Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ gia công trên máy phay CNC qua đánh giá profile bề mặt

nhất thì phải đảm bảo yêu cầu về chất lượng bề mặt, để giải quyết vấn đề đó thì ta phải tìm được mối quan hệ giữa các thông số chất lượng bề mặt như Ra, Rz,...với các điều kiện gia công

Hà Nội – Năm 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN VĂN CÔNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ GIA CÔNG TRÊN MÁY

PHAY CNC QUA ĐÁNH GIÁ PROFILE BỀ MẶT

Chuyên ngành : CHẾ TẠO MÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

CHẾ TẠO MÁY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN THỊ PHƯƠNG MAI

Hà Nội – Năm 2011

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 Văn Công

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thị Phương Mai, người đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến 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 để hoàn thành bản Luận văn này

Tác giả cũng chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, Trung tâm Đào tạo và Thực hành Công nghệ Cơ khí Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên đã giúp đỡ tác giả thực hiện thí nghiệm tại trung tâm công nghệ cao của trường

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

Nguyễn Văn Công

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

MỤC LỤC 3

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 8

PHẦN MỞ ĐẦU 10

1 Lý do chọn đề tài: 10

2 Lịch sử nghiên cứu 11

3 Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu 11

3.1 Mục đích nghiên cứu 12

3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 12

4 Tóm tắt nội dung thực hiện và đóng góp mới của tác giả 12

5 Phương pháp nghiên cứu 14

Chương 1: CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY 15

1.1 CÁC YẾU TỐ ĐẶC TRƯNG CỦA CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT 15

1.1.1 Chất lượng hình học của bề mặt gia công 15

1.1.2 Tính chất cơ lý của lớp bề mặt gia công 18

1.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT 20

1.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt 20

1.2.2 Các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ biến cứng lớp bề mặt 24

1.2.3 Ảnh hưởng đến ứng suất dư bề mặt 26

1.3 PHƯƠNG PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT 26

1.3.1 Phương pháp đạt độ nhẵn bề mặt 26

1.3.2 Phương pháp đạt độ cứng bề mặt 27

1.3.3 phương pháp đạt ứng suất dư bề mặt 28

1.4 NHẬN XÉT 28

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CNC 30

2.1 KHÁI QUÁT VỀ MÁY CÔNG CỤ CNC 30

2.1.1 Lịch sử phát triên của máy công cụ CNC 30

2.1.2 Đặc điểm của máy công cụ CNC 31

2.2 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CNC 39

2.2.1 Khái niệm hệ điều khiển số 39

2.2.2 Các dạng điều khiển số 39

2.2.3 Hệ điều khiển CNC( Computer Numerical Control) 39

2.2.3 Một số hệ điều hành 40

2.3 MÁY PHAY CNC - ĐẶC ĐIỂM, KẾT CẤU 41

2.3.1 Sơ lược về máy phay CNC 41

2.3.2 Phân loại máy phay CNC 41

Chương 3: THÉP CACBON VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ 42

3.1 NHỮNG ĐẶC TÍNH CỦA THÉP CACBON 42

3.1.1 Khái niệm: 42

3.1.2 Tính chất: 42

3.1.3 Thành phần hoá học 43

3.1.4 Ảnh hưởng của cacbon tính chất và công dụng của thép thường 44

3.1.5 Ảnh hưởng của các tạp chất 45

3.2 PHÂN LOẠI THÉP CACBON 46

3.2.1 Phân loại theo chất lượng: 46

3.2.2 Phân loại theo thành phần cacbon 47

3.3 TIÊU CHUẨN THÉP CACBON 49

3.3.1 Tiêu chuẩn Việt Nam: 49

3.3.2 Tiêu chuẩn các nước 52

Chương 4: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC QUA ĐÁNH GIÁ PROFILE BỀ MẶT 55

4.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀN KHIỂN CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ 55

4.2 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM 56

4.3 MÔ HÌNH TOÁN HỌC XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VỚI CHẾ ĐỘ CẮT 60

4.4 THỰC NGHIỆM VỚI MẪU THÉP CACBON C45 62

4.4.1 Kiểm tra tính đồng nhất của thực nghiệm 63

4.4.2 Tính các hệ số của phương trình hồi quy 65

4.4.3 Xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ của S, V, t đến Ra 68

4.5 THỰC NGHIỆM VỚI MẪU THÉP S50C 71

4.5.1 Kiểm tra tính đồng nhất của thực nghiệm 71

4.5.2 Tính các hệ số của phương trình hồi quy 73

4.5.3 Xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ của S, V, t đến Ra 76

4.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80

TÓM TẮT LUẬN VĂN 82

CÁC TỪ KHÓA 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

PHỤ LỤC 87

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

nguyên

Ra - Sai lệch số học trung bình của prôfin µm

Rz - Chiều cao nhấp mô theo 10 điểm của prôfin µm

Rmax - Chiều cao lớn nhất của prôfin µm

Si - Bước trung bình của nhấp mô theo đỉnh µm

Smi - Bước trung bình của nhấp mô theo prôfin µm

ypmi - Chiều cao đỉnh thứ i trong 5 đỉnh cao nhất µm

yvmi - Chiều cao đỉnh thứ i trong 5 đỉnh thấp nhất µm

C - Hệ số -

ti - Thời gian mòn ban đầu, i = 1:3 Giây (s)

Ti - Thời gian mòn ổn định, i = 1:3 Giây (s)

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

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

ϕ - Góc nghiêng chính của dao Độ (0)

S - Phương sai của dãy số yjk, k = 1 : k -

K - Số thí nghiệm song song được thực hiện trong

Gp - Chỉ số Kokren

NC (Number Control) – Điều khiển số

CNC (Computer Numerical Control) – Điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính

MCU (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 26

3 1.3 Cấp độ nhẵn ứng với các phương pháp gia công 27

5 3.2 Thành phần hóa học và cơ tính của thép cacbon tốt 51

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

9 4.1 Thông số kỹ thuật của máy phay DMU - 60T 57

10 4.2 Bảng tính toán các thông số công nghệ 59

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 62

13 4.5 Bảng kiểm tra tính đồng nhất của thực nghiệm thép C45 63

14 4.6 Hệ số phương trình hồi quy mẫu thép C45 64

15 4.7 Bảng giá trị hàm số của vật liệu thép C45 66

16 4.8 Kết quả đo độ nhám với mẫu thực nghiệm thép S50C 70

17 4.9 Bảng kiểm tra tính đồng nhất của thực nghiệm thép S50C 71

18 4.10 Hệ số phương trình hồi quy mẫu thép S50C 72

19 4.11 Bảng giá trị hàm số của vật liệu thép S50C 74

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 21

5 1.5

Ảnh hưởng của lượng chạy dao S đối với chiều sâu biến cứng tc, tùy theo loại vật liệu gia công và vật liệu làm dụng cụ cắt

22

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 25

18 3.1 Ảnh hưởng của cacbon đến cơ tính của thép thường 44

20 4.1 Máy phay CNC Deckel Maho - DMU 50T 57

24 4.5 Đồ thị quan hệ Ra – V – t khi gia công thép C45 67

25 4.6 Đồ thị quan hệ Ra –V - S khi gia công thép C45 68

26 4.7 Đồ thị quan hệ S, t , Ra Khi gia công vật liệu thép C45 69

28 4.9 Đồ thị quan hệ Ra – V – t khi gia công thép S50C 75

29 4.10 Đồ thị quan hệ Ra – S – V khi gia công thép S50C 76

30 4.11 Đồ thị quan hệ Ra – S – t khi gia công thép S50C 77

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 sở cho sự

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

Mặt khác những thông tin khoa học học được xuất bản phần lớn mang tính lý thuyết và định hướng, để có được các thông tin mang tính định lượng, chi tiết cụ thể thì ta phải làm rất nhiều thí nghiệm, tốn thời gian và tiền bạc nên rất khó để các trung tâm nghiên cứu nước ngoài cũng như trong nước công bố, do vậy muốn tiếp cận được các thông tin này thì cần phải mua lại với giá rất cao Tuy nhiên cũng có rất nhiều tài liệu, sổ tay với các số liệu phần lớn từ các công trình nghiên cứu cũ và không 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 công cắt 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 thợ giảm, nhưng giá thành chưa giảm, thậm chí chi phí gia công còn cao hơn nhiều so với máy vạn năng Có rất nhiều nguyên nhân của sự tăng chi phí đó, nhưng nguyên nhân chính là các nhà công nghệ chưa chọn được chế độ cắt phù hợp cho nhóm máy này Do đó việc nghiên cứu để lựa chọn chế độ cắt phù hợp cho nhóm máy CNC là một yêu cầu cấp thiết đặt ra cho các nhà ngiên cứu

Chất lượng của chi tiết chính là khả năng làm việc của nó, khả năng làm việc của 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 quả

nhất thì phải đảm bảo yêu cầu về chất lượng bề mặt, để giải quyết vấn đề đó thì ta phải tìm được mối quan hệ giữa các thông số chất lượng bề mặt như Ra, Rz, với các điều kiện gia công như chế độ cắt (V, t, S), thông số hình học của dao Dựa vào mối quan hệ đó thì người làm công nghệ có thể điều khiển các thông số công nghệ 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 thì thường 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 chế độ gia công trên máy phay CNC qua đánh giá profile bề mặt”

2 Lịch sử nghiên cứu

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ gia công trên máy phay CNC qua đánh giá profile bề mặt thực chất là xác lập mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt(đầu ra) với thông số công nghệ(đầu vào) sau đó dựa vào mối quan hệ đó để điều khiển chế độ cắt phù hợp cho máy và dao trong quá trình gia công đạt được yêu cầu chất lượng

bề mặt

Việt Nam có xu hướng sử dụng máy CNC ngày càng nhiều, do yêu cầu cấp thiết của thực tế sản xuất, nên những đề tài nghiên cứu ứng dụng nhằm khai thác hiệu 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: 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) ; Ảnh hưởng của chế độ cắt đến lượng mòn dao khi phay bằng dao phay mặt đầu trên máy phay CNC, Tạp chí

Cơ khí Việt Nam, Số 61 (6/2002) ; Nguyễn Ngọc Ánh, Nghiên cứu 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 (2002) ; 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); 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 các chế độ gia công đến độ nhám bề mặt, điều đó chứng tỏ việc nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ gia công đến chất lượng bề mặt chi tiết máy là rất quan trọng

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 công thép cacbon thông thường trên máy phay CNC(DMU 50T), từ đó xác lập mối quan hệ giữa các thông số của độ nhám bề mặt tới chế độ cắt để người điều khiển máy gia công thiết lập 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 phay CNC

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

- Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết máy gồm nhiều yếu tố như thông số chế độ cắt, thông số hình học của dao… Phạm vi nghiên cứu của đề tài là tìm ra mối quan hệ của chất lượng bề mặt chi tiết máy Ra với các

thông số chế độ cắt v, t, s khi phay vật liệu thép cacbon thông thường trên máy CNC

- Máy thực nghiệm: là máy phay CNC DMU 50T của Đức

- Vật liệu gia công là thép cacbon C45 và S50C

- Vật liệu làm dao là mảnh hợp kim của Misubitshi – Nhật Bản

- Đối tượng gia công là phay công tua ngoài

- 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 các yếu tố ảnh hưởng đến các thông số đặc trưng cho chất lượng bề mặt gia công;

- Nghiên cứu khái quát về công nghệ CNC;

- Đánh giá chất lượng bề mặt khi phay trên máy phay 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 công với chế độ cắt khi khi phay vật liệu thép cacbon trên máy phay CNC

Với ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tế của luận văn sau khi hoàn thành sẽ

có những 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

độ cắt để làm cơ sở cho các nhà công nghệ chọn chế độ cắt sau đó điều khiển nó theo yêu cầu của mình và cũng làm cơ sở cho các quá trình nghiên cứu khác và hỗ trợ thiết 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 máy phay 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 cho máy và khai thac triệt để máy hơn góp phần vào việc nâng cao năng suất và hạ giá thành sản phẩm Đây là một yếu tố quan trọng và có ý nghĩa đối với sự phát triển của khoa và nhà trường trong dạy học và sản xuất

Đạt được khả năng cho năng suất cao nhất nhưng vẫn đảm bảo chất lượng bề mặt 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 với thực 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 1:

CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY

Chất lượng sản phẩm là một chỉ tiêu quan trọng phải đặc biệt quan tâm khi chuẩn bị công nghệ chế tạo sản phẩm, nó có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng làm việc của chi tiết máy Chất lượng sản phẩm trong nghành chế tạo máy bao gồm chất lượng chế tạo chi tiết và chất lượng của các chi tiết lắp ghép với nhau thành sản phẩm hoàn chỉnh Đối với các chi tiết máy thì chất lượng chế tạo chúng được đánh giá 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 những nhấp mô Những nhấp mô này là do qúa trình biến dạng dẻo của bề mặt chi tiết khi

- Những mấp mô có tỷ số giữa bước nhấp mô (p) và chiều dài nhấp mô (h) bé hơn hoặc bằng 50 (p/h<=50) thì thuộc về nhám bề mặt

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

- Những nhấp mô 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 sử dụng của chi tiết máy

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

ta sử dụng hai chỉ tiêu :

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

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 việc quan trọng

2 Độ sóng

Độ sóng bề mặt là chu kỳ không bằng phẳng của bề mặt chi tiết máy được quan sát trong phạm vi lớn hơn độ nhám bề mặt (từ 1 đến 10 mm) Độ sóng bề mặt thường xuất hiện khi gia công có rung động của hệ thống công nghệ, quá trình cắt

không liên tục, dụng cụ cắt bị đảo Thông thường độ sóng xuất hiện khi gia công chi tiết có kích thước lớn và trung bình bằng các phương pháp tiện, phay và mài

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 tinh thể lớp bề mặt, chiều sâu lớp biến cứng bề mặt

1 Hiện tượng biến cứng lớp bề mặt

Trong quá trình gia công dưới tác dụng của lực cắt làm xô lệch mạng tinh thể của kim loại lớp bề mặt, gây biến dạng dẻo ở vùng trước và sau lưỡi cắt Phoi kim loại được tạo ra do biến dạng dẻo của các hạt kim loại trong vùng trượt Giữa các hạt 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 thời tính dẫn từ

của lớp bề mặt cũng thay đổi Nhiều tính chất khác của lớp bề mặt cũng thay đổi Kết quả tổng hợp là lớp bề mặt bị cứng nguội, chắc và có độ cứng tế vi cao

Mức độ biến cứng, chiều sâu lớp biến cứng phụ thuộc vào tác dụng của lực cắt, mức độ biến dạng dẻo của kim loại và ảnh hưởng nhiệt trong vùng cắt Lực cắt tăng làm tăng mức độ biến dạng dẻo làm tăng mức độ biến cứng và chiều sâu lớp biến 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 và

nhiệt sinh ra trong vùng cắt

2 Ứng suất dư trong lớp bề mặt

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

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

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

- Nhiệt sinh ra tại vùng cắt nung nóng cục bộ lớp bề mặt, làm giảm môđun đàn hồi 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

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 nhiều yếu tố công nghệ quyết định

Tính chất cơ lý của lớp bề mặt chi tiết máy bị thay đổi dưới tác dụng của lực cắt 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 hơn tác 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 có hiện tượng thoát cacbon ở lớp bề mặt

Nói chung, quá trình hình thành tính chất hình học và cơ lý của lớp bề mặt rất phức 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 với chất lượng bề mặt chi tiết máy đã được nhiều tài liệu đề cập đến [5,8] Người ta đã xác định được ảnh hưởng của lượng tiến dao S, bán kinh mũi dao r, chiều dày phôi nhỏ 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

SR8r

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

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

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

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

Nếu lượng chạy dao quá nhỏ (S < 0,03 mm/vòng) thì Rz tăng do có hiện tượng trượt dao

Hình 1.4 là sơ đồ biểu diễn sự phụ thuộc của Rz vào S, ϕ, ϕ1 và r Từ hình 1.4.a, ta thấy rằng khi lượng chạy dao là S1, dao di chuyển từ vị trí 1 đến vị trí 2 sẽ

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 γ và độ mòn dụng cụ cũng ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt, khi góc trước tăng thì Rz giảm, còn khi độ mòn dụng cụ tăng thì Rz giảm Đối với chiều sâu biến cứng, khi lượng chạy dao nằm trong khoảng từ 0,3 đến 0,5 mm/vòng, người ta xác địng được quan hệ với S theo công thức 1.6

tC = C.Sx (µm) (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 biến cứng 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 R z

Khi vật liệu lớp bề mặt chi tiết máy bị biến dạng dẻo mạnh, các cấu trúc tinh thể biến thành cấu trúc sợi làm thay đổi hình dạng và trị số nhấp nhô tế vi Ở kim loại 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 Rz

tăng vì ở trong khoảng vận tốc này có xuất hiện lẹo dao Nếu vận tốc cắt tiếp tục tăng đến khoảng (30 ÷ 60) m/ph thì lực ma sát giữa phôi và lẹo dao lớn hơn lực bám dính của lẹo dao trên mặt dao, làm cho Rz giảm dần Nếu vận tốc lớn hơn 100 m/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 mãnh 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 hiện tượng 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 lớn đến biến dạng dẻo và biến dạng đàn hồi ở bề mặt gia công Hình 1.7 là sơ đồ biểu diễn 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

β α

δ = α+β

ρ γ

θ A δ

P

Hình 1.7 - Phân tích hệ lực tác dụng khi bào

v y

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 để lại trên bề mặt chi tiết.Ảnh hưởng của các góc của dao :

Ví dụ : Khi bào vì α + β + γ = const ⇒ α tăng, γ tăng ⇒ β giảm ⇒ dao sắc ⇒ thoát phoi dễ ⇒ Rz giảm Khi α tăng ⇒ ma sát giữa phôi và dao giảm ⇒ P giảm ⇒

Rz giảm Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội :

Tưới dung dịch trơn nguội vào vùng cắt để giảm nhiệt, bôi trơn bề mặt gia công, 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 R z

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 thống công 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 thì mức độ biến cứng bề mặt tăng Nếu kéo dài sự tác dụng của lực cắt trên bề mặt kim loại sẽ làm tăng chiều sâu lớp biến cứng bề mặt Khi tiện mức độ biến cứng bề mặt chi 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 dễ nên mức độ biến dạng dẻo giảm dẫn đến mức độ và chiều sâu lớp biến cứng bề mặt chi tiết giảm (hình 1.9) [8] Vận tốc cắt có tác dụng rút ngắn thời gian tác động của lực cắt lên bề mặt chi tiết, vì vậy khi tăng lực cắt thì chiều sâu và mức độ biến cứng

sẽ giảm

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

1 Với lượng tiến dao S = 0,12 mm/vòng

2 Với lượng tiến dao S = 0,25 mm/vòng

3 Với lượng tiến dao S = 0,50 mm/vòng

4 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 đàn hồi, 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 ứng suất 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 công nghệ 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 (độ nhám) 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 Cấp độ nhẵn ứng với các phương pháp gia công

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 Cấp độ nhẵn ứng với các phương 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 dạng đàn hồi của vật liệu gia công và dụng cụ cắt, đồng thời cũng phụ thuộc vào chế độ cắt 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 khác nhau về trị số và dấu, nên ảnh hưởng của chế độ cắt, của thông số hình học dụng cụ cắt, 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 dư lớp 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 ứng suất dư bề mặt chi tiết máy

- 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, còn gia 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 đai mài thường gây ra ứng suất dư nén

Các yếu tố của chất lượng bề mặt có ảnh hưởng đến chức năng làm việc của chi 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 độ biến dạng dẻo thấp Do đó khi gia công hai loại vật liệu này thì chất lượng bề mặt

cần quan tâm là độ nhám bề mặt Vì vậy tìm hiểu và khống chế độ nhám bề mặt khi gia công thép cacbon thông thường là một yêu cầu tất yếu của quá trình gia công Trong các thông số tác động đến độ nhám bề mặt thì các thông số về chế độ cắt ảnh hưởng rõ nét nhất Mặt khác đây là đề tài nghiên cứu ứng dụng để sử dụng máy CNC có hiệu quả, các thông số về dao cụ, về dung dịch trơn nguội… đã được nhiều công trình nghiên cứu và đã được cụ thể bằng các con dao tiêu chuẩn, bằng các loại dung dịch trơn nguội đã được pha chế sẵn

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

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CNC

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 dung tính toán chuyển giao dữ liệu dạng nhị phân

- 1946 tiến sỹ John W Mauchly đã cung cấp máy tính số điện tử đầu tiên có tên 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 xung phải 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 NC hoàn 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 tự động 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, đèn điện 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 thể gia công hoàn chỉnh một chi tiết trên một máy gia công hay trung tâm gia công với số lần 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 kết cấu 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 tần điều khiển vô cấp

- Vít me, đai ốc thường

- Thanh răng, bánh răng yêu cầu có cơ cấu kẹp khử khe hở

- Vít me, đai ốc bi

5 Điều khiển

- Bằng tay (công tắc, tay gạt cơ khí)

- Bằng máy tính với hệ điều khiển số (bảng điều khiển và màn hình điều

- Ngắn hơn rất nhiều dokhông

phải thông qua nhiều cơ cấu

- Mềm dẻo, linh hoạt cao

- Những ưu điểm nổi bật của máy CNC so với máy thông thường khi sản xuất 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 thời gian 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 sản xuất linh hoạt

2.1.2.2 Kết cấu của máy công cụ CNC

Hình 2.1 Cấu tạo máy phay CNC

a Thân máy:

Thường được chế tạo bằng các chi tiết gang vì gang có độ bền nén cao gấp

10 lần sovới thép và đều được kiểm tra sau khi đúc để đảm bảo không có khuyết tật đúc Bên trong thân máy chứa hệ thống điều khiển, động cơ của trục chính và rất nhiều hệ thống khác

Yêu cầu: - Phải có độ cứng vững cao, phải có các thiết bị chống rung động

và phải có độ ổn định về nhiệt

Mục đích: - Đảm bảo độ chính xác cao khi gia công,

- Đế máy để đỡ toàn bộ máy tạo sự ổn định và cân bằng cho máy

b Bàn máy, bàn xoay:

Bàn máy là nơi để gá đặt chi tiết gia công hay đồ gá Nhờ có sự chuyển động linh hoạt và chính xác của bàn máy mà khả năng gia công của máy CNC được tăng lên rất cao, có khả năng gia công được những chi tiết có biên dạng phức tạp Đa số trên các máy CNC hay trung tâm gia công hiện đại thì bàn máy đều là dạng bàn máy xoay được, nó có ý nghĩa như trục thứ 4, thứ 5 của máy

Nó làm tăng tính vạn năng cho máy CNC

Yêu cầu của bàn máy: Phải có độ ổn định, cứng vững , được điều khiển chuyển

có thể có tên là A và B như hình 2.2

Hình 2.3 Các trục của bàn xoay và máy phay CNC

Khi lập trình gia công cho máy CNC có sử dụng bàn xoay ta sử dụng câu lệnh

+ Mặt phẳng,c ác bề mặt định hình (như bề mặt cam, cối dập, khuôn ép …)

+ Cắt ren vít trong và ngoài

+ Gia công bánh răng và dao cắt nhiều lưỡi có răng thẳng hoặc xoắn

+ Cắt rãnh thẳng và xoắn…

+ Các bề mặt nghiêng

Đối với bàn xoay nhiều trục, có thể tiến hành gia công cùng một lúc nhiều chi tiết Điều này làm:

+ Tăng khả năng công nghệ của máy,

+ Tăng năng suất gia công

+ Giảm thời tháo lắp và điều khiển dụng cụ, thời gian gia công co bản

c Cụm trục chính

Là nơi lắp dụng cụ, chuyển động quay của trục chính sẽ sinh ra lực cắt để cắt gọt phôi trong quá trình gia công

Hình 2.4 Cụm trục chính máy phay CNC

d Băng dẫn hướng

Hệ thống thanh trượt dẫn hướng có

nhiệm vụ dẫn hướng cho các chuyển

động của bàn theo X,Y và chuyển

động lên xuống theo trục Z của trục

chính Yêu cầu của hệ thống thanh

trượt trượt phải thẳng, có khả năng

tải cao độ cứng vững tốt, không có

hiện tượng dính, trơn khi trượt

e Trục vít me đai ốc bi Hình 2.5 Băng dẫn hướng máy CNC

Trong máy công cụ điều khiển số người ta sử dụng hai dạng vit me cơ bản đó là: vít me đai ốc thường và vít me đai ốc bi

Vít me đai ốc thường: là loại mà vít me và đai ốc có dạng tiếp xúc mặt Vít me đai ốc bi: là loại mà vít me và đai ốc có dạng tiếp xúc lăn

* Ưu điểm của Vít me đai ốc bi:

- Mất mát do ma sát nhỏ, hiệu suất của bộ truyền lớn gần bằng 0.9

- Đảm bảo chuyển động ổn định vì lực ma sát hầu như không phụ thuộc vào tốc độ

- Có thể loại trừ khe hở và tạo sức căng ban đầu đảm bảo độ cứng vững dọc trục cao

Đảm bảo độ chính xác làm việc lâu dài

Do đó quá trình gia công nhanh hơn và mang tính tự động hóa cao

Hình 2.7 Các dạng ổ tích dụng cụ:

Ưu điểm so với thao tác bằng tay:

• Rút ngắn được thời gian đổi dụng cụ

• Tránh được lỗi

• Tránh được rủi ro tai nạn

• Có khả năng tự động hóa ở cấp độ cao

Nhược điểm:

• Nhu cầu đầu tư bổ sung

• Tăng chi phí cho lắp đặt

Cơ cấu thay dao tự động

Cùng với ổ tích dao cơ cấu thay dao tự động giúp cho việc thay dao được chính xác và nhanh gọn, nâng cao tính tự động hóa Trong quá trình gia công khi cần chuyển sang nguyên công cắt gọt khác cần phải thay dao thì ta không phải dừng máy để thay dao bằng tay mà hệ thống sẽ tự động thay dao theo chương trình ta đã lập trình sẵn

Hình 2.8 Cơ cấu thay dao Các thao tác thay đổi dụng cụ: