Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng sản phẩm và chi phí điện năng riêng khi phay mặt phẳng trên máy phay Jen Lian UH-1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:97

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm xác định được thông số sử dụng hợp lý của máy để nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí điện năng, kết quả nghiên cứu này là tài liệu cho các đơn vị sử dụng máy phay Jen Lian UH-1 mang lại hiệu quả kinh tế cao. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng sản phẩm và chi phí điện năng riêng khi phay mặt phẳng trên máy phay Jen Lian UH-1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HOÀNG MINH HÒA NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM VÀ CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG KHI PHAY MẶT PHẲNG TRÊN MÁY PHAY JEN LIAN UH-1 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HOÀNG MINH HÒA NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM VÀ CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG KHI PHAY MẶT PHẲNG TRÊN MÁY PHAY JEN LIAN UH-1 CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 60.52.01.03 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. DƢƠNG VĂN TÀI Hà Nội, 2016
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình 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 chụi trách nhiệm và tuân thủ kết luận đánh giá luận văn của Hội đồng khoa học. Biên Hòa, ngày 15 tháng 4 năm 2016 Ngƣời cam đoan Hoàng Minh Hòa
ii LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành luận văn này cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới Thầy giáo hướng dẫn khoa học PGS.TS. Dương Văn Tài, đã dành rất nhiều thời gian chỉ bảo tận tình và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Trân trọng cảm ơn lãnh đạo nhà trường, phòng sau Đại học, khoa Cơ điện và Công trình trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu của mình. Trân trọng cảm ơn lãnh đạo trường Trường Đại học Đồng Nai đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành khóa học và luận văn tốt nghiệp này. Trân trọng cảm ơn các Nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong suốt quá trình làm và hoàn chỉnh luận văn. Biên Hòa, ngày 15 tháng 4 năm 2016 Tác giả luận văn Hoàng Minh Hòa
iii BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP Độc lập - Tự do- Hạnh phúc BẢN NHẬN XÉT Của ngƣời hƣớng dẫn luận văn thạc sỹ Họ và tên hướng dẫn khoa học: PGS TS. Dương Văn Tài Họ và tên học viên cao học: Hoàng Minh Hòa Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Khóa học 2014-2016 Tên đề tài: : “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng sản phẩm và chi phí điện năng riêng khi phay mặt phẳng trên máy phay Jen Lian UH-1" Nội dung nhận xét 1. Tinh thần, thái độ trong quá trình làm luận văn Trong thời gian thực hiện luận văn, học viên Hoàng Minh Hòa đã lao động khoa học một cách tích cực, nghiêm túc và sáng tạo đã hoàn thành luận văn đúng yêu cầu như đề cương đã duyệt. Mặc dù thời gian nghiên cứu có hạn, nhưng để hoàn thành luận văn này học viên đã chủ động tích cực nghiên cứu tài liệu và đã thu được kết quả tốt. 2. Về năng lực và trình độ chuyên môn Học viện có năng lực độc lập nghiên cứu để giải quyết các vấn đề đặt ra, có năng lực tổ chức thực hiện thí nghiệm, có trình độ chuyên môn về cơ khí chế tạo máy. 3. Về quá trình thực hiện đề tài và kết quả của luận văn - Học viên đã phân tích, tổng hợp các tài liệu, từ đó đã phân tích được lực tác dụng của dao lên phôi trong quá trình phay, đã phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt và chất lượng sản phẩm.
iv - Học viên đã tiến hành thực nghiệm thiết lập được hàm tương quan ảnh hưởng của một số thông số của máy bao gồm: Vận tốc cắt lượng chạy dao và chiều sâu cắt đến chi phí điện năng riêng và độ nhám bề mặt gia công. - Học viên đã giải bài toán tối ưu và đã tìm ra được một số thông số sử dụng hợp lý của máy phay Jen Lian UH-1 khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu. 4. Kết luận chung Luận văn mà học viên Hoàng Minh Hòa thực hiện đảm bảo tính khoa học, chính xác và đáp ứng được với yêu cầu khoa học và thực tiễn sản xuất. Những kết quả nghiên cứu đạt được có độ chính xác, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Trong điều kiện khó khăn học viên đã thực hiện được các nội dung với kết quả nêu trên là sự nỗ lực cố gắng lớn. Tuy còn một số hạn chế, song đánh giá chung, luận văn thạc sĩ của học viên Hoàng Minh Hòa là một công trình có chất lượng, có tính khoa học và thực tiễn, đáp ứng được yêu cầu của một luận văn thạc sĩ kỹ thuật, đề nghị học viên được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ. Hà Nội, ngày 15 tháng 4 năm 2016 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học PGS TS. Dƣơng Văn Tài
v MỤC LỤC Trang TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i lỜI CẢM ƠN................................................................................................... ii MỤC LỤC ..................................................................................................................v DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ......................................................... viii DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................x DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... xii MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu......................................................................1 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn ...........................................................2 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .......................................3 1.1 Tổng quan về phay ................................................................................................3 1.1.1 Định nghĩa về phay ............................................................................................3 1.1.2 Các dạng dao phay chủ yếu ...............................................................................3 1.1.3 Đặc điểm gia công cắt gọt bằng dao phay.........................................................4 1.1.4. Các phương pháp phay .....................................................................................4 1.2. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy phay kim loại ở trên thế giới. .................5 1.3. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy phay kim loại ở trong nước. .................11 1.4. Những vấn đề tồn tại cần nghiên cứu giải quyết. ...............................................15 Chƣơng 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP......17 2.1. Mục tiêu nghiên cứu...........................................................................................17 2.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................17 2.3. Nội dung nghiên cứu. .........................................................................................17 2.3.1. Nghiên cứu lý thuyết: ......................................................................................17 2.3.2. Nghiên cứu thực nghiệm: ................................................................................17 2.4. Đối tượng nghiên cứu.........................................................................................17 2.4.1. Cấu tạo và thông số kỹ thuật của máy phay Jen Lian UH-1 ..........................17 2.4.2. Thông số kỹ thuật của máy phay Jen Lian UH-1 ............................................18 2.4.3. Dao phay .........................................................................................................19 2.4.4. Đối tượng gia công .........................................................................................20 2.5. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................20
vi 2.5.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết .................................................................20 2.5.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ...........................................................20 2.5.3. Phương pháp giải bài toám tối ưu đa mục tiêu ..............................................20 Chƣơng 3: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI ........................................................24 3.1. Cơ sở lý thuyết lực tác dụng của phần tử cắt lên phôi .......................................24 3.2. Cơ sở lý thuyết quá trình phay ...........................................................................25 3.2.1. Các yếu tố chế độ cắt ......................................................................................25 3.2.2. Thông số hình học lớp cắt khi phay ................................................................27 3.2.3. Lực cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu .......................................................32 3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt ......................................................................34 3.3.1. Ảnh hưởng của bề rộng và chiều sâu cắt đến lực cắt PZ ................................34 3.3.2. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt và lượng chạy dao đến lực cắt ........................35 3.3.4. Ảnh hưởng của vật liệu dao tới lực cắt ...........................................................36 3.3.5. Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến lực cắt .............................................................37 3.3.6. Ảnh hưởng của các thông số hình học của dao đến lực cắt ...........................38 3.4. Xác định chế độ phay .........................................................................................42 3.4.1. Xác định chiều sâu cắt t (mm) .........................................................................42 3.4.2. Xác định lượng chạy dao Sz (mm/răng)...........................................................42 3.4.3. Xác định tốc độ cắt khi phay ...........................................................................43 Chƣơng 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ......................................................44 4.1. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ..............................................................44 4.1.1. Chọn phương pháp nghiên cứu .......................................................................44 4.1.2. Chọn hàm mục tiêu nghiên cứu .......................................................................44 4.1.3. Chọn tham số ảnh hưởng đến hàm mục tiêu ...................................................46 4.2. Phương pháp xác định hàm mục tiêu. ................................................................47 4.2.1. Phương pháp xác định chi phí điện năng riêng ..............................................47 4.2.2. Phương pháp xác định độ nhám bề mặt gia công ...........................................48 4.3. Thiết bị thí nghiệm và dụng cụ đo. ....................................................................48 4.3.1. Thiết bị thí nghiệm ..........................................................................................48 4.3.2. Dụng cụ đo ......................................................................................................49 4.4. Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm ...............................................................50 4.4.1. Kiểm tra số liệu thí nghiệm và xác định số lần lặp lại tối thiểu ......................50 4.4.2. Xác định mô hình toán học .............................................................................51
vii 4.4.3. Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai .........................................................51 4.4.4. Kiểm tra giá trị có nghĩa của hệ số hồi qui .....................................................52 4.4.5. Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi qui .......................................52 4.4.6. Kiểm tra khả năng làm việc của mô hình hồi qui ...........................................53 4.4.7. Chuyển phương trình hồi qui về dạng thực.....................................................53 4.5. Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố ...........................................................................54 4.5.1. Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến chi phí điện năng riêng ......................................54 4.5.2. Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt .................................................55 4.5.3. Ảnh hưởng của lượng chạy dao (S) đến chi phí điện năng riêng ...................56 4.5.4. Ảnh hưởng của lượng chạy dao (S) đến độ nhám bề mặt ...............................57 4.5.5. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt (t) đến chi phí điện năng riêng ........................58 4.5.6. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt( t) đến độ nhám bề mặt ....................................59 4.6. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố ..........................................................................60 4.6.1. Chọn vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của thông số đầu vào ..........61 4.6.2. Xây dựng ma trận thực nghiệm .......................................................................61 4.6.3. Kết quả thí nghiệm đa yếu tố ..........................................................................62 4.7. Xác định giá trị tối ưu của tham số ảnh hưởng ..................................................65 4.7.1. Lựa chọn phương pháp giải bài toán tối ưu ...................................................65 4.7.2. Xác định giá thông số sử dụng hợp lý của máy phay Jen Lian UH-1 ............65 4.7.3. Thực nghiệm tiện theo chế độ tối ưu ...............................................................66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................68 1. Kết luận .................................................................................................................68 2. Kiến nghị................................................................................................................68 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
viii DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên Đơn vị Nr Chi phí năng lượng riêng kWh/m3 Nđ Công suất chi phí của động cơ kW T Thời gian làm việc để thực hiện được khối lượng công việc giây M M Khối lượng 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 hướng 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 v Tốc độ cắt vòng/ph S Lượng ăn dao mm/phút 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 trước Độ  Góc sau chính Độ  Góc cắt Độ
ix  Góc sắc Độ c Số lượng nhóm K Khoảng chia nhóm a Số tổ được chia n Số lần thí nghiệm xmax, min Trị số thu nhập lớn nhất, bé nhất của đại lượng 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 tương đối Ῡ Giá trị trung bình của đại lượng nghiện cứu Gtt Tính đồng nhất theo tiêu chuẩn Kohren S2max Phương 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
x DANH MỤC HÌNH TT Tên hình Trang 1.1 Các dạng dao phay chủ yếu 3 2.1 Máy phay vạn năng Jen Lian UH-1 18 2.2 Dao phay mặt đầu 19 3.1 Sơ đồ tác dụng của lực khi cắt tự do 24 3.2 Thông số lớp cắt khi phay (phay bằng dao trụ) 27 3.3 Phay đối xứng 27 3.4 Phay không đối xứng 27 3.5 Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay trụ 29 3.6 Chiều dày cắt a, chiều rộng cắt b khi phay mặt đầu 30 3.7 Các thành phần lực cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu 32 3.8 Ảnh hưởng của vật liệu dao tới lực cắt 37 Lực cắt PZ phụ thuộc vào tốc độ cắt v và góc trước γ khi gia 3.9 công thép 40X với chiếu dày cắt a = 0,2 mm và bề rộng cắt 37 b = 4mm 3.10 Lực cắt PZ phụ thuộc vào v khi gia công gang 38 3.11 Chiều dài đoạn tiếp xúc của dao và chi tiết theo mặt sau 39 3.12 Ảnh hưởng của góc nghiêng λ đến các lực cắt PZ, PY, PX 40 3.13 Ảnh hưởng của vật liệu dao đến lực cắt 42 4.1 Sơ đồ xác định độ nhấp nhô tế vi 45 4.2 Thiết bị đo Fluke nối máy tính 49 4.3 Máy đo nhám TR 200 49 4.4 Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến chi phí năng lượng riêng 55 4.5 Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt 56 4.6 Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chi phí điện năng riêng 57 4.7 Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt 58
xi 4.8 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến chi phí điện năng riêng 59 4.9 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt gia công 60 4.10 Quá trình thí nghiệm đa yếu tố 62
xii DANH MỤC BẢNG TT Tên hình Trang 3.1 Xác định hệ số cv 36 4.1 Mức thí nghiệm của các thông số đầu vào. 61 4.2 Bảng ma trận thí nghiệm Boks - Benken 3 thông số dầu vào 62 4.3 Kết quả thí nghiệm phay theo chế độ tối ưu 66
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu. Theo báo cáo thống kê của bộ Công Thương tăng trưởng 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 ước 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 nước Thực hiện nghị quyết đại hội lần thứ 11 của Đảng, phấn đấu đến năm 2020 đưa nước ta trở thành nước công nghiệp theo hướng hiện đại. Để thực hiện được nhiệm vụ này Chính phủ đã có nhiều chính sách khuyến kích các doanh nghiệp đầu tư xây dựng các nhà máy chế tạo, đầu tư phát triển công nghiệp phụ trợ để Việt Nam có thể chế tạo ra các sản phẩm cơ khí có chất lượng cao đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu. 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 phay Jen Lian UH1 được sử dụng khá phổ biến hiện nay ở các dây chuyền chế tạo máy, công dụng chủ yếu là phay mặt phẳng, 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 lượng
2 đáp ứng yêu cầu và chi phí năng lượng riêng nhỏ nhất là rất cần thiết và có ít công trình nghiên cứu được công bố. Với những lý do đã được trình bầy ở trên chúng tôi chọn và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng sản phẩm và chi phí điện năng riêng khi phay mặt phẳng trên máy phay Jen Lian UH-1" 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn - Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của luận văn đã xác định được qui luật ảnh hưởng của vận tốc cắt, chiều sâu cắt và lượng chạy dao đến chất lượng sản phẩm và chi phí điện năng riêng, từ qui luật ảnh hưởng này là cơ sở khoa học cho việc xác định chế độ sử dụng hợp lý của máy khi phay mặt phẳng trên máy phay Jen Lian UH-1. - Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận văn đã xác định được thông số sử dụng hợp lý của máy để nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí điện năng, kết quả nghiên cứu này là tài liệu cho các đơn vị sử dụng máy phay Jen Lian UH-1 mang lại hiệu quả kinh tế cao.
3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về phay 1.1.1 Định nghĩa về 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 a = 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. 1.1.2 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 1.1 a) - Dao phay mặt đầu. (Hình 1.1b) - Dao phay ngón. (Hình 1.1c) - Dao phay góc. (hình 1.1g) - Dao phay định hình. (Hình 1.1d) a c b d Hình 1.1. Các dạng dao phay chủ yếu
4 1.1.3 Đặc điểm gia công cắt gọt bằng dao phay Do có một số lưỡi cắt cùng tham gia cắt nên năng suất cao hơn phương pháp tiện. Lưỡi cắt của dao phay làm việc không liên tục, cùng khối lượng thân dao lớn nên điều kiện truyền nhiệt tốt. Do vậy dao lâu mòn hơn và có thể gia công trong điều kiện cắt gọt khó khăn. Diện tích cắt khi phay thay đổi, do vậy lực cắt thay đổi gây ra rung động trong quá trình cắt. Do lưỡi cắt làm việc gián đoạn gây ra va đập và rung động, nên khả năng tồn tại lẹo dao ít. Tuy nhiên hiện tượng va đập trong quá trình cắt cũng là nhân tố làm giảm độ chính xác và chất lượng bề mặt chi tiết gia công. Ngoài các hình thức mòn dao tương tự như ở nguyên công tiện, khi phay xuất hiện hiện tượng vỡ dao do va đập. 1.1.4. Các phương pháp phay a. Phay thuận - Định nghĩa: Phay thuận là phương pháp trong đó véc tơ tốc độ cắt V của dao ở điểm tiếp xúc giữa dao và bề mặt đã gia công cùng chiều với chiều chuyển động của bàn máy mang chi tiết gia công. - Ưu điểm: Chiều dài cắt thay đổi từ am ax đến amin, do đó ở thời điểm lưỡi cắt tiếp xúc gia công không xẩy ra hiện tượng trượt, vì vậy dao đỡ mò n và tuổi bền của dao có thể được nâng cao. Khi gia công, thành phần lực cắt P n có chiều cùng với chiều của lực kẹp chi tiết gia công nên tăng độ cứng vững của hệ thống công nghệ, do đó giảm rung động khi phay - Nhược điểm: Tại thời điểm đầu tiên khi dao chạm vào chi tiết gia công thì chiều dày cắt a = amin nên xảy ra va đập đột ngột, răng dao dễ bị mẻ và rung động tăng lên. Thành phần lực cắt ngang P n đẩy chi tiết theo chiều chuyển động chạy dao S nên sự tiếp xúc giữa bề mặt ren của vít me truyền lực và đai ốc có thể không liên tục. Điều này làm cho bàn máy chuyển động bị giật cục do đó sinh ra rong động. Nếu ta cắt với chiều dày cắt a thật mỏng thì lực và đập và thành phần lực P n nhỏ, do đó ảnh hưởng rung động không đáng kể lắm. Mặt khác, vì không có hiện tượng trượt giữ lưỡi cắt và bề mặt chi tiết, do đó tăng độ bõng bề mặt chi tiết gia
5 công và tăng được tuổi thọ của dao. Trong thực tế người ta sử dụng phương pháp này khi gia công tinh. b. Phay nghịch - Định nghĩa: Phay thuận là phương pháp trong đó véc tơ tốc độ cắt V của dao ở điểm tiếp xúc giữa dao và bề mặt đã gia công ngược chiều với chiều chuyển động của bàn máy mang chi tiết gia công. - Ưu điểm: Thành phần lực Pn có tác dụng khử khe hở giữa vít me và đai ốc do đó giảm được đáng kể sự rung động - Nhược điểm: Tại thời điểm đầu tiên khi dao chạm vào chi tiết gia công thì chiều dày cắt a = 0 nên xảy ra sự trượt lưỡi cắt và bề mặt gia công do đó giảm độ bóng bề mặt và tuổi thọ của dao. 1.2. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy phay kim loại ở trên thế giới. Máy phay là một trong những loại máy gia công kim loại được dùng phổ biến trong các nhà máy cơ khí. Máy phay được chế tạo từ thế kỷ 16 cho đến nay hàng triệu máy phay với nhiều kiểu dáng khác nhau đã được chế tạo và đưa vào sản xuất. Các nước phát triển trên thế giới như nước Anh là một trong những nước công nghiệp đi tiên phong trong lĩnh vực chế tạo máy công cụ. Ở Anh có khoảng hơn 100 hãng chế tạo máy công cụ với năng suất khoảng 30000 sản phẩm trong một năm gồm các loại máy sau: Máy tiện chiếm khoảng 27%, máy phay chiếm khoảng 16%, máy mài chiếm khoảng 10% máy CNC chiếm khoảng 20%...Một số hãng có sản phẩm được xuất khẩu sang nhiều nước khác nhau trên thế giới như hãng Siemens sản xuất các loại máy phay với các mã hiệu: SF - 70, SF 500 CNC, SF 500 MICRO có kích thước bàn máy 310 x 100mm, công suất 400w, tốc độ quay của trục dao 180  2500v/phút. Hãng Axminster đã sản xuất các loại máy phay với các mã hiệu ZX 2M2, ZX 25M2, ZX 30M, SIEG X2, SIEG X3, SIEG SX2, SIEG SX4,. Hãng DUGARD cho ra đời các loại máy phay với các mã hiệu: PC-460, EAGLE 210Y, EAGLE SMV 600, EAGLE 1000 có công suất 7,5kw, tốc độ quay 8000v/phút, hành trình bàn máy theo trục X 1020 mm, theo trục Y 510 mm, theo trục Z 510mm, theo trục Z 510 mm; hệ điều hành Siemen, [21], [26].
6 Hãng Mekhanit đã sản xuất nhiều kiểu máy phay với các mã hiệu khác nhau như: INNO 600; INNO 810; HANDYMAN 1000; HANDYMAN 1270; HANDYMAN 1500; HANDYMAN 2000; HANDYMAN 2500; HANDYMAN 3000; ACELER 1120; ACELER 1320; ACELER 1520; OPTIMAL 1100, OPTIMAL 1250, OPTIMAL 1500, OPTIMAL 1800, ACUMEN 660, ACUMEN 1100, ACUMEN 900 có các thông số kỹ thuật như kích thước bàn máy 1100 x 500 mm; hành trình bàn theo trục X 900mm, theo trục Y 520 mm, theo trục Z 590mm; tốc độ trục chính 8000 15000v/phút; công suất 11kw. Hãng CKC Stanko sản xuất các loại máy phay vạn năng với các mã hiệu CD 10, 6T82G, 6T83G, 6T12,, 6T82S, 6T83S (hình 1.6) có các thông số kỹ thuật chính như kích thước bàn máy 1600 x 400mm, tốc độ trục chính 50  1600v/phút, công suất động cơ chính 11kw. Ở Nga, ngành chế tạo máy công cụ rất phát triển, nhiều hãng chế tạo máy nổi tiếng trên thế giới đã sản xuất nhiều loại máy phay khác nhau như hãng Treliabinskơ đã sản xuất các loại máy phay CNC với các mã hiệu như QV209, QV179, QV159,QV147, QV117, Q127 có các thông số kỹ thuật chính như kính thước bàn máy 1500 x 700mm; hành trình bàn theo trục X 1300mm, theo trục Y 900mm, theo trục Z 850mm; tốc độ trục chính 408000v/ phút; công suất 15kw. Công hòa liên bang Đức là một trong những những nước công nghiệp phát triển đi đầu trong xuất khẩu máy công cụ. Nước Đức có khoảng 433 hãng sản xuất máy, trung bình xuất xưởng khoảng 206 nghìn sản phẩm trong 1 năm, bao gồm máy mài, máy doa chiếm 20,1%, máy tiện CNC chiếm 16,2%, máy phay chiếm 13,8%, máy tiện thường chiếm 12,35%. Hãng chế tạo máy Votkinsk đã sản xuất các loại máy phay với các mã hiệu khác nhau E 320, HL 3, HL4, LH108, LH 262, L322, L421, L422, L423, L526, M218 có các thông số kỹ thuật chính kích thước bàn máy 830 x 405mm, hành trình bàn máy trục X 600mm, theo trục Y 410mm, theo trục Z 610mm; tốc độ trục dao 8000  1000v/phút, công suất 7,5kw; hệ điều hành Siemen. Từ đầu của thế kỷ XIX, sản xuất công nghiệp ở Đức phát triển, nhu cầu máy móc để cơ giới hóa các quá trình sản xuất rất lớn, đòi hỏi ngành chế tạo máy phải có