Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chi phí điện năng riêng và chất lượng bề mặt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ QUỐC MINH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC FNC - 125 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CƠ KHÍ HÀ NỘI, 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ QUỐC MINH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC FNC - 125 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã số: 60.52.01.03 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS LÊ VĂN THÁI HÀ NỘI, 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chƣa cơng bố dƣới hình thức trƣớc Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá đƣợc tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, luận văn sử dụng số nhận xét, đánh giá nhƣ số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn LÊ QUỐC MINH ii LỜI CẢM ƠN Qua trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn, em xin kính gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến: Thầy PGS.TS Lê Văn Thái - Thầy hƣớng dẫn thực luận văn tận tình dạy, tạo điều kiện động viên em suốt q trình thực Q thầy tham gia công tác giảng dạy hƣớng dẫn em nhƣ lớp cao học kỹ thuật khí K22B - Đại học Lâm Nghiệp Quý thầy, cô giảng dạy khoa Cơ điện - Cơng trình, phịng Đào tạo Sau Đại học - Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp giúp đỡ ngƣời thực thời gian học tập nghiên cứu trƣờng Kính chúc Q thầy, dồi sức khỏe Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn LÊ QUỐC MINH iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH xi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan công nghệ CNC 1.1.1 Giới thiệu chung công nghệ CNC 1.1.2 Máy công cụ điều khiển số 1.1.2.1 Các hệ thống liệu cần nạp cho máy công cụ điều khiển số 1.1.2.2 Chuyển động trục khái niệm hệ tọa độ 1.1.3 Khái quát hệ thống điều khiển CNC 10 1.1.3.1 Khái niệm hệ điều khiển số 10 1.1.3.2 Các dạng điều khiển số 10 1.1.3.3 Hệ điều khiển CNC 10 1.1.3.4 Một số hệ điều hành 12 1.1.4 Các tiêu gia công máy CNC 12 1.1.4.1 Thơng số hình học 12 1.1.4.2 Thông số gia công 12 1.1.4.3 Độ xác máy CNC 14 iv 1.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng máy phay CNC 15 1.2.1 Trên giới 15 1.2.2 Tình hình sử dụng nghiên cứu máy phay kim loại nƣớc 22 1.3 Tổng quan gia công cắt gọt phay 27 1.4 Kết luận chƣơng 31 Chƣơng MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 33 2.2 Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 33 2.2.1 Đối tƣợng nghiên cứu đề tài 33 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu 36 2.3 Nội dung nghiên cứu 37 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 37 2.4.1 Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết 37 2.4.2 Phƣơng pháp kế thừa 37 2.4.3 Phƣơng pháp qui hoạch thực nghiệm 37 2.4.4 Phƣơng pháp giải toán tối ƣu đa mục tiêu 41 Chƣơng CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN DỀ NGHIÊN CỨU 43 3.1 Động học động lực học trình cắt gọt máy phay 43 3.1.1 Động học trình cắt 43 3.1.1.1 Chế độ cắt phay 43 3.1.1.2 Thơng số hình học lớp cắt phay 45 3.1.2 Động lực học trình cắt 51 3.1.2.1 Lực cắt phay 51 3.1.2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến lực cắt phay 52 3.2 Chi phí điện riêng yếu tố ảnh hƣởng 62 3.2.1 Chi phí điện riêng 62 v 3.3.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chi phí điện riêng 63 3.3 Độ nhám bề mặt chi tiết máy 64 3.3.1 Khái niệm 64 3.3.2 Ảnh hƣởng độ nhám bề mặt 65 3.3.3 Các tiêu đánh giá độ nhám bề mặt 67 3.3.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt 70 3.4 Tối ƣu hóa q trình cắt gọt 73 3.4.1 Các phƣơng pháp tối ƣu hóa q trình gia cơng cắt gọt 74 3.4.1.1 Tối ƣu hóa tĩnh 74 3.4.1.2 Tối ƣu hóa động 75 3.5 Kết luận chƣơng 76 Chƣơng NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 78 4.1 Mục tiêu thực nghiệm tham số điều khiển 78 4.1.1 Mục tiêu thực nghiệm 78 4.1.2 Các tham số điều khiển khoảng giới hạn chúng 78 4.2 Thiết bị đo phƣơng pháp đo 78 4.2.1 Thiết bị đo 78 4.2 Phƣơng pháp đo 80 4.3 Kết thí nghiệm thăm dò 83 4.3.1 Xét đại lƣợng nghiên cứu độ nhám bề mặt Ra 83 4.3.2 Xét đại lƣợng nghiên cứu chi phí điện riêng Nr 85 4.4 Kết thực nghiệm đơn yếu tố 86 4.4.1 Ảnh hƣởng vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt chi phí điện riêng 86 4.4.2 Ảnh hƣởng lƣợng chạy dao đến độ nhám bề mặt chi phí điện riêng 90 vi 4.4.3 Ảnh hƣởng chiều sâu cắt tới độ nhám bề mặt chi phí điện riêng 94 4.5 Kết thực nghiệm đa yếu tố 99 4.5.1 Vùng nghiên cứu giá trị biến thiên yếu tố ảnh hƣởng 99 4.5.2 Thành lập ma trận thí nghiệm 100 4.5.3 Tiến hành thí nghiệm theo ma trận Harley với số lần lặp lại thí nghiệm m = 101 4.5.4 Xác định mô hình tốn hàm độ nhám bề mặt Ra 101 4.5.5 Xác định mơ hình tốn hàm chi phí điện riêng 103 4.5.6 Chuyển phƣơng trình hồi quy hàm mục tiêu dạng thực 104 4.6 Xác định thông số công nghệ tối ƣu 105 4.6.1 Lựa chọn phƣơng pháp giải toán tối ƣu đa mục tiêu 105 4.6.2 Xác định giá trị tối ƣu thông số V, S t 105 4.7 Thực nghiệm gia công chi tiết với thông số tối ƣu 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 109 Kết luận 109 Khuyến nghị 110 TÀI LIÊU THAM KHẢO PHỤ LỤC vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên Đơn vị Nr Chi phí điện riêng Wh/cm3 Nđ Cơng suất chi phí động kW Tcv Thời gian làm việc để thực đƣợc khối lƣợng công việc giây Nc Công suất máy kW m Hiệu suất máy Kt Hệ số tải cho phép Pz Lực tiếp tuyến N Py Lực hƣớng kính N Px Lực chạy dao N Vz Tốc độ cắt vòng/ph Vx Tốc độ chạy dao m/ph Cp Hệ số phụ thuộc tính chất vật liệu gia công Cv Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia cơng Ra Sai lệch trung bình số học profin (độ nhám bề mặt gia công) Rz Chiều cao nhấp nhơ trung bình profin Vc Vận tốc cắt vg/ph fz Lƣợng ăn dao mm/ph t Chiều sâu cắt mm hz Mức độ mòn mặt sau dao cắt  Góc nghiêng Độ 1 Góc nghiêng phụ Độ  Góc mũi dao Độ  Góc trƣớc Độ  Góc sau Độ  Góc cắt Độ  Góc sắc Độ m viii c Số lƣợng nhóm K Khoảng chia nhóm a Số tổ đƣợc chia n Số lần thí nghiệm xmax, Trị số thu nhập lớn nhất, bé đại lƣợng nghiên cứu St Sai tiêu chuẩn S% Hệ số biến động R Phạm vi biến động Sk Độ lệch Ex Độ nhọn L Số tổ hợp m Số lần lặp % Sai số tƣơng đối Ῡ Giá trị trung bình đại lƣợng nghiện cứu Gtt Tính đồng theo tiêu chuẩn Kohren S2max Phƣơng sai lớn N thí nghiệm F Giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn Fisher N Tổng số thí nghiệm e Khoảng biến thiên R Hệ số đơn định T Giá trị chuẩn Student ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ QUỐC MINH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG TRÊN... 3.1.2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến lực cắt phay 52 3.2 Chi phí điện riêng yếu tố ảnh hƣởng 62 3.2.1 Chi phí điện riêng 62 v 3.3.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chi phí điện riêng ... chế Với tinh thần đó, đề tài ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến chi phí điện riêng chất lượng bề mặt gia công máy phay CNC FNC - 125” cần thiết, góp phần vào việc nâng cao hiệu khai thác,