Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chi phí điện năng riêng và chất lượng bề mặt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

LÊ QUỐC MINH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ
ĐẾN CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT
GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC FNC - 125

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

HÀ NỘI, 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

LÊ QUỐC MINH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ
ĐẾN CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT
GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC FNC - 125

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Mã số: 60.52.01.03

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS. LÊ VĂN THÁI

HÀ NỘI, 2016


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các nội
dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chƣa cơng bố dƣới
bất kỳ hình thức nào trƣớc đây. Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ
cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá đƣợc chính tác giả thu thập từ các
nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Ngồi ra, trong luận văn cịn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng
nhƣ số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú
thích nguồn gốc.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin hồn tồn chịu trách
nhiệm về nội dung luận văn của mình.
Hà Nội, ngày...... tháng....... năm 2016
Tác giả luận văn

LÊ QUỐC MINH


ii

LỜI CẢM ƠN
Qua quá trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn, em xin kính
gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến:
Thầy PGS.TS. Lê Văn Thái - Thầy hƣớng dẫn thực hiện luận văn đã
tận tình chỉ dạy, tạo điều kiện và động viên em trong suốt q trình thực hiện.
Q thầy cơ tham gia trong công tác giảng dạy và hƣớng dẫn em cũng
nhƣ lớp cao học kỹ thuật cơ khí K22B - Đại học Lâm Nghiệp.
Quý thầy, cô giảng dạy tại khoa Cơ điện - Cơng trình, phịng Đào tạo
Sau Đại học - Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp đã giúp đỡ ngƣời thực hiện trong
thời gian học tập và nghiên cứu tại trƣờng.
Kính chúc Quý thầy, cô dồi dào sức khỏe.
Hà Nội, ngày...... tháng....... năm 2016
Tác giả luận văn

LÊ QUỐC MINH


iii

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................ vii
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................. ix
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................ xi
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu ........................................................ 1

2. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ..................................... 2
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................. 3
1.1. Tổng quan về công nghệ CNC ............................................................... 3
1.1.1. Giới thiệu chung về công nghệ CNC............................................... 3
1.1.2. Máy công cụ điều khiển số ............................................................. 5
1.1.2.1. Các hệ thống dữ liệu cần nạp cho máy công cụ điều khiển số 5
1.1.2.2. Chuyển động của các trục và khái niệm về hệ tọa độ............... 6
1.1.3. Khái quát về hệ thống điều khiển CNC ......................................... 10
1.1.3.1. Khái niệm hệ điều khiển số..................................................... 10
1.1.3.2. Các dạng điều khiển số ........................................................... 10
1.1.3.3. Hệ điều khiển CNC ................................................................. 10
1.1.3.4. Một số hệ điều hành ................................................................ 12
1.1.4. Các chỉ tiêu gia cơng của máy CNC .............................................. 12
1.1.4.1. Thơng số hình học................................................................... 12
1.1.4.2. Thơng số gia cơng ................................................................... 12
1.1.4.3. Độ chính xác của máy CNC ................................................... 14


iv

1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy phay CNC ............................... 15
1.2.1. Trên thế giới................................................................................... 15
1.2.2. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy phay kim loại ở trong nƣớc...... 22
1.3. Tổng quan về gia công cắt gọt bằng phay ............................................ 27
1.4. Kết luận chƣơng 1 ................................................................................ 31
Chƣơng 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ................................................................................................. 33
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................. 33
2.2. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu ............................................................ 33
2.2.1. Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài.................................................... 33

2.2.2. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 36
2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 37
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................................... 37
2.4.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết ................................................ 37
2.4.2. Phƣơng pháp kế thừa ..................................................................... 37
2.4.3. Phƣơng pháp qui hoạch thực nghiệm ............................................ 37
2.4.4. Phƣơng pháp giải bài toán tối ƣu đa mục tiêu ............................... 41
Chƣơng 3. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN DỀ NGHIÊN CỨU ..................... 43
3.1. Động học và động lực học quá trình cắt gọt trên máy phay ................ 43
3.1.1. Động học của quá trình cắt ............................................................ 43
3.1.1.1. Chế độ cắt khi phay................................................................. 43
3.1.1.2. Thơng số hình học lớp cắt khi phay ........................................ 45
3.1.2. Động lực học của quá trình cắt ...................................................... 51
3.1.2.1. Lực cắt khi phay...................................................................... 51
3.1.2.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến lực cắt khi phay ............................ 52
3.2. Chi phí điện năng riêng và các yếu tố ảnh hƣởng ................................ 62
3.2.1. Chi phí điện năng riêng ................................................................. 62


v

3.3.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến chi phí điện năng riêng ....................... 63
3.3. Độ nhám bề mặt chi tiết máy................................................................ 64
3.3.1. Khái niệm....................................................................................... 64
3.3.2. Ảnh hƣởng của độ nhám bề mặt. ................................................... 65
3.3.3. Các chỉ tiêu đánh giá độ nhám bề mặt ........................................... 67
3.3.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt .................................. 70
3.4. Tối ƣu hóa quá trình cắt gọt ................................................................. 73
3.4.1. Các phƣơng pháp tối ƣu hóa q trình gia cơng cắt gọt ................ 74
3.4.1.1. Tối ƣu hóa tĩnh ........................................................................ 74

3.4.1.2. Tối ƣu hóa động ...................................................................... 75
3.5. Kết luận chƣơng 3 ................................................................................ 76
Chƣơng 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM................................................. 78
4.1. Mục tiêu thực nghiệm và các tham số điều khiển ................................ 78
4.1.1. Mục tiêu thực nghiệm .................................................................... 78
4.1.2. Các tham số điều khiển và khoảng giới hạn của chúng ................ 78
4.2. Thiết bị đo và phƣơng pháp đo............................................................. 78
4.2.1. Thiết bị đo ...................................................................................... 78
4.2. Phƣơng pháp đo .................................................................................... 80
4.3. Kết quả thí nghiệm thăm dị ................................................................. 83
4.3.1. Xét đại lƣợng nghiên cứu là độ nhám bề mặt Ra. ........................ 83
4.3.2. Xét đại lƣợng nghiên cứu là chi phí điện năng riêng Nr. ............. 85
4.4. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố .......................................................... 86
4.4.1. Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt và chi phí điện
năng riêng ................................................................................................ 86
4.4.2. Ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao đến độ nhám bề mặt và chi phí
điện năng riêng ........................................................................................ 90


vi

4.4.3. Ảnh hƣởng của chiều sâu cắt tới độ nhám bề mặt và chi phí điện
năng riêng ................................................................................................ 94
4.5. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố ............................................................. 99
4.5.1. Vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các yếu tố ảnh hƣởng ... 99
4.5.2. Thành lập ma trận thí nghiệm ..................................................... 100
4.5.3. Tiến hành thí nghiệm theo ma trận Harley với số lần lặp lại của
mỗi thí nghiệm m = 3............................................................................ 101
4.5.4. Xác định mơ hình tốn của hàm độ nhám bề mặt Ra ................. 101
4.5.5. Xác định mô hình tốn của hàm chi phí điện năng riêng ........... 103

4.5.6. Chuyển phƣơng trình hồi quy của các hàm mục tiêu về dạng thực ... 104
4.6. Xác định các thông số công nghệ tối ƣu ............................................ 105
4.6.1. Lựa chọn phƣơng pháp giải bài toán tối ƣu đa mục tiêu ............. 105
4.6.2. Xác định giá trị tối ƣu của các thông số V, S và t ...................... 105
4.7. Thực nghiệm gia công chi tiết với các thông số tối ƣu ...................... 108
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................... 109
1. Kết luận.................................................................................................. 109
2. Khuyến nghị .......................................................................................... 110
TÀI LIÊU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Tên

Đơn vị

Nr

Chi phí điện năng riêng

Wh/cm3

Nđ

Cơng suất chi phí của động cơ

kW

Tcv

Thời gian làm việc để thực hiện đƣợc khối lƣợng công việc

giây

Nc

Công suất của máy

kW

m

Hiệu suất của máy

Kt

Hệ số quá tải cho phép

Pz

Lực tiếp tuyến

N

Py

Lực hƣớng kính

N

Px

Lực chạy dao

N

Vz

Tốc độ cắt

vịng/ph

Vx

Tốc độ chạy dao

m/ph

Cp

Hệ số phụ thuộc tính chất của vật liệu gia công

Cv

Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công

Ra

Sai lệch trung bình số học của profin (độ nhám bề mặt gia cơng)

Rz

Chiều cao nhấp nhơ trung bình của profin

Vc

Vận tốc cắt

vg/ph

fz

Lƣợng ăn dao

mm/ph

t

Chiều sâu cắt

mm

hz

Mức độ mòn mặt sau của dao cắt



Góc nghiêng chính

Độ

1

Góc nghiêng phụ

Độ



Góc mũi dao

Độ



Góc trƣớc

Độ



Góc sau chính

Độ



Góc cắt

Độ



Góc sắc

Độ

m


viii
c

Số lƣợng nhóm

K

Khoảng chia nhóm

a

Số tổ đƣợc chia

n

Số lần thí nghiệm

xmax, min

Trị số thu nhập lớn nhất, bé nhất của đại lƣợng nghiên cứu

St

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 tƣơng đối

Ῡ

Giá trị trung bình của đại lƣợng nghiện cứu

Gtt

Tính đồng nhất theo tiêu chuẩn Kohren

S2max

Phƣơng 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


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG

STT

Tên bảng

Trang

2.1. Thông số kỹ thuật của máy phay CNC FNC - 125

34

2.2. Thành phần hóa học của thép C45

35

3.1. Xác định hệ số cv

55

3.2. Các giá trị thông số độ nhám bề mặt (TCVN 2511 - 78)

69

3.3. Các giá trị tiêu chuẩn của Ra và RZ

70

4.1. Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm của Ra

84

4.2. Các đặc trƣng của phân bố thực nghiệm

84

4.3. Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm của Nr.

85

4.4. Các đặc trƣng của phân bố thực nghiệm

85

4.5.

Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hƣởng của vận tốc cắt tới độ
nhám bề mặt Ra và chi phí điện năng riêng Nr.

87

4.6.

Tổng hợp các giá trị tính tốn của hàm độ nhám bề mặt khi vận
tốc cắt thay đổi.

87

4.7.

Tổng hợp các giá trị tính tốn của hàm độ chi phí điện năng
riêng khi vận tốc cắt thay đổi

89

4.8.

Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao
đến độ nhám bề mặt Ra và chi phí điện năng riêng.

90

4.9.

Tổng hợp các giá trị tính tốn của hàm độ nhám bề mặt khi
lƣợng chạy dao thay đổi

91

4.10.

Tổng hợp các giá trị tính tốn của hàm chi phí điện năng riêng
khi lƣợng chạy dao thay đổi

93

4.11.

Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hƣởng của chiều sâu cắt tới độ
nhám bề mặt Ra và chi phí điện năng riêng Nr

94

4.12.

Tổng hợp các giá trị tính toán của hàm độ nhám bề mặt khi
chiều sâu cắt thay đổi

95

4.13.

Tổng hợp các giá trị tính tốn của hàm chi phí điện năng riêng
khi chiều sâu cắt thay đổi

97

x

4.14. Mã hố của các thơng số đầu vào

100

4.15. Ma trận thí nghiệm Hartley

100

4.16. Tổng hợp các giá trị xử lý đƣợc của hàm độ nhám bề mặt Ra

101

4.17.

Tổng hợp các giá trị xử lý đƣợc của hàm chi phí điện năng
riêng Nr

4.18. Kết quả thí nghiệm phay chi tiết theo chế độ tối ƣu

103
108


xi

DANH MỤC CÁC HÌNH

STT

Tên hình

Trang

1.1. Ký hiệu các trục tọa độ trên máy CNC

7

1.2. Các trục tọa độ trên máy CNC

9

1.3. Các dạng dao phay chủ yếu

29

1.4. Phay thuận

31

1.5. Phay nghịch

31

2.1. Máy phay CNC FNC - 125

33

2.2. Cấu tạo và thống số cơng nghệ dao phay dùng làm thí nghiệm

36

2.3. Khuôn đúc Roto 117

36

2.4. Tấm đế trên và chi tiết gia công

36

3.2. Thông số lớp cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu

44

3.3. Thông số lớp cắt khi phay (phay bằng dao trụ)

45

3.4. Phay đối xứng

46

3.5. Phay không đối xứng

46

3.6. Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay trụ

47

3.7. Chiều dày cắt a, chiều rộng cắt b khi phay mặt đầu

49

3.8. Các thành phần lực cắt khi phay

51

3.9. Ảnh hƣởng của vật liệu dao tới lực cắt

56

3.10.

Lực cắt PZ phụ thuộc vào tốc độ cắt v và góc trƣớc γ khi gia công
thép 40X với chiếu dày cắt a = 0,2 mm và bề rộng cắt b = 4mm.

57

3.11. Lực cắt PZ phụ thuộc vào v khi gia công gang

58

3.12. Chiều dài đoạn tiếp xúc của dao và chi tiết theo mặt sau

58

3.13. Ảnh hƣởng của góc nghiêng λ đến các lực cắt PZ, PY, PX

60

3. 14. Ảnh hƣởng của vật liệu dao đến lực cắt

61

3.15. Các loại nhấp nhô trên bề mặt chi tiết

65

3.16. Ảnh hƣởng đến tính chống mòn

65

3.17. Ảnh hƣởng đến độ bền mỏi của chi tiết

66

3.18. Ảnh hƣởng đến tính chống ăn mịn

66


xii

3.19. Ảnh hƣởng đến tính chống ăn mịn

67

3.20. Prơphin bề mặt

68

3.21. Prơphin bề mặt

68

3.22. Kí hiệu độ bóng theo Ra và Rz

69

3.23.

Ảnh hƣởng của tốc độ cắt đến độ nhám bề mặt khi gia công
Thép.

71

3.24. Ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao S tới chiều cao nhấp nhô tế vi Rz.

72

3.25. Sơ đồ áp dụng tối ƣu hóa q trình cắt gọt trong sản xuất.

73

4.1. Thiết bị đo Fluke nối máy tính

79

4.2. Máy đo nhám TR 200

79

4.3. Thiết kế chi tiết và lập chƣơng trình trên máy tính

80

4.4. Cài đặt chế độ cắt

80

4.5. Chạy mơ phỏng chƣơng trình phay chi tiết

81

4.6. Xuất code sang CIMCO

81

4.7. Gá đặt chi tiết và lắp dao cắt

82

4.8. Set tâm phơi

82

4.9. Đo chi phí điện năng riêng

83

4.10. Đồ thị ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt

88

4.11. Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến chi phí điện năng riêng

90

4.12. Đồ thị ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao S đến độ nhám bề mặt Ra

92

4.13. Đồ thị ảnh hƣởng của lƣợng chay dao tới Nr

94

4.14. Đồ thị ảnh hƣởng của chiều sâu cắt t cắt đến độ nhám bề mặt Ra

96

4.15.

Đồ thị ảnh hƣởng của chiều sâu cắt t đến chi phí điện năng
riêng Nr

98

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu
Trong giai đoạn đất nƣớc đang trên con đƣờng đổi mới, để thực hiện
đƣợc mục tiêu “Cơng nghiệp hố, hiện đại hố Đất nƣớc”, đƣa nƣớc ta trở
thành nƣớc cơng nghiệp vào năm 2020 thì việc phát triển khoa học cơng
nghệ nói chung và khoa học cơng nghệ trong cơ khí nói riêng càng trở nên
quan trọng và cấp thiết hơn bao giờ hết. Trong những năm gần đây, sự phát
triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật đã thúc đẩy các ngành công
nghiệp sản xuất tự động phát triển theo. Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, sự
ra đời của máy cơng cụ điều khiển bằng chƣơng trình số với sự trợ giúp của
máy tính, gọi tắt là máy CNC (Computer Numerical Control), đã đƣa
ngành cơ khí chế tạo sang một thời kỳ mới, thời kỳ sản xuất hiện đại. Sử
dụng máy điều khiển số CNC cho phép giảm khối lƣợng gia cơng chi tiết,
nâng cao độ chính xác gia cơng, mở rộng phạm vi cơng nghệ nhƣ có thể gia
cơng đƣợc các bề mặt phức tạp.
Tuy nhiên, cịn có những khó khăn về hiệu quả kinh tế khi sử dụng các
máy và thiết bị này bởi vì các nguyên nhân sau:
- Việc chuyển giao công nghệ chƣa đầy đủ.
- Đầu tƣ thiếu đồng bộ, nhập nhiều chủng loại và thế hệ máy khác nhau.
- Chƣa chủ động đƣợc về bảo dƣỡng, bảo trì máy.
- Sử dụng chế độ cơng nghệ chƣa hợp lý.
- Do đó hiệu quả khai thác, sử dụng máy cịn hạn chế.
Với tinh thần đó, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công
nghệ đến chi phí điện năng riêng và chất lượng bề mặt gia công trên máy
phay CNC FNC - 125” là cần thiết, góp phần vào việc nâng cao hiệu quả khai
thác, sử dụng máy phay CNC trong đào tạo và gia cơng cơ khí.

2

2. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
 Ý nghĩa khoa học
Bằng phƣơng pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực
nghiệm, luận văn xây dựng đƣợc các mơ hình tốn học mơ tả mối quan hệ
giữa các thông số công nghệ với chi phí điện năng riêng và độ nhám bề mặt
làm cơ sở cho việc lựa chọn chế độ cắt hợp lý khi gia công trên máy phay
CNC FNC 125.
 Ý nghĩa thực tiễn
- Làm cơ sở cho việc nghiên cứu các khía cạnh khác của q trình cắt.
- Giúp cho việc lựa chọn các thông số công nghệ tối ƣu khi lập trình gia
cơng trên máy phay CNC, góp phần nâng cao năng suất và hạ giá thành sản
phẩm.


3

Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan về công nghệ CNC
1.1.1. Giới thiệu chung về công nghệ CNC
Vào cuối những năm 40 học viện công nghệ MIT Hoa Kỳ bắt đầu thực
hiện đề án nghiên cứu về kỹ thuật điều khiển số. Năm 1953 công bố sáng chế
máy phay điều chỉnh theo chƣơng trình số NC. Vào năm 1959 triển lãm máy
công cụ tại Paris trƣng bày những chiếc máy phay NC đầu tiên của châu Âu.
Năm 1960 các hệ điều khiển số đƣợc chế tạo tƣơng ứng với trình độ kỹ
thuật của các cơng nghệ bóng đèn điện tử và rơle (cơ/điện/thuỷ lực), máy kích

thƣớc lớn, rất nhạy cảm với các điều kiện môi trƣờng khác nhau và giá cả thì
rất đắt đỏ. Vì vậy máy không đƣợc sử dụng rộng rãi.
Từ sau những năm 1960, bóng đèn điện tử đƣợc thay dần bằng các
phần tử bán dẫn rời rạc, đi ốt, và tranzito ( đèn 3 cực), thế nhƣng những linh
kiện đơn lẻ vẫn đòi hỏi có thể tích chiếm chỗ đủ lớn, cịn rất nhiều mối hàn và
các ổ cắm, các ghép nối vừa tốn kém khi chế tạo vừa hạn chế độ tin cậy khi
vận hành điều khiển. Những thông tin điều khiển đƣợc ghi trên băng đục lỗ
nên dung lƣợng thấp và phải đọc từng bƣớc trong q trình gia cơng, khi gia
công nhiều chi tiết giống nhau vẫn phải đọc băng đục lỗ cho từng lần gia
công. Khi thay đổi chƣơng trình điều khiển chẳng hạn nhƣ muốn thay đổi chế
độ cắt cho phù hợp đòi hỏi phải làm lại băng đục lỗ.
Vào những năm 70, kỹ thuật điều khiển số nhanh chóng ứng dụng các
tiến bộ của kỹ thuật vi điện tử, vi mạch tích hợp: những hệ NC sử dụng những
bản mạch lơgíc đƣợc thay thế bởi các bộ nhớ có dung lƣợng đủ lớn; do nối
ghép các cụm vi tính vào hệ điều khiển số mà những phần cứng trƣớc đây
đƣợc thay thế bằng những phần mềm linh hoạt hơn. Dung lƣợng bộ nhớ ngày


4

càng đƣợc mở rộng tạo điều kiện lƣu giữ trong hệ điều khiển số trƣớc hết là
từng chƣơng trình đơn lẻ, sau đó là cả một thƣ viện chƣơng trình lại có thể
sửa đổi chƣơng trình đã lập một cách dễ dàng thông qua việc cấp lệnh bằng
tay, thao tác trực tiếp trên máy.
Cho đến ngày nay các chức năng tính tốn trong hệ thống CNC ngày
càng đƣợc hồn thiện và đã đạt đƣợc tốc độ xử lý rất cao do tiếp tục ứng dụng
những thành tựu khoa học kỹ thuật phát triển của các bộ vi xử lý.
Các hệ thống CNC đƣợc chế tạo hàng loạt theo các công thức xử lý đa
chức năng dùng cho nhiều mục đích điều khiển khác nhau.
Từ chỗ những vật mang tin là những băng đục lỗ, băng từ, đĩa từ tiến

tới đĩa compact (đĩa CD) có dung lƣợng nhớ ngày càng mở rộng độ tin cậy và
tuổi thọ ngày càng cao.
Việc cài đặt các cụm vi tính trực tiếp vào hệ NC để trở thành CNC
(Computer Numerical Control) đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng,
cho chúng ta có thể ứng dụng đƣợc máy công cụ điều khiển số CNC ngay cả
trong các xí nghiệp vừa và nhỏ khơng có phịng lập trình riêng, điều đó có
nghĩa là ngƣời điều khiển máy có thể lập trình trực tiếp trên máy. Những dữ
liệu đƣợc nhập vào, nội dung lƣu trữ trên máy, thơng báo về tình trạng hoạt
động của máy cùng các chỉ dẫn cần thiết khác cho ngƣời điều khiển máy đều
đƣợc hiển thị trên màn hình.
Lúc đầu màn hình của các hệ điều khiển số chỉ là màn hình đen trắng
với các ký tự chữ cái và con số nay đã sử dụng các màn hình mầu đồ hoạ với
độ phân giải cao, biên dạng của chi tiết gia cơng, chuyển động của dao cụ đều
đƣợc hiển thị, có thể mô phỏng chi tiết gia công theo 3 chiều kích thƣớc (3D).
Trong những năm gần đây sự bùng nổ của ngành công nghệ thông tin, sự
phát triển của công nghệ Hig-Tech ngày càng tạo ra đƣợc những thế hệ máy
công cụ điều khiển số ngày càng ƣu việt hơn, đáp ứng đƣợc những yêu cầu cao
của thị trƣờng.


5

Ngồi những ƣu điểm cơ bản của máy và cơng nghệ CNC nhƣ độ chính
xác cao của sản phẩm, đáp ứng nhanh về số lƣợng và thích ứng nhanh với thị
trƣờng về mẫu mã sản phẩm thì những ƣu điểm nổi bật chỉ có ở máy CNC
nữa là phƣơng thức làm việc với hệ thống xử lý thông tin “điện tử-số hoá”,
cho phép nối ghép với hệ thống xử lý trong phạm vi tồn xí nghiệp tạo điều
kiện mở rộng việc tự động hố tồn bộ q trình sản xuất, ứng dụng các kỹ
thuật quản lý hiện đại thông qua mạng liên thơng cục bộ (LAN) hay mạng
liên thơng tồn cầu (WAN).

Xét về bản chất của các máy điều khiển theo chƣơng trình số, từ các
máy NC đầu tiên với bộ xử lý là đƣợc áp dụng công nghệ đèn điện tử, rơle
đến các phần tử bán dẫn rời rạc, điốt, và tranzito ( đèn 3 cực ) và sau đó là đã
áp dụng các tiến bộ của kỹ thuật vi điện tử, vi mạch tích hợp và siêu vi mạch
cũng chỉ là để xử lý các hệ thống dữ liệu đầu vào cho hệ thống điều khiển số.
1.1.2. Máy công cụ điều khiển sc thông số tối ƣ
Sau khi xác định đƣợc chế độ sử dụng hợp lý của máy phay CNC FNC
125, chúng tơi tiến hành thí nghiệm lại chế độ phay tối ƣu đã tìm đƣợc ở phần
trên, kết quả thí nghiệm sau khi xử lý đƣợc ghi ở bảng 4.18.
Bảng 4.18. Kết quả thí nghiệm phay chi tiết theo chế độ tối ƣ

STT

1
2

Hàm mục tiêu
Chi phí điện năng riêng Nr
(W.h/cm3)
Độ nhám bề mặt Ra (m)

Giá trị tính

Giá trị thực

theo theo lý

nghiệm theo

thuyết

chế độ tối ƣ

0,8370

0,9040

8%

0,6949

0,7018

1%

Sai số

Nhận xét: Từ kết quả thu đƣợc ở bảng 4.18, chúng tơi có nhận xét sau:
- Sai số giữa giá trị thực nghiệm hàm chi phí điện năng riêng của máy
phay ở chế độ tối ƣu với giá trị tính tốn theo lý thuyết là 8%, từ đó giá trị tối
ƣu tìm đƣợc ở trên là hồn tồn tin cậy đƣợc
- Sai số giữa giá trị thực nghiệm của độ nhám bề mặt gia với giá trị tính
theo lý thuyết là 1%, nhƣ vậy giá trị tối ƣu đã tính tốn đƣợc ở phần trên là
hoàn toàn tin cậy đƣợc.


109

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận

Qua thời gian tìm tịi nghiên cứu và tiến hành thí nghiệm, khảo sát q
trình cắt gọt để hồn thành đề tài, chúng tơi rút ra một số kết luận sau:
- Luận văn đã phân tích đƣợc các yếu tố ảnh hƣởng trong quá trình gia
cơng đến chất lƣợng bề mặt và chi phí điện năng riêng và khả năng làm việc
của chi tiết.
- Luận văn đã tìm hiểu đƣợc cách sử dụng hiệu quả thiết bị và lựa chọn
đƣợc chế độ cắt hợp lý để tiến hành các thí nghiệm khảo sát nhằm đạt kết quả,
đảm bảo an toàn cho ngƣời sử dụng và máy móc thiết bị.
- Luận văn đã tiến hành phân tích, lựa chọn hàm mục tiêu nghiên cứu là
chi phí điện năng riêng và hàm độ nhám bề mặt gia công, đã lựa chọn 3 yếu tố
ảnh hƣởng đến hàm mục tiêu là vận tốc cắt, lƣợng chạy dao và chiều sâu cắt,
đã xây dựng đƣợc phƣơng pháp xác định các hàm mục tiêu.
- Luận văn đã tiến hành thí nghiệm đơn yếu tố và đa yếu tố, kết
quả đã xác định đƣợc hàm tƣơng quan giữa các thông số ảnh hƣởng đến
hàm chi phí điện năng riêng và hàm độ nhám bề mặt gia công ở dạng mã
(4.7); (4.9) và ở dạng thực (4.11); (4.12), các tƣơng quan xác định đƣợc
ở dạng phi tuyến.
- Bằng phƣơng pháp giải bài toán tối ƣu đa mục tiêu, luận văn đã xác
định đƣợc chế độ sử dụng tối ƣu của máy phay CNC FNC 125 khi phay chi
tiết tấm gá đầu cánh sau của khuôn đúc roto 117 bằng dao phay ngón ký
hiệu ZE714120Z20-12x26/75 với phơi thép C45 là: V = 0,524 (nghìn
vịng/phút) lƣợng chạy dao S = 558,2 (mm/phút) và chiều sâu cắt t =0,55
mm với các chế độ cắt đã xác định ở trên chi phí điện năng riêng và độ nhám
bề mặt gia công là nhỏ nhất Nrmin= 0,837 WS/mm2; Ramin=0,6949 m).


110

2. Khuyến nghị
- Tiếp tục thực nghiệm trên các loại vật liệu còn lại (Gang, SKD11,

SKD61, P20)
- Sử dụng các loại dao phay của hãng khác để cắt mẫu với điều kiện
giống với thí nghiệm thực hiện với dao WINDIN để có sự so sánh, đánh giá
rõ ràng hơn.


TÀI LIÊU THAM KHẢO
1. Bộ công nghiệp (2010), Chiến lược phát triển ngành cơ khí Việt Nam đến
năm 2020 tầm nhìn tới năm 2030.
2. Nguyễn Văn Bỉ (2004), "Về việc giải bài tốn tối ưu trong cơng nghiệp
rừng", Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn 2/2004, pp.266268.
3. Quyền Đình Biên (2012) " Nghiên cứu một số thơng số ảnh hưởng đến chi
phí năng lượng riêng và độ nhán khi phay rãnh bằng dao phay đĩa
trên máy phay đa năng TUM20VS", Luận văn thạc sỹ - Đại học Lâm
nghiệp
4. Hồ Viết Bình, Cơng nghệ chế tạo máy, Nxb Đại học quốc gia TP.HCM,
2008.
5. Hoàng Mạnh Cƣờng "Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt trên
máy phay CNC, Luận văn thạc sỹ - Đại học bách khoa Hà Nội
6. Đinh Minh Diệm (2003), Kỹ thuật cơ khí, Trƣờng đại học kỹ thuật - Đại
học Đà nẵng.
7. Trƣơng Văn Dũng (2012) "Nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng đến chi
phí năng lượng riêng và độ nhán khi phay mặt phẳng bằng dao phay
mặt đầu trên máy phay TUM20VS" Luận văn thạc sỹ - Đại học Lâm
nghiệp
8. Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình, Phan Minh Thanh, Cở sở công nghệ chế
tạo máy, NXB Đại học quốc gia TP.HCM, 2004.
9. Trần Văn Địch (2008), Công nghệ chế tạo máy, Nxb khoa học kỹ thuật Hà
Nội.
10. Trần Văn Địch (2009), Nguyên lý cắt kim loại, Nxb khoa học kỹ thuật Hà

Nội.


11. Phạm Văn Khiêm (2011), Nguyên lý ảnh hưởng của một số yếu tố chế độ
cắt đến chất lượng gia công trên máy phay FA3AU, Luận văn Thạc sỹ
kỹ thuật, trƣờng đại học Lâm nghiệp Việt Nam.
12. Phạm Thƣợng Hàn (1994), Kỹ thuật đo lường các đại lượng vật lý, tập I Nxb
Giáo dục.
13. Đặng Thế Huy (1995), Phương pháp nghiên cứu khoa học cơ khí Nơng
nghiệp, Nxb Nơng nghiệp, Hà Nội.
14. Lê công Huỳnh (1995), Phương pháp nghiên cứu khoa học phần nghiên
cứu thực nghiệm, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội.
15. Ngô Đức Hạnh (2008), Nghiên cứu bằng thực nghiệm đặc tính rung động
tự kích thích và ảnh hưởng của bước tiến dao đến sự tăng trưởng của
nó trong quá trình cắt kim loại với sự trợ giúp của máy tính, Luận văn
Thạc sỹ kỹ thuật, trƣờng đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Thái Ngun,
Thái Ngun.
16. Đỗ Nhƣ Hồng (2009), Ảnh hưởng bơi trơn làm nguội tối thiểu tới mịn
dao và độ nhám bề mặt chi tiết khi phay phẳng thép 65G đã tơi bằng
dao phay mặt đầu Cácbít, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, trƣờng đại học
Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, Thái Nguyên.
17. Bùi Đức Hùng (2009), Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt, góc
nghiêng của bề mặt gia công đến tuổi bền của dao phay đầu cầu phủ
Tialn khi gia công khuôn thép R12MOV qua tôi, Luận văn Thạc sỹ kỹ
thuật, trƣờng đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, Thái
Nguyên.
18. Đỗ Thị Làn (2009), Nâng cao độ chính xác biên dạng bề mặt trụ khi phay
trên trung tâm gia công VMC-85S, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, trƣờng
đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, Thái Nguyên.

19. Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang (1998), Cơ sở lý thuyết quy hoạch
thực nghiệm và ứng dụng trong kỹ thuật nông nghiệp, Nxb Nông
nghiệp Hà Nội.
20. Trần thế Lực và các tác giả (2009), Nguyên lý và dụng cụ cắt, Nxb Giáo
dục Việt Nam
21. Đặng Nguyệt Minh (2009), Nghiên cứu lựa chọn chế độ cắt tối ưu khi
phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu đối với gang cầu có bơi trơn
tối thiểu, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, trƣờng đại học Kỹ thuật Công
nghiệp Thái Nguyên, Thái Nguyên.
22. Phạm Đình Tân (2004), Nguyên lý cắt và dụng cụ cắt, Nxb Giáo dục, Hà
Nội.
Tiếng Anh
23. Landau H., WeinerJ., Zwicky E., Thermal stress in a viscoelastic-plastic
plate with tempeture dependent yield stress - Trans. of the ASME
Journal of applied mechanics, june 1960, p297-302.
24. McKee R., Moore R., Boston O., A study of heat developed incylindrical
grinding - Transactions of the ASME , Jannuary 1951, p.21-34
25. Norman C. Fraz (1958), An Analysis of the wood - Cutting process ,
Annarbor, Michigan, United States of America.
26.Tarasov L., Some metallurgical aspects of grinding - Repring from the
book “Machining - theory and practice”, American Society for
metals.
Tiếng Nga
27. Гурии В Д (2004), ПовъIIIение надежности фрезернования сталей
засчет диагностирования состояния иннструмента по снловъм
диагнотическим признакам, Диссертация К Т Н Москва


28. Гурии В Д (2011), ПовъIIIениe эффективности фрезернования

настанках с чпу путём комлексного диагнотирования состояния
инструмента в реалъном времени, МГТУ
29. Жиляев Е В (2009), Влияние конструктивно-технологических
факторов порцесса фрезерования на качество обработки
деталей низа обуви, диссертация К Т Н ГОУ ВОП ЮРГУЭС
30.

Кирилии.

Ю.В(2006),

СоверIIIенствование несуIIIих систем

фрзернъ хIстанков диссертация Д Т Н. Ульяновск.
31. Кирюшин.Д.Е(2007), Повьшение производительности торцевого
фрезе - рования титановых сплавов за счёт применения
высокоскоросного резания, СГТУ.
32. Ковалевский .А.В(2010), Фрезерование деталей из жаропрочных
сплавов на никелевой основе. Омский ПТУ.
33.Лобаиов.А.А (2006),

Исследование

закаленной стали Диссертация К Т Н. Москва.

процесса фрезерования