- NGUYỄN THÀNH CÔNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG KHI TIỆN CAO TỐC TRÊN MÁY TIỆN CNC VỚI VẬT LIỆU LÀ THÉP C45 Chuyên ngành : CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS. - Tổng quan gia công cao tốc. - Định nghĩa về gia công cao tốc. - Yêu cầu về thiết bị cho gia công cao tốc. - Ưu điểm của gia công cao tốc. - ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG . - Độ chính xác gia công. - Khái niệm về độ chính xác gia công. - Các nguyên nhân gây ra sai số gia công. - Các phương pháp đạt độ chính xác gia công 25 1.4. - Các yếu tố ảnh hưởng tới độ chính xác gia công 28 1.5. - Khả năng đạt độ chính xác của các phương pháp gia công cắt gọt 33 1.6. - Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám khi gia công cao tốc. - Trong những năm gần đây, do tiến bộ của công nghệ chế tạo dụng cụ cắt và việc ra đời của nhiều loại máy CNC mới, cho phép nâng cao tốc độ gia công nên công nghệ gia công cao tốc trên máy CNC được áp dụng rộng rãi trong sản xuất. - Việc nghiên cứu sự ảnh hưởng của chế độ cắt trong quá trình gia công tiện cao tốc tới độ nhám bề mặt là cơ sở để tìm ra các biện pháp nâng cao chất lượng khi gia công. - Tuy nhiên việc nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới chất độ nhám bề mặt khi gia công bằng phương pháp tiện cao tốc gắn liền với điều kiện công nghệ cụ thể vẫn chưa được làm rõ. - Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến độ chính xác gia công khi tiện cao tốc trên máy tiện CNC với vật liệu là thép C45. - Nhằm góp phần làm rõ ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ chính xác gia công với vật liệu cụ thể là thép C45. - Trên thế giới, đã có nhiều đề tài nghiên cứu về gia công cao tốc, tuy nhiên chưa có công trình nào nghiên cứu về ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất lượng bề mặt khi tiện cao tốc trên máy tiện CNC với vật liệu thép C45. - Mục đích nghiên cứu: Tìm ra mối quan hệ giữa tốc độ cắt, lượng chạy dao tới độ nhám bề mặt (Ra, Rz), từ đó đánh giá mức độ ảnh hưởng của chế độ cắt tới chất lượng gia công. - 4 - Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất lượng gia công thông qua việc nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt nhằm nâng cao chất lượng khi gia công bằng phương pháp tiện cao tốc trên máy tiện CNC. - Chương 1 và chương 2: Nghiên cứu tổng quan: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về tiện cao tốc, độ chính xác gia công, ảnh hưởng của các yếu tố đến độ nhám bề mặt chi tiết khi tiện cao tốc, ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ khi tiện cao tốc đến chất lượng bề mặt gia công. - Nghiên cứu sự ảnh hưởng của hai thông số công nghệ là lượng chạy dao (S) và tốc độ cắt (V) đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công. - Sau khi đề tài được hoàn thành sẽ giúp các nhà kỹ thuật hiểu rõ được mối quan hệ giữa tốc độ cắt, lượng chạy dao với độ nhám bề mặt khi gia công cao tốc thực hiện trên máy tiện CNC và có thể xác định được chế độ cắt tối ưu khi gia công vật liệu thép C45. - Từ đó năng cao được năng suất và chất lượng gia công. - Trong những năm gần đây gia công với tốc độ cao đang phát triển với sự tiến bộ vượt bậc nhờ sự phát triển của máy công cụ và hệ điều khiển. - So với phương pháp cắt gọt truyền thống thì gia công cao tốc không chỉ thể hiện cắt bỏ kim loại với tốc độ cao tăng khả năng nâng cao năng suất, độ chính xác và chất lượng chi tiết gia công và cũng có thể giảm chi phí sản xuất và thời gian gia công. - Theo cách hiểu thông thường thì gia công cao tốc (High Speed Machining-HSM) gia công với tốc độ trục chính rất cao nhưng tốc độ chạy dao thấp còn High Efficiency Machining thì có tốc độ chạy dao cao nhưng tốc độ cắt trung bình. - Định nghĩa: Định nghĩa đầu tiên về gia công cao tốc được đưa ra bởi Carl Salomon vào năm 1931. - Thật ra có nhiều cách khác nhau để định nghĩa gia công cao tốc dựa vào các yếu tố sau. - Gia công với tốc độ cắt cao. - Gia công với tốc độ quay của trục chính cao. - Gia công với lượng ăn dao cao. - Gia công với tốc độ cắt cao và lượng ăn dao cao. - Gia công với năng suất cao. - 6 Thực tế thì gia công cao tốc không đơn giản là cắt với tốc độ cao. - Theo bài báo cáo khoa học: Gia công cao tốc – Phương pháp gia công hiện đại của nhóm tác giả: Giáo sư Lucjan Przybylski và Tiến sĩ Bogdan Slodki - Đại học Công nghệ, Viện Kỹ thuật sản xuất. - Nội dung của bài báo cáo các tác giả muốn làm rõ hơn các định nghĩa về gia công cao tốc và đưa ra giới hạn chế độ cắt khi gia công cao tốc đối với các vật liệu khác nhau tương ứng với dụng cụ cắt. - Tùy theo loại vật liệu mà dải (vùng) tốc độ gia công cao tốc khác nhau, theo bảng 1 phía dưới: Bảng 1.1. - Vận tốc cắt khi gia công thường và gia công cao tốc của một số vật liệu Dao phủ WC, PCV, PCD Dao phủ WC, CBN Ceramic Vật liệu Gia công thường Vc(m/ph)Gia công cao tốc Vc (m/ph) Gia công thường Vc (m/ph) Gia công cao tốc Vc (m/ph) Nhôm Gang mềm Gang Gang dẻo Thép cán Thép hợp kim Thép không gỉ Thép Thép tôi 65HRC WC) 91(Ceramic, CBN) 46 (WC) 183(Ceramic, CBN) Titan Gia công cao tốc cũng không phải là gia công với tốc độ trục chính cao bởi vì có nhiều ứng dụng gia công cao tốc được thực hiện với máy có tốc độ bình thường. - 7 Gia công cao tốc thường được sử dụng khi gia công tinh thép đã tôi với việc sử cả hai yếu tố là tốc độ cao và lượng ăn dao cao. - Về cơ bản, gia công cao tốc là một sự kết hợp của tốc độ trục chính của máy cao (high spindle speed), lượng ăn dao lớn (high feed), hệ điều khiển CNC cao cấp và hơn thế nữa. - Tốc độ trục chính khoảng 8000 (vg/ph) có thể là điểm khởi đầu cho gia công cao tốc. - Trong thực tế, tốc độ cao nhất cho gia công cao tốc trên các máy công cụ ngày càng tăng, lên đến 40.000 (vg/ph) và hơn thế nữa. - Những phát hiện mới của gia công cao tốc luôn được phát triển liên tục và được ứng dụng trong các ngành: Công nghệ ôtô, các bộ phận máy bay, ngành công nghiệp điện tử và trong sản xuất các sản phẩm cơ khí. - Nhờ sự phát của gia công cao tốc dẫn đến sự phát triển của các máy công cụ có tốc độ cắt cao góp phần vào sự phát triển của gia công cắt gọt. - Gia công cao tốc đã và đang được áp dụng trên các trung tâm gia công truyền thống với tùy chọn tốc độ trục chính cao. - Hiện nay gia công cao tốc (High Speed Machining-HSM) được xem là một trong những lĩnh vực chính của ngành chế tạo máy. - Thực ra gia công cao tốc không mới, nó đã được thực hiên cách đây hơn 30 năm. - Gần đây, với sự phát triển vượt bậc của ngành chế tạo máy hiện nay với những công nghệ liên quan như máy tính, dao cắt, máy công cụ, bộ điều khiển CNC, hệ thống CAM, thì gia công cao tốc ngày càng được quan tâm hơn. - Các ứng dụng chủ yếu thúc đẩy công nghệ theo hướng gia công cao tốc là: chế tạo khuôn mẫu, chế tạo các chi tiết ngành ôtô và gia công các chi tiết ngành hàng không…v.v. - Rất khó để nêu lên một định nghĩa chung về gia công cao tốc. - Tốc độ gia công thì rất cụ thể cho từng ứng dụng. - Ví dụ khi tốc độ gia công cao tốc khi gia công thép vào khoảng 400 (m/ph) nhưng giá trị này vẫn chưa phải là giá trị tốc độ gia công cao tốc khi gia công gang. - Nói chung, để định nghĩa gia công cao tốc dựa vào các yếu tố sau: tốc độ cắt cao, tốc độ quay của trục chính cao, lượng ăn dao cao, tốc độ 8 cắt cao và lượng ăn dao cao và năng suất cao. - Tốt nhất là nói rằng gia công cao tốc có nghĩa là cắt gọt vật liệu nhanh hơn bình thường cho những công đoạn cụ thể. - Máy gia công cao tốc Quantum AS với tốc độ trục chính là 12.000 vg/ph, tốc độ chạy dao nhanh lên đến 30 m/ph. - Trong một số trường hợp người ta cũng có thể sử dụng máy truyền thống để gia công cao tốc. - Tuy nhiên, nói chung, để thực hiện được gia công cao tốc thì máy cũng có những yêu cầu đặc biệt. - Kích thước ổ, kiểu ổ, số ổ, tải, kiểu bôi trơn ổ và vật liệu làm ổ yêu cầu phải được kiểm tra gắt gao cho máy công cụ gia công cao tốc. - Kiểu ổ đỡ lai hoặc hoàn toàn bằng ceramic cũng có thể cần thiết cho gia công cao tốc. - Gia công cao tốc yêu cầu các động cơ dẫn động các trục có công suất cao. - Bộ điều khiển CNC có khả năng đáp ứng được cho gia công cao tốc. - Khung máy và các hệ thống hỗ trợ như hệ thống che băng máy, hệ thống nước làm mát, hệ thống kẹp chặt,… phải có độ cững vững cao để chịu được ứng suất sinh ra khi gia công cao tốc. - Vấn đề an toàn phải được đặt lên hàng đầu khi gia công cao tốc. - Các thông số kỹ thuật của máy gia công cao tốc đang sử dụng. - Do đó hệ thống gá dao và dao kẹp chặt dao, trục chính phải có độ đồng tâm cao và cân bằng tốt trong gia công cao tốc. - Gia công cao tốc yêu cầu phải có hệ thống cung cấp dung dịch trơn nguội áp suất cao để có thể làm mát dao một cách hiệu quả. - Trong nhiều trường hợp người ta thích sử dụng gia công cao tốc khô để loại trừ các rắc rối do hệ thông cấp dung dịch trơn nguội không đạt yêu cầu. - Nhu cầu về gia công cao tốc rất rộng lớn và đa dạng do đó hiện nay có nhiều kiểu máy khác nhau cho công nghệ này. - Tóm lại để thực hiện được gia công cao tốc thì hệ thống dao và máy cũng có những yêu cầu đặc biệt, cụ thể như sau. - Bộ điều khiển CNC có khả năng đáp ứng được cho gia công cao tốc như có khả năng nội suy cung tròn thông qua đường cong NURBS, có chức năng “look ahead” …v.v. - So với gia công truyền thống thì gia công cao tốc có những ưu điểm nổi bật. - Nó có thể làm giảm thời gian gia công đến 90% và giảm đến 50% chi phí gia công tùy trường hợp. - Hiệu quả kinh tế của máy gia công cao tốc CNC thể hiện qua các khía cạnh sau. - Khi chi tiết có độ phức tạp cao, lựa chọn phương pháp gia công phù hợp nhất là gia công trên máy gia công cao tốc CNC. - Bởi vì gia công trên máy gia công cao tốc CNC rút ngắn thời gian gia công, đạt độ chính xác yêu cầu và giá thành rẻ hơn so với khi gia công trên máy công cụ vạn năng và máy tự động cứng. - Chi phí cho sản xuất dụng cụ cắt cho máy gia công cao tốc CNC nhỏ hơn so với dạng máy khác vì máy gia công cao tốc CNC được trang bị tính năng đánh giá lượng mòn dụng cụ và tự động điều chỉnh máy để bù lượng mòn. - Máy gia công cao tốc CNC có tính năng tự động kiểm tra chất lượng ngay trong quá trình gia công mà các máy thông thường không có khả năng này. - Do vậy giảm đáng kể tổn phí cho kiểm tra chất lượng chi tiết gia công. - Thời gian gia công chi tiết trên máy gia công cao tốc CNC nhỏ hơn so với máy vạn năng do tập trung nguyên công cao. - Máy gia công cao tốc CNC không cần dùng các đồ gá chuyên dùng để gá kẹp phôi. - Một số ưu điểm khác của gia công cao tốc như sau. - Chất lượng bề mặt gia công tốt. - Có khả năng gia công được các gân mỏng. - Không gây hư hại bề mặt gia công. - Shuaeib - Đại học Garyounis Benghazi, Libya Nội dung của bài báo cáo: Tìm những ứng dụng mới trong gia công cao tốc làm tăng năng suất trong sản xuất. - Gia công cao tốc là lý do mà theo bao cáo cho rằng nó là nguyên nhân dẫn đến sự mòn nhanh của dụng cụ cắt. - Trong thực tế sản xuất với vật liệu Titan và hợp kim của nó khi gia công luôn hạn chế tốc độ cắt nhỏ hơn 60(m/phut). - Để tìm ra được chế độ cắt hợp lý khi gia công cao tốc đối với vật liệu này, trong bài báo cáo đã nói lên quá trình thử nghiệm phay cao tốc đối với vật liệu Titan(Ti-6AL-4V) với dụng cụ cắt phủ và không phủ Carbide. - Trong quá trình gia công không dùng chất tưới nguội và được thực hiện trên máy trung tâm gia công đứng 750 SABRRE CMEINNATI được điều khiển bởi hệ 850 Achramatic. - sx Ý nghĩa thực tế : Tìm được tốc độ cắt phù hợp với vật liệu Titan với điều kiện gia công không sử dụng chất tưới nguội. - Đây là phương pháp gia công không chất tưới nguội là một phương pháp gia công ứng dụng trong ngành hàng không vũ trụ khi gia công vật liệu Titan và Niken. - Nội dung của bài báo cáo: Mục đích của bài này được tác giả giới thiệu những ứng dụng của gia công cao tốc đối với kim nhẹ. - Cho thấy gia công cao tốc là kết quả của sự tiến bộ khoa học kỹ thuật. - Những lợi thế của gia công cao tốc trong gia công vật liệu nhẹ đã đạt được những năng suất cao hơn các dạng gia công khác, tiết kiệm được thời gian gia công, kéo dài tuổi thọ của dụng cụ..v.v. - Kết quả và ý nghĩa: Bề mặt gia công cao tốc đối với vật liệu nhẹ có chất lượng cao, chất lương khi gia công cao tốc ở một số vị trí có thể sánh với mài. - Kết quả đạt được chất lượng bề mặt cao và thời gian gia công ngắn. - Nội dung của bài báo cáo: Báo cáo nói lên tỷ lệ mòn của dụng cụ cắt do nhiệt là một vấn đề quan trọng cần được giải quyết trong gia công cao tốc đối với thép tôi. - Nhưng vẫn đề tưới nguội trong phay cao tốc nói riêng và gia công cao tốc nói chung hiện nay vẫn không giải quyết được hết các vấn đề này, đặc biệt trong gia công thép tôi
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt