Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ khi tiện cao tốc đến độ chính xác gia công trên máy CNC với vật liệu tôi cải thiện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN VĂN TOÀN NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHI TIỆN CAO TỐC ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG TRÊN MÁY CNC VỚI VẬT LIỆU TÔI CẢI THIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN : TS VŨ NGỌC GIANG HÀ NỘI – 2010 MỤC LỤC Mục lục PHẦN MỞ ĐẦU Lý lựa chọn đề tài Lịch sử nghiên cứu 3 Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng phạm vi nghiên cứu Tóm tắt luận điểm đóng góp đề tài Phương pháp nghiên cứu 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 11 16 Giới hạn nghiên cứu đề tài 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 cơng 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 32 1.5 Khả đạt độ xác phương pháp gia công cắt gọt 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 45 2.4 Rung động 50 Những kết nghiên cứu đạt việc nghiên cứu đến độ nhám bề mặt 51 3.1 Các kết công cụ truyền thống 51 3.2 Các kết có máy CNC 56 Kết luận 57 CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN 58 Xây dựng mơ hình thực nghiệm 58 Các thơng số thí nghiệm 63 Thực thí nghiệm thu thập số liệu 64 67 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 1 Ảnh hưởng vận tốc cắt tới độ nhám bề mặt 67 Ảnh hưởng lượng chay dao tới độ nhám bề mặt 69 3.Thảo luận kết thí nghiệm 71 Kết luận chương 73 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 75 1.Kết luận chung 75 Hướng nghiên 75 LỜI CÁM ƠN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Trong khoảng mười năm trở lại đây, tiến công nghệ chế tạo dụng cụ cắt máy công cụ nên công nghệ gia công tốc độ cao áp dụng rộng rãi sản xuất Qua nghiên cứu tổng quan q trình gia cơng cao tốc, tìm hiểu cơng trình nghiên cứu nước giới tiện cao tốc có vị trí quan trọng ngành khí xác khả gia cơng tốc độ cao vật liệu có độ cứng, độ bền cao, cho độ xác độ bóng bề mặt cao Việc nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt q trình gia cơng tiện cao tốc tới độ nhám bề mặt sở để tìm biện pháp nâng cao chất lượng gia công Tuy nhiên việc nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ tới chất độ nhám bề mặt gia công phương pháp tiện cao tốc gằn liền với điều kiện công nghệ cụ thể chưa chưa làm rõ Với lý tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ tiện cao tốc đến độ xác gia cơng máy CNC với vật liệu tơi cải thiện” Nhằm góp phần làm rõ ảnh hưởng chế độ cắt đến độ xác gia cơng với vật liệu cụ thể thép C45 cải thiện Lịch sử nghiên cứu: Trên giới, có nhiều đề tài nghiên cứu gia cơng cao tốc, nhiên chưa có cơng trình nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến chất lượng bề mặt tiện cao tốc với vật liệu cải thiện (thép C45 cải thiện) Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu - Mục đích nghiên cứu: Tìm mối quan hệ tốc độ cắt, lượng chạy dao tới độ nhám bề mặt từ đánh giá mức độ ảnh hưởng chế độ cắt tới chất lượng gia công - Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến chất lượng gia công thông qua việc nghiên cứu ảnh hưởng thông số chế độ cắt đến độ nhám bề mặt nhằm nâng cao chất lượng gia công phương pháp tiện cao tốc - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ cắt V(m/ph), lượng chạy dao S(mm/vòng) tới độ nhám bề mặt chi tiết máy (Ra Rz) tiện cao tốc máy CNC với vật liệu thép C45 cải thiện Nội dung đề tài: Đề tài gồm chương Chương chương Nghiên cứu tổng quan: Nghiên cứu sở lý thuyết tiện cao tốc, độ xác gia cơng, ảnh hưởng yếu tố đến độ nhám bề mặt chi tiết tiện cao tốc, ảnh hưởng yếu tố công nghệ tiện cao tốc đến chất lượng bề mặt gia công Chương chương Nghiên cứu thực nghiệm: Xây dựng mơ hình thực nghiệm tiến hành thí nghiệm Nghiên cứu ảnh hưởng hai thông số công nghệ lượng chạy dao (S) tốc độ cắt (V) đến độ nhám bề mặt chi tiết gia cơng Sau đề tài hồn thành giúp nhà kỹ thuật hiểu rõ mối quan hệ tốc độ cắt, lượng chạy dao với độ nhám bề mặt gia công cao tốc thực máy CNC xác định chế độ cắt tối ưu gia công vật liệu thép C45 tơi thiện từ cao suất chất lượng gia công Phương pháp nghiên cứu Đề tài nghiên cứu phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm - Phân tích tiện cao tốc - Xây dựng mơ hình thực nghiệm tiện cao tốc - Thí nghiệm sử lý số liệu - Phân tích đánh giá kết thực nghiệm 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 ám gia công cao tốc: 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 cơng với tốc độ trục cao tốc độ chạy dao thấp 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 công 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 công thực phương pháp thiết bị gia công cụ thể Gia công cao tốc gia công 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 (hình 1) Hình 1: Vùng tốc độ gia công cao tốc số loại vật liệu 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 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, hệ thống 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 ngành ô tô gia công chi tiết ngành hàng khơng Rất khó để nêu lên định nghĩa chung gia cơng 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 cơng 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 Tốt 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 u 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 bôi trơn ổ vật liệu làm ổ yêu cầu phải kiểm tra gắt gao cho máy công cụ gia công 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 không đổi hầu hết hành trình cắt Gia cơng cao tốc u 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 toàn phải đặt lên hàng đầu gia công 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 Thông số kỹ thuật Số vịng quay trục chính, vg/ph Tốc độ chạy dao nhanh, mm/ph • Trục thiết bị kẹp chặt dao có đồng tâm cao cân tốt Khi số vịng 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 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 thông 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 lạnh 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”, … Đầu đo thực đo độ nhắn bóng Sơ đồ đầu đo để thực việc đo độ bóng Chiều dài chuẩn để thực lấy mẫu kết đo L = 0,8 ÷ 5mm Chiều tiến đầu đo từ vào Các thơng số thí nghiệm Như trình bầy 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/ph) tới độ nhám bề mặt chi tiết máy (Ra & Rz ) gia công cao tốc máy CNC thực với loại vật liệu có độ cứng khác phương pháp thực nghiệm kết hợp với suy diễn lý thuyết Bởi ta chọn vận tốc cắt (V) khoảng 100 ÷ 550 (m/phút) Sr = 0,01 ÷ 0,2 (mm/răng) với chiều sâu cắt t = 0,2mm t = 0,5mm 2.2.1 Với vận tốc cắt (V) thay đổi thực 10 mẫu với S không đổi chọn S = 0,1(mm/vịng) ta bảng số liệu thí nghiệm sau: V 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 TT 10 Với thông số dao thực chọn ta có số công nghệ gia công máy CNC sau: TT n (vòng/phút) 637 955 10 2229 1274 1910 2230 2548 2866 3184 3503 63 2.2.2 Với vận tốc cắt (Vc) không đổi chọn V =550 (m/phut) thực 10 mẫu với S thay đổi ta bảng số liệu thí nghiệm sau: S(mm/vịng) 0,01 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,2 TT 10 Với thông số dao thực chọn ta có số công nghệ gia công máy CNC sau: TT 10 n 3503 3503 3503 3503 3503 3503 3503 3503 3503 3503 (vịng/phút) Thực thí nghiệm thu thập số liệu Tiến hành thí nghiệm với 10 chi tiết đánh số thứ tự từ ÷ 10 Tiến hành gia cơng phay 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 Mối lần đo đo làm lần lấy kết trung bình kết thể phía bảng phía : 3.1 Thí nghiệm ảnh hưởng vận tốc tới độ nhám Khi S =0,1(mm/vòng) với chiều sâu cắt t = 0,2mm t = 0,5mm 64 Chi tiết V S (m/phut) (mm/vòng) t = 0,2 Ra(µm) Rz(µm) 0.5 0.44 0.41 0.37 0.34 0.31 0.27 0.21 0.16 0.19 3.3 2.9 2.8 2.65 2.55 2.4 2.2 1.88 1.32 1.7 10 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 Chi tiết V (m/phut) S (mm/răng) Ra(µm) Rz(µm) 10 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.58 0.48 0.45 0.42 0.38 0.35 0.28 0.22 0.16 0.24 3.35 3.04 2.9 2.8 2.35 2.2 1.92 1.40 1.32 1.55 65 t = 0,5 3.2 Thí nghiệm ảnh hưởng lượng chạy dao tới độ nhám V =550(m/phút) với chiều sâu cắt t = 0,2mm t =0,5mm Chi tiết 10 Chi tiết 10 V S (m/phut) (mm/vòng) 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.2 V S (m/phut) (mm/vòng) 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.2 66 t = 0,2 Ra(µm) Rz(µm) 0.23 0.26 0.15 0.29 0.36 0.36 0.38 0.4 0.42 0.44 1.41 1.62 1.32 2.1 2.22 2.38 2.42 2.49 2.6 3.24 t = 0,5 Ra(µm) Rz(µm) 0.18 0.23 0.16 0.24 0.26 0.43 0.53 0.54 0.52 0.55 1.23 1.41 1.32 1.48 1.92 2.41 2.8 2.9 2.75 3.23 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN Ảnh hưởng tốc độ cắt tới độ nhám Khi cắt với S=0.1 mm/vòng, t=0.2mm thay đổi tốc độ cắt Chi tiết 10 V (m/phut) S (mm/vòng) Ra Rz 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.5 0.44 0.41 0.37 0.34 0.31 0.27 0.21 0.16 0.19 3.3 2.9 2.8 2.65 2.55 2.4 2.2 1.88 1.32 1.7 Sau xủ lý số liệu ta có biểu đồ 67 t = 0,2 Khi cắt với S=0.1 mm/vòng, t=0.2mm thay đổi tốc độ cắt Chi tiết 10 V (m/phut) S (mm/răng) Ra Rz 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.58 0.48 0.45 0.42 0.38 0.35 0.28 0.22 0.16 0.24 3.35 3.04 2.9 2.8 2.35 2.2 1.92 1.40 1.32 1.55 Sau xủ lý số liệu ta có biểu đồ 68 t = 0,5 Ảnh hưởng lượng chạy tới độ nhám Chi tiết 10 V S (m/phut) (mm/vòng) 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.2 Sau xủ lý số liệu ta có biểu đồ 69 t = 0,2 Ra Rz 0.23 0.26 0.15 0.29 0.36 0.36 0.38 0.4 0.42 0.44 1.41 1.62 1.32 2.1 2.22 2.38 2.42 2.49 2.6 3.24 Khi chiều sâu cắt t = 0,5mm Chi tiết 10 V S (m/phut) (mm/vòng) 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.2 Sau xủ lý số liệu ta có biểu đồ 70 t = 0,5 Ra Rz 0.18 0.23 0.16 0.24 0.26 0.43 0.53 0.54 0.52 0.55 1.38 1.41 1.32 1.48 1.92 2.41 2.8 2.9 2.75 3.23 Thảo luận kết thí nghiệm Thép C45 vật liệu dẻo sau tơi cải thiện có tính gia cơng cắt gọt cao, có độ đồng cao tính Do vật liệu dẻo nên q trình gia cơng tốc độ cắt thích hợp có tượng lẹo dao làm tăng độ nhám làm giảm độ xác gia công + Ảnh hưởng tốc độ cắt Ảnh hưởng tốc độ cắt tới độ nhám bề mặt chi tiết thể hình 4.1 4.2 Ta thấy tốc độ tăng độ nhám bề mặt Ra Rz có xu hướng giảm xuống Khi thí nghiệm cắt với vận tốc cắt V>100 (m/ph) vấn đề biến dạng dẻo leo 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 lưc cắt Khi biến cứng tăng làm giảm độ nhám làm tăng độ nhắn 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 q 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 dạng 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 ỏn định bị khử gia công có sử dụng dung dịch trơn nguội tăng tốc độ cắt tới V=500m/phút Ra Rz giảm xuống đạt giá trị nhỏ V =500m/phút Cịn tốc độ cắt tăng q 500m/phút Ra Rz lại có xu hướng 71 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=0.2 mm cho giá trị độ nhám nhỏ t=0.5mm Khi tăng chiều sâu cắt diện tích lớp cắt tăng lên lực cần thiết để tạo phoi tăng lên làm cho rung động tưng, mức độ mịn dao tăng, giảm tuổi bền dao Vì cắt với chiều sâu cắt t=0.2mm độ nhám bề mặt nhỏ cắt với t= 0.5mm + 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 Ta thấy lượng chạy dao bé độ nhám bề mặt tăng lúc biến dao bị trượt bề mặt gia cơng Vì độ nhám bề mặt tăng Khi S=0.04mm/vịng độ nhám bề mặt nhỏ 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=0,5mm lớn gia công với chiều sâu cắt t = 0,2 mm Điều giải thích sau : Q trình tạo phoi gồm hai trình trình cắt tạo phoi q trình trượt dao bề mặt phơi Khi tốc độ cắt lượng chạy dao nhỏ làm cho trình trượt nhiều trình cắt vận tốc lượng tiến dao chiều sâu cắt t=0,2 độ nhám nhỏ cắt t = 0,5mm 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 72 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… 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 100m/phút đến 550m/phút tăng lượng chạy dao từ 0.01mm/vòng đến 0.2mm/vòng Thi độ bóng bề mặt thay đổi từ cấp đến cấp Từ kết thí nghiệm ta thấy để tăng chất lượng bề mặt phải cân yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng gia công Sao cho tổng ảnh hưởng yếu tố tới độ bóng bề mặt nhỏ từ làm tăng chất lượng gia cơng Khi gia công thép C45 cải thiện điều kiện công nghệ cho phép nên cắt với tốc độ V =500m/phút lượng chạy dao S = 0.04mm/vòng Nếu tăng tốc độ cắt lượng chạy dao lớn nâng cao suất gia công lượng mịn dao lớn Chi phí gia cơng tăng Nếu tốc độ cắt nhỏ lượng chạy dao nhỏ khơng sử dụng hến cơng suất máy tính cắt dao Kết luận chương Có thể nhận thấy việc tăng vận tốc cắt làm cải thiện độ bóng bề mặt chi tiết gia cơng 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 Ngồi việc giảm S làm tăng độ bóng bề mặt chi tiết gia công Nhưng việc giảm S dẫn tới giảm suất trình sản xuất Vì ta nên xác 73 định độ bóng phù hợp để từ xác định giá trị S phù hợp tương ứng Không nên giảm S tới giá trị nhỏ, điều không tăng chất lượng bề mặt mà cịn làm giảm giảm suất gia cơng 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 toán tối ưu phải đặt công thức phần giúp thực điều Khi gia cơng máy CNC điều kiện thí nghiệm gia cơng cao tốc độ bóng gia công đạt ∇ tiệm cận cấp ∇ 10 kết tốt Kết tốt so với độ bóng tốt mà cơng 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 (chớnh xỏc ti àm) ắ Do tớnh nng kh trỡnh nên gia công, thông số công nghệ xác định ¾ Các máy CNC có độ cứng vững tốt công cụ truyền thống Độ đảo trục thường bé nhiều ¾ Do khả điều khiển tốt nên trục máy CNC trực tiếp truyền động từ động secvo (đối với cơng cụ truyền thống cần phải có hệ thống cấu giảm tốc), điều mang lại cho máy CNC khả điều khiển thông số cơng nghệ cách xác giảm bớt rung động công cụ truyền thống 74 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 C45 cải thiện - 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 cơng nghệ - 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 nguyên công 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 cơng nghệ máy để sử dụng máy cách tốt điều cần thiết Chất lượng bề mặt chi tiết máy khơng 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 - Nghiên cứu đầy đủ ảnh hưởng chế độ gia công đến chất lượng bề mặt chi tiết máy độ biến cứng, ứng suất dư 75 LỜI CÁM ƠN Tôi xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn TS Vũ Ngọc Giang, 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 Trưởng khoa Cơ khí, Ban giám hiệu trường Đại Học Sao Đỏ tạo điều kiện cho tơi thời gian để hoàn thành đề tài thời hạn Và thật thiếu sót khơng nhắc tới cộng tác hỗ trợ từ Ban CNC- thuộc Trung tâm Thực hành Cơ khí, trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Cuối cùng, muốn gửi lời cảm ơn đặc biệt tới người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp- quan tâm, động viên ủng hộ nhiệt tình họ tơi suốt thời gian thực đề tài Tác giả luận văn Nguyễn Văn Toàn 76 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 công 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) 77 ... đề tài ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ tiện cao tốc đến độ xác gia cơng máy CNC với vật liệu tơi cải thiện? ?? Nhằm góp phần làm rõ ảnh hưởng chế độ cắt đến độ xác gia cơng với vật liệu cụ... hiểu cao 3.2 Giới hạn nghiên cứu đề tài Trong phần - Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ tiện cao tốc đến độ xác gia cơng máy CNC với vật liệu cải thiện - thép C45 tơi cải thiện Ở độ xác gia. .. 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