PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay các máy điều khiển số đƣợc sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực, đặc biệt trong ngành cơ khí chế tạo máy, trong công nghiệp và an ninh quốc phòng; trong đào tạo nguồn nhân lực. Các máy CNC hiện nay có 1 máy tính để thiết lập các chƣơng trình điều khiển các chức năng dịch chuyển của máy để thực hiện quá trình tạo hình chi tiết. Với sự hỗ trợ của hệ thống máy tính và các phần mềm thiết kế, tính toán thì việc tạo hình sản phẩm đã trở nên dễ dàng hơn nhiều so với trƣớc.
Tuy vậy để tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo năng suất thì việc tính toán chế độ công nghệ và lựa chọn dụng cụ gia công phù hợp vẫn là yếu tố tiên quyết cho mọi phƣơng án gia công. Mặt khác mỗi loại vật liệu và điều kiện công nghệ khác nhau thì sẽ tƣơng ứng với những chế độ công nghệ khác nhau. ở đây tác giả chọn vật liệu là thép không gỉ SUS304 vì hiện nay trên thế giới nói chung và nƣớc ta nói riêng nhu cầu sử dụng các loại thép có tính chống ăn mòn vật lý và hóa học trong điều kiện hoạt động của chi tiết máy ngày càng cao, đặc biệt là trong các ngành công nghệ thực phẩm, chế biến thủy hải sản, công nghệ hóa chất. các nghiên cứu về ảnh hƣởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt cũng đã có, tuy nhiên các nghiên cứu đều gắn trong một điều kiện cụ thể nhƣ về địa lý, về phƣơng tiện, dụng cụ, trang thiết bị thực tế.
Chính vì vậy tác giả chọn đề tài nghiên cứu luận văn thạc sĩ: "Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công khi tiện thép không gỉ SUS304 trên máy tiện CNC mã hiệu HASS ST-20". Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số chế độ cắt (tốc độ cắt V, lƣợng chạy dao S, chiều sâu cắt a) đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công khi tiện thép không gỉ SUS304 trên máy tiện CNC mã hiệu HASS ST-20 - Tìm ra chế độ cắt hợp lý nhất trong miền thực nghiệm để đạt đƣợc độ nhám bề mặt gia công tốt nhất 3. Nội dung nghiên cứu - Tổng quan về công nghệ tiện và dụng cụ cắt khi tiện - Chất lƣợng bề mặt chi tiết sau gia công cơ - Thiết kế thực nghiệm và tiến hành thực nghiệm - Xử lý số liệu thực nghiệm - Đánh giá và kết luận. Phạm vi nghiên cứu - Vật liệu gia công: thép không gỉ SUS 304 - Độ nhám bề mặt chi tiết khi gia công trên máy tiện CNC mã hiệu HASS ST-20; 5.
Phƣơng pháp nghiên cứu Đề tài này sử dụng phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm, cụ thể: - Lý thuyết: Nghiên cứu tổng quan về công nghệ tiện, chất lƣợng bề mặt gia công cơ, thông số chế độ cắt, dụng cụ cắt, máy tiện CNC, phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm,. - Thực nghiệm: Chọn mẫu phôi, chế độ cắt, gia công chi tiết, phân tích, đánh giá ảnh hƣởng của các thông số chế độ cắt (V, S, a) đến chỉ tiêu độ nhám bề mặt chi tiết gia công khi tiện. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 6. Ý nghĩa khoa học 2 Đóng góp vào việc nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công khi tiện thép không gỉ SUS304 trên máy tiện CNC nhằm đạt đƣợc độ nhám bề mặt tốt nhất, giảm thời gian, chi phí gia công.
Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu là cơ sở để lựa chọn bộ thông số chế độ cắt hợp lý khi tiện thép không gỉ SUS304 trên máy tiện CNC nhằm phục vụ tốt cho quá trình giảng dạy tại các cơ sở đào tạo và trong sản xuất. 3 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TIỆN 1. Khái niệm, đặc điểm của công nghệ gia công tiện 1. Khái niệm Gia công tiện là quá trình gia công cắt gọt kim loại đƣợc thực hiện bằng sự phối hợp hai chuyển động gọi là chuyển động tạo hình gồm chuyển động chính là chuyển động quay tròn của chi tiết gia công và chuyển động chạy dao [11].1 Gia công trên máy tiện 1.
Đặc điểm [11] - Gia công tiện cho năng suất, độ chính xác cao, vận hành đơn giản; - Có thể gia công đƣợc các dạng bề mặt tròn xoay nhƣ: mặt trụ trơn, trụ bậc, ren, gia công lỗ và các dạng trục đặc biệt nhƣ trục lệch tâm… - Khó gia công các bề mặt phức tạp đặc biệt là trên mặt phẳng; - Với các máy tiện CNC thì khả năng tạo hình ngày càng đƣợc mở rộng, do đó sản phẩm của nghề tiện ngày càng đa dạng, phong phú. Các phƣơng pháp gia công tiện[11] 1. Tiện mặt đầu và khoan lỗ chống tâm Mục đích là để gia công các bề mặt vuông góc với tâm của chi tiết nhƣ các mặt bích dùng để lắp ghép, các mặt đầu của chi tiết để gia công lỗ tâm. Sơ đồ tiện mặt đầu Khoan lỗ chống tâm: Lỗ chống tâm dùng để định vị chi tiết khi gia công, và đƣợc tiêu chuẩn hóa.
lỗ tâm đƣợc gia công bằng phƣơng pháp khoan, mũi khoan đƣợc gá trên nòng ụ động, dùng mũi khoan chuyên dùng để khoan. Các dạng lỗ tâm tiêu chuẩn 1. Tiện trụ trơn Hình 1. Sơ đồ tiện trụ trơn 1.
Tiện trục bậc Hình 1. Sơ đồ tiện trụ bậc 5 Khi tiện thô mặt trụ ngoài ta có thể áp dụng 3 sơ đồ cắt trên. Cụ thể (hình a) là sơ đồ cắt theo lớp, (hình b) là sơ đồ cắt theo đoạn, (hình c) sơ đồ cắt phối hợp. Tiện trục lệch tâm Để tiện các trục lệch tâm ta dựa theo nguyên lý đƣa các bề mặt lệch tâm về tâm quay trục chính.
Trục lệch tâm Các phƣơng án tiện trục lệch tâm nhƣ sau: - Nếu trục có đƣờng kính lớn thì trên mặt đầu ta khoan các lỗ tâm, tính toán hợp lý để đƣa bề mặt lệch tâm về tâm quay trục chính, sau đó dùng sơ đồ định vị chống tâm 2 đầu - Nếu trục có kích thƣớc nhỏ chế tạo thêm đồ gá, đồ gá là các bạc lệch tâm không thông và đƣợc chế tạo lắp trên 2 đầu trục, trên mặt đầu bạc khoan các lỗ tâm, tính toán các lỗ tâm để đƣa các bề mặt lệch tâm về tâm quay trục chính sau đấy cũng dùng sơ đồ định vị 2 mũi tâm để gia công chi tiết. - Sử dụng bạc lệch tâm có xẻ rãnh dọc bạc (nên chọn vật liệu là thép có độ đàn hồi cao) lúc này ta sẽ dùng sơ đồ định vị kẹp trụ ngoài. - Tiện trục lệch tâm bằng mâm cặp 4 chấu: phƣơng án này chỉ sử dụng trong sản xuất nhỏ, đơn chiếc vì thời gian gá đặt lớn 1. Gia công mặt côn Có thể dùng dao bản rộng hoặc xê dịch ngang ụ động hoặc nghiêng bàn xe dao tùy theo chi tiết yêu cầu mà ta sử dụng cho phù hợp.
Phƣơng pháp tiện côn - Gia công mặt côn bằng dao bản rộng: dùng gia công những mặt côn có chiều dài ngắn nhƣ các mép vát nghiêng. Tiện côn bằng dao rộng bản - Gia công mặt côn bằng cách quay nghiêng bàn xe dao phụ: có thể gia công đƣợc góc côn lớn nhƣng chiều dài côn phụ thuộc và khoảng dịch chuyển của bàn xe dao phụ. Tiện côn bằng xoay nghiêng bàn dao phụ - Gia công mặt côn bằng cách đánh lệch ụ sau: phƣơng án này áp dụng khi góc côn nhỏ và chiều dài côn lớn 7 Hình 1. Tiện côn bằng cách đánh lệch ụ sau - Gia công mặt côn bằng thƣớc chép hình: cho độ chính xác và năng suất cao, phù hợp với góc côn và chiều dài côn nhỏ Hình 1.
Tiện côn bằng thƣớc chép hình - Gia công mặt côn bằng máy tiện CNC: cách này cho năng suất và chất lƣợng tốt nhất, có thể gia công góc côn và chiều dài côn bất kỳ tùy thuộc vào khoảng dịch chuyển của máy. Tiện chép hình Để tiện chép hình trên công nghệ tiện truyền thống cũng có các phƣơng án khác nhau nhƣ dùng dao chép hình tức là biên dạng của chi tiết gia công đƣợc chép lại nguyên bản biên dạng của dụng cụ cắt. với phƣơng pháp này chỉ có thể gia công đƣợc những chi tiết nhỏ, có biên dạng đơn giản. 8 Ngoài ra còn có thể sử dụng dƣỡng chép hình để dao chuyển động theo dƣỡng và giữ nguyên khoảng cách từ chi tiết đến vị trí kẹp dao.
Sử dụng trong sản xuất hàng loạt và có khả năng tạo hình những biên dạng phức tạp. Tiện chép hình 1. Tiện ren Phƣơng pháp tiến dao khi tiện ren phổ biến: Hình 1. Sơ đồ tiến dao khi tiện ren - Tiến dao ngang (hình a): Phƣơng pháp này tƣơng đối dễ thực hiện, dùng cắt ren bƣớc nhỏ.
Phƣơng pháp này đƣợc thực hiện bằng cách đặt tay quay của bàn dao ngang bằng với chiều sâu cắt. - Tiến dao theo sƣờn ren (hình c): Cũng giống nhƣ phƣơng pháp lấn dao ngang, phƣơng pháp này cũng khá đơn giản, dễ thực hiện, dùng cắt ren bƣớc trung bình. Phƣơng pháp này đƣợc thực hiện bằng cách quay tay quay của ổ dao một góc bằng nửa góc đỉnh ren. 9 - Tiến dao kết hợp (hình b): So với 2 phƣơng pháp trên thì phƣơng pháp này khó thực hiện hơn, và chúng thƣờng sử dụng cho những chi tiết có bƣớc ren lớn, có hình dạng đặc biệt nhƣ: ren thang, ren vuông,.
Để thực hiện phƣơng pháp này, ngƣời ta luân phiên quay tay quay của bàn dao ngang và ổ dao trên hay nói cách cách khác là luân phiên giữa tiến dao ngang và tiến dao dọc. Thông số chế độ cắt [11] 1. Vận tốc cắt V Là quãng đƣờng mà một điểm của dao trên lƣỡi cắt dịch chuyển đƣợc trong một đơn vị thời gian tính tƣơng đối so với phôi. Tốc độ cắt là một yếu tố quyết định đến công suất cắt, lực cắt, nhiệt cắt và chất lƣợng bề mặt gia công.
Lƣợng chạy dao S (mm/vòng) Là khoảng dịch chuyển của lƣỡi cắt dọc theo phƣơng của chuyển động tịnh tiến sau một vòng quay của chi tiết gia công. Diện tích lớp cắt F là tích số của chiều sâu cắt và trị số lƣợng tiến dao S F = a. Lƣợng chạy dao S 10 1. Chiều sâu cắt a (mm) Là chiều dày vật liệu đƣợc bóc đi trong một lần chuyển dao, đo theo phƣơng vuông góc với bề mặt gia công.