HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGÔ ĐĂNG HUỲNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHI PHAY CAO TỐC ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC Chuyên ngành: Mã số: Kỹ thuật khí 60.52.01.03 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đào Quang Kế TS Tống Ngọc Tuấn NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Tôi cam đoan rằng, giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng Tác giả luận văn Ngô Đăng Huỳnh i năm 2016 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Đào Quang Kế; TS Tống Ngọc Tuấn - gợi ý giúp đỡ lựa chọn đề tài bảo vệ luận văn tốt nghiệp, hướng dẫn tận tình, ủng hộ thường xuyên động viên thầy trình thực luận văn Bên cạnh thầy đưa đánh giá tổng kết sâu sắc gợi mở hướng phát triển đề tài nghiên cứu tương lai Luận văn hoàn thành cộng tác hỗ trợ từ đội ngũ cán công nhân nhà máy Sumitomo Nacco Handling Material, Khu công nghiệp Thăng Long, Đông Anh, Hà nội Cuối cùng, muốn gửi lời cảm ơn đặc biệt tới người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp - quan tâm, động viên ủng hộ nhiệt tình họ suốt thời gian thực đề tài Hà Nội, ngày tháng Tác giả luận văn Ngô Đăng Huỳnh ii năm 2016 MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng v Danh mục hình vi Trích yếu luận văn viii Thesis abstract x Phần Mở đầu i 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Phạm vi nghiên cứu 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Phần Tổng quan nghiên cứu 2.1 Tổng quan gia công cao tốc .4 2.1.2 Yêu cầu thiết bị cho gia công cao tốc 2.1.1 2.1.3 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3 Định nghĩa gia công cao tốc Ưu điểm gia công cao tốc Tổng quan nghiên cứu 10 Phay cao tốc với vật liệu cần gia công Titan sử dụng dụng cụ cắt Carbide có phủ (Bài báo cáo đăng - Tạp chí nghiên cứu khoa học Châu Âu, Nagi Elmagrabi, Che Hassan C.H – Đại học Quốc gia Malaysia) 10 Phay cao tốc với vật liệu hợp kim nhẹ 10 Trong phay cao tốc đặc biệt phay vật liệu sau nhiệt luyên yếu tố dụng cụ cắt vô quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm 11 Kết luận 19 Phần Độ xác gia công yếu tố ảnh hưởng 20 3.1 Độ xác gia công 20 3.1.2 Các nguyên nhân gây sai số gia công 21 3.1.1 3.1.3 Khái niệm độ xác gia công 20 Các phương pháp đạt độ xác gia công 22 iii 3.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ xác gia công 22 3.1.6 Thông số vật lý bề mặt gia công 28 3.1.5 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.3 3.3.1 3.3.2 3.4 Khả đạt độ xác phương pháp gia công cắt gọt 26 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám gia công cao tốc .30 Lực cắt 30 Mức độ biến dạng dẻo 34 Nhiệt cắt độ mòn dao 37 Rung động 39 Một số kết đạt nghiên cứu độ nhám bề mặt 40 Các kết công cụ truyền thống 40 Các kết có máy CNC 43 Kết luận 44 Phần Kết thảo luận 46 4.1 Xây dựng mô hình thực nghiệm 46 4.1.2 Thông số đầu vào thí nghiệm 46 4.1.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.3 4.3.1 4.3.2 4.4 4.4.1 4.4.2 4.5 Mô hình thí nghiệm 46 Các thông số thí nghiệm 55 Với vận tốc cắt (Vc) thay đổi thực 10 mẫu với Sr không đổi chọn Sr =0,05 (mm/răng) ta bảng số liệu thí nghiệm sau: 55 Với vận tốc cắt (Vc) không đổi chọn Vc =550 (m/phut) thực 10 mẫu với Sr thay đổi ta bảng số liệu thí nghiệm sau: 56 Thực thí nghiệm thu thập số liệu 56 Thí nghiệm ảnh hưởng vận tốc tới độ nhám 56 Thí nghiệm ảnh hưởng lượng chạy dao tới độ nhám 57 Kết thí nghiệm 58 Ảnh hưởng vận tốc cắt tới độ nhám bề mặt 58 Ảnh hưởng lượng chạy dao tới độ nhám bề mặt 61 Kết luận 64 Phần Kết luận kiến nghị 66 5.1 5.2 Kết luận 66 Kiến nghị .66 Tài liệu tham khảo .67 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Vận tốc cắt gia công thường gia công cao tốc số vật liệu Bảng 2.2 Các thông số kỹ thuật máy gia công cao tốc sử dụng Bảng 2.3 Thông số chế độ cắt 13 Bảng 2.4 Hệ số lực cắt trung bình 13 Bảng 2.5 Thông số vật liệu 90MnCrV8: 14 Bảng 2.6 Thông số dao phay mặt Ø63 14 Bảng 2.7 Chuẩn đo insert phay mặt theo ISO 8688 15 Bảng 2.8 Kết thí nghiệm phay sử dụng loại insert theo Type C Type B 15 Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật máy phay CNC NH6300 47 Bảng 4.2 Thành phần hóa học vật liệu gang xám FCD450 51 Bảng 4.3 thông số công nghệ thí nghiệm Vc thay đổi lượng chạy dao cố định Sr=0.05 mm/răng 55 Bảng 4.4 Thông số công nghệ thí nghiệm lương chạy dao Sr thay đổi vận tốc cắt cố định Vc=550 m/phút 56 Bảng 4.5 Kết thí nghiệm cho vận tốc cắt Vc thay đổi cố định lượng chạy dao Sr=0.05 mm/răng 57 Bảng 4.6 Kết thí nghiệm cho lượng chạy dao Sr thay đổi cố định vận tốc cắt Vc=550 m/phút 58 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Các phương pháp tăng suất, chất lượng giảm giá thành sản phẩm Hình 2.1 Trung tâm gia công ngang trục NH6300 Moriseiki với tốc độ trục 15.000vg/ph, tốc độ chạy dao nhanh lên đến 50m/ph Hình 2.2 Quá tình phân tích ổn định phay mặt 12 Hình 2.3 Thiết bị đo dụng cụ động 12 Hình 2.4 Biểu đồ lực cắt trung bình phay vật liệu cứng 14 Hình 2.5 Nhiệt cắt phoi trình gia công, Vc= 278.1 m/phút 15 Hình 2.6 Chiều sâu mòn chiều dài mòn insert phay với thay đổi F [mm/răng] Vc [m/phút]; 16 Hình 2.7 Hình ảnh mòn dao 17 Hình 2.8 Lực cắt trung bình theo hướng trục x với vận tốc cắt Vc tốc độ tiến dao f thay đổi 18 Hình 3.1 Mối quan hệ độ xác gia công giá thành sản phẩm 21 Hình 3.3 Sự phân bố lớp ứng suất dư lớp biến cứng bề mặt chi tiết 29 Hình 3.4 Ảnh hưởng chiều rộng cắt đến lực cắt 32 Hình 3.5 Ảnh hưởng chiều dày cắt đến lực cắt 32 Hình 3.6 Quá trình ảnh hưởng dao cắt đến bề mặt chi tiết 34 Hình 3.7 Sự biến dạng dẻo cắt gọt 35 Hình 3.8 Nhiệt phát sinh vùng cắt 36 Hình 3.9 Các vùng biến dạng trình cắt 36 Hình 3.10 Đồ thị biểu thị quan hệ θ V 37 Hình 3.11 Ảnh hưởng nhiệt độ gia công đến độ mòn dao 39 Hình 3.12 Quan hệ chiều cao nhấp nhô tế vi Rz lượng tiến dao S tiện với r=0, r=0.01mm, r=0.04mm 41 Hình 3.13 Ảnh hưởng tốc độ cắt (V) đến chiều cao nhấp nhô tế vi (Rz) 42 Hình 3.14 Ảnh hưởng lượng tiến dao S nhám bề mặt Rz 42 Hình 4.1 Hình ảnh cụm lái xe nâng hàng điện, loại đứng lái FBR-E0.9t-3.0t 46 Hình 4.2 Trung tâm gia công NH6300 47 Hình 4.3 Thông số kỹ thuật dụng cụ cắt 48 vi Hình 4.4 Thông số mảnh cắt 48 Hình 4.5 Bản vẽ chi tiết gia công 49 Hình 4.6 Kích thước phôi thí nghiệm 50 Hình 4.7 Sơ đồ định vị kẹp chặt chi tiết 52 Hình 4.8 Máy đo độ nhám bề mặt POCKETSURF Mỹ 54 Hình 4.9 Sơ đồ đo độ nhám bề mặt chi tiết sau gia công 55 Hình 4.10 Ảnh hưởng vận tốc cắt (Vc) tới độ nhám bề mặt (t=0.2mm) 59 Hình 4.11 Ảnh hưởng vận tốc cắt (Vc) tới độ nhám bề mặt (t=0.5mm) 60 Hình 4.12 Ảnh hưởng lượng chạy dao (Sr) tới độ nhám bề mặt (t=0.2mm) 62 Hình 4.13 Ảnh hưởng lượng chạy dao (Sr) tới độ nhám bề mặt (t=0.5mm) 63 vii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ phay cao tốc đến độ xác gia công máy phay CNC Tác giả luận văn: NGÔ ĐĂNG HUỲNH Mã số: 60.52.01.03 Người hướng dẫn: PGS.TS ĐÀO QUANG KẾ - TS.TỐNG NGỌC TUẤN Nội dung tóm tắt: a Lý chọn đề tài Ngành khí nói chung khí chế tạo máy nói riêng ngày khẳng định mạnh nghiệp phát triển kinh tế đất nước với vai trò chủ đạo không ngừng đáp ứng việc tạo sản phẩm chất lượng tốt, độ tin cậy cao đủ sức cạnh tranh Những tiêu tạo sản phẩm định độ xác gia công Độ xác gia công đặc tính chủ yếu chi tiết máy Trong thực tế chế tạo chi tiết có độ xác tuyệt đối gia công xuất sai số Có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới độ xác gia công như: Độ xác thiết bị công nghệ, kiến thức công nghệ, vật liệu gia công, vật liệu làm dụng cụ cắt, thông số cắt, công nghệ bôi trơn … Thách thức ngành công nghiệp đại tập trung chủ yếu vào việc đạt chất lượng cao, không việc đạt đến độ xác gia công mà tăng tốc độ sản xuất tăng hiệu suất sản phẩm, tiết kiệm chi phí giảm tác động đến môi trường Một phương pháp nghiên cứu ứng dụng nước phát triển phương pháp gia công cao tốc (High Speed Machining-HSM) công nghệ gia công cắt gọt đại Gia công cao tốc thực hiên cách 30 năm Gần đây, với phát triển vượt bậc ngành chế tạo máy với công nghệ liên quan máy tính, dao cắt, máy công cụ, điều khiển CNC, hệ thống CAM, gia công cao tốc ngày quan tâm Tuy nhiên, Việt Nam công nghệ chưa ứng dụng phổ biến rộng rãi Do vậy, nhằm tìm hiểu nghiên cứu phương pháp gia công này, chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ phay cao tốc đến độ xác gia công máy phay CNC ” làm nội dung nghiên cứu luận văn b Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Mục đích nghiên cứu: - Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt (vận tốc cắt, lượng chạy dao) đến độ nhám bề mặt gia công trung tâm gia công ngang trục NH6300 hãng MORI SEIKI viii Nhật nhà máy Sumitomo NACCO Forklift ( Vietnam ) Co;Ltd thuộc tập đoàn Sumitomo Nhật khu công nghiệp Thăng Long1, Hà nội Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ (tốc độ cắt V(m/ph), lượng chạy dao S (mm/răng)) phay cao tốc đến độ xác gia công phay mặt (độ nhám bề mặt chi tiết máy (Ra))trên máy phay CNC Gang xám FCD450 sử dụng dao Carbide có phủ Titan, phương pháp thực nghiệm c Tóm tắt cô đọng nội dung đóng góp tác giả Luận văn trình bày phần với nội dung sau : Phần Mở đầu Phần Tổng quan nghiên cứu Phần Độ xác gia công yếu tố ảnh hưởng Phần Kết nghiên cứu Phần Kết luận kiến nghị d Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm e Kết luận: Trong trình thực hoàn thành luận văn, tác giả có số kết luận sau: Qua thí nghiệm xử lý số liệu xác định lượng tiến dao S vận tốc cắt V để đạt độ bóng cao Sr= 0,01(mm/răng), Vc = 550(m/phút) với chiều sâu cắt t = 0,5mm Độ bóng đạt cấp 11 , đảm bảo độ kín khít nửa hộp số mà không cần dùng loại gioăng cao su Tuổi bền dụng cụ cắt vận tốc cắt Vc = 550(m/phút), Sr= 0,01 (mm/răng) giảm đáng kể so với với vần tốc cắt mà sở áp dụng Vc=180 m/phút Sr=0.05 mm/răng Tiết kiệm chi phí cho nhà máy tháng 465.35 USD/một máy làm việc ca ix e) Thiết bị đo độ bóng chi tiết sau gia công Việc đo độ bóng chi tiết sau gia công thực máy đo POCKETSURF Mỹ sản xuất sử dụng Phòng QC Công ty Sumitomo Nacco Forklift Việt nam Hình 4.8 Máy đo độ nhám bề mặt POCKETSURF Mỹ Đầu đo thực đo độ nhám Sơ đồ đầu đo để thực việc đo độ nhám bề mặt Chiều dài chuẩn để thực lấy mẫu kết đo L = (0,8÷5)mm Chiều tiến đầu đo từ vào Chi tiết đo vị trí để lấy kết 54 Hình 4.9 Sơ đồ đo độ nhám bề mặt chi tiết sau gia công 4.2 CÁC THÔNG SỐ THÍ NGHIỆM Như trình bày trên, phạm vi giới hạn luận văn giới hạn việc nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ: tốc độ cắt Vc(m/ph), lượng chạy dao Sr (mm/răng) tới độ nhám bề mặt chi tiết máy (Ra & Rz ) gia công cao tốc máy CNC thực với loại vật liệu phương pháp thực nghiệm kết hợp với suy diễn lý thuyết Bởi ta chọn vận tốc cắt (Vc) khoảng (100÷550)m/phút Sr = (0,01÷0,2)mm/răng với chiều sâu cắt t = 0,2mm t = 0,5mm 4.2.1 Với vận tốc cắt (Vc) thay đổi thực 10 mẫu với Sr không đổi chọn Sr =0,05 (mm/răng) ta bảng số liệu thí nghiệm sau: Với thông số dao thực chọn ta có số công nghệ gia công máy CNC bảng 4.3: Bảng 4.3 thông số công nghệ thí nghiệm Vc thay đổi lượng chạy dao cố định Sr=0.05 mm/răng STT 10 Vc(m/ph) 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 n(vòng/phút) 506 758 1011 1264 1517 1769 2022 2275 2528 2780 55 F(mm/phút) 101 152 202 253 303 354 404 455 506 556 4.2.2 Với vận tốc cắt (Vc) không đổi chọn Vc =550 (m/phut) thực 10 mẫu với Sr thay đổi ta bảng số liệu thí nghiệm sau: Với thông số dao thực chọn ta có số công nghệ gia công máy CNC sau: Bảng 4.4 Thông số công nghệ thí nghiệm lương chạy dao Sr thay đổi vận tốc cắt cố định Vc=550 m/phút STT Sr(mm/rang) n(vòng/phút) F(mm/phút) 0.02 2780 222 0.01 0.04 2780 0.08 2780 111 445 667 890 0.1 2780 1112 0.14 2780 1557 0.12 0.16 10 2780 0.06 2780 2780 2780 0.2 2780 1334 1779 2224 4.3 THỰC HIỆN CÁC THÍ NGHIỆM VÀ THU THẬP SỐ LIỆU Tiến hành thí nghiệm với 10 chi tiết đánh số thứ tự từ 1÷10 Tiến hành gia công phay mặt đầu chi tiết với thông số chế độ cắt theo phiếu thực thí nghiệm Sau thực cắt xong, tiến hành làm bề mặt vừa gia công dung dịch (xeton) làm dầu phoi thực đo Mỗi lần đo, đo làm lần lấy kết trung bình kết thể bảng phía sử dụng phần mềm SigmaPlot 10.0 ta có đồ thị: 4.3.1 Thí nghiệm ảnh hưởng vận tốc tới độ nhám Khi Sr =0,05 (mm/răng) với chiều sâu cắt t = 0,2mm t = 0,5mm 56 Bảng 4.5 Kết thí nghiệm cho vận tốc cắt Vc thay đổi cố định lượng chạy dao Sr=0.05 mm/răng Chi tiết Vc Sr (m/phút) (mm/răng) 100 0.05 200 0.05 10 10 150 250 300 350 400 450 500 550 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 t = 0,2mm Ra(m) Rz(m) 0.145 0.69 0.135 0.79 0.128 0.708 0.125 0.72 0.143 0.105 0.18 0.803 0.79 0.9 0.05 0.175 0.892 0.05 0.158 0.892 0.05 0.185 0.943 0.05 0.1100 0.7600 0.05 0.1000 0.7300 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.1150 0.1500 0.1430 0.1550 0.1480 0.1530 0.1780 0.2200 4.3.2 Thí nghiệm ảnh hưởng lượng chạy dao tới độ nhám 0.7180 0.8750 0.8300 0.8300 0.9580 0.9230 1.1400 1.1600 V =550(m/phút) với chiều sâu cắt t = 0,2mm t =0,5mm 57 Bảng 4.6 Kết thí nghiệm cho lượng chạy dao Sr thay đổi cố định vận tốc cắt Vc=550 m/phút Chi tiết 10 10 Vc (m/phút) 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 Sr (mm/răng) 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.2 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.2 t = 0,2mm Ra(m) Rz(m) 0.1150 0.7700 0.1380 0.8200 0.1430 0.8550 0.1280 0.8100 0.1300 0.9000 0.1200 0.8180 0.1580 0.9480 0.1400 0.9430 0.1630 0.9400 0.1150 0.7700 0.0450 0.4560 0.0930 0.5650 0.1000 0.6400 0.0930 0.5580 0.0950 0.7000 0.0930 0.6300 0.0980 0.6400 0.0750 0.6740 0.1500 0.8980 0.0450 0.4560 4.4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 4.4.1 Ảnh hưởng vận tốc cắt tới độ nhám bề mặt Chi tiết 10 Vc (m/phút) 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Sr (mm/răng) 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 58 Ra(m) 0.1370 0.1550 0.1280 0.1430 0.1350 0.1150 0.1800 0.1750 0.1850 0.1580 t = 0,2mm Rz(m) 0.7900 0.6900 0.7080 0.8530 0.7800 0.7900 0.9050 0.9120 0.9330 0.8720 Hình 4.10 Ảnh hưởng vận tốc cắt (Vc) tới độ nhám bề mặt (t=0.2mm) Chi tiết Vc Sr (m/phút) (mm/răng) 100 0.05 0.1050 200 0.05 0.1000 10 150 250 300 350 400 450 500 550 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 59 Ra(m) 0.1150 0.1530 0.1470 0.1550 0.1480 0.1530 0.1780 0.2200 t = 0,5mm Rz(m) 0.7800 0.7180 0.7300 0.8750 0.8300 0.8150 0.9580 0.9230 1.1400 1.1600 Hình 4.11 Ảnh hưởng vận tốc cắt (Vc) tới độ nhám bề mặt (t=0.5mm) - Ảnh hưởng vận tốc cắt đến nhám bền mặt đồ thị hình 4.10 đến 4.11 ta thấy cấp nhẵn bóng trì khoảng cấp 9÷10, cho thấy vận tốc cắt có ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhám bề mặt gia công Khi vận tốc tăng độ nhám có xu hướng tăng thể rõ đồ thị với độ nhám Rz - Tuy nhiên gia công vận tốc V < 300 (m/phút) ta nhận thấy mức độ ổn định độ nhám không thay đổi nhiều so với vận tốc cắt V > 300 (m/phút) Trong khoảng đường nội suy thực nghiệm có khoảng phương sai nhỏ giải thích sau: Theo lý thuyết gia công cắt gọt kim loại, ảnh hưởng đến mức độ biến dạng dẻo biến dạng đàn hồi bề mặt gia công cao gây tượng lẹo dao nên nhám bề mặt tăng ý nghĩa điều vận tốc cắt V < 100(m/phút) Nhưng với yêu cầu thí nghiệm với gia công cao tốc ta tiến hành với V ≥ 100 (m/phút) vấn đề biến dạng dẻo lẹo dao gần không cần xem xét Sự ảnh hưởng độ nhám vận tốc cắt xem xét khía cạnh biến dạng dẻo lớp bề mặt chi tiết tác động lực cắt, nhiệt độ mòn dao Vì thế, cắt với tốc độ V < 300 (m/phút) lực cắt không thay đổi thay đổi không đáng kể Vì ảnh hưởng nhám trường hợp yếu tố rung động tốc độ cắt cao với rung động thay đổi, nguyên nhân gây thay đổi nhám bề mặt Khi V > 300(m/phút) biến dạng dẻo làm tăng độ nhám làm giảm độ nhẵn bóng bề mặt chi tiết gia công Trong trình gia công phay thực nghiệm tác dụng lực cắt, bề mặt kim loại sinh biến dạng dẻo Các hạt tinh thể bị 60 kéo lệch mạng gây nên ứng suất tinh thể Tác dụng làm giảm mật độ kim loại, nâng cao giới hạn bền, nâng cao độ cứng độ giòn, làm giảm tính dẻo tính dai tượng gọi biến cứng chiều sâu biến cứng tăng lực cắt tăng, thời gian tác động kéo dài mức độ biến dạng dẻo lớn Song song với tượng biến cứng có tượng biến mềm tác dụng nhiệt vùng cắt Bởi thế, chúng nguyên nhân dẫn đến độ nhám tăng vận tốc tăng thay đổi không nhiều biến đổi không nhiều Trạng thái cuối kim loại bề mặt phụ thuộc vào mức độ tác động lực nhiệt Mức độ chiều sâu biến cứng thay đổi phụ thuộc vào phương pháp gia công, chế độ cắt, hình dạng hình học dao cắt Thay đổi chế độ cắt làm cho lực cắt thay đổi, mức độ biến dạng dẻo tăng làm tăng mức độ biến dạng cứng Trong thực tế, ảnh hưởng nhiệt độ cắt đến độ biến cứng phức tạp có lực ma sát, điều kiện thoát nhiệt từ vùng cắt, cấu trúc kim loại thay đổi Bởi t thay đổi t = 0,2mm t = 0,5 mm làm thay đổi điều kiện gia công, làm ảnh hưởng đến độ nhám qua đồ thị V > 300(m/phút) thấy rõ khác biệt t = 0,5 mm với chế độ cắt giống độ nhám Rz lớn so với chế độ cắt t = 0,2mm Điều giả thích với tăng lên lực cắt chiều sâu cắt thay đổi làm mức độ dẻo trường hợp tăng lên kết hợp với nhiệt vùng cắt tăng cao, nguyên nhân lực cắt tăng lên gây rung động trình cắt làm độ nhám tăng so với cắt t = 0,2mm Với vận tốc cắt lớn tăng lên nhiệt sinh giảm dần biến dạng dẻo ổn định, hai đồ thị thể ảnh hưởng vận tốc cắt (Vc) độ nhám Ra giảm dần 4.4.2 Ảnh hưởng lượng chạy dao tới độ nhám bề mặt Chi tiết 10 Vc (m/phút) 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 Sr (mm/răng) 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.2 61 Ra(m) 0.0950 0.1380 0.1430 0.1500 0.1300 0.1200 0.1130 0.1630 0.1450 0.1580 t = 0,2 mm Rz(m) 0.6700 0.7800 0.8150 0.8250 0.8050 0.8800 0.8000 0.9530 0.9400 0.9200 Hình 4.12 Ảnh hưởng lượng chạy dao (Sr) tới độ nhám bề mặt (t=0.2mm) Chi tiết Vc Sr (m/phút) (mm/răng) 550 550 550 550 550 550 Ra(m) Rz(m) 0.01 0.0450 0.4560 0.04 0.1000 0.6400 0.02 0.06 0.08 0.1 550 0.12 550 0.16 550 t = 0,5mm 0.14 62 0.0930 0.0930 0.0950 0.0930 0.0980 0.0750 0.1500 0.5650 0.5580 0.7000 0.6200 0.6400 0.6740 0.8980 Hình 4.13 Ảnh hưởng lượng chạy dao (Sr) tới độ nhám bề mặt (t=0.5mm) Ảnh hưởng lượng chạy dao đến nhám bề mặt đồ thị hình 4.12 đến hình 4.13 với chế độ cắt V = 550 (m/phút) không thay đổi ta thấy 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 ngược lại Ở hai chế độ gia công độ nhám lần gia công với chiều sâu cắt t= 0,5mm có cấp nhẵn bóng 11 nhỏ gia công với chiều sâu cắt t = 0,2mm có cấp nhẵn bóng 10 Điều giải thích sau: Quá trình tạo phoi gồm hai trình trình cắt tạo phoi trình trượt dao bề mặt phôi Nếu lượng tiến dao S nhỏ không trình cắt mà có trình trượt đẩy phoi Bởi vận tốc lượng tiến dao chiều sâu cắt t= 0,2 độ nhám lớn cắt t= 0,5mm Điều cho thấy chiều sâu cắt ảnh hưởng đến độ nhám trường hợp cắt với vận tốc cao (V = 550m/ph) với lượng tiến dao thay đổi Nếu chiều sâu cắt nhỏ dẫn đến trình trượt dao với bề mặt chi tiết Vậy không nên giảm S tới giá trị nhỏ chiều sâu cắt nhỏ, điều không tăng chất lượng bề mặt mà làm giảm giảm 63 suất gia công Vậy trường hợp chiều sâu cắt t = 0,5mm S bé, rõ ràng ảnh hưởng mặt hình học nên độ bóng tăng lên Nhưng S bé với t = 0,2mm ảnh hưởng biến dạng dẻo lên bề mặt chi tiết tăng trượt dao làm dao nhanh mòn dẫn đến bề mặt chi tiết gia công chất lượng Nhưng biểu đồ hình 4.4 thấy biến đổi độ nhám S thay đổi nhiều so với biểu đồ hình 4.3 Điều cho ta biết với chế độ cắt cao tốc với chiều sâu cắt t=0,5mm so với trình cắt với chiều sâu t = 0,2mm có khác biệt khác lực cắt rung động Với chiều sâu cắt lớn dẫn đến lực cắt lớn rung động trình cắt cao ngược lại 4.5 KẾT LUẬN Có thể nhận thấy việc tăng vận tốc cắt làm cải thiện độ bóng bề mặt chi tiết gia công đồng thời cải thiện suất trình sản xuất gia công máy CNC so với gia công công cụ truyền thống Điều lý giải lý sau: - Máy CNC có khả định vị dụng cụ gia công tới vị trí với độ xác cao (chính xác tới μm) - Do tính khả trình nên gia công, thông số công nghệ xác định - Các máy CNC có độ cứng vững tốt công cụ truyền thống Độ đảo trục thường bé nhiều - Do khả điều khiển tốt nên trục máy CNC trực tiếp truyền động từ động secvo (đối với công cụ truyền thống cần phải có hệ thống cấu giảm tốc), điều mang lại cho máy CNC khả điều khiển thông số công nghệ cách xác giảm bớt rung động với công cụ truyền thống Vì vậy, ttrên giới phát triển khả gia công với tốc độ cắt cao gia công máy CNC Nhưng mặt khác nhận thấy tăng vận tốc cắt lượng cung cấp cho trình cắt tăng lên nhiệt cắt tăng lên Có giải tốt vấn đề nhiệt cắt khả cắt cao tốc khả thi Ngoài ra, việc giảm S làm tăng độ bóng bề mặt chi tiết gia công gia công cắt tốc độ cao cần phải ý đến chiều sâu cắt, phải chọn chiều sâu cắt hợp lý không nhỏ hay cao Nhưng việc giảm S dẫn tới 64 giảm suất trình sản xuất Vì ta nên xác định độ bóng phù hợp để từ xác định giá trị S phù hợp tương ứng Không nên giảm S tới giá trị nhỏ, điều không tăng chất lượng bề mặt mà làm giảm giảm suất gia công Việc ta đánh giá ảnh hưởng V S đồng thời lên Ra cho phép điều chỉnh thông số chế độ cắt cho đạt Ra hợp lý Do tăng V giảm S chiều sâu cắt phù hợp tăng độ bóng Nhưng việc tăng V làm cho nhiệt cắt tăng thêm suất tăng thêm Việc giảm S làm giảm nhiệt cắt giảm suất gia công Do chọn V S hợp lý toán tối ưu phải đặt công thức phần giúp thực điều Khi gia công máy CNC điều kiện thí nghiệm gia công cao tốc độ bóng gia công đạt 11 kết tốt sử dụng dao có phủ Carbit với chế độ cắt tối ưu Vc= 550(m/phút) lượng chạy dao Sr = 0,01mm/răng với chiều sâu cắt t=0,5mm Kết tốt so với độ bóng tốt mà công cụ truyền thống đạt (8) 65 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Trong trình thực hoàn thành luận văn, tác giả có số kết luận sau: Qua thí nghiệm xử lý số liệu xác định lượng chạy dao S vận tốc cắt V để đạt độ bóng cao Sr= 0,01(mm/răng), Vc = 550(m/phút) với chiều sâu cắt t = 0,5mm Độ bóng đạt cấp 11, thay cho nguyên công mài số trường hợp, đảm bảo độ kín khít nửa hộp số mà không cần dùng loại gioăng cao su Tuổi bền dụng cụ cắt vận tốc cắt Vc = 550(m/phút), Sr= 0,01 (mm/răng) giảm đáng kể so với với vần tốc cắt mà sở áp dụng Vc=180 m/phút Sr=0.05 mm/răng Nguyên nhân loại vật liệu lớp phủ dụng cụ cắt mà tác giả sử dụng cho phép cắt với vận tốc tối đa Vc=320 m/phút, Sr=0.01 mm/răng Tiết kiệm chi phí cho nhà máy tháng 465.35 USD/một máy làm việc ca Tổng chi phí giảm cho nhà máy Q Q=n*465.35 USD Trong n số máy gia công sản phẩm loại 5.2 KIẾN NGHỊ Để tăng suất gia công, chất lượng sản phẩm giảm giá thành việc nghiên cứu công nghệ phay cao tốc ngày đòi hỏi cấp thiết, phương pháp hiệu Một số lĩnh vực phay cao tốc mà tác giả kiến nghị tiếp tục cần nghiên cứu là: - Nghiên cứu vật liệu lớp phủ dụng cụ cắt cho gia công cao tốc - Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt gia công cao tốc đạt tới tuổi bền dụng cụ cắt - Nghiên cứu vùng phân bố nhiệt cắt - Nghiên cứu quy luật biến đổi lực cắt yếu tố ảnh hưởng - Nghiên cứu chế độ cắt tối ưu gia công vật liệu hợp kim cứng (thép hợp kim sau nhiệt luyện, gang hợp kim Crôm- Niken,…) - Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt gia công cao tốc đến chất lượng bề mặt vật liệu chế tạo khuôn mẫu loại vật liệu có tính ứng dụng cao (inox, nhôm, đồng ) 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Hoàng Việt Hồng, Mô hình hóa trình cắt phay máy CNC “Luận án tiến sỹ kỹ thuật Nguyễn Trọng Bình (2003) Tối ưu hoá trình gia công cắt gọt; NXB Giáo dục, Hà Nội Trần Văn Địch (2003) Giáo trình công nghệ chế tạo máy,NXB Kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh C.K Toh - Surface topography analysis in high speed finish milling inclined hardened steel- International Journal of Precision Engineering D Bajié, B Lela, D Zivkovié; Modeling of machined surface roughness and Optimization of cutting parameters in face milling; Faculty of Electrical Engineering, Mechanical Engineering and Naval Architecture, University of Split, Croatia F Cus a co-operating, U Zuperl, V Gecevska: High-speed milling of light metalsInternational Journal of Production Research J Vivancos v C J Luis, L Costa- Choice of optimal working parametrs In highspeed milling with hardened- steel for ejection mould.- Mechemical technics subject, Catalonia technics university, Catalonia Spain K Weinert , I Inasaki, JW Sutherland, T Wakabayashi – Dry working and lubrication Mitsubishi materials carbide; General catalogues 2009 – 2010 10 S Minl, I Lnasakil, T Wadal, S Suda, T Wakabayashi- Research on friction In lubrication with minimum quantity by cutting and sharpening 11 S Sharifa, M.Y Noordin(1), A.S Mohruni (2), V.C Venkatesh(3); Optimization of surface roughness prediction model in end milling titanium alloy (Ti-6Al4V) International Journal of Production Research 12 X Fana; M Loftusb : The influence of cutting force on surface machining quality International Journal of Production Research 13 Y.S Liao, H.M Lin- Mechanism of minimum quantity lubrication in high-speed milling of hardened steel- International Journal of Machine Tools & Manufacture 14 Y.S Liaoa, H.M Lina, Y.C Chenb - Feasibility study of the minimum quantity lubrication in high-speed end milling of NAK80 hardened steel by coated carbide tool - International Journal of Machine Tools & Manufacture 15 R.C Dewesa,*, D.K Aspinwall and P Koshya - High speed end milling of hardened AISI D2 tool steel (_58 HRC)- aSchool of Engineering, University of Birmingham, Edgbaston, Birmingham B15 2TT, UK - International Journal of Machine Tools & Manufacture 67 ... - Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ trình gia công phay cao tốc tới độ xác gia công sở để tìm biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia công phay cao tốc - Các thông số công nghệ: ... cao tốc đến độ xác gia công, thấy: - Gia công cao tốc có vị trí quan trọng ngành khí xác khả gia công tốc độ cao vật liệu có độ cứng, độ bền cao, cho độ xác độ bóng bề mặt cao - Gia công cao tốc. .. sau: Gia công với tốc độ cắt cao Gia công với tốc độ quay trục cao Gia công với lượng ăn dao cao Gia công với tốc độ cắt cao lượng ăn dao cao Gia công với suất cao Thực tế gia công cao tốc không