Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng sản phẩm khi gia công lỗ bậc trên máy phay CNC DMG 635

Chia sẻ: Tri Lộ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:122

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn nghiên cứu nhằm xác định được ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng sản phẩm và chi phí năng lượng riêng khi phay lỗ bậc trên máy phay cnc DMG 635; xác định được chế độ cắt sử dụng hợp lý cho máy phay CNC DMG 635. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng sản phẩm khi gia công lỗ bậc trên máy phay CNC DMG 635

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Đôc lập — Tự do — Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Nếu nội dung nghiên cứu của tôi trùng lặp với bất kỳ công trình nghiên cứu nào đã công bố, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và tuân thủ kết luận đánh giá luận văn của Hội đồng khoa học. Hà Nội, ngày tháng....năm Người cam đoan (Tác giả kỷ và ghi rõ họ tên)
LỜI CẢM ƠN Qua quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, em xin kính gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến: Thầy PGS TS. Đặng Thiện Ngôn - Thầy hƣớng dẫn thực hiện luận văn đã tận tình chỉ dạy, tạo điều kiện và động viên em trong suốt quá trình thực hiện. Quý thầy cô tham gia trong công tác giảng dạy và hƣớng dẫn em cũng nhƣ lớp cao học kỹ thuật cơ khí K22 Quý thầy, cô giảng dạy tại khoa Cơ khí Chế tạo máy, phòng Đào tạo – bộ phận sau đại học – Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp đã giúp đỡ ngƣời thực hiện trong thời gian học tập và nghiên cứu tại trƣờng. Kính gửi lời cảm tạ tới BGH trƣờng Đại học Lâm Nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi cho cho các học viên tại trƣờng đƣợc học tập và nghiên cứu. Kính chúc Quý thầy, cô dồi dào sức khỏe. Học Viên Thực Hiện Nguyễn Văn Hiếu
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐAI HOC LÂM NGHIỆP Đôc Ỉâp - Tự do - Hạnh phúc BẢN NHẬN XÉT Của ngƣời hƣớng dẫn luận văn thạc sĩ Họ và tên ngƣời hƣớng dẫn: ............................................................................................ Họ và tên học viên: .......................................................................................................... Chuyên ngành: ................................................................................................................. Khóa học: ......................................................................................................................... Nội dung nhận xét: 1. Tinh thần, thái độ làm việc, ý thức tổ chức kỷ luật: .................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 2. Về năng lực và trình độ chuyên môn: ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 3. Về quá trình thực hiện đề tài và kết quả của luận văn: ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 4. Đồng ý cho học viên bảo vệ luận văn trƣớc Hội đồng: □ Có □ Không Hà Nội, ngày .......... tháng....năm ....... Người nhận xét (Người hướng dẫn ký và ghi rõ họ tên)
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..........................................................1 2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI. ........................................................................................2 3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU. ................................................................2 4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. ................................................................................2 5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN .........................................3 6. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƢỢC. .............................................................................3 CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN....................................................................................4 1.1. LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SKD61: .................................................4 1.2. VAI TRÒ THÉP SKD 61 ......................................................................................5 1.3. PHAY CỨNG VẬT LIỆU SKD61 VÀ NHỮNG LƢU Ý VỀ CHẾ ĐỘ CẮT. ...................6 1.4. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT GỌT KIM LOẠI ...............................................................7 1.5. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ PHAY ................................................................9 1.6. ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY.....................................................................15 1.7. CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU NGOÀI NƢỚC ĐÃ CÔNG BỐ. ..................................25 1.8. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG VÀ NGHIÊN CỨU MÁY PHAY KIM LOẠI Ở TRONG NƢỚC. .31 CHƢƠNG 2..............................................................................................................37 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI ...........................................................................37 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT LỰC TÁC DỤNG CỦA PHẦN TỬ CẮT LÊN PHÔI .....................37 2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH PHAY ...............................................................39 2.2.1. Các yếu tố chế độ cắt ......................................................................................39 2.2.1.2. Lượng chạy dao S .........................................................................................39 2.2.2. Thông số hình học lớp cắt khi phay ................................................................40 2.2.2.1. Chiều sâu phay t0 .........................................................................................40 2.2.2.2. Chiều rộng phay B (mm) ..............................................................................41 2.2.2.3. Góc tiếp xúc  ............................................................................................41
2.2.2.4. Số răng đồng thời tham cắt n .......................................................................42 2.2.2.5. Chiều dày cắt a (mm) ...................................................................................42 2.2.2.6. Chiều rộng cắt b (mm) .................................................................................46 2.2.2.7. Diện tích cắt khi phay ..................................................................................46 2.2.3. Lực cắt khi phay ..............................................................................................46 2.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN LỰC CẮT..........................................................49 2.3.1. Ảnh hưởng của bề rộng và chiều sâu cắt đến lực cắt PZ ................................49 2.3.2. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt và lượng chạy dao đến lực cắt ........................50 2.3.3. Ảnh hưởng của vật liệu gia công đến lực cắt..................................................51 2.3.4. Ảnh hưởng của vật liệu dao tới lực cắt ...........................................................53 2.3.5. Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến lực cắt .............................................................53 2.3.6. Ảnh hưởng của các thông số hình học của dao đến lực cắt ...........................55 2.4. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ PHAY .................................................................................59 2.4.1.Xác định chiều sâu cắt t (mm) ..........................................................................59 2.4.2. Xác định lượng chạy dao fz (mm/răng) ...........................................................59 2.4.3. Xác định tốc độ cắt khi phay ...........................................................................60 CHƢƠNG 3..............................................................................................................62 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM ..................................................................................................................62 3.1. PHƢƠNG PHÁP QUI HOẠCH THỰC NGHIỆM ......................................................62 3.2. PHƢƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁM TỐI ƢU ĐA MỤC TIÊU .......................................65 CHƢƠNG 4..............................................................................................................69 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KHI GIA CÔNG LỖ BẬC TRÊN MÁY PHAY CNC DMG 635 ............................................................................................69 4.1. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ....................................................69 4.1.1. Chọn phương pháp nghiên cứu .......................................................................69 4.1.2. Chọn hàm mục tiêu nghiên cứu .......................................................................69 4.1.3. Chọn tham số ảnh hưởng đến hàm mục tiêu ...................................................72
4.2. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM MỤC TIÊU........................................................73 4.2.1. Phương pháp xác định chi phí điện năng riêng ..............................................73 4.2.2. Phương pháp xác định độ nhám bề mặt gia công ...........................................74 4.3. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ DỤNG CỤ ĐO. ...........................................................74 4.3.1. Thiết bị thí nghiệm ..........................................................................................74 4.3.2. Dụng cụ đo ......................................................................................................77 4.4. PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM .....................................................78 4.4.1. Kiểm tra số liệu thí nghiệm và xác định số lần lặp lại tối thiểu .....................78 4.4.2. Xác định mô hình toán học..............................................................................79 4.4.3. Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai ........................................................79 4.4.4. Kiểm tra giá trị có nghĩa của hệ số hồi qui ....................................................80 4.4.5. Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi qui .......................................80 4.4.6. Kiểm tra khả năng làm việc của mô hình hồi qui ...........................................81 4.4.7. Chuyển phương trình hồi qui về dạng thực ....................................................81 4.5. TỔ CHỨC THÍ NGHIỆM .....................................................................................82 4.6. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐƠN YẾU TỐ .................................................................83 4.6.1. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ nhám và chi phí điện năng riêng .................................................................................................................83 4.6.1.1 Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến chi phí điện năng riêng ..............................84 4.6.1.2 Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt ..........................................85 4.6.2. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của lượng chạy dao đến độ nhám và chi phí điện năng riêng .........................................................................................................86 4.6.2.1 Ảnh hưởng của lượng chạy dao (fz) đến chi phí điện năng riêng .................86 4.6.2.2 Ảnh hưởng của lượng chạy dao (fz) đến độ nhám bề mặt .............................87 4.6.3. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến độ nhám và chi phí điện năng riêng .................................................................................................................88 4.6.3.1. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt (t) đến chi phí điện năng riêng .....................89 4.6.3.2. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt( t) đến độ nhám bề mặt .................................89 4.7. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐA YẾU TỐ ...................................................................90
4.7.1. Chọn vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của thông số đầu vào ..........91 4.7.2. Xây dựng ma trận thực nghiệm .......................................................................91 4.7.3. Tổ chức thí nghiệm đa yếu tố ..........................................................................92 4.7.3.1. Tiến hành thí nghiệm thăm dò......................................................................92 4.7.3.2. Kết quả thí nghiệm .......................................................................................93 4.7.4. Kết quả xác định hàm tương quan với các thông số ảnh hưởng ....................94 4.8. XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ TỐI ƢU CỦA THAM SỐ ẢNH HƢỞNG ....................................96 4.8.1. Lựa chọn phương pháp giải bài toán tối ưu ...................................................96 4.8.2. Xác định giá trị thông số sử dụng hợp lý của máy phay CNC DGM 635.......99 4.8.3. Thực nghiệm phay theo chế độ tối ưu .............................................................99 KẾT LUẬN VÀ TRIỂN VỌNG CỦA ĐỀ TÀI ..................................................101 1. KẾT LUẬN ........................................................................................................101 2. KHUYẾN NGHỊ ..................................................................................................101 TÀI LIÊU THAM KHẢO ....................................................................................102
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên Đơn vị Nr Chi phí năng lƣợng riêng kWh/m3 Nđ Công suất chi phí của động cơ kW T Thời gian làm việc để thực hiện đƣợc khối lƣợng công việc M giây M Khối lƣợng công việc thực hiện trong thời gian T m3 Nc Công suất của máy kW m Hiệu suất của máy Kt Hệ số quá tải cho phép Pz Lực tiếp tuyến N Py Lực hƣớng kính N Px Lực chạy dao N Vz Tốc độ cắt vòng/ph Vx Tốc độ chạy dao m/p Cp Hệ số phụ thuộc tính chất của vật liệu gia công Cv Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công Ra Sai lệch trung bình số học của profin (độ nhám bề mặt gia công) m Rz Chiều cao nhấp nhô trung bình của profin Vc Vận tốc cắt m/phút fz Lƣợng ăn dao mm/răng t Chiều sâu cắt mm hz Mức độ mòn mặt sau của dao cắt  Góc nghiêng chính Độ 1 Góc nghiêng phụ Độ  Góc mũi dao Độ  Góc trƣớc Độ  Góc sau chính Độ
 Góc cắt Độ  Góc sắc Độ c Số lƣợng nhóm K Khoảng chia nhóm a Số tổ đƣợc chia n Số lần thí nghiệm xmax, min Trị số thu nhập lớn nhất, bé nhất của đại lƣợng nghiên cứu St Sai tiêu chuẩn S% Hệ số biến động R Phạm vi biến động Sk Độ lệch Ex Độ nhọn L Số tổ hợp M Số lần lặp % Sai số tƣơng đối Ῡ Giá trị trung bình của đại lƣợng nghiện cứu Gtt Tính đồng nhất theo tiêu chuẩn Kohren S2max Phƣơng sai lớn nhất trong N thí nghiệm F Giá trị tính toán theo tiêu chuẩn Fisher N Tổng số thí nghiệm e Khoảng biến thiên R Hệ số đơn định T Giá trị chuẩn Student
I DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng Tên bảng biểu Trang 1.1 Các thông số thành phần cơ bản của vật liệu SKD61 4 1.2 Nhiệt luyện và độ cứng 5 1.3 Các giá trị thông số độ nhám bề mặt (TCVN 2511 - 78) 20 1.4 Các giá trị tiêu chuẩn của Ravà Rz 20 1.5 Chọn trị số nhám bề mặt theo cấp chính xác kích thƣớc 25 2.1 Xác định hệ số cv 38 Kết quả độ nhám và chi phí điện năng riêng khi làm thí 4.1 65 nghiệm thay đổi vận tốc cắt Kết quả độ nhám và chi phí điện năng riêng khi làm thí 4.2 67 nghiệm thay đổi lƣợng chạy dao Kết quả độ nhám và chi phí điện năng riêng khi làm thí 4.3 69 nghiệm thay đổi chiều sâu cắt 4.4 Mức thí nghiệm của các thông số đầu vào 72 4.5 Bảng ma trận thí nghiệm Boks - Benken 3 thông số dầu vào 73 4.6 Kết quả đa yếu tố độ nhám và chi phí điện năng riêng 74 4.7 Kết quả thí nghiệm phay lỗ bậc theo chế độ tối ƣu 87
II DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình Tên hình, đồ thị Trang 1.1 Hệ thống công nghệ 7 1.2 Chuyển động cơ bản của dao khi phay 8 1.3 Phay nghịch 10 1.4 Phay thuận 11 1.5 Dao phay mặt trụ 12 1.6 Dao phay góc 12 1.7 Dao phay đĩa 12 1.8 Dao phay ngón 13 1.9 Khả năng công nghệ của dao phay 14 1.10 Các loại nhấp nhô trên bề mặt chi tiết 15 1.11 Ảnh hƣởng đến tính chống mòn 16 1.12 Ảnh hƣởng đến độ bền mỏi của chi tiết 16 1.13 Ảnh hƣởng đến tính chống ăn mòn 17 1.14 Ảnh hƣởng đến tính chống ăn mòn 17 1.15 Prôphin bề mặt 18 1.16 Prôphin bề mặt 19 1.17 Kí hiệu độ bóng theo Ra và Rz 19 1.18 Cách ghi ký hiệu nhám bề mặt 21 1.19 Cách ghi ký hiệu nhám bề mặt 22 1.20 Cách ghi ký hiệu nhám bề mặt 22
III 1.21 Ký hiệu nhám khi tất cả bề mặt có cùng độ nhám 23 1.22 Ký hiệu nhám khi có một số bề mặt cùng độ nhám 23 1.23 Ký hiệu nhám cho bề mặt có hai mức dộ nhám khác nhau 23 1.24 Ký hiệu nhám của mặt răng và then hoa 24 1.25 Ký hiệu nhám bề mặt làm việc của ren 24 2.1 Sơ đồ tác dụng của lực khi cắt tự do 37 2.2 Tốc độ cắt khi phay 39 2.3 Thông số lớp cắt khi phay (phay bằng dao trụ) 40 2.4 Phay đối xứng 41 2.5 phay không đối xứng 41 2.6 Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay trụ 43 2.7 Chiều dày cắt a, chiều rộng cắt b khi phay mặt đầu 44 2.8 Các thành phần lực cắt khi phay 47 2.9 Ảnh hƣởng của vật liệu dao tới lực cắt 53 2.10 Lực cắt PZ phụ thuộc vào tốc độ cắt v và góc trƣớc γ khi gia 54 công 2.11 Lực cắt PZ phụ thuộc vào v khi gia công gang 55 2.12 Chiều dài đoạn tiếp xúc của dao và chi tiết theo mặt sau 55 2.13 Ảnh hƣởng của góc nghiêng λ đến các lực cắt PZ, PY, PX 57 2.14 Ảnh hƣởng của vật liệu dao đến lực cắt 59 4.1 Sơ đồ xác định độ nhấp nhô tế vi 71 4.2 Máy phay cnc DMG 635 75
IV 4.3 Kích thƣớc phôi 76 4.4 Gá dao vào đầu kẹp 76 4.5 Thiết bị đo Fluke nối máy tính 77 4.6 Máy đo nhám TR 200 77 4.7 Tổ chức thí nghiệm 82 4.8 Kết quả đo chi phí điện năng riêng 83 4.9 Sản phẩm thí nghiệm lỗ bậc 30x5mm 83 4.10 Biểu đồ thể hiện ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến độ nhám và 85 chi phí điện năng riêng 4.11 Biểu đồ thể hiện ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao đến độ 87 nhám và chi phí điện năng riêng 4.12 Biểu đồ thể hiện ảnh hƣởng của chiều sâu cắt đến độ nhám 90 và chi phí điện năng riêng 4.13 Quá trình thí nghiệm đa yếu tố 92 4.14 Kết quả đo chi phí điện năng riêng 93
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu Theo báo cáo thống kê của bộ Công Thƣơng tăng trƣởng của ngành công nghiệp tăng 9-10%, trong đó ngành chế tạo máy tăng 8-9%, tổng giá trị của ngành chế tạo máy thực hiện măn 2014 ƣớc đạt 30 tỷ USD, đã tạo ra hàng triệu việc làm cho xã hội, đóng góp quan trọng vào phát triển kinh tế xã hội của đất nƣớc Thực hiện nghị quyết đại hội lần thứ 11 của Đảng, phấn đấu đến năm 2020 đƣa nƣớc ta trở thành nƣớc công nghiệp theo hƣớng hiện đại. Để thực hiện đƣợc nhiệm vụ này Chính phủ đã có nhiều chính sách khuyến kích các doanh nghiệp đầu tƣ xây dựng các nhà máy chế tạo, đầu tƣ phát triển công nghiệp phụ trợ để Việt Nam có thể chế tạo ra các sản phẩm cơ khí có chất lƣợng cao đáp ứng nhu cầu trong nƣớc và xuất khẩu. Ở Việt Nam việc nghiên cứu chế độ sử dụng hợp lý cho từng đối tƣợng vật liệu khi gia công và cho từng loại nguyên công chƣa đƣợc quan tâm, chƣa có nhiều công trình, tài liệu đƣợc công bố để khuyến cáo các đơn vị sử dụng các máy công cụ thực hiện nhằm mang lại năng suất chất lƣợng và giảm chi phí tiêu thụ điện năng góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất chế tạo máy. Máy phay CNC DMG 635 đƣợc sử dụng khá phổ biến hiện nay ở các dây chuyền chế tạo máy, công dụng chủ yếu là làm khuôn mẫu, gia công chi tiết chính xác, phay lỗ bậc, phay rãnh then, khoan, doa..., mỗi một nguyên công khác nhau, mỗi một loại vật liệu khác nhau đều có chế độ phay khác nhau. Việc xác định chế độ phay sao cho năng suất cao, chất lƣợng đáp ứng yêu cầu và chi phí năng lƣợng riêng nhỏ nhất là rất cần thiết và có ít công trình nghiên cứu đƣợc công bố. Với những lý do đã đƣợc trình bày ở trên chúng tôi chọn và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng sản phẩm khi gia công lỗ bậc trên máy phay cnc DMG 635
2 2. Mục đích của đề tài. Xuất phát từ những lý do thực hiện đề tài đã nêu ở trên chúng tôi đặt mục đích nghiên cứu là: - Xác định đƣợc ảnh hƣởng của một số thông số đến chất lƣợng sản phẩm và chi phí năng lƣợng riêng khi phay lỗ bậc trên máy phay cnc DMG 635. - Xác định đƣợc chế độ cắt sử dụng hợp lý cho máy phay CNC DMG 635. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. a. Các đối tượng nghiên cứu trong đề tài như sau: - Chế độ cắt khi phay (trên máy phay CNC DMG 635) - Thép SKD61 thƣờng đƣợc áp dụng khi sản xuất khuôn mẫu. Vật liệu này thuộc nhóm thép hợp kim Crôm Molybden Vanadium gia công nóng. - Dụng cụ cắt là dao phay ngón kí hiệu: 16050IBC32P Đƣờng kính dao 16mm, chiều dài cán dao l = 92 mm.Xuất xứ là sản phẩm của hãng Sandvik b. Phạm vi nghiên cứu: - Chỉ nghiên cứu công việc phay lỗ bậc. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu.  Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Dựa vào lý thuyết "Nguyên lý và dụng cụ cắt" [9], [20], [22] để phân tích lực tác dụng lên phần tử cắt, thiết lập công thức lực cắt khi phay, phân tích các yếu tố ảnh hƣởng đến lực cắt khi phay và xác định chế độ phay hợp lý.  Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm - Phƣơng pháp đo các đại lƣợng nghiên cứu trong luận văn đƣợc thực hiện theo phƣơng pháp đo lƣờng các đại lƣợng điện bằng thiết bị đo điện chuyên dụng. Nội dung của phƣơng pháp cũng nhƣ việc xử lý các kết quả thực nghiệm đƣợc trình bày trong các tài liệu [12], [13], [14]. - Việc tổ chức và tiến hành thí nghiệm xác định chi phí năng lƣợng riêng, đƣợc tiến hành theo phƣơng pháp thống kê toán học và phƣơng pháp kế hoạch hoá thực nghiệm, việc lập kế hoạch và tổ chức thực nghiệm cũng nhƣ
3 xử lý các số liệu thí nghiệm đƣợc trình bày rõ trong các tài liệu [13], [14], [19]. - Sử dụng phƣơng pháp giải bài toán tối ƣu để tìm ra chế độ sử dụng hợp lý của máy phay cnc DMG 635 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn - Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của luận văn đã xác định đƣợc qui luật ảnh hƣởng của vận tốc cắt, chiều sâu cắt và lƣợng chạy dao đến độ nhám bề mặt sản phẩm và chi phí điện năng riêng, từ qui luật ảnh hƣởng này là cơ sở khoa học cho việc xác định chế độ sử dụng hợp lý của máy khi phay lỗ bậc trên máy phay CNC DMG 635 - Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận văn đã xác định đƣợc thông số sử dụng hợp lý của máy để nâng cao chất lƣợng sản phẩm và giảm chi phí điện năng, kết quả nghiên cứu này góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phay CNC DMG 635 trong thực tế sản xuất 6. Kết quả dự kiến đạt đƣợc. Đề tài này đã giải quyết đƣợc vấn đề đặt ra là xác định đƣợc ảnh hƣởng của chế độ cắt đến chất lƣợng bề mặt và chi phí điện năng riêng khi gia công. Các kết quả chính đã đạt đƣợc bao gồm: - Phân tích và khảo sát đƣợc mức độ ảnh hƣởng của vận tốc cắt và lƣợng chạy dao đến chất lƣợng bề mặt và chi phí điện năng riêng khi gia công. - Xác định đƣợc vùng thông số cắt hợp lý thoả mãn đồng thời hai chỉ tiêu về chất lƣợng bề mặt và chi phí điện năng riêng. - Chỉ ra đƣợc nguyên tắc xác định vùng chế độ cắt hợp lý cho hai chỉ tiêu nói trên.
4 CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1. Lý thuyết tổng quan về vật liệu SKD61: Vật liệu SKD 61 là thép hợp kim gia công nóng 2344 theo tiêu chuẩn JIS - G4404 của Nhật bản. Vật liệu này, theo tiêu chuẩn của Mỹ có ký hiệu là AISI H13. Các thông số thành phần cơ bản của vật liệu này đƣợc trình bày trong bảng 1.1 1.1: Các thông số thành phần cơ bản của vật liệu SKD61. Mác thép C Si Mn Cr Mo V 0.32-0.42 0.8-1.2 < 0.5 4.5-5.5 1.0-1.5 0.8 ÷ 1.2 SKD61 P S < 0.03
5 1.2: Nhiệt luyện v{ độ cứng: Ủ Tôi Ram Nhiệt Môi Độ cứng Nhiệt độ Môi Nhiệt Môi Độ độ trường (HRB) C trường độ trường cứng C C (HRC) 830- Làm < 248 1000- Làm nguội 150- Làm > 58 880 nguội 1050 bằng khí 200 nguội chậm bằng khí 980- Làm nguội 500- 1030 bằng khí 580 1.2. Vai trò thép SKD 61 Hiện nay nhiều phần mềm thiết kế và lập kế hoạch sản xuất đã ra đời với những tính năng nổi trội có thể giúp con ngƣời khắc phục nhiều khó khăn trong quá trình hoạt động sản xuất. Bên cạnh đó, việc áp dụng công nghệ thông tin phục vụ cho hoạt động sản xuất sẽ làm giảm đáng kể giá thành sản phẩm, đa dạng hoá sản phẩm, nâng cao độ tin cậy, đảm bảo sức khoẻ và điều kiện làm việc cho con ngƣời. Ứng dụng công nghệ thông tin vào sản xuất sẽ nhanh chóng chuyển đổi các quá trình sản xuất theo kiểu truyền thống sang sản xuất công nghệ cao (CNC), nhờ đó, các giai đoạn thiết kế và chế tạo khuôn mẫu từng bƣớc đƣợc tự động hoá (CAD/CAM). Trong đó CAD là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính điện tử, CAM là sản xuất với sự trợ giúp của máy tính điện tử, còn đƣợc gọi là gia công điều khiển số. Song song với việc áp dụng tiến bộ của công nghệ thông tin vào sản xuất thì việc chọn ra những loại vật liệu phù hợp với sản phẩm là điều cũng hết sức quan trọng. Tuỳ thuộc vào tính chất và điều kiện làm việc của khuôn mẫu mà chọn vật liệu làm khuôn sao cho đáp ứng đƣợc những yêu cầu về giá thành và yêu cầu kỹ thuật của khuôn mẫu. Vật liệu SKD 61 là loại thép công cụ hợp kim cao.Trong ngành sản xuất khuôn mẫu,có vai trò rất quan trong trong việc chế tạo khuôn gia công nguội,dập cán - kéo - cắt - chấn kim loại và làm trục cán, công cụ - chi tiết đột dập,lƣỡi cƣa… Tại Việt Nam thƣờng dùng để làm các khuôn lớn dập tôn silic, làm bánh cán ren. Với ƣu điểm của vật liệu SKD 61 là tính chịu mài mòn tốt có tính tôi cứng cao,độ thấm tôi tuyệt vời và ứng suất tôi là thấp nhất, độ biến dạng sau xử lý nhiệt thấp.
6 1.3. Phay cứng vật liệu SKD61 và những lƣu ý về chế độ cắt. Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan về vật liệu làm khuôn và những ƣu điểm của phƣơng pháp gia công sau nhiệt luyện, cụ thể là phƣơng pháp phay cứng vật liệu làm khuôn SKD61. Dựa vào điều kiện thực tiễn của nền sản xuất trong nƣớc khi gia công các loại vật liệu khó gia công và điều kiện trang thiết bị hiện có tại Việt nam. Đề tài xây dựng những điều kiện và nhiệm vụ nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về ảnh hƣởng của chế độ cắt tới năng suất cắt và độ nhẵn bóng bề mặt sau khi phay thép làm khuôn SKD61 có độ cứng 45 ^ 48 HRC. Đối tƣợng, thiết bị và điều kiện thí nghiệm đƣợc xác định với những yêu cầu cụ thể sau: ❖ Vật liệu gia công là thép SKD61 có thành phần hoá học sau khi phân tích quang phổ phải đáp ứng đƣợc các thông số theo tiêu chuẩn JIS - G4404 [17] của Nhật bản. Đây là loại thép đại diện cho nhóm thép phổ biến trong lĩnh vực làm khuôn, đặc biệt là khuôn đùn ép, khuôn dập nóng. ❖ Máy phay CNC đảm bảo độ chính xác và chế độ cắt đƣợc điều khiển vô cấp để đáp ứng đƣợc việc điểu chỉnh các thông số theo tính toán. ❖ Dụng cụ cắt tiêu chuẩn của hãng SANDVIK bản đảm bảo tính năng cắt gọt ổn định. ❖ Các thông số đƣợc quan tâm nghiên cứu là: vận tốc cắt V (m/p), lƣợng chạy dao fz (mm/răng). Các thông số này đã đƣợc những nghiên cứu trƣớc khằng định là có ảnh hƣởng đến nhám bề mặt và chi phí điện năng riêng. Điều này cần đƣợc kiểm chứng qua thí nghiệm của nghiên cứu. ❖ Đảm bảo độ chính xác của các kết quả khảo sát. Các số liệu đo đạc thu đƣợc khi nghiên cứu thực nghiệm đƣợc phân tích, xử lý, lƣu giữ, hiển thị... bằng máy tính với các phần mềm hiện đại, tiên tiến. ❖ Tối ƣu hoá chế độ cắt khi phay đƣợc thực hiện bằng cách khảo sát cực trị các hàm mục tiêu. Bằng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm để tìm cực trị, giá trị điểm tối ƣu, vùng tối ƣu. Từ đó rút ra đƣợc kết luận và hƣớng dẫn cụ thể cho quá trình phay tinh phẳng thép làm khuôn SKD61.
7 1.4. Cơ sở lý thuyết cắt gọt kim loại 1.4.1 Đặc điểm và vai trò của gia công cắt gọt Hiện nay có rất nhiều phương ph|p để gia công kim loại: Đúc, rèn, cán, h{n ... song c|c phương ph|p n{y cơ bản là tạo phôi hoặc các sản phẩm thô sơ, thường độ chính x|c v{ độ bóng không cao. Để n}ng cao độ bóng v{ độ chính xác của các chi tiết theo yêu cầu kỹ thuật thì phải tiến hành gia công bằng cắt gọt kim loại. Cắt gọt kim loại là quá trình công nghệ tạo nên những sản phẩm cơ khí có hình d|ng kích thước độ bóng bề mặt … theo yêu cầu kỹ thuật từ một phôi liệu ban đầu nhờ sự cắt bỏ lớp kim loại dưới dạng phoi. Gia công cắt gọt được thực hiện ở nhiệt độ bình thường của môi trường (cả trước và sau nguyên công nhiệt luyện ). Nó cho độ bóng v{ độ chính xác cao hơn c|c phương ph|p gia công h{n, đúc, rèn, dập nóng… C|c phương ph|p cắt gọt kim loại cơ bản: tiện, phay, bào, khoan, khoét, doa, chuốt, mài. Phương ph|p gia công bằng cắt gọt chiếm 30% khối lượng công việc gia công cơ khí v{ trong tương lai có thể nhiều hơn. Hệ thống thiết bị dùng để hoàn thành nhiệm vụ cắt gọt được gọi là hệ thống công nghệ, bao gồm: Máy – Đồ gá – Dao – Chi tiết. nh 1.1: ệ thống công nghệ - Máy có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình cắt gọt. - Đồ gá có nhiệm vụ x|c định và giữ vị trí tương quan chính x|c giữa dao, máy và chi tiết gia công trong suốt quá trình gia công chi tiết. - Dao có nhiệm vụ trực tiếp cắt bỏ lớp “kim loại thừa” ra khỏi chi tiết nhờ năng lượng của máy cung cấp thông qua các chuyển động tương đối.