LUẬN văn THẠC sĩ HAY nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi phay mặt phẳng bằng dao mặt đầu trên máy phay TUM20VS​

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
-------------------------

TRƯƠNG VĂN DŨNG

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHI PHÍ
NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY MẶT
PHẲNG BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU TRÊN MÁY PHAY TUM20VS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, 2012

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
-------------------------

TRƯƠNG VĂN DŨNG

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHI PHÍ NĂNG
LƯỢNG RIÊNG VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY MẶT PHẲNG

BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU TRÊN MÁY PHAY TUM20VS

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nơng lâm nghiệp
Mã số: 60 52 14

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRỊNH HỮU TRỌNG

HÀ NỘI - 2012

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


i

LỜI CẢM ƠN
Bằng sự phấn đấu nỗ lực hết sức mình và được sự giúp đỡ nhiệt tình của
thầy giáo hướng dẫn khoa học TS Trịnh HữuTrọng cùng với sự động viên và
giúp đỡ của các tập thể,các cá nhân, tơi đã hồn thành bản luận văn tốt nghiệp
này. Nhân dịp này ,cho phép tơi được bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới:
Thầy giáo hướng dẫn khoa học TS Trịnh Hữu Trọng đã dành nhiều
thời gian chỉ bảo tận tình và cung cấp nhiều tài liệu có giá trị.
Tập thể cán bộ, giáo viên Khoa Sau đại học, Trung tâm thí nghiệm,
thực hành Khoa Cơ điện và Cơng trình trường Đại học Lâm nghiệp, Trường
Cao đẳng nghề LILAMA Ninh bình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi
thực hiện đề tài.
Xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ tơi trong q
trình thực hiện đề tài

Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc vì những giúp đỡ q báu đó.
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Những kết
quả trong luận văn này được tính tốn chính xác, trung thực và chưa có tác
giả nào cơng bố. Những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều
được chỉ dẫn nguồn gốc.
Hà Nội, tháng 05 năm 2012
Tác giả

Trương Văn Dũng

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


ii

MỤC LỤC
Trang phụ bìa

Trang

Lời cảm ơn .......................................................................................................... i
Mục lục .............................................................................................................. ii
Danh mục hình .................................................................................................. iv
Danh mục bảng .................................................................................................. v
Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt .......................................................................... vi
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................ 3
1.1. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy phay kim loại ở trên thế giới............ 3
1.2. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy phay kim loại ở trong nước ..........15
Chương 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI GIỚI HẠN, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNGPHÁPNGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ...................................... 23
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................23
2.2. Đối tượng, phạm vi và giới hạn nghiên cứu ..................................................23
2.3. Nội dung nghiên cứu........................................................................................24
2.3.1. Nghiên cứu lý thuyết .................................................................................24
2.3.2. Nghiên cứu thực nghiệm ..........................................................................24
2.4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................25
2.5. Nội dung của phương pháp qui hoạch thực nghiệm .....................................26
2.5.1. Thí nghiệm thăm dị ..................................................................................26
2.5.2. Thực nghiệm đơn yếu tố ...........................................................................28
2.5.3. Thực nghiệm đa yếu tố .............................................................................32
2.5.4. Xác định các giá trị hợp lý .......................................................................40
Chương 3: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI ................................................. 42
3.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động máy phay vạn năng TUM20VS..................42
3.1.1. Cấu tạo.......................................................................................................42
3.1.2. Nguyên lý hoạt động.................................................................................44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


iii

3.2. Lực cắt và công suất cắt khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu ......44
3.2.1. Cấu tạo của dao phay mặt đầu................................................................44
3.2.2. Lực cắt và công suất cắt khi phay ...........................................................46
3.3. Những nhân tố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng khi phay .............51
3.4. Những nhân tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt khi phay ...........................52
3.4.1. Độ nhám bề mặt gia công ........................................................................52
3.4.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ nhám bề mặt gia công ...................................53
3.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công ...........................55

Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU............................................................. 60
4.1. Chuẩn bị thực nghiệm ......................................................................................60
4.2. Kết quả thí nghiệm thăm dị ............................................................................60
4.3. Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố ........................................................................63
4.3.1. Ảnh hưởng của tốc độ cắt tới chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề
mặt ........................................................................................................................63
4.3.2. Ảnh hưởng của góc mài tới chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề
mặt gia công ........................................................................................................66
4.4. Kết quả nghiên cứu đa yếu tố ..........................................................................69
4.4.1. Chọn vùng và các khoảng biến thiên của các yếu tố ảnh hưởng .........69
4.4.2. Xác lập ma trận thí nghiệm .....................................................................69
4.4.3. Tiến hành thí nghiệm theo ma trận thí nghiệm ......................................70
4.4.4. Xác định mơ hình tốn và thực hiện các phép tính kiểm tra ................70
4.4.5. Chuyển phương trình hồi quy của các hàm mục tiêu về dạng thực.....72
4.4.6. Xác định giá trị tối ưu của các thông số v, u và  .................................72
4.5. Các trị số công nghệ hợp lý khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu
trên máy phay TUM 20VS .....................................................................................73
KẾT LUẬN - KHUYẾN NGHỊ ...................................................................... 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 76
PHỤ LỤC

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


iv

DANH MỤC HÌNH
TT

Tên hình

Trang

1.1

Máy phay FF500 MICRO

4

1.2

Máy phay Colchester 610 L/S

4

1.3

Máy phay EAGLE 1000

5

1.4

Máy phay QV 127

5

1.5

Máy phay Acumen 900

6

1.6

Máy phay 6T83S

7

1.7

Máy phay M218

7

1.8

Máy phay OPTI BF 20

8

1.9

Máy phay CNC DMU 210P

9

1.10

Máy phay MVR40

10

1.11

Máy phay MAC- V4

10

1.12

Máy phay VMC 65

16

1.13

Máy phay GSVM-8050

17

3.1

Sơ đồ cấu tạo máy phay TUM20VS

42

3.2

Cấu tạo dao phay mặt đầu

44

3.3

Quá trình phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu

47

3.4

Độ nhám bề mặt

47

4.1

Dao phay mặt đầu

58

4.2

Đồ thị ảnh hưởng của tốc độ cắt đến chi phí năng lượng
riêng

62

4.3

Đồ thị ảnh hưởng của tốc độ cắt đến độ nhám bề mặt gia
cơng

63

4.4

Đồ thị ảnh hưởng của góc mài đến chi phí năng lượng
riêng

65

4.5

Đồ thị ảnh hưởng của góc mài đến độ nhám bề mặt gia
công

66

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


v

DANH MỤC BẢNG
TT

Tên bảng

Trang

2.1

Mã hoá các yếu tố ảnh hưởng

33

2.2

Ma trận thí nghiệm kế hoạch trung tâm hợp thành với hai
yếu tố ảnh hưởng

33

3.1

Thông số kỹ thuật của máy phay TUM20VS

41

4.1

Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm

59

4.2

Các đặc trưng của phân bố thực nghiệm

59

4.3

Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm

60

4.4

Các đặc trưng của phân bố thực nghiệm

60

4.5

Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của tốc độ cắt

61

4.6

Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của góc mài

64

4.7

Giá trị mã hố của X1, X2

67

4.8

Ma trận thí nghiệm

67

4.9

Tổng hợp các giá trị xử lý được của hàm Nr

68

4.10

Tổng hợp các giá trị xử lý được của hàm Ra

69

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


vi

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Tên

Đơn vị

Pz

Lực vòng

N

Py

Lực hướng kính

N

PH

Lực nằm ngang

N

PV

Lực thẳng đứng

N

p

Lực cắt đơn vị

N/mm2

f

Tiết diện cắt ngang do một răng dao thực hiện tại
thời điểm tính tốn

mm2

A

Hệ số tính đến điều kiện cắt và phụ thuộc vào tính
chất của vật liệu gia cơng

n

Số mũ đặc trưng cho ảnh hưởng của a đến lực p

ax

Chiều dày cắt tức thì

mm

Sz

Lượng chạy dao của một răng

mm/răng

D

Đường kính dao

mm

η

Hiệu suất của máy

Kn

Hệ số quá tải tức thời cho phép

Nr

Chi phí năng lượng riêng

kWh/m3

W

Chi phí năng lượng để làm ra khối lượng sản phẩm
M

kWh

M

Khối lượng sản phẩm mà thiết bị làm ra

m3

Nd

Công suất của động cơ cần thiết để cho máy phay
hoạt động trong thời gian T làm ra một khối lượng
sản phẩm

kW

T

Thời gian máy phay tạo ra khối lượng sản phẩm M

H

l

Chiều dài của một lần phay

mm

Ra

Sai lệch profin trung bình cộng bằng giá trị trung
bình cộng của các chiều cao h tính từ đường trung
bình trong phạm vi chiều dài chuẩn 1

mm, μm

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


vii

Rz

Chiều cao nhấp nhô của profin theo mười điểm

mm

sm

Bước trung bình các nhấp nhơ của profin

mm

S

Bước trung bình nhấp nhơ của profm theo đỉnh

mm

Rmax

Chiều cao lớn nhất các nhấp nhô của profin

mm

c

Số lượng nhóm

K

Khoảng chia nhóm

a

Số tổ được chia

n

Số lần thí nghiệm

k

Cự ly tổ

xmax, min

Trị số thu thập lớn nhất, bé nhất của đại lượng
nghiên cứu

S

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

Y

Giá trị trung bình của đại lượng nghiên cứu

Gtt

Tính đồng nhất theo tiêu chuẩn Kohren

S2max

Phương sai lớn nhất trong N thí nghiệm

F

Giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn Fisher

N

Tổng số thí nghiệm

e

Khoảng biến thiên

R

Hệ số đơn định

T

Giá trị chuẩn Student

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngành chế tạo máy nói riêng và ngành cơ khí nói chung giữ một vai
trị rất lớn trong nền kinh tế quốc dân, là một trong những ngành cơng nghiệp
nền tảng, có vai trị quan trọng trong việc phát triển kinh tế, củng cố an ninh,
quốc phòng của đất nước. Trong những năm qua, ngành Cơ khí đã có những
đóng góp quan trọng cho nền kinh tế. Hàng năm, Ngành đã sản xuất trên 500
danh mục sản phẩm với tổng khối lượng hàng trăm ngàn tấn, đáp ứng nhu cầu
cho các ngành kinh tế quốc dân. Báo cáo tại Hội nghị đánh giá Chiến lược
phát triển ngành Cơ khí Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn đến năm 2020,
cũng cho thấy, nếu như vào những năm đầu của thập kỷ 90 thế kỷ trước,
ngành Cơ khí mới chỉ đáp ứng được khoảng 8-10% nhu cầu trong nước, thì
đến những năm gần đây, con số này đã đạt 40%, tốc độ tăng trưởng bình quân
đạt 40%/năm. Theo báo cáo của Hiệp hội Doanh nghiệp Cơ khí Việt Nam,
hiện nay, cả nước có khoảng 53.000 cơ sở sản xuất cơ khí, thu hút trên
500.000 lao động, chiếm gần 12% lao động công nghiệp.
Phần lớn các chi tiết máy từ nhiều loại vật liệu khác nhau đều được tạo
hình bằng các phương pháp gia công cơ là gia công bằng cắt gọt, đặc biệt
trong những trường hợp khi cần có chi tiết với độ chính xác cao và độ nhám
bề mặt thấp. Để phương pháp gia công cơ đạt năng suất cao, giá thành hạ và
chất lượng đạt yêu cầu cần phải biết những quy luật cơ bản của quá trình cắt
gọt, trên cơ sở đó có thể điều khiển được những hiện tượng xảy ra trong vùng
cắt và lựa chọn được thông số công nghệ tối ưu.
Phay là một phương pháp gia công phổ biến, là một phần quan trọng
trong qui trình cơng nghệ gia cơng kim loại, đồng thời cũng là một trong
những phương pháp gia công cho năng suất cao. Gia công các chi tiết, máy

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


2

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 thơng số kỹ thuật của
thiết bị, xác định được chế độ 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. Thực hiện ý tưởng nên trên và được sự đồng ý của BGH Trường Đại
học Lâm nghiệp và Ban chủ nhiệm khoa sau Đại học, tôi thực hiện luận văn
Thạc sỹ khoa học kỹ thuật với tên đề tài:
“Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến chi phí năng lượng riêng
và độ nhám bề mặt khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu trên máy
phay TUM 20VS".

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


3

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. 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.

Trong số các nước phát triển,nước Anh là một trong những nước công
nghiệp đi tiên phong trong lĩnh vực chế tạo máy cơng cụ. Ở Anh có khoảng
hơn 200 hãng chế tạo máy công cụ với công suất khoảng 60000 sản phẩm
trong một năm gồm các loại máy sau: Máy tiện chiếm khoảng 38,2%, máy
phay chiếm khoảng 11,3%, máy mài chiếm khoảng 15,6%, máy CNC chiếm
khoáng 9,5%... Một số hãng có sản phẩm được xuất khẩu sang nhiều nước
khác nhau trên thế giới như hãng Colchester sản xuất các loại máy phay với
các mã hiệu:MF-70, FF 500 CNC, FF 500 MICRO (hình 1.1) có kích thước
bàn máy 310 x 100mm, công suất 400 w, tốc độ quay của trục dao 180 ÷2500
v/ phút,VMC 850L/S, VM1020L/S, VMC 1300S, VMC 500L, VMC 610L/S
(hình 1.2)có các thơng số kỹ thuật cơ bản nhưhành trình bàn theo trục X
610mm theo trục Y 460mm, theo trục Z 460mm; công suất 11 kw; tốc độ trục
chính từ 6000÷12000 v/phú.Hãng Axminster đã sản xuất các loại máy phay
với các mã hiệu ZX 2M2, ZX 25M2,ZX30M,SIEG X2, SIEG X3,SIEG
SX2,SIEG SX4.Hãng DUGARD cho ra đời các loại máy phay với các mã
hiệu:PC-460,EAGLE N 210 Y, EAGLE SMV 600,EAGLE 1000 có cơng suất

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


4

7,5 kw, tốc độ quay 8000 v/phút, hành trình bàn máy theo trục X 1020 mm,
theo trục Y 510 mm, theo trục Z 510 mm; hệ điều hành Siemen (hình 1.3).

Hình 1.1.Máy phay FF500 MICRO

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

5

Hình 1.2.Máy phay Colchester 610 L/S

Hình 1.3.Máy phay EAGLE 1000
Ở Nga,ngành chế tạo máy công cụ rất phát triển,nhiều hãng chế tạo
máy nổi tiếng 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(hình 1.4) có các thơng số kỹ

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


6

thuật chính như kích thước bàn máy 1500x700mm;hành trình bàn theotrục X
1300mm,theo trục Y 900mm, theo trụcZ 850mm; tốc độ trục chính
40÷8000v/phút; cơng suất 15 kw.

Hình 1.4. Máy phay QV 127
Hãng Mekhanit đã sản xuất nhiều kiểu máy phay với cácmã hiệu khác
nhau như:INNO 600, INNO 810, HANDYMAN 1000, HANDYMAN 1270
HANDYMAN

1500,

HANDYMAN

2000,

HANDYMAN

2500

HANDYMAN 3000, ACELER 1120, ACELER 1120, ACELER 1320,
ACELER 1520, OPTIMAL 1100, OPTIMAL 1250, OPTIMAL 1500,
OPTIMAL 1800, ACUMEN 660, ACUMEN 1100, ACUMEN 900 (hình1.5)
có các thơng số kỹ thuật chính như kích thước bàn máy 1100x500mm;hành
trình bàn theo trục X 900mm,theo trục Y 520mm, theo trụcZ 590mm; tốc độ
trục chính8000÷15000v/phút; cơng suất 11 kw.Hãng CKC Stanko sản xuất
các loại máy phayvạn năng với các mã hiệu như CD 10, 6T82G,
6T83G,6T12, 6T82S,6T83S(hình 1.6) có các thơng số kỹ thuật chính như
kích thước bàn máy 1600x400mm, tốc độ trục chính 50÷1600 v/phút, cơng
suất động cơ chính 11kw.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


7

Hình 1.5. Máy phay Acumen 900
Hãng chế tạo máy Votkinsk đã sản xuất các loại máy phay với các mã
hiệu khác nhau E 320, HL3,HL4, LH108, L262, L256, L322, L421, L422,
L423, L526, M218(hình 1.7) có các thơng số kỹ thuật chính kích thước bàn
máy 830x 405mm; hành trình bàn máy trục X 660mm,theo trục Y
410mm,theo trục Z 610mm; tốc độ trục dao 8000÷10000v/phút; cơng suất
7,5kw; hệ điều hành Siemen.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

8

Hình 1.6.Máy phay 6T83S

Hình 1.7. Máy phay M218
Cộng hịa liên bang Đức là một trong 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 một năm,

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


9

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%.
Ngay từ những năm đầu của thế kỷ XIX, sản xuất công nghiệp ở Đức
phát triển, nhu cầu máy móc để cơ giới hóa các q trình sản xuất rất lớn, địi
hỏi ngành chế tạo máy phải có các loại máy cơng cụ có 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 F100 TC, OPTI 100, OPTI BF 30, OPTI BF46, OPTI BF20
(hình 1.8) có các thơng số kỹ thuật chính như hành trình bàn máy theo trục X
175mm,theo trục Y280mm, theo trụcZ 120mm; cơng suất động cơ 850 W; tốc
độ trục chính 30÷3000 v/phút.

Hình 1.8.Máy phay OPTI BF 20
Hãng Traub sản suất các loại máy phay CNC như SNC 86,F 400, FZ
12W, TVC 350, TVC200,TVC200P có cơng suất 9,7KW, tốc độ trục chính

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


10

8000 vịng/phút,hành trình bàn theo trụcX 400mm,theo trụcY 300mm, theo
trụcZ 400 mm, hệ điều hành Fanuc.
Hãng Gildemeister đã sản xuất ra các loại máy phay CNC có độ chính
xác cao như HSC20,HSC55, HSC75, HSC105,DMCH340, DMCH 600V,
DMF180, DMF280, DMF380, DMF500,DMU40, DMU60, DMU80,
DMU100, DMU65, DMU85,DMU105, DMU125, DMU 210P (hình 1.9)có
các thơng số kỹ thuật chính như hành trình bàn máy theo trục X 1800mm,theo
trục Y 2100mm, theo trụcZ 1250mm; công suất động cơ 44kW; tốc độ trục
chính 10000 v/phút.

Hình 1.9. Máy phay CNC DMU 210P
Ở Nhật Bản, hãng Mitsubishi đã sản suất các loại máy phay có mã hiệu
MH-100C, MH-50E, MH-60E, MH-80D, MH-80E, MV-5B, V-65,MVR35,
MVR40 (hình 1.10) có các thơng số kỹ thuật chính như hành trình bàn máy
theo trục X 6200mm,theo trục Y3000mm, theo trụcZ 701mm; công suất động
cơ 29kW; tốc độ trục chính 6000 v/phút... Hãng Takisawa sản suất các loại
máy phay có mã hiệu MAC-V1E,MAC-V2E,MAC-V40, MAC-V SUPER,
MAC-V10,MAC-V0,MAC-V4 (hình 1.10) có các thơng số kỹ thuật chính

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


11

như hành trình bàn máy theo trục X 909mm,theo trục Y500mm, theo trụcZ
5001mm; công suất động cơ 7,5kW; tốc độ trục chính 7000 v/phút; hệ điều
hành Fanuc.

Hình 1.10. Máy phay MVR40

Hình 1.11.Máy phay MAC- V4
Tình hình sản xuất và sử dụng máy phay kim loại ở một số nước nêu ở
trên cho thấy rằng: Gia công các chi tiết máy bằng phương pháp phay là

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


12

phương pháp gia cơng thơng 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 hồn thiện,nâng cao chất lượng máy và quá trình sử dụng máy đã
được quan tâm trong nhiều cơng trình nghiên cứu ở Nga và những nước có
nền cơng nghiệp phát triển.
Phay là phương pháp gia cơng cắt gọt trong đó dụng cụ cắt quay trịn
tạo ra chuyển động cắt.Chuyển động tiến dao thơng thường do máy, cũng có
khi do dao hoặc có khi do cả máy và dao cùng thực hiện theo các hướng khác
nhau.Qúa trình phay kim loại là quá trình gia cơng bằng cơ học một trong
những q 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 cơng 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 q
trình gia cơng bằng cơ giới, công suất của 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 tốn kích thướccủa các cơng cụ gia cắt,tính tốn thiết kế và sử
dụng hợp lý các thiết bị và các công cụ gia công.
Năm 1780,Giáo sư trường Đai học Mỏ địa chất Petecbua I.A.Time
cơng bố cơng trình:Sức bền của kim loại và của gỗ khi cắt gọt. Trong đó,q
trình biến dạng của kim loại khi hình thành phoi lần đầu tiên được nghiên cứu
vì vậy cơng 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.Zvôzưkin
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 lưỡicắt và bằng lý thuyết

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


13

ông đã chứng minh rằng áp lực tác dụng lên mặt trước của lưỡi cắt tạo ra lực
ma sát giữa các phoi khi cắt và cản trở chúngchuyển động.Ngoài ra,một phần
đáng kể trong cuốn sách dành cho việcnghiên cứu sự phụ thuộc của lực cắt
vào chiều dày của phoi.
Sau chiến tranh thế giới lần thứ II,nhiều cơng 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 cơng trình chủ yếu
được cơng bố trong thời gian này như: V.A. Krivoukhôvưi "Sự biến dạng của
các lớp mặt kim loại trong q trình cắt gọt"; I.M. Bexprơzvanưi "Cơ sở vật
lý của lý thuyết cắt gọt kim loại"; C.F.Glebovưi "Cơ chế biến dạng dẻo khi
cắt gọt kim loại”; A.I.Ixaevưi "Qúa trình hình thành lớp mặt khi gia cơng kim
loại"; A.M.Đanhielian"Mịn 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 hồn chỉnh với những cơng 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 dược 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); Bhattacharya (Ấn độ)...với những
kết luận quan trọng về các sơ đồcắt động học,quá trình hình thành phoi,các
yếu tố ảnh hướng tới lực cắt.
Trong q trình gia cơng kim loại,chế độ cắt ảnh hưởng rất lớn đến chất
lượng gia công,tiêu hao năng lượng và năng suất của máy gia cơng vì vậy,
nghiên cứu xác định chế độ cát tối ưu nhằm nâng cao năng suất và chất lượng
sản phẩm được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


14

Trong cơng trình nghiên cứu [29], Tác giả Poliakova.E.V đã nghiên
cứu khả năng nâng cao năng suất và chất lượng gia cơng bề mặt của chi tiết
máy. Trong q trình nghiên cứu đã xây dựng được mơ hình xác định nhiệt độ
cắt gọt khi phay chi tiết ở các chế độ cắt khác nhau. Xây dựng mơ hình tốn
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 qui hoạch thực hiện nghiệm phi
tuyến. Với hàm mục tiêu là giá thành sản phẩm.
Trong cơng trình [26], tác giả Ruđina. I. A đã nghiên cứu nâng cao hiệu
quả gia công bề mặt của các chi tiết máy nhờ chọn thơng số kỹ thuật của q

trình cắt hợp lý. Đã xây dựng được mơ hình tốn 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 của những chất không gỉ, chịu được axít, 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 của 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 cơng trình [22], tác giả Kirukhin D.E đã xây dựng được mơ hình
tốn thể hiện được sự ảnh hưởng của các thơng số cắt đến mịn dụng cụ trong
đó có mịn 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.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


15

Nghiên cứu nâng cao chất lượng sản phẩm trong quá trình phay các vật
liệu khác nhau là vấ đề mang tính thời sự cũng được quan tâm nghiên cứu.
Trong cơng trình [21], tác giả Gilaev.E.Vxây dựng được lý thuyết mới
miêu tả quá trình phay thực hiện bởi lưỡi phay cùng lúc 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 q trình gia cơng 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 cơng gót
giầy đảm bảo được phay đi lượng dư vật liệu cần thiết và đạt được độ bóng
theo u cầu.
Trong cơng trình[24],tác giả Kovalevski.A.Vđã nghiên cứu nâng cao
năng suất,độ chính xác khi gia cơng 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 thông số công nghệ cho phép nâng cao độ chính xác gia
cơng, 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.
Trong cơng trình [32],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 vịng/phút lực ly tâm khơng ảnh hưởng
đến lực kẹp. Khi sử dụng đầu măng danh khoan phay độ nhám bề mặt chi tiết
1.2. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy phay kim loại ở trong nước
Ở nước ta, ngay từ thập kỷ 70, ngành cơ khí chế tạo đã được quan tâm
đầu tư,một số nhà máy cơ khí có qui mô tương đối lớn đã được xây dựng như

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


16

nhà máy Cơng cụ số 1, Cơ khí Hà Nội, Cơ khí Cẩm phả,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 53000 đơn vị thu hút số lượng công nhân trực tiếp tham

gia sản xuất khoảng 500000 người,chiếm khoảng 12% lao động công nghiệp
của cả nước,góp phần đáng kể vào việc đẩy mạnh cơng 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 dươc tập trung nghiên cứu,thiết kế chế tạo ngay từ thập kỷ 70 của
thế kỷ XX.Một số máy phay vạn năng đã được chế tạo như P623, P613... Tuy
nhiên, do 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 viện trợ
khơng hồn lại.
Hiện nay, để đáp ứng yêu cầu cao về chất lượng sản phẩm cơ khí chúng
ta phải nhập khẩu nhiều máy cơng cụ hiện đại với mức độ 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 khẩu từ Cộng hòa liên bang Đức,Nhật bản. Máy phay của một số
hãng đã được người tiêu dùng Việt nam tin dùng như: HãngFull Mark,
Shanxi,Yuan hang(Đài loan);hãngNam sun,Samsung (Hàn quốc);hãngEnshu,
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 phay CNC với mã hiệu VMC65 (hình 1.12) có các
thơng số kỹ thuật chính:Hành trình bàn theo trục X 650mm, theo trục Y
400mm, theo trục Z 480 mm;tốc độ trục chính 10000v/p; công suất động cơ
7,5kw;bộ điều khiển Mitsu M64.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add