Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. 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 XVII nhưng mãi tới nửa sau của thế kỷ XIX mới được sử dụng rộng rãi ở các nước công nghiệp tiên tiến.Cho đến nay, hàng triệu máy phay với nhiều kiểu dáng khác nhau đã được chế tạo và đưa vào sản xuất. Ở các nước công nghiệp phát triển như Cộng hòa liên bang Đức,Mỹ, Nhật.
đã nghiên cứu, chế tạo rất nhiều loại máy phay khác nhau để phục vụ gia công cơ khí.ỞCộng hòa liên bang Đức, có hơn 450 hãng sản xuất máy công cụ, sản xuất được trên 200000 thiết bị trong một năm, là một trong những nước xuất khẩu máy công cụ hàng đầu thế thế giới với cơ cấu sản phẩm: Máy mài chiếm20,1%, máy tiện tự động 16,2%, máy tiện thường 12,3%.Một số hãng nổi tiếng như: HERMLE đã sản xuất các loại máy phay với mã hiệu UWF 700,UWF800,UWF801,UWF802-M,UWF900,UWF1000- CNC,UWF1200-CNCcó công suất trục chính từ 2÷2,2 kw.1) Hãng DECKEL với các loại máy phay FP1, FP2, FP3(hình1.2) có công suất trục chính 2-5HP; máy phay giường Bernardo BFM 180, BFM200, BFM240(hình 1. có công suất trục chính 7,5KW. Trong số các nước công nghiệp phát triển thì Italy là một trong những nước xuất khẩu máy công cụ hàng đầu thế giới. Kim ngạch xuất khẩu máy của Italy chiếm khoảng 6% tổng giá trị xuất khẩu máy công cụ của thế giới.
Italy có khoảng 450 hãng sản xuất máy công cụ với tổng công suất 59 nghìn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 máy trong một năm. Trong cơ cấu sản phẩm có 26% là máy khoan, 14% là máy tiện, 7,5% là máy mài, 4,1% là máy phay. Một số hãng sản xuất máy công cụ nổi tiếng như Gruppo Parpac chế tạo các loại máy phay với các mã hiệu FB 125CNC, GMC 350, FS350, ML90, ML 100, ML120 (hình 1.4) có một số thông số chính: hành trình bàn máy theo các trục X 4000÷30000 mm, Y 2500÷4000mm, Z 1250÷1500mm; tốc độ trục dao10÷3000v/p; công suất động cơ 37 Kw. Hãng Juarísti có các loại máy phay CNC như: TX1D, TX3D,TX1D có công suất động cơ 37kW, hành trình bàn máy theo trục X 4000mm, Y 2000mm, Z 2050mm.
Hãng Accuway sản xuất ra các máy phay với các mã hiệu như: UT 300, UT 300L, UT300LM. Hãng Bireton có các sản phẩm như máy phay CNC Matrix 800/2T, CTX/V, NC-700. Máy phay UWF-1200 CNC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Máy phay tháp DECKEL FP1 Hình 1.
Máy phay giường BFM200 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Máy phay ML120 Trong số các nước đang phát triển thì Trung Quốc là nước đứng đầu về chế tạo máy với hơn 600 xí nghiệp đang hoạt động.Trong số đó, 40/% là xí nghiệp sản xuất máy cắt kim loại còn lại là xí nghiệp sản xuất máy gia công kim loại. Mặc dù, hàng năm ngành chế tạo máy của Trung Quốc có tốc độ phát triển tương đối nhanh khoảng 28% nhưng từ năm 2002 Trung Quốc là nước nhập khẩu máy lớn nhất thế giới gần 20% sản phẩm chế tạo máy của thế giới.Trung Quốc nhập khẩu máy chủ yếu từ các nước tư bản như Mỹ, Nhật, Tây Đức, Ý,Hàn Quốc, Đài Loan. Năm 2010 Chính phủ Trung Quốc đã lập kế hoạch phát triển ngành chế tạo máy,theo đó tiến hành xây dựng các xí nghiệp chế tạo máy với qui mô lớn được đầu tư công nghệ hiện đại, có khả năng cạnh tranh trên thị trường quốc tế và đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ trong nước về các loại máy và thiết bị công nghiệp.Một số hãng chế tạo máy hàng đầu Trung Quốc như BeijingNorth Hong,ChangChun CNC, China Czechoslovakia, China Qiqihar,Jinan Huili,Qinghai No.1,Shandong Lunan, Dalian,Anhui chizou household.
đã có sản phẩm xuất khẩu đến nhiều nước LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 trên thế giới trong đó có các nước công nghiệp phát triển như Mỹ, Canada, Anh, Pháp, Đức,TâyBanNha.Các loại máy phay của hãng Dalian như:TX6216E, TX6113 TX6216 (hình 1.5);máy phay tháp: XW6032 có công suất trục chính là 4KW,máy phay X6333A có công suất trục chính 3,75 KW, MW5032, XK6325B, PTDM20, M4 Verticlevàmáy phay giường XL7036, BM360, BM400, BM4của hãng Centre có công suất trục chính 3,5-5,5kW, số vòng quay 30÷3500 v/p.Hãng Anhui chizou household sản xuất các loại máy phay vạn năng với các mã hiệu:X6036A,X6036B,X6325Z, X6350C,X5032,X5040,X1545,X6140 có kích thước bàn máy1600x400mm;tốc độ quay của trục dao 30÷1500v/p, công suất động cơ 11Kw; các loại máy phay CNC của hãng có các mã hiệu: VMC550,VMC420L,VMC330L,XK7124,XK7124A,XK7125(hình 1.7) có các thông số kỹ thuật chính như hành trìnhbàn máy theo các trục x:535mm,trục y: 320mm,trục z:375mm;tốc độ quay:4000v/p;công suất động cơ chính:2,2Kw; công suất động cơ bơm chất làm mát: 370w; hệ điều hànhGsk simen802s. Máy phay TX 6216 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Máy phay XK7125 Tình hình sản xuất và sử dụng máy phay ở một số nước nêu ở trên cho thấy rằng: Gia công các chi tiết máy bằng phương pháp phay là phương pháp gia công thông dụng cho nên đã có nhiều loại máy phay khác nhau được chế tạo và đưa vào sản xuất,đáp ứng nhu cầu của ngành chế tạo máy ở các nước khác nhau trên thế giới.Cùng với việc chế tạo máy phay thì nghiên cứu hoàn thiện,nâng cao chất lượng máy và quá trình sử dụng máy đã được quan tâm trong nhiều công trình nghiên cứu ở Nga và những nước có nền công nghiệp phát triển. Các nghiên cứu tập trung vào các hướng chủ yếu sau: + Hướng thứ nhất: Nghiên cứu nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm khi sử dụng máy phay.
Trong công trình [15], các tác giảA.G Nhetrepaev đã khảo sát quá trình hình thành phoi khi phay rãnh chữ T và xây dựng được các mô hình toán học để khảo sát quá trình phoi lấp đầy không gian giữa các răng cắt của dao phay; LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 Sự chuyển dịch phoi dọc mặt cắt trước của các răng cắt dưới tác dụng của lực quán tính và lực thủy động. Sự dịch chuyển của các phoi kim loại dọc mạch cắt dưới tác dụng lực thủy động học; Quá trình lắp đầy phoi trong không gian của mạch cắt; Xác định lực cần thiết tác dụng lên khối phoi vật liệu vụn được tạo thành trong không gian của mạch cắt. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng chỉ sau 2 đến 5 vòng quay của trục dao không gian giữa các răng cắt đã được phoi lấp đầy. Kết quả khảo nghiệm cho phép khẳng định rằng: Khi gia công thép và gang ở chế độ tiêu chuẩn có từ 30÷100% trường hợp không có khả năng tự thoát phoi được nhờ lực quán tính mà muốn quá trình thoát phoi được thuận lợi cần thiết phải có thêm lực tác dụng.
Trong quá trình gia công, phoi thép cũng nhanh chóng được lấp đầy rãnh cắt; chỉ sau 10÷30 mm chiều dài mạch cắt. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng: Nếu chủ động đẩy phoi ra khỏi không gian giữa 2 răng cắt (hầu răng) và phoi cắt ra khỏi không gian của mạch cắt cho phép tăng năng suất lên 2 lần lần nhờ tăng lượng chạy dao từ 100mm/p lên 200 mm/p mà vẫn đảm bảo được yêu cầu chất lượng bề mặt của rãnh và tuổi bền của dao phay tăng 3lần so với phương pháp bôi trơn làm mát thông thường và tăng 6 lần so với trường hợp không sử dụng chất làm mát. Trong công trình [21], tác giả Lobanov.A đã nghiên cứu quá trình phay thép tôi có độ cứng lớn hơn 45HRC. Trong quá trình nghiên cứu tác giả đã khảo sát nhiệt ở vùng cắt gọt, xác định nhiệt độ; kiểm tra cấu tạo tinh thể và độ cứng của phoi thép và đưa ra phương pháp chọn chế độ cắt gọt, khi phay thep qua tôi cứng; Xác định yêu cầu kỹ thuật của máy phay sử dụng để phay các hợp kim cứng.
Sử dụng phương pháp phay kim loại ở trạng thái tôi cứng mà đề tài đề xuất góp phần nâng cao năng suất, giảm độ nhám, giảm chi phí gia công của các chi tiết máy. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 Trong công trình [22], tác giả Ruđina. A đã nghiên cứu nâng cao hiệu quả gia công bề mặt của các chi tiết máy nhờ chọn thông số kỹ thuật của quá trình cắt hợp lý. Đã xây dựng được mô hình toán học để xác định chế độ cắt hợp lý khi phay ở tốc độ cao nhằm mục tiêu nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
Trong công trình nghiên cứu [25], Tác giả Poliakova.V đã nghiên cứu khả năng nâng cao năng suất và chất lượng gia công bề mặt của chi tiết máy. Trong quá trình nghiên cứu đã xây dựng được mô hình xác định nhiệt độ cắt gọt khi phay chi tiết ở các chế độ cắt khác nhau. Xây dựng mô hình toán học xác định độ nhám bề mặt chi tiết phụ thuộc vào chế độ cắt. Xác định được chế độ cắt tối ưu bằng phương pháp qui hoạch thực hiện nghiệm phi tuyến.
Với hàm mục tiêu là giá thành sản phẩm. Trong công trình [27],tác giả Haxan – Al – Đabac đã nghiên cứu nâng cao chất lượng gia công nhờ chế tạo và sử dụng đầu măng danh khoan phay. Bằng lý thuyết đã khảo sát đặc tính đầu măng danh khoan phay và đề xuất cấu tạo của đầu măng danh với mục tiêu nâng cao độ chính xác và chất lượng gia công. Tiến hành nghiên cứu trạng thái biến dạng và ảnh hưởng của tốc độ quay đến lực kẹp của đầu măng danh.
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng: Khi phay với tốc độ từ 6000 đến 12000 vòng/phút lực ly tâm không ảnh hưởng đến lực kẹp. Khi sử dụng đầu măng danh khoan phay độ nhám bề mặt chi tiết giảm 6÷10% so với đầu măng danh bình thường và chất lượng gia công tăng lên rõ rệt. Trong công trình [20], tác giả Kirukhin.E cho rằng: Trong một vài năm gần đây,việc sử dụng các chi tiết máy làm bằng vật liệu khó gia công từ hợp chất của những chất không gỉ, chịu được axít, chịu nhiệt…được quan tâm ở nhiều nước trên thế giới.Trong số các hợp chất được sử dụng rộng rãi có hợp chất của titan với tính ưu việt nổi trội so với hợp chất của các kim loại LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 11 như sắt,niken, manhê, nhôm và các kim loại khác.Tuy nhiên, khi gia công các chi tiết làm bằng hợp chất của titan gặp một số khó khăn do tính chất cơ lý của nó gây nên như làm mòn dụng cụ, giảm năng suất và chất lượng bề mặt gia công. Tác giả, đã nghiên cứu nâng cao năng suất phay các chi tiết làm bằng hợp kim của titan nhờ áp dụng phương pháp cắt tốc độ cao.