Đề cương luận văn thạc sĩ GVHD:PGS TS lê văn thái

--- PHẠM THỊ LAN NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ THUỘC CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG TIỆN LỖ MẶT TRỤ TRONG TRÊN MÁY TIỆN CNC YT -10T CH

-

PHẠM THỊ LAN

NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ THUỘC CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG TIỆN

LỖ MẶT TRỤ TRONG TRÊN MÁY TIỆN CNC YT -10T

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

MÃ SỐ: 60520103

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS LÊ VĂN THÁI

Đồng Nai, 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác

Nếu nội dung nghiên cứu của tôi trùng lặp với bất kỳ công trình nghiên cứu nào đã công bố, tôi xin hoàn thành chịu trách nhiệm và tuân thủ kết luận đánh giá luận văn của Hội đồng khoa học

Đồng Nai, ngày 5 tháng 5 năm 2016

Người cam đoan

Phạm Thị Lan

Thái đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, cách xây dựng đề tài và hướng dẫn thực nghiệm đến quá trình viết và hoàn thành luận văn này

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo và phòng đào tạo sau đại học của trường Đại học Lâm Ngiệp cơ sở 1 đã tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành bản luận văn

Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo trường Cao Đẳng nghề Cơ Giới và Thủy Lợi đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu luận văn

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với tập thể nhân viên phòng đo lường Công ty TNHH ĐIỆN CƠ SHIHLIN VIỆT NAM tại Đồng Nai đã tận tình giúp đỡ trong quá trình làm thực nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm

Do năng lực của bản thân còn nhiều hạn chế nên luận văn không tránh khỏi nh ng sai s t Tác giả rất mong nhận được sự đ ng

g p ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC CÁC ẢNG IỂU D NG TRONG LU N V N vi

DANH MỤC CÁC H NH V , H NH ẢNH VÀ Ồ TH viii

ẶT VẤN Ề 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN Ề NGHIÊN CỨU 4

1.1 Tổng quan về máy CNC và các dạng điều khiển của máy tiện CNC 4

1.1.1 Tổng quan về máy CNC 4

1.1.2 Các dạng điều khiển của máy CNC 8

1.1.3 Cấu trúc một chương trình gia công 12

1.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy tiện 16

1.2.1 Trên thế giới 16

1.2.2 Ở trong nước 21

1.3 Kết luận chương 23

Chương 2: MỤC TIÊU, ỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 24

2.2 ối tượng, phạm vi nghiên cứu 24

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 24

2.2.2 hạm vi nghiên cứu 26

2.3 Nội dung nghiên cứu 27

2.4 Phương pháp nghiên cứu 27

2.4.1 Các phương pháp chung 27

2.4.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 28

Chương 3: CƠ SỞ LÝ LU N CỦA VẤN Ề NGHIÊN CỨU 42

3.1 ộng học và động lực học của quá trình cắt gọt kim loại 42

3.1.1 Chế độ cắt khi tiện 42

3.1.2 Động lực học của quá trình cắt 44

3.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí công suất khi gia công trên máy tiện 46

3.2 Chất lượng bề mặt gia công 49

3.2.1 Độ nhám bề mặt gia công 51

3.2.2 Các thông số đánh giá độ nhám bề mặt gia công 51

3.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công 53

3.4 Kết luận chương 58

Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 59

4.1 Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm và các tham số điều khiển 59

4.1.1 Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm 59

4.1.2 Các tham số điều khiển và khoảng giới hạn của chúng 59

4.2 Thiết bị đo và phương pháp đo 59

4.2.1 Đo độ nhám bề mặt gia công 59

4.2.2 Đo chi phí điện năng riêng 59

4.3 Kết quả thí nghiệm thăm dò 61

4.3.1 Xét đại lượng nghiên cứu là độ nhám bề mặt R a 61

4.3.2 Xét đại lượng nghiên cứu là sai số gia công N r 63

4.4 Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố 65

4.4.1 Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt gia công và chi phí điện năng riêng 70

4.4.2 Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt gia công và chi phí điện năng riêng 70

4.4.3 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt tới độ nhám bề mặt và chi phí điện năng riêng 74 4.4.4 Kết luận 79

4.5 Kết quả thực nghiệm đa yếu tố 79

4.5.1 Vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các yếu tố ảnh hưởng 79

4.5.2 Thành lập ma trận thí nghiệm 80

4.5.3 Tiến hành thí nghiệm theo ma trận Harley 81

4.5.4 Ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến độ nhám bề mặt gia công R a 81

4.5.5 Ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến chi phí điện năng riêng N r 84

4.5.6 Chuyển phương trình hồi quy của các hàm mục tiêu về dạng thực 87

4.5.7 Xác định giá trị tối ưu của các thông số V, S và t 88

4.5.8 Gia công chi tiết với các thông số tối ưu V tư , S tư và t tư 90

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93

1 Kết luận 93

2 Kiến nghị 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 95

PHỤ LỤC 98

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

CNC (Computer Numerical Control) - iều khiển số

có sự hỗ trợ của máy tính

CAD (Computer Aided Design) - Thiết kế có trợ giúp

của máy tính

CAM (Computer Aided Manufacturing) - Sản xuất có

trợ giúp của máy tính

NC (Numerical Control) - iều khiển số

n Số vòng quay của phôi trong một phút (v/ph)

Xmax Trị số thu thập lớn nhất của đối tƣợng đo

Xmim Trị số thu thập nhỏ nhất của đối tƣợng đo

x Sai số trung bình mẫu

Nr iện năng riêng Wh/m2

 Góc nghiêng của lưỡi dao

S Sai số tiêu chuẩn

Giá trị trung bình

S2 Phương sai

Sa Phương sai tương thích

Sb Phương sai đo lường

Phương sai ngẫu nhiên do thực nghiệm gây ra

K* Số hệ số hồi quy có nghĩa

Y1 Hàm biểu thị độ nhám bề mặt

Y2 Hàm biểu thị chi phí điện năng riêng

DANH MỤC CÁC ẢNG IỂU D NG TRONG LUẬN V N

ảng 4.5 Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của vận tốc cắt

tới độ nhám bề mặt Ra và chi phí điện năng riêng Nr 66

ảng 4.6 Kết quả xử lý ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ nhám

ảng 4.7 Kết quả xử lý ảnh hưởng của vận tốc cắt đến chi phí

ảng 4.8 Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của lượng chạy

dao tới độ nhám bề mặt Ra và chi phí điện năng riêng Nr

70

ảng 4.9 Kết quả xử lý ảnh hưởng của lượng chạy dao đến độ

ảng 4.10 Kết quả xử lý ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chi

ảng 4.11 Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của chiều sâu

cắt tới độ nhám bề mặt Ra và chi phí điện năng riêng Nr

75

ảng 4.12 Kết quả xử lý ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến độ nhám

ảng 4.13 Kết quả xử lý ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến chi phí

ảng 4.14 Mã hóa của các thông số đầu vào 80

86

Hình 3.8 Mối quan hệ giữa vận tốc cắt và độ nhấp nhô bề mặt 55 Hình 3.9 Ảnh hưởng bán kính lưỡi dao đến quá trình cắt 56 Hình 4.1 ồ thị ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt 68

Hình 4.2 ồ thị ảnh hưởng của vận tốc cắt đến chi phí điện năng

Hình 4.5 ồ thị ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt 77

Hình 4.6 ồ thị ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến chi phí điện

năng riêng

78

ĐẶT VẤN ĐỀ

Phát triển khoa học kỹ thuật nói chung và khoa học công nghệ trong cơ khí nói riêng càng trở nên quan trọng và cấp thiết hơn bao giờ hết để thực hiện được mục tiêu “Công nghiệp hoá, hiện đại hoá” Trong bối cảnh hiện nay, khi mà tất cả các ngành kinh tế - kỹ thuật trong cả nước đang cố gắng đẩy nhanh quá trình phát triển nhằm tạo ra các sản phẩm có chất lượng tốt, năng suất lao động cao, giá thành hạ…, phục vụ tốt nhu cầu của cuộc sống của con người Ngành cơ khí của chúng ta cũng không nằm ngoài guồng quay

đó, nhưng làm thế nào để có thể từng bước thay đổi, làm thế nào để tạo ra những sản phẩm ngày càng chất lượng hơn?

Tối ưu hoá quá trình sản xuất là một công cụ hữu hiệu để đạt được mục tiêu đó Tuy nhiên, tối ưu hoá toàn bộ quá trình sản xuất nói chung, trong chế tạo cơ khí nói riêng là một bài toán rất lớn và chỉ có thể giải quyết được sau khi đã thực hiện được nhiệm vụ tối ưu hoá các nguyên công của quá trình gia công

Nghiên cứu tối ưu hoá nguyên công chẳng những nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của từng nguyên công mà còn tạo ra cơ sở dữ liệu quan trọng phục vụ việc tự động hoá quá trình chuẩn bị công nghệ, rút ngắn thời gian và khối lượng lao động

Hiện nay, ở rất nhiều các cơ sở đào tạo và các doanh nghiệp sản xuất trong nước đã được trang bị rất nhiều loại máy móc hiện đại nhưng chủ yếu là được nhập từ nước ngoài về nên thiếu nhiều tài liệu sử dụng, việc chuyển giao công nghệ chưa đầy đủ, vậy để có được năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt mà giá thành sản phẩm lại hạ, gia công tối ưu cần giải quyết nhiệm vụ cụ thể nào?

Tối ưu hoá quá trình gia công cắt gọt là phương pháp xác định chế độ

về kinh tế hoặc kỹ thuật của quá trình gia công với các thông số của chế độ cắt tương ứng trên một hệ thống công nghệ xác định nhằm đạt được các mục tiêu về kinh tế hoặc kỹ thuật của quá trình gia công Như vậy, thực chất của việc xác định chế độ cắt tối ưu là giải bài toán tối ưu hoá bằng phương pháp thực nghiệm để tìm cực trị và miền tối ưu hoá theo các chỉ tiêu đã đề ra Hay nói một cách khác, một trong những vấn đề mấu chốt cần phải giải quyết để nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá trình gia công chế tạo cơ khí là phải xác định được chế độ cắt tối ưu cho từng nguyên công khác nhau, thích ứng với điều kiện sản xuất cụ thể

Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật thì việc thực hiện tối ưu hóa trên các máy điều khiển số (CNC) là một vấn đề rất quan trọng trong việc nâng cao năng suất, đáp ứng chất lượng sản phẩm đòi hỏi ngày càng cao… Máy tiện CNC YT – 10T là máy điều khiển số mới được trang bị thêm

để phục vụ đào tạo và sản xuất tại trường Cao đẳng nghề Cơ giới và Thủy lợi, với tính năng gia công tạo các mặt trụ ngoài, mặt côn, tiện lỗ, tiện ren, tiện mặt đầu, tiện cắt đứt, tiện các bề mặt định hình trong và ngoài Tuy nhiên trong quá trình gia công các chi tiết vẫn chưa đạt được sự tối ưu hóa về chế độ cắt dẫn đến chất lượng còn kém, năng suất thấp, giá thành cao làm hạn chế tính cạnh tranh của sản phẩm, gây không ít khó khăn trong tiêu thụ

Chính từ tính cấp thiết và hữu dụng của vấn đề, với mong muốn đóng góp một phần nhỏ bé của mình vào việc tìm ra những giải pháp nhằm nâng cao chất lượng của sản phẩm cơ khí, tôi tiến hành thực hiện luận văn tốt

nghiệp với đề tài: “ Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố thuộc chế

độ cắt đến chi phí điện n ng riêng v ch t ư ng m t gia c ng tiện ỗ

m t trụ trong trên máy tiện CNC YT – 10T ”

Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là tài liệu cần thiết cho sử dụng hiệu quả thiết bị phục vụ đào tạo cán bộ, công nhân kỹ thuật và thực tiễn sản xuất,

tạo ra những sản phẩm có chất lượng, góp phần đưa đất nước tiến nhanh trên con đường công nghiệp hoá, hiện đại hoá

 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa thực tiễn

- Làm cơ sở cho việc nghiên cứu các khía cạnh khác của quá trình cắt

- Giúp cho việc lựa chọn chế độ công nghệ khi viết chương trình gia công NC trong quá trình chuẩn bị gia công được hợp lý hơn, hiệu quả khai thác, sử dụng máy tiện CNC tốt hơn Góp phần nâng cao năng suất và hạ giá thành sản phẩm ây là một yếu tố có ý nghĩa rất lớn đối với đào tạo cũng như sự phát triển của doanh nghiệp trong nước để theo kịp sự phát triển của thế giới

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về máy CNC và các dạng điều khiển của máy tiện CNC

1.1.1 Tổng quan v máy CNC

Như đã biết, trước thế hệ máy CNC đã có hai thế hệ máy gia công (máy công cụ) với công nghệ kỹ thuật thấp hơn đó là: máy gia công thông thường

và máy gia công NC

1.1.1.1 Máy gia công thông thường

Khi thực hiện gia công chi tiết trên các máy gia công thông thường người công nhân thường dùng tay để điều khiển máy, họ căn cứ vào phiếu nguyên công để cắt gọt chi tiết nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đặt ra Khi

đó năng suất và chất lượng sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề của công nhân Mặc dù còn nhiều hạn chế so với các máy NC, CNC nhưng các máy gia công thông thường hiện nay vẫn còn được sử dụng rộng rãi với lý do

là giá thành thấp và thuận tiện cho công việc sửa chữa và cho nền sản xuất hiện còn đang ở trình độ thấp ặc biệt các máy gia công trình độ thấp vẫn còn ý nghĩa lớn đối với công việc thực tập của sinh viên các trường kỹ thuật

1.1.1.2 Máy gia công NC

ối với các máy gia công NC thì việc điều khiển các chức năng của máy được quyết định bởi các chương trình đã lập sẵn Các máy gia công NC thì việc điều khiển các chức năng của máy được quyết định bởi các chương trình

đã lập sẵn Các máy gia công NC rất thích hợp với dạng sản xuất hàng loạt nhỏ và trung bình Hệ thống điều khiển của máy NC là mạch điện tử Thông tin vào chứa trên băng từ hoặc băng đục lỗ, thực hiện chức năng theo từng khối, khi khối trước kết thúc, máy đọc các khối lệch tiếp theo để thực hiện các dịch chuyển cần thiết Các máy NC chỉ thực hiện các chức năng như: nội suy

đường thẳng, nội suy cung tròn, chức năng đọc theo băng Chúng không có chức năng lưu giữ chương trình

1.1.1.3 Máy gia công CNC

Máy gia công CNC là bước phát triển cao từ các máy NC Các máy CNC

có một máy tính để thiết lập phần mềm dùng để điểu khiển các chức năng dịch chuyển của máy Các chương trình gia công được đọc cùng một lúc và được lưu trữ vào bộ nhớ Khi gia công, máy tính đưa ra các lệch điều khiển đường thẳng, nội suy cung tròn, mặt xoắn, mặt parabol và bất kỳ mặt bậc ba nào Máy CNC cũng có khả năng bù chiều dài và đường kính công cụ cắt Tất

cả các chức năng trên đều được thực hiện nhờ một phần mềm của máy tính Các chương trình lập ra có thể được lưu trữ trên đĩa cứng hoặc đĩa mềm Thông số gia công của máy CNC là tốc độ chuyển động của các cơ cấu chấp hành và công suất động cơ Người ta dựa vào các thông số hình học (vùng gia công) như kích thước bàn máy phay hay chiều cao của tâm máy tiện để chọn công suất động cơ, tốc độ quay của trục chính và lượng chạy dao

Thiết kế máy CNC hiện đại đã được bắt nguồn từ tác phẩm của John T.Parsons Cuối những năm 1940 và đầu những năm 1950 sau khi đã cung cấp máy tính số điện tử đầu tiên có tên ENIAC cho quân đội Mỹ Sau Thế chiến

II, Parsons tham gia sản xuất cánh máy bay trực thăng, một công việc đòi hỏi phải gia công chính xác các hình dạng phức tạp Parsons sớm nhận ra rằng bằng cách sử dụng máy tính I M thời kì đầu, ông đã có thể tạo ra những thanh dẫn đường mức chính xác hơn nhiều khi sử dụng các phép tính bằng tay

và sơ đồ Dựa trên kinh nghiệm này, ông đã giành được hợp đồng phát triển một “máy cắt đường mức tự động” cho không quân để tạo mặt cong cho cánh máy bay Sử dụng một đầu đọc thẻ máy tính và các bộ điều khiển động cơ trợ động (servomotor) chính xác, chiếc máy được chế tạo cực kì lớn, phức tạp và

đắt đỏ Mặc dù vậy, nó làm việc một cách tự động và sản xuất các mặt cong với độ chính xác cao đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp máy bay

ến những năm 1960, giá thành và tính phức tạp của những chiếc máy

tự động giảm đến một mức độ nhất định để có thể ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác Những chiếc máy này sử dụng các động cơ truyền động điện một chiều để vận dụng vô lăng và vận hành dao cụ Các động cơ này nhận chỉ dẫn điện từ một đầu đọc băng từ – đọc một băng giấy có chiều rộng khoảng 2,5cm có đục một hàng lỗ Vị trí và thứ tự lỗ cho phép đầu đọc sản xuất ra những xung điện cần thiết để quay động cơ với thời gian và tốc độ chính xác, trong thực tế nó điều khiển máy giống như nhân viên vận hành Các xung điện được quản lý bởi một máy tính đơn giản không có bộ nhớ Chúng thường được gọi là NC hay máy điều khiển số

Vào năm 1972 hệ NC có lắp máy tính nhỏ (Minicomputer) được chế tạo hàng loạt, tạo thành hệ CNC (Computerised NC), sau đó hệ NC dùng hệ vi xử

lý cũng được gọi là hệ CNC Năm 1978 hình thành hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems) và tiếp đó, năm 1979 lần đầu tiên kết nối liên hoàn CAD/CAM được nghiên cứu hình thành đã tạo ra bước đột phá về sáng tạo nhanh sản phẩm và đáp ứng nhanh thị trường

Nhờ các thành tựu to lớn của công nghệ thông tin, khoa học mô hình hóa, tối ưu hóa các quá trình công nghệ và các lĩnh vực khoa học khác, ngành gia công vật liệu bằng cơ giới của thế giới trong những năm cuối của thế kỷ

20 đã có sự thay đổi sâu sắc Năm 1984 hệ CNC với công cụ trợ giúp đồ hoạ (graphic), tạo khả năng mô phỏng (Simulation) trên màn hình máy tính Những năm 1986/1987, giao diện tiêu chuẩn hóa (Standard Interfaces) giữa

hệ điều điều khiển NC và các hệ khởi động đã cải thiện độ chính xác và đáp ứng điều khiển của các trục NC ( NC axises) và của trục chính của máy Năm

1994 thành công khép kín chuỗi quá trình CAD/CAM/CNC bằng cách dùng

hệ NURBS (Not Uniforme B-Splines) làm phương pháp nội suy (Interpolation) trong các hệ CNC Hệ NUR S dùng dể diễn tả toán học các bề mặt gia công bằng các điểm và các thông số tạo thành mô hình lưới bề mặt bằng nhiều nút, diễn tả bề mặt với sắc nét cao, truy cập trực tiếp từ hệ CAD Giải pháp náy cho phép giảm lượng dữ liệu, tăng độ chính xác và tốc độ xử

lý, tạo chuyển động đều đặn của máy, tăng tuổi thọ của máy và dao cắt

Trong những năm gần đây kỹ thuật thực hiện ảo (Virtual Reality) được ứng dụng, tạo khả năng mô phỏng không gian rất hiệu quả Sự hình thành công nghệ tạo mẫu nhanh (Rapid Protptyping technology) dựa trên kỹ thuật CAD và kỹ thuật LASER đã cho khả năng tạo ra hiện vật có hình thù phức tạp một cách nhanh chóng (chỉ sau vài giờ) từ chất có khả năng kết đông dưới tác dụng của tia cực tím (Ultra violet – UV) từ đầu phát LASER Dữ liệu CAD dưới tác dụng của tia LASER sẽ tạo ra lòng khuôn số hóa, chất kết đông

sẽ đông đặc lại trong lòng khuôn đó tạo ra hiện vật như ý đồ thiết kế với hệ CAD

ặc điểm của điều khiển CNC (Computer Numerical Control) là có sự can thiệp, hỗ trợ của máy tính Với hệ thống điều khiển này thì trên máy đã có một chương trình hệ thống CNC do nơi sản xuất máy chế tạo, cài đặt vào máy tính kèm theo máy và được bảo vệ dưới một mã nguồn bí mật khiến cho người sử dụng máy không thể can thiệp được

Trong hệ thống này, việc đưa các dữ liệu vào hệ thống được tiến hành trên bảng điều khiển của máy hoặc truyền dữ liệu có sẵn qua đường cáp vào Các dữ liệu (chương trình gia công) được lưu trữ trong bộ nhớ của máy tính

và có thể gọi ra bất kỳ lúc nào

Ưu điểm của hệ điều khiển này là khi cần lập chương trình gia công mới hay sửa chữa chương trình gia công cho phù hợp với sự thay đổi cấu hình sản phẩm được tiến hành ngay trên máy nên rút ngắn thời gian chuẩn bị, giảm bớt

chi phí do không phải làm mới hay sửa chữa băng đục lỗ Một số máy được trang bị hệ điều khiển mạnh, khả năng tính toán nhanh và chính xác của máy tính cho phép xây dựng các chương trình con riêng lẻ, khi cần sử dụng sẽ được gọi vào thực hiện trong chương trình chính nên giảm bớt số câu lệnh và thời gian cần thiết cho việc lập trình Khi chương trình gia công biên soạn theo đúng cấu trúc và qui ước được đưa vào, bộ phận giải mã sẽ đọc và tách

ra thành các dữ liệu hình học, dữ liệu công nghệ Khi sử dụng chương trình để gia công chi tiết, các dữ liệu này được chuyển qua bộ điều khiển đến các động

cơ chấp hành trên máy gia công

Hầu hết máy gia công sử dụng kỹ thuật CNC hiện đại còn có màn hình

đồ hoạ cho phép mô phỏng quỹ đạo dịch chuyển dao khi gia công vì thế giúp cho người lập trình tránh được sai sót khi lập trình

1.1.2 Các dạng đi u khiển của máy CNC

Các máy CNC khác nhau có khả năng gia công được các bề mặt khác nhau như các lỗ, mặt phẳng, các mặt định hình Do đó các dạng điều khiển của máy cũng được chia ra thành: iều khiển theo điểm, điều khiển theo đường thẳng và điều khiển theo biên dạng (contour)

1.1.2.1 Điều khiển theo điểm

Là phương thức điều khiển nhanh đồng thời theo các trục nhằm xác định một vị trí nào đó theo yêu cầu ây là cách điều khiển đơn giản nhất, được áp dụng cho các máy gia công điều khiển số mà khi dịch chuyển nhanh để xác định vị trí thì không cắt gọt Việc cắt gọt chỉ thực hiện sau khi vị trí điểm cắt

đã được xác định

Tuỳ theo dạng điều khiển, các trục có thể chuyển động kế tiếp nhau (thực hiện từng trục một – hình 1.1a) hoặc tất cả các trục có chuyển động đồng thời, khi đó giữa các trục có thể có hoặc không có quan hệ hàm số

Thông thường khi các trục có chuyển động đồng thời thì hướng của hai trục tạo thành góc 450, trục nào hoàn thành trước thì kết thúc dịch chuyển trước, còn trục kia sẽ tiếp tục thực hiện dịch chuyển dao đến vị trí yêu cầu (hình 1.1b)

Dạng điều khiển này thường được ứng dụng trong các máy khoan toạ

độ, máy đột lỗ, máy hàn điểm tự động

a) b)

Hình 1.1 Các đường chạy dao trong chuyển động theo điểm

1.1.2.2 Điều khiển theo đường thẳng (tuyến tính)

Dạng điều khiển này tạo ra các đường song song với các trục của máy, trong quá trình dịch chuyển đó, dao cắt gọt liên tục tạo nên bề mặt gia công Như vậy với dạng điều khiển này ta chỉ có thể tạo ra mặt phẳng song song với từng trục (hình 1.2) Trong trường hợp mở rộng 2 trục của máy chuyển động với tốc độ như nhau thì có thể gia công được bề mặt nghiêng góc 45 trong

một mặt phẳng cố định nào đó (thường là mặt xoy trên máy phay, mặt xoz trên

máy tiện)

Hình 1.2 Các đường chạy dao trong chuyển động theo đường

1.1.2.3 Điều khiển theo biên dạng (contour)

Dạng điều khiển theo điểm, theo đường có rất nhiều hạn chế khi gia công các bề mặt phức tạp như mặt cong, mặt nghiêng Dạng điều khiển theo contour cho phép khắc phục được các hạn chế này ằng hình thức điều khiển này, ta có thể tạo ra các contour hoặc đường thẳng hay đường cong tuỳ ý trong mặt phẳng nào đó hoặc trong không gian [4] Như thế có nghĩa là sẽ có nhiều trục chuyển động đồng thời và các trục đó có mối quan hệ với nhau về mặt toán học (hàm số) Tuỳ theo số lượng các trục được điều khiển đồng thời

mà điều khiển theo contour được chia ra làm các loại sau:

- Điều khiển 3D

ây là dạng điều khiển mà cả ba trục của máy có chuyển động đồng thời

và giữa chúng có mối quan hệ hàm số Khả năng gia công của máy được mở rộng có thể gia công được mặt nghiêng, rãnh vát, rãnh vừa cong vừa vát và đặc biệt khi gia công trên máy phay có thể gia công được ren Cần chú ý rằng, đối với dạng điều khiển 3D, khi thực hiện lệnh cắt theo cung tròn mà trong câu lệnh có cả ba thành phần X, Y, Z thì phải khai báo rõ mặt chính là mặt nào ( mặt chứa cung tròn) trước khi thực hiện câu lệnh, nếu không chương trình sẽ bị lỗi và không thực hiện được Ví dụ khi cắt rãnh vừa cong vừa vát (hình 1.3)

Hình 1.3 Điều khiển 3D [4]

Mặt gia công chính là mặt xoy

Câu lệnh dịch chuyển dao từ điểm A đến điểm là :

1.1.3 Cấu trúc một chương trình gia công

1.1.3.1 Cấu trúc tổng quát của chương trình

Chương trình gia công là toàn bộ các câu lệnh cần thiết để gia công chi tiết trên máy CNC Các thành phần của một chương trình NC bao gồm:

Ví dụ : ối với hệ điều khiển FANUC [2]

O 0001; ( ký hiệu của chương trình)

Khối lệnh 1 (Block 1) Khối lệnh 2 (Block 2)

Khối lệnh 3 (Block 3)

Khối lệnh n (Block n)

N1 G50 S2000; (giới hạn tốc độ lớn nhất của trục chính là 2000

vòng/phút)

N5 G00 T0101 ; ( đưa dao số 1 kèm theo bộ nhớ số 1 vào vị trí làm việc) N10 G96 S120 M03 ( cho trục chính quay thuận với tốc độ 120m/phút)

Ví dụ : ối với hệ điều khiển HEIDENHAIN

BEGIN PGM KHOAN MM ( bắt đầu chương trình khoan, đơn vị đo

N30 X32 Y3 ( tiến dao cắt đến điểm có toạ độ X = 32; Y = 35)

* Cuối chương trình bao gồm các câu lệnh đưa dao trở về vị trí chuẩn

bị cho lần gia công tiếp theo (thường là điểm Po), hoặc trở về điểm gốc tham chiếu của máy (điểm R), các lệnh về tắt dung dịch làm mát, dừng trục chính, kết thúc chương trình

Ví dụ:

N120 G00 X200 Z150 ; (dao về điểm có X=200; Z = 150) N125 M09 M05; ( tắt dung dịch làm mát, dừng trục

chính)

N130 M30 ( kết thúc chương trình gia công)

1.1.3.2 Cấu trúc tổng quát của câu lệnh

Một câu lệnh gia công (hay một khối lệnh) có cấu trúc tổng quát như sau: N G X Y Z F T S M ;

Thông tin vận hành máy

Thông tin dịch chuyển

Số hiệu câu lệnh

* Số hiệu câu lệnh được bắt đầu bằng chữ cái N ( Number) kèm theo các con số chỉ ký hiệu câu Ví dụ : N10; N125; N200 Các con số này do người lập trình đặt bất kỳ nhưng phải theo thứ tự tăng lên và thường đặt cách 5 đơn

vị

* Thông tin dịch chuyển còn gọi là thông tin hình học bao gồm: kiểu dịch chuyển , vị trí cần dịch chuyển đến

Ví dụ : Hệ điều khiển FANUC

G02 X40 Z25 R3 ( dịch chuyển theo đường cong cùng chiều kim

đồng hồ có bán kính R = 3 đến vị trí X = 40, Z = 25)

Kiểu dịch chuyển :

G00 – Chạy dao nhanh không cắt

G01- Chạy dao cắt theo đường thẳng

G02 - Chạy dao theo đường cung tròn cùng chiều kim đồng hồ

G03- Chạy dao theo đường cung tròn ngược chiều kim đồng hồ v.v

Ví dụ : Hệ điều khiển HEIDENHAIN:

- Thông tin về tốc độ S (còn gọi là chức năng chọn tốc độ ) Ví dụ S100; S500

Con số sau chữ S chỉ giá trị tốc độ cắt theo m/phút hoặc vòng/phút

tuỳ theo lựa chọn đi với G96 hay G97 khi lập trình NC

G96 S 100 : Giá trị tính theo m/phút; G97 S100 : Giá trị tính theo vòng/phút

- Thông tin về bước tiến dao F (còn gọi là chức năng chọn bước tiến dao) : Ví dụ F0.2; F 120

Con số đứng sau chữ F chỉ giá trị bước tiến dao theo mm/vòng hoặc mm/phút

G98 F0.2 : Giá trị tính theo mm/vòng; G99 F10 : Giá trị tính theo mm/phút

Nếu không có G98 hay G99 thì máy tiện sẽ mặc định chọn là mm/vòng, máy phay sẽ mặc định chọn là mm/phút

- Thông tin về dao T: Ví dụ T0101 (Chỉ dao số 1 và bộ nhớ dao số 1)

Khi gá dao xong, trước khi sử dụng dao đó phải tiến hành xác định

vị trí dao với các giá L X35 Y20 ( dịch chuyển dao theo đường thẳng

đến vị trí X=35; Y = 20)

Kiểu dịch chuyển:

L – Dịch chuyển dao theo đường thẳng

C – Dịch chuyển dao theo đường cung tròn khi biết vị trí tâm cung

CR – Dịch chuyển đao theo đường cung tròn trong toạ độ cực v.v

* Thông tin vận hành bao gồm:

trị Xi và Zi theo từng dao và lưu vào bộ nhớ dao

Giá trị Xi và Zi được xác định từ mũi dao đến điểm chuẩn gá dao E ối với các máy có trang bị bộ cảm biến đo dao ( sensor) thì các giá trị đo được đối với từng dao sẽ được tự động cập nhật vào trong bảng ối với các máy không có bộ đo dao thì xác định bằng cách tiện thử đường kính, mặt đầu xong đo đường kính vừa tiện được để xác định giá trị và nhập vào bộ nhớ dao

- Thông tin khác M (còn gọi là lệnh phụ trợ) : Ví dụ M03; M05; M30: là các thông tin cho trục chính quay hay dừng, đóng mở dung dịch làm mát

Một số chú ý:

- Số hiệu câu lệnh có thể viết hoặc không viết

- ằng sau giá trị toạ độ có thể có dấu chấm hoặc không có tuỳ theo hệ điều khiển ( một số hệ điều khiển, nếu không có dấu chấm, máy tính sẽ hiểu đơn vị đo là m)

- Trong một câu lệnh, không nhất thiết phải đầy đủ các thành phần trên Thành phần không thay đổi so với câu lệnh trên thì không cần phải viết

- Cuối câu lệnh thường có dấu chấm phảy (;)

1.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy tiện

1.2.1 Trên thế giới

Tiện là phương pháp gia công cắt gọt (tức là cắt bỏ đi một lớp vật liệu)

để tạo nên hình dạng mặt gia công bằng hai chuyển động gọi là chuyển động tạo hình: chuyển động quay tròn của chi tiết và chuyển động tịnh tiến của dao Chuyển động quay tròn của chi tiết là chuyển động chính tạo nên vận tốc cắt, chuyển động tịnh tiến của dao nhằm giúp cho chuyển động chính tạo nên chiều dài bề mặt gia công

Trên thế giới có rất nhiều công trình khoa học trong việc xây dựng và phát triển lý thuyết cắt gọt kim loại như nhà khoa học Liên Xô (cũ) như Giáo

sư, Viện sĩ V.A Arsinop, Giáo sư G.C Andrev, V.F obrov , các nhà khoa học Mỹ như oston O.W, Ernst H, Merchant M.E

Nhiều công trình đi sâu nghiên cứu cắt gọt chuyên dùng như: phay, tiện của G.C Andrev, A.V Rudnev, V.F obrov; cơ sở lý thuyết mài nhẵn của E.H Maclov đã đưa ra những phân tích cụ thể về động học các quá trình cắt gọt ó là những công trình lớn bao gồm các vấn đề về lý thuyết và những kinh nghiệm thực tế trong gia công kim loại trên thế giới lúc đó ít có công trình nghiên cứu tương tự nào ra đời

Lý thuyết cắt gọt kim loại đi sâu nghiên cứu về quá trình tạo phoi, các lực phát sinh trong quá trình gia công, hiện tượng nhiệt sinh ra trong quá trình cắt, hiện tượng lẹo dao, vật liệu làm dao và chế độ cắt khi gia công,… những đại lượng này rất cần thiết, chúng làm cơ sở cho việc lựa chọn hình dáng, tính toán kích thước của các công cụ cắt, tính toán thiết kế và sử dụng hợp lý các thiết bị và các công cụ gia công để từ đó cho ra sản phẩm có năng suất tốt nhất

Quá trình cắt gọt vật liệu theo hướng kết hợp lý thuyết và thực nghiệm

đã được các nhà khoa học trên thế giới tiến hành nghiên cứu như: M.P Semko, E.M.Trent; Granôpxki (Nga);V Gazda (Tiệp Khắc (cũ); P Korecky (Pháp); J Shinozuka (Nhật); hattacharya A (Ấn ộ) với những kết luận quan trọng về các sơ đồ cắt động học, sự tạo phoi, các yếu tố ảnh hưởng tới lực cắt

Vào thập kỷ 70 của thế kỷ XX, lý thuyết cắt gọt kim loại ngày càng được hoàn chỉnh với những công trình nghiên cứu mới về các lực phát sinh trong quá trình gia công kim loại bằng cơ học được nghiên cứu đầy đủ hơn và chính xác hơn về những cơ sở vật lý của quá trình cắt, hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt Lực cắt đơn vị và các qui luật của lực cắt được xác định thông qua công thức lý thuyết [7, 13]

Chế độ cắt được đặc trưng bởi ba thông số: vận tốc cắt, lượng chạy dao

và chiều sâu cắt Chế độ cắt ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng gia công, tiêu hao năng lượng và năng suất các máy Nhiều công trình của các nhà khoa học

đã tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế độ cắt đến lực cắt, sự hao mòn của công cụ cắt, rung động của hệ thống công nghệ “ Máy - Dao cắt

- ồ gá - Chi tiết gia công” cũng như các hiện tượng lý - hoá xảy ra trong vùng cắt iển hình là công trình của nhà bác học Nga Granôpxki về phân nhóm các sơ đồ cắt động học, công trình của Zorev N.N về các lực cắt trên

các bộ phận của dao cắt, các công trình của các nhà khoa học ức Kronenberg, Friedrich, Hippler… về các qui luật cơ bản của lực cắt, các công trình lý thuyết và thực nghiệm của các nhà khoa học Sokolovski, Kasirin, Tlusty, Tolias, hattacharya … đã đi sâu và chính xác hoá nhận thức về nguyên lý và qui luật tự rung khi gia công, hay các công trình của các nhà khoa học Ostermann, Laladze, Malkin, Smith về phương pháp giải tích của trường nhiệt độ trong dụng cụ cắt, phoi và chi tiết gia công

Nguyên lý hoạt động, cấu tạo, tính năng công nghệ của các máy công

cụ, máy cắt kim loại nói chung, các máy gia công tiện nói riêng đã được các nhà khoa học nghiên cứu từ khá sớm Năm 1712 ông Nartôp, một thợ cơ khí người Nga [8] đã chế tạo được máy tiện chép hình để tiện các chi tiết định hình Việc chép hình theo mẫu được thực hiện tự động Chuyển động dọc của bàn dao do bánh răng - thanh răng thực hiện Cho đến năm 1798 (86 năm sau) ông Henry Nandsley người Anh mới nghiên cứu thay thế chuyển động này bằng chuyển động của vit me - đai ốc Năm 1873 Spender đã chế tạo được máy tiện tự động có ổ tiếp phôi và trục phân phối mang các cam đĩa và cam thùng Năm 1880 nhiều hãng trên thế giới như Pittler Ludnig Low ( ức), RSK (Anh) đã chế tạo được máy tiện rơvônve dùng phôi thép thanh

Nhằm không ngừng nâng cao khả năng làm việc của các công cụ cắt, nhiều công trình đã đi sâu nghiên cứu động học, động lực học quá trình gia công iển hình là các công trình của G.I.Granovski, A.M Danielian; A.S Kondratiev [13]

Nghiên cứu về máy và thiết bị cắt kim loại, vật liệu phi kim loại các nhà khoa học Spirindonov A.A, Fedorov V ., Molchanov G.I., Aliabiev V.I., Manjốt F.M , Makovski N V ,… [7,15, 18] đã chỉ rõ chất lượng gia công bao gồm chất lượng bề mặt gia công và độ chính xác gia công là những chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng máy và thiết bị, biểu thị sự hoàn thiện kỹ thuật

trong việc sử dụng chúng để tạo ra các sản phẩm Chất lượng gia công phụ thuộc vào nhiều yếu tố, với từng điều kiện sản xuất cụ thể sẽ có các chỉ tiêu đánh giá định lượng thông qua những biểu thức toán học miêu tả sự tác động tương hỗ của những yếu tố ảnh hưởng tới chúng

Nghiên cứu về máy cắt và thiết bị cắt kim loại, vật liệu phi kim loại các nhà khoa học Spirindonov A.A, Fedorov V , Molchanov G.I đã chỉ rõ chất lượng gia công bao gồm chất lượng bề mặt gia công và độ chính xác gia công

là những chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng máy và thiết bị, biểu thị sự hoàn thiện kỹ thuật trong việc sử dụng chúng để tạo ra sản phẩm Chất lượng gia công phụ thuộc vào nhiều yếu tố, với từng điều kiện sản xuất cụ thể sẽ cá các chỉ tiêu đánh giá định lượng thông qua những biểu thức toán học miêu tả

sự tác động tương hỗ của những yếu tố ảnh hưởng tới chúng Công nghệ và thiết bị sản xuất các vật liệu phục vụ sản xuất đã được các nước phát triển trên thế giới như Nga, Mỹ, ức, Nhật, Thuỵ iển nghiên cứu sâu rộng với các dây chuyền sản xuất hiện đại [8] Nhiều hãng sản xuất nổi tiếng như: MAC ( ức) sản xuất các loại máy tiện CNC mã hiệu CJK1640 với khả năng gia công linh hoạt, đường kính chi tiết gia công có thể tới 410 mm, chiều dài chi tiết 800 mm, dải vận tốc vô cấp 8 - 2000 rpm, máy có thiết kế hiện đại, đặc biệt cho phép gia công nhiều chủng loại sản phẩm tinh xảo, vận hành an toàn, tiếng ồn nhỏ, năng suất cao và vận hành dễ dàng, bộ điều khiển FAGOR có giao diện thân thiện, sử dụng ngôn ngữ ISO cùng với hệ thống Simulation hiện đại, dễ hiểu, độ an toàn cao, cổng truyền Pro RS - 232 thích ứng với Windows 98/2000/XP Hãng Fanuuc (Mỹ) chế tạo các máy tiện, khoan liên hợp mã hiệu PDL – T6/8 cho phép gia công nhiều chủng loại sản phẩm tinh xảo, vận hành an toàn, tiếng ồn nhỏ, năng suất cao và dể dàng vận hành, đặc biệt máy có thiết kế hiện đại với bộ điều khiển FAGOR có giao diện thân thiện sử dụng ngôn ngữ ISO cùng với hệ thống Simulation hiện đại, dễ hiểu,

độ an toàn đáng tin cậy, cổng truyền Pro RS - 232 thích ứng với Window 98/2000/XP

Với sự phát triển không ngừng của khoa học – công nghệ, các trang thiết bị dùng cho quá trình gia công cắt gọt ngày càng hiện đại dẫn tới đòi hỏi

sự đầu tư cho sản xuất cả về chất lẫn lượng ngày càng cao Do đó một chế độ công nghệ khôn hợp lý sẽ không khai thác hết khả năng của thiết bị, gây lãng phí lớn và hiệu quả thu được sẽ không đủ bù cho chi phí sản xuất đặc biệt là khấu hao thiết bị Vì vậy một trong những vấn đề mấu chốt cần giải quyết để giảm chi phí gia công là phải nghiên cứu xác định chế độ cắt tối ưu cho từng nguyên công

Vấn đề mô hình hoá và tối ưu hoá quá trình công nghệ gia công cùng với những phương pháp luận hiện đại, nghiên cứu cắt gọt kim loại đã được các nhà khoa học, giáo sư C.C Rudnik, E.I Pheldstein, G Spur, W Koenig, F Klocke, … tập trung nghiên cứu và phát triển mở rộng với nhiều công trình nổi tiếng về tối ưu hoá các quá trình gia công cắt gọt [1, 7]

Chế độ cắt gọt - tổ hợp của 3 thông số cơ bản vận tốc cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt là một trong những vấn đề có tầm quan trọng, đặc biệt là trong nghiên cứu sử dụng thiết bị công nghệ Chế độ cắt hợp lý đã góp phần quyết định đến chất lượng và năng suất gia công Tối ưu hoá quá trình cắt gọt được nghiên cứu và phát triển rất mạnh ở các nước công nghiệp tiên tiến như

ức, Mỹ, Nhật, Nga, Pháp, Thuỵ Sĩ, Pháp, Ở những nước này song song với việc nghiên cứu tối ưu hoá chế độ cắt người ta tiến hành xây dựng ngân hàng

dữ liệu về chế độ gia công cơ để tạo lập cơ sở cho việc tự động hoá chuẩn bị công nghệ iển hình về lĩnh vực này có các công trình nghiên cứu của C.C Rudnik, F Lierath, W Koenig, K Essen, và trong gia công gỗ có A.A.Pizurin, M.S.Rozenblit [ 1, 7]

1.2.2 Ở trong nước

Ở Việt Nam chúng ta, trước đây hệ thống sản xuất cơ khí quá lạc hậu, năng suất thấp, chất lượng kém nhưng giá thành lại cao, sản xuất chưa đáp ứng được thị trường trong nước chứ đừng nói gì đến vươn ra thị trường ngoài nước Nhận thức rõ vấn đề đó, sau ại hội ảng toàn quốc lần thứ VI (1986) với chủ trương đổi mới, nhiều chính sách ra đời đã tạo cho các cơ sở sản xuất, các trường đào tạo,… sự chủ động, sáng tạo Do đó, rất nhiều các trường học, cơ sở sản xuất đã đưa máy gia công có mức độ tự động hoá cao vào sản xuất Và hiện nay các máy điều khiển số đang được sử dụng rộng rãi ở nước

ta để chế tạo các chi tiết cơ khí, đặc biệt là chế tạo khuôn mẫu chính xác, các chi tiết phục vụ công nghiệp quốc phòng Ngoài ra các máy gia công điều khiển số CNC còn được dùng trong nghiên cứu khoa học và đào tạo đại học, sau đại học ở các trường đại học kỹ thuật Ở hầu hết các trường cao đẳng nghề công nghệ và thiết bị CNC đang được triển khai để đào tạo nguồn nhân lực cho sản xuất trong tương lai

Trong công nghiệp chế biến gỗ Việt Nam, do nhiều nguyên nhân khác nhau mà những nghiên cứu về công nghệ, thiết bị CNC còn nhiều hạn chế Tại các cơ sở sản xuất có điều kiện trang bị máy CNC việc nâng cao hiệu quả

sử dụng máy luôn là vấn đề cần giải quyết

Trong nghiên cứu chuyên sâu cũng còn rất ít công trình Gần đây (2013) trường ại học ách khoa Hà Nội có một số công trình nghiên cứu mang tính ứng dụng, chế tạo máy phay CNC 3 trục gia công gỗ phục vụ trùng tu các công trình văn hóa, hay nghiên cứu về ứng dụng xử lý ảnh hường cho máy CNC 3 trục gia công gỗ

Những cơ sở lý thuyết về điều khiển số, thiết bị CNC còn dừng lại ở phạm vi giới thiệu chung trong các tài liệu giáo trình của các tác giả như Trần Văn ịch,Trần Sỹ Túy, … Sự chuyển giao công nghệ ở một số các nước như

ức, Nhật, tại một số trường dạy nghề vẫn còn hạn chế do một mặt về ngoại ngữ, trình độ tay nghề,…

Tuy nhiên trong lĩnh vực nghiên cứu cơ bản và ứng dụng về gia công vật liệu kỹ thuật chúng ta đã có những thành tựu đáng kể như:

Những nghiên cứu về sự tác động tương hỗ giữa công cụ (máy gia công)

và đối tượng gia công kim loại của các tác giả: ành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Tuý với công trình “Nguyên lý gia công vật liệu”, các tác giả đã đưa ra những cơ sở lý luận khoa học về gia công kim loại bằng cắt gọt, gia công các vật liệu khác và phương pháp gia công khác

Về các thiết bị gia công kim loại nói chung, các máy cắt, tiện, phay kim loại nói riêng đã được các nhà khoa học Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn ức Lộc,

Phạm ắp giới thiệu trong tài liệu “Máy cắt kim loại [18].

Các tác giả như Nguyễn Ngọc ào, Trần Thế San, Hồ Viết ình cũng đã chỉ ra các phương pháp tính toán và tra cứu chế độ cắt hợp lý hỗ trợ cho việc

học tập, sử dụng và điều khiển các thiết bị cắt kim loại trong tài liệu “Chế độ

cắt gia công cơ khí”[3]

Nghiên cứu mô tả toán học, sự ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ chế

độ cắt đến chất lượng gia công, giá thành sản phẩm có vai trò quyết định để tạo lập các mô hình toán học của bài toán tối ưu hoá được giới thiệu trong tài

liệu “Tối ưu hoá các quá trình gia công cắt gọt” của PGS-TS Nguyễn Trọng

Bình [1]

Năm 2011, Th.s Nguyễn Văn Chiến thực hiên luận văn với đề tài

"Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chất lượng gia công trên máy

T18A " đã mô hình toán học ảnh hưởng của các thông số chế độ gia công khi

cắt vật liệu thép xây dựng Kết quả nghiên cứu cho thấy chiều sâu cắt, vận tốc cắt ảnh hưởng lớn đến chất lượng gia công

Năm 2012, Th.s Nguyễn Thị Hòa thực hiện luận văn: “Nghiên cứu ảnh

hưởng của một số yếu tố chế độ cắt đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng bề mặt gia công trên máy tiện CZ6240A” Kết quả của đề tài đã xác

định được các thông số công nghệ tối ưu khi tiện mặt trụ ngoài trên máy tiện

CZ6240A Cùng năm đó, ThS Nguyễn Thị Thủy thực hiện luận văn: Nghiên

cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố chế độ cắt đến chi phí năng lượng riêng

và chất lượng gia công trên máy tiện CNC – CTX310” ề tài đã xác định

được mức độ và qui luật ảnh hưởng của một số yếu tố chủ yếu thuộc chế độ cắt tới các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật của quá trình gia công chi tiết máy trên máy tiện CTX 310

1.3 Kết luận chương

Lĩnh vực cơ khí chế tạo nói chung và ngành tiện nói riêng có những phát triển đáng kể Tuy nhiên, từ khi bước sang cơ chế thị trường, ngành cơ khí nước nhà đã bộc lộ nhiều yếu kém, trong đó vấn đề lớn nhất là khả năng cạnh tranh của ngành rất hạn chế ngay cả ở thị trường trong nước Thị trường tiêu thụ sản phẩm bị thu hẹp, không đủ sức cạnh tranh với hàng ngoại nhập, hoạt động kinh doanh gặp rất nhiều khó khăn

Nghiên cứu cơ bản về các quá trình cắt gọt vật liệu kim loại đã được thực hiện khá công phu và đầy đủ ở trên thế giới cũng như trong nước, riêng vấn đề nghiên cứu xác định các thông số công nghệ tối ưu khi gia công cắt gọt còn thực hiện chưa nhiều

ã có công trình nghiên cứu đề cập đến việc xác định các thông số công nghệ khi tiện trên máy CNC, tuy nhiên chỉ giới hạn là gia công mặt trụ ngoài còn trường hợp gia công mặt trụ trong chưa có công trình nào đề cập tới

Từ những phân tích trên một lần nữa cho thấy vấn đề mà luận văn cần giải quyết có tính thời sự và cần thiết

Chương 2 MỤC TIÊU ĐỐI TƯỢNG PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định qui luật ảnh hưởng của một số thông số chủ yếu thuộc chế độ cắt đến chi phí điện năng riêng và chất lượng bề mặt khi tiện mặt trụ trong của chi tiết bạc trên máy tiện CNC YT – 10T, từ đó xác định chế độ cắt hợp lý nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả khai thác, sử dụng máy tiện trong đào tạo và sản xuất

2.2 Đ i tượng phạm vi nghiên cứu

2.2.1 Đối tư ng nghiên cứu

2.2.1.1 Thiết bị gia công

Thiết bị nghiên cứu được sử dụng là máy tiện CNC mã hiệu YT – 10T

ây là loại máy sản xuất tại ài Loan và hiện đang được sử dụng phổ biến trong các xưởng gia công cơ khí của các công ty và các trường đào tạo chuyên ngành kỹ thuật và đào tạo nghề cơ khí ở nước ta

Máy tiện CNC mã hiệu YT – 10T Model 2014 có cấu tạo chung như hình 3.1 Máy do hãng ài Loan (Taiwan) sản xuất Thiết bị này hiện đang được sử dụng phục vụ thực hành gia công cơ khí tại xưởng CNC, khoa Cơ khí, trường Cao đẳng nghề Cơ giới và Thủy lợi

Trên máy tiện CNC YT – 10T có thể dùng các loại dao tiện gia công mặt phẳng, mặt trụ ngoài và trong, mặt côn, mặt định hình và hoa văn, mặt đầu mút và gờ, cắt rãnh, cắt ren và gia công lỗ,…Quá trình gia công được thực hiện tự động theo chương trình đã lập sẵn

4 Khoảng cách từ bàn máy tới

2.2.1.2 Vật liệu, chi tiết gia công và dao cắt

ề tài không nghiên cứu tất cả các vật liệu kim loại, cũng không nghiên cứu ở nhiều loại dao cắt khác nhau mà chỉ tập trung nghiên cứu loại vật liệu phổ biến trong ngành cơ khí là thép C45.Thép C45 là thép các bon, có hàm lượng cacbon là 0,45 Thép C45 được xếp vào loại vật liệu có tính cacbon trung bình, thường được dùng thiết kế trục, bánh răng

Theo Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) 8301:2009, thành phần hóa học và cơ tính của thép C45 được quy định tương ứng trong các ảng 3.2 và ảng 3.3

Bảng 3.2 - Thành phần hoá học của thép Các on ch t ư ng C45

Bảng 3.3- Cơ tính của thép C45

- Chi tiết gia công được chọn là tiện mặt trụ trong của chi tiết bạc

- Dao tiện được lựa chọn là một chủng loại, vật liệu làm dao là hợp kim cứng AC 830P