Nghiên cứu bản chất của quá trình phay cao tốc và quan hệ giữa tốc độ cắt với lực cắt khi gia công trên trung tâm gia công cao tốc 5 trục UCP600

Nghiên cứu bản chất của quá trình phay cao tốc và quan hệ giữa tốc độ cắt với lực cắt khi gia công trên trung tâm gia công cao tốc 5 trục UCP600 Nghiên cứu bản chất của quá trình phay cao tốc và quan hệ giữa tốc độ cắt với lực cắt khi gia công trên trung tâm gia công cao tốc 5 trục UCP600 luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỖ NGỌC MINH Đỗ Ngọc Minh TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGHIÊN CỨU BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH PHAY CAO TỐC VÀ QUAN HỆ GIỮA TỐC ĐỘ CẮT VỚI LỰC CẮT KHI GIA CÔNG TRÊN TRUNG TÂM GIA CÔNG CAO TỐC TRỤC UCP600 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ KHỐ CH2014B Hà Nội – Năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Đỗ Ngọc Minh TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH PHAY CAO TỐC VÀ QUAN HỆ GIỮA TỐC ĐỘ CẮT VỚI LỰC CẮT KHI GIA CÔNG TRÊN TRUNG TÂM GIA CÔNG CAO TỐC TRỤC UCP600 Chuyên ngành : Kỹ thuật khí LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN HUY NINH Hà Nội – Năm 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nêu Luận văn thân Tôi thực hướng dẫn thầy giáo PGS.TS NGUYỄN HUY NINH Ngoài phần tài liệu tham khảo liệt kê nêu rõ Luận văn, số liệu kết thực nghiệm trung thực, chưa cơng bố cơng trình khác Hà nội, Ngày 25 tháng 09 năm 2016 Người thực Đỗ Ngọc Minh LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Huy Ninh, người hướng dẫn giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến q trình viết hồn chỉnh Luận văn Tác giả bày tỏ lòng biết ơn Ban lãnh đạo Viện đào tạo Sau đại học, Viện Cơ khí trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành Luận văn Tác giả chân thành cảm ơn Trung tâm CAD/CAM/CNC BK 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 trước ý kiến đóng góp thầy, giáo thuộc Viện Cơ khí đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả tháo gỡ vướng mắc thời gian thực Luận văn Do lực thân nhiều hạn chế nên Luận văn khơng tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận đóng góp ý kiến Thầy, Cô giáo, nhà khoa học bạn đồng nghiệp để Luận văn hoàn thiện có ý nghĩa thực tiễn Hà nội, ngày 25 tháng 09 năm 2016 Người thực Đỗ Ngọc Minh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .6 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ PHẦN MỞ ĐẦU 11 Lý chọn đề tài 11 Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu .11 Tóm tắt nội dung thực đóng góp tác giả .12 Phương pháp nghiên cứu .12 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG CAO TỐC 13 1.1 Lịch sử gia công cao tốc .13 1.2 Định nghĩa gia công cao tốc 14 1.3 Yêu cầu thiết bị cho gia công cao tốc 16 1.4 Dụng cụ cắt 18 1.5 Đầu gá dụng cụ cắt .19 1.6 Ưu điểm gia công cao tốc .20 1.7 Nhược điểm gia công cao tốc 21 1.8 Phạm vi ứng dụng gia công cao tốc .22 1.9 Kết luận 24 CHƯƠNG CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN LỰC CẮT 25 2.1 Tổng quan lực cắt gia công 25 2.1.1 Đặt vấn đề 25 2.1.2 Phân tích thành phần lực cắt 26 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt .27 2.2.1 Ảnh hưởng chi tiết gia công đến lực cắt .27 2.2.2 Ảnh hưởng điều kiện cắt đến lực cắt 28 2.3 Ảnh hưởng dụng cụ cắt đến lực cắt 29 2.4 Các phương pháp xác định lực cắt 29 2.4.1 Phương pháp đo trực tiếp lực cắt .29 2.4.2 Phương pháp đo lực cắt thông qua đo công suất 29 2.4.3 Xác định lực cắt phương pháp tính 30 CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ LẬP TRÌNH HEIDENHAIN – CODE SỬ DỤNG TRONG CÁC MÁY CNC 31 3.1 Hệ thống tọa độ máy iTNC 530 31 3.2 Dao cắt chuyển động lập trình dao cắt 34 3.3 Cấu trúc chương trình NC 36 3.4 Lập trình gia cơng HEIDENHAIN – CODE 38 3.4.1 Các hàm nội suy .38 3.4.2 Một số chức gia cơng góc 47 3.4.3 Điều khiển đường vào đường chạy dao 49 3.5 Các chu trình gia cơng .53 3.5.1 Gọi chu trình gia cơng 54 3.5.2 Các chu trình phay mặt phẳng, mặt đầu 54 3.5.3 Các hàm chức phụ : M – code 55 CHƯƠNG MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 57 4.1 Mục đính thí nghiệm 57 4.2 Mơ hình thực nghiệm 57 4.2.1 Sơ đồ thí nghiệm 57 4.2.2 Mô hình thí nghiệm 58 4.2.3 Các đại lượng đầu vào 59 4.2.4 Các đại lượng đầu 60 4.2.5 Các đại lượng cố định 60 4.2.6 Các đại lượng nhiễu 60 4.3.Điều kiện thí nghiệm 60 4.3.1 Máy phay CNC cao tốc 60 4.3.2 Phơi thí nghiệm 62 4.3.3.Dụng cụ cắt .64 4.3.4.Đồ gá chi tiết(kèm lực kế) 64 4.3.5.Các thông số cố định khác 65 4.4 Các thiết bị đo 65 4.5 Nghiên cứu thực nghiệm xử lý kết thực nghiệm 67 4.5.1 Xác định miền thực nghiệm 67 4.5.2 Kết đo thực nghiệm xử lý kết 68 KẾT LUẬN VÀ TRIỂN VỌNG CỦA ĐỀ TÀI .73 I Kết luận 73 II Hướng nghiên cứu 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Thứ Nội dung nguyên P,F - Lực cắt tổng N Pv,Ps,Pt - Thành phần lực cắt theo phương chuyển động N Fms - Lực ma sát N b - Chiều rộng cắt mm a - Chiều dày cắt mm Nc - Công suất cắt Nm Nck - Công suất chạy không Nm Cp - Hắng số lực cắt - Kp - Hệ số điều chỉnh - xp, yp, zp - Số mũ - X1(t), X2(s),X3(v) Fx,Fy,Fz bj - Các yếu tố đầu vào thí nghiệm tương ứng với hàm giá trị t,s,v - - thành phần phân tích lực cắt F - Giá trị tốc độ cố định sử dụng phần mềm quy hoạch thực nghiệm DX6 v - Vận tốc cắt m/phút s - Bước tiến dao mm/vòng t - Chiều sâu cắt mm HSM (High Speed Machining ): Máy phay 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 PTW (Production engineering and Machine tools) – Kỹ thật sản xuất Máy công cụ PVD ( Physical Vapor Deposition) - Phương pháp phủ lắng đọng vật chất bay CVD (Chemical Vapor Deposition) - Phương pháp phủ lắng đọng hóa học BT, HSK - Viết tắt loại đầu gá dụng cụ gia công cao tốc DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1.Vật liệu sử dụng chế tạo dụng cụ cắt .18 Bảng 1.2.Đặc điểm phạm vi áp dụng gia công cao tốc 23 Bảng 4.1.Đặc tính kỹ thuật máy phay MIKRON UCP 600 60 Bảng 4.2.Thành phần hóa học tính thép SKD11 63 Bảng 4.3.Các thông số dao phay mặt đầu 64 Bảng 4.4.Giá trị yếu tố đầu vào thí nghiệm phay mặt đầu 67 Bảng 4.5.Quy hoạch thực nghiệm thông số đầu vào phay dao phay mặt đầu .67 Bảng 4.6 Kết đo lực cắt thành phần Fx 68 Bảng 4.7 Kết đo lực cắt thành phần Fy 69 Bảng 4.8.Kết đo lực cắt thành phần Fz 69 Bảng 4.9.Các giá trị bj tốc độ 400 m/p 70 Bảng 4.10.Các giá trị bj tốc độ 300 m/p 70 Bảng 4.11.Các giá trị bj tốc độ 400 m/p 72 Bảng 4.12.So sánh lực cắt phay thường phay cao tốc 73 cho độ cứng cao, độ bền nén cao, độ dai va đập tính chống biến dạng tốt Bên cạnh có khả giữ độ cứng nhiệt độ cao thời gian dài Chính thép SKD11 thường dung sản xuất khuôn đùn, khuôn ép nhựa, khuôn đúc áp lực.v.v… hay chi tiết có u cầu tính chất sử dụng đặc biệt Bảng 4.2 Thành phần hóa học tính thép SKD11 Ký c Si Mn P S Cr Mo V ≤0.4 ≤0.6 ≤0.03 ≤0.03 11-13 0.8-1.2 0.2-0.5 hiệu SKD11 1.4-1.6 Ủ Tôi Nhiệt Môi Độ độ trường cứng Nhiệt độ Ram Môi trường Nhiệt Môi Độ độ trường cứng HB Làm 830- 255 nguội HB 100-1050 Làm nguội 150- Làm 980- 1030 khí 200 nguội Làm nguội 880 dầu ≥58 550- khí 580 4.3.2.2 Kích thước phơi Kích thước phơi: dài 70mm, rộng 70mm, cao 90mm: phôi sử dụng để gia công đo thông số lực cắt F 4.3.2.3 Công dụng phôi: Phôi để chế tạo mẫu lịng khn vỏ mặt sau điện thoại Sam Sung lựa chọn bước công nghệ sau:  Khi gia công mặt phân khuôn: Dùng dao phay mặt đầu (như hình 4.7) bước cơng nghệ để đo số liệu thí nghiệm 63 Hình 4.5 Phơi thí nghiệm 4.3.3 Dụng cụ cắt Dụng cụ cắt sử dụng dao phay mặt đầu hãng Sandvik Các thông số dao thể bảng 4.3 Bảng 4.3 Các thông số dao phay mặt đầu Tên gọi Ký hiệu Cán dao 345-040A32-13L Mảnh lưỡi cắt 345-1305M-PM 4230 Đường kính dao Ø32 Tốc độ cắt khuyến cáo 180-400m/phút Hình 4.6.Dao phay mặt đầu 4.3.4 Đồ gá chi tiết (kèm lực kế) Sử dụng ê tơ - lực kế có cấu tạo hình 4.8 64 4.3.5 Các thơng số cố định khác Trong q trình thí nghiệm điều kiện khác cúng cố định như: - Kích thước phơi thí nghiệm không đổi (chiều dài, chiều rộng) - Nhiệt độ theo nhiệt độ phịng thí nghiệm - Mơ hình thực nghiệm: phay phẳng dao phay mặt đầu ta lựa chọn phương án chạy dao hình 4.7 Hình 4.7 Mơ hình phay phẳng Khi sử dụng sơ đồ cắt đối xứng hình 4.8 giai đoạn đầu vào cắt bên q trình phay nghịch cịn giai đoạn cắt bên q trình phay thuận Vì trình phay mặt đầu lực cắt không liên tục thay đổi giá trị mà cịn thay đổi hướng nó, mơ hình áp dụng phay mặt phẳng 4.4 Các thiết bị đo Q trình đo kiểm mẫu thí nghiệm tiến hành Trung tâm Nghiên cứu chế thử cơng nghệ cao BK/CNC – Viện Cơ khí, Đại học Bách khoa Hà Nội Thiết bị đo lực cắt Đồ gá chi tiết lực kế Tập đoàn EMCO cung cấp, có khả đo thành phần lực cắt trình phay, giá trị lực đo được hiển thị lên hình phần mềm cài đặt máy vi tính Kết nối máy tính thơng qua giao tiếp RS232 với phần mềm đo lực kèm theo Với ưu điểm ê tô đo lực phù hợp với mục đích nghiên cứu sử dụng rộng rãi sản xuất cơng ngiệp Ê tơ gồm có thành phần đo lực theo phương, kẹp chặt nhờ hệ thống ren vít thủy lực 65 Hình 4.8 Thiết bị đo lực cắt biểu đồ đo lực Kích thước ê tơ: dài 300mm, rộng 160mm, cao 100mm, trọng lượng 18kg Kích thước phơi: điều kiện phôi lý tưởng: dài 70mm, rộng 70mm, cao 90mm gia cơng xuống kích thước nhỏ mà ê tơ kẹp dài 40mm, rộng 40mm, cao 70mm Các lực cắt trình phay đo mặt phơi tiếp xúc với dao phay Phôi kẹp chặt ê tô lực ê tô cố định bàn máy Ê tơ sử dụng rộng rãi nghiên cứu sản xuất công nghiệp sử dụng q trình gia cơng khác phay, mài, khoan Giới hạn lực đo được: Fx, Fy, Fz = ± 3000N 66 4.5 Nghiên cứu thực nghiệm xử lý kết thực nghiệm 4.5.1 Xác định miền thực nghiệm Các thông số tốc độ cắt (v), lượng chạy dao (s), chiều sâu cắt (t) tuân theo hàm số mũ (hàm phi tuyến) có dạng sau: Hàm quan hệ lực cắt phay mặt đầu có dạng:( theo cơng thức 2.9 chương 2) Fx= C2.tm2.sn2.vp2 Fy= C3.tm3.sn3.vp3 Fz= C4.tm4.sn4.vp4 Giá trị yếu tố đầu vào thí nghiệm lựa chọn mức bảng 4.4 Bảng 4.4.Giá trị yếu tố đầu vào thí nghiệm phay mặt đầu Các yếu tố X1(t) X2(s) X3(v) Mức +1 0.6 0.07 400 Mức -1 0.2 0.03 200 Mức sở 0.4 0.05 300 Khoảng biến thiên 0.2 0.02 100 Chuyển biến từ biến tự nhiên sang biến mã hóa khơng thứ ngun Với thí nghiệm đầu vào ba yếu tố gồm; tốc độ cắt v, lượng chạy dao s, chiều sâu cắt t, theo quy hoạch thực nghiệm ta thực nghiệm với thí nghiệm với giá trị bảng 4.5 Để thống ký hiệu thuận tiện q trình thiết lập thử nghiệm, tiến hành mã hóa với X1 t, X2 s X3 v Bảng 4.5.Quy hoạch thực nghiệm thông số đầu vào phay dao phay mặt đầu TT Biến mã hoá Biến thực nghiệm X1 X2 X3 t(mm) S(mm/r) V(m/ph) -1 -1 -1 0.2 0.03 200 67 +1 -1 -1 0.6 0.03 200 -1 +1 -1 0.2 0.07 200 +1 +1 -1 0.6 0.07 200 -1 -1 +1 0.2 0.03 400 +1 -1 +1 0.6 0.03 400 -1 +1 +1 0.2 0.07 400 +1 +1 +1 0.6 0.07 400 4.5.2 Kết đo thực nghiệm xử lý kết 4.5.2.1 Thực nghiệm đo lực cắt xây dựng mơ hình toán học lực cắt phụ thuộc vào chế độ cắt phay cao tốc a) Thực nghiệm đo lực cắt Thực q trình thí nghiệm đo kiểm ta kết bảng 4.6, bảng 4.7, bảng 4.8 Bảng 4.6 Kết đo lực cắt thành phần Fx Biến mã hoá Kết đo lực Biến thực nghiệm TT X1 X2 X3 t(mm) S(mm/r) V(m/ph) Fx1 Fx2 Fx3 Fxtb -1 -1 -1 0.2 0.03 200 133.18 127.49 130.5 130.39 +1 -1 -1 0.6 0.03 200 126.04 132 126.02 128.02 -1 +1 -1 0.2 0.07 200 122.44 126.52 129.82 126.26 +1 +1 -1 0.6 0.07 200 127.1 128.2 124.1 127.47 -1 -1 +1 0.2 0.03 400 70.5 75.6 72.8 72.97 +1 -1 +1 0.6 0.03 400 65.07 73.3 70.1 69.49 -1 +1 +1 0.2 0.07 400 69.5 70.26 73.6 71.12 +1 +1 +1 0.6 0.07 400 76.32 74.53 80.42 77.09 68 Bảng 4.7 Kết đo lực cắt thành phần Fy Biến mã hoá TT Kết đo lực Biến thực nghiệm X1 X2 X3 t(mm) S(mm/r) V(m/ph) Fy1 Fy2 Fy3 Fytb -1 -1 -1 0.2 0.03 200 231.25 232.2 233.3 232.25 +1 -1 -1 0.6 0.03 200 231.95 236.65 235.95 234.85 -1 +1 -1 0.2 0.07 200 223.3 241.8 226.1 230.40 +1 +1 -1 0.6 0.07 200 234.9 219.4 246.65 233.65 -1 -1 +1 0.2 0.03 400 185.55 187.25 214.75 195.85 +1 -1 +1 0.6 0.03 400 194.35 182.35 200.35 192.35 -1 +1 +1 0.2 0.07 400 182.45 172.65 234.25 196.45 +1 +1 +1 0.6 0.07 400 199.55 171.85 213.15 194.85 Bảng 4.8 Kết đo lực cắt thành phần Fz TT Biến mã hoá Kết đo lực Biến thực nghiệm X1 X2 X3 t(mm S(mm/r) V(m/ph) Fz1 Fz2 Fz3 Fztb -1 -1 -1 ) 0.2 0.03 200 89.55 93.75 91.35 91.55 +1 -1 -1 0.6 0.03 200 95.4 84.5 97.9 92.60 -1 +1 -1 0.2 0.07 200 88.8 95.62 90.44 91.62 +1 +1 -1 0.6 0.07 200 89.4 93.46 90.5 91.12 -1 -1 +1 0.2 0.03 400 65.18 74.72 66.44 68.78 +1 -1 +1 0.6 0.03 400 68.62 65.16 70.67 68.15 -1 +1 +1 0.2 0.07 400 70.7 64.1 72.5 69.10 +1 +1 +1 0.6 0.07 400 66.34 71.27 70.44 69.35 Qua mơ hình nghiên cứu tiến hành thí nghiệm với t, s, v thay đổi, chiều rộng cắt không thay đổi 69 b) Mơ hình lực cắt phụ thuộc vào chế độ cắt Mơ hình tốn học lực cắt gia công dao phay mặt đầu gia công phay cao tốc giới hạn thông số phương pháp gia công truyền thống miêu tả có dạng phi tuyến sau: Fx= C2.tm2.sn2.vp2, Fy= C3.tm3.sn3.vp3, Fz= C4.tm4.sn4.vp4 (4.1) Trong đó: Fx, Fy, Fz lực cắt tương ứng theo phương X, Y, Z; t chiều sâu cắt (mm); s lượng chạy dao (mm/r); v tốc độ cắt (m/p); C2, m2, n2, p2,C3, m3, n3, p3, C4, m4, n4, p4,: hệ số xác định trình thực nghiệm Để xác định số số mũ phương trình, mơ hình tốn học tuyến tính hóa hàm logarit phương trình viết lại sau: (4.2) (4.3) (4.4) Phương trình hồi quy có dạng y2= b02 +b12.x1 +b22.x2 + b32.x3 (4.5) y3= b03 +b13.x1 +b23.x2 + b33.x3 (4.6) y4= b04 +b14.x1 +b24.x2 + b34.x3 (4.7) Việc tính tốn tính tốn tay Tuy nhiên để rút ngắn thời gian tính tốn luận văn tác giả sử dụng phần mềm quy hoạch thực nghiệm DX6 Kết tính tốn giá trị bj phần mềm thể bảng 4.9 Bảng 4.9.Các giá trị bj tốc độ 400 m/p b02 100.22625 b12 b22 0.04125 0.00875 b32 -27.55875 Theo yêu cầu toán QHTN bước cần kiểm tra có nghĩa hệ số bj theo tiêu chuẩn Student nhằm đơn giản hóa phương trình hồi quy cách loại bỏ hệ số bj có mức độ ý nghĩa nhỏ Tuy nhiên việc dẫn tới bỏ hệ số có ảnh hưởng lớn tới việc giải tốn tối ưu (các hệ số b12, b22, b32), 70 theo hàm mục tiêu lực cắt xác định giá trị (t,s,v) mà lực cắt Fx đạt giá trị lớn nên bước kiểm tra có nghĩa hệ số bj bỏ qua Như hàm số Fx phụ thuộc chế độ cắt thể công thức sau: Fx= 100.22625 + 0,04125*X1 + 0,00875*X2 – 27,55875*X3 (4.8) Kết tính tốn hệ số Fisher phần mềm cho thấy Ftn=188,3 tra bảng tiêu chuẩn Fisher (phụ lục) với mức ý nghĩa p = 0,05, bậc tự f = n-l = 4, f2 = n0-1 = (n số điểm thực nghiệm, l số hệ số bj có nghĩa, n0 số thử nghiệm tâm quy hoạch) F = 5624,5833 So sánh nhận thấy Ftn < F mơ hình toán chọn phù hợp với thực nghiệm Quy đổi từ giá trị mã hóa sang giá trị thực phương trình (4.8) có dạng phương trình (4.9) (4.9) Ảnh hưởng chế độ cắt tới Fx phương trình (4.9) thể hình 5.1 3.5 2.5 1.5 Luc cat Fx (N) Luc cat Fx (N) Luc cat Fx 2.5 1.5 400 0.6 350 400 0.06 300 0.02 200 0.8 250 Chieu sau cat t (mm) 250 Luong chay dao s (mm/v) 300 0.4 350 0.04 1.5 0.8 0.08 2.5 0.2 200 0.08 0.6 0.07 Van toc cat v (m/ph) Van toc cat v (m/ph) đến Fx t=0,2 0.05 0.04 Chieu sau cat t (mm) a, Ảnh hưởng v,s 0.06 0.4 b, Ảnh hưởng v,t đến Fx s=0,03 0.2 0.03 Luong chay dao s (mm/r) c, Ảnh hưởng s,t đến Fx v=400m/ph Hình 4.9 Ảnh hưởng v,s,t đến Fx Tương tự phương pháp tính tốn phần mềm DX6 ta tìm giá trị bj phương trình lực cắt Fy thể bảng 4.10 Bảng 4.10.Các giá trị bj tốc độ 300 m/p b03 b13 213.8312 0.0937 b23 0,0062 71 b33 -18,9562 Thay giá trị vào (4.10) ta có hàm số lực cắt Fy phụ thuộc vào chế độ cắt thể công thức sau: Fy = Y = 213,8312 + 0,0937*X1 + 0,0062*X2 – 18,9562*X3 (4.10) Kiểm tra phù hợp mơ hình theo chuẩn Fisher , kết tính tốn từ phần mềm cho thấy Ftn = 184,96 < 5624,5833 Như mơ hình tốn học lựa chọn phù hợp với thực nghiệm Quy đổi từ giá trị mã hóa sang giá trị thực phương trình (4.10) có dạng phương trình (4.11) (4.11) Đồ thị ảnh hưởng chế độ cắt s, t, v tới Fy phương trình (4.11) thể 26 26 26 24 24 24 22 20 22 Luc cat FY Luc cat Fy (N) Luc cat FY hình 5.2 20 18 18 350 0.02 200 Chieu sau cat t (mm) 0.2 đến Fy t=0,2 350 300 0.04 250 200 van toc cat v (m/ph) Vân tôc cat v (m/p) a,Ảnh hưởng v, s 400 0.06 250 250 Luong chay dao s 350 16 0.08 300 0.4 300 0.04 400 0.6 400 0.06 20 18 16 0.8 16 0.08 22 b, Ảnh hưởng v, t đến Fy s=0,03 Luong chay dao s 0.02 200 Vân tôc cat v (m/p) c, Ảnh hưởng s, t đến Fy v=400m/ph Hình 4.10 Ảnh hưởng v, s, t đến Fy Tương tự phương pháp tính tốn phần mềm DX6, ta tìm giá trị bj thể Bảng 4.11 Bảng 4.11.Các giá trị bj tốc độ 400 m/p b04 80.2838 b14 b24 0.02125 0.01375 b34 -11.4386 Như hàm số Fx phụ thuộc chế độ cắt thể công thức sau: Fz = 80,2838 + 0,0213*X1 + 0,0138*X2 – 11,4386*X3 (4.12) Kiểm tra phù hợp mơ hình theo chuẩn Fisher, kết tính tốn từ phần mềm cho thấy Ftn = 706,02 < 5624,5833 Như mơ hình tốn học lựa chọn phù hợp với thực nghiệm 72 Quy đổi từ giá trị mã hóa sang giá trị thực phương trình (4.12) có dạng phương trình (4.13) (4.13) Ảnh hưởng chế độ cắt tới Fz phương trình (4.13) thể hình 5.3 2.5 2.5 1.5 Luc cat Fz (N) Luc cat Fz (N) Luc cat Fz (N) 2.5 2 1.5 0.8 0.8 0.08 400 0.06 200 0.07 0.06 0.4 0.05 250 250 0.02 0.08 0.6 350 300 0.4 300 0.04 400 0.6 350 Luong chay dao s (mm/v) 1.5 Chieu sau cat t (mm) 0.2 200 Van toc cat V (m/ph) 0.04 Van toc cat v (m/ph) a, Ảnh hưởng v,s b, Ảnh hưởng v,t đến Fz t=0,2 đến Fz s=0,03 Chieu sau cat t (mm) 0.2 0.03 Luong chay dao s (mm/r) c, Ảnh hưởng s,t đến Fz v=400m/ph Hình 4.11 Ảnh hưởng v,s,t đến Fz Cũng với mô hình thực nghiệm này, chúng tơi đo lực cắt phay thường dao mặt đầu hãng Sandvik có thơng số hình học tương đương dao phay cao tốc, máy UCP600 chế độ: v = 100 m/ph, t= 0.2 mm, sz = 0.07mm/răng kết đo lực sau:Fx= 81(N), Fy= 188(N), Fz= 109(N) Bảng 4.12 So sánh lực cắt phay thường phay cao tốc V(m/ph) Fx Fy Fz Fz / Fy 100 81 188 109 0.595745 400 75 168 68 0.404762 Theo đồ thị mối quan hệ chế độ cắt phay mặt đầu (hình 4.9, hình 4.10 hình 4.11) ta nhận xét sau: Khi tăng t s thành phần lực cắt tăng với thành phần Fy ảnh hưởng s mạnh so với Fx Điều lý giải, mơ hình thí nghiệm phay mặt đầu đối xứng nên có tượng phay nửa thuận nửa nghịch theo phương X nên thành phần Fx bị ảnh hưởng lượng tiến dao Điều 73 lợi phay cao tốc thường phay với chiều sâu cắt nhỏ lượng tiến dao lớn Khi tăng vận tốc cắt V từ 300m/ph lên 400m/ph lực cắt có xu hướng giảm Điều phù hợp với phân tích ảnh hưởng tổng hợp yếu tố lực cắt nhiệt cắt phay cao tốc với HSM Tuy nhiên tốc độ cắt tăng, lực Fz có xu hướng giảm nhiều Fy, tỷ lệ Fz/Fy phay cao tốc giảm nhiều so với phay thơng thường Đây ưu điểm gia công cao tốc, tăng v vừa tăng suất cắt lại giảm sai số gia cơng lực cắt nhỏ giảm biến dạng hệ thống công nghệ So sánh với kết lực cắt phay thường công bố tài liệu tỷ lệ F x, Fy, Fz tương ứng khoảng 0,35; 0,9; 0.5 dải tốc độ thực nghiệm tỷ lệ là: khoảng 0.4; 0.9; 0.35 Tỷ lệ sử dụng tính lực cắt theo phương thiết kế đồ gá gia phay cao tốc 74 KẾT LUẬN VÀ TRIỂN VỌNG CỦA ĐỀ TÀI I Kết luận Đề tài thực số cơng việc sau - Tìm hiểu phương pháp gia cơng cao tốc - Tìm hiểu ảnh hưởng đến lực cắt gia công cao tốc - Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình dùng máy CNC sử dụng phay cao tốc - Xây dựng hệ thống thực nghiệm đo lực cắt phay mặt đầu trình phay cao tốc - Xác định quan hệ Fx,y,z (v,s,t) để từ đánh giá tính ưu việt phương pháp gia cơng cao tốc HSM Trong thực nghiệm ảnh hưởng tốc độ cắt đến lực cắt Phay cao tốc, ta thấy tăng tốc độ cắt v lực cắt F có xu hướng giảm Tuy nhiên tốc độ cắt tăng, lực Fz có xu hướng giảm nhiều Fy, tỷ lệ Fz/Fy phay cao tốc giảm rõ rệt so với phay thông thường Điều lý giải phay cao tốc lực cắt nhỏ phay thơng thường Đây ưu điểm gia công cao tốc, tăng v vừa tăng suất cắt giảm sai số gia cơng lực cắt nhỏ II Hướng nghiên cứu Hạn chế đề tài dừng lại việc khảo sát mối quan hệ chế độ cắt (v,s,t) với lực cắt F(x,y,z) vật liệu SKD11 loại dao dao phay mặt đầu - Cần làm thực nghiệm nhiều dải tốc độ để đánh giá tính xác tính ưu việt HSM - Cần nghiên cứu thêm để chọn lựa chế độ cắt (v,s,t) cho nhiều loại dao phay nhiều loại vật liệu - Nghiên cứu thêm ảnh hưởng chế độ cắt đặc biệt tốc độ cắt đến độ mịn dụng cụ gia cơng độ nhám bề mặt bề mặt chi tiết sau gia công 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Trọng Bình, Giáo trình đào tạo cao học Tối ưu hóa q 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 cơng 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 10 Trung tâm thông tin tiêu chuẩn đo lường chất lượng, TCVN2511 : 1995 – Nhám bề mặt – thông số giá trị 11 Nguyễn Dỗn Ý (2003), Giáo trình quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 12 Phạm Thị Ngọc Yến, Ngơ Hữu Tình, Lê Tấn Hùng, Nguyễn Thị Lan Hương (2005), Cơ sở matlab ứng dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 76 Tiếng Anh 13 Dr Mosche Goldberg (March, 2010), The key to higher productivity, Asia pacific metalworking equipment news 14 Herbert Schulz (1999) The history of High speed machining, Darmstadt University of Technology, Germany 15 Herbert Schulz, Toshimichi Moriwaki (1992) High-speed machining, Annals of the CIRP 16 J.Kopac (2007), High precision machining on high speed machines, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 17 Metalworking world, HSM-High speed machining 18 Laboratory of Mechanics and Engineering, French Institute of Advanced Mechanics, FranceSteve 19 .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 20 World Academy of Science, Engineering and Technology 56 2009 77 ...  Gia công với tốc độ cắt cao  Gia cơng 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 cơng với suất cao Thực tế gia công cao tốc. .. xác gia cơng cao Vì tác giả chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu chất trình phay cao tốc quan hệ tốc độ cắt với lực cắt gia công cao tốc trung tâm gia công cao tốc trục UCP600? ?? Mục đích nghiên cứu luận văn,... phạm vi nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu - Mục đích nghiên cứu là: Nghiên cứu chất trình phay cao tốc, mối quan hệ tốc độ cắt với lực cắt, so sánh thông số công nghệ cắt cao tốc cắt tốc độ thường