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 bánh răng trên máy phay Bemato BMT-6000v

Chia sẻ: Tri Lộ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:103

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

LNghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng sản phẩuận văn đã xác định được qui luật ảnh hưởng của tốc độ trục chính , chiều sâu cắt và lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt 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 bánh răng trên máy phay Bemato BMT-6000v.

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 bánh răng trên máy phay Bemato BMT-6000v

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆ VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN VĨNH PHÚC – LUẬN VĂN THẠC SỸ (NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ) – ĐỒNG NAI, NĂM 2016 NGUYỄN VĨNH PHÚC TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM VÀ CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG KHI PHAY BÁNH RĂNG TRÊN MÁY PHAY BEMATO BMT-6000V. LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Đồng Nai, 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BÔ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN VĨNH PHÚC TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM VÀ CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG KHI PHAY BÁNH RĂNG TRÊN MÁY PHAY BEMATO BMT-6000V. CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ : 60520103 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS DƯƠNG VĂN TÀI
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu Chế tạo máy là một trong những lĩnh vực được Đảng và nhà nước quan tâm, đầu tư và phát triển, theo báo cáo thống kê của bộ Công Thương tăng trưởng của ngành công nghiệp chế tạo là 9%, trong đó nhiều cơ sở sản xuất đã chế tạo ra các thiết bị có giá trị kinh kế lớn như: Dàn khoan tự nâng phục vụ cho khai thác dầu khí, Cần trục có sức nâng 1500 tấn, các thiết bị phục vụ cho các nhà máy thủy điện, khai thác khoáng sản. Ngành chế tạo máy 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. Phay là phương pháp gia công phổ biến, là một phần quan trọng trong quy trình công nghệ và gia công kim loại, đồng thời cũng là một trong những phương pháp gia công cho năng suất cao. Trong gia công các chi tiết, máy phay chiếm khoảng 20% khối lượng gia công kim loại bằng cắt gọt, chính vì vậy, ở nước ta trong những năm gần đây đã nhập khẩu và đưa vào sử dụng nhiều loại máy phay khác nhau. Để sử dụng hiệu quả các thiết bị nhập nội cần thiết có những nghiên cứu về tính năng, tác dụng và các thông số kỹ thuật của thiết bị, xác định được chế độ
2 làm việc hợp lý nhằm nâng cao năng suất và giảm giá thành sản phẩm nhưng vẫn đảm bảo được chất lượng sản phẩm theo yêu cầu. 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 Bemato BMT-6000v được sử dụng khá phổ biến hiện nay ở các dây chuyền chế tạo máy, công dụng chủ yếu là phay bánh răng, phay mặt phẳng, phay rãnh then, 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 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 bánh răng trên máy phay Bemato BMT-6000v". 2. Phạm vi nghiên cứu Do thời gian nghiên cứu có hạn, trong đề tài này chỉ giới hạn các nội dung sau: + Thiết bị nghiên cứu là máy phay Bemato BMT- 6000v + Vật liệu phay là thép C45. + Các thông số ảnh hưởng được lựa chọn để nghiên cứu là những thông số ảnh hưởng chính đến chất lượng sản phẩm và chi phí điện năng riêng. + Chất lượng sản phẩm có nhiều yếu tố nên ở đề tài này chỉ chọn hàm độ nhám bề mặt để nghiên cứu. + Phương pháp phay bánh răng chọn phương pháp phay chép hình dùng dao phay đĩa mô đun .
3 3. 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 tốc độ trục chính , chiều sâu cắt và lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt 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 bánh răng trên máy phay Bemato BMT-6000v. - 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 góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng máy phay Bemato BMT-6000v.
4 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về phay bánh răng: - Bánh răng là chi tiết quan trọng được dùng phổ biến trong truyền động cơ khí nói chung. Phương pháp chủ yếu để tạo răng là gia công cắt gọt. Các bánh răng có độ chính xác thấp có thể được tạo hình bằng phương pháp cán. Tạo răng bằng dụng cụ cắt có lưỡi có thể thực hiện bằng phương pháp chép hình và phương pháp bao hình. 1.1.1 Phương pháp chép hình - Bản chất của phương pháp này là prôphin răng của được chép lại theo prôphin lưỡi cắt của dao. Hình 1.1 Sơ đồ cắt răng bằng phương pháp chép hình a. Dùng dao phay đĩa mô đun; b. Dùng dao phay ngón mô đun - Phương pháp này thường được dùng trong sản xuất nhỏ và vừa hoặc sửa chữa bánh răng vì có thể dùng trên các máy phay vạn năng có đầu phân độ. 1.1.2 Phương pháp bao hình - Gia công răng theo phương pháp này được tiến hành theo nguyên lý ăn khớp của hai bánh răng hoặc một bánh răng và một thanh răng, trong đó một là dụng cụ cắt một là chi tiết gia công. Phương pháp này dùng chủ yếu trong sản xuất hàng loạt.
5 a b Hình 1.2 Sơ đồ cắt răng bằng phương pháp bao hình a. Phương pháp xọc răng ; b. Phương pháp phay lăn răng 1.1.3 Đặc điểm của quá trình cắt răng - Tiết diện lớp cắt của mỗi răng thay đổi trong quá trình gia công. - Các phần khác nhau của lưỡi cắt chịu tác dụng lực không như nhau, bởi vì chúng có tốc độ khác nhau và cắt những lớp tiết diện khác nhau. - Các dao cắt răng không có thông số hình học tối ưu, bởi vì chúng có hình dạng rất phức tạp và một số dao cắt khi gia công thực hiên các chuyển động phức tạp. 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,.
6 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, [22] . 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, [25]. 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% [21]. 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,
7 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 các loại máy có công cụ năng suất cao, chất lượng tốt. Cho tới nay, ở Đức vẫn tiếp tục nghiên cứu sản xuất máy công cụ có chất lượng cao như hãng OPTIMUM đã cho ra đời các loại máy phay có mã hiệu OPTI F10 TC, OPTI 100, OPTI BF 30, OPTI BF46, OPTI BF20, có các thông số kỹ thuật chính như hành trình bàn máy theo trục X 175mm, theo trục Y280mm, theo trục Z 120mm, công suất động cơ 850W; tốc độ trục chính 30  3000v/phút. Hãng Traub sản xuất các loại máy phay CNC như SNC 86, F 400, FZ12W, TVC350, TVC200, TVC200P có công suất 9,7KW, tốc độ trục chính 8000v/phút, hành trình bàn theo trục X400mm, theo trục Y300mm, theo trục Z400mm, hệ điều hành Fanuc. Hãng Gildemeister đã sản xuất các loại máy phay CNC có độ chính xác cao như HSC20, HSC55, HSC75, HSC105, DMCH340, DHCH600V, DMF180, DMF280, DMF380, DMF500, DMU40, DMU60, DMU80, DMU100, DMU65, DMU85, DMU105, DMU125, DMU210P có các thông số kỹ thuật chính theo hành trình bàn máy theo trục X 1800mm, theo trục Y 2100mm, theo trục Z 1250mm, công suất động cơ 44KW; tốc độ trục chính 10000v/phút, [23]. Hãng Mitsubishi Ở Nhật Bản đã sản xuất các loại máy phay có mã hiệu MJ- 100C, MH-50E, MH-60E, MH-80D, MH-80E, MV-5B, V-65, MVR35, MVR40, có các thông số kỹ thuật chính theo hành trình bàn máy theo trục X 6200mm, theo trục Y 3000mm, theo trục Z 701mm, công suất động cơ 29KW; tốc độ trục chính 6000v/phút....Hãng Takisawa sản xuất các loại máy phay có mã hiệu MAC-V1E, MAC-V2E, MAC-V10. MAC-14, MAC-V0 có các thông số kỹ thuật chính theo hành trình bàn máy theo trục X 909mm, theo trục Y 500mm, theo trục Z 5001mm, công suất động cơ 7,5KW, tốc độ trục chính 7000v/phút, hệ điều hành Fanuc, [24].
8 Tình hình sản xuất và sử dụng máy phay kim loại ở một số nước trên cho thấy: Gia công các chi tiết máy bằng phương pháp phay là phương pháp gia công thông dụng cho nên đã có nhiều loại máy phay khác nhau được chế tạo và đưa vào sản xuất, đáp ứng nhu cầu của ngành chế tạo máy ở các nước khác nhau trên thế giới. Cùng với việc chế tạo máy phay thì nghiên cứu hoàn thiện, nâng cao chất lượng máy và quá trình sử dụng máy đã được quan tâm nhiều trong công trình nghiên cứu ở Nga và những nước có nền công nghiệp phát triển. Phay là phương pháp gia công cắt gọt trong đó dụng cụ cắt quay tròn tạo ra chuyển động cắt. Chuyển động tiến dao thông thường do máy, cũng có khi do cả máy và dao cùng thực hiện theo các hướng khác nhau. Quá trình phay kim loại là quá trình gia công bằng cơ học một trong những quá trình chế tạo sản phẩm thông dụng nhất của ngành chế tạo máy đã thu hút sự chú ý của nhiều học giả vì vậy nhiều công trình khoa học trong việc xây dựng và phát triển lý thuyết cắt gọt kim loại ra đời. Lý thuyết cắt gọt kim loại đi sâu nghiên cứu về quá trình tạo phoi, các lực phát sinh trong quá trình gia công bằng cơ giới, công suất thiết bị, chất lượng sản phẩm khi gia công...những đại lượng này rất cần thiết, chúng làm cơ sở cho việc lựa chọn hình dáng, tính toán kích thước của cac công cụ gia cắt, tính toán thiết kế và sử dụng hợp lý các thiết bị và các công cụ gia công. Năm 1780, Giáo sư trường Đại học Mỏ địa chất Petecbua I.A. Time công bố công trình: Sức bền của kim loại và của gỗ khi cắt gọt. Trong đó, quá trình biến dạng của kim loại khi hình thành phoi lần đầu tiên được nghiên cứu vì vậy công trình này được coi là điểm bắt đầu của lý thuyết cắt gọt kim loại và tác giả của nó là người sáng lập ra lý thuyết cắt gọt. Năm 1893, Giáo sư trường Đại học Công nghệ Kharcốp K.A.Z vôzưkin đã xuất bản cuốn sách "Công và lực cần thiết để tách phoi kim loại". Trong cuốn sách tác giả đã đưa ra phương pháp nghiên cứu để xác định lực tác dụng lên dao cắt, lực ma sát ở mặt trước và mặt sau của lưỡi cắt và bằng lý thuyết ông đã chứng minh rằng áp lực tác dụng lên mặt trước của lưỡi cắt tạo ra lực ma sát giữa các phoi khi
9 cắt và cản trở chúng chuyển động. Ngoài ra một phần đáng kể trong cuốn sách dành cho việc nghiên cứu sự phụ thuộc của lực cắt vào chiều dày của phoi. Nhiều công trình đi sâu giải quyết các vấn đề chuyên môn sâu trong lý thuyết cắt gọt như quá trình biến dạng bề mặt kim loại khi cắt, hiện tượng nhiệt và mòn dụng cụ...Một số công trình chủ yếu được công bố trong thời gian này như: V. A Krioukhôvưi "Sự biến dạng của các lớp mặt kim loại trong quá trình cắt gọt.; I.M. Bexprôzvanưi "Cơ sở vật lý của lý thuyết cắt gọt kim loại"; C.F. Glebovưi "Cơ chế biến dạng dẻo khi cắt gọt kim loại" C.F.Glebovưi "Cơ chế biến dạng dẻo khi cắt gọt kim loại". A.I.Ixaevưi "Quá trình hình thành lớp mặt khi gia công kim loại". A.M. Đanhielian "Mòn dụng cụ và hiện tượng nhiệt khi cắt gọt kim loại... Vào thập kỷ 70 của thế kỷ XX, lý thuyết cắt gọt kim loại ngày càng được hoàn chỉnh với những công trình nghiên cứu mới về lực phát sinh trong quá trình gia công kim loại bằng cơ học được nghiên cứu đầy đủ hơn và chính xác hơn về cơ sở vật lý của quá trình cắt, hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt. Nghiên cứu quá trình cắt gọt kim loại theo hướng kết hợp lý thuyết và thực nghiệm đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới tiến hành như: M.P.Semko, E.M.Trent, G.I. Granôvxki (Nga); V. Grazda (Tiệp Khắc cũ); P.Kôrecky (Pháp); Shinozuka (Nhật Bản); Bhattachaya (Ấn Độ)...với những kết luận quan trọng về các sơ đồ cắt động lực học, quá trình hình thành phoi, các yếu tố ảnh hưởng tới lực cắt. Trong quá trình gia công kim loại, chế độ cắt ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng gia công, tiêu hao năng lượng và năng suất của máy gia công vì vậy nghiên cứu xác định chế độ cắt tối ưu nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Trong công trình nghiên cứu, tác giả Poliakova. E. V đã nghiên cứu khả năng nâng cao năng suất và chất lượng gia công bề mặt của chi tiết máy. Trong quá trình nghiên cứu đã xây dựng được mô hình xác định nhiệt độ cắt gọt khi phay chi tiết ở các chế độ cắt khác nhau. Xây dựng mô hình toán học xác định độ nhám bề mặt chi tiết phụ thuộc vào chế độ cắt. Xác định được chế độ cắt tối ưu bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm phi tuyến. Với hàm mục tiêu là giá thành sản phẩm [27].
10 Trong công trình của tác giải Ruđina. I. A đã nghiên cứu nâng cao hiệu quả gia công bề mặt các chi tiết máy nhờ chọn thông số kỹ thuật của quá trình cắt hợp lý. Đã xây dựng được mô hình toán học để xác định chế độ cắt hợp lý khi phay ở tốc độ cao nhằm mục tiêu nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Trong một vài năm gần đây, việc sử dụng các chi tiết máy làm bằng vật liệu khó gia công từ hợp chất những chất không gỉ, chịu được axit, chịu nhiệt, được quan tâm ở nhiều nước trên thế giới. Trong số các hợp chất được sử dụng rộng rãi có hợp chất của titan với tính ưu việt nổi trội so với hợp chất của các kim loại như sắt, niken, manhê, nhôm và các kim loại khác. Tuy nhiên khi gia công các chi tiết làm bằng hợp chất titan gặp một số khó khăn do tính chất cơ lý của nó gây nên như làm mòn dụng cụ, giảm năng suất và chất lượng bề mặt gia công. Tác giả, đã nghiên cứu nâng cao năng suất phay các chi tiết làm bằng hợp kim của titan nhờ áp dụng phương pháp cắt tốc độ cao. Trong công trình tác giả Kirukhin D.E đã xây dựng được mô hình toán thể hiện được sự ảnh hưởng của các thông số cắt đến mòn dụng cụ trong đó có mòn đặc trưng cho phương pháp phay hợp kim titan tốc độ cao. Từ những kết quả nghiên cứu thu được tác giả đã khuyến cáo áp dụng phương pháp phay độ cao tốc để tăng năng suất và chất lượng sản phẩm khi gia công các chi tiết làm từ hợp kim titan trên các máy phay có độ cứng vững cao. Nghiên cứu nâng cao chất lượng sản phẩm trong quá trình phay các vật liệu khác nhau là vấn đề mang tính thời sự cũng được quan tâm nghiên cứu. Trong công trình, tác giả Gilaev.E.V xây dựng được lý thuyết mới miêu tả quá trình phay thực hiện chuyển động quay và chuyển động dọc trục quay. Trên cơ sở phân tích quan hệ giữa răng cắt và vật liệu trong quá trình gia công đã xây dựng được phương pháp xác định lực cắt khi phay có tính đến dao động dọc trục và độ tù của cạnh cắt. Xác định được chế độ làm việc tối ưu cho thiết bị mới để gia công gọt giầy đảm bảo được phay đi lượng dư vật liệu và đạt được độ bóng theo yêu cầu, [26]. Trong công trình tác giả Kovalevski A.V đã nghiên cứu nâng cao năng suất, độ chính xác khi gia công mặt chi tiết định hình làm từ hợp kim chịu nhiệt niken bằng phương pháp phay. Tác giả đã xây dựng được phương pháp xác định các
11 thông số công nghệ cho phép nâng cao độ chính xác gia công, giảm độ nhám bề mặt chi tiết, nâng cao năng suất và độ cứng vững của dao cắt 2  2,5 lần khi phay chi tiết làm bằng hợp kim chịu nhiệt niken, [29]. Trong công trình tác giả Haxan - Al- Đabac đã nghiên cứu nâng cao chất lượng gia công nhờ chế tạo và sử dụng đầu măng danh khoan phay. Bằng lý thuyết đã khảo sát đặc tính đầu măng danh khoan phay và đề xuất cấu tạo của đầu măng danh với mục tiêu nâng cao độ chính xác và chất lượng gia công. Tiến hành nghiên cứu trạng thái biến dạng và ảnh hưởng của tốc độ quay đến lực kẹp của đầu măng danh. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng: Khi phay với tốc độ từ 6000 đến 12000 vòng/phút lực ly tâm không ảnh hưởng đến lực kẹp. Khi sử dụng đầu măng danh khoan phay độ nhám bề mặt chi tiết, [31]. 1.3. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy phay kim loại ở trong nƣớc Gia công kim loại bằng phương pháp phay là phương pháp gia công phổ biến trong chế tạo máy cho nên ở những nước có nền công nghiệp phát triển đã chế tạo ra nhiều máy phay khác nhau để đáp ứng cho nhu cầu của sản xuất trong mỗi nước đồng thời xuất khẩu sang nhiều nước khác nhau trên thế giới. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghiệp luyện kim, ngành chế tạo máy ở nhiều nước phát triển vượt bậc, đã cho ra đời thế hệ máy công cụ mới có độ chính xác cao, cải thiện tối đa điều kiện làm việc của công nhân. Trong nhiều năm qua, nghiên cứu hoàn thiện và sử dụng hợp lý các máy công cụ nói chúng và máy phay nói riêng luôn được sự quan tâm nghiên cứu ở các nước phát triển một cách bài bản và có hệ thống. Những thành tựu nghiên cứu của các nước phát triển cả trong lý thuyết cũng như trong thực tiễn đã đóng góp rất lớn vào kho tri thức của nhân loại nói chung và là động lực thúc đẩy cho ngành chế tạo máy phát triển rực rỡ, đáp ứng được các yêu cầu nghiên cứu này cũng là bài học kinh nghiệm để cho những nhà nghiên cứu ở các nước đang phát triển như chúng ta tham khảo và học hỏi nhằm tìm ra hướng đi và phương pháp nghiên cứu đúng đắn. Ở nước ta, ngành chế tạo máy được coi là ngành công nghiệp then chốt và đã được quan tâm đầu tư. Chúng ta đã thu được những thành tựu ban đầu trong nghiên
12 cứu, thiết kế, chế tạo máy công cụ. Tuy nhiên do nhiều nguyên nhân khác nhau ngành chế tạo máy chưa đáp ứng được nhu cầu đặt ra của sản xuất phần lớn máy công cụ trong các xí nghiệp đều được nhập khẩu từ các nước trên thế giới cho nên việc nghiên cứu để sử dụng hợp lý các thiết bị nhập nội trong điều kiện sản xuất của nước ta là cần thiết. Ở Việt Nam, ngay từ thập kỷ 80, ngành cơ khí chế tạo đã được nhà nước đầu tư xây dựng một số nhà máy cơ khí có quy mô tương đối lớn như: Nhà máy Công cụ số 1, Cơ khí Hà Nội, Cơ khí Cổ Loa, có nhiều trung tâm đào tạo nghiên cứu ra đời. Theo số liệu thống kê, số lượng cơ sở cơ khí trong cả nước có khoảng 40.000 đơn vị thu hút số lượng công nhân trực tiếp tham gia sản xuất khoảng 400.000 người, chiếm khoảng 15% lao động công nghiệp của cả nước. Góp phần đáng kể vào việc đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Máy phay là một trong những thiết bị chủ đạo của ngành chế tạo máy do đó đã được tập trung nghiên cứu, thiết kế chế tạo ngay từ thập kỷ 80 của thế kỷ XX. Một số máy phay vạn năng đã được chế tạo như P623, P613...Tuy nhiên, do có nhiều nguyên nhân khác nhau như chất lượng không cao độ bền kém cho nên chúng chưa được sử dụng rộng rãi trong sản xuất. Để đáp ứng nhu cầu của sản xuất, ngay từ thập kỷ 70 chúng ta đã nhập khẩu nhiều máy phay khác nhau từ các nước xã hội chủ nghĩa trước đây dưới dạng viên trợ không hoàn lại. Hiện nay, để đáp ứng yêu cầu cao về chất lượng sản phẩm cơ khí chúng ta phải nhập khẩu nhiều máy công cụ hiện đại mới mức tự động hóa cao từ nhiều nước khác nhau. Các loại máy phay thông dụng được nhập từ Đài Loan, Hàn Quốc, các loại máy phay CNC và công nghệ CAD - CAM - CNC chủ yếu được nhập từ Cộng hòa Liên Bang Đức, Nhật Bản. Máy phay của một số hãng đã được người tiêu dùng Việt Nam tin dùng như: Hãng Full Mark, Shanxi, Yuan hang (Đài Loan); hãng Nam sun, Samsung (Hàn Quốc); hãng Enshu, Moriseki (Nhật Bản); hãng Hermle, Apple Gmh (Cộng hòa Liên Bang Đức). Năm 2004, lần đầu tiên ở Việt Nam, Công ty Cơ điện tử Bách Khoa đã chế tạo thành công máy CNC với mã hiệu VMC65 có các thông số kỹ thuật chính:
13 Hành trình bàn theo trục X 650mm, theo trục Y 400mm, theo trục Z 480mm; tốc độ trục chính 10.000v/phút công suất động cơ 7,5kw; bộ điều khiển Mitsu M64. Công ty chế tạo máy Golsun đã chế tạo máy phay CNC với mã hiệu: GSVM - 6540, GSVM - 6540A, GSVM - 8050 có các thông số kỹ thuật cơ bản như: Hành trình bàn theo trục X 800mm, theo trục Y 500mm, theo trục Z 550mm; tốc độ trục chính 8000v/phút công suất động cơ 7,5kw; bộ điều khiển Fanuc. Trong lĩnh vực nghiên cứu về máy công cụ chúng ta đã có một số thành tựu về nghiên cứu cơ bản và ứng dụng. Những nghiên cứu về tác động tương hỗ giữa công cụ và đối tượng gia công đã được thể hiện ở công trình của các tác giả: Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sĩ Túy về "Nguyên lý gia công vật liệu", [18]. Các tác giả đã đưa ra những cơ sở lý luận khoa học về gia công kim loại bằng cắt gọt, các phương pháp gia công mới... Nghiên cứu về máy phay và quá trình phay kim loại được tiến hành ở một số trung tâm nghiên cứu lớ như Viện Cơ Khí trường Đại học Bách Khoa, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, Trường Đại học lâm nghiệp...Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc xác định chế độ làm việc tối ưu cho máy phay ở các điều kiện làm việc khác nhau được thể hiện ở một số công trình. Trong công trình nghiên cứu tác giả Phạm Văn Khiêm [9], đã nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố chế độ cắt đến độ nhám bề mặt gia công và sai số gia công khi phay các chi tiết máy từ vật liệu thép C45 trên máy phay FA3AU. Đã xây dựng được mối quan hệ giữa các thông số chế độ cắt (tốc độ cắt , lượng chạy dao, chiều sâu phay) đến độ nhám bề mặt và độ chính xác kích thước gia công tạo chi tiết máy dạng thanh trên máy phay FA3AU. Đã xác định được chế độ cắt hợp lý khi phay chi tiết máy trên máy phay FA3AU bảo đảm yêu cầu chất lượng bề mặt và độ chính xác kích thước gia công cao với sai số gia công 0,194mm, độ nhám bề mặt gia công: Ra = 1,415m. Trong công trình nghiên cứu, tác giả Đỗ Thị Làn [17] đã nghiên cứu nâng cao độ chính xác biến dạng bề mặt trụ khi phay trên trung tâm gia công VMC-85S, đã nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của máy; Đề xuất các biện
14 pháp công nghệ nhằm nâng cao độ chính xác biến dạng bề mặt trụ khi phay trên trung tâm gia công đứng VMC - 85S; Sử dụng công nghệ CAD/CAM, CNC trong thiết kế gia công cơ khí chính xác. Trong công trình nghiên cứu, tác giả Đặng Nguyệt Minh [19], đã nghiên cứu lựa chọn chế độ cắt tối ưu khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu với gang cầu có bôi trơn tối thiểu. Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết cơ sở liên quan đến phay cũng bằng dao phay mặt đầu với gang cầu có bôi trơn tối thiểu. Trên cơ sở lý thuyết cơ sở đến phay cũng bằng dao phay mặt đầu các bít như lực cắt, nhiệt cắt, mòn dao và lý thuyết về bôi trơn làm nguội tối thiểu khi phay bằng dao phay mặt đầu như tác dụng của dung dịch bôi trơn tối thiểu...đã xây dựng được mối quan hệ giữa độ mòn dao, độ nhám bề mặt và tuổi thọ của dao với thời gian cắt khi thay đổi áp suất trong gia công có bôi trơn tối thiểu. Trong công trình, tác giả Ngô Đức Hạnh [13], đã nghiên cứu đặc tính rung động tự kích thích và ảnh hưởng của bước tiến dao đến sự tăng trưởng của nó trong quá trình cắt kim loại với sự trợ giúp của máy tính. Tác giả đã xác định được đại lượng đặc trưng của rung động tự kích thích và nghiên cứu ảnh hưởng của bước tiến dao đến rung động tự kích thích. Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần bổ sung cho lý luận về rung động trong kỹ thuật nói chung và lý luận về dao động trong quá trình cắt kim loại nói riêng, làm cơ sở cho việc nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế ảnh hưởng của rung động tự kích thích nhằm đảm bảo an toàn cho hệ thống công nghệ gia công đảm bảo chất lượng sản phẩm. Trong công trình nghiên cứu, tác giả Đỗ Như Hoàng [14], đã nghiên cứu ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tối thiểu tới mòn dao và độ nhám bề mặt chi tiết khi phay phẳng bằng thép 65T đã tôi bằng dao phay mặt đầu các bít. Tác giả đã tập trung nghiên cứu các vấn đề chủ yếu như nghiên cứu mòn và cơ chế mòn dao khi phay phẳng thép đã tôi bằng dao phay mặt đầu các bít dưới các điều kiện cắt khô và bôi trơn làm nguội tối thiểu; Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch làm nguội đến độ nhám bề mặt chi tiết khi phay phẳng thép đã tôi bằng dao phay mặt đầu sử dụng công nghệ bôi trơn tối thiểu.
15 Trong công trình nghiên cứu, tác giả Bùi Đức Hùng [15], đã nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt, góc nghiêng của bề mặt gia công đến tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN khi gia công khuôn thép R12 MOV qua tôi. Trong quá trình nghiên cứu, đã xây dựng được mối quan hệ giữa chế độ cắt ở toàn bộ biên dạng dao để gia công thép hợp kim C12MOV qua tôi đạt độ cứng 40 - 45HRC thông qua các chỉ tiêu nhám bề mặt, bằng mô hình toán học về mối quan hệ giữa tốc độ cắt, góc nghiêng phôi 0, chiều sâu cắt t = 0,5mm, lượng chạy dao s= 0,2mm/răng và tuổi bề của dao phay TiAlN qua tôi đạt độ cứng 40 - 45HRC. Tác giả Hoàng Mạnh Cường trong công trình nghiên cứu " Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt trên máy phay CNC" [4], đã xác định được phương trình tương quan giữa độ nhám bề mặt gia công Ra với tốc độ cắt (v), lượng chạy dao (S) và chiều sâu cắt (t) khi phay trên máy phay CNC. Tác giả Quyền Đình Biên trong công trình nghiên cứu: " Nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám khi phay rãnh bằng dao phay đĩa trên máy phay đa năng TUM20VS" [3], bằng nghiên cứu thực nghiệm tác giả đã thiết lập được phương trình tương quan gữa tốc độ cắt, chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt gia công và chi phí năng lượng riêng, tuy nhiên đề tài chưa xác định được chế độ gia công tối ưu của máy. Tác giả Trương Văn Dũng trong công trình " Nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu trên máy phay TUM20VS" [6], đã xác định được ảnh hưởng của tốc độ phay và chiều sâu cắt đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng sản phẩm, tuy nhiên đề tài chưa xác định được thông số tối ưu của máy. 1.4. Những vấn đề tồn tại cần nghiên cứu giải quyết 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
16 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 Bemato BMT-6000v là máy phay vạn năng 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 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 đến chi phí năng lượng, một chỉ tiêu quan trọng chiếm một phần không nhỏ trong giá thành gia công sản phẩm trên máy phay và độ nhám bề mặt chi tiết, chỉ tiêu quyết định chất lượng 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.
17 Chƣơng 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG 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: Xác định được ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng sản phẩm và chi phí điện năng riêng khi phay bánh răng trên máy phay Bemato BMT-6000v, trên cơ sở đó xác định được chế độ sử dụng hợp lý của loại máy này. 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. Nội dung nghiên cứu lý thuyết Nội dung nghiên cứu lý thuyết cần giải quyết các vấn đề sau: - Phân tích lực tác dụng của phôi cắt lên các phần tử dao cắt. - Phân tích lực cắt khi phay, các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt. - Phân tích các thông số ảnh hưởng đến quá trình phay, xác định chế độ phay hợp lý. 2.2.2. Nội dung nghiên cứu thực nghiệm Nghiên cứu thực nghiệm để xác định qui luật ảnh hưởng đồng thời của một số thông số đến chất lượng sản phẩm và chi phí điện năng riêng trong quá trình phay. Từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm giải bài toán tối ưu để xác định chế độ sử dụng hợp lý của máy phay Bemato BMT-6000v khi phay bánh răng. 2.3. Đối tƣợng nghiên cứu 2.3.1. Máy phay Bemato BMT-6000v. Máy phay Bemato BMT-6000v là loại máy phay vạn năng xuất xứ từ Đài Loan, hình ảnh máy phay Bemato BMT-6000v được thể hiện trên hình 2.1
18 Hình 2.1: Máy phay vạn năng Bemato BMT-6000v Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của máy phay Bemato BMT-6000v TT Thông số kỹ thuật Giá trị 1 Dãy tốc độ trục ngang (9 cấp) 65~1500 vòng/phút 2 Dãy tốc độ trục đứng (16 cấp) 90~3800 vòng/phút 3 Côn trục chính ISO 40 4 Khoảng cách từ trục chính đến bàn 0 ~ 450mm 5 Kích thước bàn máy 300 x 1270mm 6 Hành trình dọc của bàn 930mm 7 Hành trình ngang của bàn 400mm 8 Hành trình lên xuống của bàn 450mm