MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu Theo báo cáo thống kê của bộ Công Thƣơng tăng trƣởng của ngành công nghiệp tăng 9-10%, trong đó ngành chế tạo máy tăng 8-9%, tổng giá trị của ngành chế tạo máy thực hiện măn 2014 ƣớc đạt 30 tỷ USD, đã tạo ra hàng triệu việc làm cho xã hội, đóng góp quan trọng vào phát triển kinh tế xã hội của đất nƣớc Thực hiện nghị quyết đại hội lần thứ 11 của Đảng, phấn đấu đến năm 2020 đƣa nƣớc ta trở thành nƣớc công nghiệp theo hƣớng hiện đại. Để thực hiện đƣợc nhiệm vụ này Chính phủ đã có nhiều chính sách khuyến kích các doanh nghiệp đầu tƣ xây dựng các nhà máy chế tạo, đầu tƣ phát triển công nghiệp phụ trợ để Việt Nam có thể chế tạo ra các sản phẩm cơ khí có chất lƣợng cao đáp ứng nhu cầu trong nƣớc và xuất khẩu. Ở Việt Nam việc nghiên cứu chế độ sử dụng hợp lý cho từng đối tƣợng vật liệu khi gia công và cho từng loại nguyên công chƣa đƣợc quan tâm, chƣa có nhiều công trình, tài liệu đƣợc công bố để khuyến cáo các đơn vị sử dụng các máy công cụ thực hiện nhằm mang lại năng suất chất lƣợng và giảm chi phí tiêu thụ điện năng góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất chế tạo máy.
Máy phay CNC DMG 635 đƣợc sử dụng khá phổ biến hiện nay ở các dây chuyền chế tạo máy, công dụng chủ yếu là làm khuôn mẫu, gia công chi tiết chính xác, phay lỗ bậc, phay rãnh then, khoan, doa., 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 lƣợng đáp ứng yêu cầu và chi phí năng lƣợng riêng nhỏ nhất là rất cần thiết và có ít công trình nghiên cứu đƣợc công bố. Với những lý do đã đƣợc trình bày ở trên chúng tôi chọn và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng sản phẩm khi gia công lỗ bậc trên máy phay cnc DMG 635 2 2. Mục đích của đề tài.
Xuất phát từ những lý do thực hiện đề tài đã nêu ở trên chúng tôi đặt mục đích nghiên cứu là: - Xác định đƣợc ảnh hƣởng của một số thông số đến chất lƣợng sản phẩm và chi phí năng lƣợng riêng khi phay lỗ bậc trên máy phay cnc DMG 635. - Xác định đƣợc chế độ cắt sử dụng hợp lý cho máy phay CNC DMG 635. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. Các đối tượng nghiên cứu trong đề tài như sau: - Chế độ cắt khi phay (trên máy phay CNC DMG 635) - Thép SKD61 thƣờng đƣợc áp dụng khi sản xuất khuôn mẫu.
Vật liệu này thuộc nhóm thép hợp kim Crôm Molybden Vanadium gia công nóng. - Dụng cụ cắt là dao phay ngón kí hiệu: 16050IBC32P Đƣờng kính dao 16mm, chiều dài cán dao l = 92 mm.Xuất xứ là sản phẩm của hãng Sandvik b. Phạm vi nghiên cứu: - Chỉ nghiên cứu công việc phay lỗ bậc. Phƣơng pháp nghiên cứu.
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Dựa vào lý thuyết "Nguyên lý và dụng cụ cắt" [9], [20], [22] để phân tích lực tác dụng lên phần tử cắt, thiết lập công thức lực cắt khi phay, phân tích các yếu tố ảnh hƣởng đến lực cắt khi phay và xác định chế độ phay hợp lý. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm - Phƣơng pháp đo các đại lƣợng nghiên cứu trong luận văn đƣợc thực hiện theo phƣơng pháp đo lƣờng các đại lƣợng điện bằng thiết bị đo điện chuyên dụng. Nội dung của phƣơng pháp cũng nhƣ việc xử lý các kết quả thực nghiệm đƣợc trình bày trong các tài liệu [12], [13], [14]. - Việc tổ chức và tiến hành thí nghiệm xác định chi phí năng lƣợng riêng, đƣợc tiến hành theo phƣơng pháp thống kê toán học và phƣơng pháp kế hoạch hoá thực nghiệm, việc lập kế hoạch và tổ chức thực nghiệm cũng nhƣ 3 xử lý các số liệu thí nghiệm đƣợc trình bày rõ trong các tài liệu [13], [14], [19].
- Sử dụng phƣơng pháp giải bài toán tối ƣu để tìm ra chế độ sử dụng hợp lý của máy phay cnc DMG 635 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn - Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của luận văn đã xác định đƣợc qui luật ảnh hƣởng của vận tốc cắt, chiều sâu cắt và lƣợng chạy dao đến độ nhám bề mặt sản phẩm và chi phí điện năng riêng, từ qui luật ảnh hƣởng này là cơ sở khoa học cho việc xác định chế độ sử dụng hợp lý của máy khi phay lỗ bậc trên máy phay CNC DMG 635 - Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận văn đã xác định đƣợc thông số sử dụng hợp lý của máy để nâng cao chất lƣợng sản phẩm và giảm chi phí điện năng, kết quả nghiên cứu này góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phay CNC DMG 635 trong thực tế sản xuất 6. Kết quả dự kiến đạt đƣợc. Đề tài này đã giải quyết đƣợc vấn đề đặt ra là xác định đƣợc ảnh hƣởng của chế độ cắt đến chất lƣợng bề mặt và chi phí điện năng riêng khi gia công.
Các kết quả chính đã đạt đƣợc bao gồm: - Phân tích và khảo sát đƣợc mức độ ảnh hƣởng của vận tốc cắt và lƣợng chạy dao đến chất lƣợng bề mặt và chi phí điện năng riêng khi gia công. - Xác định đƣợc vùng thông số cắt hợp lý thoả mãn đồng thời hai chỉ tiêu về chất lƣợng bề mặt và chi phí điện năng riêng. - Chỉ ra đƣợc nguyên tắc xác định vùng chế độ cắt hợp lý cho hai chỉ tiêu nói trên. 4 CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.
Lý thuyết tổng quan về vật liệu SKD61: Vật liệu SKD 61 là thép hợp kim gia công nóng 2344 theo tiêu chuẩn JIS - G4404 của Nhật bản. Vật liệu này, theo tiêu chuẩn của Mỹ có ký hiệu là AISI H13. Các thông số thành phần cơ bản của vật liệu này đƣợc trình bày trong bảng 1.1: Các thông số thành phần cơ bản của vật liệu SKD61. Mác thép C Si Mn Cr Mo V 0.03 Đặc đểm của vật liệu n{y l{ thuộc nhóm thép hợp kim Crôm Molybden Vanadium gia công nguội, , độ dai nóng cao, truyền nhiệt tốt, không bị nứt khi nhiệt cao, kích thƣớc ổn định sau khi nhiệt luyện, độ cứng sau khi nhiệt luyện đạt khoảng 53 HRC.
Vật liệu SKD61 đƣợc sử dụng phổ biến cho gia công nóng, khuôn đúc áp lực, khuôn rèn dập, dao cắt nóng, v. Việc xác định chế độ cắt khi phay cứng vật liệu SKD61 phụ thuộc vào độ cứng vững của hệ thống công nghệ, công suất của máy, phạm vi làm việc của dụng cụ cắt và độ bóng yêu cầu của chi tiết gia công. Để nghiên cứu và xác định đƣợc chế độ cắt hợp lý phải thực hiện bằng phƣơng pháp thực nghiệm bao gồm một loạt các thí nghiệm đƣợc lặp lại nhiều lần trong những điều kiện không đổi để có khả năng ghi nhận kết quả. Điều kiện thí nghiệm đƣợc xác định bằng những yếu tố (hoặc những biến số) không phụ thuộc.
Trong đề tài nghiên cứu của luận văn, tác giả đề cập đến các yếu tố nghiên cứu ảnh hƣởng của tốc độ cắt, lƣợng chạy dao ảnh hƣởng tới đối tƣợng nghiên cứu là thời gian cắt và độ nhám bề mặt sau khi gia công.Với kết quả của các thí nghiệm cho phép ta xây dựng đƣợc quan hệ ảnh hƣởng này dƣới dạng hàm y = f(xi, x2 5 1.2: Nhiệt luyện v{ độ cứng: Ủ Tôi Ram Nhiệt Môi Độ cứng Nhiệt độ Môi Nhiệt Môi Độ độ trường (HRB) C trường độ trường cứng C C (HRC) 830- Làm < 248 1000- Làm nguội 150- Làm > 58 880 nguội 1050 bằng khí 200 nguội chậm bằng khí 980- Làm nguội 500- 1030 bằng khí 580 1. Vai trò thép SKD 61 Hiện nay nhiều phần mềm thiết kế và lập kế hoạch sản xuất đã ra đời với những tính năng nổi trội có thể giúp con ngƣời khắc phục nhiều khó khăn trong quá trình hoạt động sản xuất. Bên cạnh đó, việc áp dụng công nghệ thông tin phục vụ cho hoạt động sản xuất sẽ làm giảm đáng kể giá thành sản phẩm, đa dạng hoá sản phẩm, nâng cao độ tin cậy, đảm bảo sức khoẻ và điều kiện làm việc cho con ngƣời. Ứng dụng công nghệ thông tin vào sản xuất sẽ nhanh chóng chuyển đổi các quá trình sản xuất theo kiểu truyền thống sang sản xuất công nghệ cao (CNC), nhờ đó, các giai đoạn thiết kế và chế tạo khuôn mẫu từng bƣớc đƣợc tự động hoá (CAD/CAM).
Trong đó CAD là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính điện tử, CAM là sản xuất với sự trợ giúp của máy tính điện tử, còn đƣợc gọi là gia công điều khiển số. Song song với việc áp dụng tiến bộ của công nghệ thông tin vào sản xuất thì việc chọn ra những loại vật liệu phù hợp với sản phẩm là điều cũng hết sức quan trọng. Tuỳ thuộc vào tính chất và điều kiện làm việc của khuôn mẫu mà chọn vật liệu làm khuôn sao cho đáp ứng đƣợc những yêu cầu về giá thành và yêu cầu kỹ thuật của khuôn mẫu. Vật liệu SKD 61 là loại thép công cụ hợp kim cao.Trong ngành sản xuất khuôn mẫu,có vai trò rất quan trong trong việc chế tạo khuôn gia công nguội,dập cán - kéo - cắt - chấn kim loại và làm trục cán, công cụ - chi tiết đột dập,lƣỡi cƣa… Tại Việt Nam thƣờng dùng để làm các khuôn lớn dập tôn silic, làm bánh cán ren.
Với ƣu điểm của vật liệu SKD 61 là tính chịu mài mòn tốt có tính tôi cứng cao,độ thấm tôi tuyệt vời và ứng suất tôi là thấp nhất, độ biến dạng sau xử lý nhiệt thấp. Phay cứng vật liệu SKD61 và những lƣu ý về chế độ cắt. Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan về vật liệu làm khuôn và những ƣu điểm của phƣơng pháp gia công sau nhiệt luyện, cụ thể là phƣơng pháp phay cứng vật liệu làm khuôn SKD61. Dựa vào điều kiện thực tiễn của nền sản xuất trong nƣớc khi gia công các loại vật liệu khó gia công và điều kiện trang thiết bị hiện có tại Việt nam.
Đề tài xây dựng những điều kiện và nhiệm vụ nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về ảnh hƣởng của chế độ cắt tới năng suất cắt và độ nhẵn bóng bề mặt sau khi phay thép làm khuôn SKD61 có độ cứng 45 ^ 48 HRC.
