ĐẶT VẤN ĐỀ Phát triển khoa học kỹ thuật nói chung và khoa học công nghệ trong cơ khí nói riêng càng trở nên quan trọng và cấp thiết hơn bao giờ hết để thực hiện đƣợc mục tiêu “Công nghiệp hoá, hiện đại hoá”. Trong bối cảnh hiện nay, khi mà tất cả các ngành kinh tế - kỹ thuật trong cả nƣớc đang cố gắng đẩy nhanh quá trình phát triển nhằm tạo ra các sản phẩm có chất lƣợng tốt, năng suất lao động cao, giá thành hạ…, phục vụ tốt nhu cầu của cuộc sống của con ngƣời. Ngành cơ khí của chúng ta cũng không nằm ngoài guồng quay đó, nhƣng làm thế nào để có thể từng bƣớc thay đổi, làm thế nào để tạo ra những sản phẩm ngày càng chất lƣợng hơn? Tối ƣu hoá quá trình sản xuất là một công cụ hữu hiệu để đạt đƣợc mục tiêu đó. Tuy nhiên, tối ƣu hoá toàn bộ quá trình sản xuất nói chung, trong chế tạo cơ khí nói riêng là một bài toán rất lớn và chỉ có thể giải quyết đƣợc sau khi đã thực hiện đƣợc nhiệm vụ tối ƣu hoá các nguyên công của quá trình gia công.
Nghiên cứu tối ƣu hoá nguyên công chẳng những nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của từng nguyên công mà còn tạo ra cơ sở dữ liệu quan trọng phục vụ việc tự động hoá quá trình chuẩn bị công nghệ, rút ngắn thời gian và khối lƣợng lao động. Hiện nay, ở rất nhiều các cơ sở đào tạo và các doanh nghiệp sản xuất trong nƣớc đã đƣợc trang bị rất nhiều loại máy móc hiện đại nhƣng chủ yếu là đƣợc nhập từ nƣớc ngoài về nên thiếu nhiều tài liệu sử dụng, việc chuyển giao công nghệ chƣa đầy đủ,. vậy để có đƣợc năng suất cao, chất lƣợng sản phẩm tốt mà giá thành sản phẩm lại hạ, gia công tối ƣu cần giải quyết nhiệm vụ cụ thể nào? Tối ƣu hoá quá trình gia công cắt gọt là phƣơng pháp xác định chế độ cắt tối ƣu thông qua việc xây dựng mối quan hệ toán học giữa hàm mục tiêu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2 về kinh tế hoặc kỹ thuật của quá trình gia công với các thông số của chế độ cắt tƣơng ứng trên một hệ thống công nghệ xác định nhằm đạt đƣợc các mục tiêu về kinh tế hoặc kỹ thuật của quá trình gia công. Nhƣ vậy, thực chất của việc xác định chế độ cắt tối ƣu là giải bài toán tối ƣu hoá bằng phƣơng pháp thực nghiệm để tìm cực trị và miền tối ƣu hoá theo các chỉ tiêu đã đề ra.
Hay nói một cách khác, một trong những vấn đề mấu chốt cần phải giải quyết để nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá trình gia công chế tạo cơ khí là phải xác định đƣợc chế độ cắt tối ƣu cho từng nguyên công khác nhau, thích ứng với điều kiện sản xuất cụ thể. Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật thì việc thực hiện tối ƣu hóa trên các máy điều khiển số (CNC) là một vấn đề rất quan trọng trong việc nâng cao năng suất, đáp ứng chất lƣợng sản phẩm đòi hỏi ngày càng cao… Máy tiện CNC YT – 10T là máy điều khiển số mới đƣợc trang bị thêm để phục vụ đào tạo và sản xuất tại trƣờng Cao đẳng nghề Cơ giới và Thủy lợi, với tính năng gia công tạo các mặt trụ ngoài, mặt côn, tiện lỗ, tiện ren, tiện mặt đầu, tiện cắt đứt, tiện các bề mặt định hình trong và ngoài.Tuy nhiên trong quá trình gia công các chi tiết vẫn chƣa đạt đƣợc sự tối ƣu hóa về chế độ cắt dẫn đến chất lƣợng còn kém, năng suất thấp, giá thành cao làm hạn chế tính cạnh tranh của sản phẩm, gây không ít khó khăn trong tiêu thụ. Chính từ tính cấp thiết và hữu dụng của vấn đề, với mong muốn đóng góp một phần nhỏ bé của mình vào việc tìm ra những giải pháp nhằm nâng cao chất lƣợng của sản phẩm cơ khí, tôi tiến hành thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài: “ Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố thuộc chế độ cắt đến chi phí điện n ng riêng v ch t ư ng m t gia c ng tiện ỗ m t trụ trong trên máy tiện CNC YT – 10T ”. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là tài liệu cần thiết cho sử dụng hiệu quả thiết bị phục vụ đào tạo cán bộ, công nhân kỹ thuật và thực tiễn sản xuất, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3 tạo ra những sản phẩm có chất lƣợng, góp phần đƣa đất nƣớc tiến nhanh trên con đƣờng công nghiệp hoá, hiện đại hoá.
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học ằng cách nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, luận văn đã đƣa ra đƣợc các hàm toán học mô tả mối quan hệ giữa chi phí điện năng riêng và độ nhám bề mặt với chế độ cắt làm cơ sở cho việc nghiên cứu tối ƣu hoá quá trình cắt cũng nhƣ cho các nghiên cứu khác của quá trình tiện trục trong nhằm lựa chọn chế độ cắt hợp lý khi gia công trên máy tiện CNC. Ý nghĩa thực tiễn - Làm cơ sở cho việc nghiên cứu các khía cạnh khác của quá trình cắt. - Giúp cho việc lựa chọn chế độ công nghệ khi viết chƣơng trình gia công NC trong quá trình chuẩn bị gia công đƣợc hợp lý hơn, hiệu quả khai thác, sử dụng máy tiện CNC tốt hơn. Góp phần nâng cao năng suất và hạ giá thành sản phẩm.
ây là một yếu tố có ý nghĩa rất lớn đối với đào tạo cũng nhƣ sự phát triển của doanh nghiệp trong nƣớc để theo kịp sự phát triển của thế giới. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về máy CNC và các dạng điều khiển của máy tiện CNC 1. Tổng quan v máy CNC Nhƣ đã biết, trƣớc thế hệ máy CNC đã có hai thế hệ máy gia công (máy công cụ) với công nghệ kỹ thuật thấp hơn đó là: máy gia công thông thƣờng và máy gia công NC.
Máy gia công thông thường Khi thực hiện gia công chi tiết trên các máy gia công thông thƣờng ngƣời công nhân thƣờng dùng tay để điều khiển máy, họ căn cứ vào phiếu nguyên công để cắt gọt chi tiết nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đặt ra. Khi đó năng suất và chất lƣợng sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề của công nhân. Mặc dù còn nhiều hạn chế so với các máy NC, CNC nhƣng các máy gia công thông thƣờng hiện nay vẫn còn đƣợc sử dụng rộng rãi với lý do là giá thành thấp và thuận tiện cho công việc sửa chữa và cho nền sản xuất hiện còn đang ở trình độ thấp. ặc biệt các máy gia công trình độ thấp vẫn còn ý nghĩa lớn đối với công việc thực tập của sinh viên các trƣờng kỹ thuật.
Máy gia công NC ối với các máy gia công NC thì việc điều khiển các chức năng của máy đƣợc quyết định bởi các chƣơng trình đã lập sẵn. Các máy gia công NC thì việc điều khiển các chức năng của máy đƣợc quyết định bởi các chƣơng trình đã lập sẵn. Các máy gia công NC rất thích hợp với dạng sản xuất hàng loạt nhỏ và trung bình. Hệ thống điều khiển của máy NC là mạch điện tử.
Thông tin vào chứa trên băng từ hoặc băng đục lỗ, thực hiện chức năng theo từng khối, khi khối trƣớc kết thúc, máy đọc các khối lệch tiếp theo để thực hiện các dịch chuyển cần thiết. Các máy NC chỉ thực hiện các chức năng nhƣ: nội suy LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 đƣờng thẳng, nội suy cung tròn, chức năng đọc theo băng. Chúng không có chức năng lƣu giữ chƣơng trình. Máy gia công CNC Máy gia công CNC là bƣớc phát triển cao từ các máy NC.
Các máy CNC có một máy tính để thiết lập phần mềm dùng để điểu khiển các chức năng dịch chuyển của máy. Các chƣơng trình gia công đƣợc đọc cùng một lúc và đƣợc lƣu trữ vào bộ nhớ. Khi gia công, máy tính đƣa ra các lệch điều khiển đƣờng thẳng, nội suy cung tròn, mặt xoắn, mặt parabol và bất kỳ mặt bậc ba nào. Máy CNC cũng có khả năng bù chiều dài và đƣờng kính công cụ cắt.
Tất cả các chức năng trên đều đƣợc thực hiện nhờ một phần mềm của máy tính. Các chƣơng trình lập ra có thể đƣợc lƣu trữ trên đĩa cứng hoặc đĩa mềm. Thông số gia công của máy CNC là tốc độ chuyển động của các cơ cấu chấp hành và công suất động cơ. Ngƣời ta dựa vào các thông số hình học (vùng gia công) nhƣ kích thƣớc bàn máy phay hay chiều cao của tâm máy tiện để chọn công suất động cơ, tốc độ quay của trục chính và lƣợng chạy dao.
Thiết kế máy CNC hiện đại đã đƣợc bắt nguồn từ tác phẩm của John T.Parsons Cuối những năm 1940 và đầu những năm 1950 sau khi đã cung cấp máy tính số điện tử đầu tiên có tên ENIAC cho quân đội Mỹ. Sau Thế chiến II, Parsons tham gia sản xuất cánh máy bay trực thăng, một công việc đòi hỏi phải gia công chính xác các hình dạng phức tạp. Parsons sớm nhận ra rằng bằng cách sử dụng máy tính I M thời kì đầu, ông đã có thể tạo ra những thanh dẫn đƣờng mức chính xác hơn nhiều khi sử dụng các phép tính bằng tay và sơ đồ. Dựa trên kinh nghiệm này, ông đã giành đƣợc hợp đồng phát triển một “máy cắt đƣờng mức tự động” cho không quân để tạo mặt cong cho cánh máy bay.
Sử dụng một đầu đọc thẻ máy tính và các bộ điều khiển động cơ trợ động (servomotor) chính xác, chiếc máy đƣợc chế tạo cực kì lớn, phức tạp và LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Mặc dù vậy, nó làm việc một cách tự động và sản xuất các mặt cong với độ chính xác cao đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp máy bay. ến những năm 1960, giá thành và tính phức tạp của những chiếc máy tự động giảm đến một mức độ nhất định để có thể ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác. Những chiếc máy này sử dụng các động cơ truyền động điện một chiều để vận dụng vô lăng và vận hành dao cụ.
Các động cơ này nhận chỉ dẫn điện từ một đầu đọc băng từ – đọc một băng giấy có chiều rộng khoảng 2,5cm có đục một hàng lỗ.