Luận văn:Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi gia công trên máy phay CNC pptx

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG




TRƯƠNG THỊ NGỌC THƯ



NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN
ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY
CNC


Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo máy
Mã ngành : 60.52.04



TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT





Đà Nẵng - Năm 2011
2

Công trình ñược hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG


Người hướng dẫn khoa học: TS. Đinh Minh Diệm


Phản biện 1: PGS. TS: Nguyễn Văn Yến

Phản biện 2: PGS. TS: Lê Viết Ngưu


Luận văn sẽ ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm Luận
văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Viện Công nghệ Cơ
khí và Tự ñộng hóa, Trường Đại học Bách khoa - Đại học
Đà Nẵng vào ngày 29 tháng 08 năm 2011.



Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng
- Thư viện trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng

3



MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Một trong những thành tựu quan trọng nhất của tiến bộ khoa học

kỹ thuật là tự ñộng hóa sản xuất. Phương thức cao của tự ñộng hóa
sản xuất là sản xuất linh hoạt. Trong dây chuyền sản xuất linh hoạt
thì máy ñiều khiển số CNC ñóng một vai trò rất quan trọng. Sử dụng
máy công cụ ñiều khiển số CNC cho phép giảm khối lượng gia công
chi tiết, nâng cao ñộ chính xác gia công và hiệu quả kinh tế, ñồng
thời cũng rút ngắn ñược chu kì sản xuất. Chính vì vậy, hiện nay ở
nước ta và nhiều nước trên thế giới ñã và ñang ứng dụng rộng rãi các
máy ñiều khiển số vào lĩnh vực cơ khí chế tạo ñể chế tạo các chi tiết
cơ khí, ñặc biệt là các chi tiết yêu cầu ñộ chính xác cao và ñảm bảo
ñược chất lượng bề mặt.
Thực tế cho thấy chất lượng của bề mặt gia công của chi tiết
không chỉ phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu, mà còn phụ
thuộc vào trạng thái của lớp bề mặt, các chi tiết ñược chế tạo từ một
loại vật liệu như nhau nhưng theo các phương pháp công nghệ và chế
ñộ cắt khác nhau sẽ có tính chất của lớp bề mặt khác nhau. Và ñộ
nhám bề mặt là một trong các chỉ tiêu ñể ñánh giá chất lượng bề mặt
ñặc trưng cho tính chất hình học của bề mặt gia công. Tính ñến nay,
ảnh hưởng của chế ñộ cắt ñến ñộ nhám bề mặt chi tiết gia công trên
các máy vạn năng ñã có nhiều công trình nghiên cứu và ñã ñược ñúc
kết thành sách, giáo trình, các sổ tay tra cứu… Nhưng dưới sự phát
triển không ngừng của khoa học kỹ thuật về tự ñộng hóa trong sản
xuất, ñể giải quyết vấn ñề về công nghệ, khi gia công trên máy CNC,
4
một trong những yêu cầu quan trọng ñược ñặt ra là chế ñộ cắt cần
ñược chú trọng, tính toán và lựa chọn một cách hợp lý khi gia công
ñể ñảm bảo tăng năng suất, nâng cao chất lượng bề mặt, ñộ chính xác
của chi tiết… Vấn ñề này hiện nay vẫn còn ít công trình nghiên cứu
và chưa ñược phổ biến rộng nên việc khảo sát nó là hết sức cần thiết,
giúp cho việc sử dụng máy CNC ñạt hiệu quả hơn.
Xuất phát từ những nhu cầu như vậy, người nghiên cứu chọn ñề

tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế ñ ộ cắt ñ ến ñộ nhám bề mặt
khi gia công trên máy phay CNC”.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu thực nghiệm xác ñịnh quy luật ảnh hưởng của chế ñộ
cắt ñến ñộ nhám bề mặt gia công khi phay tinh trên máy CNC.
3. PHẠM VI VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
+ Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu ảnh hưởng ñồng thời của 2
yếu tố (S, t) của chế ñộ cắt ñến ñộ nhám bề mặt khi gia công nhôm
6061 trên máy phay CNC MILL 155 tại Viện công nghệ Cơ khí và
Tự ñộng hóa - trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, bằng dao phay
ngón thép gió, trong ñiều kiện không có bôi trơn làm nguội.
+ Nội dung nghiên cứu:
- Tìm hiểu về máy phay CNC MILL 155 tại viện
CNCK&TĐH.
- Nghiên cứu lý thuyết cơ sở cắt gọt kim loại và lý thuyết
nhám bề mặt.
- Nghiên cứu cơ sở công nghệ gia công trên máy CNC.
- Xây dựng phương trình mô tả ảnh hưởng của chế ñộ cắt ñến
ñộ nhám bề mặt khi phay.
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
5
Đề tài nghiên cứu ñược thực hiện theo phương pháp kết hợp giữa
lý thuyết và thực nghiệm.
- Nghiên cứu lý thuyết cơ sở cắt gọt kim loại, cơ sở kỹ thuật
CNC và lý thuyết nhám bề mặt.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của chế ñộ cắt ñến ñộ nhám bề mặt
khi phay bằng dao phay ngón trên máy phay CNC thông qua ño ñạc
và xử lý số liệu thực nghiệm
5. Ý NGHĨA THỰC TIỄN
Ứng dụng công nghệ tự ñộng gia công sản phẩm cơ khí ñạt các

cấp ñộ bóng theo yêu cầu, góp phần nâng cao chất lượng bề mặt sản
phẩm.
6. CẤU TRÚC LUẬN VĂN
- Ngoài phần mở ñầu và kết luận, luận văn bao gồm 3
chương :
- CHƯƠNG 1: CƠ SỞ CẮT GỌT KIM LOẠI VÀ CHẤT
LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG
- CHƯƠNG 2: CƠ SỞ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRÊN
MÁY CNC
- CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ẢNH
HƯỞNG CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI
PHAY.







6

CHƯƠNG 1 - CƠ SỞ CẮT GỌT KIM LOẠI
VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG
1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT GỌT
1.1.1. Chuyển ñộng cơ bản khi cắt gọt
Những chuyển ñộng tương ñối nhằm hình thành bề mặt gia
công gọi là chuyển ñộng cắt gọt, bao gồm 2 loại:
- Chuyển ñộng chính: n (vg/ph) , v (m/ph)
- Các chuyển ñộng phụ: s (mm/vong hoặc mm/răng), t (mm)
1.1.2. Bề mặt ñược hình thành trên chi tiết trong quá trình

cắt
Bất kỳ phương pháp gia công nào, quá trình hớt bỏ dần lớp
lượng dư gia công cơ (quá trình cắt) ñều hình thành trên chi tiết ba bề
mặt có ñặc ñiểm khác nhau: Mặt sẽ gia công, mặt ñang gia công, mặt
ñã gia công






1.1.3. Dụng cụ cắt gọt
1.1.3.1. Kết cấu của dụng cụ cắt kim loại




M
ặt
ñ
ã gia công

M
ặt sẽ gia công

Mặt ñang gia công

n

s

Phoi

t

Hình 1.1: Bề mặt ñược hình thành trên chi tiết tr
ong
quá trình cắt
Hình 1.2. Kết cấu của dao
a)
b)

7

1.1.3.2. Thông số hình học dao khi thiết kế
Để xác ñịnh vị trí các bề mặt và lưỡi cắt của dao, người ta
dùng các thông số hình học: góc trước γ, góc sau α, góc sắc β, góc
cắt δ, góc trước phụ γ
1
, góc sau phụ α
1
, góc nghiêng chính ϕ, góc
nghiêng phụ ϕ
1
và góc nâng λ (xem hình 1.3)

1.1.4. Sự hình thành phoi và các loại phoi
1.1.4.1. Sự hình thành phoi
- Sự tạo thành phoi chỉ phát sinh khi lực P ñủ lớn ñể tạo ra
trong lớp cắt một ứng suất vượt quá giới hạn bền của vật liệu gia
công.






Hình 1.3: Các góc dao bi
ểu diễn trên các mặt tiếp xúc

Hình 1.4: Miền tạo phoi
8

1.1.4.2. Các loại phoi
Tùy theo vật liệu gia công, thông số hình học của dao và thông
số cắt, phoi cắt ra có thể có nhiều dạng khác nhau: Phoi xếp, phoi
dây, phoi vụn
1.1.5. Vật liệu chế tạo dao cắt gọt
1.2. CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG
1.2.1. Khái niệm về chất lượng bề mặt gia công
Các yếu tố ñặc trưng của chất lượng bề mặt gia công

- Trạng thái của lớp bề mặt:
- Tính chất cơ lý của lớp bề mặt (ñộ cứng, biến cứng, ứng suất
dư, phản ứng hoá học lớp bề mặt…).
1.2.2. Nhám bề mặt
1.2.2.1. Khái niệm
Như ta ñã biết, bề mặt chi tiết sau khi gia công không bằng
phẳng một cách lí tưởng mà có những nhấp nhô. Tuy vậy, không phải
toàn bộ những nhấp nhô trên bề mặt ñều thuộc nhám bề mặt. Nhám
bề mặt là tập hợp những nhấp nhô có bước tương ñôi nhỏ và ñược xét
trong giới hạn chiều dài chuẩn L (hình 1.5)
1.2.2.2. Chỉ tiêu ñánh giá ñộ nhám bề mặt
Độ nhám bề mặt gia công ñược ño bằng sai lệch profin trung
bình cộng R
a
và chiều cao nhấp nhô R
z
của lớp bề mặt.
Theo tiêu chuẩn nhà nước thì ñộ nhám bề mặt ñược chia làm 14
cấp ứng với các giá trị Ra và Rz. Độ nhám bề mặt thấp nhất (hay ñộ
nhẵn bóng bề mặt cao nhất) ứng với cấp 14.
1.2.2.3. Ảnh hưởng của ñộ nhám ñến khả năng làm việc
của chi tiết
9
Hình 1.
5
:
P
rofin
khu
ếch

ñ
ại của bề m
ặt chi tiết
1) Ảnh hưởng ñến tính chống mài mòn












2) Ảnh hưởng ñến ñộ bền mỏi của chi tiết
3) Ảnh hưởng ñến tính chống ăn mòn hoá học của lớp bề mặt
chi tiết
4) Ảnh hưởng ñến ñộ chính xác mối lắp ghép
1.2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng ñến ñộ bóng bề mặt
1) Các yếu tố ảnh hưởng mang tính chất hình học của chế ñộ
cắt và dao cắt.
2) Các yếu tố ảnh hưởng phụ thuộc vào biến dạng dẻo của kim
loại.
a) Sự ảnh hưởng của tốc ñộ cắt.
Khi cắt thép cacbon ở tốc ñộ cắt thấp ñộ nhám bề mặt thấp. Khi
tăng tốc ñộ cắt lên khoảng 15÷20 m/phút làm tăng ñộ nhám bề mặt
gia công do lẹo dao. Khi tốc ñộ cắt trong khoảng 30÷60 m/phút hoặc
lớn hơn, lẹo dao không hình thành nhám bề mặt gia công giảm

Độ nhấp nhô bề mặt
Đ
ộ sóng bề mặt

Đ
ộ nhám bề mặt

M
ặt phẳng áp

Rỗ vật liệu
M
ặt phẳng cắt

10
b) Ảnh hưởng của lượng chạy dao: Để ñảm bảo ñộ nhẵn bóng
bề mặt và năng suất gia công nên chọn giá trị lượng chạy dao S trong
khoảng từ 0,05÷0,12 mm/vòng ñối với thép cacbon.
c) Ảnh hưởng của chiều sâu cắt: Chiều sâu cắt nhìn chung
không có ảnh hưởng ñáng kể ñến ñộ nhám bề mặt.
d) Ảnh hưởng của vật liệu gia công: Vật liệu dẻo và dai (thép ít
cacbon) dễ biến dạng dẻo sẽ làm cho ñộ nhám bề mặt tăng hơn so với
vật liệu cứng và giòn.
3. Ảnh hưởng của rung ñộng của hệ thống công nghệ.
1.2.2.5. Phương pháp ñạt ñộ bóng bề mặt.
Có thể chọn phương pháp gia công khác nhau với chế ñộ cắt S,
V, t hợp lý ñể tạo ra ñộ bóng bề mặt theo yêu cầu.
1.2.2.6. Phương pháp ñánh giá ñộ nhám bề mặt
1) Phương pháp quang học
2) Phương pháp ño ñộ nhám Ra, Rz, Rmax v.v bằng máy ño

prôfin.
3) Phương pháp so sánh










11
CHƯƠNG 2 - CƠ SỞ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG
TRÊN MÁY CNC
2.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KĨ THUẬT CNC
2.2. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC MÁY CÔNG CỤ CNC VÀ TỰ
ĐỘNG HÓA CỦA MÁY CNC
2.2.1. Đặc ñiểm của máy công cụ CNC hiện ñại
2.2.1.1. Các máy tiện CNC
2.2.1.2. Các máy phay CNC
* Để ñạt ñộ chính xác trong quá trình dịch chuyển, các cơ cấu
truyền ñộng thường dùng vít me bi.
2.2.1.3. Thiết bị kẹp chi tiết
2.2.1.4. Thiết bị gá và thay dao
Bao gồm revolve (dùng trên máy tiện) và ổ chứa dao (dùng trên
máy phay). Trong ổ chứa dao, việc thay ñổi dao diễn ra do một hệ
thống cần gạt gọi là cần thay dao thực hiện.
2.2.2. Đặc ñiểm tự ñộng hóa của máy NC – CNC
2.2.2.1. Tính tự ñộng hóa cao

2.2.2.2. Tính linh hoạt
2.2.2.3. Tính tập trung nguyên công cao
2.2.2.4. Tính chính xác ñảm bảo chất lượng cao
2.2.2.5. Hiệu quả kinh tế – kỹ thuật cao
2.3. SO SÁNH MÁY CÔNG CỤ THÔNG THƯỜNG VỚI MÁY
CÔNG CỤ CNC
2.3.1. Cấu trúc
Máy công cụ CNC ñược thiết kế cơ bản giống như máy công cụ
thông thường. Sự khác nhau thật sự là ở chỗ các bộ phận liên quan
ñến tiến trình gia công của máy công cụ CNC ñược ñiều khiển bởi
máy tính.
12
2.3.2. Chức năng
So sánh những chức năng cơ bản giữa máy công cụ thông
thường, máy công cụ NC và máy công cụ CNC.
2.3.3. Tính kinh tế
2.4. PHƯƠNG THỨC LẬP TRÌNH VÀ CÁC LỆNH CƠ BẢN
CỦA CHƯƠNG TRÌNH NC:
2.4.1. Phương thức lập trình NC
2.4.1.1. Lập trình trực tiếp
2.4.1.2. Lập trình tự ñộng
2.4.2. Các lệnh cơ bản của chương trình
2.5. GIỚI THIỆU MÁY PHAY CNC MILL 155
2.5.1. Kết cấu chung của máy

Hinh 2.1: Kết câu chung của máy
13











2.5.2. Các thông số kỹ thuật và khả năng công nghệ
2.5.2.1. Thông số kỹ thuật
2.5.2.2. Khả năng công nghệ của máy: Máy có khả năng
thực hiện gia công theo ñường thẳng, cung tròn, theo ba chiều,
khoan, doa, cắt ren,… nhờ 3 trục X, Y, Z trong hộp chạy dao ñược ñiều
khiển ñộc lập.
2.5.3. Hệ tọa ñộ và các ñiểm chuẩn

2.5.3.1. Hệ toạ ñộ máy (hình 2.2)










1. Sóng trượt bàn máy theo X/Z 9. Bể chứa chất làm mát
2. Vùng làm việc 10. Bơm chất làm mát
3. Đèn làm việc 11. Công tắc nguồn
4. Hệ thống cửa bảo vệ 12. Tủ ñiện
5. Ổ tích dao 13. Phím ñiều khển
6. Nút tắt khẩn cấp 14. Ngăn kéo phím máy tính
7. Khay hệ thống 15. Bệ máy
8. Hệ thống lặp
Hình 2.2: Hệ toạ ñộ của máy phay PC MILL155
14
2.5.3.2. Điểm chuẩn của máy
2.5.4. Giới hạn không gian làm việc của máy
Theo các phương X/Y/Z=300/200/200 (mm)
2.5.5. Cơ cấu cấp và thay thế dụng cụ cắt gọt
2.5.5.1. Các loại dụng cụ cắt
2.5.5.2. Bộ gá dụng cụ cắt
Bộ cán dao của máy có 5 loại khác nhau: collet holder, shell end
mill arbor, miller support, tap holder and holder MT2.
2.5.5.3. Hệ thống chứa dao (hình 2.3)

2.5.6. Cơ cấu gá và kẹp phôi (hình 2.4)
Hình 2.3 : Trống dao
cho 10 dao
Hình 2.4: Cơ cấu kẹp
15
CHƯƠNG 3 - NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ
ẢNH HƯỞNG CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ
MẶT KHI PHAY
3.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUI HOẠCH THỰC NGHIỆM
3.2.1. Khái niệm về qui hoạch thực nghiệm
Qui hoạch nghiệm là cách tổ chức sắp xếp và xử lý các thí
nghiệm và số liệu thực nghiệm sao cho người nghiên cứu nhanh
chóng thu ñược kết quả với ñộ tin cậy ñặt ra, với số lượng thí nghiệm
ít nhất trong ñiều kiện cho phép.
3.2.2. Thiết lập mô hình thí nghiệm
Trong luận văn, người nghiên cứu chọn mô hình quy hoạch thực
nghiệm là mô hình quy hoạch quay Box – Hunter.
Trình tự các bước ñể xác lập mô hình thống kê thực nghiệm như

sau:
1) Xác ñịnh hàm toán học mô tả mối quan hệ giữa các yếu tố
ñầu vào và ñầu ra
2) Xác ñịnh các thông số mô hình theo số liệu thực nghiệm
3) Kiểm tra sự tương thích của mô hình
3.1.3. Quy hoạch quay cấp II (Quy hoạch Box – Hunter)
Trình tự xác ñịnh mối quan hệ thực nghiệm giữa các yếu tố theo
quy hoạch Box – Hunter như sau:
 Xây dựng mô tả toán học
- Mô tả toán học của phương án quay cấp II có dạng như sau:
Y = b
0
+ b
1
.X
1
+ … + b
k
.X
k
+ b
12
.X
1
.X
2
+ … + b
11
.X
1

2
+
+…b
kk
*X
k
2

trong ñó, X
k
là các biến mã hóa từ các biến thực x
k


16
- Tiến hành các thí nghiệm:
Các thí nghiệm ñược bố trí theo ma trận thực nghiệm với số
lượng các thí nghiệm phụ thuộc vào k yếu tố ảnh hưởng ñầu vào. Số
thí nghiệm cần thực hiện N = 2
k
+ 2.k + n
0
, trong ñó :
2
k
: Số thí nghiệm ở nhân
2*k : Số thí nghiệm ở các ñiểm (*)
n
0
: Số thí nghiệm ở nhân phương án, n

0
phụ thuộc vào k.
Ứng với k = 2, n
0
= 5, N=13
Giá trị các mức của biến thực như sau:

ax min
0
; 1,2, ,
2
m
j j
j
x x
x j k
+
= =

Với,
0 ax min
, ,
m
j j j
x x x
:giá trị
của biến thực x
j
ở mức cơ bản (ở
tâm phương án); mức cao, thấp

(ở các ñiểm *, là ñiểm cách tâm
thực một khoảng bằng cánh tay
ñòn).
Dưới ñây là sơ ñồ mô tả
phương án cấu trúc có tâm 2 yếu
tố (hình 3.1)


Khoảng biến thiên của các biến thực:
ax min
; 1,2, ,
2
m
j j
j
x x
j k
λ
−
= =


Hình 3.1-Sơ ñồ cấu trúc có tâm cấp II, k = 2
17
Mã hóa các biến thực hành các biến không thứ nguyên:
ax 0
ax
j
min 0
min

0 0
0
; 1,2, ,
m
j j
m
j
j j
j
j j
j
j
x x
X
x x
X j k
j
x x
X
λ
λ
λ

−
=



−


= =



−

=



Bảng 3.1- Ma trận thí nghiệm với k = 2
TT

X
0
X
1
X
2
X
1
X
2

X
2
X
2
2
Y

1 + + + + + + Y
1
2 + - + - + + Y
2

3 + + - - + + Y
3

Số thí nghiệm
ở nhân

4 + - - + + + Y
4

5 + +α 0 0 α
2
0 Y
5

6 + -α 0 0 α
2
0 Y
6

7 + 0 +α 0 0 α
2
Y
7

Số thí nghiệm

ở ñiểm (*)

8 + 0 -α 0 0 α
2
Y
8

9 + 0 0 0 0 0 Y
9

10 + 0 0 0 0 0 Y
10

11 + 0 0 0 0 0 Y
11

12 + 0 0 0 0 0 Y
12

Số thí nghiệm ở
tâm

13 + 0 0 0 0 0 Y
13

 Xác ñịnh các hệ số trong phương trình mô tả toán học:
- Công thức tính toán các hệ số b:
18
2
0 1 0 2

1 1 1
3
1
ij 4
1
2 2
5 6 7 0
1 1 1
. . . .
. .
. . .
. . . . . .
N k N
u u ju u
u j u
N
j ju u
u
N
iu ju u
u
k N N
jj ju u ju u u u
j u u
b a X Y a X Y
b a X Y
b a X X Y
b a X Y a X Y a X Y
= = =
=

=
= = =

= −



=




=



= + −


∑ ∑∑
∑
∑
∑ ∑∑ ∑

(i ≠ j = 1, 2,…, k; u = 1, 2,…, N)
trong ñó, N: tổng số thí nghiệm của phương án
n
0
: số thí nghiệm ở nhân phương án, n
0

∈
k
a
1
÷ a
7
: các hằng số, phụ thuộc vào k, N, n
0
, α
Bảng 3.2- Giá trị các hằng số a

- Kiểm nghiệm sự có nghĩa của các hệ số b:
Sau khi tính ñược giá trị của các hệ số b, cần phải kiểm
nghiệm ý nghĩa của chúng và loại bỏ những hệ số không có nghĩa.
Nếu hệ số b
jj
bị

loại ta tính lại hệ số còn lại bằng phương pháp bình
phương nhỏ nhất.
Giá trị các hằng số
k N n
o
α
a
1
a
2
a

3
a
4
a
5
a
6
a
7

2 13

5 1,414

0,2 0,1 0,125

0,25 0,1251

0,0187

0,1
3 20

6 1,682

0,1663

0,0568

0,0732

0,125

0,0625

0,0069

0,0568

4 31

7 2,000

0,1428

0,0357

0,0417

0,0625

0,0312

0,0037

0,0357

5 52

10

2,378

0,0988

0,0191

0,0231

0,0312

0,0156

0,0015

0,0191

6 91

15

2,828

0,0725

0,0098

0,0125

0,0156

0,0078

0,0005

0,0098

7 163

21

3,363

0,0396

0,0052

0,0066

0,0078

0,0030

0,0002

0,0052

19
Phương sai của các hệ số b:
0

ij
2 2
1
2 2
3
2 2
4
2 2
5 6
.
.
.
( ).
j
jj
b ts
b ts
b ts
b ts
S a S
S a S
S a S
S a a S

=

=




=


= +



trong ñó, S
ts
là phương sai tái sinh tính theo các thí nghiệm ở tâm
phương án.
( )
0
2
0 0
2
1
0
1
n
i
i
ts
y y
S
n
=
−
=
−

∑


Chuẩn Student ñược tính như sau:
j
j
tn
b
b
t
S
=
Nếu xảy ra bất ñẳng thức: t
tn
> t
b
= t
(P, f)
thì hệ số b
j
có nghĩa ứng
với mức ý nghĩa P và bậc tự do f = n
0
- 1
 Kiểm nghiệm sự hồi quy của phương trình thực
nghiệm
- Tính phương sai tương thích theo công thức sau:
* *
2
du ts

tt
tt
S S
S
f
−
=
Trong ñó,
*
du
S
: tổng bình phương ñộ dư, tức là tổng bình phương
giữa hai hiệu của giá trị thực nghiệm và giá trị tính theo phương trình
hồi quy
20
$
(
)
2
*
1
N
du u
u
u
S y y
=
= −
∑

*
ts
S
: tổng bình phương ñộ lệch của các thí nghiệm ở tâm so
với giá trị trung bình ở tâm
( )
0
2
*
0 0
1
n
ts i
i
S y y
=
= −
∑

f
tt
: ñộ tự do ứng với phương sai tương thích
f
tt
= N – L – (n
0
– 1)
với L: số hệ số b có nghĩa trong phương trình hồi quy
- Tính chuẩn Fisher theo công thức sau:

2
2
tt
tn
ts
S
F
S
=
Tra bảng giá trị Fisher: F
b
= F
(P, f1 ,f2)

Với, P: mức ý nghĩa
f
1
: ñộ tự do tương thích, f
1
= f
tt
, tính bằng công thức
f
2
: ñộ tự do tái sinh, f
2
= n
0
– 1
- So sánh giá trị F

tn
và F
b
:
Nếu F
tn
< F
b
: kết luận phương trình thực nghiệm hồi quy và
ñược sử dụng ñể tìm tối ưu. Nếu ngược lại, phương trình thực
nghiệm không hồi quy, cần phải thu hẹp khoảng biến thiên, thay ñổi
mức của các yếu tố.
Đến ñây, nếu phương trình thực nghiệm hồi quy thì tiến hành
trả về biến thực theo công thức:
0
j j
j
j
x x
X
λ
−
=

ñể có ñược phương trình hồi quy thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ
giữa các yếu tố ñầu vào và ñầu ra.
21
3.2. THỰC NGHIỆM KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG ĐỒNG
THỜI CỦA CÁC YẾU TỐ (S
’

t) ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT
KHI GIA CÔNG BẰNG DAO PHAY NGÓN TRÊN MÁY
PHAY CNC
3.2.1. Điều kiện thực nghiệm
+ Loại máy : Emco Concept Mill 155 (xem hình 2.1)
+ Loại dao: Dao phay ngón HSS-Eco8







Bảng 3.3 Thông số hình học của dao phay ngón HSS-Eco8
φ d
1
l
2
l
2
φ d
2
l
A
15 40 100 16 52
+ Vật liệu gia công : Sử dụng hợp kim nhôm 6061
Bảng 3.4 : Thành phần hóa học hợp kim nhôm 6061
SI FE CU MN MG CR ZN
0.4-0.8 0.7
0.15-

0.4
0.15 0.8-1.2
0.04-
0.35
0.25
+ Kích thước phôi : 50×50×50 mm
+ Dùng phương pháp phay mặt phẳng, cắt không có dung dịch
trơn nguội.
+ Dụng cụ ño: Máy ñô ñộ nhám Surtronic Duo của hãng Taylor
Hobson (hình 3.4)
Hình 3.2: Dao phay ngón HSS-Eco8
22
+ Chế ñộ cắt dùng khi thực nghiệm
Vận tốc cắt khi gia công trên máy phay CNC ứng với vật liệu
làm dao và vật liệu gia công là V= 100,48 m/phút;
Chiều sâu cắt tinh lấy trong khoảng : t = 0,2÷ 0,5 mm
Bước tiến dao lấy trong khoảng : S
r
= 0,06 ÷0,12 mm/răng.

3.2.2. Kết quả thực nghiệm
Các thí nghiệm ñược tiến hành theo ma trận thực nghiệm của
quy hoạch quay cấp II của Box-Hunter với số biến ñầu vào là k=2.
Gọi X
1
, X
2
là các biến ảo ñược mã hóa từ các biến thực s
r
và t
tương ứng. Mức, khoảng biến thiên của các yếu tố như bảng 3.5 sau:
Hình 3.3: Thiết bị ño ñộ nhám
Surtronic Duo

23
Bảng 3.5: Các mức, khoản biến thiên của các yếu tố
Các mức của biến ảo
Biến
thực
Mức +α

(+1.414)

Mức trên

(+1)
Mức cơ sở

(0)
Mức dưới

(-1)
Mức -α
(-1.414)

Kho
ảng
biến
thiên λ

s 0.13236

0.12 0.09 0.06 0.04764

0.03
t 0.5618 0.5 0.35 0.2 0.1382 0.15
Phương trình hồi quy thực nghiệm có dạng tổng quát như sau:
Y = b
0
+ b
1
.X
1
+ b
2
.X
2
+ b

12
.X
1
.X
2
+ b
11
.X
1
2
+ b
22
.X
2
2

Kết quả thực nghiệm như bảng 3.6
Bảng 3.6: Kết quả thực nghiệm ño ñộ nhám
TT V
(m/phút)
S
r

(mm/răng)
t
(mm)
R
a

(µm)

1 100,48 0,12 0,50 1,80
2 100,48 0,06 0,50 1,40
3 100,48 0,12 0,20 1,59
4 100,48 0,06 0,20 1,21
5 100,48 0,13236 0,35 1,64
6 100,48 0,04764 0,35 1,12
7
100,48
0,09 0,5618
1,57
8 100,48 0,09 0,1382 1,16
9 100,48 0,09 0,35 1,34
10 100,48 0,09 0,35 1,30
11 100,48 0,09 0,35 1,34
12 100,48 0,09 0,35 1,36
13 100,48 0,09 0,35 1,37
24
3.2.3. Xử lý kết quả thực nghiệm
Kết quả thực nghiệm ñược xử lý với thuật toán quy hoạch ñược
viết bằng phần mềm Matlap.
Chọn ñộ tin cậy của thống kê là 99%. Tương ứng có chuẩn
Student t
b
=3.767 và chuẩn Fisher F
b
=15.5.
Kết quả ñạt ñược như sau:
b
0
= 1.3423

b
1
= 0.1894
b
2
= 0.1225
b
12
= loại
b
11
= 0.0506
b
22
= 0.0431
Trả về biến thực, kết quả ñược phương trình hồi quy biểu diễn
mối quan hệ giữa lượng chạy dao răng S
z
, chiều sâu cắt t và ñộ nhám
bề mặt chi tiết gia công như sau:
R
a
= 1,1783 - 3,8066*S – 0,5242*t + 56,2222*S
2
+1,9155*t
2

Giá trị ñộ nhám bề mặt ñạt nhỏ nhất R
a min
=1,0888 khi

S=0,0476 và t=0,1382 trong ñiều kiện thí nghiệm trên, ứng với:
- Máy: Mill 155
- Dao phay ngón: HSS Eco8 φ16
- Vật liệu gia công: Nhôm 6061
- Cắt không tưới nguội.
- Kích thước phôi : 50×50×50 mm
- V= 100,48 m/phút
- S
r
= 0,06 ÷0,12 mm/răng
- t = 0,2÷ 0,5 mm
25
3.2.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm
Hình 3.5 là ñồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa bước tiến dao S
r
,
chiều sâu cắt t và ñộ nhám R
a
. Từ ñồ thị ta thấy rằng: Độ nhám R
a
giảm khi lượng chạy dao S và chiều sâu cắt t giảm hoặc S và t ñồng
thời cùng giảm.

KẾT LUẬN VÀ TRIỂN VỌNG CỦA ĐỂ TÀI
A. KẾT LUẬN
Với nội dung “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế ñộ cắt ñến ñộ
nhám bề mặt khi gia công trên máy phay CNC”, qua ba chương ñề
tài ñã giải quyết ñược các vấn ñề sau:
1) Tìm hiểu các kiến thức chung về nhám bề mặt, sự ảnh hưởng
của chế ñộ cắt ñến ñộ nhám bề mặt, các phương pháp kiểm tra, ñánh
giá nhám bề mặt, lý thuyết cơ sở công nghệ gia công CNC, từ ñó lựa
chọn mô hình thực nghiệm xác ñịnh ảnh hưởng của chế ñộ cắt ñến
nhám bề mặt với các biến ñộc lập (S, t).
Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa S, t và R
a

26
2) Qua phương pháp thực nghiệm, xây dựng ñược phương trình
mô tả ảnh hưởng của chế ñộ cắt ñến ñộ nhám bề mặt khi phay bằng
dao phay ngón thép gió HSS-Eco8. Nêu ñược mối quan hệ ảnh
hưởng của chế ñộ cắt (S, t) tới ñộ nhám bề mặt.
Phương trình ảnh hưởng của chế ñộ cắt ñến ñộ nhám bề mặt:
R
a
= 1,1783 - 3,8066*S – 0,5242*t + 56,2222*S
2
+1,9155*t
2

Giá trị nhám bề mặt ñạt nhỏ nhất R
a min
= 1,0888 khi S=0,0476
và t=0,1382.
3) Kết quả nghiên cứu trên chỉ ñược xác ñịnh trong ñiều kiện
thực nghiệm nhất ñịnh, cụ thể, chưa xét ñến yếu tố ảnh hưởng khác
như mòn dao, tính vật liệu gia công khác nhau, ñộ cứng vững của hệ
thống công nghệ…Do ñó khi sử dụng cần tham khảo về một số yếu
tố liên quan. Tuy nhiên, với cách thiết kế thực nghiệm này là tiền ñề
cho các nghiên cứu tiếp theo có liên quan.
B. HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
- Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng chế ñộ cắt gồm 3 biến ñộc
lập (V, S, t) ñến ñộ nhám bề mặt bằng các biện pháp gia công khác
nhau như tiện, phay, mài
- Nghiên cứu ñể lựa chọn chế ñộ cắt cho nhiều loại dao phay
trên những vật liệu khác nhau.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế ñộ cắt ñến ñộ
mòn của dao phay.