3.2.1. Gia công mặt hút.
Bƣớc 1: Mở chƣơng trình Pro E và vào môi trƣờng Manufacturing.
Bƣớc 2: Đặt chi tiết vào chƣơng trình gia công và thiết lập phôi.
+ Nhập chi tiết vào môi trƣờng gia công: chọn biểu tƣợng sau đó chọn file mô hình 3D chân vịt đã đƣợc vẽ.
+ Click vào và chọn Default.
+ Click vào để thiết lập phôi nhanh. Thay đổi các kích thƣớc của phôi thích hợp.
Hình 3.17.a. Các bước lập trình gia công mô hình chân vịt.
Bƣớc 3: Thiết lập gốc tọa độ mới. Giữ phím Ctrl và chọn 2 mặt Datum Plane, sau đó chọn mặt trên của phôi để xác lập trục Z. Vì sẽ gia công mặt hút trƣớc nên tạo hệ tọa độ mới chọn trục Z hƣớng sao cho giống nhƣ trong hình.
Bƣớc 4: Chọn Step – Operation, sau đó thiết lập các thông số trong bảng Operation Setup.
+ Mục Machine Zero, click vào mũi tên đen và chọn hệ tọa độ vừa tạo ở bƣớc 3. + Mục Retract – Surface, click vào mũi tên đen và chọn mặt trên của phôi, sau đó offset đi một đoạn khoảng 20 mm. Đây là mặt phẳng lùi dao an toàn khi gia công. + Mục NC Machine, click vào , ở Machine Type chọn Mill, Number of Axes chọn 3 Axis.
+ Fixture Setup, Click biểu tƣợng và chọn dấu tích màu xanh. + Click Ok.
Hình 3.17.c. Các bước lập trình gia công mô hình chân vịt – Thiết lập máy.
Bƣớc 5: Vì nếu chọn kiểu phay Surface milling từ trên xuống thì sẽ mất nhiều thời gian và hao mòn dụng cụ nhanh, nên để tiết kiệm thời gian, phay thô bóc tách vật liệu thừa với chế độ cắt nhanh hơn và sử dụng dao phay ngón với kích thƣớc to hơn để gia công.
Đầu tiên tạo 1 Mill Window bằng lệnh Revolve. Trong môi trƣờng Sketch, vẽ mặt hình đa giác sao cho quét từ bề mặt trên của phôi gần đến bề mặt của chi tiết.
Hình 3.17.d. Các bước lập trình gia công mô hình chân vịt – Tạo Mill Window.
Bƣớc 6: Gia công thô Volume Milling.
Gia công Volume Milling bóc lớp vật liệu đã đƣợc tạo bằng Mill Window. Thiết lập thông số dao phay ngón với kích thƣớc nhƣ hình dƣới.
Hình 3.17.e. Các bước lập trình gia công mô hình chân vịt - Thiết lập dao phay.
Hình 3.17.f. Các bước lập trình gia công mô hình chân vịt – parameter.
Hình 3.17.g. Các bước lập trình gia công mô hình chân vịt – Surface Milling
Ở chế độ Surface Milling, “độ bóng bề mặt có thể đƣợc điều khiển qua các thông số Step Over và Scallop Height”[4, tr58]
Hình 3.17e. Thông số Scallop Height - Roughness
Để dao chạy êm dịu hơn trong quá trình gia công, có thể điều chỉnh các thông số sau: - Thay đổi Lace Option thành Loop connect.
Để tạo sự ăn dao và thoát dao êm dịu hơn. Thiết lập các thông số nhƣ bảng sau:
Bảng 3.4. Các thông số Entry/Exit Motion trong Parameter. [4, tr58, bảng 7.2]
LEAD_RADIUS 20
INITIAL_ENTRY_EXT LEAD_IN
FINAL_EXIT_EXT LEAD_OUT
ENTRY_ANGLE 10
3.2.2. Gia công mặt đạp.
- Bƣớc 1: Mở chƣơng trình Pro E và vào môi trƣờng Manufacturing. - Bƣớc 2: Đặt chi tiết vào chƣơng trình gia công và thiết lập phôi.
Hình 3.18.a. Các bước lập trình gia công mặt đạp.
- Bƣớc 3: Thiết lập gốc tọa độ mới.
Hình 3.18.b. Lập trình gia công mặt đạp – Thiết lập gốc tọa độ.
- Bƣớc 4: Chọn Step – Operation, sau đó thiết lập các thông số trong bảng Operation Setup.
Hình 3.18.c. Lập trình gia công mặt đạp – Thiết lập máy.
- Bƣớc 5: Tạo Mill Window. Chọn kiểu Silhouette window type
Thẻ Placement, Mục window plane chọn mặt trên của phôi. Mục Options chọn On window contour. Tích mục offset window uniformly và nhập 5 mm.
Hình 3.18.d. Lập trình gia công mặt đạp – Thiết lập Mill Window.
- Bƣớc 6: Chọn kiểu phay Volume (phay thô bóc tách nhanh lớp vật liệu thừa), Điều chỉnh các thông số Tools và Parameter.
Hình 3.18.d. Lập trình gia công mặt đạp – Thiết lập dao
Chọn Play Path và xem đƣờng chạy dao.
- Bƣớc 7: Chọn kiểu phay Surface milling 2 lần để gia công bán tinh và gia công tinh bề mặt cánh chân vịt.
3.3. Xác định chế độ cắt.
3.3.1.Sử dụng phẩn mềm Seco Cutting Data
Hình 3.19.a. Sử dụng phần mềm Seco Cutting Data.
Gia công chân vịt đƣờng kính d = 150 (mm) -Nhập các thông số:
Cut Speed: 117 (m/min) Feed Speed: 782 (mm/min) RPM: 1,861 Feed/tooth: 0,14 (mm/tooth) Depth of cut: 2 (mm) Width of cut: 6 (mm) - Dụng cụ: Dao phay ngón đƣờng kính 20. Vật liệu: High carbon steels.
(3.13)
Hình 3.19. Sử dụng phần mềm Seco Cutting Data.
-Nhập các thông số: Cut Speed: 113 (m/min) Feed Speed: 591 (mm/min) RPM: 1436 Feed/tooth: 0,21 (mm/tooth) Depth of cut: 5 (mm) Width of cut: 6.25 (mm) - Dụng cụ: Dao phay ngón đƣờng kính 25. Vật liệu: High carbon steels. 3.3.2. Tính toán chế độ cắt:
a. Tính theo tuổi bền, vật liệu, thông số hình học của dụng cụ và vật liệu gia công. Công thức thực nghiệm xác định vận tốc cắt: . ( / ) . . . q v v m x u p z C d V k mm ph T t S B Z [3, tr27] Trong đó:
V – vận tốc cắt của dao phay.
Cv, m, x, y, u, q và p là các số mũ cho trong bảng 5.39 [3, tr33]
Cv q x y u p m
(3.14) (3.15) (3.16) (3.17) (3.18) (3.19) T – chu kỳ bền của dao, tra ở bảng 5.40
Hệ số điều chỉnh chung vận tốc cắt phụ thuộc vào các điều kiện cắt cụ thể:
. . 1.0, 9.2, 5 2, 25
v MV NV uv
k k k k
Trong đó: kmv – hệ số phụ thuộc chất lƣợng vật liệu gia công, xem bảng 5.1 đến 5.4
KNV – hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi, xem bảng 5.5 Kuv – hệ số phụ thuộc vật liệu của dụng cụ cắt, cho ở bảng 5.6
B, t chiều rộng phay và chiều sâu cắt (mm) Z – số lƣỡi cắt.
Sz – lƣợng chạy dao răng (mm/răng)
. 75 m/ . . . q v v m x u p z C d V k ph T t S B Z
Vận tốc cắt của dao theo vòng quay trục chính: . . / 1000 dh n d V m ph
Trong đó: Vdh - vận tốc cắt tính theo sơ đồ động học. n-số vòng quay trục chính (vòng/phút)
d-đƣờng kính dao phay (mm) Để đảm bảo quá trình cắt đƣợc diễn ra tốt:
. . . . 1000 . . . . q v dh dao dh m x y u p v z C d n d V V V V k T t S B Z Vậy số vòng quay n là: 0,45 0,33 0,3 0,2 0,1 0,1 . .1000 . . . . . 103.20 .1000 .18 1128 / 80 .1 .0,167 .14 .6 .20. q v v m x y u p z C d n k T t S B Z d vg ph
Thông số Cut feed tốc độ ăn dao (mm/ph):
.S .Z 6.0,167.1128 1130 /
FZ n mm ph
b. Tra bảng chế độ cắt:
Sử dụng dao phay ngón thép gió Bảng 5.149 [3, tr134] D Z B, mm t, mm Sz Vm/ph Hệ số điều chỉnh kv 20/6 14 3,5 0,13 72 1,0 Kv tra ở bảng 5-226 [3, tr201].
3.4. Yêu cầu kỹ thuật khi gia công chân vịt. 3.4.1. Yêu cầu dung sai khi gia công chân vịt 3.4.1. Yêu cầu dung sai khi gia công chân vịt
Chi tiết chân vịt có yêu cầu độ chính xác đƣợc cho ở bảng 3.2 [2, tr234]
Bảng 3.5. Dung sai gia công chân vịt.
Đối tƣợng kiểm tra
Dung sai gia công so với kích thƣớc danh nghĩa
Chân vịt cấp cao Chân vịt thông
thƣờng bằng thép không gỉ, thép cacbon hoặc gang Bằng đồng Bằng thép không gỉ
A – Kích thƣớc cơ bản - Bán kính chân vịt
R ±(0,1%+0,5mm) ±0,1%+0,5mm ±0,15%+0,5mm
- Chiều dài tiết diện
cánh ±1% + 1mm ±1% + 1mm ±1,5% + 1mm
- Bƣớc xoắn H ±0,75% ±1% ±2%
- Bƣớc của cánh và
tiết diện ±1% ÷ 1,5% ±1,5% ÷ 2% ±1,5% ÷ 3%
- Chiều dày profin cánh
+ 2%÷3,5% +
1mm + 2%÷ 4% + 1,5mm 3%÷ 6% + 2,5mm
B – Vị trí
- Vị trí các đƣờng tâm cánh theo chu vi bằng %D
±0,5%+4mm ±0,5%+4mm ±0,5%+5mm
- Vị trí của cánh theo chiều tâm trục chân vịt tại 0,5R và 0,95R tính bằng %D ±0,2%+3mm ±0,2%+3mm ±0,2%+3mm - Vị trí đƣờng tâm cánh theo chiều dọc tâm chân vịt tại 0,5R tính bằng %D ±0,2%+2mm ±0,3%+2mm ±0,4%+2mm
3.4.2. Yêu cầu về độ nhám bề mặt.
Trị số nhám bề mặt đƣợc cho trong bảng 3.3 [2, tr236]
Bảng 3.6. Độ nhám gia công cánh và may ơ chân vịt.
Đƣờng kính chân vịt (mm)
Chân vịt cấp cao Chân vịt cấp thông thƣờng Bằng đồng Bằng thép không gỉ Bằng thép không gỉ Bằng thép cacbon hoặc gang Độ bóng bề mặt của cánh ở các bán kính lớn hơn 0,3R 300 - 1000 ∇6 ∇5 ∇3 ∇1 ∇6 ∇4 ∇1 500µ Độ bóng bề mặt của cánh ở các bán kính ≤ 0,3R và may ơ 300 – 1000 ∇5 ∇4 ∇1 500µ Lớn hơn 1000 ∇4 ∇3 500µ 500µ Bảng 3.7. Độ nhám.
3.5. Gia công trên máy CNC 3 Trục. 3.5.1. Phân tích chi tiết gia công: 3.5.1. Phân tích chi tiết gia công:
Cánh chân vịt là chi tiết đƣợc xếp vào loại những chi tiết phức tạp vì cánh chân vịt cong dạng xoắn ốc và có độ dày các điểm khác nhau, nên cần có phƣơng án gá đặt thích hợp khi gia công để đảm bảo yêu cầu về độ chính xác. Đồng thời vì cánh chân vịt có độ dày giảm dần từ củ tới đầu cánh nên sẽ bị khó khăn khi gia công chân vịt, trong quá trình phay, lực của dao tác dụng lên cánh chân vịt sẽ gây rung động lớn và làm cho cánh chân vịt bị võng xuống gây ảnh hƣởng xấu đến độ chính xác và chất lƣợng bề mặt gia công.
Vì vậy cần thiết phải có đồ gá đảm bảo độ cứng vững cần thiết cho chân vịt. Khi gia công chân vịt trên máy phay CNC 3 trục, cần phải gia công từng mặt một, một số chỗ phức tạp nhƣ bề mặt bị chồng nhau giữa 2 cánh chân vịt (khi chân vịt có tỷ lệ mặt đĩa cao).
Khi gia công chân vịt có tỷ lệ mặt đĩa nhỏ, không bị chồng mặt giữa 2 cánh, thì gia công 2 mặt hút và đẩy thực hiện bình thƣờng bằng cách gá lên trục gá. Đối với chân vịt có tỷ lệ mặt đĩa lớn thì tại các chỗ bị chồng bề mặt giữa 2 cánh máy CNC 3 trục không thể gia công đƣợc do đó phải sử dụng bàn gá xoay đƣợc để hỗ trợ quá trình gia công.
3.5.2. Một số phƣơng án gá đặt thƣờng dùng:
Tùy thuộc vào loại máy phay CNC là 3 trục hay 5 trục và kích thƣớc của bàn
máy để có phƣơng án gá đặt thích hợp đối với từng loại chi tiết khác nhau nhằmphát huy đƣợc hết tính năng kỹ thuật của từng kiểu máy với mục tiêu đạt đƣợc hiệu quả kinh tế cao nhất, do đó qui trình công nghệ khi gia công chân vịt trên các máy khác nhau cũng khác nhau. Đối với các máy phay CNC nhiều trục, ví dụ nhƣ máy 5 trục, đồ gá sẽ đơn giản hơn nhiều so với các loại máy phay 3 trục do khả năng có thể gia công đƣợc chi tiết tại nhiều vị trí. Tuy nhiên, ở nƣớc ta hiện nay do các loại máy CNC nhiều trục chƣa đƣợc sử dụng rộng rãi vì giá thành còn cao nên thƣờng chỉ dùng máy phay 3 trục để gia công chế tạo chân vịt. Do loại máy phay 3 trục chỉ có thể gia công theo 3 chiều không gian và cũng không thể tự động gia công ở các vị trí đặc biệt nên rất khó gia công chi tiết phức tạp nhƣ chân vịt. Trƣờng hợp chân vịt có tỷ lệ mặt đĩa lớn, tức là xảy ra sự trùng lắp giữa 2 cánh liền kề, nếu sử dụng máy phay 3 trục để gia công thì cần phải sử dụng bàn gá đặt xoay ba chiều chuyên dùng cho máy phay CNC để xoay phần bị che khuất giữa hai cánh về mặt phẳng tiến của dao thì mới có thể gia công đƣợc những vị trí đặc biệt bị che khuất nói trên.
a) Sơ đồ nguyên lý đồ gá:
Hình dƣới trình bày phƣơng án lắp bằng đồ gá đối với chân vịt có tỷ số mặt
đĩa lớn. Kết cấu đồ gá gồm có chân đế của bàn gá xoay 1 có gia công hai đƣờng rãnh nằm hai bên nhằm mục đích lắp chặt đồ gá lên trên mặt bàn của máy phay CNC bằng các bulông kẹp. Các chi tiết nằm phía trên của bàn gá xoay ba chiều sẽ đƣợc liên kết chặt với đĩa số 3, trong đó đĩa cùng với những chi tiết nằm trên nó thể xoay xung quanh trục thẳng đứng. Trên đĩa 3 là đĩa xoay 2, thƣờng đã đƣợc tiêu chuẩn hóa để kẹp những chi tiết gia công và có bố trí những rãnh xẻ số 7 nhằm mục đích gá đặt các thiết bị kẹp chặtchi tiết gia công. Trong quá trình gá lắp, để điều chỉnh chi tiết phay cần
xoay bàn gá góc xoay thích hợp, sẽ đƣợc xác định nhờ có vạch chia độ 14 và đƣợc điều chỉnh chính xác nhờ vít chỉnh số 6.Khớp trụ 5 liên kết với tấm gá tròn 2 và có thể xoay đƣợc trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng bàn máy. Góc xoay này đƣợc điều chỉnh chính xác bằng vít chỉnh 4.
Hình 3.20. Đồ gá cho chân vịt gia công trên máy CNC 3 Trục.
Ngoài ra, để gia công chân vịt còn làm thêm các dụng cụ gá đặt chuyên dụng sau :
-Cụm trục gá côn:
Cụm trục gá côn gồm có ba chi tiết chính là trục côn 8, vòng đệm 9 và đai ốc 10. Một đầu của trục côn 8 sẽ đƣợc lắp chặt trên tấm gá tròn 2 của bàn gá xoay nói ở trên. Đoạn côn trục đƣợc chế tạo chính xác có tâm trục và độ côn giống nhƣ lỗ moayơ chân vịt Phần đầu trục có ren để lắp đai ốc 10. Tác dụng của vòng đệm 9 nhằm tăng lực siết của đai ốc và phân bố đều lực xiết trên moayơ.
-Cụm chi tiết phiến định vị:
Trong quá trình gia công, lực cắt của dao cụ tác động lên mặt cánh gây ra lực uốn, đồng thời sự tƣơng tác giữa dao cụ và phôi cũng sẽ làm xuất hiện hiện tƣợng dao động nên ảnh hƣởng trực tiếp đến chất lƣợng bề mặt gia công, trƣờng hợp này là cánh chân vịt. Để khắc phục hiện tƣợng này, chế tạo cụm phiến định vị cấu tạo gồm đế phiến 13 có hai gờ hai bên để thuận lợi cho việc kẹp chặt chi tiết trên đĩa 3 của bàn xoay 3 chiều. Giữa đế 13 có tạo một rãnh trƣợt cho phiến 12 làm bằng thép rèn, có chiều dày đủ lớn để cứng vững khi gá đặt. Đầu phiến 12 đƣợc bo tròn để việc tiếp xúc giữa phiến và mặt cánh là tốt nhất và phiến 12 di chuyển đƣợc trong rãnh đế 13 nhờ vào trục vít 11 và khi gá phải vặn vít 11 để phiến ép lên cánh nhằm khử dao động sinh ra khi gia công
b) Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của đồ gá lắp để gia công các chân vịt có cánh chồng lên nhau đƣợc thực hiện theo trình tự sau :
- Lắp bàn gá xoay 3 chiều lên mặt bàn máy phay CNC, dùng bulông -đai ốc
siết chặt bàn gá xoay với bàn máy, sau đó lắp trục côn 8 lên bàn xoay và siết chặt vấu kẹp.
- Lắp moay ơ chân vịt vào trục côn số 8, sau đó lắp vòng đệm số 9 vào trục côn và siết chặt đai ốc 10.
- Cân chỉnh góc xoay và góc nghiêng của bàn gá xoay một cách chính xác nhờ các vít chỉnh số 4 và số 6.
- Lắp các cụm phiến tỳ trên bàn gá xoay và cố định chắc chắn nhờ các các chi