Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt s t v đến độ nhám bề mặt và chi phí điện năng riêng khi phay vật liệu c45 trên máy phay vạn năng ACRA

NGUYỄN THÀNH SƠN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT S,T,V ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG KHI PHAY VẬT LIỆU C45 TRÊN MÁY PHAY VẠN NĂNG ACRA LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ

NGUYỄN THÀNH SƠN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT (S,T,V) ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG KHI PHAY VẬT LIỆU C45 TRÊN MÁY PHAY VẠN NĂNG

ACRA

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN THÀNH SƠN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT (S,T,V) ĐẾN

ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG KHI

PHAY VẬT LIỆU C45 TRÊN MÁY PHAY VẠN NĂNG ACRA

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

MÃ SỐ: 8520103

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS VŨ KHẮC BẢY

Đồng Nai, 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những kết quả trong luận văn này đã được tính toán chính xác, trung thực và chưa có tác giả nào công bố

Tôi xin cam đoan những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Nguyễn Thành Sơn

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn cao học, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân Hoàn thành luận văn, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Vũ Khắc Bảy đã trực tiếp hướng dẫn tận tình cùng tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn cao học của mình;

Chân thành cảm ơn các Thầy Cô giáo, các nhà khoa học trong và ngoài trường đã tạo điều kiện giúp đỡ, đóng góp những ý kiến bổ ích và cung cấp những tài liệu quan trọng để tôi có thể hoàn thành luận văn này

Chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng cán bộ giáo viên Trường Cao Đẳng Nghề Cần Thơ, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Vĩnh Long, đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành luận văn của mình đúng thời gian và đảm bảo nội dung

Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình cùng bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất về tinh thần và vật chất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Tác giả luận văn

Nguyễn Thành Sơn

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Khái quát về máy phay 3

1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu máy công cụ 3

1.3 Tổng quan nghiên cứu về máy phay 7

1.3.1 Các dạng dao phay chủ yếu 7

1.4 Những vấn đề tồn tại cần nghiên cứu giải quyết 8

CHƯƠNG 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 11

2.2 Nội dung nghiên cứu 11

2.2.1 Nghiên cứu lý thuyết 11

2.2.2 Nghiên cứu thực nghiệm 12

2.3 Đối tượng và thiết bị nghiên cứu 12

2.3.1 Đối tượng nghiên cứu 12

2.3.2 Thiết bị nghiên cứu 12

2.4 Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong đề tài 13

2.4.1 Quy hoạch thực nghiệm với xử lý số bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất (BPNN) 13

2.4.1.1 Cơ sở của lý thuyết Quy hoạch thực nghiệm 13

2.4.2 Đánh giá kết quả nhận được bằng BPNN 16

2.4.2.1 Kiểm sự bằng nhau của phương sai 2 i D(y )   16

2.4.2.2 Kiểm sự phù hợp của hàm hồi quy 17

2.4.2.3z Tìm khoảng sai lệch của yi 18

2.4.3 Khảo sát hàm mục tiêu để tìm điểm có giá trị lớn nhất (Max) và nhỏ nhất (min) trong miền xác định 18

2.4.4 Tìm điểm tối ưu cho hàm đa mục tiêu 21

Chương 3 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 23

3.1 Các hiện tượng cơ học trong quá trình phay 23

3.1.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt: 24

3.1.2 Hiện tượng rung động khi cắt: 24

3.1.3 Sự mài mòn dao: 26

3.1.3.1 Hiện tượng và phương thức mài mòn dao khi cắt kim loại: 26

3.1.3.2 Các dạng mài mòn dao: 27

3.1.4 Chất lượng bề mặt gia công 29

3.1.4.1 Khái niệm 29

3.1.4.2 Chỉ tiêu dánh giá 29

3.1.4.3 Ký hiệu nhám bề mặt trên bản vẽ 32

3.1.5 Gia công cắt gọt khi phay 32

3.1.5.1 Khái niệm chung 32

3.1.5.2 Phân loại dao phay 34

3.1.6 Vật liệu chế tạo dao phay 35

3.1.7 Các yếu tố của lớp cắt 37

3.1.8 Lực cắt khi phay 39

Chương 4 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT (S,V,T) ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG KHI PHAY VẬT LIỆU C45 TRÊN MÁY PHAY ACRA 40

4.1 Xây dựng mô hình thực nghiệm 40

4.1.1 Máy gia công 40

4.1.2 Vật liệu thí nghiệm 42

4.1.3 Dụng cụ đo, kiểm tra 44

4.1.3.1 Dụng cụ đo, kiểm tra độ nhám 44

4.2 Quá trình thực hiện 46

4.2.1 Mô tả thí nghiệm 46

4.2.2 Kết quả thực nghiệm 49

4 3 Xử lý kết quả thực nghiệm - kiểm tra kết quả tính toán và mô hình hàm hồi quy 50

4.3.1 Mô hình xử lý kết quả thực nghiệm 50

4.3.2 Quy hoạch thực nghiệm đa thức hồi quy bậc 1 50

4.3.2.1 Xác định các hệ số aj và bj 51

4.3.2.2 Kiểm tra mô hình hồi quy bậc 1 52

4.3.3 Quy hoạch thực nghiệm với hàm hồi quy là đa thức bậc 2 55

4.3.3.1 Xác định các hệ số aj và bj 56

4.3.3.2 Kiểm định mô hình hồi quy đa thức bậc 2 57

4.4 Khảo sát hàm hồi quy thực nghiệm 60

4.5 Giải bài toán tối ưu đa mục tiêu 69

KẾT LUẬN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

PHẦN PHỤ LỤC 76

PHỤ LỤC1 76

PHỤ LỤC2 77

PHỤ LỤC3 78

PHỤ LỤC4 79

PHỤ LỤC 5 80

PHỤ LỤC 6 81

PHỤ LỤC 7 82

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần hóa học thép C45 12

Bảng 2.2 Cơ tính của thép C45 12

Bảng 3.1 Các giá trị thông số độ nhám bề mặt (TCVN 2511 - 78) 31

Bảng 4.1 Bảng thông số kỹ thuật của máy Phay vạn năng ACRA 40

Bảng 4.1.1 Khoảng các thông số lựa chọn trong nghiên cứu thực nghiệm 42

Bảng 4.1.2 Các bộ thông số được thực nghiệm 42

Bảng 4.1.3 Thành phần hoá học thép C45 43

Bảng 4.2.1 Kết quả thực nghiệm giá trị độ nhám bề mặt và chi phí điện năng riêng tại các chế độ cắt khác nhau của S, t, V 49

Bảng 4.3.1 51

Bảng 4.3.3 Ma trận F và Y , Y1 2 - giá trị trung bình của Y1 và Y2 sau 3 lần thí nghiệm : 51

Bảng 4.3.4 Ma trận M = FT.F và các vế phải T 1 F Y , F Y 52 T 2 Bảng 4.3.5 Ma trận nghịch đảo M-1 và các hệ số của hàm 52

Bảng 4.3.6 53

Bảng 4.3.7 54

Bảng 4.3.8 Ma trận F trong quy hoạch đa thức bậc 2 với 3 biến 56

Bảng 4.3.9 Ma trận M = FT.F 56

Bảng 4.3.10 Ma trận nghịch đảo M-1 57

Bảng 4.3.11 Ma trận cột T 1 F Y , F YT 2 và ma trận các hệ số aj , bj 57

Bảng 4.3.11 58

Bảng 4.3.11 59

Bảng 4.3.12 Kết quả khảo sát tìm giá trị lớn nhất (Max) và nhỏ nhất (min) của hai hàm Y 61 ˆ1 Bảng 4.3.12 Kết quả khảo sát tìm giá trị lớn nhất (Max) và nhỏ nhất (min) của hàm Y 65 ˆ2 Bảng 4.3.13 Bảng tọa độ các điểm (S, t, V) mà tại đó hàm    Y1 Y2đạt giá trị nhỏ nhất 70

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1a Dao phay trụ răng xoắn 8

Hình 1.1b Dao phay mặt đầu 8

Hình 1.1c Dao phay ngón 8

Hình 1.1d Dao phay đĩa 8

Hình 3.1 23

Hình 3.2 Dao cắt phoi 23

Hình 3.3 Hiện tượng mài mòn dao 26

Hình 3.4 Mài mòn mặt sau 27

Hình 3.5 Mài mòn mặt trước 28

Hình 3.6 Các dạng mài mòn khác 28

Hình 3.7 Bề mặt của chi tiết đã gia công sau khi đuợc phóng đại 29

Hình 3.8 Prôphin bề mặt 30

Hình 3.9 Prôphin bề mặt 30

Hình 3.10 Kí hiệu độ bóng theo Ra và Rz 30

Hình 3.11 Các loại dao phay 34

Hình 3.12 Các thông số hình học phần cắt của dao phay mặt đầu 35

Hình 3.13 Sơ đồ cắt phoi của răng dao phay 37

Hình 3.14 Sơ đồ tính góc tiếp xúc 38

Hình 3.15 Sơ đồ xác định chiều dày cắt và diện tích lớp cắt của các răng dao phay khi chúng đồng thời tham gia vào quá trình cắt 38

Hình 3.16 Sơ đồ lực cắt tác dụng lên dao phay trụ 39

Hình 4.1 Máy Phay vạn năng ACRA 40

Hình 4.2 Mẫu phôi thép C45 43

Hình 4.3 bản vẽ chi tiết kích thước phôi C45 (120x40) 44

Hình 4.4 Máy đo độ nhám bề mặt SJ-210 44

Hình 4.5 Sử dụng các phím chức năng 45

Hình 4.6 phôi đang gia công 46

Hình 4.7 Gá và đo bề mặt thực tế 47

Hình 4.8 Đo trên bề mặt thực tế 48 Hình 4.9 Đầu đo 48 Hình 5.0 phôi sau khi phay 49

MỞ ĐẦU

Công nghiệp cơ khí là một ngành kinh tế có vị trí đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển của nền kinh tế bởi vì đây là một ngành công nghiệp sản xuất ra máy móc, thiết bị cung cấp cho toàn bộ cho các ngành kinh tế khác Thực tế cho thấy, trên thế giới không có bất kỳ quốc gia nào thực hiện thành công sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa mà lại không có nền công nghiệp cơ khí mạnh, sự phát triển của ngành công nghiệp cơ khí vừa là nền tảng vừa là động lực cho sự phát triển của tất cả các ngành nghề khác nhau trong xã hội, nó còn có tác động tích cực đến ngành dịch vụ thông qua sự phát triển của mạng lưới phân phối, thu hút số lượng lao động xã hội, tham gia vào quá trình phân công lao động và hợp tác quốc tế Phát triển công nghiệp cơ khí sẽ cho phép các nước tiết kiệm được những khoản ngoại tệ lớn dành cho nhập khẩu máy móc thiết bị hàng năm

Hiện nay ở Việt Nam rất nhiều doanh nghiệp đầu tư các máy công cụ như máy phay, máy tiện, máy dập, máy cắt, máy mài để phục vụ cho công nghệ chế tạo máy Các máy trên chủ yếu được sản xuất ở nước ngoài và nhập khẩu vào Việt Nam để thực hiện một số nguyên công trong chế tạo máy

Các máy công cụ phục vụ cho chế tạo máy hiện nay chủ yếu là máy đa năng với nhiều công dụng, có thể gia công được nhiều loại vật liệu khác nhau, song mỗi loại vật liệu, mỗi một loại công dụng đều có chế độ sử dụng khác nhau

Ở Việt Nam việc nghiên cứu chế độ sử dụng hợp lý cho từng đối tượng vật liệu khi gia công và cho từng loại nguyên công chưa được quan tâm, chưa có nhiều công trình, tài liệu được công bố để khuyến cáo các đơn vị sử dụng các máy công cụ thực hiện nhằm mang lại năng suất chất lượng và giảm chi phí tiêu thụ điện năng góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất chế tạo máy

Máy tiện được sử dụng khá phổ biến hiện nay ở các dây chuyền chế tạo máy, công dụng chủ yếu là tiện trục, tiện bạc, tiện mặt bích, tiện ren, tiện côn trong và côn ngoài Mỗi một nguyên công khác nhau, mỗi một loại vật liệu khác nhau đều có chế độ cắt khác nhau Việc xác định chế độ cắt sao cho năng suất cao, chất lượng đáp ứng yêu cầu độ nhám bề mặt là rất cần thiết

Với những lý do đã được trình bày ở trên chúng tôi chọn và thực hiện đề tài:

“NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT (S,V,T) ĐẾN ĐỘ NHÁM

BỀ MẶT VÀ CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG KHI PHAY VẬT LIỆU C45 TRÊN MÁY PHAY ACRA ".

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát về máy phay

Phay là phương pháp gia công phổ biến, có khả năng công nghệ rộng rãi Ngoài phay mặt phẳng, phay còn gia công được nhiều bề mặt định hình khác nhau như phay rãnh, bậc, ren, bánh răng Trong sản suất loạt lớn, khối phay thay thế hoàn toàn cho bào, xọc (ít)

Dao phay có nhiều lưỡi cắt cùng làm việc nên đạt năng suất và chất lượng bề mặt chi tiết cao hơn rất nhiều so với bào, xọc

Phay là phương pháp gia công cắt gọt kim loại có phoi, dưới tác dụng của nhiều lưỡi cắt nhằm tạo ra chi tiết có hình dáng và kích thước theo yêu cầu Gia công phay được thực hiện trên máy phay đứng, máy phay ngang vạn năng, máy phay giường, máy phay nhiều trục và máy phay chuyên dùng

1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu máy công cụ

Ở nước ta, ngành cơ khí nói chung và chế tạo máy nói riêng luôn được quan tâm và ưu tiên đầu tư phát triển vì thế ngay từ thập kỷ 60 của thế kỷ XX một số nhà máy cơ khí đã được xây dựng đến nay toàn quốc có khoảng 53.000 cơ sở cơ khí với số lượng công nhân tham gia trực tiếp sản xuất khoảng 500.000 người chiếm khoảng 12% lao động công nghiệp của cả nước

Ngay từ thập kỷ 70 của thế kỷ trước nước ta đã chế tạo được máy phay với các mã hiệu như UH-1, JL-V280B, JL-VH320A, VH-15B Máy phay do nước ta chế tạo thường dựa vào các mẫu máy nhập từ Đài loan cho nên chúng thường có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng, cồng kềnh và độ chính xác không cao cho nên một số

cơ sở sản xuất với quy mô tương đối lớn thường nhập các máy công cụ từ những nước có nền công nghiệp phát triển như: Trung Quốc, Mỹ, CHLB Đức … Nhiều hãng máy phay củaTrung Quốc, Mỹ, CHLB Đức, Đài loan… đã có sản phẩm lưu hành trên thị trường cũng như trong sản xuất ở nước ta từ rất sớm như hãng Howa Sangyo với sản phẩm máy phay, hãng Makita với sản phẩm máy UH-1, JL-V280B, JL-VH320A, VH-15B với sản phẩm máyUH-1, JL-V280B, JL-VH320A, VH-15B

có đặc tính kỹ thuật chính: Chiều dài 1320mm, trọng lượng lớn nhất của phôi là 500kg, công suất động cơ đầu ngang/ đứng 5.5/3kw tốc độ ăn dao nhanh X/Y/Z LÀ 2300/770mmphút góc quay đầu đứng 450, công suất 5,5kw công suất động cơ trục chính 1,5kw kích thước máy 2294x1770x1858mm Một số hãng sản xuất máy công

cụ của Mỹ như Leblond, HAAS đã nhập khẩu vào nước ta các loại máy Tiện với các mã hiệu khác nhau như TM-9, NK-873, NK4025 có một số thông số kỹ thuật chính tốc độ quay của trục chính 4 ÷ 225v/phút, công suất 20HP Một số công ty đã nhập máy Tiện sản xuất tại Đài Loan như các loại máy Tiện với mã hiệu UPL975; DY-860G, DY-860G, DY-860G (hãng Ann Yang) có đặc tính kỹ thuật chính như chiều dài chống tâm 1000÷1600mm, đường kính phôi 550÷790mm, tốc độ trục chính 9 ÷ 600v/phút

Trong một vài năm gần đây, yêu cầu về chất lượng các sản phẩm cơ khí đòi hỏi ngày càng cao, một số công ty đã nhập các loại máy Tiện hiện đại điều khiển bằng kỹ thuật số từ nhiều nước khác nhau như hãng Okuma (Nhật) với các máy Tiện CNC mã hiệu GENOS L200, GENOS L250, GENOS L300, GENOS L400,

…, sử dụng hệ điều hành FANUC công suất động cơ 7,5KW, tốc độ trục chính 15 -

3000 vòng/phút; hãng Manford (Đài Loan) các máy Tiện CNC với mã hiệu

MH-150, MLMH-150, ML-200, MH-300, MH-350, MH-200 có các thông số kỹ thuật chính như đường kính phôi Tiện 500mm, chiều dài phôi lớn nhất 650mm, tốc độ trục chính 30 ÷ 4200v/phút, công suất động cơ 11 ÷ 15kW

Từ những phân tích trên cho thấy: Mặc dù, ngành cơ khí nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng đã giành được sự quan tâm lớn lao của Nhà nước trong nhiều năm qua nhưng cho đến nay, ngành công nghiệp chế tạo của chúng ta vẫn còn nằm trong tình trạng kém phát triển, các máy công cụ do ta chế tạo không đáp ứng được nhu cầu sản xuất cả về chất lượng cũng như số lượng vì vậy để đáp ứng nhu cầu của sản xuất chúng ta vẫn phải nhập nhiều loại máy công cụ nhập khẩu sao cho hiệu quả để nâng cao năng suất, chất lượng gia công và hạ giá thành sản phẩm là rất cần thiết Ở một số trung tâm nghiên cứu lớn như trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên, Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí

Minh … các công trình nghiên cứu về máy công cụ và quá trình gia công kim loại trên máy công cụ đã được quan tâm nghiên cứu trong một vài năm gần đây Trong số các công trình nghiên cứu về sự tác động giữa công cụ (máy gia công) và đối tượng gia công có một số công trình nghiên cứu của tác giả như Bành Tiến Long, Trần Thế Lực về "Nguyên lý gia công vật liệu" Các tác giả đã đưa ra những cơ sở

lý luận khoa học về gia công kim loại bằng cắt gọt, gia công các vật liệu khác và phương pháp gia công mới Trong số các nghiên cứu về máy Tiện và quá trình gia công kim loại trên máy Tiện phải kể đến một số công trình như "Nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc cắt tới cơ chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng Tiện tinh thép 9XC qua tôi"

Tác giả Dương Đình Chiến trong công trình: "Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ cắt, lượng ăn dao và chiều sâu cắt đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi Tiện trơn thép trên máy Tiện EER 1330, kết quả nghiên cứu đã xác định được ảnh hưởng của tốc độ cắt, lượng ăn dao và chiều sâu cắt đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi Tiện trơn thép trên máy Tiện EER 1330

Tác giả Phạm Tài Thắng trong công trình: "Nghiên cứu mối quan hệ giữa mòn và tuổi bền của dao gắn mảnh PCBN theo chế độ cắt khi Tiện thép 9XC qua tôi", kết quả nghiên cứu đã xác định được quan hệ gữa hoa mòn lưỡi cắt với tuổi bền của dao

Trần Ngọc Giang trong công trình nghiên cứu "Ảnh hưởng của bôi trơn tối thiểu (MQL) đến mòn dụng cụ cắt và nhám bề mặt khi Tiện tinh thép 9CrSi (9XC) đã qua tôi", kết quả nghiên cứu đã xác định được ảnh hưởng của bôi trơn đến mòn dụng cụ cắt và chất lượng sản phẩm khi Tiện tinh thép 9CrSi (9XC) đã qua tôi

Tác giả Nguyễn Thị Hòa trong công trình: " Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố chế độ cắt đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng bề mặt gia công trên máy Tiện CZ6240A, kết quả nghiên cứu đã xác định được ảnh hưởng của vận tốc cắt, lượng chạy dao đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng sản phẩm khi gia công trên máy Tiện CZ6240A

Tác giả Nguyễn Trọng Anh Tuấn trong công trình: "Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt đến chất lượng gia công Tiện", kết quả nghiên cứu đã xác định được ảnh hưởng của nhiệt trong quá trình gia công đến chất lượng bề mặt sản phẩm

Tác giả Trần Tuấn Anh trong công trình: " Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố chế độ cắt đến chi phí năng lượng riêng cà chất lượng bề mặt gia công trên máy Tiện LD 134.OC kết quả nghiên cứu đã xác định được ảnh hưởng của các thông số góc của dao Tiện đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng bề mặ sản phẩm khi Tiện lỗ trên máy Tiện LD 134.OC

Tác giả Phạm Ngọc Hạnh trong công trình: "Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng chính, lượng ăn dao và tốc độ cắt đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi Tiện trơn thép trên máy Tiện EER 1330, kết quả nghiên cứu đã xác định được ảnh hưởng của góc nghiêng chính, lượng ăn dao và tốc độ cắt đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi Tiện trơn thép trên máy Tiện EER 1330

Tác giả Ngô Ngọc Tân trong công trình: (1995)", "Nghiên cứu năng lượng tiêu hao khi Tiện thép C45 bằng dụng cụ phủ Titan", kết quả nghiên cứu đã xác định được năng lượng tiêu hao khi Tiện thép C45 bằng dao Tiện có phủ Titan

Tác giả Lê Hồng Thanh trong công trình: "Nghiên cứu ảnh hưởng của góc sau, chiều sâu cắt và tốc độ cắt đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi Tiện trơn Gang trên máy Tiện EER 1330, kết quả nghiên cứu đã xác định được ảnh hưởng của góc sau, chiều sâu cắt và tốc độ cắt đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi Tiện trơn Gang trên máy Tiện EER 1330

Tác giả Nguyễn Thị Thanh Vân trong công trình:"Nghiên cứu sự ảnh hưởng loại dung dịch bôi trơn làm nguội tối thiểu đến lực cắt và nhám bề mặt khi Tiện thép 9xc", kết quả nghiên cứu đã xác định được ảnh hưởng của dung dịch bội trơn đến lực cắt và độ nhám bề mặt gia công khi Tiện trục

Tóm lại: Có nhiều công trình nghiên cứu đã xây dựng được qui luật ảnh

hưởng của các yếu tố đầu vào như vận tốc cắt, loại dung dịch chất bôi trơn, chế độ cắt, … đến các hàm mục tiêu như tuổi bền dụng cụ, chất lượng gia công hay chi phí năng lượng, lực cắt … Từ đó xác định được chế độ cắt hợp lý, xác định được loại

dung dịch bôi trơn hợp lý để tuổi bền của dụng cụ là cao nhất, chi phí năng lượng, lực cắt là nhỏ nhất … Kết quả nghiên cứu của các đề tài có thể làm tài liệu tham khảo cho các nhà nghiên cứu, các nhà quản lý sản xuất khi nghiên cứu, sử dụng máy Tiện Song quá trình cắt có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chi phí điện năng riêng và chất lượng sản phẩm, các công trình nghiên cứu trình bày ở trên cũng mới chỉ nghiên cứu được một số yếu tố cho một số trường hợp cụ thể, do vậy còn nhiều yếu tố khác, trong các trường hợp Tiện khác chưa được nghiên cứu

1.3 Tổng quan nghiên cứu về máy phay

Phay là phương pháp gia công cắt gọt bằng dụng cụ cắt có lưỡi được dùng

phổ biến trong gia công cắt gọt kim loại Quá trình cắt do phay là không liên tục do dao phay thông thường có nhiều lưỡi nên quá trình cắt được tiến hành lần lượt theo từng lưỡi gây nên các va đập trong quá trình gia công

Độ chính xác đạt được bằng các phương pháp phay không cao hơn cấp 4 ÷ 3

và chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt Ra = 3,2 ÷ 0,2 (µm) Khi gia công mặt phằng, phay là phương pháp gia công có năng suất cao nhất Phay có khả năng thay thế hoàn toàn phương pháp bào trong sản xuất hàng loạt

1.3.1 Các dạng dao phay chủ yếu

Bằng phương pháp phay, người ta có thể gia công mặt phẳng, mặt định hình

phức tạp, rãnh then, trục then hoa, bánh răng, cắt ren…

Có rất nhiều các kiểu dao phay khác nhau ( Hình 1.1 )

- Dao phay trụ răng xoắn ( Hình 1.1a)

- Dao phay mặt đầu (Hình 1.1b)

- Dao phay đĩa (Hình 1.1d)

Dao phay ngón (Hình 1.1c)

Hình 1.1a Dao phay trụ răng xoắn

Hình 1.1b Dao phay mặt đầu

Hình 1.1c Dao phay ngón

Hình 1.1d Dao phay đĩa

1.4 Những vấn đề tồn tại cần nghiên cứu giải quyết

Ngành chế tạo máy nói chung và gia công kim loại bằng phương pháp phay nói riêng đã được quan tâm ở nước ta và ở nhiều nước khác nhau trên thế giới Đã

có nhiều loại máy phay khác nhau được nghiên cứu và chế tạo để đáp ứng cho nhu cầu của thực tiễn sản xuất Ở các nước phát triển, các loại máy phay hiện đại điều khiển theo chương trình số NC hoặc máy CNC được sử dụng rộng rãi còn ở nước ta các máy phay vạn năng và các loại máy CNC nhỏ được chọn và sử dụng nhiều hơn Nghiên cứu về máy phay và quá trình gia công kim loại trên máy phay đã được tiến hành ở các nước phát triển tương đối đầy đủ và bài bản Những thành tựu nghiên cứu của các nước phát triển có ý nghĩa rất lớn đối với các nhà nghiên cứu và quản lý sản xuất khi lựa chọn và sử dụng máy phay Ở nước ta, do nhiều nguyên nhân khác nhau, nghiên cứu về máy phay và quá trình gia công kim loại trên máy phay mới được tiến hành ở các trung tâm khoa học lớn trong những năm gần đây Mặc dù, những nghiên cứu đã thu được kết quả bước đầu, nhưng chúng chưa đầy đủ và có hệ thống, đặc biệt các kết quả nghiên cứu chưa được phổ biến và áp dụng rộng rãi trong sản xuất, nghiên cứu và sản xuất ở nước ta vẫn chưa được gắn kết chặt chẽ là những nguyên nhân làm giảm ý nghĩa khoa học, thực tiễn của các đề tài nghiên cứu

Vấn đề nghiên cứu tối ưu hóa các quá trình gia công cắt gọt chưa được nghiên cứu một cách bài bản ở nước ta Phần lớn trong quá trình chuẩn bị sản xuất, các nhà công nghệ phải dựa vào các loại sổ tay để tra cứu Số liệu trong sổ tay là số liệu thống kê thu được trong điều kiện sản xuất và công nghệ cụ thể chúng không

phải là thông số công nghệ tối ưu

Có nhiều công trình nghiên cứu về chế độ gia công trên các máy phay khác nhau, loại dao phay khác nhau cho các đối tượng vật liệu gia công khác nhau Đối với mỗi một loại máy phay khác nhau khi gia công cho một đối tượng khác nhau thì cần phải xác định được chế độ gia công hợp lý Việc xác định chế độ gia công hợp

lý góp phần nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm và giảm chi phí điện năng, từ đó góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng máy

Máy phay vạn năng là máy phay tự động được nhập khẩu từ Đài Loan, đây là loại máy phay được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy cơ khí và trong xí nghiệp sản xuất ở nước ta đặc biệt trong các doanh nghiệp quy mô vừa và nhỏ vì cấu tạo của nó không phức tạp, dễ sử dụng và sửa chữa, giá máy không quá cao Để sử

dụng hiệu quả thiết bị nhập nội này cần thiết phải có các công trình nghiên cứu cụ thể về ảnh hưởng của các yếu tố về chế độ gia công và thông số của dao phay đến chi phí điện năng và độ nhám bề mặt, đó là hai chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng trong giá thành gia công sản phẩm trên máy phay và chất lượng sản phẩm sau gia công

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

Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Xuất phát từ những lý do thực hiện đề tài đã nêu ở trên chúng tôi đặt mục tiêu nghiên cứu là:

“Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt (S,T,V) đến độ nhám bề mặt và chi phí điện năng riêng khi phay vật liệu C45 trên máy phay vạn năng ACRA"

- Nghiên cứu tìm được ra những ảnh hưởng của chế độ cắt hợp lý của máy phay ACRA qua đó chỉ ra được thông số phù hợp khi phay mặt phẳng và chi phí điện năng)

- Mối quan hệ giữa hàm độ nhám cũng như hàm chi phí điện năng với các thông số (S, T, V) của chế độ cắt trong miền khảo sát ở dạng bậc 2 Trong miền khảo sát:

0,087 ≤ S ≤ 0,233 0,785 ≤ t ≤ 3,215 53,538 ≤ V ≤ 126,462

- Nghiên cứu để lựa chọn được chế độ cắt tối ưu trong quá trình gia công mặt

phẳng

2.2 Nội dung nghiên cứu

Với phạm vi nghiên cứu đã trình bày ở phần trên Để đạt được mục tiêu của đề tài chúng tôi tập trung giải quyết những nội dung sau:

2.2.1 Nghiên cứu lý thuyết

Nội dung nghiên cứu lý thuyết cần giải quyết các vấn đề sau:

- Phân tích lực tác dụng lên các phần tử dao cắt

- Phân tích lực cắt trong quá trình phay

- Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phay

- Lựa chọn chế độ gia công hợp lý

2.2.2 Nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu thực nghiệm để xác định sự ảnh hưởng của chế độ cắt (S,T,V) đến độ nhám bề mặt và chi phí điện năng riêng khi phay vật liệu C45 trên máy phay vạn năng ACRA.Từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm giải bài toán tối ưu để xác định

chế độ sử dụng hợp lý của máy phay vạn năng ACRA

2.3 Đối tượng và thiết bị nghiên cứu

2.3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Cấu tạo của thép làm phôi phay (C45)

C45 là thép thành phần gồm Fe và C, trong đó nồng độ cacbon có trong thép là 0,45%, C45 được xếp vào loại vật liệu có tính cacbon trung bình, thường được dùng rất nhiều trong thiết kế các chi tiết máy phổ biến như trục, bánh răng …

Theo TCVN thì thành phần thép C45 (ngoài Fe) bao gồm:

- Đặc điểm và thông số kỹ thuật của thép đưa vào phay

2.3.2 Thiết bị nghiên cứu

- Cấu tạo của máy phay vạn năng ACRA

Hình 2.1 Cấu tạo máy phay vạn năng ACRA 2.4 Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong đề tài

2.4.1 Quy hoạch thực nghiệm với xử lý số bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất (BPNN)

Trong luận văn, chúng tôi sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm để giải quyết các mục tiêu nghiên cứu của đề tài

2.4.1.1 Cơ sở của lý thuyết Quy hoạch thực nghiệm

Lý thuyết quy hoạch thực nghiệm dựa trền nền tảng của phương pháp bình phương bé nhất Giả sử đại lượng Y phụ thuộc vào các đại lượng x1 , x2 , , xk , tức là ứng với mỗi điểm Mi(x1, x2 , , xk)  Rk ta có được giá trị thực nghiệm yi = Y(Mi) Giá trị của các đại lượng x1, x2 , , xk ta có thể điều khiển được hoặc không điều khiển được

Tại mỗi điểm Mi(x1, x2 , , xk) Rk ta có được giá trị thực nghiệm của đại lượng yi = Y(Mi) Như vậy ta có thể coi đại lượng Y = Ф(x1 , x2 , , xk) với điều kiện các điểm M(x1 , x2 , , xk)  D  Rk , tức là D là miền đóng, bị chặn trong

không gian Rk Do vậy mô hình thống kê ở đây là mô hình thống kê địa phương, tức là xét giá trị các biến x1 , x2 , , xk trong một vùng D nào đấy

Do là mô hình địa phương nên ta có thể khai triển Taylor đối với hàm

trong đó các hàm φi(x1 , x2 , , xk) ( với i = 1  m ) đã được biết

Việc xác định các hệ số ai được dựa trên số liệu của n lần thực nghiệm, tức là tại

n điểm Mj(x1, x2 , , xk)  D (miền D là miền giới hạn của các biến xk)ta có được

n giá trị thực nghiệm của biến Y là yj , khi đó cần xác định các giá trị của ai sao cho n  

U0a

Hệ phương trình (2.4.3) là một hệ m phương trình đại số tuyến tính Giải ra

ta được giá trị các ai = ˆai và cho ta phương trình hồi quy thực nghiệm của hệ thống tương ứng với bộ n thí nghiệm đã cho

Phương trình hồi quy thực nghiệm phụ thuộc vào bộ n thí nghiệm và các dạng hàm φi Như vậy cần phải có sự lựa chọn các yếu tố xj và xây dựng bộ n thí nghiệm sao cho mô hình thu được đạt độ tin cậy đặt ra đồng thời có đủ thông tin cần thiết, thuận tiện xử lý thông tin, tìm cực trị và dễ dạng sử dụng tính toán

Nếu ta gọi véc tơ :

i = ( φi(M1) , φi(M2) , , φi(Mn))  Rn (2.4.5)

Y = ( y1 , y2 , , yn ) thì trong quá trình xác định các hệ số ai, ta sẽ dẫn đến việc giải hệ phương trình đại số tuyến tính M.ˆa = B , trong đó ma trận M = (Mij) với

Mij = < i , j > là tích vô hướng hai véc tơ i và j ,

Bằng cách ký hiệu như trên ta nhận thấy ma trận M là ma trận đối xứng và

do hệ hàm { φi } là độc lập tuyến tính nên định thức của ma trận M khác 0 do vậy

M khả đảo và hệ phương trình M.ˆa = B là hệ Cramer nên sẽ có duy nhất nghiệm ( ˆa1 , ˆa2, , ˆam) và ˆa = M-1B

Nếu ta gọi ma trận F là ma trận có cột thứ i - chính là các thành phần của véc tơ i , tức là :

M = FT.F và B = FT.Y với det(M) ≠ 0

khi đó ˆa M B 1 (2.4.7)

Chú ý rằng nếu trường hợp họ véc tơ { 1 , 2 , , m } là một họ véc

tơ trực giao, tức là :

< φi , φj > =

2 i

b

 hay ˆai =

i 2 i

Y ,

  

 với i   1 m (2.4.8) Tính chất này được sử dụng trong phương pháp quy hoạch trực giao, khi mà

ta có thể chủ động điều khiển được giá trị của các biến xk để có được hệ véc tơ

  1, 2, , m là một họ véc tơ trực giao

2.4.2 Đánh giá kết quả nhận được bằng BPNN

2.4.2.1 Kiểm sự bằng nhau của phương sai  2 D(y )i

Các ước lượng 2 thường dùng chưa dựa vào một giả thiết nào về dạng mối quan hệ giữa Y và các biến xj Khi tại mỗi điểm Mi (x1 , x2 , ., xk), (i = 1 n ) được thí nghiệm lặp lại r lần và nhận được các giá trị tương ứng yi1 ,

yi2 , , yir Phương sai của y được gọi là phương sai tái sinh, ký hiệu Sts :

Kiểm định giả thiết theo tiêu chuẩn Cochran :

tính Ct =

2 i n 2 i

nếu Ct > C(r – 1 ; n ; 1 - ) - giả thiết H0 bị bác bỏ: 2 của y là khác nhau

2.4.2.2 Kiểm sự phù hợp của hàm hồi quy

Kiểm tra sự phù hợp của mô hình hàm hồi quy được thực hiện theo các bước sau :

+ Gọi S(ˆa) là tổng bình phương dư (hay là tổng bình phương độ lệch)

S

S tuân theo phân phối Fisher – Snedekor

+ Nếu 2ts

2 du

S

S      thì bác bỏ hàm hồi quy với mức ý nghĩa 

+ Nếu

2 ts 2 du

của luật phân phối

Student với (n – m – 1 ) bậc tự do

Do vậy khoảng sai lệch của y tại các điểm thí nghiệm là : (2.4.16)

Khi đó miền xác định của hàm hồi quy là miền khối hộp chữ nhật ABCDA 'B'C 'D ' Hàm Y(x , x , x ) là hàm bậc 2, nên liên tục trong miền đóng ˆ 1 2 3và bị chặn Do đó luôn tồn tại giá trị lớn nhất (Max) và nhỏ nhất (min) trong miền ABCDA 'B'C 'D '

Để tìm các giá trị này của hàm Y(x , x , x )ˆ 1 2 3 ta tìm điểm tới hạn của hàm

Với cách thức trên, dẫn đến việc tìm điểm tới hạn của các hàm 3 biến, 2 biến,

1 biến và các điểm biên của chúng

Điểm tới hạn trong hình hộp là các điểm có tọa độ thỏa mãn hệ phương trình:

0x

ˆY(x , x , x )

0x

ˆY(x , x , x )

0x

Các hàm Y(x , x , x )ˆ 1 2 3 là các hàm đa thức bậc 2, nên hệ (2.4.19) sẽ là bậc nhất, dẫn đến việc giải không khó khăn Nghiệm của hệ (2.4.19) là tọa độ của điểm tới hạn (i) (i) (i)

0x

ˆY(x , x , x )

0x

Y(x , x , x ) sẽ trở thành hàm của một biến số Chẳng hạn khi xét trên cạnh AB, do

x1 = x1-Max , x3 = x3-Max nên Y(x , x , x )ˆ 1 2 3 trở thành hàm:

1 Max 2 3 Max

ˆY(x  , x , x  ) và điểm tới hạn sẽ là nghiệm phương trình:

và thỏa mãn điều kiện : x2min ≤ x2 ≤ x2Max (2.4.22)

Cuối cùng ta xét giá trị của hàm Y(x , x , x ) tại các đỉnh hình hộp ˆ 1 2 3

So sánh giá trị hàm Y(x , x , x )ˆ 1 2 3 tại tất cả các điểm tới hạn và tại các đỉnh của hình hộp, sẽ tìm được trị lớn nhất (Max) và nhỏ nhất (min) của hàm số

1 2 3

ˆ

Y(x , x , x ) xét trong miền xác định hình hộp

2.4.4 Tìm điểm tối ưu cho hàm đa mục tiêu

Trong thực tế thường xuất hiện bài toán cần nghiên cứu mối quan hệ của m hàm mục tiêu Y1, Y2, …, Ym đối với k biến x1, x2, …, xk xác định trong miền giới hạn nào đó, cần tìm một phương án trong miền giới hạn trên để đạt được cực trị của mối ràng buộc trên

Chú ý rằng các hàm Y1, Y2, …, Ym có các thứ nguyên khác nhau và có các miền giá trị khác nhau Vì vậy, ta sẽ đưa các hàm này về dạng không thứ nguyên và tất cả miền giá trị của chúng đều là đoạn [0, 1]

Giả sử dấu hiệu tối ưu cho các hàm Y1, Y2, …, Ym là các giá trị làm cho các hàm này đạt min, khi đó đặt:

1 1min 1

1Max 1min

2 2 min 2

2Max 2 min

m m min m

trong đó các hệ số α1, α2, …, αm thỏa mãn :

0 < α1, α2, …, αm < 1 và α1 + α2 + … + αm = 1 (2.4.32)

Giá trị của các αi này tùy thuộc vào mức độ tỷ trọng ảnh hưởng của hàm Yiđối với hàm tối ưu Ф

Trong quá trình cắt, công tiêu hao được chuyển thành nhiệt năng Nhiệt lượng

Q sinh ra trong quá trình cắt là kết quả của :

- Công ma sát trong giữa các phần tử của vật liệu gia công trong quá trình biến dạng Q1

- Công ma sát ngoài giữa phoi và mặt trước

của dao Q2

- Công ma sát giữa bề mặt chi tiết gia công

và mặt sau của dao Q3

- Công đứt phoi (tạo nên những mặt mới) Q4

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

Trong quá trình cắt nhiệt tập trung ở 3 khu

vực chủ yếu sau:

- Khu vực biến dạng truợt của các yếu

tố phoi (AM) Biến dạng dẻo của quá trình cắt xãy ra theo mặt đó

- Khu vực tiếp xúc của phoi và mặt trước của dao (AO)

- Khu vực tiếp xúc mặt sau dụng củ với chi tiết gia công

Phần lớn nhiệt sinh ra do biến dạng (trên mặt AM) nằm lại trong phoi, một phần nhỏ truyền sang chi tiết gia công.Nhiệt do ma sát giữa phoi và mặt trước của dao ( trên mặt AO) chủ yếu nằm lại trong phoi, một phần nhỏ truyền sang dao Nhiệt do ma sát giữa mặt sau của dao và chi tiết gia công sẽ hướng vào dao và chi tiết gia công Ngoài ra một phần nhiệt trên truyền ra không khí

3.1.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt:

- Khi tăng tốc độ cắt, nhiệt cắt sinh ra do biến dạng giảm, nhưng nhiệt do ma

sát tăng Kết quả là nhiệt cắt tăng nhưng không theo tỉ lệ với tăng tốc độ cắt

- Khi tăng lượng chạy dao s, áp lực của phoi tăng lên Tuy nhiên khi tăng s nên hệ số co rút phoi giảm , tổng công biến dạng tính theo đơn vị thể tích giảm Mặt khác khi tăng s sẽ làm chiều dày cắt a tăng, diện tích tiếp xúc giữa phoi và dao được

mở rộng nên điều kiện truyền nhiệt tốt hơn Do đó khi tăng s, nhiệt cắt tăng nhưng không theo tỉ lệ thuận

- Chiều sâu cắt t ảnh hưởng đến nhiệt cắt ít hơn lượng chạy dao Khi tăng t, tải trọng trên một đơn vị chiều dài lưỡi cắt không đổi, chiều dài phần lưỡi căt tham gia cắt tăng làm cho điều kiện truyền nhiệt tốt hơn Kết quả là nhiệt cắt thay đổi ít

- Vật liệu gia công và vật liệu làm dao có ảnh hưởng lớn đến nhiệt cắt Khi cắt vật liệu giòn, nhiệt cắt sinh ra thấp hơn cắt vật liệu dẻo Nhiệt cắt phụ thuộc vào nhiệt dung và phụ thuộc vào tính dẫn nhiệt của vật liệu gia công và vật liệu làm dao Tính dẫn nhiệt tốt sẽ làm cho nhiệt cắt sẽ giảm

- Kích thước thân dao, thông số hình học phần cắt của dao cũng ảnh hưởng đến nhiệt cắt

- Dung dịch trơn nguội sẽ dẫn đến nhiệt cắt giảm nhanh Dung dịch trơn nguội ngoài tác dụng làm nguội còn có tác dụng bôi trơn, giảm ma sát trong quá trình cắt

3.1.2 Hiện tượng rung động khi cắt:

Trong quá trìnhcắt kim loại trên máy cắt thường xãy ra rung động do hệ thống máy- dao-đồ gá- chi tiết gia công kém cứng vững Rung động ảnh hưởng đến

bề mặt chi tiết gia công, độ chính xác,năng suất gia công và có khi ảnh hưởng đến sức khoẻ người công nhân

Rung động trong khi cắt kim loại gồm hai dạng: rung động cưỡng bức và tự rung

*Rung động cưỡng bức :

Là loại rung động do các nguyên nhân ngoài gây ra:

- Do sự không cân bằng của các bộ phận máy- dao- đồ gá- chi tiết

- Do hệ thống truyền động của máy không chính xác gây ra va đập theo chu

kỳ

- Do chi tiết gia công không cân bằng, lượng dư không đều

- Do chuyển động của dao không cân bằng

- Do nền móng máy không vững chắc

*Tự rung động :

Phát sinh và duy trì do lực gây ra trong quá trình cắt Nguyên nhân chủ yếu là:

- Do sự thay đổi của lực ma sát ở mặt trước và mặt sau của dao trong quá trình cắt

- Do sự biến đổi của lực cắt do độ cứng của vật liệu gia công không đồng nhất, do lẹo dao, do biến dạng đàn hồi của dao và chi tiết

- Do lặp lại vết của bước gia công trước

Các nhân tố ảnh hưởng đến rung động

- Chế độ cắt V, S, T

- Thộng số hình học phần cắt của dao

- Vật liệu gia công

- Mức độ cứng vững của hệ thống công nghệ

Biện pháp để giảm rung đông cưỡng bức:

- Tăng độ cứng vững của hệ thống công nghệ

- Yêu cầu độ chính xác chế tạo – lắp ráp máy, đồ gá cao

- Phải cân bằng các khâu quay cao tốc

- Tránh cắt không liên tục

- Phôi cần được chọn lọc và gia công sơ bộ

- Trang bị thêm cơ cấu giảm rung động

- Móng máy đủ khả năng dập tắt dao động và được cách chấn với xung quanh

3.1.3 Sự mài mòn dao:

3.1.3.1 Hiện tượng và phương thức mài mòn dao khi cắt kim loại:

Trong suốt quá trình cắt do sự ma sát mặt trước của dao với phoi, mặt sau với chi tiết gia công nên dao bị mài mòn

Sư mài mòn của dao tương tự như sự mài mòm các chi tiết máy nhưng trong điều kiện khốc liệt hơn bởi vì:

- Sự tiếp xúc dưới áp lực lớn

- Sự dịch chuyển tương đối giữa phoi và dao với tốc độ cao

- Quá trình diễn ra ở nhiệt độ cao

- Hệ số ma sát tại vùng tiếp xúc có chuyển động rất lớn ( =0.4 – 1 )

*Các giai đoạn của quá trình mài mòn dao:

Hình 3.3 Hiện tượng mài mòn dao

+Giai đoạn đầu (a) ứng với đoạn OI, có tốc độ mài mòn nhanh, san bằng các nhấp nhô để lại khi gia công cơ

+Giai đoạn mài mòn bình thường (b) ứng với IK, có tốc độ mài mòn nhỏ diễn ra trong thời gian dài, giai đoạn tương tự như giai đoạn làm việc bình thường của các chi tiết máy sau thời kỳ chạy rà

c b

T

O a

+Giai đoạn mài mòn khóc liệt (c) bắt đầu từ điểm K trở đi của đường cong mài mòn, tốc độ mài lớn và nhanh chống phá hủy lưỡi cắt Điểm  được gọi là điểm mòn tới hạn Chiều cao mài mòn tương ứng với điểm  gọi là độ mài mòn cho phép

Sự mài mòn của dao do 5 nguyên nhân sau:

+ Mài mòn do quá trình ma sát cơ học gây nên

+ Mài mòn vì nhiệt

+ Mài mòn ví ôxy hoá bề mặt dao

+ Mài mòn vì chảy dính

+ Mài mòn do hiện tượng khuếch tán của vật liệu làm dao vào phoi:

h s

Hình 3.5 Mài mòn mặt trước

- Mài mòn đồng thời cả mặt trước và mặt sau

Xảy ra khi cắt kim loại dẻo có chiều dày cắt a = 0.1 ÷0.5mm

- Mài mòn lưỡi cắt :

Thường xảy ra khi gia công tinh các vật liệu có tính dẫn nhiệt kém, đặc hiệt là khi gia công các chất dẻo

Hình 3.6 Các dạng mài mòn khác

3.1.4 Chất lượng bề mặt gia công

3.1.4.1 Khái niệm

Bề mặt chi tiết sau khi gia công không bằng phẳng một cách lý tuởng nhu trên bản vẽ mà có độ nhấp nhô Những nhấp nhô này là do vết dao để lại, của rung dộng trong quá trình cắt.v.v

Ðộ bóng bề mặt là độ nhấp nhô tế vi của lớp bề mặt gồm độ lồi lõm, độ sóng, độ bóng (nhám)

Hình 3.7 Bề mặt của chi tiết đã gia công sau khi đuợc phóng đại

3.1.4.2 Chỉ tiêu dánh giá

Để đánh giá nhám bề mặt, người ta dùng một số yếu tố hình học của những nhấp nhô làm chỉ tiêu, nhưng phải xét trong một phạm vi nhỏ của bề mặt, giới hạn bằng chiều dài l Chiều dài chuẩn là chiều dài một khoảng bề mặt dùng để đo nhấp nhô tế vi của bề mặt mà không tính đến dạng nhấp nhô khác có bước lớn hơn nó Giá trị của chiều dài chuẩn được quy định phụ thuộc vào nhám bề mặt

Sai lệch trung bình số học của prôphin R a :là trị số trung bình của khoảng cách từ các điểm trên đường nhấp nhô đến đường trung bình OO’ lấy theo giá trị tuyệt đối trong phạm vi chiều dài chuẩn l (hình 3.23)

Hình 3.8 Prôphin bề mặt Chiều cao trung bình của prôphin theo 10 điểm R z :

Chiều cao trung bình của prôphin theo 10 điểm Rz là giá trị trung bình của 5 khoảng cách từ 5 đỉnh cao nhất đến 5 điểm đáy thấp nhất của prôphin trong phạm vi chiều dài chuẩn l

𝑅𝑧 =(ℎ1+ ℎ3+ ⋯ + ℎ9) − (ℎ2+ ℎ4+ ⋯ + ℎ10)

5 Hay 𝑅𝑧 =1

5(∑5𝑖=1ℎ𝑖𝑚𝑎𝑥∑5𝑖=1ℎ𝑖𝑚𝑖𝑛)

Hình 3.9 Prôphin bề mặt

Từ cấp 6 ÷ 12, chủ yếu dùng Ra, còn đối với các cấp 1 ÷ 5 và 13 ÷ 14 dùng

Rz khi ghi trên bản vẽ độ bóng được thể hiện như hình 2.6 Trong thực tế sản xuất, tuỳ theo các phương pháp gia công khác nhau ta có các cấp độ bóng khác nhau

2,5 R 20z

Hình 3.10 Kí hiệu độ bóng theo R a và R z