CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ VÀ MÁY GIA CÔNG ISF
2.2 Ảnh hưởng của thông số gia công lên khả năng tạo hình – chất lượng bề mặt và độ chính xác
Khả năng tạo hình trong công nghệ ISF được đựac trưng bởi góc biến dạng giới hạn lớn nhất là . Độ chính xác về mặt kích thước hình học và chất lượng bề mặt là các yếu
tố quan trong đóng góp vào chất lượng của sản phẩm sau cùng.
2.2.1 Ảnh hưởng của vận tốc tiến dụng cụ F đến khả năng biến dạng chất lượng
bề mặt
Khi tốc độ tiến dụng cụ tăng thì các ứng suất kéo sẽ tăng lên ảnh hưởng đến khả năng biến dạng khi gia công.
Nếu F quá lớn thì lực biến dạng sẽ tăng lên làm rung động dụng cụ tạo hình. Máy gia công bị rung động, giật cục nếu gặp biên dạng phức tạp làm tăng độ nhám và giảm góc giới hạn
Như vậy nên chọn F ở mức cao trong điều kiện dụng cụ tạo hình có thể chịu được để giảm độ nhám và tăng góc giới hạn. Tăng F cũng có nghĩa là giảm thời gian gia công, tăng năng suất của biến dạng tạo hình.
41
Thực tế giá trị F ở mức cao cũng rất khó khăn vì máy CNC 3 trục bình thường và lập trình với phần mềm CAM thông dụng thì máy chỉ chạy đúng giá trị F đối với quỹ đạo thẳng, đường cong. Đối với biên dạng phức tạp, gấp khúc, để đảm bảo độ chính xác, máy phay CNC phải giảm tốc độ thấp mới có thể chuyển hướng di chuyển. Vì thế trong quá trình thiết kế sản phẩm cần chú ý đến điều này và hạn chế bằng cách tránh thiết kế nhiều đường gấp khúc, nếu được nên bo tròn các cạnh gấp khúc bằng một cung lớn hơn bán kính dụng cụ tạo hình.
2.2.2 Ảnh hưởng của bước tiến dao dọc ΔZ đến khả năng biến dạng bề mặt
Bước tiến Δ Z là bước tiến của dụng cụ tạo hình theo phương Z của máy CNC, để lại các vết trên bề mặt được hình thành sau mỗi vòng chạy. Để đạt được độ nhám bề mặt theo yêu cầu và cải thiện góc goiwis hạn biến dạng thì cần lưu ý một lựa chọn ΔZ và ảnh hưởng của các lựa chọn đó.
- Nếu vẫn giữ các thông số khác, giảm bước tiến ΔZ nhỏ xuống thì độ nhảm giảm xuống nhưng sẽ dẫn đến thời gian biến dạng lâu hơn.
- Tăng bước tiến ΔZ thì thời gian gia công giảm đi rõ rệt và góc giới hạn biến dạng cũng tăng lên vì bề mặt tấm không bị mài mòn, nhưng độ nhám bề mặt lại không đáng kể.
- Tuy nhiên tăng bước tiến lớn hơn thì lực biến dạng cũng lớn hơn, do đó cần chú
ý đến độ cứng của tấm, bề dày tấm, khả năng chịu quá tải của trục chính và của dụng cụ tạo hình mà chọn bước tiến ΔZ. Tránh tình trạng quá tải làm ảnh hưởng trục vít me hoặc gãy dụng cụ tạo hình. Thường chọn ΔZ< 1mm.
2.2.3 Ảnh hưởng của đường kính dụng cụ tạo hình d đến khả năng biến dạng
và chất lượng bề mặt
Đường kính dụng cụ tạo hình cũng có ảnh hưởng lớn đến khả năng tạo hình và chất lượng bề mặt của sản phẩm. Vì thế đây là một thông số quan trọng cần tính toán kĩ trước khi lựa chọn.
- Đường kính dụng cụ nhỏ -> tăng góc giới hạn, tăng độ chính xác biên dạng và hình dáng sản phẩm, tăng độ nhám bề mặt.
- Đường kính dụng cụ lớn -> giảm góc giới hạn, giảm độ chính xác biên dạng, giảm độ nhám bề mặt.
42
Do đó tùy theo kích thước và hình dáng của từng sản phẩm mà ta chọn giá trị kích thước của đầu dụng cụ tjao hình sao cho thỏa mãn tương đối 2 yếu tố trên, Để khắc phục
ta có thẻ sử dụng nhiều đường kính dụng cụ tạo hình cho một sản phẩm.
2.2.4 Ảnh hưởng của loại vật liệu gia công đến khả năng biến dạng và chất lượng bề mặt
Đối với một loại vật liệu nếu khi gia công ta biết được góc biến dạng giới hạn αnax ta
có thể xác định được quy trình gia công hợp lý cho chi tiết trong quá trình thiết kế. Điều này giúp quá trình gia công đảm bảo yêu cầu, không xảy ra hiện tượng rách chi tiết.
2.2.5 Ảnh hưởng của bôi trơn đến khả năng biến dạng và chất lượng bề mặt
Bôi trơn xuất hiện là một nhân tố quan trọng trong tạo hình kim loại tấm. Nó có tác dụng giảm ma sát tại mặt tiếp xúc giữa dụng cụ và chi tiết, cải thiện chất lượng bề mặt. Quá trình bôi trơn khác nhau tùy thuộc vào vật liệu tấm và quá trình tạo hình khác nhau. Thí nghiệm cho thấy: nếu dầu bôi trơn có đặc tính thấp thì vật liệu sẽ bị cào xước và những hạt nhỏ kim loại bị chùi. Nó có thể để lại những vết hằn trên bề mặt. Vì vậy, bôi trơn trong ISF khá quan trọng. Tuy nhiên, việc chọn lựa thành phần dầu bôi trơn cho những loại vật liệu khác nhau cần nghiên cứu thêm.
Nếu quá trình gia công không đủ chất bôi trơn, nhiệt độ tại vị trí tiếp xúc giữa dụng
cụ tạo hình và phôi sẽ tăng cao cục bộ làm tăng khả năng biến dạng, tăng khả năng tạo hình những sẽ gây mòn dụng cụ rất nhanh, chất bôi trơn có khuynh hướng bị đốt cháy, gây ảnh hưởng đến môi trường biến dạng và tốn kém chi phí cho quá trình gia công.
2.2.6 Ảnh hưởng của đường chạy dao dụng cụ đến độ nhám bề mặt
Đường chạy dụng cụ đơn giản nhất được mô tả trên hình. Tất cả các hệ thống CAM 3 trục hiện đại đều có thể tạo được đường chạy dao này.
43
Hình 2.6 Đường chạy dao đơn giản nhất được sử dụng trong ISF
Cách đơn giản nhất là dịch chuyển theo một đường thẳng như hình a. Cách khác có thể thấy trên hình b, ở đây dụng cụ di chuyển đến vị trí của phân đoạn tiếp theo mà không cần tiến xuống và sau đó thực hiện bước xuống dao. Cả hai cách đều gây ra đường xuống dao có thể nhìn thấy được, làm xấu chất lượng bề mặt của chi tiết.
Để tránh hoặc giảm ảnh hưởng của đường xuống dao, đường chạy dao xoắn ốc được
sử dụng. Mộ vài kiểu đường chạy dao xoắn ốc được thể hiện ở hình sau. Trong hình a là phương pháp ở đó ở đó bước xuống dao được phân tán trong diện tích lớn hơn. Phương pháp mô tả trong hình b là một phiên bản cải tiến của phương pháp trên hình a. ở đây đường xuống dao dọc là đường xoắn ốc, vì thế nó không thể nhìn thấy. Phương pháp tốt nhất là hình c, ở đó đường chạy dao là xoắn ốc với độ dốc không đổi. Tuy nhiên đường chạy dao sau cùng không thường xuyên có khả năng ứng dụng đối với những dangjn hình học không đều.
44
Hình 2.7 Những đường chạy dao khác nhau gần nhiều xoắn ốc
2.2.7 Ảnh hưởng của đường chạy dao tới năng suất gia công.
Đường chạy dao trong công nghệ ISF có ảnh hưởng rất rõ đến năng suất gia công, với cùng một biên dạng tạo hình mỗi một đường chạy dao sẽ có thời gian khác nhau.
45
Hình 2.8 Hai kiểu đường chạy dao khác nhau ảnh hưởng đến thời gian gia công
Rõ ràng với chiến lược chạy dao như hình a thì thời gian gia công sẽ ngắn hơn rất nhiều so với chiến lược như hình b. Nhưng có một vấn đề đựat ra là thời gian nhanh hơn nhưng với chiến lược ở hình a thì độ nhám bề mặt lại tăng rất nhiều. Do đó tùy vào yêu cầu của sản phẩm mà chúng ta lựa chọn đường chạy dao cho phù hợp.
2.2.8 Chiều dày sản phẩm trong công nghệ ISF.
Độ dày của sản phẩm là một giá trị cần được kiểm soát. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến giá trị này mà ảnh hưởng lớn nhất là góc biến dạng. Chiều dày của sản phẩm dọc theo thành tuân theo quy luật Sin
tf = ti Sinα
Hình 2.9 Chiều dày của sản phẩm trong công nghệ ISF
Như vậy khi sản phẩm có yêu cầu về chiều dày sau khi gia công thì ta có thể kiểm soát được thông qua góc giới hạn biến dạng. Từ đó, có thể đảm bảo được cơ tính, yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm sau cùng.
46