luận văn Chất lượng và độ bền của chi tiết trong công nghệ hàn

Mô hình toán học xác định mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt với chế độ cắt

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác Trừ các phần tham khảo đã được nêu rõ trong Luận văn.

Tác giả

Nguyễn Quốc Khá

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn GS TS: Trần Văn Địch, người đã hướng dẫn vàgiúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn.Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo và Viện đào tạo Sau đại học,Viện Cơ khí của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi đểhoàn thành bản Luận văn này

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi saisót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhàkhoa học và các bạn đồng nghiệp

-Lời cam đoan 1

Lời cảm ơn 2

Mục lục các ký hiệu và chữ viết tắt 3

Các ký hiệu và chữ viết tắt 5

Danh mục các bảng biểu 7

Danh mục các hình vẽ và đồ thị 8

PHẦN MỞ ĐẦU 9

Chương 1 - CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY 14

1.1 Các yếu tố đặc trưng của chất lượng bề mặt 14

1.1.1 Chất lượng hình học của bề mặt gia công 14

1.1.2 Tính chất cơ lý của lớp bề mặt gia công 17

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết 19

1.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt 19

1.2.2 Các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ biến cứng lớp bề mặt 23

1.2.3 Ảnh hưởng đến ứng suất dư bề mặt 25

1.3 Phương pháp đảm bảo chất lượng bề mặt 25

1.3.1 Phương pháp đạt độ nhẵn bề mặt 25

1.3.2 Phương pháp đạt độ cứng bề mặt 26

1.3.3 phương pháp đạt ứng suất dư bề mặt 27

1.4 Nhận xét 27

Chương 2 - TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CNC 29

2.1 Khái quát về máy công cụ CNC 29

2.1.1 Lịch sử phát triên của máy công cụ CNC 29

2.1.2 Đặc điểm của máy công cụ CNC 30

2.2 Khái quát về hệ thống điều khiển CNC 31

2.2.1 Khái niệm hệ điều khiển số 31

2.2.2 Các dạng điều khiển số 31

2.2.3 Hệ điều khiển CNC( Computer Numerical Control) 32

2.2.4 Một số hệ điều hành 33

2.3 Máy tiện CNC – Đặc điểm, kết cấu 33

2.3.1 Sơ lược về máy tiện CNC 33

2.3.2 Phân loại máy tiện CNC 34

Chương 3 - THÉP CACBON VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ 36

3.1 Những đặc tính của thép cacbon 36

3.1.1 Khái niệm: 36

3.1.2 Tính chất: 36

3.1.3 Thành phần hoá học 37

3.1.4 Ảnh hưởng của cacbon tính chất và công dụng của thép thường 38

3.1.5 Ảnh hưởng của các tạp chất 39

3.2 Phân loại thép cacbon 40

3.2.1 Phân loại theo chất lượng: 40

3.2.2 Phân loại theo thành phần cacbon 41

3.3 Tiêu chuẩn thép cacbon 44

3.3.1 Tiêu chuẩn Việt Nam: 44

3.3.2 Tiêu chuẩn các nước 47

Chương 4 - NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CỦA CHI TIẾT KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY TIỆN CNC 50

4.1 Khái quát về nghiên cứu các thông số công nghệ 50

4.2 Thiết kế thí nghiệm 51

4.3 Mô hình toán học xác định mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt với chế độ cắt 55

4.4 Thực nghiệm với mẫu thép cacbon C45 57

4.4.1 Kiểm tra tính đồng nhất của thực nghiệm 58

4.4.2 Tính các hệ số của phương trình hồi quy 60

4.4.3 Xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ của S, V, t đến Ra 63

4.5 Kết luận chương 4 65

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

PHỤ LỤC 70

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

4

-Ký hiệu Nội dung Thứ

nguyên

Rz - Chiều cao nhấp nhô theo 10 điểm của prôfin m

Si - Bước trung bình của nhấp nhô theo đỉnh mSmi - Bước trung bình của nhấp nhô theo prôfin m

ypmi - Chiều cao đỉnh thứ i trong 5 đỉnh cao nhất myvmi - Chiều cao đỉnh thứ i trong 5 đỉnh thấp nhất m

-1a - Giới hạn bền mỏi khi không có ứng suất dư N/mm2

-1b - Giới hạn bền mỏi khi có ứng suất dư N/mm2

-K Số thí nghiệm song song được thực hiện trong

-cùng một điều kiện

NC (Number Control) – Điều khiển số

CNC (Computer Numerical Control) – Điều khiển số có sự trợ giúp của máy tínhMCU (Machine Control Unit) – Hệ điều khiển máy

ATC (Automatic Tool Changer)

CAD (Computer Aided Design) – Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính

CAM (Computer Aided Manufacturing) – Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

2 1.2 Cấp độ nhẵn ứng với các phương pháp gia công 25

3 1.3 Mức độ và chiều sâu biến cứng của các phương pháp gia

5 3.2 Thành phần hóa học và cơ tính của thép cacbon tốt 44

6 3.3 Cơ tính của thép cacbon thường loại A của Việt nam và

8 3.5 Thành phần hóa học thép cacbon tốt của Nhật 49

11 4.3 Ma trận thự nghiệm của các thông số đầu vào của thí

12 4.4 Kết quả đo độ nhám với mẫu thực nghiệm thép C45 58

13 4.5 Bảng kiểm tra tính đồng nhất của thực nghiệm thép C45 58

6

-14 4.6 Hệ số phương trình hồi quy mẫu thép C45 60

4 `1.4 Ảnh hưởng của hình dáng hình học của dụng cụ cắt và

chế độ cắt đến nhấp nhô bề mặt khi tiện 20

Ảnh hưởng của lượng chạy dao S đối với chiều sâu biếncứng tc, tùy theo loại vật liệu gia công và vật liệu làmdụng cụ cắt

21

6 1.6 Ảnh hưởng của vận tốc cắt (V) đến chiều cao nhấp nhô

8 1.8 Ảnh hưởng của lượng tiến dao (S) và bán kính lưỡi cắt (r)

9 1.9 Ảnh hưởng của góc trước tới lớp biến cứng bề mặt 24

13 3.1 Ảnh hưởng của cacbon đến cơ tính của thép thường 38

19 4.5 Đồ thị quan hệ Ra – V – t khi gia công thép C45 63

20 4.6 Đồ thị quan hệ Ra –V - S khi gia công thép C45 64

21 4.7 Đồ thị quan hệ S, t , Ra Khi gia công vật liệu thép C45 64

8

-PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Các chi tiết máy có độ chính xác, chất lượng bề mặt và độ bền cao là cơ sởcho sự ra đời các loại thiết bị máy móc, thiết bị hiện đại có chất lượng cao (Độchính xác, độ tin cậy, độ bền cao ) Đặc biệt khi Việt Nam ra nhập tổ chứcthương mại thế giới WTO, hòa nhập với nền kinh tế thế giới, do đó việc gia côngđáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế và đảm bảo tính cạnh tranh trên thị trường là mộtđòi hỏi tất yếu đặt ra cho các nhà công nghệ Việc chọn máy móc và chế độ giacông hợp lý là một trong những yếu tố quan trọng nhất để đảm bảo chất lượng vàgiá thành của sản phẩm

Mặt khác những thông tin khoa học được xuất bản phần lớn mang tính lýthuyết và định hướng, để có được các thông tin mang tính định lượng, chi tiết cụ thểthì ta phải làm rất nhiều thí nghiệm, tốn thời gian và tiền bạc nên rất khó để cáctrung tâm nghiên cứu nước ngoài cũng như trong nước công bố, do vậy muốn tiếpcận được các thông tin này thì cần phải mua lại với giá rất cao Tuy nhiên cũng córất nhiều tài liệu, sổ tay với các số liệu phần lớn từ các công trình nghiên cứu cũ vàkhông chứa đủ thông tin do điều kiện thí nghiệm khác xa với công nghệ hiện nay.Trong những năm trở lại đây ở Việt Nam có xu hướng sử dụng máy gia côngcắt gọt hiện đại được điều khiển theo chương trình số (NC, CNC) như máy tiện,

máy phay 3 trục, 4 trục, 5 trục, máy phay tốc độ cao (High – Speed - Cutting), trung

tâm gia công tiện – phay v.v để nâng cao chất lượng và giảm giá thành sản phẩm.Thực tế cho thấy là chất lượng đã được nâng cao, áp lực công việc của người thợgiảm, nhưng giá thành chưa giảm, thậm chí chi phí gia công còn cao hơn nhiều sovới máy vạn năng Có rất nhiều nguyên nhân của sự tăng chi phí đó, nhưng nguyênnhân chính là các nhà công nghệ chưa chọn được chế độ cắt phù hợp cho nhóm máynày Do đó việc nghiên cứu để lựa chọn chế độ cắt phù hợp cho nhóm máy CNC làmột yêu cầu cấp thiết đặt ra cho các nhà nghiên cứu

Chất lượng của chi tiết chính là khả năng làm việc của nó, khả năng làm việccủa chi tiết máy chịu ảnh hưởng quyết định bởi các thông số về chất lượng bề mặt

làm việc Vì vậy muốn đạt được khả năng làm việc của chi tiết máy được hiệu quảnhất thì phải đảm bảo yêu cầu về chất lượng bề mặt, để giải quyết vấn đề đó thì taphải tìm được mối quan hệ giữa các thông số chất lượng bề mặt như Ra, Rz, vớicác điều kiện gia công như chế độ cắt (V, t, S), thông số hình học của dao Dựavào mối quan hệ đó thì người làm công nghệ có thể điều khiển các thông số côngnghệ của máy và dao để đảm bảo chất lượng bề mặt chi tiết máy trong quá trình gia

công, từ đó dẫn đến tăng năng suất do (Khai thác được tối đa công suất của máy) và

hạ giá thành sản phẩm tiến tới tối ưu hóa quá trình cắt gọt trên máy đó

Về công dụng của vật liệu thép cacbon thông thường trong chế tạo máy thìthường được dùng để chế tạo các chi tiết trục, bánh răng

Xuất phát từ những đặc điểm và tình hình trên tác giả chọn đề tài:

“ Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến độ nhám bề mặt khi tiện thép cacbon trên máy tiện CNC ”

Việt Nam có xu hướng sử dụng máy CNC ngày càng nhiều, do yêu cầu cấpthiết của thực tế sản xuất, nên những đề tài nghiên cứu ứng dụng nhằm khai tháchiệu quả máy CNC là khá lớn trong các đề tài nghiên cứu khoa học, luận án tiến sỹ,

luận văn thạc sỹ, có thể kể đến: Phan Công Trình, Nghiên cứu các ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết máy khi gia công trên máy phay CNC, Luận văn cao học, ĐHBKHN (2006); Trần Xuân Việt, Phạm Văn Bổng, Khảo sát thực nghiệm về ảnh hưởng của các thông số công nghệ V, t, S đến lực cắt trên máy tiện CNC, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 105 (12/2005); Hà Quang Sáng , Xác lập mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt với các thông số công nghệ khi gia công vật liệu có tính dẻo cao trên máy tiện CNC, Luận văn thạc sỹ, ĐHBK-HN (2006);

10

-Nguyễn Quốc Tuấn, Điều khiển các thông số công nghệ để đảm bảo chất lượng bề mặt chi tiết máy khi gia công vật liệu Nhôm và hợp kim Nhôm trên máy phay CNC, Luận văn thạc sỹ, ĐHBK-HN (2007); Nguyễn Thị Linh, Nghiên cứu chất lượng bề mặt gia công khi mài thép SUJ 2 bằng đá mài CBN trên máy mài phẳng, Luận văn

thạc sỹ, ĐHKTCN – Thái Nguyên……

Trong nhóm đề tài trên có nhiều đề tài trực tiếp nghiên cứu ảnh hưởng của một

số yếu tố công nghệ đến độ nhám bề mặt, điều đó chứng tỏ việc nghiên cứu ảnhhưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết máy là rất quantrọng

3 Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

3.1 Mục đích nghiên cứu.

- Mục đích nghiên cứu là: Đánh giá chất lượng bề mặt chi tiết khi gia côngthép cacbon thông thường trên máy tiện CNC CTX200E, từ đó xác lập mối quan hệgiữa các thông số độ nhám bề mặt với chế độ cắt để người làm công nghệ điềukhiển máy gia công với chế độ cắt phù hợp theo độ nhám yêu cầu

- Dùng làm tài liệu tham khảo cho sản xuất, giảng dạy và học tập

3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là:

- Chất lượng bề mặt khi gia công thép cacbon thông thường trên máy tiện CNC

- Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt gia công khi gia công vật liệuthép cacbon thông thường trên máy tiện CNC

- Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết máygồm nhiều yếu tố như thông số chế độ cắt, thông số hình học của dao… Phạm vinghiên cứu của đề tài là tìm ra mối quan hệ của chất lượng bề mặt chi tiết máy Ravới các thông số chế độ cắt V, t, S khi tiện vật liệu thép cacbon thông thường trênmáy tiện CNC

- Máy thực nghiệm: là máy tiện CNC CTX 200E của Đức

- Vật liệu gia công là thép cacbon C45

- Vật liệu làm dao là mảnh hợp kim TN150 của WIDIA – GERMANY

- Đối tượng gia công là tiện trụ trơn

- Thiết bị đo độ nhấp nhô tế vi bề mặt của hãng Mitutoyo – Nhật Bản

4 Tóm tắt nội dung thực hiện và đóng góp mới của tác giả

Nội dung nghiên cứu gồm:

- Nghiên cứu khái quát về chất lượng bề mặt gia công và ảnh hưởng của một

số yếu tố công nghệ đến độ nhám bề mặt khi tiện thép cacbon trên máy tiện CNC

- Nghiên cứu khái quát về công nghệ CNC

- Nghiên cứu khái quát về vật liệu thép cacbon

- Đánh giá chất lượng bề mặt khi tiện trên máy tiện CNC;

- Thực nghiệm với điều kiện thực tế, đo và kiểm tra kết quả thực nghiệm, xử

lý số liệu, xây dựng mô hình thực nghiệm về quan hệ giữa độ nhám bề mặt gia côngvới chế độ cắt khi tiện vật liệu thép cacbon trên máy tiện CNC;

Với ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tế của luận văn sau khi hoàn thành sẽ cónhững đóng góp đáng kể cho các nhà công nghệ

Ý nghĩa khoa học: Bằng cơ sở lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, luận văn đưa

ra được hàm toán học mô tả mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt và thông số chế độcắt để làm cơ sở cho các nhà công nghệ chọn chế độ cắt sau đó điều khiển nó theoyêu cầu của mình và cũng làm cơ sở cho các quá trình nghiên cứu khác và hỗ trợthiết kế các phần mềm trợ giúp cho điều khiển chế độ cắt

Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu trên của tác giả sẽ đóng góp thêm vào

ngân hàng tra cứu cho các nhà công nghệ trong quá trình khai thác và sử dụng máytiện CNC với hiệu quả cao nhất để gia công chi tiết đảm bảo yêu cầu của chất lượng

bề mặt

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 soạn một chương trình NC chomáy và khai thác triệt để máy hơn góp phần vào việc nâng cao năng suất và hạ giáthành sản phẩm Đây là một yếu tố quan trọng và có ý nghĩa đối với sự phát triểntrong dạy học và sản xuất

12

-Đạt được khả năng cho năng suất cao nhất nhưng vẫn đảm bảo chất lượng bềmặt theo yêu cầu trong sản xuất.

5 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp vớithực nghiệm:

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

- Tiến hành thí nghiệm và xử lý số liệu thí nghiệm

- Phân tích và đánh giá kết quả

Chương 1CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY

Chất lượng sản phẩm là một chỉ tiêu quan trọng phải đặc biệt quan tâm khichuẩn bị công nghệ chế tạo sản phẩm, nó có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng làmviệc của chi tiết máy Chất lượng sản phẩm trong nghành chế tạo máy bao gồm chấtlượng chế tạo chi tiết và chất lượng của các chi tiết lắp ghép với nhau thành sảnphẩm hoàn chỉnh Đối với các chi tiết máy thì chất lượng chế tạo chúng được đánhgiá bằng các thông số sau đây:

- Độ chính xác về kích thước các bề mặt

- Độ chính xác về hình dáng các bề mặt

- Độ chính xác về vị trí tương quan các bề mặt

- Chất lượng bề mặt

1.1 Các yếu tố đặc trưng của chất lượng bề mặt

Khả năng làm việc của chi tiết máy phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của lớp

bề mặt Các yếu tố đặc trưng cho chất lượng bề mặt chi tiết máy bao gồm:

1.1.1 Chất lượng hình học của bề mặt gia công

Bề mặt sau khi gia công không bằng phẳng một cách lý tưởng mà có nhữngnhấp nhô Những nhấp nhô này là do quá trình biến dạng dẻo của bề mặt chi tiết khi

14

- Những nhấp nhô có tỷ số giữa bước nhấp nhô (p) và chiều dài nhấp nhô (h) béhơn hoặc bằng 50 (p/h<=50) thì thuộc về nhám bề mặt.

- Những nhấp nhô mà (50<p/h<=1000) thuộc về sóng bề mặt

- Những nhấp nhô mà (1000<p/h) thuộc về sai lệch hình dạng

- Nhám bề mặt là một thông số hình học có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sửdụng của chi tiết máy

a Độ nhấp nhô tế vi : Theo tiêu chuẩn TCVN2511-95, để đánh giá độ nhám người

- Sai lệch số học trung bình của prôfin, Ra: là trị số số học trung bình của cácgiá trị tuyệt đối của sai lệch prôfin trong giới hạn chiều dài chuẩn Sai lệch prôfin làkhoảng cách từ các điểm trên prôfin thực đến đường trung bình, đo theo phươngpháp tuyến với đường trung bình Đường trung bình của (m) là đường chia prôfintheo hai phần có có diện tích giới hạn (phần gạch đứng) bằng nhau.

16

-Ngoài hai chỉ tiêu quan trọng là Rz và Ra, Tiêu chuẩn còn đưa ra chỉ tiêu Rmax(là chiều cao nhấp nhô lớn nhất trong chiều dài xét) để đánh giá các bề mặt làm việcquan trọng.

b Độ sóng

Độ sóng bề mặt là chu kỳ không bằng phẳng của bề mặt chi tiết máy đượcquan sát trong phạm vi lớn hơn độ nhám bề mặt (từ 1 đến 10 mm) Độ sóng bề mặtthường xuất hiện khi gia công có rung động của hệ thống công nghệ, quá trình cắtkhông liên tục, dụng cụ cắt bị đảo Thông thường độ sóng xuất hiện khi gia côngchi tiết có kích thước lớn và trung bình bằng các phương pháp tiện, phay và mài

Bảng 1.1 C p nh n bóng theo TCVN2511 - 95 ấp nhẵn bóng theo TCVN2511 - 95 ẵn bóng theo TCVN2511 - 95Cấp nhẵn bóng Rz lớn nhất, m Ra lớn nhất, m Chiều dài chuẩn l, mm

-1.1.2 Tính chất cơ lý của lớp bề mặt gia công

Tính chất cơ lý được biểu thị bằng độ cứng bề mặt, sự biến đổi cấu trúc tinhthể lớp bề mặt, chiều sâu lớp biến cứng bề mặt

a Hiện tượng biến cứng lớp bề mặt.

Trong quá trình gia công dưới tác dụng của lực cắt làm xô lệch mạng tinh thểcủa kim loại lớp bề mặt, gây biến dạng dẻo ở vùng trước và sau lưỡi cắt Phoi kimloại được tạo ra do biến dạng dẻo của các hạt kim loại trong vùng trượt Giữa cáchạt tinh thể kim loại xuất hiện ứng suất Thể tích riêng và mật độ kim loại giảm ở

vùng cắt Giới hạn bền, độ cứng, độ giòn của lớp bề mặt được nâng cao Đồng thờitính dẫn từ của lớp bề mặt cũng thay đổi Nhiều tính chất khác của lớp bề mặt cũngthay đổi Kết quả tổng hợp là lớp bề mặt bị cứng nguội, chắc lại và có độ cứng tế vicao.

Mức độ biến cứng, chiều sâu lớp biến cứng phụ thuộc vào tác dụng của lựccắt, mức độ biến dạng dẻo của kim loại và ảnh hưởng nhiệt trong vùng cắt Lực cắttăng làm tăng mức độ biến dạng dẻo làm tăng mức độ biến cứng và chiều sâu lớpbiến cứng của bề mặt Nhiệt cắt hạn chế hiện tượng biến cứng bề mặt Như vậy mức

độ biến cứng của lớp bề mặt phụ thuộc vào tỷ lệ tác động của hai yếu tố lực cắt vànhiệt sinh ra trong vùng cắt

b Ứng suất dư trong lớp bề mặt

Khi gia công trong lớp bề mặt chi tiết xuất hiện ứng suất dư Trị số, dấu vàchiều sâu phân bố của ứng suất dư trong lớp bề mặt phụ thuộc vào điều kiện giacông cụ thể Các nguyên nhân chính gây ra ứng suất dư trong lớp bề mặt gia côngbao gồm :

- Khi cắt một lớp mỏng vật liệu trường lực gây ra biến dạng dẻo không đều ởtừng khu vực trong lớp bề mặt Khi trường lực mất đi, biến dạng dẻo gây ra ứngsuất dư trong lớp bề mặt

- Biến dạng dẻo khi cắt làm chắc lớp kim loại bề mặt, làm tăng thể tích lớp kimloại mỏng ở ngoài cùng Lớp kim loại bên trong do không biến dạng dẻo nên vẫngiữ được thể tích bình thường Lớp kim loại bên ngoài có xu hướng tăng thể tíchnhưng không tăng được nên gây ra ứng suất nén, để cân bằng lớp bên trong gây raứng suất kéo

- Nhiệt sinh ra tại vùng cắt nung nóng cục bộ lớp bề mặt, làm giảm môđun đànhồi của vật liệu Sau khi cắt lớp bề mặt nguội nhanh, co lại gây ra ứng suất dư kéo,

để cân bằng lớp trong gây ra ứng suất dư nén

- Kim loại chuyển pha và nhiệt cắt làm thay đổi cấu trúc lớp kim loại bề mặt,dẫn đến sự thay đổi về thể tích của kim loại Lớp kim loại nào hình thành cấu trúc

18

-có thể tích riêng lớn sẽ sinh ra ứng suất dư nén; lớp kim loại nào hình thành cấu trúc

có thể tích riêng nhỏ sẽ sinh ra ứng suất dư kéo

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết

Trạng thái và tính chất bề mặt chi tiết máy trong quá trình gia công do nhiềuyếu tố công nghệ quyết định

Tính chất cơ lý của lớp bề mặt chi tiết máy bị thay đổi dưới tác dụng của lựccắt và nhiệt sinh ra trong vùng cắt Ở các phương pháp cắt gọt (tiện, phay, khoan,

…) thì tác động của lực cắt đối với tính chất cơ lý của lớp bề mặt thường mạnh hơntác động của nhiệt cắt Khi mài thì tác động của nhiệt cắt đến tính chất cơ lý của lớp

bề mặt mạnh hơn nhiệt cắt Đối với các phương pháp gia công biến dạng dẻo thì cóhiện tượng thoát cacbon ở lớp bề mặt

Nói chung, quá trình hình thành tính chất hình học và cơ lý của lớp bề mặt rấtphức tạp Sau đây chỉ xét các yếu tố cơ bản nhất

1.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt

1.2.1.1 Ảnh hưởng của các yếu tố hình học của dụng cụ cắt và chế độ cắt.

Mối quan hệ giữa các thông số hình học của dụng cụ cắt và chế độ cắt đối vớichất lượng bề mặt chi tiết máy đã được nhiều tài liệu đề cập đến [5,8] Người ta đãxác định được ảnh hưởng của lượng tiến dao S, bán kinh mũi dao r, chiều dày phôinhỏ nhất hmin đến độ nhám bề mặt bằng các công thức quan hệ (1.4) và (1.5)

Với S > 0,15 mm/vg thì :

2 z

S R 8r

Hình 1.3 [8], đường cong 1 biểu diến mối quan hệ tổng quát giữa Rz, S và r,

cụ thể là trong phạm vi giá trị lượng chạy dao S > 0,15 mm/vòng

0 0,05 0,10 0,15 S (m/vg)

Ra(m)

0,20

Hình 1.3 - Quan hệ giữa chiều cao nhấp nhô

và lượng tiến dao khi tiện.

12

3

Hình 1.4 - Ảnh hưởng của hình dáng hình học của dụng cụ cắt và chế độ

cắt đến nhấp nhô bề mặt khi tiện

Đường cong 2 biểu thị mối quan hệ thực nghiệm, kể cả phạm vi giá trị lượngchạy dao S nhỏ hơn (S < 0,1 mm/vòng) Từ đường cong 2 có thể xác định được mốiquan hệ giữa Rz, S và r, hmin đối với bước tiện tinh và biểu thị bằng đường cong 3.Nếu lượng chạy dao quá nhỏ (S < 0,03 mm/vòng) thì Rz tăng do có hiện tượngtrượt dao

Hình 1.4 là sơ đồ biểu diễn sự phụ thuộc của Rz vào S, , 1 và r Từ hình1.4.a, ta thấy rằng khi lượng chạy dao là S1, dao di chuyển từ vị trí 1 đến vị trí 2 sẽ

20

-Hình 1.5 - Ảnh hưởng của lượng chạy dao S đối với chiều sâu biến cứng t c , tùy

theo loại vật liệu gia công và vật liệu làm dụng cụ cắt.

Hình 1.4.f cho thấy chiều sâu cắt hầu như không ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt.Góc trước của dao  và độ mòn dụng cụ cũng ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt, khigóc trước tăng thì Rz giảm, còn khi độ mòn dụng cụ tăng thì Rz giảm Đối với chiềusâu biến cứng, khi lượng chạy dao nằm trong khoảng từ 0,3 đến 0,5 mm/vòng,người ta xác định được quan hệ với S theo công thức 1.6

tC = C.Sx (m) (1.6)

C, x phụ thuộc vào vật liệu gia công (ví dụ, vật liệu thép 35 thì C = 134 ; x = 0,35.Khi vật liệu là thép 60 thì C = 52 ; x = 0,22) [8]

Hình 1.6 - Ảnh hưởng của vận tốc cắt (V) đến chiều cao nhấp nhô tế vi (R z )

Hình 1.5 [8], biểu diễn mối quan hệ giữa lượng chạy dao S đến chiều sâu biếncứng tc tùy theo vật liệu gia công và vật liệu làm dụng cụ cắt

1.2.1.2 Các nguyên nhân phụ thuộc vào biến dạng dẻo của lớp bề mặt đến Rz.

Khi vật liệu lớp bề mặt chi tiết máy bị biến dạng dẻo mạnh, các cấu trúc tinhthể biến thành cấu trúc sợi làm thay đổi hình dạng và trị số nhấp nhô tế vi Ở kimloại giòn, các hạt tinh thể cá biệt bị bóc rời ra cũng làm thay đổi hình dạng nhấp nhô

tế vi và làm tăng kích thước nhấp nhô tế vi

Đối với vận tốc cắt v, khi gia công thép, vận tốc khoảng (15  20) m/ph thì Rztăng vì ở trong khoảng vận tốc này có xuất hiện lẹo dao Nếu vận tốc cắt tiếp tụctăng đến khoảng (30  60) m/ph thì lực ma sát giữa phôi và lẹo dao lớn hơn lựcbám dính của lẹo dao trên mặt dao, làm cho Rz giảm dần Nếu vận tốc lớn hơn 100m/ph thì lẹo dao không thể hình thành nên độ nhám bề mặt ổn định (hình 1.6)

Khi gia công kim loại giòn (gang), các mảnh vỡ kim loại sẽ trượt lộn xộn lên

bề mặt chi tiết làm tăng độ nhám Nếu cắt với vận tốc cao thì sẽ giảm được độ hiệntượng vỡ vụn của phoi nên sẽ giảm được độ nhám bề mặt

Lượng chạy dao ngoài ảnh hưởng mang tính hình học, còn có ảnh hưởng lớnđến biến dạng dẻo và biến dạng đàn hồi ở bề mặt gia công Hình 1.7 là sơ đồ biểudiễn mối quan hệ giữa lượng chạy dao S và độ nhám Rz khi gia công thép cacbon.

Độ nhám bề mặt khá ổn định khi S nằm trong khoảng (0,02  0,15) mm/vòng Nếu

S < 0,02 mm/vòng thì độ nhám bề mặt tăng do có hiện tượng trượt dao gây biến

22



 =

 +





 A

z

dạng dẻo lớn, nếu lượng chạy dao S > 0,15 mm/vòng thì ảnh hưởng của S mang yếu

tố hình học lớn hơn yếu tố biến dạng nên độ nhám bề mặt sẽ tăng do vết lưỡi cắt đểlại trên bề mặt chi tiết.Ảnh hưởng của các góc của dao :

Ví dụ : Khi bào vì  +  +  = const   tăng,  tăng   giảm  dao sắc thoát phoi dễ  Rz giảm Khi  tăng  ma sát giữa phôi và dao giảm  P giảm  Rzgiảm Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội :

Tưới dung dịch trơn nguội vào vùng cắt để giảm nhiệt, bôi trơn bề mặt giacông, giảm ma sát, giảm mòn dao và thoát phoi dễ  Rz giảm

1.2.1.3 Nguyên nhân do rung động của hệ thống công nghệ đến Rz.

Nguyên nhân gây rung động là do lực cắt không đều

Rung động sẽ tạo ra chuyển động tương đối giữa phôi và dao dẫn đến độ nhám và

độ sóng bề mặt tăng Có thể giảm rung bằng cách tăng độ cứng vững cho hệ thốngcông nghệ, điều chỉnh máy tốt, nâng cao độ chính xác của các cơ cấu truyền động,thay đổi hình dáng hình học của dao sao cho lực cắt giảm theo hướng có rung.1.2.2 Các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ biến cứng lớp bề mặt

Khi thay đổi chế độ cắt bằng cách tăng lực cắt và mức độ biến dạng dẻo thìmức độ biến cứng bề mặt tăng Nếu kéo dài sự tác dụng của lực cắt trên bề mặt kimloại sẽ làm tăng chiều sâu lớp biến cứng bề mặt Khi tiện mức độ biến cứng bề mặtchi tiết gia công sẽ tăng nếu tăng lượng tiến dao S và bán kính mũi dao r (hình 1.8)

Hình 1.9 - Ảnh hưởng của góc trước tới lớp biến cứng bề mặt

[8] Nếu tăng góc trước từ giá trị âm đến giá trị dương thì khả năng thoát phoi dễnên mức độ biến dạng dẻo giảm dẫn đến mức độ và chiều sâu lớp biến cứng bề mặtchi tiết giảm (hình 1.9) [8] Vận tốc cắt có tác dụng rút ngắn thời gian tác động củalực cắt lên bề mặt chi tiết, vì vậy khi tăng lực cắt thì chiều sâu và mức độ biến cứng

sẽ giảm

24

-Hình 1.8 - Ảnh hưởng của lượng tiến dao (S) và bán kính lưỡi cắt (r) đến độ biến cứng bề mặt.

Với lượng tiến dao S = 0,12 mm/vòng.

Với lượng tiến dao S = 0,25 mm/vòng.

Với lượng tiến dao S = 0,50 mm/vòng.

Với lượng tiến dao S = 0,76 mm/vòng.

1.2.3 Ảnh hưởng đến ứng suất dư bề mặt

Nguyên nhân gây ra ứng suất dư bề mặt là do: biến dạng dẻo, biến dạng đànhồi, biến đổi nhiệt, chuyển pha trong cấu trúc kim loại

Nói cung chế độ cắt, hình dáng hình học dụng cụ cắt và dung dịch trơn nguội

là những yếu tố ảnh hưởng nhiều đến sự hình thành ứng suất dư bề mặt chi tiết máy,

kể cả ứng suất tiếp tuyến, pháp tuyến và hướng trục Tuy nhiên quan hệ giữa ứngsuất dư và các yếu tố trên là rất phức tạp

1.3 Phương pháp đảm bảo chất lượng bề mặt

Để đảm bảo chất lượng bề mặt gia công, trước hết phải chuẩn bị hệ thống côngnghệ tốt Ở đây đưa ra phương pháp đảm bảo về độ nhẵn bề mặt, chiều sâu và mức

độ biến cứng bề mặt và ứng suất dư bề mặt

1.3.1 Phương pháp đạt độ nhẵn bề mặt

Có thể chọn phương pháp gia công với chế độ cắt hợp lý để tạo ra độ nhẵn (độnhám) đạt giá trị yêu cầu Bảng 1.2 [5] cho biết các phương pháp gia công cắt gọt

có khả năng tạo ra cấp độ nhẵn tương ứng

Bảng 1.2 C p ấp nhẵn bóng theo TCVN2511 - 95 độ nhẵn ứng với các phương pháp gia công nh n ng v i các ph ẵn bóng theo TCVN2511 - 95 ứng với các phương pháp gia công ới các phương pháp gia công ương pháp gia công ng pháp gia công

1.3.2 Phương pháp đạt độ cứng bề mặt

Chiều sâu và mức độ biến cứng bề mặt phụ thuộc vào phương pháp gia công.Bảng 1.3 cho biết khả năng biến cứng của các phương pháp gia công

Bảng 1.3 C p ấp nhẵn bóng theo TCVN2511 - 95 độ nhẵn ứng với các phương pháp gia công nh n ng v i các ph ẵn bóng theo TCVN2511 - 95 ứng với các phương pháp gia công ới các phương pháp gia công ương pháp gia công ng pháp gia công

Phay bằng dao phay mặt đầu 140  160 40  100

Phay bằng dao phay trụ 120  140 40  80

Mài tròn thép chưa nhiệt luyện 140  160 30  60

Mài tròn thép ít nhiệt luyện 160  200 30  60

Mài tròn thép nhiệt luyện 125  130 20  40

1.3.3 phương pháp đạt ứng suất dư bề mặt

Khi gia công bằng dụng cụ cắt có lưỡi thì ứng suất dư phụ thộc vào biến dạngđàn hồi của vật liệu gia công và dụng cụ cắt, đồng thời cũng phụ thuộc vào chế độcắt thông số hình học của dao và dung dịch trơn nguội

Các thành phần khác nhau trên bề mặt gia công thường có ứng suất dư khácnhau về trị số và dấu, nên ảnh hưởng của chế độ cắt, của thông số hình học dụng cụcắt, của dung dịch trơn nguội đối với ứng suất dư cũng khác nhau

Dựa vào những kết quả nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến ứng suất dưlớp bề mặt của chi tiết gia công có thể kết luận sơ bộ như sau [5] :

- Tăng vận tôc cắt (v) hoặc tăng lượng chạy dao (S) có thể tăng hoặc giảm ứngsuất dư bề mặt chi tiết máy

26

Tăng lượng chạy dao làm tăng chiều sâu có ứng suất dư.

- Góc trước âm gây ra ứng suất dư nén

- Gia công vật liệu giòn bằng dụng cụ cắt có lưỡi gây ra ứng suất dư nén, còngia công vật liệu dẻo thường gây ra ứng suất dư kéo

- Gia công nằng đá mài thường gây ra ứng suất dư kéo, còn gia công bằng đaimài thường gây ra ứng suất dư nén

Các yếu tố của chất lượng bề mặt có ảnh hưởng đến chức năng làm việc củachi tiết theo từng mức độ nhất định Độ biến cứng và chiều sâu biến cứng chủ yếu là

do biến dạng dẻo sinh ra, đối với thép cacbon thông thường là thép cứng nên độbiến dạng dẻo thấp Do đó khi gia công hai loại vật liệu này thì chất lượng bề mặtcần quan tâm đó là độ nhám bề mặt Vì vậy tìm hiểu và khống chế độ nhám bề mặtkhi gia công thép cacbon thông thường là một yêu cầu tất yếu của quá trình giacông

Trong các thông số tác động đến độ nhám bề mặt thì các thông số về chế độcắt ảnh hưởng rõ nét nhất Mặt khác đây là đề tài nghiên cứu ứng dụng để sử dụngmáy CNC có hiệu quả, các thông số về dao cụ, về dung dịch trơn nguội… đã đượcnhiều công trình nghiên cứu và đã được cụ thể bằng các con dao tiêu chuẩn, bằngcác loại dung dịch trơn nguội đã được pha chế sẵn

Do vậy nội dung của đề tài chỉ còn là việc xác định các thông số công nghệảnh hưởng đến độ nhám bề mặt khi gia công thép cacbon thông thường trên máy tiệnCNC Cụ thể là tìm mối liên hệ toán học giữa độ nhám bề mặt với các chế độ cắt

Chương 2

2.1 Khái quát về máy công cụ CNC

2.1.1 Lịch sử phát triên của máy công cụ CNC

Ý tưởng về điều khiển máy bằng các lệnh nhớ, như ngày nay ở các máy CNC

đã xuất hiện từ thế kỷ 14 và nó được phát triển và hoàn thiện dần cho đến ngày nay

- 1808 Tóshep M Jacquard đã dùng bìa tôn đục lỗ để điều khiển các máy dệt(Bìa đục lỗ và vật mang tin)

- 1938 Clause Shannon bảo vệ luận án tiến sỹ ở viện công nghệ MIT nội dungtính toán chuyển giao dữ liệu dạng nhị phân

28

1946 tiến sỹ John W Mauchly đã cung cấp máy tính số điện tử đầu tiên cótên ENIAC cho quân đội Mỹ.

- Chế tạo máy công cụ với 4 luận điểm:

+ Lưu trữ các vị trí đã tính toán ở bìa đục lỗ

+ Các bìa đục lỗ đọc tự động trên máy

+ Các vị trí đọc phải thông báo liên tục và các giá trị trung gian bổ xungphải được tính toán

+ Sử dụng các động cơ SERVO điều khiển chuyển động cho các trục

- 1954 Bendix đã mua bản quyền của Pasons và chế tạo ra bộ điều khiển NChoàn chỉnh đầu tiên có sử dụng các bóng điện tử

- Năm 1954 phát triển ngôn ngữ biểu trưng được gọi là ngôn ngữ lập trình tựđộng ATP

- 1957 Không quân Mỹ trang bị máy CNC đầu tiên ở xưởng chế tạo

- 1960 Kỹ thuật bán dẫn thay thế cho hệ thống điều khiển xung rowle, đènđiện tử

- 1965 Giải pháp thay dụng cụ tự động ATC (Automatic Tool Changer)

- 1968 Kỹ thuật mạch tích hợp IC ra đời có độ tin cậy cao hơn

- 1972 Hệ điều khiển NC đầu tiên có lắp đặt máy tính nhỏ

- 1979 Hình thành khớp nối liên hoàn CAD/CAM – CNC

Ngày nay các máy công cụ CNC đã hoàn thiện hơn với tính năng vượt trội có thểgia công hoàn chỉnh một chi tiết trên một máy gia công hay trung tâm gia công với sốlần gá đặt ít nhất Đặc biệt chúng có thể gia công các chi tiết có bề mặt phức tạp

2.1.2 Đặc điểm của máy công cụ CNC

2.1.2.1 Những nét cơ bản về máy công cụ và máy CNC

- Về cơ bản máy công cụ vạn năng và máy công cụ điều khiển số đều có kếtcấu khung giống nhau, đó là:

+ Thân máy + Đế máy + Bàn trượt + Đầu trục chính

Ngoài ra chúng còn có một số điểm khác nhau, cụ thể:

1 Nguồn động lực - Động cơ 3 pha

thường

- Động cơ DC điều khiển

vô cấp hoặc AC biến tầnđiều khiển vô cấp

- Vít me, đai ốcthường

- Thanh răng, bánh răngyêu cầu có cơ cấu kẹpkhử khe hở

- Vít me, đai ốc bi

- Bằng tay (công tắc,tay gạt cơ khí)

- Bằng máy tính với hệđiều khiển số (bảng điềukhiển và màn hình điềukhiển)

phải thông qua nhiều cơcấu

- Mềm dẻo, linh hoạt cao

- Những ưu điểm nổi bật của máy CNC so với máy thông thường khi sảnxuất loạt vừa và nhỏ:

+ Gia công được những chi tiết phức tạp, độ chính xác gia công ổn định

+ Thời gian lưu thông ngắn hơn do tập trung nguyên công cao, giảm thờigian phụ và tăng được thời gian sản xuất

+ Tính linh hoạt và quy hoạch thời gian sản xuất cao

+ Chi phí kiểm tra và chi phí cho phế phẩm giảm

+ Hiệu suất cao và tăng năng lực sản xuất

+ Do có khả năng tự động hóa cao nên rất thích hợp trên các dây chuyền sảnxuất linh hoạt

30

-2.1.2.2 Kết cấu của máy công cụ CNC

2.2 Khái quát về hệ thống điều khiển CNC

2.2.1 Khái niệm hệ điều khiển số

Là hệ thống điều khiển đặc trưng bởi các đại lượng đầu vào là những tínhiệu số nhị phân, chúng được đưa vào hệ điều khiển dưới dạng một chương trìnhđiều khiển có hệ thống Trong hệ điều khiển số ứng dụng cho điều khiển máy côngcụ,các đại lượng đầu vào là những thông tin, dữ liệu hay số liệu nạp vào

2.2.2 Các dạng điều khiển số

Khi gia công các chi tiết khác nhau thì các bề mặt tạo hình khác nhauđòi hỏi sự chuyển động khác nhau giữa dao và chi tiết Qũy đạo của cácchuyển động này được xác định chính xác thông qua các chỉ dẫn điều khiển.Tuỳ dạng chuyển động của điểm đầu, điểm cuối và quãng đường dịch chuyển

mà ta có các dạng điều khiển khác nhau Các dạng điều khiển đó được phân rathành: điều khiển điểm, điều khiển đoạn hay đường thẳng và điểu khiển biêndạng phi tuyến

2.2.3 Hệ điều khiển CNC( Computer Numerical Control)

2.3.3.1 Phân biệt hệ điều khiển NC và CNC

- Điều khiển NC (Numberical Control)

Đặc tính của hệ điều khiển này là trong đó mỗi mảng linh kiện điện tửriêng lẻ được xác định một nhiệm vụ nhất định, liên hệ giữa chúng phải thôngqua dây nối hàn cứng trên các mạch logic điều khiển

Chức năng điều khiển được xác định chủ yếu bởi phần cứng

- Điều khiển CNC (Computerized Numerical Control)

Điều khiển CNC là một hệ điều khiển có thể lập trình và ghi nhớ Nó bao

gồm một máy tính cấu thành từ các bộ vi xử lý (microprocessor) kèm theo các

bộ nhớ ngoại vi

Đa số các chức năng điều khiển đều được giải quyết thông qua phần mềmnghĩa là các chương trình làm việc có thể được thiết lập trước

Nhờ các chương trình hệ thống CNC mà các máy tính có thể sử dụng để thựchiện những chức năng điều khiển theo yêu cầu

Do các hệ điều khiển hiện đại có nguyên lý cấu trúc và xử lý dữ liệu theodạng điều khiển CNC

2.3.3.2 Đặc trưng cơ bản của điều khiển CNC

Nâng cao tính tự động

Các máy công cụ được trang bị bộ điều khiển CNC có tốc độ dịch chuyển lớn

Do đó tăng được năng suất cắt gọt, giảm tối đa thời gian phụ Khi so sánh mộtmáy công cụ không được trang bị bộ điều khiển CNC với máy được trang bịngười ta nhận thấy năng suất tăng gấp 3 lần

Nâng cao tính linh hoạt

Máy CNC có khả năng thích nghi nhanh với chương trình gia công với cácchi tiết khác nhau Do nguyên lý hoạt động và cấu trúc của nó đã tạo điều kiệngiảm thời gian gia công và hiệu chỉnh công nghệ kỹ thuật

Nâng cao tính tập trung nguyên công

Các máy công cụ CNC có khả năng thực hiện nhiều bước công nghệ hoặc nhiềubứơc nguyên công khác nhau trong một lần gá đặt phôi

Nâng cao tính chính xác và đảm bảo chất lượng gia công

Trong quá trình gia công độ chính xác luôn được đảm bảo ổn định Ngoài ra máyCNC còn có khả năng mô phỏng quá trình cắt gọt nên người vận hành có thể quansát tổng thể trực tiếp các giai đoạn gia công, phát hiện kịp thời sai sót

Nâng cao hiệu quả kinh tế

Máy CNC vừa có khả năng điều khiển trực tiếp trên máy vừa có khả năng lậptrình trên phần mềm nên máy CNC hữu dụng kinh tế ngay cả với xí nghiệp có

32

-quy mô trung bình và nhỏ Ngoài ra CNC có khả năng thay đổi một cách nhanhchóng công nghệ sản xuất nên nó đáp ứng kịp thởi với nhu cầu của thị trường2.2.4 Một số hệ điều hành.

Hiện nay trên thế giới đang sử dụng chủ yếu một số hệ điều hành saucho các máy CNC Đó là: Fanuc, Fagor, Heidenhain, Siemens,…Trong đómột số nước đứng đầu phải kể đến Đức, Đài Loan và Trung Quốc…

2.3 Máy tiện CNC – Đặc điểm, kết cấu

2.3.1 Sơ lược về máy tiện CNC

Máy tiện CNC xuất hiện đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công nghiệp.Việc tiến hành các đường cong, hình phức tạp được thực hiện dế dàng như đườngthẳng, các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn cácthao tác do con người thực hiện được giảm thiểu

Việc tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất với máy CNC tạo nên sự pháttriển đáng kể về chính xác và chất lượng Kĩ thuật tự động của máy tiện CNC giảmthiểu tối đa các sai sót và giúp người thao tác có thời gian cho các công viêc khác.Ngoài ra còn cho phép linh hoạt trong thao tác các sản phẩm và thời gian cần thiếtcho thay đổi máy móc để sản xuất các linh kiện khác

Trong môi trường sản xuất, các máy tiện CNC có thể kết hợp thành một tổ hợp,gọi là cell, để có thể làm nhiều thao tác trên một bộ phận Máy tiện CNC ngày nayđược điều khiển trực tiếp từ các bản vẽ do phần mếm CAM, ( computer – aideddesign ) có thể nói máy tiện CNC gần giống nhất với hệ thống robot công nghiệp, tứclafchungs được thiết kế để thực hiện nhiều thao tác sản xuất (trong tầm giới hạn).2.3.2 Phân loại máy tiện CNC

Máy tiện CNC có nhiều cỡ khác nhau Có loại nhỏ để bàn dùng để giảng dạytrong trường học nhưng cũng có những máy tiện có chiều dài rất lớn dùng trongcông nghiệp nặng Đặc điểm của máy cũng thay đổi đáng kể theo quy mô của máy

Số lượng trục chính và số đầu rơ-vôn-ve cũng như cỡ kích thước phủ bì của khuvực gia công được kết hợp để cho các máy được thiết kế có thể gia công một loại

chi tiết, cấp độ chất lượng và năng suất gia công cụ thể Trên hình 2.1 là hình dáng

bên ngoài của một Máy tiện CNC cỡ nhỏ

Hình 2.1: Máy tiện CNC cỡ nhỏ

Hình 2.2: Máy tiện CNC cỡ lớn

Kết cấu máy tiện CNC thay đổi đáng kể tùy thuộc vào lực cắt, lượng chạy dao

và tốc độ cắt Loại máy với kiểu thiết kế có bệ máy phẳng (flat-bed) truyền thống đãđược thay thế bởi loại bệ máy nghiêng (slant-bed) và thẳng đứng (vertical-bed)

Số lượng trục trên các máy CNC từ 2-6 theo quy ước thông thường cho máytiện CNC thì:

+ Trục Z: trùng với trục chính và chiều dương hướng ra xa khỏi ụ trục chính + Trục X: vuông góc với trục z thường là trục cho chuyển động của bàn trượt ngang + Trục C: trục có chuyển động quay quanh trục Z, được dùng để xác định vịtrí hướng trục cho công việc gia công thứ hai

34

-Hình 2.3: Các trục trên máy tiện CNC

Cho đến nay, kiểu máy tiện CNC truyền thống với hai trục X và Z vẫn phổ biếnnhất tuy nhiên ngày càng xuất hiện nhiều máy tiện đa chức năng với giải pháp giacông tối ưu để gia công các chi tiết tròn xoay, một số máy được trang bị trục daoquay, trục C, trục chính thứ cấp…

Hệ thống gá dao nhằm tăng năng suất và độ chính xác gia công, hệ thông gá đặt vàđiều chỉnh dao đã được nghiên cứu và phát triển đặc biệt cho máy tiện CNC Nhữngphát triển này nhằm đạt hai mục tiêu chính:

+ Định vị chính xác vị trí của dao trong hệ thống gá dao

+ Thời gian thay dao ngắn với việc sử dụng thiết bị định vị và kẹp chặt nhanh vớichỉ một động tác Hệ thống gá dao bao gồm một hệ thống cấp bậc các dụng cụ vàcác khối gá lắp và chúng lắp vừa vặn vào đầu rơvolve

Chương 3 THÉP CACBON VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ

Thép cacbon được dùng rất phổ biến trong đời sống và trong kỹ thuật, nó chiếm