng cụ cắt định Nhƣng với tầm quan trọng độ nhám bề mặt khả làm việc chi tiết máy, theo phát triển thêm đề tài nên phát triển theo hƣớng:  Nghiên cứu chế độ cắt cho nhiều loại dao phay nhiều vật liệu khác  Nghiên cứu ảnh hƣởng chế độ cắt đến độ nhám bề mặt nhiều phƣơng pháp gia công khác nhƣ tiện, mài, cắt dây, phóng điện  Nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng khác nhƣ mòn dao, tính chất vật liệu gia công, độ cứng vững hệ thống công nghệ 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt  Nguyễn Trọng Bình, Giáo trình đào tạo cao học Tối ưu hóa trình cắt gọt , Tài liệu sử dụng nội bộ, Đại Học Bách Khoa , Hà Nội  Trần Văn Địch (2003), Nghiên cứu độ xác gia công thực nghiệm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội  Trần Văn Địch (2008), Các phương pháp xác định độ xác gia công cơ, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội  Trần Văn Địch, Nguyễn Trọng Bình, Nguyễn Thế Đạt, Trần Xuân Việt (2003), Công nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội  Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Túy (2001), Nguyên lý gia công vật liệu, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội  Tạ Duy Liêm (2001), Hệ thống điều khiển máy công cụ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật , Hà Nội  Nguyễn Tiến Dũng (2010), Luận văn cao học  Nguyễn Tiến Thọ, Nguyễn Thi Xuân Bảy, Nguyễn Thị Cẩm Tú (2001), Kỹ thuật đo lường kiểm tra chế tạo khí, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội  Ninh Đức Tốn (2000), Dung sai lắp ghép, NXB Giáo dục  Trung tâm thông tin tiêu chuẩn đo lƣờng chất lƣợng, TCVN2511 : 1995 – Nhám bề mặt – thông số giá trị  Nguyễn Doãn Ý (2003), Giáo trình quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội  Phạm Thị Ngọc Yến, Ngô Hữu Tình, Lê Tấn Hùng, Nguyễn Thị Lan Hƣơng (2005), Cơ sở matlab ứng dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 92 Tiếng Anh  Dr Mosche Goldberg (March, 2010), The key to higher productivity, Asia pacific metalworking equipment news  Herbert Schulz (1999) The history of High speed machining, Darmstadt University of Technology, Germany  Herbert Schulz, Toshimichi Moriwaki (1992) High-speed machining, Annals of the CIRP  J.Kopac (2007), High precision machining on high speed machines, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering  Metalworking world, HSM-High speed machining  Laboratory of Mechanics and Engineering, French Institute of Advanced Mechanics, FranceSteve  P.Fallbohmer, C.A.Rodriguez, T.Ozel, T.Altan (2000) High-speed machining of cast iron and alloy steels for die and mold manufacturing, Journal of Materials processing technology  World Academy of Science, Engineering and Technology 56 2009 93 ... Vì có công trình nghiên cứu gia công cao tốc Việc sử dụng gia công cao tốc thực tế sản xuất hạn chế Vì việc nghiên cứu sâu sắc ứng dụng hiệu trình gia công cao tốc, góp phần nâng cao chất lƣợng... xác gia công cao Vì tác giả chọn đề tài: Nghiên cứu chất trình phay cao tốc ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt độ xác gia công cao tốc trung tâm gia công trục UCP600” Mục đích nghiên cứu luân văn,... với đối tƣợng nghiên cứu đề tài mà sử dụng nghiên cứu trình phay cao tốc ứng với điều kiện gia công khác - Nghiên cứu sở lý thuyết gia công cao tốc quy hoạch thực nghiệm -Nghiên cứu thực nghiệm