- Tác giả Nguyễn Văn Hà 2 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn TS: Nguyễn Huy Ninh, ngƣời đã hƣớng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hƣớng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn. - Hà nội, ngày 03 tháng 9 năm 2012 Tác giả Nguyễn Văn Hà 3 Môc lôc Trang Trang bìa Lời cam đoan 1 Lời cảm ơn 2 Mục lục 3 Các ký hiệu và chữ viết tắt 7 Danh mục các bảng biểu 8 Danh mục các hình vẽ và đồ thị 9 PHẦN MỞ ĐẦU 11 1.Lý do chọn đề tài 11 2.Lịch sử nghiên cứu 11 3.Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 12 4.Tóm tắt nội dung thực hiện và đóng góp mới của tác giả 12 5. - Phƣơng pháp nghiên cứu 13 CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT 1.1 Khái niệm về chất lƣợng bề mặt sản phẩm. - 14 1.2 Tính chất hình học của bề mặt gia công 14 1.2.1. - Trung bình sai lệch số học biên độ (prôfin), Ra 15 1.2.2. - Ảnh hƣởng của độ nhám bề mặt tới khả năng làm việc của chi tiết máy 17 1.3.1. - Ảnh hƣởng tới tính chống mòn 18 1.3.2. - Ảnh hƣởng tới độ bền mỏi của chi tiết 21 4 1.3.3. - Ảnh hƣởng tới tính chống ăn mòn hóa học của lớp bề mặt chi tiết 21 1.3.4. - Ảnh hƣởng tới độ chính xác mối lắp ghép 22 1.3.5. - Lựa chọn độ nhám bề mặt 22 1.4 Lựa chọn phƣơng pháp gia công nâng cao chất lƣợng bề mặt 24 CHƢƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ LẬP TRÌNH HEIDENHAIN – CODE SỬ DỤNG TRONG CÁC MÁY CNC 2.1 Hệ thống tọa độ trên máy iTNC Dao cắt và chuyển động lập trình của dao 28 2.3 Cấu trúc một chƣơng trình NC 32 2.4 Lập trình gia công heidenhain – code 34 2.4.1 Các hàm nội suy Chạy dao nhanh FMAX Nội suy tuyến tính L Nội suy cung tròn Nội suy tọa độ cực 39 2.4.2 Một số chức năng gia công góc 42 2.4.3 Điều khiển các đƣờng vào/ra của đƣờng chạy dao 44 2.5 Các chu trình gia công 48 2.5.1 Gọi chu trình gia công 49 2.5.2 Các chu trình phay mặt phẳng, mặt đầu 49 2.5.3 Các hàm chức năng phụ 50 5 CHƢƠNG 3: LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ GIA CỐNG TỐC ĐỘ CAO (HSM) 52 3.1 Lịch sử của gia công cao tốc 52 3.2 Định nghĩa về gia công tốc độ cao 53 3.3Các yếu tố quan trọng dẫn đến sự phát triển HSM 56 3.4 Ứng dụng của HSM 57 3.4.1 Các lĩnh vực chung 57 3.4.2 Ứng dụng HSM trong gia công khuôn 59 3.5Những điểm mạnh và yếu của HSM 59 3.5.1 Điểm mạnh 59 3.5.2 Điểm yếu 61 3.6 Đặc điểm về HSM 62 3.6.1 Tốc độ cắt 62 3.6.2 Lớp cắt 63 3.6.3 Lƣợng dƣ không đổi 63 3.6.4 Hình thành phoi 65 3.6.5. - 69 3.7 Yêu cầu hệ thống trong gia công HSM 71 3.7.1 Máy CNC 71 3.7.2 Một số yêu cầu về dao trong HSM 72 6 3.8 Chức năng định hƣớng trƣớc 76 3.9 Dung dịch tƣới trơn trong HSM 77 3.10 So sánh quá trình cắt trong gia công truyền thống và gia công cao tốc 78 3.11 Ứng dụng 81 CHƢƠNG 4: NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA THÔNG SỐ TỐC ĐỘ CAO TỚI NHÁM BỀ MẶT 82 4.1. - Ảnh hƣởng của các thông số tốc độ cao đến nhám bề mặt gia công 82 4.2. - Kiểm tra thực nghiệm HSC trong việc ảnh hƣởng đến chất lƣợng bề mặt 82 4.2.1 Điều kiện thực nghiệm 82 4.2.2 Kết quả thực nghiệm 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 1. - Kiến nghị 88 Các từ khóa 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 7 CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Nội dung Thứ nguyên Ra - Sai lệch số học trung bình của prôfin m Rz - Chiều cao nhấp mô theo 10 điểm của prôfin m Rmax - Chiều cao lớn nhất của prôfin m h - Chiều cao nhấp mô m p - Bƣớc của nhấp mô m Si - Bƣớc trung bình của nhấp mô theo đỉnh m Smi - Bƣớc trung bình của nhấp mô theo prôfin m l - Chiều dài chuẩn m ypmi - Chiều cao đỉnh thứ i trong 5 đỉnh cao nhất m yvmi - Chiều cao đỉnh thứ i trong 5 đỉnh thấp nhất m n - Số điểm chia, số thực nghiệm - C - Hệ số - x, y, z - Số mũ - ti - Thời gian mòn ban đầu, i = 1:3 Giây (s) Ti - Thời gian mòn ổn định, i = 1:3 Giây (s) Thd - Là dung sai hình dạng. - U - Lƣợng mòn ban đầu mm -1 - Giới hạn bền mỏi N/mm2 -1a - Giới hạn bền mỏi khi không có ứng suất dƣ N/mm2 -1b - Giới hạn bền mỏi khi có ứng suất dƣ N/mm2 d - ứng suất dƣ lớn nhất ở lớp bề mặt N/mm2 S - Bƣớc tiến dao mm/vòng V - Vận tốc cắt m/phút 8 HSM (High Speed Machining ) CNC (Computer Numerical Control. - Tạo mẫu nhanh EDM(Electric Discharge)- Gia công tia lửa điện PTW (Production engineering and Machine tools) DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TT Bảng số Nội dung Trang 1 1.1 Cấp độ nhẵn bóng theo TCVN G- code 50 3 3.1 Bảng các thông số công nghệ khi cắt cao tốc 64 4 3.2 Thuộc tính của những vật liệu cắt và lớp phủ cao cấp 76 5 3.3 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng của gia công tốc độ cao 81 6 4.1 Vận tốc cắt đƣợc sử dụng trong HSM theo kinh nghiệm vc (m/phút). - 83 7 4.2 Bảng mã chế độ cắt 86 8 4.3 Kết quả đo độ nhám Ra 86 9 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ TT Hình số Nội dung Trang 1 1.1 Profin của bề mặt chi tiết 14 3 1.2 Sơ đồ xác định profin trung bình cộng Ra 15 4 1.3 Sơ đồ xác định profin Ry 15 5 1.4 Sơ đồ xác định profin trung bình cộng Rz 16 6 1.5 Sơ đồ xác định profin Rq 16 7 1.6 Cách ghi ký hiệu trên bản vẽ 17 8 1.7 Mô hình 2 bề mặt tiếp xúc 19 9 1.8 Quá trình mòn của một cặp ma sát 20 10 1.9 Quan hệ giữa lƣợng mòn ban đầu (U) và sai lệch profintrung bình cộng Ra Quá trình ăn mòn hóa học trên lớp bề mặt chi tiết máy 21 12 3.1 Nhiệt độ gia công khi phay cao tốc (theo dự đoán của Salomon Hình vẽ minh họa của gia công cao tốc Nhiệt khi cắt cao tốc 59 15 3.8 Trình bày 3 quy trình gia công 61 16 3.9 Vùng tốc độ gia công cao tốc một số loại vật liệu Chiều sâu cắt và lƣợng chạy dao Phoi sinh ra từ những vận tốc cắt khác nhau Bề dày phoi thay đổi khi vận tốc cắt khác nhau Hình thái của phoi nhận đƣợc trong vùng gia công thông thƣờng vàgia công cao tốc Mặt cắt của việc hình thành phoi trong gia công khi cắt tại Tần số của phoi xếp và diện tích phoi xếp bị biến dạng 68 10 khi thay đổi vận tốc cắt 23 3.16 Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến lực cắt Các vùng nhiệt cắt khác trong quá trình cắt vuông góc Đƣờng cong về nhiệt của Salomon và Mc Gee Nhiệt cắt của chi tiết và dao Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến nhiệt cắt Kiểu mòn trên dao tiện và mũi khoan trong phay cao tốc Kiểu mòn trên dao phay ngón trong phay cao tốc Ảnh hƣởng của các lớp phủ vật liệu dụng cụ khác nhau lên tuổi bền của dụng cụ cắt Hợp kim cứng nguyên khối Dụng cụ dùng trong phay cao tốc Các phƣơng pháp bôi trơn Hình so sánh cắt cao tốc và cắt thông thƣờng Các đặc điểm của cắt ở tốc độ cao 80 36 4.1 Vùng kỹ thuật tối ƣu cho gia công cao tốc 82 37 4.2 Sơ đồ thí nghiệm tổng quát 83 38 4.3 Trung tâm phay MikronUCP Máy đo độ nhám Mitutoyo SJ Sơ đồ cắt khi thí nghiệm gia công 85 41 4.6 Ảnh hƣởng của V, Sz lên Ra khi t = 0,2 mm 92 11 PHẦN MỞ ĐẦU 1.Lý do chọn đề tài Ngày nay khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển, các máy công cụ điều khiển số (NC và CNC) hiện đang đƣợc sử dụng phổ biến tại các nƣớc phát triển. - Việc tìm hiểu khai thác khả năng công nghệ gia công trên máy CNC cũng nhƣ trên trung tâm gia công nhằm đạt hiệu quả kinh tế cao đang là nhiệm vụ cấp bách. - Gia công cao tốc (High Speed Machining-HSM) là một trong những công nghệ gia công hiện đại. - So với phƣơng pháp cắt gọt truyền thống thì gia công cao tốc có khả năng nâng cao năng suất, độ chính xác, chất lƣợng chi tiết gia công, giảm chi phí sản xuất và thời gian gia công. - Ở Việt Nam, gia công cao tốc chƣa có vị trí xứng đáng trong đào tạo và trong thực tiễn sản xuất. - Vì thế có rất ít công trình nghiên cứu về gia công cao tốc. - Việc sử dụng gia công cao tốc trong thực tế sản xuất còn hạn chế. - Vì vậy việc nghiên cứu sâu sắc và ứng dụng hiệu quả quá trình gia công cao tốc, góp phần nâng cao chất lƣợng các sản phẩm cơ khí là một vấn đề rất cấp thiết hiện nay ở nƣớc ta. - Vì vậy tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt khi gia công cao tốc trên trung tâm gia công 5 trục UCP600” 2. - Lịch sử nghiên cứu: Điều khiển các thông số công nghệ để đảm bảo chất lƣợng bề mặt chi tiết máy trong quá trình gia công thực chất là xác lập mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt(đầu ra) với thông số công nghệ(đầu vào) sau đó các nhà công nghệ dựa vào mối quan hệ đó để điều khiển chế độ cắt phù hợp cho máy và dao trong quá trình gia công đạt đƣợc yêu cầu chất lƣợng bề mặt. - Ở Việt Nam có xu hƣớng sử dụng máy CNC, các trung tâm gia công, kết hợp cùng các phƣơng pháp gia công tiên tiến nhƣ xung, cắt dây, gia công cao tốc. - ngày càng nhiều, để đáp yêu cầu cấp thiết của thực tế sản xuất, nên những đề tài nghiên 12 cứu ứng dụng nhằm khai thác hiệu quả máy CNC, các trung tâm gia công là khá lớn trong các đề tài nghiên cứu khoa học, luận án tiến sỹ, luận văn thạc sỹ, có thể kể đến: Nguyễn Trọng Bình, Hoàng Việt Hồng, Ảnh hưởng của chế độ cắt đến nhấp nhô tế vi bề mặt khi phay bằng dao phay mặt đầu trên máy phay CNC, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 60 (5/2002. - Tuy nhiên nghiên cứu về bản chất của quá trình phay cao tốc là vấn đề tƣơng đối mới tại Việt Nam nên việc tìm kiếm nguồn tài liệu tham khảo cũng nhƣ triển khai thực tế sản xuất còn rất hạn chế. - Mục đích nghiên cứu của luân văn, đối tƣơng, phạm vi nghiên cứu. - 3.1 Mục đích nghiên cứu. - Mục đích nghiên cứu là: Đánh giá chất lƣợng bề mặt chi tiết khi gia công thép trên trung tâm UCP600, từ đó xác lập mối quan hệ giữa các thông số độ nhám bề mặt với chế độ cắt để ngƣời làm công nghệ điều khiển máy gia công với chế độ cắt phù hợp theo độ nhám yêu cầu. - 3.2 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu. - Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là các thông số chế độ cắt ảnh hƣởng tới Ra, Rz khi phay cao tốc trên trung tâm gia công cao tốc 5 trục UCP600. - Tóm tắt nội dung thực hiện và đóng góp mới của tác giả Nội dung nghiên cứu gồm. - Nghiên cứu khái quát về chất lƣợng bề mặt gia công và các yếu tố ảnh hƣởng đến các thông số đặc trƣng cho chất lƣợng bề mặt gia công. - Tìm hiểu hệ điều hành Heidenhain (iTNC 530) cho các máy CNC - Nghiên cứu bản chất của quá trình gia công cao tốc - Kết quả thực nghiệm mẫu gia công khi cắt cao tốc trên trung tâm UCP600 Ý nghĩa đề tài: 13 - Những nghiên cứu về gia công cao tốc đƣợc công bố gần đây tập trung vào việc nghiên cứu các ảnh hƣởng của phay cao tốc đến độ nhám bề mặt và độ chính xác gia công. - Đề tài đã đóng góp một số kết quả vào hƣớng nghiên cứu này. - Chế độ cắt có ảnh hƣởng nhiều đến các thông số đặc trƣng của phƣơng pháp gia công cao tốc. - Phay cao tốc là một quá trình phức tạp với tập hợp lớn các thông số ảnh hƣởng và chỉ tiêu đánh giá. - Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm đƣợc trình bày trong luận văn không chỉ phù hợp với đối tƣợng nghiên cứu của đề tài mà còn có thể sử dụng khi nghiên cứu quá trình phay cao tốc ứng với các điều kiện gia công khác nhau. - Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về gia công cao tốc và quy hoạch thực nghiệm. - 14 CHƢƠNG 1 KHÁI QUÁT VỀ CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT 1.1 Khái niệm về chất lƣợng bề mặt sản phẩm. - Khả năng làm việc của chi tiết máy phụ thuộc vào rất nhiều chất lƣợng lớp bề mặt chi tiết. - Chất lƣợng bề mặt là tập hợp các tính chất sau. - Hình dáng bề mặt (độ sóng, độ nhám. - Trạng thái & tính chất cơ lý của lớp bề mặt (độ cứng, chiều sâu biến cứng, ứng suất dƣ. - Phản ứng của lớp bề mặt đối với môi trƣờng làm việc (tính chống mòn, khả năng chống xâm thực. - Chất lƣợng bề mặt phụ thuộc rất nhiều vào phƣơng pháp gia công, đặc biệt là phƣơng pháp gia công tinh bề mặt lần cuối. - 1.2 Tính chất hình học của bề mặt gia công Nhám bề mặt là tập hợp những mấp mô có bƣớc tƣơng đối nhỏ trên bề mặt thực của chi tiết đƣợc xét trong phạm vi chiều dài chuẩn. - Profin của bề mặt chi tiết Hình vẽ phóng to prôfin của bề mặt chi tiết trong giới hạn chiều dài chuẩn l. - Đƣờng trung bình (m) của prôfin đƣợc xác định sao cho tổng diện tích các phần lồi bằng tổng diện tích các phần lõm: F1 + F3 +…+Fn-1 = F2 + F4. - Trung bình sai lệch số học biên độ (prôfin), Ra: Ra là trung bình cộng những giá trị tuyệt đối của những sai lệch biên độ (Yi) so với đƣờng trung bình. - Sơ đồ xác định profin trung bình cộng Ra 1.2.2. - Chiều cao cực đại của biên độ(prôfin), Ry: Ry là tổng chiều cao đỉnh cao nhất từ hàng trung bình Yp và chiều sâu của đáy thấp nhất từ đƣờng trung bình. - Sơ đồ xác định profin Ry 1.2.3. - Độ cao mƣời điểm của độ nhám, Rz: Tổng chiều cao trung bình năm đỉnh cao nhất và độ sâu trung bình năm đáy thấp nhất đƣợc đo từ một hàng song song với đƣờng trung bình. - Sơ đồ xác định profin trung bình cộng Rz 1.2.4. - Sai lệch tiêu chuẩn của biên độ (profin), Rq: Rq là căn bậc hai trung bình cộng bình phƣơng độ lệch biên dạng Yi so với đƣờng trung bình. - Sơ đồ xác định profin Rq Theo TCVN quy định 14 cấp độ nhám và trị số của các thông số nhám Ra và Rz. - Trị số nhám càng bé thì bề mặt càng nhẵn. - Việc chọn chỉ tiêu Ra và Rz là tùy theo chất lƣợng yêu cầu của bề mặt và đặc tính kết cấu của bề mặt
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt