Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng sản phẩm khi gia công lỗ bậc trên máy phay CNC DMG 635​

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Đơc lập — Tự — Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan, cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình nghiên cứu khác Nếu nội dung nghiên cứu trùng lặp với cơng trình nghiên cứu cơng bố, tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm tuân thủ kết luận đánh giá luận văn Hội đồng khoa học Hà Nội, ngày tháng năm Người cam đoan (Tác giả kỷ ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Qua q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn, em xin kính gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến:  Thầy PGS TS Đặng Thiện Ngôn - Thầy hƣớng dẫn thực luận văn tận tình dạy, tạo điều kiện động viên em suốt trình thực  Quý thầy cô tham gia công tác giảng dạy hƣớng dẫn em nhƣ lớp cao học kỹ thuật khí K22  Q thầy, giảng dạy khoa Cơ khí Chế tạo máy, phịng Đào tạo – phận sau đại học – Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp giúp đỡ ngƣời thực thời gian học tập nghiên cứu trƣờng  Kính gửi lời cảm tạ tới BGH trƣờng Đại học Lâm Nghiệp tạo điều kiện thuận lợi cho cho học viên trƣờng đƣợc học tập nghiên cứu Kính chúc Quý thầy, cô dồi sức khỏe Học Viên Thực Hiện Nguyễn Văn Hiếu BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐAI HOC LÂM NGHIỆP Đôc Ỉâp - Tự - Hạnh phúc BẢN NHẬN XÉT Của ngƣời hƣớng dẫn luận văn thạc sĩ Họ tên ngƣời hƣớng dẫn: Họ tên học viên: Chuyên ngành: Khóa học: Nội dung nhận xét: Tinh thần, thái độ làm việc, ý thức tổ chức kỷ luật: Về lực trình độ chun mơn: Về trình thực đề tài kết luận văn: Đồng ý cho học viên bảo vệ luận văn trƣớc Hội đồng: □ Có □ Khơng Hà Nội, ngày tháng năm Người nhận xét (Người hướng dẫn ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƢỢC CHƢƠNG : TỔNG QUAN 1.1 LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SKD61: 1.2 VAI TRÒ THÉP SKD 61 1.3 PHAY CỨNG VẬT LIỆU SKD61 VÀ NHỮNG LƢU Ý VỀ CHẾ ĐỘ CẮT 1.4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT GỌT KIM LOẠI 1.5 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ PHAY 1.6 ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY 15 1.7 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU NGỒI NƢỚC ĐÃ CƠNG BỐ .25 1.8 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG VÀ NGHIÊN CỨU MÁY PHAY KIM LOẠI Ở TRONG NƢỚC .31 CHƢƠNG 37 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 37 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT LỰC TÁC DỤNG CỦA PHẦN TỬ CẮT LÊN PHÔI 37 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH PHAY 39 2.2.1 Các yếu tố chế độ cắt 39 2.2.1.2 Lượng chạy dao S 39 2.2.2 Thông số hình học lớp cắt phay 40 2.2.2.1 Chiều sâu phay t0 40 2.2.2.2 Chiều rộng phay B (mm) 41 2.2.2.3 Góc tiếp xúc Ψ 41 2.2.2.4 Số đồng thời tham cắt n 42 2.2.2.5 Chiều dày cắt a (mm) 42 2.2.2.6 Chiều rộng cắt b (mm) 46 2.2.2.7 Diện tích cắt phay 46 2.2.3 Lực cắt phay 46 2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN LỰC CẮT 49 2.3.1 Ảnh hưởng bề rộng chiều sâu cắt đến lực cắt PZ .49 2.3.2 Ảnh hưởng chiều sâu cắt lượng chạy dao đến lực cắt 50 2.3.3 Ảnh hưởng vật liệu gia công đến lực cắt 51 2.3.4 Ảnh hưởng vật liệu dao tới lực cắt 53 2.3.5 Ảnh hưởng tốc độ cắt đến lực cắt 53 2.3.6 Ảnh hưởng thơng số hình học dao đến lực cắt 55 2.4 XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ PHAY 59 2.4.1.Xác định chiều sâu cắt t (mm) 59 2.4.2 Xác định lượng chạy dao fz (mm/răng) 59 2.4.3 Xác định tốc độ cắt phay 60 CHƢƠNG 62 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM 62 3.1 PHƢƠNG PHÁP QUI HOẠCH THỰC NGHIỆM 62 3.2 PHƢƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁM TỐI ƢU ĐA MỤC TIÊU 65 CHƢƠNG 69 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KHI GIA CÔNG LỖ BẬC TRÊN MÁY PHAY CNC DMG 635 69 4.1 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 69 4.1.1 Chọn phương pháp nghiên cứu 69 4.1.2 Chọn hàm mục tiêu nghiên cứu 69 4.1.3 Chọn tham số ảnh hưởng đến hàm mục tiêu 72 4.2 PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM MỤC TIÊU 73 4.2.1 Phương pháp xác định chi phí điện riêng 73 4.2.2 Phương pháp xác định độ nhám bề mặt gia công 74 4.3 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ DỤNG CỤ ĐO 74 4.3.1 Thiết bị thí nghiệm 74 4.3.2 Dụng cụ đo 77 4.4 PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM 78 4.4.1 Kiểm tra số liệu thí nghiệm xác định số lần lặp lại tối thiểu 78 4.4.2 Xác định mô hình tốn học 79 4.4.3 Kiểm tra tính đồng phương sai 79 4.4.4 Kiểm tra giá trị có nghĩa hệ số hồi qui 80 4.4.5 Kiểm tra tính tương thích phương trình hồi qui 80 4.4.6 Kiểm tra khả làm việc mơ hình hồi qui 81 4.4.7 Chuyển phương trình hồi qui dạng thực 81 4.5 TỔ CHỨC THÍ NGHIỆM 82 4.6 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐƠN YẾU TỐ 83 4.6.1 Kết thí nghiệm ảnh hưởng vận tốc cắt đến độ nhám chi phí điện riêng 83 4.6.1.1 Ảnh hưởng vận tốc cắt đến chi phí điện riêng 84 4.6.1.2 Ảnh hưởng vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt 85 4.6.2 Kết thí nghiệm ảnh hưởng lượng chạy dao đến độ nhám chi phí điện riêng 86 4.6.2.1 Ảnh hưởng lượng chạy dao (fz) đến chi phí điện riêng 86 4.6.2.2 Ảnh hưởng lượng chạy dao (fz) đến độ nhám bề mặt 87 4.6.3 Kết thí nghiệm ảnh hưởng chiều sâu cắt đến độ nhám chi phí điện riêng 88 4.6.3.1 Ảnh hưởng chiều sâu cắt (t) đến chi phí điện riêng 89 4.6.3.2 Ảnh hưởng chiều sâu cắt( t) đến độ nhám bề mặt 89 4.7 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐA YẾU TỐ 90 4.7.1 Chọn vùng nghiên cứu giá trị biến thiên thông số đầu vào 91 4.7.2 Xây dựng ma trận thực nghiệm 91 4.7.3 Tổ chức thí nghiệm đa yếu tố 92 4.7.3.1 Tiến hành thí nghiệm thăm dị 92 4.7.3.2 Kết thí nghiệm 93 4.7.4 Kết xác định hàm tương quan với thông số ảnh hưởng 94 4.8 XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ TỐI ƢU CỦA THAM SỐ ẢNH HƢỞNG 96 4.8.1 Lựa chọn phương pháp giải toán tối ưu 96 4.8.2 Xác định giá trị thông số sử dụng hợp lý máy phay CNC DGM 635 99 4.8.3 Thực nghiệm phay theo chế độ tối ưu 99 KẾT LUẬN VÀ TRIỂN VỌNG CỦA ĐỀ TÀI 101 KẾT LUẬN 101 KHUYẾN NGHỊ 101 TÀI LIÊU THAM KHẢO 102 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên Nr Chi phí Nđ T Công s Thời gi M Khối lƣ Nc Công s ηm Hiệu su Kt Hệ số q Pz Lực tiế Py Px Lực hƣ Lực ch Vz Tốc độ Vx Tốc độ Cp Cv Hệ số p Hệ số p Ra Sai lệch Rz Vc Chiều c Vận tốc fz Lƣợng t Chiều s hz Mức độ ϕ Góc ng ϕ1 Góc ng ε Góc mũ γ Góc trƣ α Góc sa δ Góc cắ β Góc sắc c Số lƣợ K Khoảng a Số tổ đ n Số lần xmax, Trị số t St S% Sai tiêu Hệ số b R Phạm v Sk Độ lệch Ex Độ nhọ L Số tổ h M Số lần ∆% Sai số t Giá trị Ῡ Gtt S Tính đồ F Phƣơn Giá trị N Tổng s e Khoảng R Hệ số đ T Giá trị max I DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng Tên bảng 1.1 Các thông 1.2 Nhiệt luyệ 1.3 Các giá tr 1.4 Các giá trị 1.5 Chọn trị s 2.1 Xác định h Kết độ 4.1 nghiệm th Kết độ 4.2 nghiệm th Kết độ 4.3 nghiệm th 4.4 Mức thí n 4.5 Bảng ma tr 4.6 Kết đ 4.7 Kết th 100 Bảng 4.7: Kết thí nghiệm phay lỗ bậc theo chế độ tối ƣu Số Hàm mục tiêu TT Chi phí điện riêng Nr (Wh/cm ) Độ nhám bề mặt Ra (µm) Nhận xét: Từ kết thu đƣợc bảng 4.7, chúng tơi có nhận xét sau: - Sai số giá trị thực nghiệm hàm chi phí điện riêng máy phay chế độ tối ƣu với giá trị tính tốn theo lý thuyết 3%, từ giá trị tối ƣu tìm đƣợc hồn toàn tin cậy đƣợc - Sai số giá trị thực nghiệm độ nhám bề mặt gia với giá trị tính theo lý thuyết 1%, nhƣ giá trị tối ƣu tính tốn đƣợc phần hoàn toàn tin cậy đƣợc 101 KẾT LUẬN VÀ TRIỂN VỌNG CỦA ĐỀ TÀI Kết luận Qua thời gian tìm tịi nghiên cứu tiến hành thí nghiệm, khảo sát q trình cắt gọt để hồn thành đề tài, rút số kết luận sau: - Luận văn phân tích đƣợc yếu tố ảnh hƣởng q trình gia cơng đến chất lƣợng bề mặt chi phí điện riêng khả làm việc chi tiết - Luận văn tiến hành phân tích, lựa chọn hàm mục tiêu nghiên cứu chi phí điện riêng hàm độ nhám bề mặt gia công, lựa chọn yếu tố ảnh hƣởng đến hàm mục tiêu vận tốc cắt, lƣợng chạy dao chiều sâu cắt, xây dựng đƣợc phƣơng pháp xác định hàm mục tiêu - Luận văn tiến hành thí nghiệm đơn yếu tố đa yếu tố, kết xác định đƣợc hàm tƣơng quan thông số ảnh hƣởng đến hàm chi phí điện riêng hàm độ nhám bề mặt gia công dạng mã (4 19); (4.21) dạng thực (4.23); (4.24), tƣơng quan xác định đƣợc dạng phi tuyến - Luận văn giải toán tối ƣu đa mục tiêu, xác định đƣợc chế độ sử dụng tối ƣu máy phay CNC DMG 635 phay lỗ bậc dao phay ngón ký hiệu 16050IBC32P với phơi thép SKD 61 là: v= 91.656 m/phút lƣợng chạy dao fz= 0.082mm/răng chiều sâu cắt t =0.546 mm với chế độ tiện xác định chi phí điện riêng độ nhám bề mặt gia công nhỏ Nrmin=1,16 Wh/cm ; Ramin=0,56µm) Khuyến nghị -Tiếp tục thực nghiệm loại vật liệu lại (Gang, SKD11,P20) - Sử dụng cán dao hãng khác để cắt mẫu với điều kiện giống với thí nghiệm thực với dao Sandvik để có so sánh, đánh giá rõ ràng 102 TÀI LIÊU THAM KHẢO Bộ công nghiệp năm (2010), Chiến lược phát triển ngành khí Việt Nam đến năm 2020 tầm nhìn tới năm 2030 Nguyễn Văn Bỉ (2004), "Về việc giải tốn tối ưu cơng nghiệp rừng", Tạp chí Nơng nghiệp phát triển nơng thơn 2/2004, pp.266-268 Quyền Đình Biên (2012) " Nghiên cứu số thơng số ảnh hưởng đến chi phí lượng riêng độ nhán phay rãnh dao phay đĩa máy phay đa TUM20VS", Luận văn thạc sỹ - Đại học Lâm nghiệp Hồ Viết Bình, Cơng nghệ chế tạo máy, NXB Đại học quốc gia TP.HCM, 2008 Hoàng Mạnh Cƣờng " Ảnh hưởng chế độ cắt đến độ nhám bề mặt máy phay CNC, Luận văn thạc sỹ - Đại học bách khoa Hà Nội Đinh Minh Diệm (2003), Kỹ thuật khí, Trường đại học kỹ thuật - Đại học Đà nẵng Trƣơng Văn Dũng ( 2012) " Nghiên cứu số thông số ảnh hưởng đến chi phí lượng riêng độ nhán phay mặt phẳng dao phay mặt đầu máy phay TUM20VS" Luận văn thạc sỹ - Đại học Lâm nghiệp Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình, Phan Minh Thanh, Cở sở công nghệ chế tạo máy, NXB Đại học quốc gia TP.HCM, 2004 Trần Văn Địch (2008), Công nghệ chế tạo máy, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội 10 Trần Văn Địch (2009), Nguyên lý cắt kim loại, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội 11 Phạm Văn Khiêm (2011), Nguyên lý ảnh hưởng số yếu tố chế độ cắt đến chất lượng gia công máy phay FA3AU, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, trƣờng đại học Lâm nghiệp Việt Nam 12 Phạm Thƣợng Hàn (1994), Kỹ thuật đo lường đại lượng vật lý, tập I Nxb Giáo dục 13 Đặng Thế Huy (1995), Phương pháp nghiên cứu khoa học khí Nơng nghiệp, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 103 14 Lê công Huỳnh (1995), Phương pháp nghiên cứu khoa học phần nghiên cứu thực nghiệm, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 15 Ngô Đức Hạnh (2008), Nghiên cứu thực nghiệm đặc tính rung động tự kích thích ảnh hưởng bước tiến dao đến tăng trưởng trình cắt kim loại với trợ giúp máy tính, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, trƣờng đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, Thái Nguyên 16 Đỗ Nhƣ Hồng (2009), Ảnh hưởng bơi trơn làm nguội tối thiểu tới mòn dao độ nhám bề mặt chi tiết phay phẳng thép 65G dao phay mặt đầu Cácbít, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, trƣờng đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, Thái Nguyên 17 Bùi Đức Hùng (2009), Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt, góc nghiêng bề mặt gia công đến tuổi bền dao phay đầu cầu phủ Tialn gia công khuôn thép R12MOV qua tôi, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, trƣờng đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, Thái Nguyên 18 Đỗ Thị Làn (2009), Nâng cao độ xác biên dạng bề mặt trụ phay trung tâm gia công VMC-85S, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, trƣờng đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, Thái Nguyên 19 Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang (1998), Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm ứng dụng kỹ thuật nông nghiệp, NXB Nông nghiệp Hà Nội 20 Trần Lực tác giả (2009), Nguyên lý dụng cụ cắt, NXB Giáo dục Việt Nam 21 Đặng Nguyệt Minh (2009), Nghiên cứu lựa chọn chế độ cắt tối ưu phay mặt phẳng dao phay mặt đầu gang cầu có bơi trơn tối thiểu, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, trƣờng đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, Thái Nguyên 22 Phạm Đình Tân (2004), Nguyên lý cắt dụng cụ cắt, NXB Giáo dục, Hà Nội Tiếng anh 104 23 Landau H., WeinerJ., Zwicky E., Thermal stress in a viscoelastic-plastic plate with tempeture dependent yield stress – Trans of the ASME Journal of applied mechanics, june 1960, p297-302 24 McKee R., Moore R., Boston O., A study of heat developed incylindrical grinding – Transactions of the ASME , Jannuary 1951, p.21-34 25 Norman C Fraz (1958) , An Analysis of the wood – Cutting process , Annarbor, Michigan, United States of America 26.Tarasov L., Some metallurgical aspects of grinding – Repring from the book “Machining – theory and practice”, American Society for metals Tiếng Nga 27 Гурии В Д (2004), ПовъIIIение надежности фрезернования сталей засчет диагностирования состояния иннструмента по снловъм диагнотическим признакам, Диссертация К Т Н Москва 28 Гурии В Д (2011), ПовъIIIениe эффективности фрезернования настанках с чпу путём комлексного диагнотирования состояния инструмента в реалъном времени, МГТУ 29 Жиляев Е В (2009), Влияние конструктивно-технологических факторов порцесса фрезерования на качество обработки деталей низа обуви, диссертация К Т Н ГОУ ВОП ЮРГУЭС 30 Кирилии Ю.В(2006), СоверIIIенствование несуIIIих систем фрзернъ хIстанков диссертация Д Т Н Ульяновск 31 Кирюшин.Д.Е(2007), Повьшение производительности торцевого фрезе рования титановых сплавов за счёт применения высокоскоросного резания, СГТУ 32 Ковалевский А.В(2010), Фрезерование деталей из жаропрочных сплавов на никелевой основе Омский ПТУ 33.Лобаиов.А.А (2006), Исследование процесса фрезерования закаленной стали Диссертация К Т Н Москва 105 PHẦN PHỤ LỤC PHỤ LỤC ẢNH HƢỞNG CỦA VẬN TỐC CẮT ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƢỢNG RIÊNG VÀ ĐỘ NHÁM Với fz = 0,05mm/răng ; Chiều sâu lát cắt t=0.3 (Φ30x5mm) Vận tốc STT cắt (m/phút) 57 68 79 90 102 106 PHỤ LỤC ẢNH HƢỞNG CỦA LƢỢNG CHẠY DAO ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƢỢNG RIÊNG VÀ ĐỘ NHÁM Với V = 57m/phút ; Chiều sâu lát cắt t=0.3 (Φ30x5mm) Lƣợng chạy STT dao fz(mm /răng) 0,05 0,067 0,075 0,083 0,092 107 PHỤ LỤC ẢNH HƢỞNG CỦA CHIỀU SÂU CẮT ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƢỢNG RIÊNG VÀ ĐỘ NHÁM Với V = 57m/phút ; fz = 0,05mm/răng (Φ30x5mm) Chiều STT sâu lát cắt t(mm) 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 108 PHỤ LỤC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ĐA YẾU TỐ ST Lần N TN 1 2 3 109 10 11 12 13 14 15 ... tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số đến chi phí lượng riêng chất lượng sản phẩm gia công lỗ bậc máy phay cnc DMG 635 2 Mục đích đề tài Xuất phát từ lý thực đề tài nêu chúng tơi đặt mục đích nghiên. .. nghiên cứu là: - Xác định đƣợc ảnh hƣởng số thông số đến chất lƣợng sản phẩm chi phí lƣợng riêng phay lỗ bậc máy phay cnc DMG 635 - Xác định đƣợc chế độ cắt sử dụng hợp lý cho máy phay CNC DMG 635... (t) phay máy phay CNC Tác giả Quyền Đình Biên cơng trình nghiên cứu: " Nghiên cứu số thông số ảnh hƣởng đến chi phí lƣợng riêng độ nhán phay rãnh dao phay đĩa máy phay đa TUM20VS" [3], nghiên cứu