MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu Chế tạo máy là một trong những lĩnh vực được Đảng và nhà nước quan tâm, đầu tư và phát triển, theo báo cáo thống kê của bộ Công Thương tăng trưởng của ngành công nghiệp chế tạo là 9%, trong đó nhiều cơ sở sản xuất đã chế tạo ra các thiết bị có giá trị kinh kế lớn như: Dàn khoan tự nâng phục vụ cho khai thác dầu khí, Cần trục có sức nâng 1500 tấn, các thiết bị phục vụ cho các nhà máy thủy điện, khai thác khoáng sản. Ngành chế tạo máy đã tạo ra hàng triệu việc làm cho xã hội, đóng góp quan trọng vào phát triển kinh tế xã hội của đất nước. Thực hiện nghị quyết đại hội lần thứ 11 của Đảng, phấn đấu đến năm 2020 đưa nước ta trở thành nước công nghiệp theo hướng hiện đại.
Để thực hiện được nhiệm vụ này Chính phủ đã có nhiều chính sách khuyến kích các doanh nghiệp đầu tư xây dựng các nhà máy chế tạo, đầu tư phát triển công nghiệp phụ trợ để Việt Nam có thể chế tạo ra các sản phẩm cơ khí có chất lượng cao đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Hiện nay ở Việt Nam rất nhiều doanh nghiệp đầu tư các máy công cụ như máy phay, máy tiện, máy dập, máy cắt, máy mài để phục vụ cho công nghệ chế tạo máy. Các máy trên chủ yếu được sản xuất ở nước ngoài và nhập khẩu vào Việt Nam để thực hiện một số nguyên công trong chế tạo máy. Các máy công cụ phục vụ cho chế tạo máy hiện nay chủ yếu là máy đa năng với nhiều công dụng, có thể gia công được nhiều loại vật liệu khác nhau, song mỗi loại vật liệu, mỗi một loại công dụng đều có chế độ sử dụng khác nhau.
Phay là phương pháp gia công phổ biến, là một phần quan trọng trong quy trình công nghệ và gia công kim loại, đồng thời cũng là một trong những phương pháp gia công cho năng suất cao. Trong gia công các chi tiết, máy phay chiếm khoảng 20% khối lượng gia công kim loại bằng cắt gọt, chính vì vậy, ở nước ta trong những năm gần đây đã nhập khẩu và đưa vào sử dụng nhiều loại máy phay 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 thông số kỹ thuật của thiết bị, xác định được chế độ c 2 làm việc hợp lý nhằm nâng cao năng suất và giảm giá thành sản phẩm nhưng vẫn đảm bảo được chất lượng sản phẩm theo yêu cầu. Ở Việt Nam việc nghiên cứu chế độ sử dụng hợp lý cho từng đối tượng vật liệu khi gia công và cho từng loại nguyên công chưa được quan tâm, chưa có nhiều công trình, tài liệu được công bố để khuyến cáo các đơn vị sử dụng các máy công cụ thực hiện nhằm mang lại năng suất chất lượng và giảm chi phí tiêu thụ điện năng góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất chế tạo máy.
Máy phay Bemato BMT-6000v được sử dụng khá phổ biến hiện nay ở các dây chuyền chế tạo máy, công dụng chủ yếu là phay bánh răng, phay mặt phẳng, phay rãnh then, 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 lượng đáp ứng yêu cầu và chi phí năng lượng riêng nhỏ nhất là rất cần thiết và có ít công trình nghiên cứu được công bố. Với những lý do đã được trình bầy ở trên chúng tôi 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 bánh răng trên máy phay Bemato BMT-6000v". 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 Bemato BMT- 6000v + Vật liệu phay là thép C45.
+ Các thông số ảnh hưởng được lựa chọn để nghiên cứu là những thông số ảnh hưởng chính đến chất lượng sản phẩm và chi phí điện năng riêng. + Chất lượng sản phẩm có nhiều yếu tố nên ở đề tài này chỉ chọn hàm độ nhám bề mặt để nghiên cứu. + Phương pháp phay bánh răng chọn phương pháp phay chép hình dùng dao phay đĩa mô đun. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn - Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của luận văn đã xác định được qui luật ảnh hưởng của tốc độ trục chính , chiều sâu cắt và lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt sản phẩm và chi phí điện năng riêng, từ qui luật ảnh hưởng này là cơ sở khoa học cho việc xác định chế độ sử dụng hợp lý của máy khi phay bánh răng trên máy phay Bemato BMT-6000v.
- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận văn đã xác định được thông số sử dụng hợp lý của máy để nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí điện năng, kết quả nghiên cứu này góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng máy phay Bemato BMT-6000v. c 4 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về phay bánh răng: - Bánh răng là chi tiết quan trọng được dùng phổ biến trong truyền động cơ khí nói chung. Phương pháp chủ yếu để tạo răng là gia công cắt gọt. Các bánh răng có độ chính xác thấp có thể được tạo hình bằng phương pháp cán.
Tạo răng bằng dụng cụ cắt có lưỡi có thể thực hiện bằng phương pháp chép hình và phương pháp bao hình.1 Phương pháp chép hình - Bản chất của phương pháp này là prôphin răng của được chép lại theo prôphin lưỡi cắt của dao.1 Sơ đồ cắt răng bằng phương pháp chép hình a. Dùng dao phay đĩa mô đun; b. Dùng dao phay ngón mô đun - Phương pháp này thường được dùng trong sản xuất nhỏ và vừa hoặc sửa chữa bánh răng vì có thể dùng trên các máy phay vạn năng có đầu phân độ.2 Phương pháp bao hình - Gia công răng theo phương pháp này được tiến hành theo nguyên lý ăn khớp của hai bánh răng hoặc một bánh răng và một thanh răng, trong đó một là dụng cụ cắt một là chi tiết gia công. Phương pháp này dùng chủ yếu trong sản xuất hàng loạt.2 Sơ đồ cắt răng bằng phương pháp bao hình a.
Phương pháp xọc răng ; b. Phương pháp phay lăn răng 1.3 Đặc điểm của quá trình cắt răng - Tiết diện lớp cắt của mỗi răng thay đổi trong quá trình gia công. - Các phần khác nhau của lưỡi cắt chịu tác dụng lực không như nhau, bởi vì chúng có tốc độ khác nhau và cắt những lớp tiết diện khác nhau. - Các dao cắt răng không có thông số hình học tối ưu, bởi vì chúng có hình dạng rất phức tạp và một số dao cắt khi gia công thực hiên các chuyển động phức tạp.
Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy phay kim loại ở trên thế giới Máy phay là một trong những loại máy gia công kim loại được dùng phổ biến trong các nhà máy cơ khí. Máy phay được chế tạo từ thế kỷ 16 cho đến nay hàng triệu máy phay với nhiều kiểu dáng khác nhau đã được chế tạo và đưa vào sản xuất. Các nước phát triển trên thế giới như nước Anh là một trong những nước công nghiệp đi tiên phong trong lĩnh vực chế tạo máy công cụ. Ở Anh có khoảng hơn 100 hãng chế tạo máy công cụ với năng suất khoảng 30000 sản phẩm trong một năm gồm các loại máy sau: Máy tiện chiếm khoảng 27%, máy phay chiếm khoảng 16%, máy mài chiếm khoảng 10% máy CNC chiếm khoảng 20%.Một số hãng có sản phẩm được xuất khẩu sang nhiều nước khác nhau trên thế giới như hãng Siemens sản xuất các loại máy phay với các mã hiệu: SF - 70, SF 500 CNC, SF 500 MICRO có kích thước bàn máy 310 x 100mm, công suất 400w, tốc độ quay của trục dao 180 2500v/phút.
Hãng Axminster đã sản xuất các loại máy phay với các mã hiệu ZX 2M2, ZX 25M2, ZX 30M, SIEG X2, SIEG X3, SIEG SX2, SIEG SX4,. c 6 Hãng DUGARD cho ra đời các loại máy phay với các mã hiệu: PC-460, EAGLE 210Y, EAGLE SMV 600, EAGLE 1000 có công suất 7,5kw, tốc độ quay 8000v/phút, hành trình bàn máy theo trục X 1020 mm, theo trục Y 510 mm, theo trục Z 510mm, theo trục Z 510 mm; hệ điều hành Siemen, [22]. Hãng Mekhanit đã sản xuất nhiều kiểu máy phay với các mã hiệu khác nhau như: INNO 600; INNO 810; HANDYMAN 1000; HANDYMAN 1270; HANDYMAN 1500; HANDYMAN 2000; HANDYMAN 2500; HANDYMAN 3000; ACELER 1120; ACELER 1320; ACELER 1520; OPTIMAL 1100, OPTIMAL 1250, OPTIMAL 1500, OPTIMAL 1800, ACUMEN 660, ACUMEN 1100, ACUMEN 900 có các thông số kỹ thuật như kích thước bàn máy 1100 x 500 mm; hành trình bàn theo trục X 900mm, theo trục Y 520 mm, theo trục Z 590mm; tốc độ trục chính 8000 15000v/phút; công suất 11kw. Hãng CKC Stanko sản xuất các loại máy phay vạn năng với các mã hiệu CD 10, 6T82G, 6T83G, 6T12,, 6T82S, 6T83S (hình 1.6) có các thông số kỹ thuật chính như kích thước bàn máy 1600 x 400mm, tốc độ trục chính 50 1600v/phút, công suất động cơ chính 11kw.
Ở Nga, ngành chế tạo máy công cụ rất phát triển, nhiều hãng chế tạo máy nổi tiếng trên thế giới đã sản xuất nhiều loại máy phay khác nhau như hãng Treliabinskơ đã sản xuất các loại máy phay CNC với các mã hiệu như QV209, QV179, QV159,QV147, QV117, Q127 có các thông số kỹ thuật chính như kính thước bàn máy 1500 x 700mm; hành trình bàn theo trục X 1300mm, theo trục Y 900mm, theo trục Z 850mm; tốc độ trục chính 408000v/ phút; công suất 15kw, [25]. Công hòa liên bang Đức là một trong những những nước công nghiệp phát triển đi đầu trong xuất khẩu máy công cụ. Nước Đức có khoảng 433 hãng sản xuất máy, trung bình xuất xưởng khoảng 206 nghìn sản phẩm trong 1 năm, bao gồm máy mài, máy doa chiếm 20,1%, máy tiện CNC chiếm 16,2%, máy phay chiếm 13,8%, máy tiện thường chiếm 12,35% [21]. Hãng chế tạo máy Votkinsk đã sản xuất các loại máy phay với các mã hiệu khác nhau E 320, HL 3, HL4, LH108, LH 262, L322, L421, L422, L423, L526, c 7 M218 có các thông số kỹ thuật chính kích thước bàn máy 830 x 405mm, hành trình bàn máy trục X 600mm, theo trục Y 410mm, theo trục Z 610mm; tốc độ trục dao 8000 1000v/phút, công suất 7,5kw; hệ điều hành Siemen.