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 phay đĩa trên máy phay TUM20VS
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.89 MB, 88 trang )
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
-------------------------
CAO THẾ BÌNH
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THƠNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHI PHÍ
NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY MẶT
PHẲNG BẰNG DAO PHAY ĐĨA 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
-------------------------
CAO THẾ BÌNH
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THƠNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHI PHÍ
NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY MẶT
PHẲNG BẰNG DAO PHAY ĐĨA 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
Để hoàn thành được bản luận văn này, trong suốt thời gian vừa qua
ngoài sự cố gắng, nỗ lực của bản thân tôi đã nhận được nhiều sự quan tâm
giúp đỡ, chỉ dẫn của nhiều tập thể và cá nhân. Nhân dịp này cho phép tôi
được bày tỏ lòng 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 LILMMA 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
Cao Thế Bình
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.................13
Chương 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG,
PHƯƠNGPHÁPNGHIÊN CỨU..................................................................... 21
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ..............................................................................................21
2.2. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu............................................................................21
2.3. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................22
2.3.1. Nghiên cứu lý thuyết...................................................................... 22
2.3.2. Nghiên cứu thực nghiệm ............................................................... 22
2.4. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................23
2.5. Nội dung của phương pháp qui hoạch thực nghiệm ..........................................24
2.5.1. Thí nghiệm thăm dị....................................................................... 24
2.5.2. Thực nghiệm đơn yếu tố ................................................................ 26
2.5.3. Thực nghiệm đa yếu tố .................................................................. 30
2.5.4. Xác định các giá trị hợp lý ............................................................ 39
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
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
iii
3.1.2. Nguyên lý hoạt động ..................................................................... 44
3.2. Lực cắt và công suất cắt khi phay mặt phẳng bằng dao phay đĩa .....................44
3.2.1. Cấu tạo của dao phay đĩa ............................................................. 44
3.2.2. Lực cắt và công suất cắt khi phay ................................................. 47
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 .......................... 54
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 thí nghiệm ..............................................................................................60
4.1.1. Chọn mục tiêu nghiên cứu............................................................. 60
4.1.2. Chọn tham số điều khiển ............................................................... 60
4.1.3. Chuẩn bị thí 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 các yếu tố đến chi phí năng lượng riêng ............. 63
4.3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố đến độ nhám bề mặt gia công ............ 65
4.4. Kết quả nghiên cứu đa yếu tố ...............................................................................68
4.4.1. Chọn vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các thông số
đầu vào .................................................................................................... 68
4.4.2. Thành lập ma trận thí nghiệm ....................................................... 68
4.4.3. Xác định mơ hình tốn và thực hiện các phép tính kiểm tra ........ 69
4.5. Các trị số công nghệ hợp lý khi phay mặt phẳng bằng dao phay đĩa trên máy
phay đa năng TUM20VS .............................................................................................71
KẾT LUẬN - KHUYẾN NGHỊ ...................................................................... 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 75
PHỤ LỤC
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
iv
DANH MỤC HÌNH
TT
Tên hình
Trang
1.1
Máy phay do Ferdinan Ferbist phát minh
3
1.2
Máy phay KTM-3VKF
4
1.3
Máy phay mã hiệuTAC510
5
1.4
Máy phay mã hiệu BF-20
6
1.5
Máy phay mã hiệu UFM 80 DIGI
7
1.6
Máy phay mã hiệu STM-2V
8
1.7
Máy phay mã hiệu MV-65
13
1.8
Máy phay mã hiệu FV 401
14
1.9
Máy phay BKMECH VMC 65
16
3.1
Sơ đồ cấu tạo máy phay TUM20VS
41
3.2
Dao phay có một cạnh cắt
43
3.3
Dao phay có hai cạnh cắt
43
3.4
Dao phay có ba cạnh cắt
44
3.5
Dao phay răng nghiêng có ba cạnh cắt
44
3.6
Các dạng răng cắt
45
3.7
Sơ đồ lực tác dụng lên răng của dao phay
46
3.8
Độ nhám bề mặt
51
4.1
Đồ thị ảnh hưởng của góc mài đến chi phí năng lượng
riêng
62
4.2
Đồ thị ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chi phí năng
lượng riêng
63
4.3
Đồ thị ảnh hưởng của góc mài đến độ nhám bề mặt gia
cơng
64
4.4
Đồ thị ảnh hưởng của lượng chạy dao đến độ nhám bề
mặt gia công
65
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
v
DANH MỤC BẢNG
TT
Tên bảng
Trang
2.1
Mã hoá các yếu tố ảnh hưởng
31
2.2
Ma trận thí nghiệm kế hoạch trung tâm hợp thành với hai
yếu tố ảnh hưởng
32
3.1
Thông số kỹ thuật của máy phay TUM20VS
40
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
Mã hoá các thơng số đầu vào
66
4.6
Ma trận thí nghiệm kế hoạch trung tâm hợp thành
66
4.7
Tổng hợp các giá trị xử lý được của hàm Nr
68
4.8
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 lượt 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
Cơ khí là một trong những ngành cơng nghiệp nền tảng, có vai trị quan
trọng trong việc pháttriển kinh tế, củng cố an ninh, quốc phòng của đất nước.
Tập trung phát triển một số chuyên ngành, sản phẩm cơ khí trọng điểm nhằm
khai thác, phát huy tốt nhất tiềm năng (tài nguyên, nguồn nhân lực) để đáp ứng
các yêu cầu cơ bản của công cuộc phát triển đất nước là những hướng đi đúng
đắn đẫ được nêu ra trong chiến lược triển ngành cơ khí.
Gia cơng kim loại bằng cắt gọt là một phương pháp gia công rất phổ biến
trong ngành cơ khí chế tạo máy. Q trình cắt kim loại là quá trình con người sử
dụng dụng cụ cắt để hớt bỏ lớp kim loại thừa khỏi chi tiết, nhằm đạt được những
yêu cầu cho trước về hình dáng, kích thước, vị trí tương quan giữa các bề mặt và
chất lượng bề mặt của chi tiết gia công.
Phương pháp gia công bằng cắt gọt chiếm 30% khối lượng cơng việc gia
cơng cơ khí và trong tương lai có thể nhiều hơn. Trong đó phay là phương pháp
gia công cắt gọt kim loại tương đối phổ biến.
Trên thế giới, ở các nước phát triển phương pháp gia công bằng cắt gọt
có vai trị quan trọng trong cơng việc gia cơng cơ khí. Ngày nay, do Khoa học Cơng nghệ phát triển các thiết bị gia công cắt gọt thường làm việc với sự trợ
giúp của người máy (Robot) và một hệ thống điều khiển chung. Hệ thống điều
khiển có nhiệm vụ đảm bảo cho người máy và máy cắt làm việc theo một
chương trình và một chế độ cắt hợp lý đã được xác định trước.
Ở nước ta năm 2002,Thủ tướng chính phủ đã phê duyệt Chiến lược phát
triển ngành cơ khí Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn tới 2020. Trong đó có
chiến lược phát triển máy công cụ như: Ưu tiên phát triển ngành chế tạo máy
công cụ nhằm đáp ứng nhu cầu của các ngành công nghiệp, nghiên cứu thiết kế,
chế tạo các mẫu máy hiện đại (ứng dụng công nghệ PLC, CNC) và các thiết bị
gia công đặc biệt. Mặc dù,ngành gia công kim loại bằng cắt gọt là một trong
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
2
những ngành rất quan trọng không thể thiếu, nhưng do nhiều nguyên nhân khác
nhau,trong nhiều năm qua máy công cụ do Việt Nam sản xuất vẫn còn khiêm
tốn cả về số lượng cũng như về chủng loại. Hiện nay,chúng ta mới sản xuất được
một số loại máy phay như: còn lại là nhập khẩu máy phaytừ nước ngoài với số
lượng lớn và nhiều chủng loại khác nhau.
Vì vậy, nhiều vấn đề từ thực tiễn sản xuất trong nước đặt ra: phải nghiên
cứu sử dụng hợp lý các loại máy công cụ nhập nội trong điều kiện qui mô sản
xuất vừa và nhỏ ở nước ta sao cho chúng đạt được năng suất, chất lượng cao và
giá thành sản phẩm gia công thấp nhất.
Trong gia công sản phẩm kim loại trên máy phay, một số thông số kỹ
thuật của dao cắt như góc nghiêng chính, góc nghiêng phụ... và các chế độ gia
công như tốc độ cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt, chế độ bôi trơn ảnh hưởng
rất lớn đến năng suất, chất lượng và giá thành sản phẩm.
Từ những phân tích nêu trên, được sự đồng ý của Khoa sau Đại học
trường Đại học Lâm nghiệp, tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài:"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 đĩa trên máy phay đa năng TUM20VS".
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.Chiếc máy phay giản đơn đầu tiên của
lồi người được cha cố người Bỉ tên là Ferdinan Ferbist làm việc ở cung vua
Khang Hy chế tạo để gia cơng vành quay bằng đồng của kính thiên văn theo
lệnh của vua vào năm1668 (hình 1.1).Nguyên lý làm việc của máy như sau:
Vành quay sau khi đúc xong được đặt lên mặt đá phẳng,ở phía trên tì lên mặt
vành quay là một dao phay làm bằng kim loại,con dao này được bắt chặt vào
đầu thanh gỗ,người ta đặt lên phía trên thanh gỗ những quả nặng để tạo ra lực
đẩy dao,nhờ ngựa kéo, dao chạy trên mặt vành quay theo vịng trịn.
Hình 1.1. Máy phay do Ferdinan Ferbist phát minh
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 đi tiên phong trong lĩnh
vực chế tạo máy cơng cụ nói chung và máy phay nói riêng phải kể đến các
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
4
nước có nền cơng nghiệp phát triển như Mỹ,Cộng hịa liên bang Đức,Nhật
bản,Thụy Sỹ, Italy.
Mỹ là nước có nhiều nhà máy sản xuất máy công cụ nhất thế giới với
trên 1200đơn vị,hàng năm, sản xuất được trên 273 nghìn máy công cụ. Máy
công cụ do Mỹ sản xuất được các nước châu Âu ưa chuộng vì nó hiện đại và
bền cho nên khoảng 40% sản phẩm máy của Mỹ được xuất khẩu sang châu
Âu.Nhiều hãng sản xuất máy công cụ nổi tiếng thế giới như Gridley, Kliben,
Kent... với các loại sản phẩm khác nhau,hãng Kent cho ra đời các loại máy
phay mã hiệu: KTM-3, KTM-3VS, KTM-3VKF (hình 1.2), KTM-VKF,
KTM-4VKF,TW-32QI-ANILAM3300,
TW-32MV-FANUC,
TW-
32TRH.Các loại máy phay khác như: BMT1500S (hình 1.3), BMT2000HU,
BMT 2500UM, BMT7000V... có cơng suất trục chính từ 2-7HP, máy phay
giường BM460T, BM56T có cơng suất trục chính 7 - 7,5 HP, tốc độ quay của
trục chính 60-4500 v/p.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
5
Hình 1.2. Máy phay KTM-3VKF
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
6
Hình1.3.Máy phay mã hiệuTAC510
Cộng hịa liên bang Đức là một trong những nước công nghiệp phát
triển đi đầu trong xuất khẩu máy cơng cụ. Nước Đức có khoảng 433 hãng sản
xuất máy,trung bình xuất xưởng khoảng 206 nghìn sản phẩm trong một năm
bao gồm máy mài,máy doa chiếm 20,1%,máy tiện CNC chiếm 16,2%,máy
phay chiếm 13,8%, máy tiện chiếm 12,35%...Ngay từ những năm đầu của thế
kỷ XIX, sản xuất công nghiệp ở Cộng hòa liên bang 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.Để dáp
ứng yêu cầu này hãng Hermle đã cho ra đời các loại máy phay với mã hiệu
như: UVF-1000,UVF-1001, UVF-1200H,UVF-802, UVF-902H,UVF-902,
UVF-1001CNC,U-740, hãng Optimum có các sản phẩm máy phay với các mã
hiệu: OPTI F100, OPTI F100TC, BF30, BF30 VARIO,BF46, BF20 (hình 1.4)
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
7
có các đặc tính kỹ thuật cơ bản hành trình bàn theo trục Y:175mm, theo trục
X:280mm, theo trục Z:120mm,tốc độ trục chính từ 30÷3000 v/p, cơng suất
động cơ:850w,hãng Elumatec Gmh sản xuất các loại máy phay với mã hiệu:
KF178, AS70/03,AF221, AF 222,AF 223,hãng Apple Gmh sản xuất các loại
máy phay với mã hiệu: FM 50S DIGI,BSM 150,BFM4PG, UFM100 DIGI,
UFM80DIGI (hình 1.5) có các thơng số kỹ thuật chính như đường kính dao
phay mặt dầu 32 mm, đường kính dao phay ngón 100mm,tốc độ quay trục
chính 115÷1750 v/p,hành trình bàn theo trục Y:1120mm, hành trình bàn theo
trục X:1200mm, hành trình bàn theo trục Z:2060 mm, cơng suất động cơ:1,5
kw.
Hình1.4.Máy phay mã hiệu BF-20
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
8
Hình1.5.Máy phay mã hiệu UFM 80 DIGI
Nhật Bản, nước cơng nghiệp phát triển đứng thứ hai thế giới sau Mỹ về
sản xuất máy công cụ với hơn 270 hãng sản xuất cho ra đời khoảng 257 nghìn
máy cơng cụ trong một năm. Một số hãng sản xuất máy công cụ có sản phẩm
máy phay xuất khẩu đến nhiều nước trên thế giới nhưZhizuokavới sản phẩm
là máy phay mã hiệu NHQ-G, SV-50D, VHR-SD, AN-SRN...,Takeda Kikai
với sản phẩm máy phay mã hiệu TK-VS2N, TKUS2N, HDS430N,
BXR1000BCD.Hãng Okuma là một trong những hãng sản xuất máy công cụ
lớn ở Nhật Bản cho ra đời máy phay với mã hiệu: MX-55VB,MX-55VR,MX40HA, MX-500H, MU-500, MX-60HB, M-4VA, STM-2V(hình 1.6) có các
thơng số kỹ thuật cơ bản hành trình theo trục X:710mm, theo trục Y:300mm,
theo trục Z:410mm, tốc độ trục chính 60÷1800 v/p,cơng suất động cơ chính
3,7Kw.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
9
Hình 1.6. Máy phay mã hiệu STM-2V
Từ những phân tích ở trên,cho thấy rằng: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 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. Các nghiên cứu tập trung
vào các hướng chủ yếu sau:
+Nghiên cứu nâng cao năng suất khi sử dụng máy phay được nhiều nhà
khoa học quan tâm nghiên cứu.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
10
Trong cơng trình [16], các tác giả V.A.N Gnhitkơ và V.G Nhetrepaev
đã khảo sát quá trình hình thành phoi khi phay rãnh chữ T và xây dựng được
các mơ hình tốn học để khảo sát q trình phoi lấp đầy không gian giữa các
răng cắt của dao phay;
Sự chuyển dịch phoi dọc mặt cắt trước của các răng cắt dưới tác dụng
của lực quán tính và lực thủy động. Sự dịch chuyển của các phoi kim loại dọc
mạch cắt dưới tác dụng lực thủy động học; Quá trình lắp đầy phoi trong
không gian của mạch cắt; Xác định lực cần thiết tác dụng lên khối phoi vật
liệu vụn được tạo thành trong không gian của mạch cắt.
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng chỉ sau 2 đến 5 vòng quay của trục
dao không gian giữa các răng cắt đã được phoi lấp đầy. Kết quả khảo nghiệm
cho phép khẳng định rằng: Khi gia công thép và gang ở chế độ tiêu chuẩn có
từ 30 ÷ 100% trường hợp khơng có khả năng tự thốt phoi được nhờ lực qn
tính mà muốn q trình thốt phoi được thuận lợi cần thiết phải có thêm lực
tác dụng. Trong q trình gia cơng, phoi thép cũng nhanh chóng được lấp đầy
rãnh cắt; chỉ sau 10 ÷ 30 mm chiều dài mạch cắt.
Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng: Sự tách phoi ra khỏi
không gian giữa 2 răng cắt (hầu răng) và phoi cắt ra khỏi không gian của
mạch cắt cho phép tăng năng suất lên 2 lần mà vẫn đảm bảo được độ nhám
theo tiêu chuẩn.
Nhờ sử dụng nhưng pháp chủ động đẩy phoi ra khỏi không gian giữa
các răng cắt và trong mạch cắt dịng nước làm mát có áp lực mà tuổi bền của
dao tăng lên nhiều lần so với trường hợp làm mát dao cắt khi gia công mà
không đẩy phoi…
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
11
Trong cơng trình [19], tác giả Lobanov.A.A đã nghiên cứu q trình
phay thép tơi có độ cứng lớn hơn 45HRC. Trong quá trình nghiên cứu tác giả
đã khảo sát nhiệt ở vùng cắt gọt, xác định nhiệt độ; kiểm tra cấu tạo tinh thể
và độ cứng của phoi thép và đưa ra phương pháp chọn chế độ cắt gọt, khi
phay thep qua tôi cứng; Xác định yêu cầu kỹ thuật của máy phay sử dụng để
phay các hợp kim cứng. Sử dụng phương pháp phay kim loại ở trạng thái tơi
cứng mà đề tài đề xuất góp phần nâng cao năng suất, giảm độ nhám, giảm chi
phí gia cơng của các chi tiết máy.
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.
Trong cơng trình [25], tác giả Ruđina. I.A đã nghiên cứu nâng cao hiệu
quả gia công bề mặt của các chi tiết máy nhờ chọn thông số kỹ thuật của quá
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
12
trình cắt hợp lý. Đã xây dựng được mơ 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 cơng trình nghiên cứu [28],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 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.
+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 [20], tác giả Gilaev.E.V, xây 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[23],tác giả Kovalevski.A.V,đã 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
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
13
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.
Trong cơng trình [31], 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.
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 đã được xây dựng như nhà máy Cơng cụ số 1,
Cơ khí Hà Nội, Cơ khí Cẩm phả, đã chế tạo được máy phay vạn năng 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, trong sản xuất ở nước ta sử dụng các loại máy phay nhập
khẩu từ nhiều nước khác nhau trên thế giới. Các cơng ty có qui mơ sản xuất
tương đối lớn thường nhập máy phay từ các nước phát triển.Máy công cụ của
một số hãng của Nhật đã có mặt ở nước ta như Moriseiki có các loại máy
phay với mã hiệu NV5000, M-300, M-300L, MV-40A, MV-40B, MV-40E,
MV80A,MV45(hình 1.7) có thơng sốkỹ thuật cơ bản như:hành trình bàn máy
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
14
theo trục X 600 mm, theo trục Y410mm, theo trục Z 510mm; tốc độ trục
chính 8000v/p; cơng suất động cơ chính 5,5 kw.Hãng Okuma có các sản
phẩm máy phay mã hiệu MX55VB,MX55VR,MX40HA, MX500H, MU500,
MX60HB...
Hình 1.7. Máy phay mã hiệu MV-65
Máy phay của hãng Arsenal (Bungari) với các mã hiệu FU 251M, FU
321M, FU 301, FU361, FU 401, FV 251M, FV 321M, FV 301, FV361,
FV401 (hình 1.8) có các thơng số kỹ thuật: kích thước mặt bàn 400mm
x1600mm; hành trình bàn máy theo trục X 1250mm, theo trục Y 360 mm,
theo trục Z 480 mm; tốc độ quay của trục chính 45÷2000 v/p; cơng suất động
cơ trục chính 4kw.Máy có thể thực hiện các nguyên công phay khác nhau
bằng các loại dao phay đĩa, dao phay mặt đầu và các loại dao phay khác.Máy
có thể phay mặt phẳng, phay rãnh, phay bánh răng, doa lỗ trên các chi tiết làm
từ gang,thép,kim loại màu và chất dẻo.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
15
Hình 1.8.Máy phay mã hiệu FV 401
Trong gần chục năm gần đây, cùng với sự phát triển chung của ngành
chế tạo máy trên thế giới,ngành cơ khí chế tạo của nước ta đang chuyển sang
một giai đoạn phát triển mới đó là thời đại phát triển của cơ khí chính xác và
tự động hóa sản xuất. Để đáp ứng nhu cầu của sản xuất, nước ta đã nhập khẩu
các loại máy công cụ điều khiển bằng kỹ thuật số từ nhiều nước khác nhau
như Cộng hòa liên bang Đứcvới các hãng máy phay Hermle, Apple Gmh;
Nhật với hãng máy phay Enshu, Moriseki;Hàn Quốc với hãng máy Nam
sun,Samsung; Đài Loan với các hãng máy Full Mark, Shanxi,Yuan hang;
Trung Quốc với các hãng Dennver,Tengzhou...
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 1.9)có các
thơng số kỹ thuật chính:Hành trình bàn theo trục X 650mm, theo trục Y
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
16
400mm, theo trục Z 480 mm;tốc độ trục chính 10000v/p; công suất động cơ
7,5kw;bộ điều khiển Mitsu M64.
Mới đây, Công ty này lại chế tạo thành công máy phay CNC cao tốc và
chuyển giao sản phẩm này cho Trung tâm Nghiên cứu chuyển giao cơng nghệ
và phân tích (Sở Khoa học và Công nghệ Hà Nội).
Máy phay CNC cao tốc là máy điều khiển số hiện đại, tốc độ phay của
trục chính có thể lên đến 24 nghìn vịng/phút và tốc độ dịch chuyển khoảng
30m/phút. Ðể đạt được tốc độ phay và tốc độ chạy dao cao như vậy đòi hỏi
máy phải có kết cấu vững chãi và cần kiểm soát tốt các vấn đề điều khiển tự
động. Trong số hơn 100 công ty sản xuất máy của Ðài Loan (Trung Quốc)
cũng chỉ có gần 10% các cơng ty có đủ năng lực chế tạo chủng loại máy này.
Sản phẩm của BKMech có cấu hình tương đương với mẫu máy SD543 của
hãng Sister (Ðài Loan). Lợi ích của máy phay CNC cao tốc là giảm thời gian
gia cơng, trung bình tiết kiệm khoảng 20 đến 40% so với gia công phay thơng
thường do tốc độ cắt ngắn hơn. Ngồi ra, độ chính xác, chất lượng bề mặt gia
cơng rất cao. Thường dùng cho một số sản phẩm phức tạp như các chi tiết có
chiều sâu gia cơng lớn, sản phẩm có thành mỏng, các vật liệu có độ cứng
cao.Việc chế tạo thành công máy phay CNC cao tốc sẽ giúp Việt Nam hình
thành một nền cơng nghệ chế tạo cao cấp kèm theo các dịch vụ hoàn chỉnh,
làm thay đổi hẳn bộ mặt của ngành cơng nghiệp cơ khí chế tạo máy trong
nước. Không những thế, các ngành công nghiệp phụ trợ như: Khuôn mẫu,
nhựa, đúc, chế tạo máy... cũng dần được nâng cấp về chất lượng nhằm cung
cấp các phụ kiện cho ngành công nghiệp chế tạo máy.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
