- NGUYỄN VĂN SÁNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH : CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHÊ ĐỘ CẮT ĐẾN LỰC CẮT KHI GIA CÔNG THÉP C45 TRÊN MÁY PHAY CNC CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ NGUYỄN VĂN SÁNG Hà Nội 2011 HÀ NỘI 2011 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI. - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHÊ ĐỘ CẮT ĐẾN LỰC CẮT KHI GIA CÔNG THÉP C45 TRÊN MÁY PHAY CNC NGÀNH : CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ .3898 NGUYỄN VĂN SÁNG Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS. - NGUYỄN TRỌNG BÌNH HÀ NỘI 2011 3LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung của luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến lực cắt khi gia công thép C45 trên máy phay CNC” là nghiên cứu của riêng tôi hoàn toàn không sao chép từ bất kỳ một công trình khoa học nào. - Người cam đoan Nguyễn Văn Sáng 4DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị V Vận tốc cắt m/phút Sz Lượng chạy dao răng mm/răng B Chiều sau cắt đo theo phương dọc trục dao phay mm t Chiều sâu cắt đo theo phương vuông góc với trục dao phay mm a Chiều dày cắt mm amax Chiều dày cắt lớn nhất mm amin Chiều dày cắt nhỏ nhất mm atb Chiều dày cắt trung bình mm b Chiều rộng cắt mm F Diện tích cắt mm2 Ftb Diện tích cắt trung bình mm2 z Số răng dao phay D Đường kính dao phay mm r Bán kính đỉnh lưỡi dao phay mm γ Góc trước của lưỡi cắt độ α Góc sau của lưỡi cắt độ β Góc sắc của lưỡi cắt độ φ Góc nghiêng chính độ φ1 Góc nghiêng phụ độ ψ Góc tiếp xúc độ Pt Lực cắt tiếp tuyến N Pr Lực cắt hướng kính N Py Lực cắt theo phương chuyển động của dao N Px Lực cắt theo phương vuông góc với phương chuyển động của dao N 5Pz Lực cắt theo phương dọc trục dao N Kn Lực cắt đơn vị pháp tuyến N/mm2 Kf Lực cắt đơn vị ma sát N/mm2 Nc Công suất cắt Kw Pdc Công suất động cơ Kw Ra Sai lệch profil trung bình của bề mặt chi tiết µm Rz Chiều cao nhấp nhô trung bình của bề mặt chi tiết µm T Tuổi bền của dao Phút hs Chiều cao mài mòn theo mặt sau của dao mm [hs] Chiều cao mòn thep mặt sau cho phép mm τ Thời gian gia công Phút A0 Hệ số thực nghiệm xét đến ảnh hưởng của điều kiện gia công khi xây dựng mô hình lực cắt phụ thuộc vào thông số chế độ cắt A1,A2,A3 Số mũ thực nghiệm tương ứng với các thông số chế độ cắt C0Px,y,z Hệ số thực nghiệm xét đến ảnh hưởng của điều kiện gia công khi xây dựng mô hình lực cắt phụ thuộc thời gian gia công của các lực Px,y,z C1Px,y,z Số mũ thực nghiệm tương ứng của các lực Px,y,z đối với thời gian gia công. - 6DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TT Ký hiệu Tên bẳng biểu 1 Bảng 3.1 Tổng hợp các thông số công nghệ khi gia công: 2 Bảng 3.2 Tổng hợp kết quả đo lực cắt Px, Py, Pz phụ thuộc vào chế độ cắt 3 Bảng 3.3 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P01 4 Bảng 3.4 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P02 5 Bảng 3.5 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P03 6 Bảng 3.6 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P04 7 Bảng 3.7 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P05 8 Bảng 3.8 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P06 9 Bảng 3.9 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P Bảng 3.10 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P08 11 Bảng 3.11 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P11 12 Bảng 3.12 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P12 13 Bảng 3.13 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P13 14 Bảng 3.14 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P14 15 Bảng 3.15 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P15 16 Bảng 3.16 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P16 17 Bảng 3.17 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P Bảng 3.18 Bảng các trị số C0Px và C1Px 19 Bảng 3.19 Bảng các trị số C0Py và C1Py 20 Bảng 3.20 Bảng các trị số C0Pz và C1Pz 21 Bảng 3.21 Phương trình quan hệ giữa lực cắt Px và thời gian gia công τ 22 Bảng 3.22 Phương trình quan hệ giữa lực cắt Py và thời gian gia công τ 23 Bảng 3.23 Phương trình quan hệ giữa lực cắt Pz và thời gian gia công τ 24 Bảng 3.24 Tổng hợp kết quả các hệ số C0 và C1 của phương trình lực cắt (Px, Py, Pz) phụ thuộc vào thời gian gia công τ 725 Bảng 3.25 Phương trình lực cắt (Px, Py, Pz) phụ thuộc vào các thông số chế độ cắt (V, Sz, B) và thời gian gia công τ 26 Bảng 3.26 Phương trình lực cắt (Px, Py, Pz) phụ thuộc vào các thông số chế độ cắt (V, Sz, B) 8DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ TT Ký hiệu Tên hình vẽ, đồ thị 1 Hình 1.1 Các loại dao phay 2 Hình 1.2 Lực cắt khi phay 3 Hình 1.3 Thành phần lực cắt khi phay bằng dao phay trụ răng xoắn 4 Hình 1.4 Điều khiển điểm – điểm 5 Hình 1.5 Điều khiển đường thẳng trên máy phay 6 Hình 1.6 Điều khiển 2D trên máy phay 7 Hình 1.7 Điều khiển 2D1/2 8 Hình 1.8 Điều khiển 3D trên máy phay 9 Hình 1.9 Vùng gia công khi phay 10 Hình 1.10 Sơ đồ các bước khi phay 11 Hình 1.11 Sơ đồ ăn dao vào chi tiết 12 Hình 1.12 Bù chiều dài dao khi phay 13 Hình 1.13 Mô hình hóa quá trình cắt khi phay 14 Hình 2.1 Lực cắt khi phay bằng dao phay ngón 15 Hình 2.2 Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay ngón sử dụng mảnh cắt xoay 16 Hình 2.3 Kích thước hình học mảnh cắt 17 Hình 2.4 Mối quan hệ giữa lực cắt và thời gian gia công 18 Hình 3.1 Mô hình thí nghiệm khi phay 19 Hình 3.2 Dao phay ngón sử dụng mảnh cắt xoay 20 Hình 3.3 Kích thước phôi và sơ đồ gia công 21 Hình 3.4 Sơ đò gá đặ khi thí nghiệm 22 Hình 3.5 Sơ đồ đo lực cắt khi phay 23 Hình 3.6 Các kiểu hiệu ứng áp điện 24 Hình 3.7 Cấu tạo cảm biến đo lực cắt 25 Hình 3.8 Cấu tạo lực kế kiểu áp điện 926 Hình 3.9 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm 27 28 10MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ MỤC LỤC . - Các chuyển động cắt khi phay. - Phân loại dao phay . - Đặc điểm gia công cắt gọt bằng phay . - Các hiện tượng xảy ra trong quá trình cắt . - CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC Các dạng điều khiển trên máy phay CNC . - Quy trình công nghệ gia công trên máy CNC . - Phương pháp thực hiện nguyên công phay trên máy phay CNC . - Lập trình gia công trên máy phay CNC . - Mô hình . - Nội dung nghiên cứu mô hình hóa quá trình cắt khi phay . - Đối tượng nghiên cứu. - Nội dung nghiên cứu . - ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN VỀ LỰC CẮT KHI PHAY BẰNG DAO PHAY NGÓN SỬ DỤNG MẢNH CẮT XOAY. - Mô hình lực cắt. - Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt . - CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO LỰC CẮT. - XÂY DỰNG MÔ HÌNH LỰC CẮT PHỤ THUỘC VÀO THỜI GIAN GIA CÔNG. - Sự biến đổi của lực cắt theo thời gian gia công . - Mô hình các thành phần của lực cắt . - Mô hình tổng quát các thành phần lực cắt phụ thuộc vào các thông số chế độ cắt . - MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM . - Thiết kế mô hình thí nghiệm . - Các thông số công nghệ cơ bản của hệ thống thí nghiệm . - Thiết bị đo lực cắt. - NỘI DUNG THÍ NGHIỆM. - HỆ THỐNG ĐO LỰC CẮT NHIỀU THÀNH PHẦN KIỂU ÁP ĐIỆN . - KẾT NỐI HỆ THỐNG ĐO LỰC CẮT. - KẾT QUẢ ĐO. - XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU. - BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ ĐO VÀ TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM . - Xây dựng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm . - Mục đích thực nghiệm . - Xây dựng sơ đồ thực nghiệm . - Cơ sở chọn giá trị các thông số đầu vào. - Phương pháp tiến hành thí nghiệm. - TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM . - Xác định mối quan hệ giữa hệ số C0Py với các thông số chế độ cắt (V, Sz, B) .83 3.9.2. - Xác định phương trình lực cắt phụ thuộc các thông số chế độ cắt (V, SZ, B . - Các bảng tổng hợp kết quả . - CÁC KẾT QUẢ MÔ HÌNH HÓA QUÁ TRÌNH CẮT KHI PHAY . - Mô hình lực cắt(Px, Py, Pz)phụ thuộc vào các thông số chế độ cắt (V, Sz, B . - Mô hình lực cắt (Px, Py, Pz) phụ thuộc vào chế độ cắt và thời gian gia công MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài. - Gia công cắt gọt là hình thức phổ biến trong gia công cơ khí, nó chiếm tỷ lệ cao nhất trong các phương pháp gia công kim loại. - Hầu hết các sản phẩm cơ khí đòi hỏi độ chính xác cao, kết cấu phức tạp hầu hết được chế tạo bằng phương pháp gia công cắt gọt kim loại. - Cùng với xu thế phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật đặc biệt là khoa học máy tính, ngành cơ khí nói chung và ngành gia công cắt gọt nói riêng có bước phát triển nhảy vọt. - Đặc biệt là các loại máy phay CNC vì khả năng công nghệ của nó rất rộng. - Vì vậy nghiên cứu sử dụng các loại dụng cụ cắt tiên tiến có tốc độ cắt và tuổi bền cao đặc biệt được quan tâm. - Lực cắt có ảnh hưởng quyết định đến nhiệt cắt, quá trình mòn dụng cụ, do đó ảnh hưởng quyết định đến độ chính xác gia công. - Vì vậy, việc xây dựng mô hình lực cắt trong điều kiện gia công cụ thể sẽ góp phần xây dựng cơ sở cho việc thực hiện tối ưu hóa quá trình cắt, nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của nguyên công phay. - Nhằm giải quyết các nội dung nêu trên trong điều kiện gia công cụ thể em đi sâu vào vấn đề. - Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến lực cắt khi gia công thép C45 trên máy phay CNC” Mục đích của đề tài. - Xây dựng mô hình lực cắt phụ thuộc vào các thông số công nghệ khi phay với điều kiện gia công cụ thể thường gặp trong sản xuất. - Từ đó có thể đánh giá ảnh 13hưởng của từng yếu tố công nghệ đến lực cắt, qua đó cho ta khả năng xác định công suất tức thời khi phay, tạo điều kiện thực hiện tối ưu hóa khi phay và điều khiển quá trình phay, nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của nguyên công. - Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến lực cắt khi phay trên máy phay CNC trong điều kiện gia công cụ thể như sau: Máy phay CNC vạn năng DMU – 60T Dao phay ngón gắn mảnh cắt quay. - Vật liệu gia công: thép C45 Phương pháp nghiên cứu. - Phương pháp nghiên cứu là nghiên cứu kết hợp giữa suy diễn lý thuyết và thực nghiệm. - Trước hết cần thu thập, phân tích, đánh giá về lý thuyết ảnh hưởng của các thông số đầu vào (chế độ cắt) đến thông số đầu ra (lực cắt) trong điều kiện gia công cụ thể sau đó đưa ra các giả thuyết khoa học rồi dùng thực nghiệm kiểm chứng hoặc làm sáng tỏ hơn các giả thuyết đó. - Nghiên cứu bằng thực nghiệm dựa trên cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm. - Xây dựng hệ thống thí nghiệm ổn định có sử dụng các thiết bị đo hiện đại kết nối với hệ thống máy tính để có thể tự động hóa thu thập số liệu và lưu trữ kết quả tạo điều kiện cho quá trình sử lý số liệu bằng các phần mềm tiện ích nhằm đạt được độ chính xác và độ tin cậy cao. - Ý nghĩa khoa học: Tính cấp thiết: Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ. - Các thiết bị gia công mới, các loại vật liệu mới, các loại vật liệu dụng cụ cắt có tuổi bền luôn được phát minh nhằm tăng năng suất và hạ giá thành sản phẩm. - Cùng với xu thế phát triển tất yếu này thì việc nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến lực cắt khi gia công trong điều kiện gia công mới luôn luôn được đặt ra. - Hiệu quả trong nghiên cứu: Kết quả của việc xây dựng mô hình ảnh hưởng của các thông số công nghệ trong quá trình cắt đến lực cắt sẽ góp phần làm sáng tỏ về 14mặt lý thuyết. - Tìm ra mối liên hệ qua lại giữa các thành phần của chế độ cắt đến lực cắt khi gia công. - Những vấn đề phát triển mới: Phương pháp và kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới lực cắt cho phép chúng ta có thể xác định được giá trị lực cắt tại thời điểm bất kỳ, với chế độ cắt bất kỳ trong quá trình gia công. - Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả của việc nghiên cứu cho phép xây dựng được điều kiện biên để giải bài toán tối ưu hóa khi phay thép 45 trên máy phay CNC trong cùng điều kiện gia công cụ thể. - Đồng thời lực cắt đo được khi gia công có thể được dùng làm tín hiệu điều khiển quá trình gia công đảm bảo tận dụng tối đa công suất máy, đảm bảo an toàn cho quá trình gia công. - Chương 2: Lực cắt khi phay bằng dao phay ngón sử dụng mảnh cắt xoay trên máy phay CNC. - Chương 3: Xây dựng hệ thống thí nghiệm và phương pháp thực nghiệm đánh giá kết quả. - Chương 4: Kết luận chung và kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo. - Bên cạnh đó, tôi xin cám ơn các thầy cô trong viện cơ khí – trường Đại học Bách khoa Hà nội cùng các đồng nghiệp đã hợp tác đầy hiệu quả giúp tôi nghiên cứu đề tài này. - Định nghĩa về phay Phay là một phương pháp cắt gọt kim loại. - Đó là quá trình cắt đi một lớp kim loại trên bề mặt chi tiết (gọi là lượng dư gia công) để được chi tiết có hình dáng, độ chính xác và độ bóng theo yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ. - Phay được dùng phổ biến trong gia công cắt gọt kim loại. - Quá trình cắt khi phay là không liên tục do dao phay thông thường có nhiều lưỡi nên quá trình cắt được tiến hành lần lượt theo từng lưỡi gây nên va đập trong quá trình gia công. - Độ chính xác đạt được bằng phương pháp phay không cao hơn cấp 4 ÷ 3 và chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt Ra µm. - Khi gia công mặt phẳng, phay là phương pháp gia công có năng suất cao nhất. - Phay có khả năng thay thế hoàn toàn cho phương pháp bào trong sản xuất hang loạt. - Bằng phương pháp phay, người ta có thể gia công mặt phẳng, mặt định hình phức tạp, rãnh then, cắt đứt, trục then hoa, cắt ren, bánh răng… 1.1.2. - Chuyển động chính khi phay là chuyển động quay tròn của dao, chuyển động chạy dao là chuyển động thẳng theo các phương ngang, dọc, và thẳng đứng do bàn máy thực hiện. - Tốc độ cắt khi phay tính theo công thức. - út]1000DnVmphp= Trong đó: D – đường kính của dao phay [mm] n - số vòng quay của dao [vòng/phút]. - Lượng chạy dao khi phay được xác định bằng một trong ba yếu tố. - Lượng chạy dao răng (SZ) là lượng dịch chuyển của chi tiết trong thời gian một răng (1 lưỡi cắt) của dao phay ăn vào kim loại, đơn vị là mm/răng. - Lượng chạy dao vòng là lượng dich chuyển của chi tiết khi dao phay quay được một vòng, kí hiệu là Sv và có đơn vị là mm/vòng.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt