Nghiên cứu tối ưu hóa yếu tố kỹ thuật để nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia công phay tinh trên máy CNC

Giới thiệu quá trình gia công tinh các bề mặt phức tạp

• Các thông số kỹ thuật cần thiết

Để gia công các chi tiết đó đạt độ chính xác về hình dáng hình học, cơ lý tính bề mặt và độ bóng bề mặt có nhiều phương pháp gia công để lựa chọn vì hiện nay ngành cơ khí chế tạo máy có rất nhiều loại máy công cụ, nhiều kiểu dụng cụ cắt, nhiều loại vật liệu phù hợp và kết hợp với công nghệ hiện đại nhƣ công nghệ CAD/CAM. Đây là lý do tại sao khi gia công bề mặt bằng đỉnh dao cầu thì bề mặt chi tiết có độ bóng thấp và khi gia công tinh sử dụng máy phay CNC ba trục thì vị trí tương quan giữa trục dụng cụ và bề mặt gia công là rất quan trọng để đạt đƣợc chất lƣợng bề mặt tối ƣu, tuổi thọ dụng cụ là lớn nhất,.

Một số đặc điểm bề mặt chi tiết sau khi gia công

 Khi tiếp xỳc mà ở điểm đú tồn tại một prụfin lồi tiếp xỳc với một prụfin lừm (tiếp xúc trong) (hình 1.16), để không có hiện tƣợng cắt lẹm thì bán kính cong của prụfin lừm phải lớn hơn bỏn kớnh cong của prụfin lồi. Do vậy khi nghiên cứu đặc tính tiếp xúc của cặp prôfin dao và phôi ở trong các tiết diện tương ứng cần phải biết bán kính cong của prôfin dao, profin chi tiết gia công và xác định các điểm đặc biệt trên bề mặt chi tiết. Điểm lựi của đường cong lừm Do vậy để gia công đƣợc chính xác về mặt hình học của các chi tiết theo bản vẽ cần đảm bảo không có hiện tƣợng cắt lẹm của bề mặt khởi thuỷ của dụng cụ vào bề mặt chi tiết.

Nếu điều kiện trên không đảm bảo ở sơ đồ gia công hay bề mặt chi tiết đã cho thì phải thay đổi đặc tính tiếp xúc giữa dụng cụ và chi tiết, từ đó dẫn đến sự thay đổi kích thước và các thông số kết cấu của dụng cụ cắt hay kiểu dụng cụ khác nhau, ví dụ nhƣ trong hình 1.19. Bởi vì ngoài việc chịu ảnh hưởng của những yếu tố: Như độ cứng vững của hệ thống công nghệ, quá trình mòn của dao, góc nghiêng giữa dao và phôi ….độ nhám bề mặt chi tiết gia công còn phụ thuộc vào chiều cao nhấp nhô bề mặt sau mỗi lần chuyển dao hth và do kết cấu của đầu dao. Do vậy nhiệm vụ đặt ra đối với người lựa chọn dụng cụ đó là xác định, phân tích một cách đầy đủ các nguyên nhân gây ra sai lệch prôfin chi tiết trong quá trình cắt để từ đó đƣa ra đƣợc những điều kiện chọn lựa thông số hình học dụng cụ tối ƣu nhằm nâng cao độ chính xác hình học của bề mặt chi tiết.

Mối quan hệ hình học giữa profin của dao và phôi

Khi có mô hình bề mặt bằng một trong các dạng trên ta tìm đƣợc pháp tuyến tại mọi điểm trên bề mặt chi tiết nhƣ trong bảng 1, bán kính cong tại mọi điểm trên bề mặt, và các vị trí đặc biệt của chi tiết. Xác định điểm cắt P là yếu tố quan trọng và cần thiết nghiên cứu chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công, điểm P được xác định dựa vào phương trình hình học cơ bản dưới đây. Trường hợp lưỡi cắt xoắn ốc, điểm giao đầu tiên với lưỡi cắt phẳng được tính toán sau đó là điểm giao với lƣỡi cắt xoắn ốc xác định bằng cách cho góc i thay đổi dần đến 0.

Trong quá trình gia công giữa đường bao của lƣỡi dao và bề mặt phôi là điểm PC , tại đây vẽ véc tơ pháp tuyến với bề mặt gia công nc. Mô hình của vật liệu với vùng biến dạng đầu tiên làm cơ sở để: phân tích giới hạn chảy tĩnh và tất cả các biến miêu tả vật liệu phụ thuộc vào toạ độ zs theo phương pháp tuyến với vùng này. (2.35) Đối với ứng dụng của mô hình cắt nghiêng đối với từng lƣỡi cắt của dao phay đầu cầu, sự tương tác giữa các mảnh phoi với mặt nghiêng của dao có góc như phương trình (2.35).

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công khi phay tinh bằng dao phay đầu cầu

Trong khi phay, các lỗi kĩ thuật ảnh hưởng đến bản thân dụng cụ (mòn, tính không đối xứng, thao tác lắp dao, không cân bằng động lực học và biến dạng nhiệt…) nhƣng cơ bản vẫn là lƣợng bù giữa vị trí của trục quay dao và trục quay thẳng đứng. Sự không đồng nhất giữa lực cắt thực trên lƣỡi cắt do sự không đối xứng gây ra mòn dao, kéo theo tuổi thọ giảm trên lƣỡi cắt này có thể tăng trên lƣỡi cắt khác. Khi dao bị mòn muốn tăng lực cắt chính thì lực tì lên bề mặt cũng lớn, khó nâng cao đồng thời cả tuổi thọ dụng cụ và giới hạn lƣỡi cắt tham gia cắt khi chọn góc nghiêng, góc hở giữa hai lƣỡi cắt, góc xoắn ốc và bán kính cạnh cắt.

Hiện tượng tì đỉnh dao lên bề mặt chi tiết làm tăng lực cắt, nó cũng ảnh hưởng đến các tính chất cơ bản của bề mặt (độ nhám bề mặt, ứng suất dƣ lớn dần) và giảm tuổi thọ dụng cụ, vì thế nên tránh hiện tượng này. Có một số cách chạy dao khác nhau: chạy dao theo đường cong của biên dạng chi tiết từ dưới lên, chạy theo đường cong của biên dạng chi tiết từ trên xuống, chạy dao theo phương ngang từ trái sang phải, chạy dao theo phương ngang từ phải sang trái. Góc nghiêng giữa dao và phôi nhằm mục đích tránh việc tham gia của đỉnh dao vào quá trình gia công và giới hạn tổng hợp lực tì vào bề mặt chi tiết theo phương trục Z.