ĐẶT VẤN ĐỀ Nền kinh tế hội nhập và phát triển đã mang lại cho các doanh nghiệp biết bao cơ hội đồng thời cũng đặt ra không ít khó khăn và thách thức đòi hỏi bản thân mỗi doanh nghiệp phải không ngừng vươn lên để tạo vị thế cho riêng mình. Vì thế mỗi doanh nghiệp muốn tồn tại và khẳng định được chính mình thì phải cải tiến mẫu mã sản phẩm liên tục theo nhu cầu của khách hàng và thời gian đáp ứng cho khách hàng là ngắn nhất. Ngoài khả năng đáp ứng nhu cầu của khách hàng về thời gian và hình dáng sản phẩm còn phải luôn coi trọng chất lượng, giá thành phải cạnh tranh. Trong những năm gần đây việc triển khai và ứng dụng phay cao tốc để gia công các sản phẩm có bề mặt phức tạp ngày càng trở nên phổ biến trong các doanh nghiệp cơ khí ở nước ta.
Đặc biệt là trong các nhà máy chế tạo khuôn mẫu, do các chi tiết khuôn mẫu có hình dáng phức tạp và các nguyên công chủ yếu thực hiện trên máy phay. Tuy nhiên, hầu hết các doanh nghiệp trong nước chưa có một đội ngũ có trình độ tay nghề cao và khả năng khai thác hết năng suất và công dụng của các máy phay cao tốc một cách hiệu quả. Để có thể tồn tại và theo kịp tốc độ phát triển của nền kinh tế thế giới thì mỗi doanh nghiệp phải đầu tư trang thiết bị công nghệ phù hợp với điều kiện phát triển. Ngoài việc đầu tư về trang thiết bị, các doanh nghiệp còn phải biết khai thác và vận dụng các quy trình công nghệ một cách hợp lý thì mới đạt được năng suất và chất lượng cao.
Nói đến công nghệ gia công cao tốc thì không thể không nói đến công nghệ CAD/CAM. Vì nếu như không có phần mềm để thiết kế một mô hình 3D và sau đó được lập trình một cách tự động để tạo ra chương trình điều khiển gia công trên máy phay cao tốc thì quá trình sản xuất sẽ rất hạn chế. Như đã biết nếu lập trình thủ công thì mất rất nhiều thời gian và nhiều tốn kém, có nhiều lỗi lập trình có thể không kiểm soát được. Vì vậy trong quá trình nghiên cứu công nghệ gia công trên máy gia công cao tốc thì phải nghiên cứu cả phần cứng lẫn phần mềm.
Các nước phát triển trên thế giới thì ngày nay hầu như đã đạt đến đỉnh cao về gia công cao tốc nói riêng và công nghệ CAD/CAM/CNC nói chung. Tuy vậy, CBHD: PGS. THÁI THỊ THU HÀ Trang 4 HVTH: VŨ ĐÌNH PHONG_09040374 Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ảnh hưởng của rung động đến chất lượng bề mặt trên máy phay cao tốc trong quá trình tiếp cận công nghệ các doanh nghiệp vẫn chưa khai thác được hết các chức năng vì nhiều lý do. Một là do công nghệ chuyển giao không được đầy đủ; hai là do chưa đủ năng lực để tiếp nhận.
Ngoài ra các nước phát triển đã có một bề dày lịch sử về công nghệ gia công cao tốc, còn ngành cơ khí trong nước đã đi sau hơn 60 năm nên còn bị hạn chế về nhiều mặt. Vì vậy ngành cơ khí chế tạo ở Việt Nam rất cần những nghiên cứu chuyên sâu về công nghệ này. Nói chung, với những nhu cầu ngày càng đa dạng và khắt khe của khách hàng về sản phẩm đòi hỏi các doanh nghiệp phải đáp ứng được các điều kiện sau: – Hình dáng, mẫu mã phải phù hợp với yêu cầu chức năng – Sản phẩm phải đạt chất lượng cao – Thời gian giao hàng nhanh – Giá thành phải cạnh tranh Do đó các doanh nghiệp cần phải thay đổi giải pháp sản xuất để phù hợp với xu hướng phát triển chung đó là: – Đầu tư công nghệ phù hợp với nhu cầu sản xuất – Đội ngũ nhân lực có trình độ chuyên môn cao, đủ khả năng khai thác hết năng suất và tính năng của máy – Nâng cao năng lực quản lý và cải thiện môi trường làm việc Ngoài những giải pháp trên các doanh nghiệp cần phải đẩy mạnh khai thác công nghệ gia công cao tốc nói chung và áp dụng phay cao tốc nói riêng, vì đây đang là một công nghệ quan trọng hàng đầu trong ngành cơ khí, đặc biệt là đối với ngành công nghệ khuôn mẫu trong nước. Công nghệ gia công cao tốc đã mở ra cho ngành công nghiệp trong nước nhiều hướng đi mới và đã đạt được nhiều thành tựu, tuy nhiên đây là một công nghệ mới nên có nhiều trở ngại trong việc tiếp cận do chi phí đầu tư lớn, chưa có nhiều tài liệu đề cập sâu về công nghệ này, chưa có nhiều kinh nghiệm trong việc sử dụng, chưa có nhiều nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực này.
Vì vậy việc áp dụng công nghệ gia công cao tốc còn nhiều hạn chế, chỉ mới áp dụng để gia công các mặt hàng trong nước, các sản phẩm đơn giản, các sản phẩm chưa đòi hỏi cao về mặt kỹ CBHD: PGS. THÁI THỊ THU HÀ Trang 5 HVTH: VŨ ĐÌNH PHONG_09040374 Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ảnh hưởng của rung động đến chất lượng bề mặt trên máy phay cao tốc thuật,. Qua đó cho thấy để có thể đáp ứng được nhu cầu của thị trường trong nước cũng như ngoài nước về sản phẩm có tính kỹ thuật cao, những đòi hỏi khắt khe cả về kích thước lẫn hình dáng và chất lượng bề mặt, đặc biệt là chất lượng bề mặt đòi hỏi mất rất nhiều thời gian, do đó việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng dến chất lượng bề mặt là không thể bỏ qua để có thể nhanh chóng nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm giá thành, nâng cao tính cạnh tranh trên thị trường,.thì các doanh nghiệp cần biết và hiểu rõ về công nghệ này để có thể áp dụng triệt để vào từng ngành, từng doanh nghiệp. THÁI THỊ THU HÀ Trang 6 HVTH: VŨ ĐÌNH PHONG_09040374 Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ảnh hưởng của rung động đến chất lượng bề mặt trên máy phay cao tốc CHƢƠNG 1 : NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Vai trò của phay cao tốc Trong ngành công nghiệp chế tạo hiện nay, phay cao tốc đóng một vai trò hết sức quan trọng như trong ngành công nghiệp gia công khuôn, công nghiệp ô tô và ngành công nghiệp hàng không vì phay cao tốc là phương pháp gia công năng suất cao có thể bóc tách một khối lượng lớn kim loại trong thời gian ngắn với dụng cụ cắt tương đối nhỏ để đạt được tốc độ quay lớn.
Phay cao tốc cho lực cắt và biến dạng nhiệt của các chi tiết gia công tương đối thấp vì vậy nó cho phép gia công các chi tiết thành mỏng lớn và phức tạp từ một khối vật liệu duy nhất để thay thế cho việc lắp ráp các sản phẩm tương tự từ nhiều chi tiết khác. Tuy nhiên, trong gia công cơ khí thường có đến 90% vật liệu phôi ban đầu được loại bỏ. Để cải tiến tốc độ sản xuất, thì tốc độ tách phôi phải lớn trong khi vẫn phải đảm bảo chất lượng cao cho bề mặt đã gia công. Dẫn đến mối liên hệ phức tạp giữa phôi và máy công cụ, tốc độ tách phoi thì được định nghĩa bởi sự kết hợp giữa tốc độ trục chính n, chiều sâu cắt ap, lượng tiến dao ngang ae và lượng ăn dao phút S.
Ngày nay với nhu cầu thẩm mỹ ngày càng cao dẫn đến sản phẩm có hình dáng hình học phức tạp với độ chính xác và chất lượng ngày càng khắt khe mà các phương pháp gia công khác không thể đáp ứng hoặc phải mất nhiều thời gian thì phay cao tốc với mục đích chính là nâng cao chất lượng sản phẩm, năng suất gia công và có khả năng gia công được những vật liệu mới với độ cứng ngày càng cao là lựa chọn tiên quyết. Tuy nhiên bên cạnh đó phay cao tốc cũng gây ra không ít vấn đề mà những nhà kỹ thuật phải quan tâm là : hệ thống trục chính phải được cân bằng tốt, có độ cứng vững cao, được gia công chính xác, có tính ổn định nhiệt cao, có thể cung cấp đầy đủ công suất và mômen xoắn, chịu được lực ly tâm cao, thêm vào đó hệ thống đo nhiệt độ và thiết bị làm mát để luôn luôn duy trì nhiệt độ cho trục chính; máy công cụ phải có độ cứng vững cao và giản chấn tốt để hấp thụ rung động trong quá trình cắt, phải có tính linh hoạt cao để thích nghi với sự chuyển động nhanh của các trục để đạt được năng suất động học cao, thêm vào đó một máy công cụ với tốc độ tăng tốc hoặc giảm tốc cao có thể duy trì vùng tốc độ chạy dao CBHD: PGS. THÁI THỊ THU HÀ Trang 7 HVTH: VŨ ĐÌNH PHONG_09040374 Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ảnh hưởng của rung động đến chất lượng bề mặt trên máy phay cao tốc không đổi trên hầu hết hành trình cắt; Khi số vòng quay tăng thì lực li tâm sẽ tăng bình phương với vận tốc quay do đó sự mất cân bằng trong hệ thống cũng như sự không đồng tâm sẽ làm gia tăng lực li tâm, gây rung động máy. Vì vậy hệ thống gá dao phải có độ đảo thấp không vượt quá 0.
Ngoài ra để hệ thống dẫn động tuyến tính của máy có tính động học cao thì sự kết hợp giữa dụng cụ cắt, hệ thống gá dao và trục chính phải có trọng lượng thấp để đạt được kết quả cắt cao; Bộ điều khiển CNC phải có khả năng xử lý đủ nhanh, với việc xử lý tự động đầy đủ và chức năng kiểm tra xử lý tự động khi dao ngừng, giám sát quá trình chạy dao, tối ưu hóa tính năng chỉnh sửa đường chạy dao. Xu hướng phát triển các bộ điều khiển CNC là chúng phải giảm được thời gian xử lý các khối lệnh và tăng khả năng “look ahead”, với khả năng nhận biết lượng dư gia công còn xót lại thông qua các thuật toán để giảm thiểu tối đa thời gian gia công , có khả năng nội suy cung tròn thông qua đường cong NURBS Biên độ rung động [mm/s] Tốc độ trục chính n [vòng/phút] Hình 1.1 : Sự mất cân bằng và rung động khốc liệt ở bạc đạn Với những đòi hỏi khắt khe của một trung tâm gia công cao tốc đòi hỏi các nhà kỹ thuật, các nhà nghiên cứu không ngừng tìm hiểu, nghiên cứu để cải thiện và khắc phục những hạn chế đó để cho ra sản phẩm ngày một chất lượng và năng suất cao hơn. Do đó đã có không ít những nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã đang và còn nghiên cứu về vấn đề này.
