Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công bằng vật liệu SUS 304 trên máy CNC

Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công bằng vật liệu SUS 304 trên máy CNC Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công bằng vật liệu SUS 304 trên máy CNC luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội luận văn thạc sỹ khoa học Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ ĐếN CHấT Lượng bề mặt chi tiết gia công vật liệu sus 304 máy cnc ngành: công nghệ chế tạo máy mà số: phạm văn hoàng Người hướng dẫn khoa học : TS Trương hoành sơn Hà Nội - 2009 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công vật liệu SUS 304 máy CNC” công trình tơi nghiên cứu soạn thảo Từ nghiên cứu lý thuyết trình làm thực nghiệm, không chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nội dung luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Nếu có vi phạm nào, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2009 Tác giả Phạm Văn Hồng MỤC LỤC CHƯƠNG 1.ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG 1.1 Khái niệm độ xác gia cơng 1.1.1 Độ xác kích thước 1.1.2 Độ xác hình dáng hình học .7 1.1.3 Độ xác vị trí tương quan 1.2 Các nguyên nhân gây sai số gia công 1.2.1 Các nguyên nhân gây sai số hệ thống cố định : .9 1.2.2 Các nguyên nhân gây sai số hệ thống thay đổi (theo thời gian gia công) .10 1.2.3 Các nguyên nhân gây sai số ngẫu nhiên : 10 1.3 Các phương pháp đạt độ xác gia cơng .10 1.3.1 Phương pháp cắt thử chi tiết riêng biệt 10 1.3.2 Phương pháp tự động đạt kích thước : .12 1.3.3 Phương pháp đạt độ xác gia cơng điều khiển thích nghi 14 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ xác gia cơng 14 1.4.1 Biến dạng đàn hồi hệ thống công nghệ .14 1.4.2 Biến dạng tiếp xúc biến dạng chi tiết gia công 15 1.4.3 Ảnh hưởng biến dạng phôi 15 1.4.4 Ảnh hưởng độ xác máy công cụ 15 1.4.5 Ảnh hưởng sai số đồ gá 16 1.4.6 Ảnh hưởng sai số dụng cụ cắt .16 1.4.7 Ảnh hưởng biến dạng nhiệt máy .17 1.4.8 Ảnh hưởng biến dạng nhiệt dụng cụ cắt .17 1.4.9 Ảnh hưởng biến dạng nhiệt chi tiết 17 1.4.10 Ảnh hưởng rung động trình cắt 18 1.4.11 Ảnh hưởng phương pháp gá đặt 19 1.4.12 Ảnh hưởng dụng cụ đo phương pháp đo 20 1.5 Khả đạt độ xác phương pháp gia công cắt gọt 20 1.5.1 Các phương pháp cắt gọt sử dụng dụng cụ cắt có thơng số hình học cố định .20 1.5.2 Mài phương pháp gia công sử dụng hạt mài 21 1.5.3 Các phương pháp gia cơng truyền thống có sử dụng máy CNC dụng cụ cắt tiên tiến .21 1.5.4 Các phương pháp gia công chi tiên tiến – công nghệ Na nô 22 1.6 Các nghiên cứu có liên quan đến đề tài giới hạn đề tài 22 1.6.1 Các nghiên cứu có liên quan 22 1.6.2 giới hạn đề tài 23 CHƯƠNG 2.ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT 24 2.1 Độ nhấp nhô tế vi 24 2.2 Ảnh hưởng độ nhám tới khả làm việc chi tiết máy 26 2.2.1 Ảnh hưởng đến tính chống mịn 27 2.2.2 Ảnh hưởng đến độ bền mỏi chi tiết 30 2.2.3 Ảnh hưởng đến độ xác mối lắp ghép .31 2.2.4 Lựa chọn độ nhám bề mặt 32 2.2.5 Kết luận tầm quan trọng độ nhám bề mặt 33 2.3 Những kết nghiên cứu đạt việc nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới độ nhám bề mặt chi tiết gia công (Ra, Rz) 34 2.3.1 Các kết máy công cụ truyền thống .34 2.3.2 Các kết đạt máy CNC 41 CHƯƠNG 3.NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ CỦA MÁY TIỆN CNC KHI GIA CÔNG THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 48 3.1 Đặt vấn đề 48 3.1.1 Ứng dụng thép không gỉ .48 3.1.2 Vật liệu gia công SUS 304 .49 3.2 Mơ hình thí nghiệm 50 3.2.1 Các thông số công nghệ hệ thống thí nghiệm 51 3.2.2 Đo độ bóng chi tiết sau gia cơng .54 3.2.3 Tiến trình thí nghiệm .55 3.3 Kết thí nghiệm thảo luận 55 3.3.1 Ảnh hưởng tốc độ cắt 55 3.3.2 Ảnh hưởng lượng chạy dao S: 58 3.3.3 Ảnh hưởng gia công máy tiện CNC khác Mori Seiki Takamaz 66 CHƯƠNG 4.KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 LỜI MỞ ĐẦU Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật giới diễn với tốc độ vũ bão, mang lại lợi ích to lớn cho người tất lĩnh vực đời sống vật chất tinh thần Trong phát triển mạnh mẽ đáng lưu ý thành tựu kỹ thuật tự động hóa q trình sản xuất Khẳng định vai trị quan trọng cơng nghệ tự động hóa chiến lược cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước có ý nghĩa quan trọng, tạo khả phát triển kinh tế với tốc độ cao, vững lâu dài Ở nước có cơng nghiệp tiên tiến, việc tự động hóa ngành kinh tế, kỹ thuật có khí chế tạo thực từ nhiều thập kỷ trước Và vấn đề then chốt việc tự động hóa ngành khí chế tạo kỹ thuật điều khiển số công nghệ gia công máy điều khiển số Các máy công cụ điều khiển số ( NC CNC ) sử dụng phổ biến nước phát triển Trong năm gần đây, máy NC CNC nhập vào Việt Nam với số lượng ngày nhiều hoạt động số nhà máy, viện nghiên cứu công ty liên doanh Việc tìm hiểu khai thác khả cơng nghệ gia công máy NC CNC nhằm đảm bảo hiệu kinh tế cao an toàn người vận hành máy điều vô cấp thiết, phuong diện nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm sản xuất Song song với việc phát triển loại máy móc việc nghiên cứu tìm loại vật liệu ứng dụng chúng vào sản xuất Vật liệu SUS304 loại thép không gỉ sử dụng nhiều sản xuất đời sống như: công nghiệp thực phẩm, rượu bia, cơng nghiệp lọc hố dầu, cơng nhiệp cấp nước v.v Tuy nhiên để ứng dụng cách có hiệu quả, đặc biệt gia công chi tiết xác cần nghiên cứu khả tạo hình loại vật liệu Xuất phát từ lý mà đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công vật liệu SUS 304 máy CNC” chọn để làm đề tài cho luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Tồn nội dung luận văn trình bày chương phụ lục Cụ thể sau: Chương trình bày tổng qua độ xác gia công yếu tố ảnh hưởng đến độ xác gia cơng Chương trình bày kiến thức độ nhám bề mặt chi tiết máy yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia cơng cắt gọt Chương trình bày nghiên cứu khả công nghệ máy tiện CNC gia công thép không gỉ SUS 304 Trong chương tập trung làm rõ khả công nghệ (ở độ nhẵn bóng bề mặt chi tiết gia cơng) đạt gia cơng máy CNC dụng cụ cắt có phủ TiN Ngồi ảnh hưởng thơng số cơng nghệ vận tốc cắt, chiều sâu cắt bước tiến dao đến độ nhám nội dung chương Các kết luận khoa học đề tài hướng nghiên cứu trình bày chương Tuy số liệu nghiên cứu thực nghiệm dựa máy tiện CNC Takamaz Mori Seiki Nhật Bản, song kết tổng quát hóa áp dụng với máy CNC hệ khác, HAIDENHAIN (Đức)… CHƯƠNG ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG 1.1 Khái niệm độ xác gia cơng C¸c chi tiÕt m¸y (CTM) thiết kế phải có yêu cầu kỹ thuật định để đảm bảo tính làm việc chúng Đó độ xác kích thước, chất lượng bề mặt hay vị trí tương quan (Hình 1.1) Tuy nhiên, bÃn vẽ thiết kế Khi gia công, việc đảm bảo yêu cầu kỹ thuật chi tiết ghi vẽ cần thiết Thực tế chi tiết gia công với chi tiết lý tưởng vẽ có sai lệch khác sai số gọi sai số gia công Do vậy, độ xác gia công đà định nghĩa sau: Độ xác gia công chi tiêt máy mức độ giống kích thước, hình dáng vị trí tương quan chi tiết gia công máy chi tiết lý tưởng vẽ thiết kế [1] Bản vẽ thiÕt kÕ mét chi tiÕt Chi tiÕt thùc Hình 1.1 Bản vẽ chi tiết máy với yêu cầu kỹ thut Độ xác chi tiết máy đánh giá theo yếu tố sau đây: 1.1.1 xác kích thước Đó độ xác kích thước thẳng kích thước góc Độ xác kích thước đánh giá sai số kích thước thực so với kích thước lý tưởng ghi vẽ 1.1.2 Độ xác hình dáng hình học Đó mức độ phù hợp hình dáng hình học hình dáng hình học lý tưởng chi tiết Ví dụ, gia cơng chi tiết hình trụ, độ xác hình dáng hình học đánh giá qua độ côn, ôvan, độ đa cạnh, độ tang trống, v.v… cịn gia cơng mặt phẳng, độ xác hình dáng hình học đáng giá qua độ phẳng so với độ phẳng lý tưởng 1.1.3 Độ xác vị trí tương quan Độ xác thực chất xoay góc bề mặt so vơi bề mặt ( dùng làm chuẩn) Độ xác vị trí tương quan thường ghi thành điều điện kỹ thuật vẽ thiết kê Ví dụ , độ song song, độ vng góc, độ đồng tâm,v.v… Nãi chung, ®é xác gia công tiêu khó đạt gây tốn kể trình xác lập (thiết kế) trình chế tạo Độ xác gia công yếu tố quan trọng gia công khí, phản ánh trình độ gia công sản xuất khí Do vậy, việc nâng cao độ xác gia công điều cần thiết điều làm nâng cao chất lượng sử dụng chi tiết máy, làm giảm thời gian lắp ráp sản phẩm v.v Tuy nhiên, cần phải hiểu rằng, việc nâng cao độ xác gia công đồng nghĩa với việc giá thành chi tiết bị nâng cao đựơc hình 1.2 Giá thành Dung sai chế tạo Hỡnh 1-2 Mối quan hệ độ xác gia công giá thành sản phẩm xác gia cơng điều kiện sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố, người ta thường gia cơng chi tiết với “độ xác kinh tế” khơng phải “ độ xác đạt tới “[2] “Độ xác đạt tới” độ xác đạt điều kiện đặc biệt khơng tính đến giá thành gia cơng (máy xác, đồ gá tốt, cơng nhân có tay nghề cao,v.v…) Hình 1- Mối quan hệ phương pháp gia cơng giá thành Hình 1-3 mơ tả mối quan hệ giá thành gia công (C) độ xác (sai số: δ) phương pháp cắt gọt khác Đường mô tả quan hệ C δ tiện thô, đường 2- tiện tinh đường - mài Ta thấy đường cong cắt hai đường cong 3, tạo vùng I,II,III khác Như vậy,vùng I gọi độ xác đạt tới (độ xác cao nhất), vùng II độ xác kinh tế cịn vùng III độ xác đảm bảo.Ta phân tích đường cong sau: Ví dụ, phương pháp tiện tinh (đường cong 2) đạt mức độ xác vùng I giá thánh C cao, phương pháp mài cho ta giá thành hạ hơn( đường cong 3) Độ xác vùng III đạt tiện tinh ( đường cong 2) tốt dùng phương pháp tiện thơ ( đường cong 1) Để đạt độ xác vùng II tốt dùng phương pháp tiện tinh có giá thành hạ 1.2 Các nguyên nhân gây sai số gia công Khi gia công lọat chi tiết điều kiện xác định nguyên nhân gây sai số chi tiết giống sai số tổng cộng chi tiết lại khác Sở dĩ có tượng tính chất khác sai số thành phần Một số sai số xuất chi tiết lọat có giá trị khơng đổi theo qui luật Những sai số gọi sai số hệ thống cố định hệ thống thay đổi Có số sai số khác mà giá trị chúng xuất chi tiết không theo qui luật sai số gọi sai số ngẫu nhiên 1.2.1 Các nguyên nhân gây sai số hệ thống cố định : - Sai số lý thuyết phương pháp cắt - Sai số chế tạo máy, dao, đồ gá 61 Bảng 3.4 Độ nhám bề mặt thay đổi tốc độ chạy dao (V=230m/ph, t=0,5mm) S mm/vg 0.07 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 Ra 0.45 1.51 0.89 1.76 2.58 3.39 4.64 Rz 3.0 6.3 4.2 7.9 10.1 13.5 20.8 Hình 3.11 Ảnh hưởng S tới Ra Hình 3.12 Ảnh hưởng S tới Rz 62 Bảng 3.5 Độ nhám bề mặt thay đổi tốc độ chạy dao (V=230m/ph, t=1 mm) S mm/vg 0.07 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 Ra 0.52 1.4 0.89 1.56 2.50 3.30 4.44 Rz 4.8 6.6 4.7 6.9 10.6 13.9 21.1 Hình 3.13 Ảnh hưởng S tới Ra Nhưng giảm S bé (nhỏ 0,05mm/vg) độ nhám bề mặt lại có xu hướng tăng lên Chẳng hạn cắt với vận tốc 230m/ph chiều sâu t=1,5mm S giảm xuống 0,05mm/vg làm cho Ra Rz khơng cịn ổn định có xu hướng tăng giảm đến S