Nghiên cứu nâng cao chất lượng bề mặt gia công trên máy CNC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NĂM 2021 TÊN ĐỀ TÀI : Nghiên cứu nâng cao chất lượng bề mặt gia công máy CNC Sinh viên thực NGÔ MINH CÔNG NGUYỄN kHẮC VŨ Lớp Khóa – 171301622 – 171300679 : Tự Động hóa thiết kế khí 58 : Cơ khí Người hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN VĂN CƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NĂM 2021 TÊN ĐỀ TÀI : Nghiên cứu nâng cao chất lượng bề mặt gia công máy CNC Họ Và Tên : Nguyễn Khắc Vũ Giới tính : Nam Ngô Minh Công LỚP : Tự Đông Hóa thiết kế khí 58 KHOA : Cơ Khí Năm thứ :4/4 Ngành Học Tự Đông Hóa thiết kế khí Dân tộc : Kinh Năm 2021 Mục lục Mục lục DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Muc tiêu Nội dung phạm vi nghiên cứu 3.1 Nội dung nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Dự kiến kết đạt đượe hướng phát triển đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY 1.1 Các yếu tố đặc trưng chất lượng bề mặt 1.1.1 Tính chất hình học bề mặt gia công 1.1.2 Tính chất lý bề mặt gia công 1.2 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt tới khả làm việc chi tiết máy 10 1.2.1 Ảnh hưởng đến tính chống mịn 10 1.2.2 Ảnh hưởng đến độ bền mỏi chi tiết máy 11 1.2.3 Ảnh hưởng tới tính chống ăn mịn hóa học lớp bề mặt chi tiết 11 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công 12 1.3.1 Ảnh hưởng độ nhám bề mặt 12 1.3.2 Ảnh hưởng đến độ biến cứng bề mặt 12 1.3.3 Ảnh hưởng đến ứng suất dư bề mặt 12 CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT, VẬT LIỆU, DỤNG CỤ CẮT VÀ HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY 13 2.1 Ảnh hưởng chế độ cắt đến chất lượng bề mặt chi tiết máy 13 2.1.1 Ảnh hưởng tốc độ cắt 13 2.1.2 Ảnh hưởng lượng tiến dao 13 2.1.3 Ảnh hưởng chiều sâu cắt 13 2.2 Ảnh hưởng vật liệu gia công nên chất lượng bề mặt chi tiết máy 13 2.3 Thơng số hình học phần cắt dao phay 14 2.3.1 Các thành phần lớp kim loại bị cắt 14 2.3.2 Chế độ cắt phay 15 2.3.3 Vật liệu chế tạo dao phay 16 2.3.4 Độ mòn tuổi bền dao phay 16 2.4 Ảnh hưởng rung động hệ thống công nghệ đến chất lượng bề mặt gia công 18 CHƯƠNG 3: NHỮNG HIỆN TƯỢNG XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH CẮT VÀ CHỌN CHÉ ĐỘ CẮT HỢP LÝ THEO ĐẶC TÍNH SẢN XUẤT CỦA MÁY 19 3.1 Những tượng xảy trình cắt 19 3.1.1 Hiện tượng cứng bề mặt 19 3.1.2 Hiện tượng phoi bám ( Hiện tượng lẹo dao) 19 3.1.3 Nhiệt cắt 20 3.1.4 Rung động trình cắt 20 3.2 Chọn chế độ cắt hợp lý 20 3.2.1 Xác định chiều sâu cắt cho phép 20 3.2.2 Xác định lượng chạy dao 21 3.2.3 Xác định công suất cắt hiệu dụng 22 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY VÀ CÁC BIỆN PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT 23 4.1 Thực nghiệm xác định độ nhám bề mặt thực nguyên công phay tinh máy phay CNC MILL 155 23 4.1.1 Điều kiên thưc nghiêm 23 4.1.2 Kết thực nghiệm 25 4.2 Các biện pháp công nghệ 27 4.3 Các biện pháp vật liệu 28 4.4 Các biện pháp dụng cụ cắt 28 KẾT LUẬN VÀ TRIỂN VỌNG CỦA ĐỀ TÀI 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Biện pháp cải thiện chất lượng bề mặt gia công chi tiết máy dụng cụ cắt thường (dụng cụ có lưỡi) 27 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ngày nay, trình độ sản xuất tự động hóa mức độ cao, các lĩnh vực công nghệ đại tổ hợp với để hình thành cơng nghệ cao hơn, khí, điện, điện tử, tin học Công nghệ gia công cắt gọt có bước phát triển mới, điều khiển máy vi tính CAD/CAM-CIM- CNC đem lại hiệu kinh tế cải thiện chất lượng bề mặt chi tiết Công nghệ cao trở thành cách mạng với các loại máy Phay đại, máy tổ hợp, máy điều khiển theo chương trình Nhưng kỳ phương án công nghệ, phương án kết cấu, phương án tự động hóa quá trình gia cơng hay phương án tổ chức làm việc phải đánh giá quan điểm hiệu kinh tế chất lượng sản phẩm Chất lượng bề mặt chi tiết hình thành quá trình thực các ngun cơng có tính đến yếu tố di truyền công nghệ Quan trọng các nguyên công gia cơng tinh, các ngun cơng các đặc tính chất lượng lớp bề mặt hình thành rõ nét Điều nói lên tầm quan trọng các phương pháp gia cơng tinh quy trình công nghệ cần thiết phải xác định phương pháp gia công hợp lý với chế độ cắt tối ưu Trong sản xuất sử dụng nhiều phương pháp gia cơng tinh khác Các phương pháp tập trung lại thành bốn nhóm là: gia cơng dụng cụ cắt có lưỡi, gia cơng các hạt mài kết dính, gia cơng các hạt mài tự gia công biến dạng dẻo bề mặt Để nâng cao hiệu các nguyên công gia công tinh cần phải đẩy mạnh công tác nghiên cứu để tìm điều kiện gia cơng tối ưu sử dụng các thiết bị hợp lý Đề tài “ Nghiên cứu nâng cao chất lượng bề mặt gia cơng máy CNC” nhằm tìm các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết máy từ đưa các biện pháp để nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết máy phay tinh Muc tiêu - Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết - Đề xuất các biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt phay tinh Nội dung phạm vi nghiên cứu 3.1 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến chất lượng bề mặt chi tiết - Nghiên cứu ảnh hưởng dao cắt rung động hệ thống công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia công: độ nhám tính chất lý - Tiến hành thực nghiệm với chi tiết mẫu gia công máy phay CNC MILL 155 có Trường Đại học Giao Thơng vận tải) - Phương pháp nghiên cứu - Xây dựng sở lý thuyết - Thực nghiệm nguyên công phay tinh máy phay CNC MILL 155 cho chi tiết mẫu - Từ kết thực nghiệm tiến hành so sánh, tìm quy luật ảnh hưởng đưa biện cải thiện Dự kiến kết đạt đượe và hướng phát triển đề tài a Dự kiến kết đạt - Tìm quy luật ảnh hưởng yếu tố đến chất lượng bề mặt phay tinh - Đưa các biện pháp để nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết b Hướng phát triển đề tài - Nghiên cứu nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia công tinh các biện pháp công nghệ khác CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY Chất lượng sản phẩm tiêu quan trọng phải đặc biệt quan tâm chuẩn bị công nghệ chế tạo sản phẩm Chất lượng sản phẩm ngành chế tạo máy bao gồm chất lượng chế tạo chi tiết máy chất lượng lắp rắp chúng thành sản phẩm hoàn chỉnh Đối với chi tiết máy chất lượng chế tạo chúng đánh giá thơng số sau đây: - Độ xác kích thước bề mặt - Độ xác hình dạng bề mặt -Độ xác vị trí tương quan bề mặt - Chất lượng bề mặt Trong đề tài sâu nghiên cứu yếu tố đặc trưng chất lượng bề mặt, ảnh hưởng chất lượng bề mặt tới khả làm việc chi tiết máy, yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt các phương pháp đảm bảo chất lượng bề mặt trình chế tạo chi tiết máy 1.1 Các yếu tố đặc trưng chất lượng bề mặt Khả làm việc chi tiết máy phụ thuộc nhiều vào chất lượng lớp bề mặt Chất lượng bề mặt tập hợp nhiều tính chất quan trọng lớp bề mặt, cụ thể là: Hình dáng lớp bề mặt (độ sóng, độ nhám v.v…) Trạng thái tính chất lý lớp bề mặt (độ cứng, chiều sâu biến cứng, ứng suất dư, v.v…) Phản ứng lớp bề mặt mơi trường làm việc (tính chống mịn, khả chống xâm thực hóa học, độ bền mỏi,v.v…) Chất lượng bề mặt chi tiết máy phụ thuộc vào phương pháp điều kiện gia công cụ thể Chất lượng bề mặt mục tiêu chủ yếu cần đạt bước gia công tinh bề mặt chi tiết máy 1.1.1 Tính chất hình học bề mặt gia công a Độ nhấp nhô tế vi Trong trình cắt, lưỡi cắt dụng cụ cắt hình thành phoi kim loại tạo vết xước cực nhỏ bề mặt gia công Như bề mặt gia cơng có độ nhám (độ nhấp nhơ tế vi) Độ nhấp nhô tế vi bề mặt gia công đo chiều cao nhấp nhô (Rz) sai lệch profin trung bình cộng (Ra) lớp bề mặt Hình 1.1 Sơ đồ xác định độ nhấp nhô tế vi bề mặt chi tiết máy Sai lệch profin trunng bình cộng (Ra) trị số trung bình khoảng cách từ các đỉnh đường nhấp nhô tế vi tới hường trục tọa độ Ox: b Đợ sóng Bề mặt Là chu kỳ khơng phẳng bề mặt chi tiết máy quan sát phạm vi lớn độ nhám bề mặt (từ đến 10mm) Người ta dựa vào tỷ lệ gần chiều cao nhấp nhơ bước sóng để phân biệt độ nhấp nhô tế vi (độ nhám) bề mặt độ sóng bề mặt chi tiết máy (hình 1.2) Hình 1.2 – Tổng quát độ nhám độ sóng bề mặt chi tiết máy Trong đó: h – chiều cao nhấp nhô tế vi l – khoảng cách hai đỉnh nhấp nhơ tế vi H – chiều cao sóng L – khoảng cách hai đỉnh song song Độ nhám bề mặt ứng với tỉ lệ l/h = ÷50 Độ sóng bề mặt ứng với tỉ lệ L/H = 50 ÷1000 1.1.2 Tính chất lý bề mặt gia cơng Tính chất lý lớp bề mặt chi tiết máy biểu thị độ cứng bề mặt, biến đổi cấu trúc mạng tinh thể lớp bề mặt, độ lớn dấu ứng suất lớp bề mặt, chiều sâu lớp biến cứng bề mặt Hiện tượng biến cứng lớp bề mặt a Sau gia công xong, lớp bề mặt kim loại bị biến cứng Khi mũi dao tiếp xúc với phôi Khiến cho khu vực lớp bề mặt phôi bị nén lại, mạng tinh thể xô lệch Làm lớp kim loại bị biến cứng lại Nguyên nhân : - Do cắt gọt mạng tinh thể xô cmn lệch, biên hạt tăng, cứng tăng - Do độ từ thẩm thay đổi, dẫn đến độ cứng thay đổi (Độ từ thẩm phản ứng vật liệu đặt vào vùng từ trường đó) b Ứng suất dư lớp bề mặt Ứng suất dư: Là ứng suất dư thừa lại cắt gọt rèn vật liệu, ứng suất kéo nén Các nguyên nhân gây ứng suất dư : - Do lực cắt khơng hết: - Do biến dạng dẻo bề mặt cắt - Do nhiệt cắt - Do chuyển pha 1.2 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt tới khả làm việc chi tiết máy Chất lượng bề mặt có ảnh hưởng nhiều đến khả làm việc chi tiết máy, đến mối lắp ghép chúng kết cấu tổng thể máy Trong phạm vi đề tài khảo sát số ảnh hưởng chất lượng bề mặt (độ nhấp nhô tế vi, lớp biến cứng bề mặt) khả làm việc chi tiết máy (tính chống mịn, độ bền mỏi, tính chống ăn mịn hóa học, độ xác mối lắp ghép) 1.2.1 Ảnh hưởng đến tính chống mịn a Ảnh hưởng đến độ nhấp nhô tế vi (độ nhám bề mặt) Khi bề mặt tiếp xúc, ứng suất lớn vượt giới hạn chảy, giới hạn bền Khiến bề các tiếp điểm bị nén đàn hồi biến dạng dẻo Đó giai đoạn mịn ban đầu Giai đoạn làm thay đổi nhiều hình dáng chi tiết Tiếp đến mịn bình thường cuối mịn phá hủy b Ảnh hưởng lớp biến cứng bề mặt Lớp biến cứng nâng cao tính chống mịn.Hạn chế quá trình biến dạng dẻo tồn phần chi tiết máy, qua hạn chế tượng chảy mài mịn kim loại Mòn mặt sau: Dạng mòn đặc trưng lớp vật liệu dụng cụ bị tách khỏi mặt sau q trình gia cơng Lượng mịn thường xảy cắt với chiều dày cắt nhỏ (t ≤ 0.1mm) gia cơng vật liệu giịn Mịn mặt trước: Trong q trình cắt phoi trượt mặt trước hình thành trung tâm áp lực cách lưỡi cắt khoảng có dạng lưỡi liềm Vết lõm lưỡi liềm mặt trước vật liệu dụng cụ bị bóc theo phoi trình chuyển động Vết lõm thường xảy dọc theo lưỡi cắt đánh giá chiều rộng, chiều sâu khoảng cắt từ lưỡi cắt đến vết mòn Hiện tượng mịn xảy gia cơng vật liệu dẻo với chiều sâu cắt lớn Mòn đồng thời mặt trước mặt sau: Dụng cụ cắt gọt (mũi khoan nguyên khối, ) bị mòn mặt trước, mặt sau tạo thành lưỡi cắt Trường hợp thường gặp gia công vật liệu dẻo với chiều dày cắt (t = 0,1 0,5mm) Cùn lưỡi cắt: Ở dạng dụng cụ cắt bị mòn dọc theo lưỡi cắt, tạo thành cung hình trụ Bán kính cung đo bề mặt vng góc với lưỡi cắt Dạng mịn thường gặp gia cơng loại vật liệu dẫn nhiệt kém, đặc biệt gia công chất dẻo Do nhiệt tập trung mũi dao nên dao bị cùn nhanh Các chế mòn dụng cụ cắt thường : Mòn cào xước Mịn dính Mịn hạt mài Mịn khuếch tán Mịn oxi hóa Mịn nhiệt Tuổi bền dụng cụ cắt gọt kim loại Tuổi bền dụng cụ cắt gọt gia cơng khí thời gian làm việc liên tục dụng cụ hai lần mài sắc, hay nói cách khác tuổi bền dụng cụ cắt thời gian làm việc liên tục dụng cụ bị mòn đến độ mòn giới hạn Tuổi bền nhân tố quan trọng ảnh hưởng lớn đến suất tính kinh tế gia công cắt Tuổi bền dụng cụ phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật chi tiết gia cơng Vì phương pháp dự đoán tuổi bền có ý nghĩa cho mục đích so sánh 2.4 Ảnh hưởng rung động hệ thống công nghệ đến chất lượng bề mặt gia cơng Quá trình rung động hệ thống công nghệ tạo chuyển động tương đối có chu kỳ dụng cụ cắt chi tiết gia công, làm thay đổi điều kiện ma sát, gây nên độ sóng nhấp nhơ tế vi bề mặt gia công CHƯƠNG 3: NHỮNG HIỆN TƯỢNG XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH CẮT VÀ CHỌN CHÉ ĐỘ CẮT HỢP LÝ THEO ĐẶC TÍNH SẢN XUẤT CỦA MÁY Quá trình cắt phay phức tạp tiện Khi tiện, dao luôn tiếp xúc với chi tiết cắt phoi với tiết diện không thay đổi Trong tất các trường hợp phay, phôi cắt rời mảnh có chiều dày thay đổi Ngồi ra, phay, vòng quay dao, dao phay lúc vào tiếp xúc với chi tiết gia cơng cịn lúc khơng tiếp xúc Lúc ăn vào chi tiết gia cơng có xảy tượng va đập Như vậy, điều kiện làm việc dao phay nặng nhiều so với điều kiện làm việc dao tiện Cho nên cần phải biết các qui luật quá trình phay để trường hợp cụ thể điều kiện gia cơng tốt đạt chất lượng bề mặt suất cao 3.1 Những tượng xảy trình cắt 3.1.1 Hiện tượng cứng bề mặt Khi gia công phương pháp cắt gọt khơng lớp vật liệu hớt bỏ ( phoi ) chịu biến dạng mà bề mặt chi tiết sau gia công chịu biến dạng tương ứng, ảnh hưởng biến dạng mà tính lớp bề mặt chi tiết bị thay đổi 3.1.2 Hiện tượng phoi bám ( Hiện tượng lẹo dao) Hiện tượng lẹo dao tượng phần nhỏ vật liệu quá trình biến dạng dẽo bị nóng chảy cục áp suất nhiệt độ lớn thoát khỏi phôi, truyền nhiệt các thành phần xung quanh nên nhiệt độ giảm đột ngột khiến cho vật liệu bị đông cứng, tự cứng bám chặt vào mặt trước dao Hình Hiện tượng lẹ dao Để giảm tượng lẹo dao gia công người ta dùng biện pháp sau: - Gia cơng với tốc độ cắt thích hợp Khi tốc độ cắt nhỏ nhiệt độ vùng cắt không đủ để thiêu kết cứng phần phoi bám nhiệt cắt lớn phoi bị chảy không đủ thời gia để tỏa nhiệt đông cứng thành lẹo dao - Sử dụng dung dịch bôi trơn làm mát: Người ta dùng dịng lưu chất ( chất lỏng hay chất khí ) phun vào vùng cắt làm giảm nhiệt độ thành phần tham gia trình cắt gọt - Mài bóng mặt trước dao: Mặt trước dao mài tinh ( mài bóng ) làm giảm ma sát phoi dao làm giảm đáng kể nhiệt cắt mặt khác làm hạn chế hãm lớp bề mặt phoi, có tác dụng hạn chế khơng cho tạo lẹo dao 3.1.3 Nhiệt cắt Trong quá trình cắt gọt nhiệt lượng sinh lớn gọi nhiệt cắt, nguồn nhiệt sinh biến dạng các phần tử vật liệu gọi nhiệt lượng sinh ma sát trong,và phần nhiệt ma sát dao phoi, bề mặt gia công sinh Trong quá trình sinh nhiệt cắt phoi bị nung nóng nhiều chịu biến dạng lớn 3.1.4 Rung động trình cắt - tượng xảy tồn hệ thống công nghệ : Máy, dao, đồ gá chi tiết Rung động dẫn đến tình trạng chất lượng bề mật gia công xấu, giảm tuổi thọ dao - Để khắc phục tượng rung động người ta tìm hiểu rỏ nguyên nhân gây nên rung động có biện pháp : Làm móng cục cho máy sinh rung động lớn, cân động các chi tiết, phận máy, cân gá chi tiết lên bàn máy, mâm cập; tăng độ cứng vững hệ thống công nghệ tăng khối lượng thân máy 3.2 Chọn chế độ cắt hợp lý Xác định chế độ cắt hợp lý (đối với máy định) nghĩa phải chọn kiểu kích thước dao phay, vật liệu thơng số hình học, phần cắt, điều kiện trơn nguội cho trường hợp cụ thể (vật liệu gia công, kích thước chi tiết gia cơng, lượng dư gia cơng) Sau cần phải xác định trị số tối ưu thông số chế độ cắt: B, t, sz, v, n, Ne, TM Các thông số B, t, sz v ảnh hưởng tới suất phay Điều có nghĩa là, tăng thơng số đó, chẳng hạn lên hai lần (khi các thơng số khác cố định) suất phay tăng lên hai lần Tuy các thơng số ảnh hưởng tới tuổi bền dao không Vì tính đến tuổi bền củ dao trước hết phải xác định giá trị cực đại cho phép các thơng số ảnh hưởng tới tuổi bền dao, nghĩa theo thứ tự: Chiều sâu cắt, lượng chạy dao tốc độ cắt.Trình tự để chọn chế độ cắt phay sau: 3.2.1 Xác định chiều sâu cắt cho phép • Chiều sâu cắt (t) - Là khoảng cách bề mặt gia cơng, đo theo chiều vng góc với bề mặt gia công - chiều dày lớp vật liệu phôi bị dao hớt lần cắt - Đơn vị tính mm • Chiều sâu cắt lựa chọn theo các yếu tố sau: - Lượng dư gia công phôi - Công suất máy - Độ cứng vững phôi - Độ nhám bề mặt cần đạt =>Thông thường phay qua lần hợp lý ( lần phay thô lần phay tinh) Nếu độ nhám đòi hỏi thấp phải phay qua lần (phay bán tinh) + Khi phay thô không - mm Khi phay thô dao phay mặt đầu hợp kim cứng máy có cơng suất lớn, chiều sâu cắt đạt tới 20 - 25 mm lớn + Khi phay tinh chiều sâu cắt không vượt quá - mm 3.2.2 Xác định lượng chạy dao Lượng chạy dao (s): Là khoảng cách dịch chuyển dao vịng quay phơi, khoảng dịch chuyển phơi sau vịng dao FP = Fr Z n Trong đó: Fp : Lượng tiến dao phút (mm/phút) Fr : Lượng tiến dao cho lưỡi cắt (mm) Z : Số lưỡi cắt n : Vận tốc vòng (vòng/phút) Những yếu tố ảnh hưởng đến lượng chạy dao: - Vật liệu làm dao - Độ đảo dao - Góc nghiêng dao phay - Độ cứng vững máy phay, trục dao phay, đồ gá - Độ cứng vững phôi - Chế độ gia công Xác định tốc đô cắt Tốc độ cắt V(m/ph): Là đoạn đường dịch chuyển lưỡi cắt mặt gia công đơn vị thời gian Trong đó: - V : Vận tốc cắt (m/phút) - D : Đường kính dao phay (mm) - n : Vận tốc vòng (vòng/phút) * Những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ cắt: - Vật liệu làm dao phay - Đường kính dao phay - Vật liệu gia cơng - Chiều sâu cắt - Số lưỡi cắt dao phay - Mơi trường gia cơng (có tưới dung dịch hay khơng, dung dịch có làm lạnh hay khơng, dung dịch tưới thông thường hay dạng sương mù …) 3.2.3 Xác định công suất cắt hiệu dụng Công suất cắt hiệu dụng Ne theo các bảng tiêu chuẩn theo công thức so sánh với công suất máy Nếu thấy công suất động máy không đủ, nghĩa NCT < N trước hết phải giảm tốc độ cắt (mà giảm chiều sâu cắt hay lượng chạy dao) CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY VÀ CÁC BIỆN PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT 4.1 Thực nghiệm xác định độ nhám bề mặt thực nguyên công phay tinh máy phay CNC MILL 155 4.1.1 Điều kiên thưc nghiêm Đặc tính máy phay CNC MILL 155 Hình Máy phay CNC MILL 155 - Vùng làm việc (Working area) + Khoảng dịch chuyển theo phương X: 600 (mm) + + Khoảng dịch chuyển theo phương Y: 600 (mm) +Khoảng dịch chuyển theo phương Z: 400 (mm) - Bàn máy (Milling table) + Kích thước bàn máy: 500x800 (mm) - Hộp tốc độ (Milling spindle drive) + Công suất động cơ: (kW) + Dãi tốc độ trục chính: 150-5000 (v/ph) + Mơmen xoắn cực đại: 20 (N.m) - Hộp chạy dao (Feed drive) + Động cơ: 0,2 (kW) + Lực cắt: 2500 (N) + Lượng chạy dao lớn theo các phương X, Y, Z (0^ 4) m/ph + Lượng chạy dao nhanh theo các phương X, Y, Z 7,5 (m/ph) - Hệ thống dao cụ (Tool system) + Số dao: + Đường kính lớn dao: 80 (mm) + Chiều dài lớn dao: 120 (mm) + Khối lượng lớn dao: 0,8 (kg) + Lực vòng 1100 (N) b Dụng cụ cắt (Dao phay) Dao phay ngón mặt đầu có gắn mảnh hợp kim cứng có số hiệu: Hình Mảnh dao cắt L= 10 (mm) L= 50 (mm) D= (mm) F= (mm) R1= 0,8 (mm) Thông số kỹ thuật: - Thương hiệu: từ Đài Loan – Mã sản phẩm: EPSFA204000U - Chất liệu: Carbide - Đường kính lưỡi dao: 4mm - Đường kính cán dao: 4mm - Chiều dài lưỡi cắt: từ 10mm - Tổng chiều dài dao: 50mm - Khối lượng dao 0,4 (kg) - Góc xoắn dao: 35 độ - Lớp phủ UNICO COATING có khả chịu nhiệt tốt - Vật liệu gia công: inox, thép, gang xám có độ cứng lên đến 45 HRC Hình Các loại dao c Thiết bị đo Máy đo độ cứng EMCO-TEST N3 (Viện Cơng nghệ khí, tự động hóa) 4.1.2 Kết thực nghiệm a Kết thực nghiệm Sau gia công các chi tiết mẫu với chế độ cắt xây dựng đo độ nhám Ra bề mặt các chi tiết Kết thống kê bảng 4.3 Bảng 4.3 - Bảng kêt thực nghiệm T T b t mm 0.3 0.8 0.3 0.8 0.8 S mm/v 0.2 g 0.2 0.4 0.4 0.2 V m/ph 270 270 270 270 350 Ra ^m 0.571 0.785 0.516 0.883 0.503 Phân tích kết nghiên cứu Ảnh hưởng vận tốc cắt lượng chạy dao đến nhám bề mặt đồ thị hình 4.7 ta thấy, vận tốc cắt lượng chạy dao có ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhám bề mặt gia công, lượng chạy dao nhỏ dẫn đến chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt thấp Hình 4.7 - Ảnh hưởng vận tốc cắt lượng chạy dao đến nhám bề mặt Ảnh hưởng vận tốc chiều sâu cắt đến nhám bền mặt thể hình 4.8 Khi gia cơng chiều sâu cắt nhỏ, lưỡi cắt dụng cụ trượt cào xước lên bề mặt gia công làm tăng độ nhám bề mặt Tuy nhiên, tăng chiều sâu cắt nhám bề mặt lại giảm với trường hợp gia cơng tốc độ Hình 4.8 - Ảnh hương vận tốc cắt chiều sâu cắt đến nhám bề mặt Kết đồ thị hình 4.9 cho thấy, ảnh hưởng lượng chạy dao chiều sâu cắt tới nhám bề mặt Khi tăng lượng chạy dao s nhám bề mặt tăng nhanh bị ảnh hưởng chiều sâu cắt Hình - Anh hưởng vận tốc cắt chiêu sâu cat đên nhám bê mặt 4.2 Các biện pháp công nghệ Chất lượng bề mặt chi tiết máy tiêu quan trọng quá trình gia cơng chi tiết máy, giai đoạn gia công tinh Để đảm bảo chất lượng bề mặt gia công, trước hết phải chuẩn bị hệ thống công nghệ thật tốt, đặc biệt khâu gia công Mục tiêu xác định áp dụng có hiệu các biện pháp cơng nghệ nhằm cải thiện chất lượng bề mặt các yếu tố: độ nhám, chiều sâu biến cứng, mức độ biến cứng, ứng suất dư lớp bề mặt chi tiết máy Những biện pháp công nghệ kiểm nghiệm có hiệu nhằm cải thiện chất lượng bề mặt chi tiết máy gia công dụng cụ cắt Bảng Biện pháp cải thiện chất lượng bề mặt gia công chi tiết máy dụng cụ cắt thường (dụng cụ có lưỡi) Yếu tố ảnh hưởng Biện pháp làm giảm chiều cao nhấp nhô tế vi (Rz) giảm chiều Vật liệu gia công sâu biến cứng (tc) Sức bền cao, giới hạn chảy cao, nhiều cacbon, độ cứng cao Lượng tiến dao S, Sz Giá trị S, Sz nhỏ (giá trị nhỏ khoảng 0,03 Mm/Vòng) Chiều sâu cắt Giá trị chiều sâu cắt nhỏ ( giá trị nhỏ khoảng 0,01mm) Vận tốc cắt v Giá trị vận tốc cắt tăng, giá trị nhỏ nhất, tùy cặp vật liệu gia Vật liệu dụng cụ cắt cơng vật liệu dụng cụ (ví dụ: tiện tinh thép dao thép gió Dung dịch trơn nguội dao gồm vmin khoảng 300 500m/ph) Thông số hình học Độ cứng nóng (chịu nhiệt) tăng, khả chịu nhiệt dụng cụ dụng cụ cắt: tăng theo thứ tự sau: thép gió, hợp kim cứng, gốm, kim cương Góc trước g Độ nhớt tăng theo thứ tự: nước, dầu Góc sau a Góc trước lớn dần Góc sau lớn dần Bán kinh mũi dao r nhỏ Độ Bán kính mũi dao r mịn dụng cụ (m) nhỏ Độ mòn dụng cụ u 4.3 Các biện pháp vật liệu Để đạt độ nhám bề mặt thấp (độ nhẵn bóng bề mặt cao) cắt gọt người ta thường tiến hành thường hóa thép cacbon nhiệt độ 850 ^ 870oC trước cắt gọt Để cải thiện điều kiện cắt nâng cao tuổi thọ dụng cụ cắt người ta thường tiến hành ủ thép cacbon nhiệt độ 900oC để cấu trúc kim loại có hạt nhỏ Độ cứng vật liệu gia cơng tăng chiều cao nhấp nhơ tế vi giảm hạn chế ảnh hưởng vận tốc cắt chiều cao nhấp nhô tế vi Khi độ cứng vật liệu gia công đạt tới giá trị HB = 5000N/mm2 ảnh hưởng vận tốc cắt tới chiều cao nhấp nhô tế vi Rz khơng cịn Mặt khác, giảm tính dẻo vật liệu gia công biến cứng bề mặt làm giảm chiều cao nhấp nhô tế vi 4.4 Các biện pháp dụng cụ cắt Kết cấu dao phay ảnh hưởng lớn tới khả làm việc dao hiệu sử dụng chúng Phương hướng để chế tạo dao phay hợp kim cứng kiểu dùng kết cấu lắp ráp từ các mảnh hợp kim cứng thay (khi mòn ta việc thay các mảnh mới) Phương pháp kẹp cho phép xoay các mảnh hợp kim cứng nhằm thay đổi các lưỡi cắt cho phép sử dụng dao phay không cần phải mài lại Sau các mảnh bị mòn hết ta việc thay nhanh các mảnh Vì thời gian để phục hồi dao phay giảm xuống nhiều Sử dụng các mảnh thay có ưu điểm sau so với các mảnh hàn phải mài: - Tuổi bền cao (cao 30%) khơng phải hàn mài lại (quá trình mài lại làm giảm tính chất cắt hợp kim cứng); - Thay đổi nhanh; - Có thể sử dụng hợp kim cứng có khả chống mịn cao (loại hợp kim dễ bị nứt hàn mài); - Có khả mạ lớp hợp kim chống mòn (cacbit titan, nitrit titan - Tăng nhanh phần trăm hoàn lại mài hợp kim (từ 15-20% dụng cụ hàn, lên tới 90% dụng cụ dùng mảnh hợp kim thay thế); - Giảm thời gian phụ cần thiết để thay đổi điều chỉnh dao mòn; - Giảm số loại dao, đơn giản việc trang bị dụng cụ; - Có khả tập trung sản xuất các phận thay cho cácloại dụng cụ khác (dao tiện, dao phay, dao chuốt ) - Có khả mài tập trung sở khí hóa tự động hóa; - Các kích thước thơng số hình học dao cố định, điều đặc biệt quan trọng các máy điều khiển theo chương trình số Những ưu điểm nói xác định hiệu kinh tế sử dụng dao phay mảnh hợp kim cứng nhiều mặt Một số sản phẩm phay Hình 4 Một số hỉnh ảnh sản phẩm phay thực nghiệm KẾT LUẬN VÀ TRIỂN VỌNG CỦA ĐỀ TÀI Qua thời gian tìm tịi nghiên cứu tiến hành các thí nghiệm, khảo sát quá trình gia cơng chi tiết máy để hoàn thành luận văn Kết đạt luận văn sau: - Phân tích các yếu tố đặc trưng cho chất lượng bề mặt chi tiết máy (hình dáng lớp bề mặt, trạng thái tính chất lý lớp bề mặt) - Phân tích rõ ảnh hưởng chất lượng bề mặt tới khả làm việc chi tiết máy - Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết máy gia công - Phân tích ảnh hưởng chế độ cắt, vật liệu gia công, dụng cụ cắt rung động hệ thống công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết máy - Lựa chọn chế độ cắt hợp lý để tiến hành các thí nghiệm khảo sát đạt kết quả, đảm bảo an toàn cho người máy móc, thiết bị - Xây dựng hàm thực nghiệm biểu đồ các mối quan hệ chế độ cắt nhám bề mặt (sai lệch prôfin trung bình cộng Ra) - So sánh kết thu biểu đồ kết thực nghiệm thu qua phép đo độ nhám bề mặt - Đưa các biện pháp công nghệ, các biện pháp vật liệu các biện pháp dụng cụ cắt để cải thiện chất lượng bề mặt chi tiết máy phay tinh - Các kết thu tiến hành thực nghiệm với loại vật liệu điều thực nghiệm định Tuy nhiên trình bày phương pháp để nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết máy Có thể áp dụng cách xây dựng gia công các loại vật liệu điều kiện thực nghiệm khác để nâng cao chất lượng bề mặt gia công TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Ngọc Đào, Trần Thế San- Hồ Viết Bình Chế độ cắt gia cơng khí NXB Đà Nẵng.2002 GS.TS Trần Văn Địch Công nghệ CNC NXB Khoa kỹ thuật, 2004 Lưu Đức Bình Giáo trình Cơng nghệ chế tạo máy Đại học Bách khoa Đà Nẵng TS Trần Đức Quý, cộng Giáo trình Cơng nghệ CNC NXB Giáo dục, 2008 ... yếu tố đến chất lượng bề mặt phay tinh - Đưa các biện pháp để nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết b Hướng phát triển đề tài - Nghiên cứu nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia công tinh các... lượng bề mặt chi tiết - Nghiên cứu ảnh hưởng dao cắt rung động hệ thống công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng bề mặt chi... kích thước bề mặt - Độ xác hình dạng bề mặt -Độ xác vị trí tương quan bề mặt - Chất lượng bề mặt Trong đề tài sâu nghiên cứu yếu tố đặc trưng chất lượng bề mặt, ảnh hưởng chất lượng bề mặt tới khả