Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy tiện gia công cắt gọt kim loại trên thế giới Trong kinh tế, ngành công nghiệp cơ khí chế tạo vẫn đóng vai trò chủ đạo, góp phần làm thay đổi diện mạo thế giới, với trên 20 triệu doanh nghiệp đang hoạt động trên các châu lục, chiếm tới 28% số lượng việc làm và đóng góp 25% giá trị tổng sản phẩm của thế giới. Gia công kim loại bằng cắt gọt là một phương pháp gia công kim loại rất phổ biến trong ngành cơ khí chế tạo máy. Quá 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.
Tiện là phương pháp gia công cắt gọt được thực hiện nhờ chuyển động tịnh tiến thông thường do phôi quay tròn tạo thành chuyển động cắt V c kết hợp với chuyển động tịnh tiến dao là tổng hợp của hai chuyển động tiến dao dọc Sd và tiến dao ngang Sng do dao thực hiện. Theo nguyên liệu và sản phẩm được gia công có thể phân ra gia công cơ khí và gia công vật liệu phi kim. Gia công tiện cơ khí là quá trình gia công kim loại bằng cơ học - một trong những quá trình chế tạo sản phẩm thông dụng nhất của ngành chế tạo máy. Cùng với sự phát triển của gia công kim loại bằng cơ học, lý thuyết cắt gọt kim loại đã ra đời và phát triển không ngừng.
Nhiều công trình khoa học trong việc xây dựng và phát triển lý thuyết cắt gọt kim loại phải kể đến các nhà bác học Xô Viết ( Liên Xô cũ ) như: Giáo sư viện sỹ V. Philonenko, Iacốp Bachisep, Paven Dakhaba, Lép Soobakin, các nhà bác học Mỹ như: Boston O. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 Nhiều công trình đi sâu nghiên cứu cắt gọt chuyên dùng như: phay, tiện của G. bobrov, cơ sở lý thuyết mài nhẵn của H.
đã đưa ra những phân tích cụ thể về động học các quá trình cắt gọt. Đó là những công trình lớn bao gồm các vấn đề về lý thuyết và những kinh nghiệm thực tế trong gia công kim loại mà trên thế giới lúc đó ít có công trình nghiên cứu tương tự nào ra đời. Vào thập kỷ 70 của thế kỷ XX, lý thuyết cắt gọt kim loại ngày càng được hoàn chỉnh với những công trình nghiên cứu mới về các lực phát sinh trong quá tình gia công kim loại bằng cơ học được nghiên cứu đầy đủ hơn và chính xác hơn về những cơ sở vật lý của quá trình cắt, hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt, lực cắt đơn vị và các quy luật của lực cắt. Chế độ cắt được đặc trưng bởi ba thông số: vận tốc cắt, lượng dao và chiều sâu cắt.
Chế độ cắt ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng gia công, tiêu hao năng lượng và năng suất các máy. nhiều công trình của các nhà khoa học đã tập chung nhiên cứu ảnh hươmngr của các thông số chế độ cắt đến lực cắt, sự hao mòn của dụng cụ cắt, rung động của hệ thống công nghệ " Máy- dao cắt- đồ gá- chi tiết gia công" cũng như hiện tượng lý - hóa xảy ra trong vùng cắt: Điển hình là công trình cuả nhà học Nga Granôpxki về phân nhóm các sơ đồ cắt động học, công trình của Zorev N. về lực cắt trên các bộ phận của dao cắt.Các công trình của các nhà khoa học Đức Kronenberg, Friedrich, Hippler. về các quy luật cơ bản của lực cắt.
Các công trình lý thuyết và thực nghiệm của các nhà kho học Sokolovski, Kasirin, Tlusty, Tolias, bhattacharya.đã đi sâu và chính xác hóa nhận thức về nghuyên lý và quy luật tự rung khi gia công. Các công trình của các nhà khoa học Ostermann, Laladze, malkin, Smith về phương pháp giải tích của trường nhiệt độ trong dụng cụ cắt, phoi và chi tiết gia công. Nguyên lý cấu tạo, tính năng công nghệ của các máy công cụ, máy cắt kim loại nói chung, các máy gia công tiện nói riêng đã được các nhà khoa học nghiên cứu từ khá sớm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 Năm 1712, một thợ cơ khí người Nga (Nartốp) đã chế tạo được máy tiện chép hình để tiện các chi tiết định hình. Việc chép hình theo mẫu được thực hiện tự động.
Chuyển động dọc của bàn dao do bánh răng- thanh răng thực hiện. Đến năm 1798 (86 năm sau) ông Henry Nandsley người Anh mới nghiên cứu thay thế chuyển động này bằng chuyển động của vít me- đai ốc. Năm 1873 Spender đã chế tạo được máy tiện tự động có ổ tiếp phôi và trục phân phối mang các cam đĩa và cam thùng. Năm 1880 nhiều hãng trên thế giới như Pittler ludnig Low (Đức), RSK (Anh) đã chế tạo được máy tiện rơvônve dùng phôi thép thanh.
Nhằm không ngừng nâng cao khả năng làm việc của các công cụ cắt, nhiều công trình đã đi sâu nghiên cứu động học, động lực học quá trình gia công. Điển hình là các công trình của G. Công nghệ và thiết bị sản xuất gia công các loại vật liệu phục vụ sản xuất đã được các nước phát triển trên thế giới như Nga, Mỹ, Đức, Nhật, Thụy Điển, Úc. nghiên cứu sâu rộng với các dây chuyền sản xuất hiện đại.
Nhiều Hãng nổi tiếng như: MAC (Đức) sản xuất các loại máy tiện CNC mã hiệu CJK1640 (Hình 1.1) với khả năng gia công linh hoạt, đường kính chi tiết gia công có thể tới 410 mm, chiều dài chi tiết 800 mm, dải vận tốc vô cấp 8-2000 (vòng /phút). Hãng Fanuuc (Mỹ) chế tạo các máy tiện, khoan liên hợp mã hiệu PDL - T6/8 (Hình 1.2), máy có thiết kế hiện đại, đặc biệt cho phép gia công nhiều chủng loại sản phẩm tinh xảo, vận hành dễ dàng và an toàn,tiếng ổn nhỏ, năng suất cao LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Máy tiện CNC mã hiệu CJK1640 Bảng 1.1 - Thông số kỹ thuật máy tiện CJK1640 Tốc độ trục chính(rpm 2000 Hành trình Ụ động(mm 120 Đường kính lỗ ụ động(mm) 55 Công suất động cơ trục chính(W) 4000 Kích thước máy 2140 x 1260 x 2050 Trọng lượng máy(Kg) 2000 Hình 1. Máy tiện CNC PDL - T6/8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2 - Thông số kỹ thuật máy tiện CNC PDL - T6/8 MODEL Đơn vị PDL-T6/T6A PDL-T8/T8A Đường kính tiện vượt băng máy mm Ø420 Ø550 Đường kính tiện vượt bàn xe dao mm Ø330 Ø330 Đường kính vật tiện lớn nhất mm Ø200/250 Ø250/350 Hành trình trục X mm 180 220 Hành trình trục Z mm 370 550 Đường kính lớn nhất của chấu cặp inch 6/8/10 Tốc độ trục chính V/ph 6000/4800 4500/3500 Đường kính lỗ trục chính mm Ø56/62 Ø62/87 Độ côn trục chính A2-5/A2-6 A2-6/A2-8 5.5 Công suất động cơ kw 9/12 18.5/22 Đường kính ụ chống tâm mm Ø75 Ø 95 Hành trình ụ chống tâm mm 100 125 Độ côn ụ định tâm No4 No5 Tốc độ di chuyển không tải trục X/Z m/ph 7/6 7/6 Số vị trí gá dao 4/6/12/20/30/48 Bộ điều khiển CNC Fanuc/Siemen/Mitsubishi Kích thước dao (tiện/khoan) mm 20x20/25x25 Chiều dài máy mm 1750 2000 Chiều rộng máy mm 3010 3550 Chiều cao máy mm 1850 1960 Trọng lượng máy kg 3800/4000 4700/5000 Bước dịch chuyển nhỏ nhất mm 0.001 Hãng Huyndai (Hàn Quốc) đã thiết kế chế tạo trung tâm gia công tiện CNC- HUYNDAI WIA (Hình 1.3), trung tâm với 10 dao, vận tốc trục chính đạt 3000rpm, quá trình gia công với điều khiển chương trình tối ưu.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Trung tâm gia công tiện CNC- HUYNDAI WIA Bảng 1.3 - Thông số kỹ thuật máy tiện CNC- HUYNDAI WIA Tiện qua băng Ø590mm Tiện qua bàn xe dao Ø375mm Đường kính mâm cặp Ø254mm Đường kính tiện lớn nhất Ø410mm Chiều dài tiện lớn nhất 1070mm Đường kính lỗ trục chính Ø76mm Tốc độ trục chính lớn nhất 3000 rpm Số lượng dao 10 Thời gian thay dao 0.8 giây Tốc độ di chuyển nhanh trục X 20m/phút Tốc dộ di chuyển nhanh trục Z 24m/phút Hành trình trục X 220mm Hành trình trục Z 1100mm Công suất động cơ trục chính 22kW Động cơ trục X 3kW Động cơ trục Z 4kW LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 Vấn đề mô hình hóa và tối ưu hóa quá trình công nghệ gia công cùng với những phương pháp luận hiện đại, nghiên cứu cắt gọt kim loại đã được các nhà khoa học, Giáo sư C. tập trung nghiên cứu và phát triển mở rộng với nhiều công trình nổi tiếng về tối ưu hóa các quá trình gia công cắt gọt. Chế độ cắt gọt - tổ hợp của ba thông số cơ bản: Vận tốc cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt là một trong những vấn đề có tầm quan trọng, đặc biệt là trong nghiên cứu sử dụng thiết bị công nghệ.
Chế độ cắt hợp lý đã góp phần quyết định đến chất lượng và năng suất gia công. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy tiện ở Việt Nam Ngành cơ khí là một ngành có vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Công nghiệp cơ khí không chỉ cung cấp các sản phẩm tiêu dùng mà quan trọng hơn là cung cấp thiết bị, máy móc cho nhiều ngành sản xuất khác. Đặc biệt trong điều kiện hiện nay khi đất nước ta đang tiến hành công nghiệp hoá - hiện đại hoá thì công nghiệp cơ khí càng có vai trò to lớn hơn bao giờ hết.
Ngành cơ khí chế tạo ở Việt Nam mới bắt đầu được xây dựng từ năm 1956, tính đến nay mới chỉ có 53 năm xong lại trải qua gần 20 năm chiến tranh hết sức khốc liệt do Mỹ tiến hành. Tuy thế, nhờ sự lãnh đạo sáng suốt của Đảng và Chính phủ, chúng ta đã tranh thủ tối đa sự giúp đỡ của các nước trong phe xã hội chủ nghĩa trước đây, đứng đầu là các nước thuộc Liên Xô cũ để xây dựng được nhiều Nhà máy cơ khí chế tạo khá lớn, rải khắp các tỉnh ở miền Bắc nước ta. Nhiều nhà máy đã từng và đang là niềm tự hào của ngành công nghiệp nước ta, nó đã đóng góp một phần không nhỏ cho việc xây dựng cơ sở vật chất của chủ nghĩa xã hội ở miền Bắc và là hậu thuẫn vững chắc cho công cuộc kháng chiến giải phóng miền Nam, thống nhất đất nước. Tiêu biểu cho các nhà máy cơ khí chế tạo máy là Công ty Cơ khí Hà Nội, Công ty Diezen Sông Công, Công ty Cơ khí trung tâm Cẩm Phả, Công ty cơ khí ô tô LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.