Dịch vụ USSD và các ứng dụng triển khai trên mạng thông tin di động VMS Mobifone

Dịch vụ USSD và các ứng dụng triển khai trên mạng thông tin di động VMS Mobifone Dịch vụ USSD và các ứng dụng triển khai trên mạng thông tin di động VMS Mobifone Dịch vụ USSD và các ứng dụng triển khai trên mạng thông tin di động VMS Mobifone luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

trịnh xuân thành

Nghiên cứu lực cắt và ảnh hưởng của

nó đến độ nhám bề mặt chi tiết khi gia

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

-

trịnh xuân thành

Nghiên cứu lực cắt và ảnh hưởng của

nó đến độ nhám bề mặt chi tiết khi gia

công trên máy phay CNC

Chuyên ngành: công nghệ chế tạo máy

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ngành: công nghệ cơ khí

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS tăng huy

HÀ NỘI - 2008

M ục lục

Trang L ời cảm ơn……… 1

L ời cam đoan……… 2

L ời nói đầu……… 3

M ục lục ……… 4

Ph ần mở đầu……… 7

Ph ần nội dung……… 9

Ch ương 1: Tổng quan về kỹ thuật gia công CNC và phay CNC 9 1.1 Khái quát chung về kỹ thuật CAD/CAM – CNC……… 9

1.2 Vài nét về tình hình khai thác sử dụng máy CNC hiện nay……… 12

1.3 Nguyên lý gia công điều khiển số CNC……… 13

1.3.1 Khái niệm và đặc trưng cơ bản của các máy gia công CNC 13

1.3.2 Hệ điều khiển máy gia công CNC 16

1.3.2.1 Các hệ thống điều khiển 16

1.3.2.2 Các dạng điều khiển 17

1.3.3 Các trục điều khiển NC 19

1.3.4 Hệ toạ độ và các điểm gốc lập trình gia công CNC quan trọng 20 1.3.5 Chu trình và chương trình con 23

1.3.6 Hiệu quả kinh tế khi sử dụng máy gia công CNC 24

1.4 Ví dụ về lập trình trên máy phay CNC……… 26

K ết luận chương 1 30

Ch ương 2: Nghiên cứu về lực cắt trong gia công cơ… 31 2.1 Đặt vấn đề nghiên cứu lực cắt……… 31

2.2 Cơ sở lý thuyết về lực cắt và sự ảnh hưởng của chế độ cắt đến lực cắt 33

2.3 Nghiên cứu hệ thống lực cắt khi phay……… 35

2.3.1 Các thành phần lực cắt khi phay……… 35

2.3.2 Tính lực cắt khi phay……….……… 39

2.3.3 Lực cắt trong quá trình phay mặt đầu……… 41

2.4 Đo lực cắt trong quá trình gia công 42

2.4.1 Các phương pháp đo lực……… 42

2.4.1.1 Phương pháp biến dạng……… 43

2.4.1.2 Phương pháp đo nhờ phần tử áp điện……… 43

2.4.2 Những vấn đề kỹ thuật của sensor áp điện……… 45

2.4.2.1 Tạo dư ứng lực……… 45

2.4.2.2 Lọc dải thông thấp……… 46

2.4.2.3 Nhiễu đường truyền……… 48

2.4.2.4 Hiện tượng trôi……… 50

2.4.2.5 Hằng số thời gian……… 51

2.4.3 Chọn sensor đo lực……… 52

K ết luận chương 2 53

Ch ương 3: Thực nghiệm đo lực cắt và ảnh hưởng của lực cắt đến độ nhám bề mặt chi tiết khi gia công trên máy phay CNC 54

3.1 Mục tiêu thực nghiệm 54

3.2 Xây dựng hệ thống thực nghiệm 55

3.2.1 Xây dựng sơ đồ thực nghiệm tổng thể 55

3.2.2 Sơ đồ thực nghiệm đo lực cắt 56

3.2.3 Sơ đồ gá phôi 57

3.2.4 Sơ đồ đo độ nhấp nhô tế vi bề mặt 57

3.3 Trang thiết bị thực nghiệm 58

3.3.1 Phôi dùng trong thực nghiệm 58

3.3.2 Máy dùng trong thực nghiệm 59

3.3.3 Dụng cụ cắt dùng trong thực nghiệm 60

3.3.4 Chế độ cắt dùng trong thực nghiệm 61

3.3.5 Thiết bị đo lực cắt 61

3.3.6 Thiết bị đo độ nhám bề mặt 64

3.4 Kết quả xử lý số liệu và thiết lập quan hệ giữa lực cắt với độ nhám bề mặt 65

K ết luận chương 3 79

K ết luận chung 80

H ướng nghiên cứu tiếp theo……….……… 82

Tài li ệu tham khảo 83

Ph ụ lục 1: Một số kết quả đo độ nhám……… ………… 85

Ph ụ lục 2: Một số kết quả đo lực cắt ……… … 87

Nội dung luận văn thạc sỹ khoa học“ Nghiên cứu lực cắt và ảnh

hưởng của nó đến độ nhám bề mặt chi tiết khi gia công trên máy phay CNC“ bao gồm 3 chương

Chương 1 nghiên cứu tổng quan về công nghệ CNC và phay CNC Trong chương này tác giả nghiên cứu 1 cách khái quát nhất về thực trạng sử dụng máy CNC hiện nay ở nước ta và nguyên lý điều khiển trên máy CNC

Để làm sáng tỏ vấn đề này có 1 ví dụ về lập trình gia công trên máy phay CNC

Chương 2 nghiên cứu về cơ sở lực cắt nói chung và hệ thống lực cắt khi phay Trong chương này tác giả đã phân tích về sự ảnh hưởng của chế độ cắt đến lực cắt khi phay, sự cần thiết khi nghiên cứu luận văn này từ đó xây dựng để chọn phương án đo lực cắt khi phay hiệu quả nhất

Chương 3 tập trung vào việc xây dựng mô hình thực nghiệm và xử lý các kết quả thực nghiệm Trong chương này tác giả đã xây dựng được mô hình thực nghiệm để đo lực cắt, đo độ nhám bề mặt và thiết lập được mối quan hệ giữa lực cắt và độ nhám bề mặt

Luận văn được hoàn thành đã đạt được các mục tiêu sau:

 Đã xây dựng được mô hình thực nghiệm một cách khoa học trên cơ sở ứng dụng các thiết bị tiên tiến, hiện đại đang được sử dụng ở nước ta

 Các kết quả thực nghiệm trên cho thấy chế độ cắt khi phay tinh thép

45 chưa nhiệt luyện đạt năng suất và độ nhẵn bóng cao phù hợp với khuyến cáo của nhà sản xuất đưa ra

 Đã thiết lập được 8 công thức thực nghiệm xác định quan hệ giữa độ nhám bề mặt và thời gian T, lực cắt Fz khi phay thép 45 chưa nhiệt luyện với các chế độ cắt khác nhau bằng cách thay đổi chiều sâu cắt

phần nội dung chương 1: tổng quan về kỹ thuật gia công CNC

và phay CNC 1.1 Khái quát chung về kỹ thuật CAD/CAM – CNC

Vào giữa thế kỷ 20, nền kinh tế thế giới đã có những bước tiến lớn mang tính toàn cầu Các hệ thống máy móc, thiết bị cũ không thể đáp ứng được nhu cầu của con người trong việc phát triển kinh tế cũng như chinh phục tự nhiên ý tưởng chế tạo ra một máy gia công tự động thực hiện quá trình cắt đã được manh nha từ đầu thế kỷ trở nên cần thiết hơn bao giờ hết Đặc biệt sau đại chiến thế giới lần thứ hai (1945), cùng với sự ra đời của hàng loạt nước theo đường lối Chủ nghĩa Xã hội đã đưa thế giới phân làm hai thái cực là Tư bản Chủ nghĩa và Xã hội Chủ nghĩa Đường lối chính trị của cả hai khác hẳn nhau đã trở thành mâu thuẫn trên mọi phương diện xã hội, kinh tế, quân sự Để giành được ưu thế thì việc thiết kế, chế tạo ra các loại máy móc, thiết bị, vũ khí mới đã trở lên cấp bách hơn bao giờ hết Chính vì lẽ đó, việc nghiên cứu, chế tạo máy gia công tự

động đã có kết quả bước đầu ngay từ những năm 50 Nhưng phải đến những năm 70, sự bùng nổ của công nghệ thông tin đã thúc đẩy và đưa kỹ thuật CAD/CAM-CNC lên một tầm cao mới mà đỉnh cao là năm 1979, khớp nối liên hoàn kỹ thuật CAD/CAM-CNC đã được khai thông Quá trình từ khi có ý tưởng

về sản phẩm hay vật mẫu đến khi chế tạo ra sản phẩm được rút ngắn, sản phẩm

đa dạng và phong phú hơn bao giờ hết, đáp ứng nền kinh tế thị trường

Quá trình chế tạo sản phẩm nói chung có thể khái quát qua sơ đồ hình 1.1 Quá trình thiết kế sản phẩm trước đây thường rất dài vì thiếu công cụ thiết kế Quá trình chế tạo sản phẩm gặp khó khăn vì thiết bị không đáp ứng được, có những công đoạn phải làm thủ công nên mất thời gian Quá trình Marketting thường diễn ra chậm Như vậy quá trình chế tạo sản phẩm từ khi có ý tưởng đến khi đưa được sản phẩm đến với tay người tiêu dùng là cả một chặng đường dài Chính vì lẽ đó nó không thể đáp ứng được với cơ chế thị trường

Quá trình chế tạo sản phẩm hiện nay đã có bước đột phá ý tưởng về sản phẩm được thiết kế ngay trên máy tính bằng phần mềm AutoCAD hay các phần mềm thiết kế khác như SolidWork, Inventor và phần mềm hỗ trợ kiểm tra phù hợp Việc thiết kế sản phẩm còn được hỗ trợ bởi thiết bị dò hình số hoá hay thiết

bị tạo mẫu nhanh Sau khi có thiết kế, chuỗi liên hoàn CAD/CAM đã cho phép chuyển đổi bản vẽ sang chương trình gia công tự động Quá trình chế tạo sản phẩm (CAM) đã được tự động hoá cao, gia công được các bề mặt phức tạp nhờ

kỹ thuật CNC, hệ thống thông tin cập nhật nhanh Chính vì lẽ đó quá trình chế tạo sản phẩm trở nên ngắn hơn bao giờ hết

Để việc ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM-CNC đạt được kết quả tốt thì việc hoạch định quy trình công nghệ có sự trợ giúp của máy tính CAPP (Computer Aided Process Planning) đóng một vai trò quan trọng bởi nó là cầu nối giữa thiết

quá trình marketting

Thu thập thông tin liên quan

để nghiên cứu thiết kế sản phẩm Thiết kế

Kiểm tra đánh giá chất

Kiểm tra chất lượng sản phẩm

Lắp ráp sản phẩm

Tổ chức

mạng lưới

tiêu thụ

Tổ chức dịch vụ sửa chữa bảo hành thông tin về Thu thập

sản phẩm

quá trình thiết

kế

quá trình chế tạo

Đường đi của quá trình Đường phản hồi

Hình 1.1: Quá trình chế tạo sản phẩm

kế và chế tạo, là một liên kết trong các hoạt động tổ hợp của hệ thống chế tạo Hơn nữa việc hoạch định đó còn có lợi ích sau:

- Năng suất tăng, tổ hợp nhanh các năng lực sản xuất

- Chi phí sản xuất giảm vì giảm bớt được công chuẩn bị sản xuất Sử dụng

có hiệu quả hơn về máy, về nguyên vật liệu

- Tiết kiệm được thời gian, tăng cường tính linh hoạt do khả năng đáp ứng nhanh các đòi hỏi thay thế về cấu hình sản phẩm

- Thể hiện tính nhất quán

Hình 1.2: Các thủ tục xử lý trong kỹ thuật CAD/CAM - CNC

Ngày nay, giải pháp lập trình CAD/CAM-CNC đã được nghiên cứu, tạo lập

và ứng dụng trong đào tạo, sản xuất, với ý tưởng ẩn sâu là sử dụng duy nhất một

hệ cơ sở dữ liệu kỹ thuật (a single technical database) cho cả hai khâu thiết kế và

chế tạo chi tiết trong quá trình nghiên cứu, thiết kế phát triển sản phẩm cũng như trong quá trình sản xuất chế tạo sản phẩm

Xu hướng hiện nay, việc hoạch định quy trình công nghệ thường được định hướng linh hoạt hoá Trong ngành Cơ khí đã có sự dịch chuyển từ tự động hoá các doanh nghiệp có quy mô sản xuất lớn sang quy mô vừa và nhỏ Điều đó cho phép dễ dàng thực hiện linh hoạt hoá Với định hướng này, dây chuyền gia công chi tiết cơ khí có thể thực hiện theo một trong các phương án sau:

Phương án 1: Dùng máy vạn năng kết hợp gá lắp, điều chỉnh theo nhóm chi tiết

Phương án 2: Dùng máy chuyên dùng đơn giản có khả năng điều chỉnh theo nhóm chi tiết gia công

Phương án 3: Dùng các máy hay trung tâm gia công CNC theo giải pháp tập trung nguyên công, tự động hoá việc điều khiển theo hướng linh hoạt hoá và tự

1.2 Vài nét về tình hình khai thác sử dụng máy CNC hiện nay

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 Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VI (1986) với chủ trương

đổi mới, nhiều chính sách ra đời đã tạo cho doanh nghiệp sự chủ động, sáng tạo Rất nhiều doanh nghiệp trong nước và liên doanh với nước ngoài đã đưa máy gia công có mức độ tự động hoá cao vào sản xuất Ngành cơ khí nước ta nói riêng

và tất cả các ngành khác nói chung đã có bước phát triển mới Sản phẩm chế tạo

ra đã có chất lượng cao hơn, thời gian chế tạo nhanh hơn Tuy nhiên, tìm hiểu một số doanh nghiệp sử dụng kỹ thuật CNC thì thấy có một số hạn chế sau:

- Chủng loại máy, nguồn gốc máy đa dạng nhưng chủ yếu là các máy của :

Đức, Nhật, Trung quốc, Đài loan Đáng chú ý là có một số máy không rõ nguồn gốc vì việc mua bán máy qua nhiều trung gian, tài liệu thất lạc

- Hệ điều khiển của máy chủ yếu là FANUC, HEIDENHAIN, Mitsubishi

- Việc chuyển giao kỹ thuật từ các chuyên gia nước ngoài cho đối tác tại Việt Nam không đầy đủ Chủ yếu chỉ hướng dẫn lập trình cơ bản và thao tác vận hành máy

- Ngoại trừ một số doanh nghiệp liên doanh, doanh nghiệp 100% vốn nước ngoài trong sản xuất có mặt hàng truyền thống thì chương trình gia công CNC

được chuẩn bị trước từ nước ngoài đưa vào còn lại chủ yếu do người vận hành máy lập trình trực tiếp trên máy

- Một số doanh nghiệp chưa thực sự chú ý đến khai thác máy một cách hiệu quả, thời gian máy hoạt động không nhiều

- Việc sử dụng chế độ cắt chủ yếu là theo kinh nghiệm như khi thực hiện gia công trên máy vạn năng nên chưa thể nói là đã hợp lý hay chưa?

Các máy gia công sử dụng kỹ thuật CNC thường được nhập ngoại với giá thành rất cao, chính vì lẽ đó, hiệu quả khai thác sử dụng máy còn hạn chế, giá thành sản phẩm cao vì mức khấu hao lớn

Thực tế đó cho thấy việc nghiên cứu xây dựng mối quan hệ giữa các yếu

tố nhằm đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất cho các máy CNC nói chung và phay CNC nói riêng là việc làm hết sức cần thiết Trong nội dung bản luận văn này tôi nghiên cứu 1 chuyên đề về sự ảnh hưởng của lực cắt đến độ nhám bề mặt khi gia công chi tiết trên máy phay CNC

1.3 Nguyên lý gia công điều khiển số CNC

1.3.1 Khái niệm và đặc trưng cơ bản của các máy gia công CNC

Máy gia công CNC (CNC machine tool) là những thiết bị cơ điện tử phức tạp, đắt tiền, hoạt động theo các nguyên lý cơ khí và vật lý kỹ thuật (gia công tiện, phay, khoan, mài, laser, tia lửa điện, ; đo lường; gá đặt; điều chỉnh, v.v )

và được điều khiển bằng chương trình số (NC Program) với hệ CNC ( Computerized Numerical Control)

Gia công chi tiết cơ khí trên các máy điều khiển theo chương trình số CNC

có những đặc điểm sau:

- Mức độ tự động hoá cao, toàn bộ quá trình hoạt động của máy để gia công chi tiết do máy tính điều khiển

- Tốc độ dịch chuyển của bàn máy cao

- Tốc độ quay của trục chính cao và có thể điều chỉnh vô cấp

- Độ chính xác gia công cao (sai lệch kích thước có thể nhỏ hơn 0,001 mm)

- Năng suất gia công cao (có thể gấp 3 lần máy thông thường)

- Tính linh hoạt cao, thích nghi nhanh với sự thay đổi về kết cấu sản phẩm

- Mức độ tập trung nguyên công cao ( gia công nhiều bề mặt trong một lần gá đặt)

- Có thể gia công được những bề mặt phức tạp mà các máy khác khó hoặc không thực hiện được (các bề mặt dạng 3D)

- Khả năng thực hiện lặp lại các công việc gia công (chương trình được sử dụng nhiều lần)

- Chuẩn bị công nghệ để gia công trên máy CNC khác với máy thường là phải lập trình NC để điều khiển máy gia công theo ngôn ngữ phù hợp với máy và tuỳ thuộc vào hệ điều khiển máy (FANUC, HEIDENHAIN, MITSUBISHI, v.v )

- Mức độ tự động hoá cao nên vận hành đơn giản nhưng bảo dưỡng và sửa chữa phức tạp

- Không thích hợp với trình độ sản xuất thấp

- Giá thành cao nên mức khấu hao lớn

Một máy gia công CNC (hay còn gọi là một hệ thống gia công) theo nguyên lý điều khiển số có sáu thành phần cơ bản sau:

1/ Chương trình gia công NC ( NC program) :

Được viết theo ngôn ngữ lập trình của máy thể hiện dưới dạng các số và chữ cái qui ước Hệ CNC có chức năng tạo lập các tín hiệu điều khiển cần thiết cho quá trình gia công như điều khiển trục chính quay, điều khiển cho dao dịch chuyển trong quá trình cắt theo đường thẳng, cung tròn, chu trình phù hợp với biên dạng gia công Ngoài ra hệ CNC còn phải tạo lập các lệnh NC để thực hiện các chức năng khác như thay dụng cụ cắt, đóng mở chất làm mát

2/ Thiết bị nạp chương trình (Program Input Device)

Thiết bị nạp chương trình vào máy thông thường là bàn phím gắn theo máy Các máy gia công hiện đại có thể cho phép nạp chương trình có sẵn vào máy theo đường cáp truyền dữ liệu hoặc đĩa mềm

3/ Hệ điều khiển máy (MCU = Machine Control Unit)

Hệ điều khiển máy hoạt động trên cơ sở phần cứng (hardware) và phần mềm (software) Phần cứng ở đây là hệ điều khiển và lập trình gia công CNC do các hãng cung cấp như hệ FANUC, MITSUBISHI, HEIDENHAIN Phần mềm

điều khiển và lập trình CNC gồm có ba khối chính, đó là : Phần mềm vận hành, phần mềm giao diện, phần mềm ứng dụng

4/ Hệ khởi động ( Drive System)

5/ Máy gia công (Machine Tool), còn gọi là máy công tác như máy tiện, máy phay, máy khoan Đây là các máy gia công thực hiện điều khiển theo chương trình số ở máy CNC, phần lớn các nội dung chuẩn bị công nghệ có thể thực hiện tách rời máy gia công, ví dụ : chuẩn bị công nghệ và lập trình NC ở văn phòng với sự trợ giúp của máy tính, sau đó truyền tải chương trình NC đã lập

và kiểm định tới máy CNC tại xưởng để thực hiện

6/ Hệ phản hồi (Feedback System) Việc dịch chuyển theo trục X, trục Z của dao hay chuyển động quay của trục chính liên tục được xác định Các thông tin đó được hệ phản hồi, phản ánh cho hệ điều khiển trung tâm để bộ xử lý trung

tâm xử lý số liệu và tiếp tục điều khiển đến khi nào đạt giá trị cần thiết theo chương trình thì kết thúc tín hiệu điều khiển đó

Sau khi máy công cụ thông thường được trang bị hệ điều khiển NC, đã xuất hiện rất nhiều những kiểu, loại máy và phương pháp gia công theo định hướng

NC Các trung tâm gia công, các máy đột dập, máy LASER và máy tia lửa điện dùng điện cực dây (Wire EDM) là những ví dụ ứng dụng NC Sau đó là xu hướng phát triển các máy có thể thực hiện tối đa nhiều phương pháp gia công trên một phôi trong một lần gá Hệ thay dụng cụ, hệ thay bệ/phiến gá phôi tự động và các thiết bị giám sát phối hợp với nhau nâng cao mức độ tự động hoá của máy Các

bộ truyền, các hệ làm mát và các ổ đỡ trục mới ngăn ngừa biến động về độ chính xác do biến dạng nhiệt của hệ thống công nghệ các đường trượt và bộ truyền vít me- đai ốc có chuỗi các viên bi cầu lăn tuần hoàn trên đường ren có độ chính xác cao, không có khe hở Cuối cùng, máy phải có độ cứng vững tĩnh và động tương ứng với giá trị gia tốc cao và tải trọng lớn

1.3.2 Hệ điều khiển máy gia công CNC

1.3.2.1 Các hệ thống điều khiển

* Điều khiển NC: Hệ thống điều khiển NC (Numerical Control ) hiện nay

vẫn còn được sử dụng nhưng không phổ biến Trong hệ thống điều khiển này, các thông số hình học của chi tiết và các lệnh của máy được cho dưới dạng các dãy số

Hệ điều khiển NC có một số nhược điểm là tính linh hoạt kém Khi cần thay đổi cấu hình chi tiết thì phải thay đổi chương trình gia công Việc thay đổi chương trình gia công bằng cách làm mới hoặc sửa lại băng đục lỗ, điều này gây mất thời gian và tốn kém

* Điều khiển CNC: Đặc 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

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

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

* Điều khiển DNC: Hệ điều khiển DNC (Direct Numerical Control) để

biểu thị một hệ thống trong đó có nhiều máy NC được kết nối với một máy tính qua đường truyền dữ liệu Đặc điểm của hệ thống này là cung cấp cho các máy gia công riêng biệt các thông tin điều khiển là các chương trình gia công các chương trình gia công này được lưu trữ trên các đĩa cứng của máy tính và được gọi ra theo nhu cầu của từng máy gia công Ưu điểm của hệ thống này là có một thư viện lưu trữ thông tin trung tâm cho biết các thông tin của chương trình, của chi tiết gia công và dụng cụ Khả năng truyền dữ liệu nhanh, tin cậy Có khả năng ghép nối vào hệ thống gia công linh hoạt

* Điều khiển thích nghi: Các hệ thống điều khiển trên tuy có khả năng tự

động hoá cao nhưng vẫn có những mặt mang tính áp đặt, các chế độ công nghệ

được định ra ngay khi lập trình (trước khi gia công) nên đã không phát huy được tối đa hiệu quả hoặc không tránh được sự cố phát sinh trong quá trình gia công, chẳng hạn như khi gặp vùng vật liệu có độ cứng cao hay khi dao mòn, lực cắt tăng lên gây gẫy dao hoặc dừng máy do vượt quá công suất động cơ

Điều khiển thích nghi (AC – Adaptive Control) là điều khiển tự động quá trình gia công Mục tiêu của điều khiển này là tự động thay đổi các thông số công nghệ theo các ảnh hưởng không thể dự kiến trước trong quá trình gia công như nếu lực cắt tăng lên máy sẽ tự động giảm lượng chạy dao cho phù hợp

1.3.2.2 Các dạng điều khiển

* 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

Tuỳ theo dạng điều khiển, các trục có thể chuyển động kế tiếp nhau ( thực hiện từng trục một – hình1.3a) 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 1.3b)

Dạng điều khiển này thường được ứng dụng trong các máy khoan toạ độ, máy đột lỗ, máy hàn điểm tự động

* Điều khiển theo đường thẳng (tuyến tính): Dạng điều khiển này tạo ra

các đường song song với 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 1.4) 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)

a b

Hình 1.3: Các đường chạy dao trong

điều khiển theo điểm

Hình 1.4: Các đường chạy dao trong

chuyển động theo đường

* 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 Bằng 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 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 2D, 3D, 4D.v.v…

1.3.3 Các trục điều khiển NC ( NC axises)

Khái niệm “Trục” trong kỹ thuật gia công NC là hướng chuyển dịch chính

(thẳng hoặc quay) mà theo hướng đó, chuyển động tương đối của dụng cụ (dao)

và phôi gia công được thực hiện và được điều khiển bằng số (điều khiển NC)

Hệ thống toạ độ có quan hệ mật thiết với chi tiết gia công và máy Vì vậy

đối với bất kể máy nào khi lập trình cũng phải thống nhất coi vật là đứng yên còn dụng cụ cắt chuyển động trong quá trình cắt

Đối với các máy gia công CNC nói chung, ngoài các trục chính X, Y, Z còn có thể có các trục sau:

- Các chuyển động quay quanh các trục X, Y, Z là A, B, C

- Các chuyển động thẳng song song với 3 trục X,Y,Z là U, V, W

- Các chuyển động không bắt buộc phải song song với X,Y,Z là P, Q, R Trục R chủ yếu dùng ở các chu trình khoan (drilling cycles) ở dạng địa chỉ ứng với mặt phẳng gốc chuẩn (reference surface) của phôi gia công, trục Z được chuyển từ chế độ chạy nhanh không cắt gọt sang chế độ tiến dao để cắt

Ngoài các trục NC kể trên, có những máy gia công còn có thể có thêm hai trục quay thứ hai là D và E Hai trục quay này là trục quay song song với trục quay thứ nhất A, B hoặc C

Cần chú ý rằng, khi xác định chiều dương của trục phải theo giả định là dụng cụ cắt luôn luôn chuyển động và phôi gia công luôn luôn đứng im Chiều

dương của các trục trong trường hợp này được xác nhận như chiều dương của các chuyển động: +X, +Y, +Z, +A, +B, +C

Trong trường hợp mà phôi gia công chuyển động (như trên máy phay chẳng hạn) thì chiều chuyển động và chiều của trục là ngược nhau Khi bàn mang phôi chuyển động sang phải thì dụng cụ thực hiện chuyển động tương đối sang trái Trong trường hợp này phải cho chiều thực tế của trục, với địa chỉ có thêm dấu

nháy (‘) ở trên đầu như : +X’, +Y’ Qui định này có ưu điểm là người lập trình

có thể tạo lập các chương trình NC mà không bị lệ thuộc vào cấu tạo của máy Chuyển động tương đối mong muốn giữa dụng cụ và phôi luôn được đảm bảo

đúng chiều

1.3.4 Hệ toạ độ và các điểm gốc lập trình gia công CNC quan trọng

Dụng cụ cắt của máy công cụ NC, CNC thực hiện dịch chuyển tuỳ theo dạng máy công cụ, gồm: dịch chuyển thẳng, dịch chuyển theo quỹ đạo cong phức tạp, v,v từ điểm xuất phát, qua nhiều điểm trung gian, đến điểm đích để tạo ra bề mặt chi tiết theo yêu cầu Như vậy, các điểm nằm trong phạm vi không gian làm việc của máy công cụ NC, CNC phải được xác định và định nghĩa chính xác Do đó cần phải có hệ toạ độ máy Hệ toạ độ được xác lập cho các máy công

cụ NC, CNC có thể là toạ độ Đề-các ( Decarde co-ordinate system), hoặc hệ toạ

độ cực (polar co-ordinate system), hoặc hệ toạ độ trụ (cylindrical co-ordinate system) để đáp ứng các yêu cầu gia công khác nhau Hệ toạ độ máy có quan hệ

với các trục điều khiển NC

Để thực hiện được việc điều khiển máy tự động bằng chương trình NC thì trên máy có một số điểm gốc lập trình CNC quan trọng như sau:

Điểm không của máy (M): Điểm không của máy là điểm gốc của hệ thống

toạ độ máy Điểm này do nơi chế tạo ra máy đó xác định theo kết cấu động học của máy, người sử dụng máy phải chấp nhận Ví dụ trên máy tiện CNC có điểm

M là giao của tâm trục chính với mặt đầu của trục chính (hình 1.5 a), máy phay CNC có điểm M là đỉnh góc trái phía ngoài của bàn máy( hình 1.5b)

Điểm không của chi tiết (W): Điểm không của chi tiết là gốc của hệ thống

toạ độ gắn lên chi tiết Vị trí của điểm W do người lập trình tự do lựa chọn và xác định Song người lập trình cần phải xác định điểm đó sao cho khi tính toán các vị trí điểm trên đường bao chi tiết dễ ràng nhất Đối với máy tiện thường chọn là điểm giao của tâm trục chính với mặt đầu trước hoặc sau của phôi (hình 1.5a) Đối với máy phay thường chọn là góc trên bên trái của phôi (hình 1.5b) hoặc điểm đặc biệt là tâm đối xứng của nhiều bề mặt gia công để cho việc tính toán vị trí toạ độ các điểm trên đường biên dạng gia công được dễ ràng và thuận lợi cho việc sử dụng chu trình (thường là các lệnh lặp hay chương trình con) khi viết chương trình gia công

Điểm gốc tham chiếu của máy (R): Điểm gốc tham chiếu của máy còn

được gọi là điểm chuẩn của máy hay điểm gốc quay về (reference point return)

Trong quá trình vận hành máy, không thể chạy về điểm M của máy vì: việc chạy

về bị vướng phôi hay cơ cấu kẹp, không thể chạy theo một trục, hay trường hợp ở các máy rất dài, nếu phải thường xuyên chạy về điểm M thì rất tốn thời gian v.v Để thuận tiện và an toàn hơn, đối với các trường hợp này phải có một điểm xác định khác tương đương gọi là điểm gốc Điểm gốc này có một vị trí xác định trước so với điểm M mà hệ điều khiển nhận biết được Đây là điểm rất quan trọng trong việc vận hành máy Trước khi cho máy chạy phải thực hiện lệnh cho dao về điểm gốc R Đồng thời trong quá trình gia công phải lưu ý vấn đề sau:

Hình 1.5: Điểm không của máy tiện, phay CNC

- Khi bắt đầu sử dụng máy, gá dao xong phải cho máy trở về điểm R trước khi thực hiện đo kích thước dao

- Khi đang sử dụng máy mà bị sự cố mất điện thì các giá trị thực tế về vị trí dao, bàn trượt bị mất, do vậy khi tiếp tục vận hành phải chạy dao về điểm R

Điểm gốc chương trình (Po): Điểm gốc của chương trình là điểm mà dụng

cụ cắt sẽ ở đó trước khi gia công và sau khi kết thúc gia công một chi tiết trong sản xuất loạt Điểm này do người lập trình tự do lựa chọn, nhưng cần chú ý đảm bảo:

- Khi tháo, gá lắp phôi không bị vướng

- Khi thay dao (đối với máy tiện) không bị va dao vào máy hay chi tiết gia công

Điểm không của dao(E), điểm cắt của dao (P): Để điều khiển lưỡi cắt của

dao dịch chuyển theo quỹ đạo gia công đảm bảo chính xác cần phải có điểm gốc

đó là điểm không của dao hay còn gọi là điểm kiểm tra dụng cụ E (hình 1.6)

Kích thước của dao được đo kiểm chính xác trên thiết bị đo của máy Trị số

đo (X, Z - đối với máy tiện; R,Z- đối với máy phay hay trung tâm gia công) được nạp vào bộ nhớ của hệ điều khiển, dữ liệu đó được dùng trong suốt quá trình gia

công Điểm cắt của dao P (hình 1.6) là điểm đỉnh dao thực hay lý thuyết

1.3.5 Chu trình và chương trình con

Chu trình (Cycle) là những quá trình gia công NC, CNC có tính chất lặp lại

thường xuyên, được chuẩn bị ở dạng các chương trình NC thứ cấp Các chương

Hình 1.6: Điểm gốc và điểm cắt của dao

trình thứ cấp này được lưu giữ trong hệ điều khiển của máy và có thể truy cập để

sử dụng cho nhiều chương trình chính khi cần thiết

Chu trình có cấu tạo tương tự như vĩ lệnh (macro) được dùng phổ biến theo

tiêu chuẩn quốc tế (ISO) hoặc chuyên dụng theo từng hãng cung cấp máy điều khiển số

Chu trình được phân chia như sau: Chu trình khoan ( ví dụ G80, , G89), chu trình tiện (ví dụ G70, G71, G72, G90, G91, G92, G94, ), chu trình phay

Chương trình chính

G00 X Y Z

gọi chương trình con vào thực hiện

Thực hiện xong ra khỏi chương trình

Tiếp tục chương trình chính

Gọi chương trình con vào thực hiện

Thực hiện xong ra khỏi chương trình

M30 ( kết thúc chương trình)

Chương trình con cũng có thể coi là một chương trình thứ cấp Chương trình con là một đoạn chương trình bao gồm các câu lệnh về gia công Chương trình con được viết riêng và có ký hiệu của riêng nó Khi cần có thể gọi vào thực hiện trong chương trình chính bất kỳ lúc nào sau khi thực hiện xong nó tự động

chương trình con

Khi sử dụng chương trình con cần lưu ý một số vấn đề sau:

- Thường chỉ dùng khi cần gia công ở nhiều vị trí có biên dạng gia công giống nhau Việc chọn điểm gốc chi tiết ( điểm W) phải được xem xét kỹ và nên chọn ở điểm đặc biệt

- Phải dùng kèm theo việc chuyển đổi gốc toạ độ hoặc lập trình theo kích thước tương đối

1.3.6 Hiệu quả kinh tế khi sử dụng máy gia công CNC

Quyết định đầu tư mua sắm và sử dụng máy NC, CNC trong sản xuất dựa trên giá trị hiệu quả kinh tế do loại máy này mang lại so với máy thường như sau:

Q = [(C1 + EK1) – ( C2 + EK2)] N [đ/năm] [18] Trong đó:

Q – Hiệu quả kinh tế (lãi, lợi nhuận, giá trị tiết kiệm được trong sản xuất) C1 – Giá thành công nghệ gia công chi tiết cơ khí trên máy thường (đ/chi tiết)

C2 – Giá thành công nghệ gia công chi tiết cơ khí trên máy NC, CNC (đ/chi tiết)

E - Đại lượng nghịch đảo của thời hạn hoàn thành vốn mua máy ( ví dụ nếu thời hạn hoàn vốn là 5 năm thì E = 1/5)

K1 – Chi phí đầu tư cho máy thường (đ/chi tiết)

K2 – Chi phí đầu tư cho máy NC, CNC (đ/chi tiết)

N – sản lượng của chi tiết cần gia công (chi tiết/năm)

Chi phí về công nghệ (C1, C2) để gia công chi tiết cơ khí thường được xác

định theo các chi phí thành phần như sau:

- Lương cho thợ vận hành máy

- Chi phí về điện năng

- Chi phí bảo dưỡng, sửa chữa

- Chi phí khấu hao nhà xưởng

- Chi phí dụng cụ cắt, dụng cụ kiểm tra

- Chi phí về lập trình và chuẩn bị công nghệ

Như vậy, phương án đầu tư sử dụng máy gia công NC, CNC trong sản xuất chỉ thật sự có ý nghĩa khi giá trị Q lớn hơn 0

Hiện nay, rất nhiều doanh nghiệp trong nước đã mua máy NC, CNC để sản xuất mà chưa có sự tính toán hiệu quả một cách khoa học nên hiệu quả còn hạn chế Một vấn đề đặt ra là muốn nâng cao hiệu quả sử dụng máy thì có rất nhiều phương án, trong đó việc giảm chi phí về công nghệ là một trong những phương

án quan trọng Muốn vậy thì việc nghiên cứu để sử dụng tối đa hiệu suất của máy CNC phải được quan tâm bởi vì nó sẽ giảm được rất nhiều chi phí như tiền lương , điện, khấu hao, chi phí dụng cụ

1.4 Ví dụ về lập trình trên máy phay CNC

Gia công chi tiết như hình vẽ

Chương trình gia công được thực hiện với sự trợ giúp của máy tính

Sau khi tạo lập được các quỹ đạo đường cắt mong muốn chương trình gia công có thể được gửi trực tiếp sang máy CNC hoặc được biên dịch ra chương trình NC dưới dạng các mã điều khiển

( 10 FLAT ENDMILL TOOL - 219

DIA OFF - 0 LEN - 0 DIA - 10 )

N276 G0 Z50

N278 X22.417 Y69.552 N280 Z10

N282 G1 Z-10 F10

N284 X16.75 Y46.721 F100

N286 G3 X26.392 Y42.034 R5.479 N288 G1 X40.844 Y60.595 N290 G3 X42.745 Y64.506 R10.473 N292 X22.417 Y69.552 R10.473 N294 G1 Z0 F20

N296 G0 Z100

N298 X-1.507 Y66.802 N300 Z10

N302 G1 Z-10 F10

N304 G3 X-4.702 Y62.173 R2.812 F100

N306 X3.729 Y62.997 R6.563 N308 G1 X5.031 Y70.221 N310 G3 X2.754 Y72.975 R6.563 N312 X-9.948 Y72.202 R10.312 N314 G1 X-5.562 Y54.281 N316 G3 X2.081 Y53.847 R14.062 N318 G1 X.641 Y81.902 N320 G3 X-4.022 Y82.276 R17.812 N322 X-10.045 Y72.597 R7.972 N324 G1 X-4.453 Y49.748 N326 G3 X1.374 Y49.928 R2.98 N328 G1 X5.545 Y73.078 N330 G3 X-4.022 Y82.276 R7.972 N332 G1 Z0 F20

N334 G0 Z50

N336 X-12.473 Y72.003 N338 Z10

N340 G1 Z-10 F10

N342 X-6.881 Y49.153 F100

N344 G3 X3.835 Y49.484 R5.48 N346 G1 X8.006 Y72.635 N348 G3 X7.871 Y76.981 R10.473 N350 X-12.473 Y72.003 R10.473 N352 G1 Z0 F20

N354 G0 Z100

N356 X-32.379 Y58.45 N358 Z10

N360 G1 Z-10 F10

N362 G3 X-33.057 Y52.866 R2.813 F100

N364 X-25.974 Y57.514 R6.563 N366 G1 X-28.179 Y64.516 N368 G3 X-31.475 Y65.896 R6.563 N370 X-42.362 Y59.309 R10.313 N372 G1 X-30.151 Y45.478 N374 G3 X-23.182 Y48.646 R14.063

N376 G1 X-37.494 Y72.818 N378 G3 X-41.797 Y70.983 R17.812

N380 X-42.631 Y59.614 R7.973 N382 G1 X-27.062 Y41.98 N384 G3 X-21.985 Y44.847 R2.98 N386 G1 X-29.051 Y67.285 N388 G3 X-41.797 Y70.983 R7.972 N390 G1 Z0 F20

N392 G0 Z50

N394 X-44.506 Y57.959 N396 Z10

N398 G1 Z-10 F10

N400 X-28.936 Y40.325 F100

N402 G3 X-19.601 Y45.598 R5.48 N404 G1 X-26.666 Y68.036 N406 G3 X-28.804 Y71.821 R10.473

N410 G1 Z0 F20

N412 G0 Z100

N414 X-55.833 Y36.708 N416 Z10

N418 G1 Z-10 F10

N420 X-55.93 Y36.669 F100

N422 X-56.025 Y36.627 N424 X-56.118 Y36.582 N426 X-56.21 Y36.532 N428 X-56.299 Y36.48 N430 X-56.387 Y36.424 N432 X-56.473 Y36.365 N434 X-56.556 Y36.303 N436 X-56.637 Y36.238 N438 X-56.716 Y36.17 N440 X-56.792 Y36.099 N442 X-56.865 Y36.026 N444 X-56.936 Y35.949 N446 X-57.003 Y35.871 N448 X-57.068 Y35.789 N450 X-57.13 Y35.706 N452 X-57.188 Y35.62 N454 X-57.244 Y35.532 N456 X-57.296 Y35.442 N458 X-57.345 Y35.35 N460 X-57.39 Y35.256 N462 X-57.432 Y35.161 N464 X-57.47 Y35.065 N466 X-57.505 Y34.967 N468 X-57.536 Y34.867 N470 X-57.563 Y34.767 N472 X-57.587 Y34.666 N474 X-57.606 Y34.564 N476 X-57.622 Y34.461 N478 X-57.635 Y34.358 N480 X-57.643 Y34.254 N482 X-57.648 Y34.15 N484 Y34.046 N486 X-57.645 Y33.943 N488 X-57.638 Y33.839 N490 X-57.628 Y33.735 N492 X-57.613 Y33.632 N494 X-57.595 Y33.53 N496 X-57.573 Y33.429 N498 X-57.547 Y33.328 N500 X-57.517 Y33.228 N502 X-57.484 Y33.13 N504 X-57.447 Y33.033 N506 X-57.407 Y32.937 N508 X-57.363 Y32.843 N510 X-57.315 Y32.75 N512 X-57.265 Y32.659 N514 X-57.211 Y32.571 N516 X-57.153 Y32.484 N518 X-57.093 Y32.399 N520 X-57.029 Y32.317 N522 X-56.963 Y32.237 N524 X-56.893 Y32.16 N526 X-56.821 Y32.085 N528 X-56.746 Y32.013 N530 X-56.668 Y31.944 N532 X-56.588 Y31.878 N534 X-56.506 Y31.815 N536 X-56.421 Y31.754 N538 X-56.334 Y31.697 N540 X-56.245 Y31.644 N542 X-56.154 Y31.593 N544 X-56.061 Y31.546 N546 X-55.967 Y31.503 N548 X-55.871 Y31.463 N550 X-55.774 Y31.426 N552 X-55.675 Y31.393 N554 X-55.575 Y31.364 N556 X-55.475 Y31.339 N558 X-55.373 Y31.317 N560 X-55.27 Y31.299 N562 X-55.167 Y31.285 N564 X-55.064 Y31.275 N566 X-54.96 Y31.268 N568 X-54.856 Y31.265 N570 X-54.752 Y31.267 N572 X-54.649 Y31.272 N574 X-54.545 Y31.28 N576 X-54.442 Y31.293 N578 X-54.339 Y31.31

N582 X-54.136 Y31.354 N584 X-54.036 Y31.382 N586 X-53.937 Y31.413 N588 X-53.839 Y31.448 N590 G3 X-53.838 R2.813 N592 X-49.727 Y38.856 R6.564 N594 G1 X-54.933 Y44.03 N596 G3 X-58.493 Y43.721 R6.562 N598 X-65.072 Y32.829 R10.313 N600 G1 X-47.832 Y26.257 N602 G3 X-43.133 Y32.301 R14.063

N604 G1 X-67.039 Y47.053 N606 G3 X-69.997 Y43.428 R17.812

N608 X-65.452 Y32.973 R7.972 N610 G1 X-43.471 Y24.595 N612 G3 X-40.309 Y29.493 R2.98 N614 G1 X-56.992 Y46.077 N616 G3 X-69.997 Y43.428 R7.973 N618 G1 Z0 F20

N620 G0 Z50

N622 X-66.342 Y30.637 N624 Z10

N626 G1 Z-10 F10

N628 X-44.361 Y22.259 F100 N630 G3 X-38.546 Y31.266 R5.48 N632 G1 X-55.23 Y47.85 N634 G3 X-58.884 Y50.209 R10.472

N636 X-66.342 Y30.637 R10.472 N638 G1 Z0 F20

N640 G0 Z100

N642 X-66.497 Y6.556 N644 Z10

N646 G1 Z-10 F10

N648 X-66.564 Y6.477 F100 N650 X-66.629 Y6.395 N652 X-66.69 Y6.312 N654 X-66.749 Y6.226 N656 X-66.804 Y6.137 N658 X-66.856 Y6.047 N660 X-66.904 Y5.955 N662 X-66.949 Y5.862 N664 X-66.991 Y5.766 N666 X-67.029 Y5.67 N668 X-67.063 Y5.572 N670 X-67.094 Y5.472 N672 X-67.121 Y5.372 N674 X-67.144 Y5.271 N676 X-67.164 Y5.169 N678 X-67.179 Y5.066 N680 X-67.191 Y4.963 N682 X-67.199 Y4.859 N684 X-67.204 Y4.755 N686 Y4.651 N688 X-67.201 Y4.547 N690 X-67.193 Y4.444 N692 X-67.182 Y4.34 N694 X-67.168 Y4.237 N696 X-67.149 Y4.135 N698 X-67.126 Y4.034 N700 X-67.1 Y3.933 N702 X-67.07 Y3.833 N704 X-67.037 Y3.735 N706 X-67 Y3.638 N708 X-66.959 Y3.542 N710 X-66.915 Y3.448 N712 X-66.867 Y3.356 N714 X-66.816 Y3.265 N716 X-66.762 Y3.177 N718 X-66.704 Y3.09 N720 X-66.644 Y3.006 N722 X-66.58 Y2.924 N724 X-66.513 Y2.844 N726 X-66.443 Y2.767 N728 X-66.371 Y2.693 N730 X-66.296 Y2.621 N732 X-66.218 Y2.552 N734 X-66.137 Y2.486 N736 X-66.055 Y2.423 N738 X-65.97 Y2.363 N740 X-65.883 Y2.306 N742 X-65.794 Y2.253 N744 X-65.703 Y2.203

N922 X-62.901 Y-37.195 R10.472 N924 G1 Z0 F20

N926 G0 Z100

N928 X-43.17 Y-51.001 N930 Z10

N932 G1 Z-10 F10

N934 X-43.143 Y-51.101 F100

N936 X-43.113 Y-51.201 N938 X-43.079 Y-51.299 N940 X-43.041 Y-51.396 N942 X-43 Y-51.491 N944 X-42.955 Y-51.585 N946 X-42.907 Y-51.677 N948 X-42.855 Y-51.768 N950 X-42.801 Y-51.856 N952 X-42.742 Y-51.942 N954 X-42.681 Y-52.026 N956 X-42.617 Y-52.108 N958 X-42.55 Y-52.187 N960 X-42.48 Y-52.264 N962 X-42.407 Y-52.338 N964 X-42.331 Y-52.409 N966 X-42.253 Y-52.478 N968 X-42.172 Y-52.543 N970 X-42.089 Y-52.606 N972 X-42.004 Y-52.665 N974 X-41.916 Y-52.721 N976 X-41.827 Y-52.774 N978 X-41.736 Y-52.824 N980 X-41.642 Y-52.87 N982 X-41.548 Y-52.913 N984 X-41.451 Y-52.952 N986 X-41.354 Y-52.988 N988 X-41.255 Y-53.02 N990 X-41.155 Y-53.048 N992 X-41.054 Y-53.073 N994 X-40.952 Y-53.094 N996 X-40.849 Y-53.111 N998 X-40.746 Y-53.124 N1000 X-40.643 Y-53.133 N1002 X-40.539 Y-53.139 N1004 X-40.435 Y-53.141 N1006 X-40.331 Y-53.139 N1008 X-40.227 Y-53.133 N1010 X-40.124 Y-53.123 N1012 X-40.021 Y-53.109 N1014 X-39.918 Y-53.092 N1016 X-39.817 Y-53.071 N1018 X-39.716 Y-53.046 N1020 X-39.616 Y-53.018 N1022 X-39.517 Y-52.985 N1024 X-39.419 Y-52.949 N1026 X-39.323 Y-52.91 N1028 X-39.229 Y-52.867 N1030 X-39.136 Y-52.82 N1032 X-39.044 Y-52.771 N1034 X-38.955 Y-52.717 N1036 X-38.868 Y-52.661 N1038 X-38.783 Y-52.601 N1040 X-38.7 Y-52.538 N1042 X-38.619 Y-52.473 N1044 X-38.541 Y-52.404 N1046 X-38.466 Y-52.332 N1048 X-38.393 Y-52.258 N1050 X-38.323 Y-52.181 N1052 X-38.256 Y-52.102 N1054 X-38.192 Y-52.02 N1056 X-38.131 Y-51.936 N1058 X-38.073 Y-51.849 N1060 X-38.019 Y-51.761 N1062 X-37.967 Y-51.671 N1064 X-37.919 Y-51.578 N1066 X-37.875 Y-51.484 N1068 X-37.834 Y-51.389 N1070 X-37.797 Y-51.292 N1072 X-37.763 Y-51.193 N1074 X-37.733 Y-51.094 N1076 X-37.706 Y-50.993 N1078 X-37.683 Y-50.892 N1080 X-37.664 Y-50.79 N1082 X-37.649 Y-50.687 N1084 X-37.638 Y-50.584 N1086 X-37.63 Y-50.48

N1090 Y-50.272 N1092 X-37.631 Y-50.168 N1094 X-37.639 Y-50.065 N1096 X-37.65 Y-49.961 N1098 X-37.666 Y-49.859 N1100 X-37.685 Y-49.756 N1102 X-37.708 Y-49.655 N1104 G3 X-37.709 R2.813 N1106 X-44.566 Y-44.681 R6.563 N1108 G1 X-50.331 Y-49.225 N1110 G3 X-50.452 Y-52.796 R6.563

N1112 X-40.433 Y-60.641 R10.313 N1114 G1 X-31.831 Y-44.318 N1116 G3 X-37.265 Y-38.925 R14.064

N1118 G1 X-54.791 Y-60.879 N1120 G3 X-51.549 Y-64.252 R17.813

N1122 X-40.622 Y-61 R7.973 N1124 G1 X-29.656 Y-40.189 N1126 G3 X-34.137 Y-36.46 R2.98 N1128 G1 X-52.611 Y-51.023 N1130 G3 X-51.549 Y-64.252 R7.973

N1132 G1 Z0 F20

N1134 G0 Z50

N1136 X-38.411 Y-62.166 N1138 Z10

N1140 G1 Z-10 F10

N1142 X-27.444 Y-41.355 F100

N1144 G3 X-35.685 Y-34.497 R5.48 N1146 G1 X-54.159 Y-49.059 N1148 G3 X-56.939 Y-52.402 R10.473

N1150 X-38.411 Y-62.166 R10.473 N1152 G1 Z0 F20

N1154 G0 Z100

N1156 X-14.524 Y-65.222 N1158 Z10

N1160 G1 Z-10 F10

N1162 G3 X-10.313 Y-61.492 R2.812 F100

N1164 X-18.697 Y-60.274 R6.563 N1166 G1 X-21.689 Y-66.977 N1168 G3 X-20.138 Y-70.195 R6.562

N1170 X-7.62 Y-72.485 R10.312 N1172 G1 X-7.59 Y-54.035 N1174 G3 X-14.907 Y-51.784 R14.062

N1176 G1 X-20.223 Y-79.368 N1178 G3 X-15.785 Y-80.848 R17.812

N1180 X-7.621 Y-72.891 R7.972 N1182 G1 X-7.582 Y-49.368 N1184 G3 X-13.283 Y-48.148 R2.98 N1186 G1 X-22.873 Y-69.628 N1188 G3 X-15.785 Y-80.848 R7.973

N1190 G1 Z0 F20

N1192 G0 Z50

N1194 X-5.121 Y-72.895 N1196 Z10

N1198 G1 Z-10 F10

N1200 X-5.082 Y-49.372 F100

N1202 G3 X-15.566 Y-47.129 R5.48 N1204 G1 X-25.156 Y-68.609 N1206 G3 X-26.065 Y-72.861 R10.473

N1208 X-5.121 Y-72.895 R10.473 N1210 G1 Z0 F20

N1212 G0 Z100

N1214 X17.45 Y-64.5 N1216 Z10

N1218 G1 Z-10 F10

N1220 X17.548 Y-64.535 F100

N1222 X17.647 Y-64.566 N1224 X17.747 Y-64.594 N1226 X17.848 Y-64.618 N1228 X17.95 Y-64.638 N1230 X18.053 Y-64.655 N1232 X18.156 Y-64.668 N1234 X18.259 Y-64.676 N1236 X18.363 Y-64.681 N1238 X18.467 Y-64.683 N1240 X18.571 Y-64.68

N1244 X18.778 Y-64.663 N1246 X18.881 Y-64.649 N1248 X18.983 Y-64.631 N1250 X19.085 Y-64.609 N1252 X19.186 Y-64.584 N1254 X19.285 Y-64.555 N1256 X19.384 Y-64.522 N1258 X19.481 Y-64.486 N1260 X19.577 Y-64.446 N1262 X19.672 Y-64.402 N1264 X19.764 Y-64.355 N1266 X19.855 Y-64.305 N1268 X19.944 Y-64.251 N1270 X20.031 Y-64.194 N1272 X20.116 Y-64.134 N1274 X20.198 Y-64.071 N1276 X20.278 Y-64.004 N1278 X20.356 Y-63.935 N1280 X20.431 Y-63.863 N1282 X20.503 Y-63.789 N1284 X20.573 Y-63.711 N1286 X20.639 Y-63.632 N1288 X20.703 Y-63.549 N1290 X20.763 Y-63.465 N1292 X20.821 Y-63.378 N1294 X20.875 Y-63.289 N1296 X20.925 Y-63.199 N1298 X20.973 Y-63.106 N1300 X21.017 Y-63.012 N1302 X21.057 Y-62.916 N1304 X21.094 Y-62.819 N1306 X21.127 Y-62.721 N1308 X21.157 Y-62.621 N1310 X21.183 Y-62.521 N1312 X21.205 Y-62.419 N1314 X21.223 Y-62.317 N1316 X21.238 Y-62.214 N1318 X21.248 Y-62.11 N1320 X21.255 Y-62.007 N1322 X21.259 Y-61.903 N1324 X21.258 Y-61.799 N1326 X21.253 Y-61.695 N1328 X21.245 Y-61.592 N1330 X21.233 Y-61.488 N1332 X21.217 Y-61.386 N1334 X21.197 Y-61.284 N1336 X21.173 Y-61.183 N1338 X21.146 Y-61.082 N1340 X21.115 Y-60.983 N1342 X21.08 Y-60.885 N1344 X21.042 Y-60.789 N1346 X21 Y-60.693 N1348 X20.955 Y-60.6 N1350 X20.906 Y-60.508 N1352 X20.854 Y-60.418 N1354 X20.799 Y-60.33 N1356 X20.74 Y-60.244 N1358 X20.679 Y-60.161 N1360 X20.614 Y-60.079 N1362 X20.546 Y-60

N1364 X20.476 Y-59.924 N1366 X20.402 Y-59.851 N1368 X20.326 Y-59.78 N1370 X20.248 Y-59.712 N1372 X20.167 Y-59.647 N1374 X20.083 Y-59.585 N1376 X19.998 Y-59.526 N1378 X19.91 Y-59.47 N1380 X19.82 Y-59.418 N1382 X19.729 Y-59.368 N1384 X19.635 Y-59.323 N1386 X19.54 Y-59.281 N1388 X19.444 Y-59.242 N1390 G3 Y-59.241 R2.812 N1392 X11.455 Y-62.059 R6.562 N1394 G1 X11.921 Y-69.385 N1396 G3 X14.79 Y-71.513 R6.562 N1398 X26.938 Y-67.723 R10.312 N1400 G1 X18.391 Y-51.372 N1402 G3 X10.866 Y-52.78 R14.063

N1404 G1 X18.978 Y-79.675 N1406 G3 X23.595 Y-78.923 R17.812

N1408 X27.126 Y-68.084 R7.972 N1410 G1 X16.229 Y-47.236 N1412 G3 X10.614 Y-48.806 R2.98

N1664 X60.254 Y-17.396 N1666 X60.159 Y-17.44 N1668 X60.067 Y-17.488 N1670 X59.976 Y-17.538 N1672 X59.888 Y-17.593 N1674 X59.801 Y-17.65 N1676 G3 X59.8 R2.812 N1678 X57.581 Y-25.826 R6.563 N1680 G1 X63.874 Y-29.604 N1682 G3 X67.256 Y-28.452 R6.562

N1684 X71.038 Y-16.302 R10.312 N1686 G1 X52.726 Y-14.047 N1688 G3 X49.61 Y-21.04 R14.063 N1690 G1 X76.352 Y-29.642 N1692 G3 X78.356 Y-25.415 R17.812

N1694 X71.441 Y-16.351 R7.973 N1696 G1 X48.094 Y-13.477 N1698 G3 X46.196 Y-18.99 R2.98 N1700 G1 X66.363 Y-31.099 N1702 G3 X78.356 Y-25.415 R7.972

N1704 G1 Z0 F20

N1706 G0 Z50

N1708 X71.747 Y-13.87 N1710 Z10

N1712 G1 Z-10 F10

N1714 X48.399 Y-10.996 F100

N1716 G3 X44.909 Y-21.133 R5.48 N1718 G1 X65.076 Y-33.242 N1720 G3 X69.187 Y-34.658 R10.472

N1722 X71.747 Y-13.87 R10.472 N1724 G1 Z0 F20

N1726 G0 Z100

N1728 X66.134 Y9.548 N1730 Z10

N1732 G1 Z-10 F10

N1734 G3 X61.153 Y12.162 R2.813 F100

N1736 X62.987 Y3.892 R6.563 N1738 G1 X70.316 Y3.47 N1740 G3 X72.774 Y6.062 R6.563 N1742 X70.477 Y18.578 R10.313 N1744 G1 X53.215 Y12.064 N1746 G3 X53.705 Y4.425 R14.062 N1748 G1 X81.382 Y9.235 N1750 G3 X81.192 Y13.91 R17.813 N1752 X70.857 Y18.722 R7.972 N1754 G1 X48.848 Y10.417 N1756 G3 X49.729 Y4.654 R2.98 N1758 G1 X73.214 Y3.304 N1760 G3 X81.192 Y13.91 R7.972 N1762 G1 Z0 F20

N1764 G0 Z50

N1766 X69.974 Y21.061 N1768 Z10

N1770 G1 Z-10 F10

N1772 X47.965 Y12.756 F100

N1774 G3 X49.586 Y2.158 R5.48 N1776 G1 X73.071 Y.808 N1778 G3 X77.37 Y1.465 R10.472 N1780 X69.974 Y21.061 R10.472 N1782 G1 Z0 F20

N1784 G0 Z100

N1786 X54.121 Y39.188 N1788 Z10

N1790 G1 Z-10 F10

N1792 G3 X48.496 R2.812 F100 N1794 X53.964 Y32.717 R6.563 N1796 G1 X60.649 Y35.75 N1798 G3 X61.621 Y39.188 R6.563 N1800 X53.77 Y49.202 R10.312 N1802 G1 X41.512 Y35.413 N1804 G3 X45.497 Y28.876 R14.063

N1806 G1 X67.768 Y45.998 N1808 G3 X65.427 Y50.048 R17.812

N1810 X54.04 Y49.506 R7.972 N1812 G1 X38.412 Y31.924 N1814 G3 X41.87 Y27.231 R2.979 N1816 G1 X63.293 Y36.95 N1818 G3 X65.427 Y50.048 R7.972 N1820 G1 Z0 F20

N1822 G0 Z50

N1824 X52.172 Y51.167 N1826 Z10

N1828 G1 Z-10 F10

N1830 X36.543 Y33.585 F100 N1832 G3 X42.903 Y24.954 R5.48 N1834 G1 X64.325 Y34.673 N1836 G3 X67.826 Y37.253 R10.472

N1838 X52.172 Y51.167 R10.472 N1840 G1 Z0 F20

N1842 G0 Z100

N1844 M5 N1846 G91 G28 Z0

N1848 G28 X0 Y0 A0

N1850 M01 ( 12 FLAT ENDMILL TOOL - 221 DIA OFF - 0 LEN - 0 DIA - 12 ) N1852 T221 M6

N1854 G0 G90 G54 X1.125 Y0 A0 S1500 M3

N1856 G43 H0 Z100

N1858 Z10

N1860 G1 Z-15 F10

N1862 G3 X-5.625 R3.375 F100 N1864 X10.125 R7.875 N1866 X-14.625 R12.375 N1868 X19.125 R16.875 N1870 X-2.316 Y21.375 R21.375 N1872 X-21.5 Y0 R21.5 N1874 X21.5 R21.5 N1876 X-2.316 Y21.375 R21.5 N1878 G1 Z-5 F20

N1892 G1 Z-5 F20

N1894 G0 Z100

N1896 M5 N1898 G91 G28 Z0

N1900 G28 X0 Y0 A0

N1902 M30

%

kết luận chương 1:

Hiện nay, ở Việt nam máy công cụ CNC đã được sử dụng rất nhiều ở các cơ

sở sản xuất Tuy nhiên hiệu quả khai thác các máy gia công NC, CNC chưa cao.Nguyên nhân chủ yếu là do việc vận hành và sử dụng máy chưa hợp lý do đó những nội dung nghiên cứu trong chương 1 nhằm làm cụ thể hơn một số vấn đề sau:

- Tổng quát hoá lại quá trình sử dụng công nghệ CAD/CAM-CNC trong thiết

kế và chế tạo sản phẩm

- Giới thiệu tổng quan về máy CNC và chương trình trên máy phay CNC

- Do những ưu điểm của máy CNC nên luận văn chọn phương án nghiên cứu trên máy phay CNC để góp phần nâng cao hiệu quả khai thác sử dụng máy móc thiết bị

Chương 2: nghiên cứu về lực cắt trong gia công cơ 2.1.Đặt vấn đề nghiên cứu lực cắt

Việc sử dụng các thiết bị và dụng cụ gia công cơ khí có tốc độ cắt và tuổi thọ cao được rất nhiều cơ sở sản xuất cũng như các trường, viện quan tâm

Hiện nay, hầu hết các cơ sở sản xuất, trường đại học, viện nghiên cứu trong nước đã sử dụng các máy gia công theo chương trình số NC và CNC Một số trung tâm gia công cơ khí đã và đang sử dụng các dụng cụ cắt được sản xuất trong nước hoặc của Liên bang Nga, có tốc độ cắt thấp, tuổi bền không cao nên đã không khai thác thiết bị một cách tối ưu, gây lãng phí, dẫn tới hiệu quả đầu tư thấp

Việc nghiên cứu ứng dụng các dụng cụ gia công tiên tiến có tốc độ cắt và tuổi bền cao được đặc biệt quan tâm trong thời gian gần đây Các dao phay mặt đầu có gắn hợp kim dạng mảnh của các nước công nghiệp tiên tiến như Nhật Bản, CHLB

Đức cho phép gia công thép cacbon và thép hợp kim có độ cứng nhỏ hơn 30HRC với tốc độ cắt lên tới 180m/phút và lượng chạy dao lên đến 0,12mm/răng

Lực cắt có ảnh hưởng quyết định đến nhiệt cắt, quá trình mòn dụng cụ, do đó

ảnh hưởng quyết định đến độ chính xác gia công Vì vậy, việc xây dựng mô hình lực cắt trong điều kiện gia công cụ thể sẽ góp phần xây dựng cơ sở cho việc thực hiện tối ưu hoá qúa trình cắt, nâng cao hiệu quả kinh tế – kỹ thuật của nguyên công phay

Lực cắt là thông số quan trọng bậc nhất của quá trình công nghệ Nó chịu ảnh hưởng trực tiếp của các thông số đầu vào: vật liệu và hình học của phôi, vật liệu và hình học của dao, chế độ cắt, môi trường quanh vùng cắt, Giá trị của lực cắt và tỷ

lệ giữa các thành phần của nó được dùng làm chỉ tiêu đánh giá tình trạng của hệ thống công nghệ Lực cắt cũng lại là yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất và trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của quá trình công nghệ: độ chính xác kích thước và chất lượng bề mặt gia công, cơ tính bề mặt sau gia công, độ mòn dao, mức độ tiêu hao năng lượng, tính an toàn của quá trình

Do vai trò quan trọng đặc biệt như vậy của lực cắt mà trong công nghệ truyền thống cũng như công nghệ hiện đại, tự động hoá người ta luôn luôn tìm cách kiểm soát lực cắt bằng các biện pháp trực tiếp hoặc gián tiếp Trong các mô hình tối ưu hoá chế độ công nghệ và trong các hệ thống điều khiển thích nghi luôn luôn có mặt lực cắt hoặc các đại lượng dẫn xuất của nó Nếu mô hình điều khiển nào chỉ khống chế một đại lượng thì đại lượng đó là lực cắt

Phân tích ở trên cho thấy, lực cắt là thông số ra quan trọng bậc nhất trong gia công cơ Bởi vì đó là nhân tố không thể thiếu được trong quá trình tạo phoi Nếu không có lực cắt thì không thể có hiện tượng tạo phoi, do đó không thực hiện được quá trình cắt gọt

Khi phay bằng dao phay mặt đầu, lực cắt được phân tích thành 3 lực cắt gọt tác động vào dao và hệ thống công nghệ là Fx, Fy, Fz Lực cắt sinh ra trong quá trình gia công có thể đo bằng nhiều phương pháp khác nhau Việc đo lực cắt có thể giải quyết được các vấn đề ví dụ như:

- Xác định mối quan hệ hàm số giữa(Fx, Fy, Fz ) với thông số cắt gọt S, V, t.

- Sự phân bố lực cắt trong chu kỳ tuổi bền dao qua 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Giai đoạn đầu lưỡi cắt mòn nhanh các nhấp nhô ban đầu, dẫn

đến lực cắt tăng nhanh

Giai đoạn 2: Lực cắt tăng chậm khi thể tích kim loại được bóc đi tăng do tốc

độ mòn của lưỡc cắt trong giai đoạn này hầu như không thay đổi nên lực cắt cũng tăng chậm Quan hệ giữa lực cắt với lượng phoi bóc đi tuân theo một hệ bậc nhất

Giai đoạn 3: Lực cắt thay đổi đột ngột khi tiếp tục gia công Do ở giai đoạn này lưỡi cắt đã hết tuổi bền và bề mặt lưỡi cắt có hiện tượng tróc rỗ… nên lực cắt tăng mạnh Thông qua dấu hiệu này chúng ta có thể xác định được thời điểm cần thay dụng cụ gia công

Khi thiết lập quan hệ sẽ thấy rõ ảnh hưởng của chế độ cắt khi phay trong những

điều kiện cụ thể, từ đó cho ta khả năng xác định công suất tức thời khi phay, tạo điều kiện

thực hiện tối ưu hoá khi phay và điều khiển quá trình phay, nâng cao hiệu quả kinh tế –

kỹ thuật của nguyên công

Thông qua các đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực cắt với lượng phoi được bóc đi cho phép ta xác định được tuổi bền của dụng cụ gia công ở các chế độ gia công khác nhau Qua các phân tích trên ta thấy việc nghiên cứu về lực cắt trong quá trình gia công cơ là một việc làm hết sức cần thiết và thực tế để nâng câo chất lượng, độ chính xác gia công

2.2 Cơ sở lý thuyết về lực cắt và sự ảnh hưởng của chế độ cắt đến lực cắt

Các nghiên cứu về quá trình cắt gọt cho thấy chế độ cắt trong quá trình gia công có ảnh hưởng lớn đến sự phát sinh lực cắt Các nghiên cứu của Kronenberg M,

Paul H.Black cho rằng lực cắt đơn vị p là áp lực sinh ra trong quá trình cắt trên

1mm2 diện tích tiết diện lớp cắt có kích thước bất kỳ Có nghiã là:

f

P

P= Z (N/mm2) (2 1 )

Đây là công thức tổng quát cho mọi trường hợp gia công với chế độ cắt, thông

số hình học dao bất kỳ Như vậy có thể thấy rằng diện tích lớp cắt f có ảnh hưởng

đến lực cắt Ta đã biết rằng, diện tích lớp cắt được xác định theo công thức:

f =a.b=S.t (2 2 )

Trong đó: S là bước tiến dao, t là chiều sâu cắt

Như vậy có thể thấy rằng bước tiến dao và chiều sâu cắt có ảnh hưởng lớn đến lực cắt

Nghiên cứu về sự ảnh hưởng của hai yếu tố trên đến lực cắt đơn vị, bằng thực nghiệm, các tác giả trong và ngoài nước đã đưa ra công thức thực nghiệm để tính lực cắt đơn vị như sau:

Trong các công thức trên thì các hệ số C1, C2, Cp và các số mũ được xác định bằng thực nghiệm Sự phụ thuộc của lực cắt Pz vào chiều sâu cắt và lượng chạy dao

được mô tả bằng công thức sau:

Pz = xp z yp z

P t S

C . (2.3) Như vậy , mối quan hệ giữa chiều sâu cắt và lượng chạy dao với lực cắt tuân theo qui luật hàm số mũ

Nghiên cứu sự ảnh hưởng của vận tốc cắt đến lực cắt, người ta thấy rằng vận tốc cắt ảnh hưởng đến lực cắt thể hiện qua bốn điểm sau đây:

- ảnh hưởng đến độ lớn miền tạo phoi và cường độ biến dạng

- ảnh hưởng lớn đến nhiệt độ của vật liệu biến dạng

- Xác định vận tốc tải trọng vật liệu của chi tiết gia công

- ảnh hưởng đến độ lớn hệ số ma sát trên các mặt của dao và sự xuất hiện của lẹo dao

Khi thay đổi tốc độ cắt, nhiệt cắt thay đổi Nhiệt cắt tăng có thể làm thay đổi tình trạng ma sát giữa dao và phoi chi phối đến sự xuất hiện và mất đi của phoi bám kết quả đó làm thay đổi đáng kể đến lực cắt Khi cắt với tốc độ cắt thấp thì

ảnh hưởng của vận tốc cắt đến lực cắt là đáng kể, nhưng khi cắt với tốc độ cắt cao thì sự ảnh hưởng gần như không đáng kể và có xu hướng giảm Theo King R.I , Tlusty J và Smith S thì khi tăng vận tốc cắt làm tăng đáng kể nhiệt cắt, có thể đạt tới 9000 hoặc cao hơn đẫn đến làm cho lớp kim loại giữa phoi và mặt trước của dao chảy lỏng, làm giảm ma sát giữa phoi và dao kết quả làm cho lực cắt giảm Tài liệu chỉ ra rằng khi cắt với vận tốc cắt trung bình, nhiệt trong vùng cắt vào khoảng 5000c thì lực cắt giảm rõ rệt Nhưng khi cắt với tốc độ cắt cao (khoảng từ 80 m/phút trở lên) thì lực cắt giảm nhưng không đáng kể, gần như không đổi Đây chính là vùng vận tốc cắt thường được sử dụng trên các máy gia công CNC

Như vậy chế độ cắt trong quá trình gia công có ảnh hưởng quan trọng đến lực cắt Việc nghiên cứu về lực cắt và sự ảnh hưởng của nó đến chất lượng bề mặt thông qua chế độ cắt có ý nghĩa quan trọng trong kỹ thuật gia công

2.3 Nghiên cứu hệ thống lực cắt khi phay

Quy luật phân bố lực cắt khi phay khá phức tạp Khi phay diện tích cắt thay đổi làm cho lực cắt thay đổi Độ lớn của lực phụ thuộc vào số răng dao tham gia cắt gọt

và diện tích cắt tức thời Lực phay tổng cộng là tất cả các lực tác dụng lên răng dao phay

2.3.1 Các thành phần lực cắt khi phay

Trên hình (2.1a) và (2.1b) biểu diễn hệ thống lực cắt mà răng dao phay tác dụng lên lớp cắt Phản lực của P được phân tích ra 3 thành phần lực Pz, Py, Px theo hướng tiếp tuyến với đường trỏn doa phay, pháp thuyến với nó và theo chiều trục dao

Pz: lực tiếp tuyến (lực cắt chính) hay còn gọi là lực vòng tạo ra mô men xoắn cản lại chuyển động chính, làm tiêu hao công suất máy Khi thiết kế, người ta tính toán động lực học máy theo Pz Khi phay lực cắt thay đổi vì vậy khi tính toán chế độ cắt ta dùng mô men và công suất trung bình xác định theo lực vòng trung bình:

.V

Pz

Phản lực của Pz làm xoắn và làm cong trục dao

Hình 2.1: Lực cắt khi phay: a) Khi phay nghịch; b) Khi phay thuận

P x: lực hướng kính tác dụng vuông góc với phương trục chính của máy phay có

xu hướng đẩy chi tiết ra khỏi dao phay theo hướng kính Lực này có xu hướng làm võng trục dao, đồng thời qua dố nó tạo ra một áp lực lên các ổ trục chính, do đó gây

ra mômen ma sát phụ trên ổ Khi tính toán sức bền trục gá dao cũng như tính toán ổ trục chính thì lực này là một yếu tố quan trong để tính toán tải trọng phức hợp (độ cong của lực hướng kính và độ xoắn của lực tiếp tuyến) tâm xu hướng làm võng trục dao, đẩy dao khỏi bề mặt gia công, gây rung động

Py: lực chiều trục làm xê dịch các chi tiết theo trục dao phay và phản lực của nó

có chiều hướng dịch dao phay theo ổ trục Khi chọn dao và gá dao sao cho Py hướng vào ổ trục máy hoặc khi gia công ghép 2 dao phay trụ soa cho hướng xoắn 2 dao là ngược nhau để các lực Py triệt tiêu nhau

Thường các lực Pz, Py, Px không thuần nhất mà tuỳ thuộc vào điều kiện gia công

cụ thể mà chúng thay đổi theo thông số hình học dao, vật liệu gia công, chiều dày cắt, số răng dao tham gia cắt đồng thời…Ngoài ra ta có thể phân tích lực Pxz thành các lực thành phần theo phương ngang Pn và phương thẳng đứng Pv Lực thẳng đứng

có xu hướng đè chi tiết xuống hoặc nâng chi tiết lên để tăng khả năng kẹp chặt hoặc ngược lại tăng rung động do quá trình phay thuận hay phay nghịch

Ví dụ với dao phay trụ, khi thay đổi lượng chạy dao răng trong điều kiện được chọn làm chuẩn thì tỉ lệ giữa các lực có có giá trị gần đúng như sau:

z n

z r

P)9,07,0(P

P)9,08,0(P

P)8,06,0(P

z n

z r

P)3,02,0(P

P)2,11(P

P)8,06,0(P

Qua lực Pv ta có thể tính kết cấu đồ gá kẹp chi tiết và tính áp lực trên bề mặt của sống trượt bàn máy phay Từ hình 2.1 ta có thể biểu diễn như sau:

Pđ = Pz sinθ±Pr cosθ

(+) Phay thuận (-) Phay nghịch

Đối với dao phay trụ răng xoắn, khi chạy dao còn xuất hiện lực dọc trục P0, và lực tác dụng dọc theo lưỡi cắt Ps hình (2.2), nếu ta ký hiệu Q là tổng lực tác dụng lên răng xoắn thì có thể biểu diễn được như sau:

o

P P Q

P Pxz Q

Gần đúng có:

P = 0 , 28P tgω

Hình 2.2: Thành phần lực cắt khi phay bằng dao phay trụ răng xoắn

* Khi phay bằng dao phay mặt đầu người ta phân biệt ra phay đối xứng và phay không đối xứng Phay đối xứng khi đường tâm dao trùng với đường chia độ chi tiết, còn phay không đối xứng ngược lại

Cũng như dao phay trụ ta có thể phân tích tổng lực Q tác dụng lên dao phay mặt

đầu thành các lực thành phần như sau: Pz, Pr, Pn, Pd, Po (hình 2.3)

Khi phay đối xứng thì các lực hướng kính sẽ triệt tiêu lẫn nhau

Hình 2.3: Lực cắt khi phay đối xứng

Bảng 2.1: Giá trị hệ số Cp và số mũ trong công thức tính lực cắt khi phay

Phay mặt đầu khi cắt đối xứng, phay bằng dao đĩa và phay cắt đứt

2 Lực vòng P khi gia công hợp kim nhôm chỉ gần 25% lực khi gia công thép, khi gia công đồng thanh bằng 75% lực khi gia công gang

2.3.3 Lùc c¾t trong qu¸ tr×nh phay mÆt ®Çu

Thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña lùc c¾t trong qu¸ tr×nh phay mÆt ®Çu ®­îc m« t¶ trªn h×nh 2.4

H×nh 2.4 DiÖn tÝch c¾t khi phay mÆt ®Çu

S b

C a

b

C p

θ sin

2.4 Đo lực cắt trong quá trình gia công

Vấn đề đo lực cắt được đặt ra từ lâu, ngay cả trong công nghệ truyền thống Có nhiều lý do dẫn đến phải đo lực cắt:

- Nghiên cứu tính cắt gọt của vật liệu

- Đánh giá khả năng cắt của dao và chọn dao

- Đánh giá và lựa chọn dung dịch trơn nguội

- Xác định và tối ưu hoá chế độ công nghệ

- Xác định biến dạng và độ cứng vững của máy công cụ

Bảng 2.3: Các thông số cơ bản của các loại cảm biến đo lực

Kiểu đo Giới hạn đo Độ chính xác

(%FSO)

Sai số do nhiệt (%%FSO/0C)

Nhiệt độ làm việc Tem biến dạng

Bán dẫn

Màng mỏng

Tấm

1N ữ10kN 1N ữ100N 5N ữ50MN

±0,2 ữ±1

±0,02 ữ±1

±0,02 ữ±1

0,2ữ0,5 0,3 0,0015

-40ữ80 -40ữ80 -40ữ80 Tinh thể áp điện 1,5mN

ữ120MN