Các giới hạn về phía b−ớc tiến dao lớn kí hiệu là R2 bao gồm :
R1
R1i
Log v
- Các giới hạn liên quan đến máy nh− :
+ R21 : b−ớc tiến dao lớn nhất có thể điều chỉnh đ−ợc trên máy.
+ R22 : b−ớc tiến dao lớn nhất xác định từ điều kiện mômen cắt phải nhỏ hơn mômen cắt cho phép của trục chính.
+ R23 : b−ớc tiến dao lớn nhất cho phép xác định từ điểu kiện lực cắt lớn nhất phải đảm bảo an toàn cho cơ cấu dẫn động của máy.
- Các giới hạn liên quan đến dao nh− :
+ R24 : b−ớc tiến dao lớn nhất xác định từ điều kiện gãy dao do uốn, do xoắn hoặc do va đập.
+ R25 : b−ớc tiến dao xác định từ điều kiện độ võng của dao phải nhỏ hơn độ võng cho phép.
- Các giới hạn liên quan đến chi tiết nh− :
+ R26 : b−ớc tiến dao lớn nhất xác định từ điều kiện giới hạn đảm bảo chi tiết không bị phá huỷ do uốn, xoắn.
+ R27 : b−ớc tiến dao xác định từ điều kiện độ võng chi tiết khi gia công phải nhỏ hơn độ võng cho phép.
+ R28 : b−ớc tiến dao xác định từ điều kiện sai số hình dạng của chi tiết phải nhỏ hơn trị số cho phép.
+ R29 : b−ớc tiến dao xác định từ điều kiện chiều cao nhấp nhỏ bề mặt phải nhỏ hơn trị số cho phép.
- Các giới hạn liên quan đến độ bền của cơ cấu kẹp chi tiết và cơ cấu kẹp dao :
+ R210 : b−ớc tiến dao xác định từ điều kiện đảm bảo độ bền của cơ cấu kẹp chi tiết và cơ cấu kẹp dạo.
Giới hạn về phía b−ớc tiến dao lớn là giá trị nhỏ nhất của các giới hạn R2i đã xét (hình 2.19).
Vậy giới hạn về phía b−ớc tiến dao lớn là :
2.5.3. Giới hạn về phía tốc độ cắt lớn Giới hạn về phía tốc độ cắt lớn R3 bao gồm :
- R31 : tốc độ cắt lớn nhất xác định từ khả năng làm việc của máy. R31đ−ợc xác định từ số vòng quay lớn nhất có thể điều chỉnh đ−ợc trên máy kết hợp với đ−ờng kính lớn nhất mà máy có thể gia công đ−ợc.
- R32 : tốc độ cắt lớn nhất xác định từ khả năng làm việc của vật liệu chế tạo dụng cụ cắt.
Giới hạn về phía tốc độ cắt lớn R3 là giá trị nhỏ nhất của các tốc độ giới hạn R3i (hình 2.20).
v ≤ R3 = MIN(R31, R32,... R3i...) (2-44)
logS
Hình 2.19. Giới hạn về phía b−ớc tiến dao lớn.
R2i R2 logv logv logS R3i R3
2.5.4. Giới hạn về phía tốc độ cắt nhỏ
Các giới hạn về phía tốc độ cắt nhỏ R4 bao gồm :
- R41 : tốc độ nhỏ nhất xác định từ số vông quay nhỏ nhất có thể điểu chỉnh đ−ợc trên máy kết hợp với đ−ờng kính nhỏ nhất có thể gia công đ−ợc.
- R42 : tốc độ cắt nhỏ nhất đ−ợc xác định từ tính chất của vật liệu gia công. - R43 : tốc độ cắt nhỏ nhất phụ thuộc vào khả năng làm việc của dụng cụ sắt… Giời hạn về phía tốc độ cắt nhỏ nhất là giá trị lớn nhất của các giới hạn R4i vừa xét (hình 2.21). Vậy : R4 = MAX(R41, R42,... R4i...) ≤ v (2-45) Hình 2.21. Giới hạn về phía tốc độ cắt nhỏ. logS R4 R4i logv
2.5.5. Các giới hạn khác
Các giới hạn khác đ−ợc thiết lập thông qua việc xây dựng mối quan hệ giữa các đại l−ợng khác có liên quan tới các thông số của chế độ cắt trong quá trình gia công.
Ví dụ :
- R5 : giới hạn xác định từ điều kiện công suất cắt phải đảm bảo nhỏ hơn công suất của động cơ chỉnh của máy.
- R6 : Giới hạn tuổi bền nhỏ nhất của dụng cắt có thể đạt đ−ợc đ−ợc xác định từ định nghĩa hàm tuổi bền của dụng cụ (hình 2.22).
- R7 : Giới hạn tuổi bền lớn nhất của dụng cụ cắt có thể đạt đ−ợc đ−ợc xác định từ định nghĩa hàm tuổi bền.
- ...
Thay các giá trị Tmax,Tmin vào biểu thức (2-4) ta xác định đ−ợc R6, R7 d−ới dạng v = f(S).
vmin vmax logV
Tmin
Tmax
logT
Hình 2.22. Giới hạn tuổi bền của dụng cụ xác định từ định nghĩa của hàm tuổi bền.
2.5.6. Miền giới hạn khi tiện
Sau khi xây dựng đ−ợc các giới hạn và biểu diễn chúng trong hệ toạ độ phẳng logv – logS ta sẽ nhận đ−ợc miền giới hạn của bài toán tối −u hoá chế độ cắt khi tiện (hình 2.22).
L−u ý rằng do giới hạn R2 và R3 mà b−ớc tiến dao S và tốc độ cắt v bị chặn trên. Vì vậy R2 và R3 đ−ợc coi là hai trong số các giới hạn quan tọng nhất khi tiện.
Điểm tối −u khi tiện phải nằm trong miền xác định hoặc ít nhất phải nằm trên biên của miền xác định.
Các giới hạn khác đ−ợc thiết lập thông qua việc xây dựng mối quan hệ giữa các đại l−ợng khác có liên quan tới các thông số của chế độ cắt trong quá trình gia công.
Ch−ơng 3
ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ SỐ A1 VÀ SỐ MŨ A2 TRONG HÀM TUỔI BỀN T TỚI CHI PHÍ GIA CễNG KHI TIỆN
3.1. Phân tích ảnh h−ởng của hệ số A1 của hàm tuổi bền T tới chi phí gia công k
3.1.1. Phân tích ảnh h−ởng của hệ số A1 của hàm tới tuổi bền T tới chi phí gia công k
Từ biểu thức (2-3) 2 1 A v A T= .
Lấy logarít cả hai vế đ−ợc :
Log T = log A1+ A2 log v (3-1)
Khi cắt kim loại, phụ thuộc vào điều kiện gia công cụ thể nh− vật liệu gia công, vật liệu dụng cụ cắt, điểu kiện trơn nguội, kích th−ớc và hình dạng chi tiết… mà A1 có giá trị từ 100 đến 105 (với V tính ra m/s).
Xét tr−ờng hợp A2 = hằng số và A1(2) > A1(1), ta biểu diễn biểu thức (2-3) T=A1VA2 trong hệ toạ độ log (hình 3.1).
Hệ số A1 tăng dẫn tới :
- Trong biểu thức 2-27 hệ số A3 đóng vai trò của hệ số A1. Do đó A1 tăng tức là A3 tăng, do đó dẫn tới số hạng thứ 2 của hàm mục tiêu (2-27) giảm làm cho chi phí gia công K giảm.
- Giảm tốc độ cắt tối −u cho ở (2.28).
- Không ảnh h−ởng tới tuổi bền kinh tế −u TOKT cho ở biểu thức 2-35.
⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ → ↑ ↓ ⇒ ↑ KT C T v K A 0 0 1 A1(1) Log T Log v A2 = hằng số A1(2) > A1(1) A1(2) T= A1(2)VA2 T= A1(1)VA2
Hình 3.1. Quan hệ giữa hệ số A1 với tuổi bền T và tốc độ cắt v.
Hình 3.2. Quan hệ giữa chi phí gia công K với hệ số A1của hàm tuổi bền và vận tốc cắt v. V0K(2) V0K(1) V Vmin(1) Vmin(2) K(1) K(2) K 1 1 3 2 D(1) 4 2 K A + A + S V A C . . . 1 1 3 2 D(2) 4 2 K A + A + S V A C . . .
3.1.2. Kết luận
Từ các phân tích trên ta có thể rút ra các kết luận mang tính chất định h−ớng cho các nghiên cứu tiếp theo nh− sau :
- Nghiên cứu tối −u hoá về kết cấu dụng cụ cắt nhằm tìm ra kết cấu dụng cụ hợp lý để khi cắt có đ−ợc trị số A1 lớn nhất.
- Nghiên cứu trong lĩnh vực vật liệu dụng cụ cắt bao gồm :
+ Nghiên cứu tìm ra vật liệu mới để chế tạo dụng cụ cắt sao cho khi cắt nhận đ−ợc trị số A1 lớn nhất.
+ Nghiên cứu phủ dụng cụ bằng lớp vật liệu phủ sao cho khi cắt đạt đ−ợc hệ số A1 lớn nhất.
+ Nghiên cứu tối −u hoá quá trình bôi trơn và làm nguội trong quá trình cắt sao cho khi cắt kim loại đạt đ−ợc trị số A1 lớn nhất, nội dung bao gồm : nghiên cứu xác định thành phần dung dịch trơn nguội, nghiên cứu công nghệ bôi trơn – làm nguội, bao gồm nghiên cứu ph−ơng pháp t−ới dung dịch, l−ợng, áp lực t−ới...
3.2. Phân tích ảnh h−ởng của hệ số A2 tới tuổi bền T 3.2.1. Phân tích ảnh h−ởng của hệ số A2 tới tuổi bền T
Biểu diễn biểu thức T=A1.VA2 (2-3) trong hệ tọa độ logarit :
Log T = logA1+A2logV (3-1) Đây là hàm bậc nhất có dạng
y= ax+b Trong đó
y = logT
ax= A2logV ( x = logV) b = logA1
Khi logV = 0 ( x = 0 ) thì logV = logA1 = hằng số.
Vậy thì A2 thay đổi ( có các giá trị khác nhau ) thi tất cả các đ−ờng thẳng biểu diễn dạng ( 3-1 ) đều cắt nhau tại 1 điểm của trục tung logT và có giá trị bằng log A1.
Giả sử có 2 tr−ờng hợp :
Tr−ờng hợp 1 : log T = logA1+ A2(1).logV Tr−ờng hợp 2 : log T = logA1+ A2(2).logV ⏐A2(2)⏐>⏐A2(1)⏐, A2 thay đổi từ – 4,5 đến – 2,5. Hai tr−ờng hợp trên đ−ợc biểu diễn trên hình 3.3.
- tgδ(2) =A2(2)
- tgδ(1) =A2(1)
Khi cắt kim loại A2 có giá trị từ – 2,5 đến – 4,5.
Khi đó ta có thể biểu diễn hàm chi phí gia công k cho ở (2-27) d−ới dạng sau :
K= + S V C KML . . 1 1 1 3 2 4 2+ A + A D S V A C K . . . (2-27) ) ( ) (2 21 2 A A >
Hình 3.3. Quan hệ giữa số mũ A2 với tuổi bền T và vận tốc cắt v.
) (2 δ δ(1) Log T Log v logA1
K = + S V C KML . . 1 1 2+ A D V C K . Trong đó = = +1 3 2 4 A S A C C . hằng số
Sự tăng ⏐A2⏐dẫn tới số hạng thứ hai
1 2 2+ A D V C
K . tăng, do đó tăng chi phí gia
công k. Điều đó đ−ợc thể hiện trên hình 3.4.
Hình 3.4. Quan hệ giữa số mũ A2 với chi phí gia công K và vận tốc cắt v
Từ hình 3.4 ta nhận thấy sự tăng giá trị tuyệt đối của số mũ A2 dẫn tới : - Tăng độ nhạy của hàm chi phí gia công K.
- Tăng số hạng thứ hai của hàm mục tiêu cho ở biểu thức (2-27), do đó dẫn tới tăng chi phí gia công K.
- Giảm tốc độ cắt kinh tế −u vOKT cho ở biểu thức (2-34) - Tăng tuổ bền kinh tế tối −u TOKT cho ở biểu thức (2-35)
( ) 1 1 3 2 4 2 2 + A + A D S V A C K . . . ( ) 1 1 3 2 4 1 2 + A + A D S V A C K . . . S V C KML . . 1
⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ↓ ↓ ↑ → ↑ KT C T v K A 0 0 2 3.2.2. Kết luận
Từ các nhận xét ở trên ta rút ra định h−ớng : Cần tập trung nghiên cứu tìm ra vật liệu chế tạo dụng cụ, kết cấu dụng cụ, lớp phủ bề mặt dụng cụ cắt hợp lý cũng nh− công nghệ trơn – nguội phù hợp để sao cho khi cắt có thể đạt đ−ợc
2
A lớn nhất.
Hình 3.5.ảnh h−ởng của số mũ A2 của hàm tuổi bền đến hàm chi phí gia công K khi gia công bằng các loại vật liệu dụng cụ khác nhau.
Kết luận chung
Tối −u hoá quá trình cắt gọt là b−ớc đặt nền móng quan trọng cho việc thực hiện tự động hoá quá trình sản xuất. Trên đây mới chỉ nêu ph−ơng pháp nghiên cứu tổng quát. Muốn áp dụng, chúng ta cần nghiên cứu dựa trên các điều kiện công nghệ cụ thể ở n−ớc ta nhằm xây dựng đ−ợc ngân hàng dữ liệu chế độ cắt khi gia công cơ, phục vụ cho việc tự động hoá quá trình chuẩn bi sản xuất và sản xuất, góp phần giảm chi phí gia công, nâng cao khả năng cạnh tranh trong quá trình hội nhập.
TàI liệu tham khảo Tiếng Việt.
1. Nguyễn Trọng Bình.
Bài giảng Tối −u hoá quá trình gia công cắt gọt. Bài giảng cho Cao học tại ĐHBK Hà nội.
2. Trần Minh Đức
Nghiên cứu ảnh h−ởng của các thông số công nghệ khi sửa đá tới Topografie của đá mài.
Luận văn tiến sĩ - Hà Nội- 2002.
Tiếng Đức.
3. Prof.Dr.-Ing.habil.Dr.h.c.mult.Friedhelm.Lierath. Einfuehrung in die Fertigungslehre.
Shalker Verlag Aachchen 2000.
4. Jahresbericht des Instituts fuer Fertigungstechnik und Qualitaetsicherung, Otto-von-Geuricke Universitaet Magdebung 2000,2001,2002.
5. Eberhard Pausksch. Zerspantechnik.
Wieweg Verlag,Braunschweig/Wiesbaden 1996. 6. G.Spur.
Erzeugung von geeigneten Schleifscheiben – Topografien zur Bearbeitung von hochfesten Keramik.
Berlin 1999.
7. Koenig, W.;Klocke,F.
Fertigungsverfahren 1- Drehen, Fraesen, Bohren.ISBN 3-540-63202-6. Springer Verlag 1997.
8. Toenschoff,H.
Springer-Lehrbuch,1995. 9. Koenig, W.Essen, K.
Spezifische Schnittkraftwerte fuer die Zerspanung metalischer Werkstoffe. ISBN 3-514-00240-1.
LỜI CẢM ƠN
Trong qủa trình thực hiện đề tài, tác giả rất cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các đồng nghiệp, bạn bè và người thân. Đặc biệt là người trực tiếp hướng dẫn tác giả thực hiện đề tài này PGS. TS. NGUYỄN TRỌNG BèNH, giảng viên tr−ờng Đại học Bách Khoa Hà Nội. Những thảo luận của PGS là cơ sở khoa học để hoàn thành bản luận văn này. Tác giả xin đ−ợc chân bày tỏ sự cảm ơn của mình đối với khoa Cơ khí tr−ờng Đại học Bách Khoa Hà Nội và các giảng viên tr−ờng Đại học Bách Khoa Hà Nội cùng một số đơn vị khác đã giúp đỡ rất nhiều cho tác giả trong quá trình học tập.