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 không gỉ SUS 304

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG KHI TIỆN CAO TỐC TRÊN MÁY TIỆN CNC VỚI VẬT LIỆU LÀ THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 CHUYÊN NGÀNH : CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TIẾN SĨ TRƯƠNG HOÀNH SƠN Hà Nội – Năm 2012 MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa M ục l ục Lời cam đoan Lời nói đầu CHƯƠNG1: 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 10 Tổng quan nghiên cứu 12 Giới hạn nghiên cứu đề tài 16 3.1 Tính cấp thiết đề tài 16 3.2 Giới hạn nghiên cứu đề tài 17 Kết luận 18 CHƯƠNG 2: ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG 20 Độ xác gia cơng 20 1.1 Khái niệm độ xác gia công 20 1.2 Các nguyên nhân gây sai số gia công 22 1.3 Các phương pháp đạt độ xác gia cơng 23 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ xác gia cơng 27 1.5 Khả đạt độ xác phương pháp gia công cắt gọt 32 1.6 Mỗi liên hệ độ nhám độ xác kích thước 34 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám gia công cao tốc 42 Lực cắt 42 2.2 Biến dạng dẻo 44 2.3 Nhiệt cắt độ mòn dao 46 2.4 Rung động 50 Những kết nghiên cứu đạt việc nghiên cứu đến độ nhám bề mặt 50 3.1 Các kết công cụ truyền thống 50 3.2 Các kết có máy CNC 55 Kết luận 56 CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN 57 Xây dựng mơ hình thực nghiệm 57 Các thơng số thí nghiệm 62 Thực thí nghiệm thu thập số liệu 63 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 65 Ảnh hưởng vận tốc cắt tới độ nhám bề mặt 65 Ảnh hưởng lượng chay dao tới độ nhám bề mặt 67 3.Thảo luận kết thí nghiệm Kết luận chương KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 1.Kết luận chung Hướng nghiên LỜI CÁM ƠN TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 72 73 73 73 75 76 LỜI CAM ĐOAN Luận văn Thạc sĩ “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến độ xác gia cơng tiện cao tốc máy tiện CNC với vật liệu thép không gỉ SUS 304” Được hoàn thành tác giả Nguyễn Xuân Trường – Học viên Cao học ngành Công nghệ chế tạo máy – Khóa 2011B – Viện Cơ Khí – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin cam đoan số liệu kết nêu Luận Văn trung thực chưa công bố cơng trình khác, trừ phần tham khảo ghi rõ Luận Văn Tác giả Luận Văn Nguyễn Xuân Trường LỜI MỞ ĐẦU Cùng với lớn mạnh kinh tế đất nước, ngành khí khí chế tạo máy khẳng định mạnh với vai trị chủ đạo khơng ngừng đáp ứng việc tạo sản phẩm chất lượng tốt, độ tin cậy cao đủ sức cạnh tranh Những tiêu tạo sản phẩm định độ xác gia cơng Độ xác gia cơng đặc tính chủ yếu chi tiết máy Trong thực tế khơng thể chế tạo chi tiết có độ xác tuyệt đối gia cơng xuất sai số Có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới độ xác gia cơng như: Độ xác thiết bị công nghệ, kiến thức công nghệ, vật liệu gia công, vật liệu làm dụng cụ cắt, thông số cắt, công nghệ bôi trơn … Để đảm bảo điều việc nghiên cứu, tìm hiểu phương pháp gia công xuất phát từ chất động học q trình đến kết gia cơng để từ khống chế, điều chỉnh đại lượng ảnh hưởng để đạt chất lượng suất gia công theo yêu cầu Trong nội dung luận văn cao học chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến độ xác gia cơng tiện cao tốc máy tiện CNC với vật liệu thép không gỉ SUS 304” Nội dung luận văn bao gồm: Chương 1: Tổng quan nghiên cứu liên quan đến đề tài nước giới hạn nghiên cứu Chương 2: Độ xác gia cơng Chương 3: Mơ hình thực nghiệm điều kiện thực Chương 4: Kết thực nghiệm thảo luận Kết luận chung hướng nghiên cứu Tơi mong nhận ý kiến đóng góp khiếm khuyết tồn luận văn Xin chân thành cảm ơn! 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 So với phương pháp cắt gọt truyền thống gia cơng cao tốc có khả nâng cao suất, độ xác chất lượng chi tiết gia cơng giảm chi phí sản xuất thời gian gia cơng Ngồi thuật ngữ (High Speed Machining-HSM) nói cịn có thuật ngữ sau gia công cao tốc như: High-Velocity Machining, High Performance Machining, High Efficiency Machining, High Agile Machining High Productivity Machining Theo cách hiểu thơng thường gia cơng cao tốc(High Speed Machining-HSM) gia công với tốc độ trục cao tốc độ chạy dao thấp cịn 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 cơng cao tốc dựa vào yếu tố sau: Gia công với tốc độ cắt cao Gia công với tốc độ quay trục cao Gia cơng với lượng ăn dao cao Gia công với tốc độ cắt cao lượng ăn dao cao Gia công với suất cao Thực tế gia cơng cao tốc khơng đơn giản cắt với tốc độ cao Nó phải xem q trình gia cơng mà bước gia cơng thực phương pháp thiết bị gia công cụ thể Gia công cao tốc không gia cơng với tốc độ trục cao có nhiều ứng dụng gia công cao tốc thực với máy có tốc độ bình thường Gia cơng cao tốc thường sử dụng gia công tinh thép với việc sử dụng hai yếu tố tốc độ cao lượng ăn dao cao Tùy theo loại vật liệu mà dải (vùng) tốc độ gia công cao tốc khác 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 Trong thực tế, tốc độ cao cho gia công cao tốc máy công cụ ngày tăng, lên đến 40.000 vg/ph cao Tốc độ ăn dao trung bình 10m/s tốc độ di chuyển nhanh lên đến 40m/ph cao hơn, công suất động trục 15 kW 1.2 Yêu cầu thiết bị cho gia công cao tốc Gia công cao tốc áp dụng trung tâm gia công truyền thống với tùy chọn tốc độ trục cao Hiện gia cơng cao tốc (High Speed Machining-HSM) xem lĩnh vực ngành chế tạo máy Thực gia cơng cao tốc khơng mới, thực hiên cách 30 năm Gần đây, với phát triển vượt bậc ngành chế tạo máy với cơng nghệ liên quan máy tính, dao cắt, máy công cụ, điều khiển CNC, phần mềm CAD - CAM, gia cơng 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 với độ xác cao để phục vụ cho ngành như: Ngành ô tô, xe máy, hàng không vũ trụ, y tế… Rất khó để nêu lên định nghĩa chung gia công cao tốc Tốc độ gia cơng cụ thể cho ứng dụng Ví dụ tốc độ gia công cao tốc gia công thép vào khoảng 550m/ph giá trị chưa phải giá trị tốc độ gia công cao tốc gia cơng 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 Tóm lại, nói gia cơng cao tốc có nghĩa cắt gọt vật liệu nhanh bình thường cho cơng đoạn cụ thể Nói chung, để thực gia cơng cao tốc máy có yêu cầu đặc biệt Sau số yêu cầu cụ thể: • Động dẫn động trục Cơng suất động trục phải đủ lớn cần có lượng cơng 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 vịng cao Kích thước ổ, kiểu ổ, số ổ, tải, kiểu bơi trơn ổ vật liệu làm ổ yêu cầu phải kiểm tra gắt gao cho máy công cụ gia cơng cao tốc Kiểu ổ đỡ lai hồn tồn ceramic cần thiết cho gia cơng cao tốc • Động dẫn động chạy dao tốc độ cao Khả tăng tốc giảm tốc nhanh quan trọng cho việc nâng cao suất Một máy công cụ với tốc độ tăng tốc/giảm tốc cao trì vùng tốc độ chạy dao khơng đổi hầu hết hành trình cắt Gia cơng cao tốc yêu cầu động dẫn động trục có cơng suất cao • Bộ điều khiển CNC có khả đáp ứng cho gia công cao tốc Bộ điều khiển CNC phải có khả xử lý đủ nhanh Xu hướng phát triển điều khiển CNC chúng phải giảm thời gian xử lý khối lệnh tăng khả “look ahead”, có khả nội suy cung trịn thơng qua đường cong NURBS Hệ thống máy phải chắn độ cứng vững cao Khung máy hệ thống hỗ trợ hệ thống che băng máy, hệ thống nước làm mát, hệ thống kẹp chặt,… phải có độ cững vững cao để chịu ứng suất sinh gia công cao tốc Thiết bị che chắn máy cửa sổ phải làm bền nhằm đảm bảo an tồn có cố dao Vấn đề an tồn phải đặt lên hàng đầu gia cơng cao tốc Bảng Các thông số kỹ thuật máy gia công cao tốc Mikron HSM Mazak FJV- Deckel DMC 700 25N V65 Hành trình trục X, mm 700 1020 650 Hành trình trục Y, mm 550 510 500 Hành trình trục Z, mm 450 460 500 Cơng suất trục chính, kW 10 30 15 42.500 25.000 18.000 Gia tốc 10m/S2 2,8s 1g Tốc độ ăn dao, mm/ph 40.000 50.000 60.000 40.000 50.000 60.000 Số dao ổ tích dao 12 30 30 Bộ điều khiển ATEK HS-Plus Mazak TNC 430M Thơng số kỹ thuật Số vịng quay trục chính, vg/ph Tốc độ chạy dao nhanh, mm/ph • Trục thiết bị kẹp chặt dao có độ đồng tâm cao cân tốt Khi số vòng quay tăng lực li tâm tăng bình phương với vận tốc quay Sự cân hệ thống không đồng tâm làm gia tăng lực li tâm, gây rung động máy trình làm việc Do hệ thống gá dao dao kẹp chặt dao, trục phải có độ đồng tâm cao cân tốt gia công cao tốc • Hệ thống cấp dung dịch trơn nguội Gia cơng cao tốc u cầu phải có hệ thống cung cấp dung dịch trơn nguội áp suất cao để làm mát dao cách hiệu tốc độ quay cao, xung quanh dao cắt xuất vùng gió xốy nên phương pháp làm nguội truyền thống làm nguội hiệu Việc thay dao nhanh yêu cầu dung dịch trơn nguội phải so với thông thường nên hệ thống cấp dung dịch trơn nguội phải có khả lọc tốt Trong nhiều trường hợp người ta thích sử dụng gia cơng cao tốc khô để loại trừ rắc rối hệ thống cấp dung dịch trơn nguội không đạt yêu cầu Nhu cầu gia công cao tốc rộng lớn đa dạng có nhiều kiểu máy khác cho cơng nghệ Tóm lại để thực gia cơng cao tốc hệ thống dao máy có yêu cầu đặc biệt, cụ thể sau: Sử dụng ổ đỡ có tần số quay vịng cao cho trục Cơng suất động trục cao Trục phải có độ cứng vững độ ổn định nhiệt cao Truyền động chạy dao động Điều khiển động truyền động Cấu trúc máy có độ cứng vững cao Hệ thống làm mát với áp suất cao Thiết bị kẹp chặt dao đạt độ đồng tâm cao cân tốt Dao làm vật liệu có tính chống mịn cao… Bộ điều khiển CNC có khả đáp ứng cho gia cơng cao tốc có khả nội suy cung trịn thơng qua đường cong NURBS, có chức “look ahead”, … 1.3 Ưu điểm gia công cao tốc So với gia cơng truyền thống gia cơng cao tốc có ưu điểm bật Nó làm giảm thời gian gia công đến 90% giảm đến 50% chi phí gia cơng, tùy trường hợp Hiệu kinh tế máy gia công cao tốc CNC thể qua khía cạnh sau: - Khi chi tiết có độ phức tạp cao, lựa chọn phương pháp gia công phù hợp gia công máy gia cơng cao tốc CNC Ngồi gia cơng cao tốc CNC thường dùng sản xuất hàng loạt, hàng khối Bởi gia cơng máy gia cơng cao tốc CNC rút ngắn thời gian gia công, đạt độ xác yêu cầu giá thành rẻ so với gia công máy công cụ vạn máy tự động cứng 10 Các thông số thí nghiệm Như trình bày phạm vi giới hạn luận văn giới hạn việc nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ: Tốc độ cắt V(m/ph), tốc độ chạy dao S(mm/vòng) tới độ nhám bề mặt chi tiết máy (Ra & Rz ) gia công cao tốc máy CNC thực với mẫu phôi, với thông số công nghệ khác phương pháp thực nghiệm kết hợp với suy diễn lý thuyết Bởi vậy, ta chọn vận tốc cắt (V) khoảng 200 ÷ 300 (m/phút) S = 0,01 ÷ 0,1 (mm/vịng) với chiều sâu cắt t = 0,1mm t = 0,3mm 2.2.1 Với vận tốc cắt (Vc) thay đổi thực mẫu với S không đổi chọn S = 0,07(mm/vịng) ta bảng số liệu thí nghiệm sau: V 200 220 240 260 280 300 TT Với thông số dao thực chọn ta có số công nghệ gia công máy CNC sau: TT n 2123 2335 2548 2760 2972 3185 (vòng/phút) 2.2.2 Với vận tốc cắt (Vc) không đổi chọn V =300 (m/phút) thực mẫu với S thay đổi ta bảng số liệu thí nghiệm sau: S(mm/vịng) 0,01 0,02 0,03 0,05 0,07 0,1 TT Với thông số dao thực chọn ta có số cơng nghệ gia công máy CNC sau: TT n 3185 3185 3185 3185 3185 3185 (vịng/phút) 62 Thực thí nghiệm thu thập số liệu Tiến hành thí nghiệm với 06 chi tiết đánh số thứ tự từ ÷ Tiến hành gia công tiện mặt đầu với 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 mẫu đo lần, vị trí khác lấy giá trị trung bình kết đo kết thể phía bảng phía : 3.1 Thí nghiệm ảnh hưởng vận tốc tới độ nhám Khi S =0,07(mm/vòng) với chiều sâu cắt t = 0,1mm t = 0,3mm Bảng 3.1 Chi tiết V S (m/phut) (mm/vòng) t = 0.1 Ra(μm) Rz(μm) 0.4433 0.3667 0.2500 0.1533 0.1167 0.1200 2.6067 1.8766 1.2133 0.9867 0.7100 0.6500 200 220 240 260 280 300 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 Chi tiết V (m/phut) S (mm/vòng) Ra(μm) Rz(μm) 200 220 240 260 280 300 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.467 0.3800 0.2867 0.2633 0.1566 0.1533 2.9133 2.3633 1.8600 1.3333 0.8733 0.7533 Bảng 3.2 t = 0.3 3.2 Thí nghiệm ảnh hưởng lượng chạy dao tới độ nhám 63 V =300(m/phút) với chiều sâu cắt t = 0,1mm t =0,3mm Bảng 3.3 Chi tiết V S (m/phut) (mm/vòng) 300 300 300 300 300 300 0.01 0.02 0.03 0.05 0.07 0.1 t = 0.1 Ra(μm) Rz(μm) 0.1100 0.1067 0.1267 0.1467 0.1633 0.2133 0.7633 0.7467 0.8567 0.9733 1.1867 1.5966 Bảng 3.4 Chi tiết V S (m/phut) (mm/vòng) 300 300 300 300 300 300 0.01 0.02 0.03 0.05 0.07 0.1 64 t = 0.3 Ra(μm) Rz(μm) 0.1533 0.1333 0.1467 0.1533 0.1767 0.2200 1.1233 0.9167 0.9433 1.0667 1.2600 1.4300 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN Ảnh hưởng tốc độ cắt V tới độ nhám bề mặt: Khi cắt với S=0.07 mm/vòng, t=0.1mm thay đổi tốc độ cắt V S (m/phut) (mm/vòng) Chi tiết 200 220 240 260 280 300 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 t = 0.1 Ra(μm) Rz(μm) 0.4433 0.3667 0.2700 0.2233 0.1167 0.2200 2.7067 2.1766 1.9133 1.5867 0.7100 1.5800 Ra, Rz Sau xủ lý số liệu ta có biểu đồ 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 180 200 220 240 260 280 300 320 V (m/phút) Ra vs V Rz vs V Hình 4.1 Ảnh hưởng tốc độ cắt tới Ra Rz t = 0.1 mm S = 0.07 mm/vòng 65 Qua bảng số liệu (Bảng 3.1) hình 4.1: Khi giữ nguyên chiều sâu cắt t, lượng chạy dao S thay đổi tốc độ cắt V từ thấp đến cao dải tốc độ thí nghiệm từ 200m/phút đến 300m/phút ta thấy, tốc độ cắt tăng độ nhám bề mặt chi tiết gia công giảm Khi cắt với S=0.07 mm/vòng, t=0.3mm thay đổi tốc độ cắt t = 0.3 Chi tiết V (m/phut) S (mm/vòng) Ra(μm) Rz(μm) 200 220 240 260 280 300 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.467 0.3800 0.2867 0.2633 0.1566 0.2500 2.9133 2.5633 1.8600 1.7333 0.8733 1.6533 Ra, Rz Sau xủ lý số liệu ta có biểu đồ 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 180 200 220 240 260 280 300 320 V (m/phút) Ra vs V Rz vs V 66 Hình 4.2 Ảnh hưởng tốc độ cắt tới Ra Rz t = 0.3 mm S = 0.07 mm/vòng Qua bảng số liệu (Bảng 3.2) hình 4.2: Khi tăng chiều sâu cắt từ t = 0.1 lên t = 0.3, giữ nguyên lượng chạy dao S thay đổi tốc độ cắt V từ thấp đến cao dải tốc độ thí nghiệm từ 200m/phút đến 300m/phút ta thấy, tốc độ cắt tăng độ nhám bề mặt chi tiết gia công giảm Tuy nhiên, với lượng chạy dao, vận tốc cắt chiều sâu cắt tăng lên độ nhám bề mặt tăng lên Ảnh hưởng lượng chạy dao S tới độ nhám bề mặt: Chiều sâu cắt t = 0.1(mm), V= 300(m/phút) thay đổi bước tiến S từ 0.01 ÷0.1 (mm/vịng) Chi tiết V S (m/phut) (mm/vòng) 300 300 300 300 300 300 0.01 0.02 0.03 0.05 0.07 0.1 t = 0.1 Ra(μm) Rz(μm) 0.1100 0.1067 0.1267 0.1467 0.1633 0.2133 0.7633 0.7467 0.8567 0.9733 1.1867 1.5966 Qua bảng số liệu (Bảng 3.3) đồ thị hình 4.3 ta thấy, giữ nguyên tốc độ cắt, giữ nguyên chiều sâu cắt thay đổi lượng chạy dao S lượng chạy dao S tăng độ nhám bề mặt chi tiết tăng ngược lại Song lượng chạy dao mà nhỏ sảy tượng trượt bề mặt chi tiết, làm cho chất lượng bề mặt chi tiết giảm Ngoài lượng chạy dao nhỏ làm giảm suất gia công, gia công chi tiết ta nên chon chế độ cắt cho hợp lý, để vừa đảm bảo độ xác gia cơng, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, vừa đảm bảo lợi ích kinh tế Sau xử lý số liệu ta có biểu đồ trang bên 67 Ra, Rz 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 S(mm/vòng) S vs Ra S vs Rz Hình 4.3 Ảnh hưởng lượng chạy dao S tới Ra Rz t = 0.1 mm V= 300 m/phút Chiều sâu cắt t = 0.3(mm), V= 300(m/phút) thay đổi bước tiến S từ 0.01 ÷0.1 (mm/vịng) Chi tiết V S (m/phut) (mm/vòng) 300 300 300 300 300 300 0.01 0.02 0.03 0.05 0.07 0.1 68 t = 0.3 Ra(μm) Rz(μm) 0.1533 0.1333 0.1467 0.1533 0.1767 0.2200 1.1233 0.9167 0.9433 1.0667 1.2600 1.4300 Ra, Rz Sau xủ lý số liệu ta có biểu đồ 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 S(mm/vòng) S vs Ra S vs Rz Hình 4.4 Ảnh hưởng lượng chạy dao S tới Ra Rz t = 0.3 mm V= 300 m/phút Khi ta giữ nguyên thông số bảng 3.3 thay đổi chiều sâu cắt từ 0.1 lên 0.3 ta thấy độ nhám bề mặt tăng lên ta thay đổi lượng chạy dao, giữ nguyên tốc độ cắt Thảo luận kết thí nghiệm : Thép không dỉ SUS 304 vật liệu cứng dai có tính gia cơng cắt gọt cao, có độ đồng cao tính Do vật liệu cứng dai, nên trình gia cơng tốc độ cắt nhỏ khơng thích hợp có tượng lẹo dao làm tăng độ nhám làm giảm độ xác gia cơng Vì vậy, để đạt độ xác cao, chất lượng bề mặt tốt phải cắt gọt với vận tốc cắt lớn + Ảnh hưởng tốc độ cắt : 69 Ảnh hưởng tốc độ cắt tới độ nhám bề mặt chi tiết thể hình 4.1 4.2 Ta thấy tốc độ tăng ( từ 200m/phút÷ 300m/phút), chiều sâu cắt khơng thay đổi, độ nhám bề mặt Ra Rz có xu hướng giảm xuống Khi thí nghiệm cắt với vận tốc cắt V>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 làm tăng độ nhẵn bóng bề mặt chi tiết gia công Cường độ chiều sâu 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 cơng 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 dáng 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 vào ổn định bị khử gia cơng có sử dụng dung dịch trơn nguội tăng tốc độ cắt tới V=300m/phút Ra Rz giảm xuống đạt giá trị nhỏ V =300m/phút Còn tốc độ cắt tăng q cao Ra Rz lại có xu hướng tăng lên lúc độ mòn dao tăng nhanh, nhiệt cắt tăng mức độ bôi trơn làm mát dung dịch trơn nguội dần không đáp ứng Lực cắt lúc tăng lên làm độ nhám bề mặt có xu hướng tăng So sánh biểu đồ 4.1 4.2 ta thấy Khi cắt với t=0.1 mm cho giá trị độ nhám nhỏ t=0.3mm 70 Khi tăng chiều sâu cắt diện tích lớp cắt tăng lên lực cần thiết để tạo phoi tăng lên làm cho rung động tăng, mức độ mòn dao tăng, giảm tuổi bền dao Vì cắt với chiều sâu cắt t=0.1mm độ nhám bề mặt nhỏ cắt với t= 0.3mm + Ảnh hưởng lượng chạy dao: Ảnh hưởng lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt thể hình 4.3 4.4 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 nhiệt cắt tăng, biến dạng kim loại tăng Tăng rung động, từ làm tăng độ nhám bề mặt Tuy nhiên, lượng chạy dao bé độ nhám bề mặt tăng lúc dao bị trượt bề mặt gia cơng Vì độ nhám bề mặt tăng Khi S=0.07(mm/vịng) độ nhám bề mặt nhỏ 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 Ở hai chế độ gia cơng độ nhám lần gia cơng với chiều sâu cắt t=0,3mm lớn gia công với chiều sâu cắt t = 0,1 mm Điều giải thích sau : Q trình tạo phoi gồm hai trình trình cắt tạo phoi trình trượt dao bề mặt phôi Khi tốc độ cắt lượng chạy dao nhỏ làm cho trình trượt nhiều trình cắt vận tốc lượng tiến dao chiều sâu cắt t=0,1 độ nhám nhỏ cắt t = 0,3mm Qua biểu đồ 4.1 đến 4.4 ta thấy mức độ ảnh hưởng lượng chạy dao đến độ nhám cao mức độ ảnh hưởng tốc độ cắt Trong q trình cắt có nhiều nhân tố ảnh hưởng tới chất lượng gia công : Lực cắt, rung động, biến dạng dẻo, thơng số hình học dụng cụ cắt, nhiệt cắt mòn dao, chế độ cắt… 71 Trong nhân tố ảnh hưởng tới chất lượng gia cơng việc điều chỉnh chế độ cắt để nâng cao chất lượng gia công đơn giản dễ dàng thực Ta thấy tăng tốc độ cắt từ 200(m/phút) đến 300(m/phút) tăng lượng chạy dao từ 0.01mm/vịng đến 0.1mm/vịng độ bóng bề mặt thay đổi Kết luận chương Có thể 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 tăng lên Có giải tốt vấn đề nhiệt cắt khả cắt cao tốc khả thi Việc ta đánh giá ảnh hưởng V S đồng thời lên Ra Rz cho phép điều chỉnh thông số chế độ cắt cho đạt Ra Rz hợp lý Do tăng V giảm S tăng độ bóng Nhưng 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 tốn tối ưu phải đặt cơng thức phần giúp thực điều Khi gia cơng máy CNC điều kiện thí nghiệm gia cơng cao tốc độ bóng gia cơng đạt ∇ tiệm cận cấp ∇ 10 kết tốt Kết tốt so với độ bóng tốt mà công cụ truyền thống đạt ( ∇ 8) Điều lý giải lý sau: ¾ Máy CNC có khả định vị dụng cụ gia cơng tới vị trí với độ xác cao (chính xác tới μm) ¾ Do tính khả trình nên gia cơng, thơng số cơng nghệ xác định ¾ Các máy CNC có độ cứng vững tốt cơng cụ truyền thống Độ đảo trục nhỏ nhiều 72 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Kết luận chung Dựa kết đạt luận văn, số kết luận sau đưa ra: - Đã xây dựng ảnh hưởng vận tốc cắt lên độ bóng chi tiết trình tiện cao tốc máy tiện CNC vật liệu thép không dỉ SUS 304 - Đã xây dựng ảnh hưởng bước tiến dao lên độ bóng chi tiết gia cơng - Với V tăng độ bóng bề mặt tăng tăng V q lớn độ bóng bề mặt lại giảm Muốn tăng độ bóng tăng cao tốc độ cắt địi hỏi cao thiết bị công nghệ như: Máy, dao cụ, chất trơn nguội… - Với S nhỏ khơng làm giảm suất gia cơng mà cịn giảm độ bóng chi tiết gia cơng Độ bóng đạt cấp tiệm cận cấp 10, thay cho ngun cơng mài số trường hợp, đặc biệt gia cơng loại vật liệu có độ cứng trung bình thấp - Xây dựng biểu đồ thể ảnh hưởng đồng thời V S lên R z , Ra Từ biểu đồ giúp ích cho việc tính tốn lựa chọn chế độ cắt tối ưu trình cắt Hướng nghiên Máy CNC loại máy cơng 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 cịn 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 cơng - Xây dựng ảnh hưởng chế độ cắt đạt tới tuổi bền dụng cụ cắt - Sử dụng nhiều loại dao cụ khác nhau, để biết thêm ảnh hưởng dao cụ đến chất lượng chi tiết 73 - Nghiên cứu đầy đủ ảnh hưởng chế độ gia công đến chất lượng bề mặt chi tiết máy độ biến cứng, ứng suất dư 74 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn TS Trương Hòang Sơn - Vì gợi ý giúp đỡ lựa chọn đề tài bảo vệ luận văn tốt nghiệp, hướng dẫn tận tình, ủng hộ thường xuyên động viên thầy trình thực đồ án Bên cạnh thầy đưa đánh giá tổng kết sâu sắc gợi mở hướng phát triển đề tài nghiên cứu tương lai Luận văn tơi khơng thể hồn thành khơng có giúp đỡ cán ban CNC – Trung tâm thực hành cơng nghệ Cơ khí – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Ngồi cịn có giúp đỡ tân tình Trung tâm công nghệ cao EMCO tạo điều kiện mặt thiết bị để hồn thành đề tài thời hạn Cuối cùng, muốn gửi lời cảm ơn đặc biệt tới người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp quan tâm, giúp đỡ, động viên ủng hộ nhiệt tình họ suốt thời gian thực đề tài Một lần xin trân thành cảm ơn ! Tác giả luận văn Nguyễn Xuân Trường 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hoàng Việt Hồng “ Mơ hình hóa q trình cắt phay máy CNC “Luận án tiến sỹ kỹ thuật Nguyễn Trọng Bình “ Tối ưu hóa q trình gia cơng cắt gọt“ Nhà xuất giáo dục Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Túy “ Nguyên lý gia công vật liệu“ Nhà xuất khoa học kỹ thuật Trần Văn Địch “ Nghiên cứu độ xác phương pháp thực nghiện“ Nhà xuất khoa học kỹ thuật Mori seiki (the Machine Tool company), CNC machine Center Basic and Advanced Course (5 Book) 76 ... hiệu cao 3.2 Giới hạn nghiên cứu đề tài Trong phần “ Nghiên cứu ảnh hưởng thơng số cơng nghệ đến độ xác gia công tiện cao tốc máy tiện CNC với vật liệu thép không gỉ SUS 304? ?? Ở độ xác gia cơng... sau: Gia công với tốc độ cắt cao Gia công với tốc độ quay trục cao Gia cơng với lượng ăn dao cao Gia công với tốc độ cắt cao lượng ăn dao cao Gia công với suất cao Thực tế gia cơng cao tốc khơng... tiết Với kết nghiên cứu sở cho q trình tối ưu hóa thông số công nghệ gia công máy tiện cao tốc CNC 19 CHƯƠNG ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG Độ xác gia cơng 1.1 Khái niệm độ xác gia cơng Các chi tiết máy