Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng sản phẩm và chi phí điện năng riêng khi phay mặt phẳng trên máy phay CNC kira PCV 30

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN HỮU ĐĂNG

Tên đề tài

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG
SỐ ĐẾN CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM VÀ CHI PHÍ
ĐIỆN NĂNG RIÊNG KHI PHAY MẶT PHẲNG TRÊN
MÁY PHAY CNC KIRA PCV -30

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
MÃ SỐ: 60520103

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. DƢƠNG VĂN TÀI

Hà Nội, 2010


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi, các số

liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc cơng bố trong bất
kỳ cơng trình nào khác.
Nếu nội dung nghiên cứu của tôi trùng lặp với bất kỳ cơng trình
nghiên cứu nào đã cơng bố, tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và tuân thủ kết
luận đánh giá luận văn của Hội đồng khoa học.
Hà Nội, ngày 15 thán 04 năm 2017
Ngƣời cam đoan

Nguyễn Hữu Đăng


2

LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hoàn thàmh luận văn này cho phép tơi đƣợc bày tỏ lịng biết
ơn chân thàmh và sâu sắc tới Thầy giáo hƣớng dẫn khoa học PGS.TS. Dƣơng
Văn Tài, đã dành rất nhiều thời gian chỉ bảo tận tình và giúp đỡ tơi hồn
thàmh luận văn này.
Trân trọng cảm ơn lãnh đạo nhà trƣờng, phòng sau Đại học, khoa Cơ
điện và Cơng trình trƣờng Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi hoàn thàmh nhiệm vụ học tập và nghiên cứu của mình.
Trân trọng cảm ơn lãnh đạo phân hiệu và ban khoa học công nghệ
Phân hiệu Đại học Lâm nghiệp Miền Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho
tơi hồn thàmh khóa học và luận văn tốt nghiệp này.
Trân trọng cảm ơn lãnh đạo Trƣờng Trung cấp nghề Kỹ thuật công
nghệ Hùng Vƣơng đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thàmh
nhiệm vụ học tập và nghiên cứu của mình.
Trân trọng cảm ơn các Nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp đã đóng góp
nhiều ý kiến quý báu trong suốt q trình làm và hồn chỉnh luận văn.

TPHCM, ngày 15 tháng 4 năm 2017
Tác giả luận văn

Nguyễn Hữu Đăng


3

BỘ NƠNG NGHIỆP VÀ PTNT

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

Độc lập - Tự do- Hạnh phúc

BẢN NHẬN XÉT
Của ngƣời hƣớng dẫn luận văn thạc sỹ
Họ và tên hƣớng dẫn khoa học: PGS TS. Dƣơng Văn Tài
Họ và tên học viên cao học: Nguyễn Hữu Đăng
Chun ngành: Kỹ thuật cơ khí
Khóa học 2015-2017
Tên đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng
sản phẩm và chi phí điện năng riêng khi phay mặt phẳng trên máy phay
CNC Kira PCV- 30"
Nội dung nhận xét
1. Tinh thần, thái độ trong quá trình làm luận văn
Trong thời gian thực hiện luận văn, học viên Nguyễn Hữu Đăng đã lao động
khoa học một cách tích cực, nghiêm túc và sáng tạo đã hoàn thàmh luận văn
đúng yêu cầu nhƣ đề cƣơng đã duyệt.

Mặc dù thời gian nghiên cứu có hạn, nhƣng để hồn thàmh luận văn này học
viên đã chủ động tích cực nghiên cứu tài liệu và đã hoàn thàmh luận văn.
2. Về năng lực và trình độ chun mơn
Học viện có năng lực độc lập nghiên cứu để giải quyết các vấn đề đặt
ra, có năng lực tổ chức thực hiện thí nghiệm, có trình độ chun mơn về cơ
khí chế tạo máy.
3. Về quá trình thực hiện đề tài và kết quả của luận văn
- Học viên đã phân tích, tổng hợp các tài liệu, từ đó đã phân tích đƣợc lực
tác dụng của dao lên phơi trong q trình phay, đã phân tích các yếu tố ảnh
hƣởng đến lực cắt và chất lƣợng sản phẩm, đã lựa chọn đƣợc một số tham số ảnh
hƣởng đến hàm mục tiêu.
- Học viên đã tiến hàmh thực nghiệm và đã thiết lập đƣợc hàm tƣơng
quan giữa một số thông số ảnh hƣởng của máy bao gồm: vận tốc cắt, lƣợng
chạy dao và chiều sâu cắt đến chi phí điện năng riêng và độ nhám bề mặt gia
công khi phay bánh răng.
- Học viên đã giải bài tốn tối ƣu và đã tìm ra đƣợc một số thông số sử
dụng hợp lý của máy phay CNC Kira PCV- 30 khi phay mặt phẳng với phôi
là thép C45.


4

4. Kết luận chung
Luận văn mà học viên Nguyễn Hữu Đăng thực hiện đảm bảo tính khoa
học, và đáp ứng đƣợc với yêu cầu khoa học và thực tiễn sản xuất.
Những kết quả nghiên cứu đạt đƣợc có độ chính xác, có ý nghĩa khoa học và
thực tiễn. Trong điều kiện khó khăn học viên đã thực hiện đƣợc các nội dung
với kết quả nêu trên là sự nỗ lực cố gắng lớn.
Tuy còn một số hạn chế, song đánh giá chung, luận văn thạc sĩ của học viên
Nguyễn Hữu Đăng là một cơng trình có chất lƣợng, đáp ứng đƣợc yêu cầu của

một luận văn thạc sĩ kỹ thuật, đề nghị học viên đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng
chấm luận văn thạc sĩ.
Hà Nội, ngày 15 tháng 5 năm 2016
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

PGS TS. Dƣơng Văn Tài


5

MỤC LỤC
Tr
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Nhận xét của giảng viên

1
2
3

Mục lục

5

Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt

6

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

8

Danh mục các bảng

10

Mở đầu

12

Chƣơng I. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.

14

Chƣơng 2. Mục tiêu, nội dung, đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu

38

2. 1. Mục tiêu nghiên cứu

38

2. 2. Nội dung nghiên cứu.
2. 3. Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu
2. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu.
Chƣơng 3. Cơ sở lý luận của đề tài

38
38
41

45


6

Chƣơng 4. Nghiên cứu thực nghiệm
Kết luận và kiến nghị

67
93

Tài liệu tham khảo

95

Phụ lục

99


7

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Tên

Đơn vị

Nr

Chi phí năng lƣợng riêng

kWh/m3

Nđ

Cơng suất chi phí của động cơ

kW

T

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

giây

M

Khối lƣợng công việc thực hiện trong thời gian T

m3

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

Vx

Tốc độ chạy dao

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

v

Tốc độ cắt

vòng/ph

S

Lƣợng ăn dao

mm/phút

t

Chiều sâu cắt

mm

hz

Mức độ mòn mặt sau của dao cắt



Góc nghiêng chính

Độ

1

Góc nghiêng phụ

Độ

vịng/ph
m/p

m

8



Góc mũi dao

Độ



Góc trƣớc

Độ



Góc sau chính

Độ



Góc cắt

Độ



Góc sắc

Độ

c

Số lƣợng nhóm

K

Khoảng chia nhóm

a

Số tổ đƣợc chia

n

Số lần thí nghiệm

xmax, min
St
S%

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


9

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình
1.1

Tên hình
Các dạng dao phay chủ yếu

Trang
14

1.2

Các phƣơng pháp phay

15

1.3

Điều khiển điểm- điểm

16

1.4

Điều khiển đƣờng thẳng

16

1.5

Điều khiển theo Contour

17

1.6

Vùng gia công khi phay

19

1.7

Sơ đồ các bƣớc khi phay

21

2.1

Máy phay CNC Kira PCV-30

35

2.2

Dao phay mặt đầu

36

3.1

Sơ đồ tác dụng của lực khi cắt tự do

40

3.2

Tốc độ cắt khi phay

42

3.3

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

43

3.4

Phay đối xứng

43

3.5

43

3.6

Phay không đối xứng
Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay trụ

3.7

Phay bằng dao phay mặt đầu

46

3.8

Các thàmh phần lực cắt khi phay

48

3.9

Ảnh hƣởng của vật liệu dao tới lực cắt

53

3.10

Ảnh hƣởng của tốc độ cắt đến lực cắt

53

3.11

Lực cắt PZ phụ thuộc vào v khi gia công gang

54

3.12

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

54

3.13

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

56

3.14

Ảnh hƣởng của vật liệu dao đến lực cắt

57

4.1

Sơ đồ xác định độ nhấp nhơ tế vi

61

4.2

Thiết bị đo Fluke nối máy tính

65

4.3

Máy đo nhám TR 200

65

45


10

4.4

Q trình thí nghiệm xác định chi phí điện năng riêng và
độ nhám

70

4.5

Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến chi phí năng lƣợng riêng

71

4.6

Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt

71

4.7

Ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao đến chi phí điện năng riêng

73

4.8

Ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao đến độ nhám bề mặt gia công

73

4.9

Ảnh hƣởng của chiều sâu cắt đến chi phí điện năng riêng

75

4.10

Ảnh hƣởng của chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt gia công

76

4.11

Quá trình thí nghiệm đa yếu tố

77


11

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Xác định hệ số cv

57

4.1

Kết quả thí nghiệm ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến các hàm
mục tiêu

77

4.2

Kết quả thí nghiệm ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao đến các
hàm mục tiêu

79

4.3

Kết quả thí nghiệm ảnh hƣởng của chiều sâu cắt đến các hàm

82

mục tiêu

4.4

Mức thí nghiệm của các thơng số đầu vào

85

4.5

Bảng ma trận thí nghiệm Boks - Benken 3 thơng số dầu vào

86

4.6

Kết quả thí nghiệm phay mặt phẳng theo chế độ tối ƣu

91


12

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu.
Theo số của tổng cục thống kê, tăng trƣởng công nghiệp của Việt Nam năm

2016 đạt 12%, giá trị kinh tế ƣớc đạt 70 tỷ USD, đã tạo ra hàmg triệu việc làm cho
xã hội, là một trong những ngành kinh tế quan trọng của đất nƣớc.
Chế tạo máy là ngành công nghiệp đang đƣợc Đảng và nhà nƣớc quan tâm
đầu tƣ phát triển, nhiều nhà máy, khu công nghiệp đƣợc xây dựng, Việt Nam đã sản
xuất, chế tạo ra một số sản phẩm công nghiệp phục vụ cho nhu cầu trong nƣớc và
xuất khẩu.
Trƣớc đây các máy công cụ phục vụ cho chế tạo máy chủ yếu là máy đa năng
với nhiều công dụng vận hàmh bằng ngƣời điều khiển, loại máy này có nhiều tồn tại
đó là năng suất và chất lƣợng sản phẩm thấp, để đáp ứng yêu cầu về công nghệ chế
tạo máy hiện nay nhiều đơn vị đã sử dụng máy CNC
Phay là phƣơng pháp gia cơng phổ biến, là một phần quan trọng trong quy
trình công nghệ và gia công kim loại, đồng thời cũng là một trong những phƣơng
pháp gia công cho năng suất cao. Trong gia công các chi tiết, máy phay chiếm
khoảng 20% khối lƣợng gia công kim loại bằng cắt gọt, chính vì vậy, ở nƣớc ta
trong những năm gần đây đã nhập khẩu và đƣa vào sử dụng nhiều loại máy phay
CNC 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
đƣợc chế độ làm việc hợp lý nhằm nâng cao năng suất và giảm giá thàmh sản phẩm
những vẫn đảm bảo đƣợc chất lƣợng sản phẩm theo yêu cầu.
Ở Việt Nam việc nghiên cứu chế độ sử dụng hợp lý cho từng đối tƣợng vật
liệu khi gia công và cho từng loại nguyên công chƣa đƣợc quan tâm, chƣa có nhiều
cơng trình, tài liệu đƣợc cơng bố để khuyến cáo các đơn vị sử dụng các máy công cụ
thực hiện nhằm mang lại năng suất chất lƣợng và giảm chi phí tiêu thụ điện năng
góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất chế tạo máy.
Máy phay CNC Kira PCV-30 đƣợc sử dụng khá phổ biến hiện nay ở các dây
chuyền chế tạo máy, công dụng chủ yếu là phay mặt phẳng, phay rãnh then, phay


13

bánh răng, mỗi một nguyên công khác nhau, mỗi một loại vật liệu khác nhau đều có
chế độ phay khác nhau. Việc xác định chế độ phay sao cho năng suất cao, chất
lƣợng đáp ứng yêu cầu và chi phí năng lƣợng riêng nhỏ nhất là rất cần thiết và có ít
cơng trình nghiên cứu đƣợc cơng bố.
Với những lý do đã đƣợc trình bầy ở trên chúng tơi chọn và thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng sản phẩm và chi phí
điện năng riêng khi phay mặt phẳng trên máy phay CNC Kira PCV-30"
2. Phạm vi nghiên cứu.
Do thời gian nghiên cứu có hạn, trong đề tài này chỉ giới hạn các nội dung sau:
Thiết bị nghiên cứu là máy phay CNC Kira PCV-30, vật liệu phay là thép chế
tạo máy sau nguyên công Đúc C45, các thông số ảnh hƣởng đƣợc lựa chọn để
nghiên cứu là những thông số ảnh hƣởng chính đến chất lƣợng sản phẩm và chi phí
điện năng riêng.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn
- Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của luận văn đã xác định đƣợc qui
luật ảnh hƣởng của vận tốc cắt, chiều sâu cắt và lƣợng chạy dao đến độ nhám bề
mặt sản phẩm và chi phí điện năng riêng, từ qui luật ảnh hƣởng này là cơ sở khoa
học cho việc xác định chế độ sử dụng hợp lý của máy khi phay mặt phẳng trên máy
phay CNC Kira PCV-30
- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận văn đã xác định đƣợc thông
số sử dụng hợp lý của máy để nâng cao chất lƣợng sản phẩm và giảm chi phí điện
năng, kết quả nghiên cứu này góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng máy phay CNC
Kira PCV-30


14

Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Tổng quan về phay

1.1.1 Định nghĩa về phay
Phay là phƣơng pháp gia cơng cắt gọt bằng dụng cụ cắt có lƣỡi đƣợc dùng
phổ biến trong gia công cắt gọt kim loại. Quá trình cắt do phay là khơng liên tục do
dao phay thơng thƣờng có nhiều lƣỡi nên q trình cắt đƣợc tiến hàmh lần lƣợt
theo, từng lƣỡi gây nên các va đập trong q trình gia cơng.

Độ chính xác đạt

đƣợc bằng các phƣơng pháp phay khơng cao hơn cấp 4 ÷ 3 và chiều cao nhấp nhô tế
vi bề mặt a = 3,2 ữ 0,2 (àm). Khi gia cụng mt phng, phay là phƣơng pháp gia
cơng có năng suất cao nhất. Phay có khả năng thay thế hồn tồn phƣơng pháp bào
trong sản xuất hàmg loạt.
1.1.2 Các dạng dao phay chủ yếu
Bằng phƣơng pháp phay, ngƣời ta có thể gia cơng 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 1.1 a)
- Dao phay mặt đầu. (Hình 1.1b)
- Dao phay đĩa. (Hình 1.1c)
- Dao Phay đĩa cắt đứt. (Hình 1.1d)
- Dao phay ngón. (Hình 1.1e)
- Dao phay góc. (Hình 1.1g)
- Dao phay định hình. (Hình 1.1h)


15

Hình 1.1: Các dạng dao phay chủ yếu
1.1.3 Đặc điểm gia cơng cắt gọt bằng dao phay
Do có một số lƣỡi cắt cùng tham gia cắt nên năng suất cao hơn phƣơng pháp

tiện. Lƣỡi cắt của dao phay làm việc không liên tục, cùng khối lƣợng thân dao lớn
nên điều kiện truyền nhiệt tốt. Do vậy dao lâu mòn hơn và có thể gia cơng trong
điều kiện cắt gọt khó khăn. Diện tích cắt khi phay thay đổi, do vậy lực cắt thay đổi
gây ra rung động trong quá trình cắt. Do lƣỡi cắt làm việc gián đoạn gây ra va đập
và rung động, nên khả năng tồn tại lẹo dao ít. Tuy nhiên hiện tƣợng va đập trong
q trình cắt cũng là nhân tố làm giảm độ chính xác và chất lƣợng bề mặt chi tiết
gia cơng. Ngồi các hình thức mịn dao tƣơng tự nhƣ ở ngun cơng tiện, khi phay
xuất hiện hiện tƣợng vỡ dao do va đập.
1.1.4 Các phương pháp phay
a. Phay thuận
- Định nghĩa: Phay thuận là phƣơng 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.
- Ƣu điểm: Chiều dài cắt thay đổi từ am ax đến amin, do đó ở thời điểm lƣỡi cắt
tiếp xúc gia cơng khơng xẩy ra hiện tƣợng trƣợt, vì vậy dao đỡ mò n và tuổi bền của


16

dao có thể đƣợc nâng cao. Khi gia cơng, thàmh phần lực cắt P n có chiều cùng với
chiều của lực kẹp chi tiết gia công nên tăng độ cứng vững của hệ thống cơng nghệ,
do đó giảm rung động khi phay
- Nhƣợc điểm: Tại thời điểm đầu tiên khi dao chạm vào chi tiết gia cơng thì
chiều dày cắt a = amin nên xảy ra va đập đột ngột, răng dao dễ bị mẻ và rung động
tăng lên. Thàmh phần lực cắt ngang P n 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 khơng
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 thàmh phần lực P n
nhỏ, do đó ảnh hƣởng rung động khơng đáng kể lắm. Mặt khác, vì khơng có hiện

tƣợng trƣợt giữ lƣỡi cắt và bề mặt chi tiết, do đó tăng độ bõng bề mặt chi tiết gia
công và tăng đƣợc tuổi thọ của dao. Trong thực tế ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp
này khi gia công tinh.
b. Phay nghịch
- Định nghĩa: Phay nghịch là phƣơng pháp trong đó véc tơ tốc độ cắt V của dao
ở điểm tiếp xúc giữa dao và bề mặt đã gia công ngƣợc chiều với chiều chuyển động
của bàn máy mang chi tiết gia công.
- Ƣu điểm: Thàmh phần lực Pn có tác dụng khử khe hở giữa vít me và đai ốc do
đó giảm đƣợc đáng kể sự rung động
- Nhƣợc điểm: Tại thời điểm đầu tiên khi dao chạm vào chi tiết gia cơng thì
chiều dày cắt a = 0 nên xảy ra sự trƣợt lƣỡi cắt và bề mặt gia cơng do đó giảm độ
bóng bề mặt và tuổi thọ của dao.


17

Hình 1.2: Các phƣơng pháp phay
Hình 1.2a: Phƣơng pháp phay nghịch
Hình 1.2b: Phƣơng pháp phay thuận
1.2 Cơng nghệ gia cơng trên máy phay CNC
1.2.1 Các dạng điều khiển của máy phay CNC
Cũng nhƣ các máy công cụ điều khiển số khác, máy phay CNC có khả năng
gia cơng đƣợc các bề mặt khác nhau nhƣ các lỗ, mặt phẳng, các mặt định hình v.v…
Do đó các dạng điều khiển của máy cũng đƣợc chia ra than: điều khiển điểm –
điểm, điều khiển theo đƣờng thẳng và điều khiển theo contour ( điều khiển biên )
a) Điều khiển điểm – điểm
Điều khiển điểm – điểm ( hay điều khiển theo vị trí ) đƣợc dùng để gia cơng
các lỗ bằng phƣơng pháp khoan, khoét, doa và cắt ren lỗ.Chi tiết gia công đƣợc gá
cố định trên bàn máy, dụng cụ cắt thực hiện chạy dao nhanh đến các diểm đã lập
trình. Trong hàmh trình này, dao khơng cắt vào chi tiết. Khi đạt tới các điểm đích,

q trình gia cơng đƣợc thực hiện theo chế độ cắt đã đƣợc lập trình. (Hình 1.3)


18

Hình 1.3: Điều khiển điểm- điểm
b) Điều khiển đƣờng thẳng
Điều khiển đƣờng thẳng là dạng điều khiển thƣờng đƣợc 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 đƣờng thẳng song song với một trong các trục tọa độ của
máy.(Hình 1.4)

Hình 1.4: Điều khiển đƣờng 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 trƣợt 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


19

hoặc có thể trong khơng gian.
Tùy theo số trục đƣợc điều khiển đồng thời khi gia công ngƣời ta phân biệt: điều
khiển contour 2D, điều khiển contour 2 1/2D và điều khiển contour 3D ( Hình 1.5)

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.
* Điều khiển contour 2 1/2D

Điều khiển contour 2 1/2D cho phép nội suy lƣợng 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 đƣợc đồng thời X, Y.(Hình 1.5b).Trên các
máy phay CNC điều này có nghĩa là chiều sâu cắt có thể đƣợc thực hiện theo bất kỳ
một trục nào đó trong 3 trục, cịn 2 trục kia để phay contour. Nhƣ vậy vai trị của
các trục có thể hốn 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)
(Hình1.5c).Ta thấy contour đƣợc gia công do cả 3 lƣợng chạy dao theo 3 trục X, Y,
Z tạo thàmh. Điều khiển contour 3D đƣợc ứng dụng để gia công bề mặt không gian
của các khuôn mẫu, gia công các chi tiết có bề mặt gia cơng phức tạp.


20

1.2.2. Quy trình cơng nghệ gia cơng trên máy phay CNC.
Quy trình cơng nghệ gia cơng trên máy phay CNC đƣợc chia ra các bƣớc,
nhƣng các bƣớc ở đây lại phải chia ra các lớp cắt và mỗi lớp cắt đƣợc thực hiện tsau
mỗi quỹ đạo dịch chuyển của dụng cụ cắt.
Chƣơng 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 chƣơng trình điều khiển cho máy phay CNC theo kết cấu công nghệ và
theo điều kiện sản xuất.
Chọn phơi, quy trình cơng nghệ, dụng cụ cắt, đồ gá và cấu trúc các nguyên cơng.
Thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết trên máy CNC bao gồm 3 giai
đoạn sau đây:
a) Lập tiến trình cơng nghệ
Nhiệm vụ của lập tiến trình cơng nghệ gồm :

- Đánh giá khả năng gia công chi tiết trên máy CNC theo kết cấu công nghệ
và theo điều kiện sản xuất.
- Chọn phơi, quy trình cơng nghệ, dụng cụ cắt, đồ gá và cấu trúc các nguyên
công.
- Nghiên cứu tính cơng nghệ của chi tiết và tiêu chuẩn hóa các thơng số nhƣ
chuẩn kích thƣớc hoặc bán kính.
- Xác định yêu cầu về lƣợng dƣ và các kích thƣớc chính đối với các mặt chuẩn.
- Lập tiến trình gia cơng chi tiết (phân các bề mặt theo loại để chọn máy gia
cơng).
- Tính tốn và lựa chọn phƣơng 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 bƣớc và các vị rí,
cụ thể thể hóa phƣơng pháp kẹp chi tiết.
- Chia các lớp cắt, chọn dụng cụ cắt, chuẩn bị phƣơng pháp điều chỉnh máy


21

và điều chỉnh dao.
c) Lập trình gia cơng
- Lập trình gia cơng gồm các nội dung sau:
- Tính tốn 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 chƣơng trình, sửa lỗi chƣơng trình, chạy thử và gia cơng thử chi tiết.
1.2.3. Phƣơng pháp thực hiện phay trên máy phay CNC
a)Vùng gia công
Vùng gia công khi phay đƣợc chia ra nhƣ sau:
- Vùng gia cơng hở (Hình 1.6a, b ,c).Đối với vùng gia cơng hở thì dao

khơng bị hạn chế khi dịch chuyển dọc theo trục của nó hoặc trong mặt phẳng vng
góc với trục dao.
- Vùng gia cơng nửa hở (Hình 1.6d). Đối với vùng gia cơng này thì dao bị
hạn chế khi dịch chuyển dọc hoặc trong mặt phẳng vng góc với trục dao của nó.
- Vùng gia cơng kín ( Hình 1.6c). Trong trƣờng hợp này thì dao bị hạn chế
theo tất cả các phƣơng khi nó dịch chuyển.
- Vùng gia cơng tổ hợp ( Hình 1.6f). Vùng gia công đƣợc tạo than từ các
vùng gia công trên.


22

Hình 1.6: Vùng gia cơng khi phay
b) Lượng dư phay
Lƣợng dƣ phay có thể xác định theo bằng phƣơng pháp tính tốn. Khi xác
định lƣợng dƣ gia cơng tinh cần tính đến quy luật cắt khi phay.
c. Sơ đồ các bƣớc khi phay
* Quỹ đạo của dao
Khi thực hiện nguyên cơng phay trên máy phay CNC ngƣời ta có thể áp
dụng các phƣơng 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 đƣợc sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, cách dịch chuyển có nhƣợc điểm chính là
tính chất của q trình phay thay đổi (lúc phay thuận, lúc phay nghịch) dẫn đến lực
cắt thay đổi ảnh hƣởng xấu đến độ chính xác và chất lƣợng bề mặt.
Sơ đồ chạy dao Zic zăc có 3 loại;
- Khơng ăn dao dọc theo contour ( Hình 1.7a)
- Ăn dao dọc theo contour chi tiết ( Hình 1.7b)
- Bƣớc 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 bƣớc.

23

Dao dịch chuyển theo quỹ đạo dạng lò xo ( Hình 1.7d, e).Theo sơ đồ này thì
dao có quỹ đạo chuyển động đƣờng vịng từ trong ra ngồi (Hình 1.7d) hoặc từ
ngồi vào trong (Hình 1.7e).Quỹ đạo chuyển động của dao theo dạng lị xo có ƣu
điểm là bản chất của q trình phay khơng thay đổi (ln ln là phay thuận hay
phay

nghịch), do đó q trình cắt ổn định.
Dao dịch chuyển theo quỹ đạo răng lƣợc ( Hình 1.7f, g, h).Theo phƣơng 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 cơng một đoạn rồi chạy nhanh về
vị trí xuất phát ban đầu để thực hiện các bƣớc cắt tiếp theo.
* Khoảng cách giữa hai bước kề nhau
Khoảng cách giữa hai bƣớc kề nhau chính là chiều sâu cắt khi phay. Khoảng
cách giữa hai bƣớc kề nhau lớn nhất t max đƣợc tính theo cơng thức sau đây (Hình 1.7e)
tmax = D – 2r – h

Hình 1.7: Sơ đồ các bƣớc khi phay

(1.1)


24

* Phương pháp ăn dao vào chi tiết
Phƣơng pháp ăn dao đơn giản nhất là ăn dao theo dọc trục của lỗ đã khoan
sẵn. Trong trƣờng hợp gia công tinh thì quỹ đạo ăn dao đƣợc thực hiện theo cung

trịn tiếp tuyến với biên dạng chi tiết tại điểm mà ở đó dao bắt đầu chuyển động cắt
theo contour. Phƣơng pháp này có ƣu điểm là lực cắt thay đổi từ từ, giảm đƣợc sai
số gia công và thuận lợi cho viêc hiệu chỉnh bán kính dạo khi lập trình.
d) Chọn chế độ cắt khi phay
Chọn chế độ cắt khi phay trên máy CNC cũng đƣợc tiến hàmh theo các bƣớc
nhƣ chọn chế độ cắt khi phay trên các máy vạn năng, nghĩa là phải chọn chiều sâu
cắt t, lƣợng chạy dao Sz ,Sphút và tốc độ cắt V. Tuy nhiên đối với các máy phay
CNC cần chú ý khi chọn lƣợng chạy dao răng Sz.Lƣợng chạy dao Sz đƣợc chọn với
giá trị Smin từ 4 giá trị Sz.
Sz = min (Sz1 ,Sz2 , Sz3, Sz4)

(1.2)

Trong đó:
Sz1 – Lƣợng chạy dao đƣợc xác định theo chế độ nhám bề mặt, phụ thuộc
vào lƣợng dƣ với chiều sâu cắt t và bề rộng phay B
Sz2 – lƣợng chạy dao đƣợc xác định phụ thuộc vào biến dạng cho phép của
dao [∆] (phụ thuộc vào đƣờng kính dao D và chiều dài phần cắt 1).
Sz3 – Lƣợng chạy dao đƣợc xác định xuất phát từ độ bền của dao.
Sz4 – Lƣợng chạy dao cho phép đƣợc xác định xuất phát từ công suất động
cơ của máy phay.
1.2.4. Lập trình gia cơng trên máy phay CNC
Tính chất của quỹ đạo chuyển động của dao khi phay phụ thuộc vào số tọa
độ đƣợc điều khiển và nguyên tắc điều khiển chuyển động các cơ cấu chấp hàmh
của máy. Nhƣ vậy, điều khiển 2 tọa độ cho phép dao dịch chuyển đến bất kỳ điểm
nào trong mặt phẳng điều khiển, 3 tọa độ cho phép dao dịch chuyển đến bất kỳ
điểm nào trong không gian. Khi số tọa độ đƣợc điều khiển tăng lên đến 5 thì hƣớng
trục dao có thể thay đổi bất kỳ & thƣờng có vị trí vng góc với bề mặt gia cơng.
Khi lập trình cho các bƣớc của ngun cơng phay nên dựa vào các sơ đồ: