- NGUYỄN NAM HẢI Khảo sát ảnh h−ởng của rung động đến độ nhám bề mặt khi gia công trên máy phay CNC CHUYấN NGÀNH CễNG NGHỆ CƠ KHÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI - 2010 -1-Lời cảm ơn Tr−ớc tiên tôi xin đ−ợc bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới GS.TS trần văn địch, ng−ời h−ớng dẫn khoa học đã tận tình chỉ bảo tôi trong suốt quá trình làm luận văn. - Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện Cơ Khí - Tr−ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Trung tâm Cơ Khí Tr−ờng Đại học Công nghiệp Hà Nội cùng các bạn bè đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu. - Hà nội, ngày 20 tháng 10 năm 2010 Học viên Nguyễn Nam Hải -2-Lời cam đoan Tôi xin cam đoan rằng bản luận văn này hoàn toàn do tôi làm ra d−ới sự chỉ đạo của các nhà giáo h−ớng dẫn khoa học và bộ môn Công nghệ chế tạo máy Viện Cơ Khí – Tr−ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội. - Những nội dung trong luận văn này là trung thực và là công trình nghiên cứu của tôi. - Cùng với sự phát triển của xã hội, việc nghiên cứu khoa học trên các máy CNC ngày càng đ−ợc chú trọng nhằm đạt đ−ợc năng suất gia công cao nhất và chất l−ợng gia công tốt nhất. - Vì vậy việc nghiên cứu và tìm quy luật các mối liên hệ của các yếu tố trong quá trình gia công là hết sức cần thiết. - Muốn đạt đ−ợc những kết quả đó cần phải đầu t− thiết bị, thời gian và công sức. - Vì thời gian và điều kiện thiết bị có hạn, bản luận văn chỉ nghiên cứu 1 chuyên đề. - Khảo sát ảnh h−ởng của rung động đến chất l−ợng bề mặt chi tiết khi gia công trên máy phay CNC. - Tôi xin chân thành cảm ơn! -4- Mục lục Lời cảm ơn Lời cam đoan Lời nói đầu phần mở đầu phần nội dung ch−ơng 1: tổng quan về kỹ thuật gia công CNC và phay CNC . - Khái quát chung về kỹ thuật CAD/CAM – CNC . - Nguyên lý gia công điều khiển số CNC . - Khái niệm và đặc tr−ng cơ bản của các máy gia công CNC . - Hệ điều khiển máy gia công CNC . - Hệ tọa độ và các điểm gốc lập trình gia công CNC quan trọng...25 1.3.5. - Hiệu quả kinh tế khi sử dụng máy gia công CNC CHƯƠNG 2: HIỆN TƯỢNG RUNG ĐỘNG TRONG GIA CễNG CẮT GỌT . - Khỏi niệm về ổn định và mất ổn định của quỏ trỡnh cắt gọt khi xuất hiện rung động. - Quan hệ giữa cỏc thụng số . - Phõn loại rung động . - Rung động cưỡng bức . - Cỏc nguyờn nhõn gõy lờn rung động . - Lựa chọn thiết bị khụng phự hợp . - Các yếu tố ảnh h−ởng của rung động trong quá trình cắt . - ảnh h−ởng của máy . - ảnh h−ởng của vị trí t−ơng đối giữa dao và phôi . - ảnh h−ởng của phôi và dao . - ảnh h−ởng của thông số hình học của dao và chế độ cắt . - ảnh h−ởng của vật liệu gia công . - các biện pháp nâng cao ổn định của quá trình cắt . - các biện pháp liên quan đến phôi và dụng cụ gia công . - các biện pháp liên quan đến quá trình cắt . - Lập mô hình thực nghiệm của độ nhám bề mặt và rung động khi phay Ch−ơng 3: xây dựng hệ thống trang thiết bị thực nghiệm đo rung động và đo nhám Mục tiêu thực nghiệm Xây dựng hệ thống thực nghiệm Xây dựng sơ đồ thực nghiệm tổng thể . - Thiết bị gia cụng tớn hiệu UV . - Mỏy tớnh và phần mềm DASYLab Máy dùng trong thực nghiệm Sơ đồ gá phôi Ch−ơng 4: khảo sát thí nghiệm ảnh h−ởng của rung động đến độ nhám bề mặt khi gia công trên máy phay CNC – doosan dnm . - Quan hệ giữa độ nhám và chế độ cắt khi phay trên máy phay đứng Kết luận ch−ơng Kết luận chung H−ớng nghiên cứu tiếp theo tài liệu tham khảo MỘT SỐ KÍ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN A: Biờn độ rung động (m/s2) f: Tần số rung động (HZ) DFT: Phộp biến đổi Fourier nhanh h: Chiều dày lớp cắt (mm) K: Hệ số khả năng cắt n : Tốc độ quay của trục chớnh (vg/ph) Px: Lực cắt dọc trục (N) Py: Lực cắt phỏp tuyến (N) Pz: Lực cắt tiếp tuyến (N) Py(t. - Rt: Độ nhỏm bề mặt gia cụng (àm) YRa. - Ra(t): Chiều cao nhỏm t: Chiều sõu cắt (mm) T: Thời gian phay (phỳt) Q: Hiệu quả kinh tế C1: Giỏ thành cụng nghệ gia cụng chi tiết cơ khớ trờn mỏy thường C2: Giỏ thành cụng nghệ gia cụng chi tiết cơ khớ trờn mỏy NC, CNC -8-E: Đại lượng nghịch đảo, thời hạn hoàn thành vốn mua mỏy K1 : Chi phí đầu t− cho máy th−ờng (đ/chi tiết) K2 : Chi phí đầu t− cho máy NC, CNC (đ/chi tiết) N: Sản l−ợng của chi tiết cần gia công (chi tiết/năm) x: Chuyển vị của ổ trục X: Biờn độ chuyển động ω: Tần số vũng c: Hệ số cản k: Độ cứng của hệ F(t): Ngoại lực cưỡng bức -9- DANH MỤC CÁC HèNH VẼ Hình 1.1: Quá trình chế tạo sản phẩm. - 15 Hình 1.2: Các thủ tục xử lý trong kỹ thuật CAD/CAM - CNC Hình 1.3: Các đ−ờng chạy dao trong điều khiển theo điểm Hình 1.4: Các đ−ờng chạy dao trong chuyển động theo đ−ờng. - 23 Hình 1.5: Điểm không của máy tiện, phay CNC. - 26 Hình 1.6: Điểm gốc và điểm cắt của dao Hỡnh 2.1. - Phõn biệt rung động cưỡng bức và tự rung. - Hai trạng thỏi khụng cõn bằng Hỡnh 2.10. - Cỏc trường hợp lệch trục Hình 2.11. - Các dạng móng máy và lắp đặt máy Hình 2.12. - Quan hệ giữa độ mềm dẻo của máy với tần số trong tr−ờng hợp móng máy đ−ợc lắp đặt khác nhau. - 44 Hình 2.13. - Sự phụ thuộc của độ mềm dẻo của máy doa và độ cứng vững của trục chính Hình 2.14. - Độ mềm doẻ động lực học của máy phay đứng khi chịu tải theo ph−ơng X Hình 2.15. - ảnh h−ởng của nhiệt độ của máy đến phản ứng động lực học của máy Hình 2.16. - ảnh h−ởng của h−ớng lực cắt đến ổn định Hình 2.17. - 48 Hình 2.18. - ảnh h−ởng của h−ớng lực cắt đến chiều sâu cắt tới hạn khi quay..48 -10-Hỡnh 2.19.ảnh h−ởng của độ mềm dẻo của phôi đến chiều sâu cắt tới hạn ....50 Hình 2.20. - ảnh h−ởng của độ dài thân dao đến độ mềm dẻo của một máy tiện đứng Hình 2.21. - Sự giảm phần thực âm của đồ thị cực do thay đổi kết cấu dao ......52 Hình 2.22. - Mất ổn định do dao ăn lẹm vào chi tiết gia công làm biến đổi lực cắt động lực học. - 52 Hình 2.23. - ảnh h−ởng của góc sau α đến chiều sâu cắt tới hạn. - 53 Hình 2.24. - Sự phụ thuộc của chiều rộng cắt tới hạn vào góc điều chỉnh χ ......54 Hình 2.25. - ảnh h−ởng của góc nghiêng φ đến độ ổn định của quá trình cắt...55 Hình 2.26. - Sự phụ thuộc của chiều sâu cắt tới hạn vào thời gian cắt của dao..55 Hình 2.27. - ảnh h−ởng của chiều sâu cắt và bán kính đỉnh dao đến h−ớng của lực cắt động lực học Hình 2.28. - ảnh h−ởng của tốc độ cắt đến chiều rộng cắt tới hạn khi Phay .....57 Hình 2.29. - ảnh h−ởng của l−ợng chạy dao đến chiều rộng cắt tới hạn K .......58 Hình 3.1. - Sơ đồ khối hệ thống thực nghiệm tổng thể nghiên cứu quan hệ của rung động đến độ nhám khi gia công trên máy phay CNC Hỡnh 3.2: Nguyờn lý động lực trong cảm biến đo rung. - 63 Hỡnh 3.3: Cỏc thiết bị đo rung Hỡnh 3.4. - Lưu đồ đọc và xử lý tớn hiệu đo Hình 3.6: Máy phay DOOSAN DNM Hình 3.7 : Sơ đồ gá phôi. - 82 Hình 3.8: Phôi dùng trong thực nghiệm. - Vị trí đặt cảm biến đo rung Hình 3.10. - Mảnh cắt 490R-08T380-PM của hãng Sandvik Hình 3.11: Máy đo nhám SJ Hình 3.12: Sơ đồ đo nhấp nhô tế vi bề mặt Hình 4.1. - Hình ảnh xử lý số liệu bằng phần mềm TableCurve Hình 4.2: Kết quả thí nghiệm lần 1 (Ra Hình 4.3: Kết quả thí nghiệm lần 2 (Ra Hình 4.4: Kết quả thí nghiệm lần 3 (Ra Hình 4.5: Kết quả thí nghiệm lần 4 (Ra Hình 4.6: Kết quả thí nghiệm lần 5 (Ra Hình 4.7: Kết quả thí nghiệm lần 6 (Ra Hình 4.8: Kết quả thí nghiệm lần 7 (Ra Hình 4.9: Kết quả thí nghiệm lần 8 (Ra Hình 4.10: Kết quả thí nghiệm lần 9 (Ra Hỡnh 4.11: Đồ thị quan hệ giữa biờn độ rung A (m/s2) và chế độ cắt Hình 4.12: Hệ số và số mũ hàm quan hệ A và chế độ cắt Hỡnh 4.13: Đồ thị quan hệ giữa biờn độ rung Ra (àm) và chế độ cắt phần mở đầu I. - Tuy nhiên, hiệu quả khai thác các máy gia công NC, CNC ch−a cao. - Do đó, việc chọn ph−ơng án nghiên cứu trên máy công cụ CNC là để góp phần nâng cao hiệu quả khai thác sử dụng máy móc thiết bị. - Rung động là thông số quan trọng của quá trình công nghệ ảnh h−ởng quyết định đến độ nhám của chi tiết gia công. - Nó là yếu tố ảnh h−ởng nhiều nhất và trực tiếp đến các chỉ tiêu kỹ thuật của quá trình công nghệ: độ chính xác kích th−ớc và chất l−ợng bề mặt gia công, cơ tính bề mặt sau gia công, độ mòn dao, mức độ tiêu hao năng l−ợng, tính an toàn của quá trình. - Nghiên cứu về rung động và chất l−ợng bề mặt gia công trên các máy CNC là một vấn đề thực sự cần thiết. - mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chính của luận văn là thiết lập mối quan hệ giữa rung động ảnh h−ởng đến độ nhám bề mặt để từ đó chọn chế độ cắt hợp lý khi gia công tinh và điều khiển tự động quá trình cắt nhằm đảm bảo cho hệ thống công nghệ cho gia công phay làm việc trong trạng thái ổn định và có hiệu quả. - đối t−ợng và phạm vi nghiên cứu - Đối t−ợng nghiên cứu: Khảo sát ảnh h−ởng của rung động đến chất l−ợng bề mặt chi tiết khi gia công trên máy phay CNC. - Phạm vi nghiên cứu: Do điều kiện thời gian và trang thiết bị còn hạn chế nên luận văn chỉ dừng lại ở mức khảo sát ảnh h−ởng rung động, thiết lập mối quan hệ giữa rung động và độ nhám bề mặt để đánh giá sự phù hợp của chế độ cắt tinh theo khuyến cáo của nhà sản xuất. - ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn ý nghĩa khoa học Bằng cách nghiên cứu cơ sở lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, luận văn đã đ−a ra đ−ợc các hàm toán học mô tả mối quan hệ giữa rung động và chất l−ợng bề mặt làm cơ sở để chọn chế độ gia công tinh hợp lý. - ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu, khảo sát sự ảnh h−ởng của lực cắt đến chất l−ợng bề mặt chi tiết khi gia công trên máy phay CNC có ý nghĩa thực tiễn nh− sau: Giúp cho việc lựa chọn chế độ cắt tinh hợp lý theo khuyến cáo của các hãng sản xuất. - Làm cơ sở cho việc nghiên cứu các khía cạnh khác nh−: Rung động và tự rung động trong quá trình cắt, điều khiển thích nghi quá trình cắt và các nghiên cứu về mòn dụng cụ, tuổi bền dụng cụ. - -14-phần nội dung ch−ơng 1: tổng quan về kỹ thuật gia công CNC và phay CNC 1.1. - Khái quát chung về kỹ thuật CAD/CAM – CNC Vào giữa thế kỷ 20, nền kinh tế thế giới đã có những b−ớc tiến lớn mang tính toàn cầu. - Các hệ thống máy móc, thiết bị cũ không thể đáp ứng đ−ợc nhu cầu của con ng−ời trong việc phát triển kinh tế cũng nh− chinh phục tự nhiên. - ý t−ởng chế tạo ra một máy gia công tự động thực hiện quá trình cắt đã đ−ợc manh nha từ đầu thế kỷ trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. - Để giành đ−ợc −u thế thì việc thiết kế, chế tạo ra các loại máy móc, thiết bị, vũ khí mới đã trở lên cấp bách hơn bao giờ hết. - Chính vì lẽ đó, việc nghiên cứu, chế tạo máy gia công tự động đã có kết quả b−ớc đầu ngay từ những năm 50. - Quá trình từ khi có ý t−ởng về sản phẩm hay vật mẫu đến khi chế tạo ra sản phẩm đ−ợc rút ngắn, sản phẩm đa dạng và phong phú hơn bao giờ hết, đáp ứng nền kinh tế thị tr−ờng. - Quá trình chế tạo sản phẩm nói chung có thể khái quát qua sơ đồ hình 1.1 Quá trình thiết kế sản phẩm tr−ớc đây th−ờng rất dài vì thiếu công cụ thiết kế. - Quá trình chế tạo sản phẩm gặp khó khăn vì thiết bị không đáp ứng đ−ợc, có những công đoạn phải làm thủ công nên mất thời gian. - Quá trình Marketting th−ờng diễn ra chậm. - Nh− vậy quá trình chế tạo sản phẩm từ khi có ý t−ởng đến khi đ−a đ−ợc sản phẩm đến với tay ng−ời tiêu dùng là cả một chặng đ−ờng dài. - Quá trình chế tạo sản phẩm hiện nay đã có b−ớc đột phá. - ý t−ởng về sản phẩm đ−ợc thiết kế ngay trên máy tính bằng phần mềm AutoCAD hay các -15-phần mềm thiết kế khác nh− SolidWork, Inventor. - Việc thiết kế sản phẩm còn đ−ợc hỗ trợ bởi thiết bị dò hình số hoá hay thiết bị tạo mẫu nhanh. - Sau khi có thiết kế, chuỗi liên hoàn CAD/CAM đã cho phép chuyển đổi bản vẽ sang ch−ơng trình gia công tự động. - Quá trình chế tạo sản phẩm (CAM) đã đ−ợc tự động hoá cao, gia công đ−ợc các bề mặt phức tạp nhờ kỹ thuật CNC, hệ thống thông tin cập nhật nhanh. - Chính vì lẽ đó quá trình chế tạo sản phẩm trở nên ngắn hơn bao giờ hết Hình 1.1: Quá trình chế tạo sản phẩm Để việc ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM-CNC đạt đ−ợc kết quả tốt thì việc hoạch định quy trình công nghệ có sự trợ giúp của máy tính CAPP (Computer Aided Process Planning) đóng một vai trò quan trọng bởi nó là cầu nối giữa thiết kế và chế tạo, là một liên kết trong các hoạt động tổ hợp của hệ thống chế tạo. - quá trình marketting ý t−ởng về sản phẩm hoặc sản phẩm mẫu Hiệu chỉnh thiết kế hoặc đổi mới thiết kế Hoạch định qui trình công nghệ Chuẩn bị máy móc thiết bị, dụng cụ, vật t− Chế tạo chi tiết Đóng gói Thu thập thông tin liên quan để nghiên cứu thiết kế Thiết kế sản phẩm Kiểm tra đánh giá chất l−ợng Chế tạo thử Kiểm tra chất l−ợng sản phẩmLắp ráp sản phẩm Tổ chức mạng l−ới tiêu thụ Tổ chức dịch vụ sửa chữa bảo hành Thu thập thông tin về sản phẩm quá trình thiết kế quá trình chế tạo Đ−ờng đi của quá trình Đ−ờng phản hồi
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt