Ảnh hưởng của chế độ cắt tới độ nhám bề mặt khi gia công trên máy phay CNC
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.06 MB, 91 trang )
Bộ giáo dục và đào tạo
Trường đại học bách khoa Hà Nội
---------------------------------
Hoàng Mạnh Cường
Ảnh hưởng của chế độ cắt tới độ nhám
bề mặt khi gia công trên máy phay CNC
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Chuyên ngành: chế tạo máy
Người hướng dẫn khoa học:
1. TS Trần Đức Quý
2. GS - TS Trần Văn Địch
Phú thọ - 2012
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu luận văn khoa học của riêng
tôi. Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là chính xác, trung thực và chưa được
ai công bố trong bất kỳ một công trình khác.
Tác giả
Hoàng Mạnh Cường
MỤC LỤC
1
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục…………………………………………………………………………........2
Danh mục các ký hiệu,chữ viết tắt…………………………………………….........4
Danh mục các bảng biểu………………………………………………………........6
Danh mục các hình vẽ đồ thị……………………………………………………......7
MỞ ĐẦU……………………………………………………...…………………......8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH CẮT KHI PHAY……………........11
1.1
Tổng quan về phay...….....…………………………………....…......11
1.1.1 Định nghĩa về phay...………………….….…………..............11
1.1.2 Các dạng dao phay chủ yếu…………….....…….........…........11
1.1.3 Đặc điểm gia công cắt gọt bằng phay…......…....…...….........13
1.1.4 Các phương pháp phay…....................................…...…........13
1.2
Công nghệ gia công trên máy phay CNC…………...………….......16
1.2.1 Các dạng điều khiển của máy phay CNC……………….…....16
1.2.2 Quy trình công nghệ gia công trên máy phay CNC…….........19
1.2.3 Phương pháp thục hiện phay trên máy phay CNC……….......20
1.2.4 Lập trình gia công trên máy phay CNC………………...........25
1.3
Các đặc trưng cơ bản khi phay bằng dao phay ngón sử dụng mảnh
cắt xoay…………………………………………………...................28
1.3.1 Độ nhám bề mặt chi tiết gia công………………...……….....28
1.4
Các đại lượng đặc trưng cơ bản xuất hiện trong quá trình cắt và
phương pháp đo đại lượng đặc trưng cơ bản…………....……......31
1.4.1 Các đại lượng đặc trưng xuất hiện trong quá trình cắt….......31
1.4.2 Phương pháp đo độ nhám bề mặt…………………....….…...35
1.5
Kết luận chương 1………………………………………………......35
CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM…………………........37
2.1 Đặt vấn đề…………………………………………………………........37
2.2 Mô hình thí nghiệm……………………………………………….........38
2
2.2.1 Thiết kế mô hình thí nghiệm……………………………........38
2.2.2 Các thông số cơ bản của hệ thống thí nghiệm……...….........39
2.2.3 Thiết bị đo……………………………………...………..........43
2.3 Nội dung thí nghiệm…………………………………...……….…........44
2.3.1 Xác định độ nhám bề mặt chi tiết sau khi gia công…............44
2.4 Xây dựng phương pháp xử lý số liệu……………………………..........44
2.5 Kết luận chương 2………………………………………………............48
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ....50
3.1 Xây dựng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm……………….........50
3.1.1 Mục đích thực hiện……………………………………….........50
3.1.2 Xây dựng sơ đồ thực nghiệm………………………….............50
3.1.3 Cơ sở chọn giá trị các thông số đầu vào………….…...…........51
3.2 Phương pháp tiến hành thí nghiệm………....…………………............53
3.2.1 Phương pháp thí nghiệm……………………………….............53
3.2.2 Thu thập kết quả thí nghiệm……………………………...........54
3.3 Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm khi phay CNC…….…..............59
3.3.1 Kết quả mô hình các đại lượng Ra,Rz…………………….........59
3.3.2 Các đại lượng Ra,Rz phụ thộc vào thời gian gia công................60
3.4 Kết luận chương 3...............................................................................62
Kết luận chung..........................................................................................63
Phụ lục :Bảng số liệu kết quả đo................................................................64
Trình tự các bước xử lý kết quả thực nghiệm...................................70
Tài Liệu tham khảo...................................................................................83
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
3
Ký hiệu
Ý nghĩa
Đơn vị
V
Vận tốc cắt
m/phút
Sz
Lượng chạy dao răng
mm/răng
B
Chiều sâu cắt đo theo phương dọc trục dao phay
mm
t
Chiều sâu cắt đo theo phương vuông góc với trục dao phay
mm
a
Chiều dày cắt
mm
b
Chiều rộng cắt
mm
z
Số răng dao phay
D
Đường kính dao phay
mm
r
Bán kính đỉnh lưỡi dao phay
mm
γ
Góc trước của lưỡi cắt
mm
α
Góc sau của lưỡi cắt
Độ
β
Góc sắc của lưỡi cắt
Độ
φ
Góc nghiêng chính
Độ
φ1
Góc nghiêng phụ
Độ
Px
Thành phần lực cắt theo phương vuông góc với phương chuyển
động của dao
N
Py
Thành phần lực cắt theo phương chuyển động của dao
N
Pz
Thành phần lực cắt theo phương dọc trục của dao
N
Ra
Sai lệch profin trung bình của bề mặt chi tiết
µm
Rz
Chiều cao nhấp nhô trung bình của bề mặt chi tiết
µm
Rt
Chiều cao nhấp nhô lớn nhất của bề mặt chi tiết
µm
T
Tuổi bền dao
Phút
τ
Thời gian gia công
Phút
Hệ số thực nghiệm xét đến ảnh hưởng của điều kiện gia công
A0
khi xây dựng mô hình nhám bề mặt phụ thuộc vào các thông số
chế độ cắt
A1, A2,
Số mũ thực nghiệm tương ứng với các thông số chế độ cắt lần
4
A3
lượt V, Sz, B
Hệ số thực nghiệm xét đến ảnh hưởng của điều kiện gia công
C0
khi xây dựng mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt phụ thuộc vào
thời gian gia công
C1
Hệ số thực nghiệm tương ứng với thời gian gia công
δA
Dung sai chi tiết
Mm
A
Kích thước chi tiết gia công
Mm
h
Khoảng giao nhau của hai bước do hai dao cùng cắt
Mm
L
Chiều dài gia công
Mm
5
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
TT
Ký hiệu
Tên bảng biểu
1
Bảng 3.1
Giá trị các thông số chế độ cắt và giá trị mã hóa
2
Bảng 3.2
Giá trị các thông số công nghệ khi phay
3
Bảng 3.3
4
Bảng 3.4
5
Bảng 3.5
6
Bảng 3.6
7
Bảng 3.7
8
Bảng 3.8
Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P1
9
Bảng 3.9
Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P2
10
Bảng 3.10
Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P3
11
Bảng 3.11
Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P4
12
Bảng 3.12
13
Bảng 3.13
Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P5
Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P6
14
Bảng 3.14
Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P7
15
Bảng 3.15
Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm điểm P8
Kết quả đo độ nhám bề mặt (Ra, Rz) phụ thuộc vào các
thông số chế độ cắt (V,S,B)
Phương trình độ nhám bề mặt (Ra, Rz) phụ thuộc vào các
thông số chế độ cắt (V,S,B)
Phương trình độ nhám bề mặt (Ra, Rz) phụ thuộc vào thời
gian gia công τ
Tổng hợp các kết quả các hệ số (C0,C1) của phương trình độ
nhám bề mặt (Ra, Rz) phụ thuộc vào thời gian gia công τ
Phương trình độ nhám bề mặt (Ra, Rz) phụ thuộc vào thông
số chế độ cắt (V,S,B) thời gian gia công τ
6
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1
Hinh1.2
Các dạng dao phay chủ yếu
Lực cắt của răng dao phay tác động lên chi tiết và sự tiếp xúc giữa bề
mặt vít me với đai ốc
Hình 1.3
Điều khiển điểm – điểm
Hình 1.4
Điều khiển đường thẳng
Hình 1.5
Điều khiển theo contour
Hình 1.6
Vùng gia công khi phay
Hình 1.7
Sơ đồ các bước khi phay
Hình 1.8
Sơ đồ ăn dao vào chi tiết
Hình 1.9
Bù chiều dài dao khi phay
Hình 1.10
Diện tích cắt thực của chi tiết diện kim loại bị cắt khi r ~ 0
Hình 1.11
Diện tích cắt thực của tiết diện kim loại bị cắt khi r
Hình 1.12
Sơ đồ xác định độ nhấp nhô tế vi
Hình 2.1
Sơ đồ thí nghiệm tổng quát
Hình 2.2
Dao phay ngón và các thông số hình học
Hình 2.3
Mẫu phôi thí nghiệm
Hình 2.4
Sơ đồ gá kẹp khi thí nghiệm
Hình 2.5
Sơ đồ đo độ nhám bề mặt
Hình 2.6
Sơ đồ thuật toán xử lý số liệu
Hình 3.1
Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm
7
Lời nói đầu
Hiện nay khối lượng sản phẩm cơ khí gia công bằng cắt gọt chiếm tỷ lệ cao nhất
trong các phương pháp gia công kim loại. Cắt gọt kim loại là một phương pháp hàng
đầu về khả năng đáp ứng độ chính xác kích thước về hình dạng và chật lượng bề mặt
chi tiết gia công. Vì vậy việc áp dụng công nghệ tiên tiến có sự trợ giúp của máy
tính được tich hợp trong máy công cụ điều khiển theo chương trình số (NC & CNC),
vật liệu dụng cụ có độ bền cao, và vật liệu gia công mới luôn là đòi hổi khách quan
của nền sản xuất công nghiệp hiện đại.
Do các điều kiện công nghệ gia công cắt gọt kim loại luôn phát triển theo hướng
hoàn thiện hơn nên các mô hình của quá trình cắt gọt kim loại, các thông số chế độ
cắt được thu thập trước đây trong các tài liệu cũ có một số phần không còn phù hợp.
Việc mô hình hóa quá trình gia công cắt gọt trong các điều kiện công nghệ mới đã,
đang và sẽ phải tiếp tục nghiên cứu.
Các mô hình về độ nhấp nhô bề mặt khi gia công trên máy CNC được nhập từ các
nước phát triển là các bản quyền của các hãng sản xuất. Khi bán máy các hãng
thường không cung cấp mô hình này. Do vậy chúng ta thường gặp những khó khăn
trong việc khai thác sử dụng có hiệu quả máy CNC như:
•
Không có các cơ sở dữ liệu để giải bài toán xác định chế độ cắt tối ưu
khi gia công trong điều kiện công nghệ cụ thể của chúng ta.
•
Nếu chúng ta có tiền để mua bản quyền thì các mô hình mua được
thường không phù hợp hoàn toàn với điều kiện sản xuất tại Việt Nam.
Nhằm góp phần giải quyết các khó khăn nêu trên trong điều kiện sản xuất cụ thể tại
Việt Nam, đề tài được tập trung nghiên cứu đi sâu vào vấn đề:
“ Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt tới độ nhám bề mặt khi gia công trên
máy phay CNC ”
8
Mục đích của đề tài
Kết quả của việc xây dựng mô hình độ nhám bề mặt ( Rz, Ra) khi phay trên máy
CNC, xây dựng các điều kiện để giải bài toán xác định chế độ cắt tối ưu khi phay
trên máy phay CNC trong từng điều kiện gia công cụ thể, góp phần sử dụng máy
phay CNC một cách hiệu quả & cũng góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật
của nguyên công phay.
Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là mối quan hệ của các đại lượng đặc trưng cho độ nhám bề
mặt chi tiết gia công với các thông số của chế độ cắt ( Rz, Ra) khi phay trên máy
phay CNC trong điều kiện gia công cụ thể như sau:
+ Máy phay CNC vạn năng Ecomill 350
+ Dao phay ngón sử dụng mảnh cắt xoay (mảnh hợp kim Max. Depth of cut 09R–
Nhật Bản)
+ Vật liệu gia công: Thép C45
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu là kết hợp giữa sự suy diễn lý thuyết và thực nghiệm.
Trước tiên là thu thập, phân tích sử lý các thông tin tiên niệm sau đó dưa ra các giải
pháp khoa học rồi dùng thực nghiệm kiểm chứng các giả thuyết đó.
- Nghiên cứu bằng thực nghiệm dựa trên cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm, xây
dựng hệ thống thí nghiệm ổn định có sử dụng các thiết bị đo hiện đại.
- Các kết quả nghiên cứu được áp dụng cho thực tế sản xuất qua đó đánh giá được
hiệu quả của vấn đề nghiên cứu.
9
Nội dung luận văn
Toàn bộ nội dung chính luận văn được chia làm 4 chương :
Chương 1: Tổng quan quá trình cắt khi phay.
Chương 2: Xây dựng hệ thống thực nghiệm.
Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm và đánh giá kết quả.
Kết luận chung và hướng nghiên cứu tiếp theo.
Phụ lục
Tài liệu tham Khảo
Tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS Trần Văn Địch, TS Trần Đức Quý những
người thầy đã tận tâm truyền đạt kiến thức và có những chỉ dẫn quý báu giúp tôi
hoàn thành bản luận văn này. Bên cạnh đó tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo
trường Cao Đẳng CNQP, các thầy cô giáo của bộ môn công nghệ chế tạo máy - khoa
cơ khí - trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội và các đồng nghiệp đã hợp tác đầy hiệu
quả giúp tôi nghiên cứu đề tài này. Trong bản luận văn này chắc hẳn còn nhiều thiếu
sót, tôi rất mong các thầy cô và các bạn đồng nghiệp góp ý, bổ xung để luận văn này
đạt đươc kết quả cao hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
Phú Thọ, ngày
tháng
năm
Tác giả
Thạc sĩ Hoàng Mạnh Cường
10
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH CẮT KHI PHAY
1.1 Tổng quan về phay
1.1.1 Định nghĩa về phay
Phay là phương pháp gia công cắt gọt bằng dụng cụ cắt có lưỡi được dùng
phổ biến trong gia công cắt gọt kim loại. Quá trình cắt do phay là không liên tục do
dao phay thông thường có nhiều lưỡi nên quá trình cắt được tiến hành lần lượt theo
từng lưỡi gây nên các va đập trong quá trình gia công.
Độ chính xác đạt được bằng các phương pháp phay không cao hơn cấp 4 ÷ 3
và chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt Ra = 3,2 ÷ 0,2 (µm). Khi gia công mặt phằng,
phay là phương pháp gia công có năng suất cao nhất. Phay có khả năng thay thế
hoàn toàn phương pháp bào trong sản xuất hàng loạt.
1.1.2 Các dạng dao phay chủ yếu
Bằng phương pháp phay, người ta có thể gia công mặt phẳng, mặt định hình
phức tạp, rãnh then, trục then hoa, bánh răng, cắt ren…
Có rất nhiều các kiểu dao phay khác nhau ( Hình 1.1 )
-
Dao phay trụ răng xoắn. ( Hình 1.1a)
-
Dao phay mặt đầu. (Hình 1.1b)
-
Dao phay đĩa. (Hình 1.1c)
-
Dao Phay đĩa cắt đứt. (Hình 1.1d)
11
-
Dao phay ngón. (Hình 1.1e)
-
Dao phay góc. (hình 1.1g)
-
Dao phay định hình. (Hình 1.1h)
12
Hình 1.1: Các dạng dao phay chủ yếu
1.1.3 Đặc điểm gia công cắt gọt bằng dao phay
Do có một số lưỡi cắt cùng tham gia cắt nên năng suất cao hơn phương pháp
tiện. Lưỡi cắt của dao phay làm việc không liên tục, cùng khối lượng thân dao lớn
nên điều kiện truyền nhiệt tốt. Do vậy dao lâu mòn hơn và có thể gia công trong điều
kiện cắt gọt khó khăn.
13
Diện tích cắt khi phay thay đổi, do vậy lực cắt thay đổi gây ra rung động
trong quá trình cắt.
Do lưỡi cắt làm việc gián đoạn gây ra va đập và rung động, nên khả năng tồn
tại lẹo dao ít. Tuy nhiên hiện tượng va đập trong quá trình cắt cũng là nhân tố làm
giảm độ chính xác và chất lượng bề mặt chi tiết gia công.
Ngoài các hình thức mòn dao tương tự như ở nguyên công tiện, khi phay xuất
hiện hiện tượng vỡ dao do va đập.
1.1.4 Các phương pháp phay
a. Phay thuận
-
Định nghĩa: Phay thuận là phương pháp trong đó véc tơ tốc độ cắt V của dao ở
điểm tiếp xúc giữa dao và bề mặt đã gia công cùng chiều với chiều chuyển động của
bàn máy mang chi tiết gia công.
-
Ưu điểm: Chiều dài cắt thay đổi từ amax đến amin, do đó ở thời điểm lưỡi cắt tiếp
xúc gia công không xẩy ra hiện tượng trượt, vì vậy dao đỡ mòn và tuổi bền của dao
có thể được nâng cao. Khi gia công, thành phần lực cắt Pn có chiều cùng với chiều
của lực kẹp chi tiết gia công nên tăng độ cứng vững của hệ thống công nghệ, do đó
giảm rung động khi phay (Hình 1.2a).
- Nhược điểm: Tại thời điểm đầu tiên khi dao chạm vào chi tiết gia công thì chiều
dày cắt a = amin nên xảy ra va đập đột ngột, răng dao dễ bị mẻ và rung động tăng lên.
Thành phần lực cắt ngang Pn đẩy chi tiết theo chiều chuyển động chạy dao S nên sự
tiếp xúc giữa bề mặt ren của vít me truyền lực và đai ốc có thể không liên tục. Điều
này làm cho bàn máy chuyển động bị giật cục do đó sinh ra rong động.
Nếu ta cắt với chiều dày cắt a thật mỏng thì lực và đập và thành phần lực Pn nhỏ, do
đó ảnh hưởng rung động không đáng kể lắm. Mặt khác, vì không có hiện tượng trượt
14
giữ lưỡi cắt và bề mặt chi tiết, do đó tăng độ bõng bề mặt chi tiết gia công và tăng
được tuổi thọ của dao.
Trong thực tế người ta sử dụng phương pháp này khi gia công tinh.
b. Phay nghịch
-
Định nghĩa: Phay thuận là phương pháp trong đó véc tơ tốc độ cắt V của dao ở
điểm tiếp xúc giữa dao và bề mặt đã gia công ngược chiều với chiều chuyển động
của bàn máy mang chi tiết gia công. (Hình 1.2b)
- Ưu điểm: Thành phần lực Pn có tác dụng khử khe hở giữa vít me và đai ốc do đó
giảm được đáng kể sự rung động
- Nhược điểm: Tại thời điểm đầu tiên khi dao chạm vào chi tiết gia công thì chiều
dày cắt a = 0 nên xảy ra sự trượt lưỡi cắt và bề mặt gia công do đó giảm độ bóng bề
mặt và tuổi thọ của dao.
15
S
Khe hở do
lực Pn gây ra
Hinh1.2: Lực cắt của răng dao phay tác động lên chi tiết và sự tiếp xúc giữa bề mặt
vít me với đai ốc
Lực cắt Pr trong quá trình cắt có xu hướng nâng chi tiết gia công lên gây
rarung động, vì vậy đòi hỏi lực kẹp lớn hơn khi phay thuận.
Khi gia công thô, đặc biệt là các phôi đúc có lớp vỏ cứng, người ta thường
dùng phương pháp phay ngịch. Do chiều dày cắt thay đổi tử amin đến amax nên dao
không phải tiếp xúc với lớp vỏ cứng khi vào gia công nên dao tránh được sứt mẻ khi
vào cắt. Tuổi thọ của dao được cải thiện đáng kể.
16
Trong thực tể, phay nghịch thường được dùng để gia công thô.
1.2 Công nghệ gia công trên máy phay CNC
1.2.1 Các dạng điều khiển của máy phay CNC
Cũng như các máy công cụ điều khiển số khác, máy phay CNC có khả năng gia công
được các bề mặt khác nhau như các lỗ, mặt phẳng, các mặt định hình v.v…Do đó
các dạng điều khiển của máy cũng được chia ra than: điều khiển điểm – điểm, điều
khiển theo đường thẳng và điều khiển theo contour ( điều khiển biên )
a. Điều khiển điểm – điểm
Điều khiển điểm – điểm ( hay điều khiển theo vị trí ) được dùng để gia công các lỗ
bằng phương pháp khoan , khoét,doa và cắt ren lỗ. Chi tiết gia công được gá cố định
trên bàn máy, dụng cụ cắt thực hiện chạy dao nhanh đến các diểm đã lập trình.
Trong hành trình này, dao không cắt vào chi tiết.Khi đạt tới các điểm đích, quá trình
gia công được thực hiện theo chế độ cắt đã được lập trình. (Hình 1.3)
Y
A
B
C
YB
45°
YA
A
XA
XB
Hình 1.3: Điều khiển điểm – điểm
17
X
b. Điều khiển đường thẳng
Điều khiển đường thẳng là dạng điều khiển thường được dùng khi gia công rãnh,
mặt phẳng, mặt bậc… trong các nguyên công phay. Quĩ đạo chuyển động của dao
khi cắt gọt là một đường thẳng song song với một trong các trục tọa độ của
máy.(Hình 1.4)
Y
A
B
YA
0
XA
XB
X
Hình 1.4:Điều khiển đường thẳng
c. Điều khiển biên dạng
Điều khiển theo biên dạng ( theo contour ) là dạng điều khiển nhờ vào các chuyển
động nội suy đồng thời của các bàn trượt máy theo 2 hoặc nhiều trục và mối quan hệ
giữa các chuyển động của các trục này là một hàm số trong mặt phẳng hoặc có thể
trong không gian.
Tùy theo số trục được điều khiển đồng thời khi gia công người ta phân biệt: điều
khiển contour 2D,diều khiển contour 2 1/2D và điều khiển contour 3D ( Hình 1.5)
18
Y
Z
Y
X
H
h
X
Z
Y
Z
h
H
X
Hình 1.5: Điều khiển theo contour
* Điều khiển contour 2D
Điều khiển contour 2D cho phép thực hiện nội suy chạy dao theo hai trục đồng thời
trong một mặt phẳng gia công.
Ví dụ: Trong mặt phẳng XY ( Hình 1.5a), trục thứ ba Z được cố định. Có thể jieeur
rõ hơn khi trên máy phay CNC có 3 trục: 2 trục được sử dụng để phay contour (
Hình 1.5a),còn trục thứ ba Z được cố định.
* Điều khiển contour 2 1/2D
Điều khiển contour 2 1/2D cho phép nội suy lượng chạy dao đồng thời theo 2 trục
nào đó để gia công bề mặt trong một mặt phẳng nhất định. Trên máy phay CNC có 3
trục X, Y, Z ta sẽ điều khiển được đồng thời X, Y. (Hình 1.5b).Trên các máy phay
19
CNC điều này có nghĩa là chiều sâu cắt có thể được thực hiện theo bất kỳ một trục
nào đó trong 3 trục, còn 2 trục kia để phay contour. Như vậy vai trò của các trục có
thể hoán đổi cho nhau.
* Điều khiển contour 3D
Điều khiển contor 3D cho phép nội suy đồng thời chạy dao theo cả 3 trục X, Y,
Z(cả 3 trục chuyển động hòa hợp với nhau hay có quan hệ ràng buộc hàm số) ( Hình
1.5c).Ta thấy contour được gia công do cả 3 lượng chạy dao theo 3 trục X, Y, Z tạo
thanh. Điều khiển contour 3D được ứng dụng để gia công bề mặt không gian của các
khuôn mẫu, gia công các chi tiết có bề mặt gia công phức tạp.
1.2.2 Quy trình công nghệ gia công trên máy phay CNC
Quy trình công nghệ gia công trên máy phay CNC được chia ra các bước,
nhưng các bước ở đây lại phải chia ra các lớp cắt và mỗi lớp cắt được thực hiện tsau
mỗi quỹ đạo dịch chuyển của dụng cụ cắt.
Chương trình điều khiển là tập hợp tất cả các lệnh dịch chuyển và các điều
khiển công nghệ do bộ điều khiển của máy cung cấp.
Lập chương trình điều khiển cho máy phay CNC theo kết cấu công nghệ và
theo điều kiện sản xuất.
Chọn phôi, quy trình công nghệ, dụng cụ cắt, đồ gá và cấu trúc các nguyên
công.
Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trên máy CNC bao gồm 3 giai
đoạn sau đây:
a. Lập tiến trình công nghệ
Nhiệm vụ của lập tiến trình công nghệ gồm :
-
Đánh giá khả năng gia công chi tiết trên máy CNC theo kết cấu công nghệ và
theo điều kiện sản xuất.
20
-
Chọn phôi, quy trình công nghệ, dụng cụ cắt, đồ gá và cấu trúc các nguyên
công.
-
Nghiên cứu tính công nghệ của chi tiết và tiêu chuẩn hóa các thông số như
chuẩn kích thước hoặc bán kính.
-
Xác định yêu cầu về lượng dư và các kích thước chính đối với các mặt chuẩn.
-
Lập tiến trình gia công chi tiết ( phân các bề mặt theo loại để chọn máy gia
công ).
-
Tính toán và lựa chọn phương pháp gá đặt, đồ gá cần thiết.
-
Xác định dụng cụ cắt và chọn chúng theo từng loại.
b. Thiết kế nguyên công
Nhiệm cụ của thiết kế nguyên công gồm:
-
xác định nội dung nguyên công, chia nguyên công ra các bước và các vị trí, cụ
thể thể hóa phương pháp kẹp chi tiết.
-
Chia các lớp cắt, chọn dụng cụ cắt, chuẩn bị phương pháp điều chỉnh máy và
điều chỉnh dao.
c. Lập trình gia công
Lập trình gia công gồm các nội dung sau:
-
Tính toán các quỹ đạo chuyển động của dao sau khi xác định tọa độ của các
điểm.
-
Lập trình và ghi vào bộ nhớ của bộ điều khiển máy.
-
Kiểm tra chương trình, sửa lỗi chương trình, chạy thử và gia công thử chi tiết.
1.2.3 Phương pháp thực hiện phay trên máy phay CNC
a. Vùng gia công
Vùng gia công khi phay được chia ra như sau:
21
-
Vùng gia công hở ( Hình 1.6a, b ,c).Đối với vùng gia công hở thì dao không
bị hạn chế khi dịch chuyển dọc theo trục của nó hoặc trong mặt phẳng vuông góc với
trục dao.
-
Vùng gia công nửa hở ( Hình 1.6d). Đối với vùng gia công này thì dao bị hạn
chế khi dịch chuyển dọc hoặc trong mặt phẳng vuông góc với trục dao của nó.
-
Vùng gia công kín ( Hình 1.6c). Trong trường hợp này thì dao bị hạn chế theo
tất cả các phương khi nó dịch chuyển.
S
n
S
n
S
n
a
c
b
S
n
S
n
d
f
e
Hình 1.6: Vùng gia công khi phay
-
Vùng gia công tổ hợp ( Hình 1.6f). Vùng gia công được tạo than từ các vùng
gia công trên.
b. Lượng dư phay
22
Lượng dư phay có thể xác định theo bằng phương pháp tính toán. Khi xác định
lượng dư gia công tinh cần tính đến quy luật cắt khi phay.
c. Sơ đồ các bước khi phay
* Quỹ đạo của dao
Khi thực hiện nguyên công phay trên máy phay CNC người ta có thể áp dụng
các phương pháp dịch chuyển của dao sau đây ( Hình 1.7)
Dao dịch chuyển theo quỹ đạo Zic zăc ( Hình 1.7a, b, c).Hiện nay sơ đồ này
đang được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, cách dịch chuyển có nhược điểm chính là
tính chất của quá trình phay thay đổi ( lúc phay thuận, lúc phay nghịch ) dẫn đến lực
cắt thay đổi ảnh hưởng xấu đến độ chính xác và chất lượng bề mặt.
Sơ đồ chạy dao Zic zăc có 3 loại;
-
Không ăn dao dọc theo contour ( Hình 1.7a)
-
Ăn dao dọc theo contour chi tiết ( Hình 1.7b)
-
Bước đầu tiên là ăn dao sơ bộ dọc theo contour chi tiết ( Hình 1.7c). Sơ đồ
trên Hình 1.7c tạo điều kiện thuận lợi cho việc ăn dao ở cuối của mỗi bước
Dao dịch chuyển theo quỹ đạo dạng lò xo ( Hình 1.7d, e).Theo sơ đồ này thì dao có
quỹ đạo chuyển động đường vòng từ trong ra ngoài ( Hình 1.7d) hoặc từ ngoài vào
trong ( Hình 1.7e).Quỹ đạo chuyển động của dao theo dạng lò xo có ưu điểm là bản
chất của quá trình phay không thay đổi ( luôn luôn là phay thuận hay phay nghịch
),do đó quá trình cắt ổn định.
Dao dịch chuyển theo quỹ đạo răng lược ( Hình 1.7f, g, h). Theo phương pháp địch
chuyển này thì bản chất của quá trình phay cũng thay đổi. Sau mỗi lần ăn dao ( theo
chiều mũi tên đậm) dao lùi xa khỏi mặt gia công một đoạn rồi chạy nhanh về vị trí
xuất phát ban đầu để thực hiện các bước cắt tiếp theo.
* Khoảng cách giữa hai bước kề nhau
23
Khoảng cách giữa hai bước kề nhau chính là chiều sâu cắt khi phay.
Khoảng
cách giữa hai bước kề nhau lớn nhất tmax được tính theo công thức sau đây ( Hình
1.7e)
tmax = D – 2r – h
tmax
(1.1)
d
a
c
b
1
8
6
11
16
11
4
9
14
0
5
10
15
r
3
e
f
2
17
1
10
1
7
14
12
9
6
11
5
4
16
3
8
12
13 14
2
13
0
Hình 1.7: Sơ
6
11
9
4
5
10
15
8
3
0
g
h
* Phương pháp ăn dao vào chi tiết ( Hình 1.8)
24
đồ các bước khi phay
