Luận văn thạc sĩ kĩ thuật cơ khí: Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ đến độ nhám bề mặt và tốc độ bóc tách vật liệu khi phay hợp kim nhôm 7075 trên máy phay CNC DMC 835V

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.47 MB, 83 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRUONG ĐẠI HỌC LAM NGHIỆP.

LƯU VĂN TUAN

NGHIÊN CUU ANH HUONG CUA CHE ĐỘ CÔNG NGHỆDEN ĐỘ NHAM BE MAT VA TOC ĐỘ BÓC TÁCH VAT

LIEU KHI PHAY HỢP KIM NHOM 7075 TREN MAY

PHAY CNC DMC 835V

(CHUYEN NGÀNH: KY THUẬT CƠ KHÍ

MÃ SO; 8520103

NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HỌC

1.TS. TRAN CÔNG CHI

3.1S. NGUYEN ANH TUẦN

Hà Nội -2023

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập ~ Tự đo ~ Hạnh phúc.

LỜI CAM DOAN

Tôi cam đoan, diy là cơng tỉnh nghiên cứu của rền§ tơi Cát số liệu, kếtquả nêu tong luận văn là trung thực và chưa tống được ai công bố trong bit kỳcơng trình nghiên cứu nào khác. Nếu nội dung nghiên cứu của tơi trùng lặp với bắt

kỳ cơng trình nghiên cứu nào đã cơng bổ, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm va tuân.

thủ kết luận đánh giá luận văn của Hội đồng khoa học.

năm 2022Ha Nội, ngày... thẳng....

Người cam đoạn(Tác giả ký và ghi rõ họ tên)

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

LỜI CẢM ON

Tác giả xin chân thành cảm ơn TS. Trần Công Chi, TS. Nguyễn Anh Tuần đãtần tinh hướng dẫn ác giả định hướng nghiên cứu, tổ chức thực hiện và hoàn chỉnh

lugn văn này

Tác giả trân trọng cm ơn đến Ban Chủ nhiệm Khoa Cơ điện và Cơng trình,

Phong Bio tạo sau đại học, Trường Đại học học Lam nghiệp đã tạo điều kiện thuận

lợi để tác giả hoàn thiện Luận văn này.

Tác giả trin trọng cầm ơn Ban lãnh đạo Trường Cao đăng Cơ điện Hà Nội đã

tạo điều kiện thuận lợi v8 thời gian, chuyên mơn để ác giả an tâm hoe tập và hồn

thành Luận văn Cao học,

Do điều kiện học tập cịn có hạn chế nên Luận văn khơng tránh khỏi nhữngthiểu sót, tác gid rit mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, các

nhà khoa học và các bạn đồng nghiệpXin tran trọng căm on!

Hà Nội ngày. tháng nam 2022Tie gi

Luu Văn Tuân

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

Chương 1. TONG QUAN VAN ĐÈ NGHIÊN CỨU....

1.1. Tĩnh hình nghiên cứu tối ưu hỏa khi gia công trên máy phay CNC 2

1.1.1. Trên thé giới 2

112 Tại Việt Nam 512. Tổng quan về công nghệ gia công trên miy CNC 5

1.2.1. Đặc điểm và phạm vi ứng dung của máy CNC 8

1.2.2. Xu hướng phat tiễn cũa máy CNC. „1.2.3, Cúc diém gắc (ZERO) và các diém chuẩn 181.2.4. Ngôn ngữ lập trình ` 191.2.5. Các phương php lập trình 2

1.3. Mục tiêu nghiên cứu. i 24

1.5. Nội dưng nghiên cứu. 24

1.6, Phuong phấp nghiễn cứu 251.6.1: Phương phiip nghiên cửa lý Huyết 2s

1.62. Phương pháp ké thừa 25

1.63, Phương pháp thực nghiện 25

1.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của vẫn để nghiên cứu 2

Chương 3: CƠ SỞ LÝ LUẬN CUA VẤN ĐÈ NGHIÊN CỨU ..

3.1.1. Dao phay mat

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

2.1.2. Các yếu tổ của chế độ cắt khi phay 30

3.1.3. Động lực học của qué trình cắt 32

2.2. Chit heong gia cơng và các thơng số ảnh hưởng... 342.2.1. Chất lượng bề mặt gia công M

2.2.2 Độ nhâm b mat gia công : 35

2.2.3. Cúc chỉ tiêu dinh giả độ nhim b mat gia công - 6

2.24, Các yéu tổ ảnh hưởng đắn độ nhắm be mắt gi công... 4

3.3.5. Man thinghigm 40

3.3.6. Tién hành thí nghiệm và thu thập số liệu 49

3.4. Ankh hưởng của các thông số gia công đến Ra và MRR 49441i hicing của cic thông s gia công đến Ra 494.4.2 Ảnh hướng của các thông sổ gia công đến MRR 33

3.5. Phin tich ANOVA cho Ra và MRR. 56

3.5.1. Độ nhắm bé mặt Ra 56

4.5.2. The độ bic tách vt liệu MRR 373.6. Mơ hình dự đốn thực nghiệm và tối ưu hóa da mục tiêu cho Ra và MRR „58

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

KET LU AN VÀ KIÊN NGHỊ

DANH MỤC CƠNG TRÌNH CUA TÁC GIÁ.“TÀI LIỆU THAM KHẢO.

PHY LỤC...s55s5sseesresrrsrrn101111mrrrerrrrerlỶ

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Ky hiệu

DANH MỤC CAC KÍ HIE

Tên gi

Sai lệch profin trung bình cộng (độ nhám bé mặt).

Chiều cao nhắp nh của profin theo mười điểmVận tốc cất

Lượng chạy dao răngLượng chạy đạo vòngLượng chạy dao phút

Số răng dao phay.

Góc nghiêng của lưỡi cắt dao phay trụ răng xoắn.óc giữa hai rg kề nhau

Phan lực cắt của dao

1g thông lục cắt của dao theo hướng tiếp tuyển,

pháp tuyển và theo chiều trục của dao.

radianKNKN

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Bảng 3.1Bảng 3.2.Bảng 3.3.Bằng 3.4Bảng 3⁄5Bang 3.6.Bang 3.7.Bảng 3.8.Bang 3.9.

DANH MYC CAC BANG

KẾt quả phân tích ANOVA cho MRR.

Thơng số gia công và mục tiêu tối ưu

Giá trị cắt thực t 0 với giá tr tối ưu hóa

3356sĩ3960

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Máy phay CNC mã hiệu SV-50 của hang Mor siki

Hình L2. Máy CNC Milwaukew-Mati-Il di tiên có bộ thay dao (1959)Hình 1.3. Hệ thống sản xuất linh hoạt với rõ bt

Hình 14. Vi dự lập trình theo hệ điều khiển TNCS30.Hình 1.5. Nguyên lý lập trình gia cơng bằng may

Hình 2.1. Một số dang dao phay thơng dung

Hình 2.2. Kết cấu và thơng số dao phay mặt đầu.

Hình 2.3. Kết cấu và thơng s dao phay mặt đt ghép răngHình 24. Thơng số lớp cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu

Hình 2.5. Thành phần lục cắt khi phay mặt duHình 2.6. Các dạng bề mặt gia cơng

Hình 2.7. Độ nhám bê mặt

Hình 2.8. Ảnh hưởng thơng số hình học của dụng cụ cắt đến độ nhám bề mặtTình 2.9. Ảnh hưởng tốc độ cắt đến độ nhám bề tật khí gia cơng thép.

inh 2.10, Ảnh hưởng của $ đến độ nhám bé mặt khi gia cơng thép C.

Hình 3.1. Sơ đồ nghiên cứu q trình phay trên máy CNC bằng thực nghiệm

Hình 32. Máy phay CNC DMC 835V

Vinh 3.3, Dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim RPMTI204- DURACARD.

Hình 3.4. Máy do độ nhâm TR200

Hình 3.5. Mẫu phơi thực nghiệm

Hình 3.6. Ảnh hưởng của ác thơng số q trình đến độ nhám bé mặtHình 3.7. Ty lệ SN trung bình của độ nhám bể mặt

Hình 3.8. Đồ thi mức giữa Ra va b

Hình 3.9. Ảnh hưởng của các thơng số q trình đến MRR.

Minh 3.10. Tỷ lệ SN trung bình của MRR,

Hình 3.11. Đỗ thị mức giữa MR và biển thông số công nghện thơng sb cơng nghệ

Hình 3.12. Biểu d xác suất của phần dư cho RaHình 3.13, Biểu đồ xác suất của phẫn dư cho MRR.

Hình 3.14, Đồ thị tối ưu hóa da mục tiêu bằng RMS

60

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

DAT VÁN ĐI

Cơng cuộc cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước dang đặt ra yêu cầu hết

sức cắp thiết đối với ngành cơng nghệ chế ạo máy. Đó lắ phải xây dựng một nên

công nghiệp hiện đại đủ để chế tạo ra các thiết bi máy mố cho các ngành kinh tếkhác, Bên cạnh việc đầu tư các thết bị máy móc hiện das thi việc ứng dung cơngnghệ cao trong ngành cơ khí chế tạo máy là một vấn đề v6 cũng quan trọng. Vi vậy,việc khai thắc có hiệu quả các may móc thiết bị rong các nhà máy chế tạo cơ khítrong đồ có các loại máy phay CNC, tiện CNC, máy cất dây điều khiển tự động.dang là vin đề cấp bách, đối hỏi cao về đảo tạo nguồn nhân lực khoa học cơngnghệ. Trước tình trang đó, hẳu hết các trường các doanh nghiệp đã đầu tr một sốmy ENC để phục vụ cho vige dio tạo chất lượng cao của những hãng nỗi tếng như

fanue, siemens... Tuy nhiên, việc thực tế áp dụng các phương pháp gia công hay

chế độ cắt cũng như những chế độ công nghệ phử hợp với máy lại chưa thực sự phù.hợp với mỗi hệ điều hành CNC,

Công nghệ gia cơng cơ khí của nước ta trong những năm vừa qua đã có những.

trên thị tường hiện nay tổn tại nhiều hệ thống điều

bước nhảy vọt đáng ké Tuy ai

khiến máy CNC của nhiềư hãng với nhiều thể hệ khác nhau, gây khó khăn cho ngườiđiều khiển vận hành. Dược sử dụng nhiều nhất vin là hệ thống điều khiển sử dụng hệ

điều hành FANUC dợ giá XŠ và dễ sử dụng. Tuy vậy, khi kinh tế phát triển nhiều doanh

nghiệp và rường viện đã không ngặi đầu tơ những hé thống máy móc chính xá và đắtđồ như của SIEMENS. Việ áp dụng ché độ công nghệ cũ của các máy cổ hệ điều hìnhFANUC vào cho các máy củi SIEMENS đã lim giảm di năng suất cũng như chitlượng b& mặt gia công của chit, dẫn đến hiệu quả đầu tr khơng cao. Mặt khác, trong

nước chưa có nlsông trnh nghiên cửu iên quan tới chế độ công nghệ khi gia cơngtrên máy phay CNC có hệđiễu khiển SIEMENS

“Xuất phát từ nhu cầu thục tế này mà đề tì: "Nghiên cứu ảnh hướng cia chếđộ cơng nghệ đến độ nhâm bề mặt và tắc độ bóc tách vật liệu khi phay hợp kim

nhôm 7075 trên máy phay CNC” đà được chọn làm luận văn tốt nghiệp, Kết quả

nghiên cứu của đề ải sẽ làm phong phú thêm lý thuyết rong qui hoạch thực nghiệm vàlàm cơ sở định hướng cho các nhà máy sản xuất tỏ chức và chỉ đạo kỹ thuật khâu gia.

công đảm bảo ning cao chit lượng sin phẩm, góp phần năng cao hiệu qua sản xuất

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

Chương 1

TONG QUAN VAN ĐÈ NGHIÊN CÚU

1.1. Tình hình nghiên cứu tối ưu hóa khi gia công trên máy phay CNC

LLL. Trên thế giới

Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học cơng nghệ thì yêu cầu về độ

chính xác và độ phúc tạp của việc chế tạo các sản phẩm cơ khí ngày cảng cao. Công,

nghệ gia công trên các máy công cụ truy thống khổ thích ứng với như cầu ché tạo

hiện đại. Ví d

3D gặp nhiều khó khăn, độ chính xác và chất lượng sản phẩm không cao. Điều này,

Việc sử dụng máy máy phay thông thường dé gia công bé mặt congđồng nghĩa với việc công nghệ gia công truyền thống khổ đáp ứng được với yêu cầu

của thị trường ngày cảng cao vẻ độ el

(Công nghệ điều khiển số là cơ sử để phát triển nền công nghiệp hiện dai đạt

nhanh phát iển sản phẩm mới, thay đổi mơ hình sản xuất, công nghệ sản xuất hiện

đại, v.v., mà tiêu biểu là công nghệ Sỉa công điều khiển số đã thể hiện sức sống

mạnh mẽ của nó. Những năm gin đây cho thấy công nghệ gia công trên các máy

điều khiến số da thay thể din công nghệ chế ạo cơ khí truyền thống

Dưới sự phát trién của Khoa học công nghệ, các thiết bị gia công kim loi,

vật liệu phi kim loại phục vụ sin xuất đã được cúc nước phát tiễn trên thé giới nhự

Nga, Mỹ, Đức, Nhật, Thuy Điển, Úc... nghiên cứu sâu rộng. Nhiều hãng nỗi tiếng,

như: Máy CNC Nhật Bản (SHODA, MAZAK, NISSHINBO, AMADA, Mori seiki

Hitachi seiki, Okuma Hawa, Enhsu, Machino, Hamai, Roku roku, Okuma..); HanQuốc (Dossan...); Máy CNC Dai Loan (máy CNC EXTRON, LEADERWAY,

AGMA, TAKANG, ARISTECH...). Thể hệ ede máy này có thé thực hiện phay 3D,

4D và 5D, ngồi ra máy có thể thực hiện các nguyên công như tiện, khoan, doa,

tar, v.v. Độ chính xá lặp lạ là 0.01- 0.003 (mm), Điều khiển 3 trục x,y hiệuqua va có thể phay theo chiều thăng đứng, tiện, doa theo các mặt tọa độ như XY,

XZ, YZ với bộ điều khiển Fanuc, Siemens, Mitsubishi, Heidenhain, v.v.

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Hình 1.1. Máy phay CNC mã hiệu SV-§0 của hãng Mori sei

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ đến chất lượng sản phẩm sẽing cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của từng nguyên công đồng thời bổ sung thêm.

các dữ liệu quan trọng phục vụ việc tự động hoá quáinh chuẩn bị công nghệ, rút

ngắn thôi gian và khối lượng lo động khí chu bị sản xuất, đồng thơi cơn tạo racác điều kiện cơ bản cho việ điều khiển nguyên cơng tiền tới tự động hố qua trìnhsản xuất, Nhiu nghiên cứu rước diy đã cho thấy các điều kiện trong quả trình cắtnên được lựa chon để tối ina hóa tính kình tế của các hoạt động gia cơng và thường

được đánh giá bing năng suất, tổng chỉ phi sản xuất trên mỗi thành phần hoặc một

số tiêu chi phủ hợp khác [25, 16, 2]

Ghani và cộng sự (2004) đã giới thiệu phương pháp Taguchi sử dụng đẻ tốiưu hóa các (hơng 98 gia cơng khi phay mặt dầu vật liệu thép cứng AISI 113 bidụng cụ phii-TiN trong điều kiện gia công bản tỉnh và gia công tỉnh khi cắt tốc độcao, Các thông số phay được xem xét là tốc độ cất tốc độ tiễn dao và chiễu sâu cất!Phân tch Kết qua cho thấy sự kết hợp tối ưu cho lực cắt thấp và chất lượng b mặttốt là khi tốc độ cất cao, tốc độ tiến dao thấp và chiều siu ct thấp [15]

Selvam vĩ cộng sự (2012) đã giới thiệu kết quả nghiên cứu của họ khi sử

dụng phương pháp Taguchi và Thuật toán di truyền (GA) để giảm thiêu độ nhám be

mặt khi gia công thép. Nghiên cứu thử nghiệm được thực hiện tại một trung tảim gia

công đứng CNC hãng FANUC (VMC). Các thông số gia công được sử dụng là

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

chiều sâu cất, tốc độ trục chính và tốc độ tế dao, Ảnh hưởng của các thông số

công đến độ nhám bé mat được đánh giá và xác định điều kiện cắt tối uw để giảm

thiểu độ nhám bé mặt. Các giá tị dự đoán được xác nhận bằng cách sử dụng các thi

nghiệm xác thực [22]

Một số tác giả khác đã nghiên cứu việc lập quý trinh và tối ưu hóa thơng sốcất được đễ giảm thiễu tổng mức tiêu thụ năng lượng của quả nh, gia công CNC

và để cân bằng khối lượng công việc của các máy trong xưởng, Họ đã phân tích đặc

tính năng lượng của qui tình gia cơng dựa trên việc Xem Xét qua trình vi các thơng

số gia cơng. Sau đó, một mơ hình tích hợp đa mục tiêu của lập quy trình và tơi ưu

ft được đề xuất dé lay mức tiêu thụ năng lượng tối thiêu và cân bằng.

hồa thông số

khối lượng công việc của máy làm mục tiêu tối ưu hỏa [IS]

Abbas và cộng sự (2019) đã sử đụng thuật toán mạng nơ-ron nhân tạo

(ANY) với phương pháp Edgeworth-Parcto để tối ưu hỏa tham số công nghệ khỉ

phay trên máy CNC với hàm mye tiêu là cải thiện độ nhám bề mặt và tỷ lệ loại bỏ

vật liệu, từ đó giảm chỉ phí in xuất và cải thiện độ chỉnh xác gia cơng. Thuật tốn

ANN được thiết kế trong Matlab, mô hïnh 3-10-1 Perceptron nhiều lớp (MLP) đã

‘yr đốn Ra của bể mặt sau gia cơng dat độ chính xác + 5,78% trong điều kiện thục

nghiệm [10].

Lin va cộng sự (2020) đã giới thiệu mơ hình dự báo độ nhám bề mặt chỉ tiếtkhi gia công đựa trên các thơng số cơng nghệ (tốc độ trụ chính, chiều sâu cất và tốcđộ tiến dao) và rung động khi gia cơng trên máy phay CNC. Các mơ hình dự báo.được phát tiện bằng cách sử dụng phân tích hồi quy và mơ hình mang moron nhân

tạo (ANN). Kết qua cho thấy tốc độ trục chính và chiều sâu cắt ảnh hưởng đáng kể

đến độ nhám bể mặt. So sánh giữa hiệu suất

mạng noron vã mơ bình hồi quy bội cho thấy rằng các mơ hình ANN đạt được độ

dự đốn của các mơ hình dựa trên,

chỉnh xác dự đốn eao hơn so với các mơ hình hoi quy [19]

George’ và sống sự (2021) tiền hành nghiên cứu tối ru hóa các thơng số khửphay khơ trên máy CNC cho thép không gi mactenxit (MSS) mã hiệu AISI 410 và

AISI 420 dựa trên phương pháp Taguchi, Ảnh hưởng của các thông số gia công đến

độ nhắm ba mat đã được khảo sit vi kết quả cho thấy tốc độ true chính là

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

qguan trọng nhất ảnh hưởng đến độ nhám bé mặt hơn tốc độ tiễn dao đối với cả hailoại thép. Giá trị tối ưu của các thông số cắt thu được ở tốc độ trục chính đã được

xác định và các giá tị thực nghiệm ở điều kiện cất tối ưu được so sánh với các giá

trí dir đốn và nó cho thấy sự phủ hợp tt với kết quả thực nghiệm với tỷ lệ sai số

thấp [14]

Với tiến bộ của khoa học - công nghệ i n nay dẫn dén vốn đầu tư cho sản

xuất ngày cảng tăng. Nếu chế độ công nghệ không hợp lý sẽ Không khai thắc hết

khả năng của thiết bị, gây lăng phí lớn và hiệu quả thu được sẽ khơng đủ bù cho chỉ

phí sản xuất đặc biệt là khẩu hao thiết bị. Một trong những vấn đề miu chốt cần giải

quyết để giảm chỉ phi ga công là phải nghiên cứu xác định chế độ cắt 151 mu cho

ting nguyên công ứng với các điều kiện gia công cụ thểung cap dữ liệu cho.

việc chuẩn bị công nghệ. Do đó, nghiên cứu tối ưu hóa chế độ gia cơng nói chung.

và tên máy phay CNC nỗi riêng vẫn dang là vẫn đ cấp thiết, có ý nghĩa và được

nhà khoa học rên thé giới quan tâm nghiên cứu [21, 11,20, 24, 26]11.2. Tại Việt Nam

Thị trường cơ khi nước ta khá lớn. Nguyên Pho Chủ tịch Quốc hội PhingQuốc Hi dự ân lớn quantrọng có tổng mức đầu tr lớn như: Quy hoạch điện giai đoạn 2021 - 2030 khoảng,133 tỷ USD, đường sit tốc độ cao 50 đến 60 tỷ USD, Cảng hing không quốc tế

nhận định: Thời gian tới, chúng ta sẽ triển khai nhiễ

Long Thành, các tuyển đường sắt nội đồ, các công trinh giao thơng, thủy lợi, dầu

khí, kinh tế biển, đóng tàu, 646, xe máy.

Taye lẾ hiện nay, ning lực tự chủ của ngành cơng nghiệp nói chung, trong

đồ có cơ k Í cịn chữa cao, V thị trường, ngành Cơ khí đa dạng vé sin phẩm nhưng:cạnh tranh từ sản phẩm nhập khẩu tương đối gay gắt. Việc mở rộng thị trường vẫncịn 6i Khổ khăn do thiểu thơng tin thị trường và năng lực cạnh tranh của doanh

nghiệp trong nước chira đủ mạnh. Ngay tại thị trường trong nước, các doanh nghiệp

cơ khí cũng khó €6 th tham gia được vào các dự án đầu tư lắp đặt trang tht bị trongcác gân Tiếp, hốa chất, năng lượng, chủ yếu do thiếu hệ thống kiểm định chất

lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn quốc tế; Các doanh nghiệp, sản phẩm cơ khi trong

nước cũng chưa xây dựng được thương hiệu và được nhiễu khách hàng tiềm năng

biết đến [S),

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

Việc đầu t của ngành cơ khí chế tạo những năm qua côn phân tin và chưa

đồng bộ, chưa có một cơ sở chế tạo nào đủ mạnh làm đỏn bay thúc diy tồn ngành.ign được cũng vì thiểu những chuyên ngành co

khí cin thiết như các dự án sản xuất phôi thép rên, đúc chit lượng cao, khối lượnglớn, ap đụng công nghệ tiên tiễn: thu các cơ sử có máy gia cơng chễ tạo thiết bịlớn thiểu nhân lực chất lượng cao cho ngành kể cả cán bộ hoạch dịnh chính sáchquản lý, tư vấn, thiết kế, cơng nhân kỹ thuật có tay nghề v.v.

May phay là một trong những thiết bj chủ đạo ca ñgảnh chế tạo máy do vậy

đđã được tập trung tiết kế chế go ở trong nước từ những thập niên 60 của thể ky 20

chúng ta đã có khá nhiề

Trải qua thời kỳ đải phát t loại máy phay và được sử:

dụng nhiều trong các doanh nghiệp, xưởng cơ khí vữa và nhỏ. Thời gian gần diytrước yêu cầu cao về chất lượng sản phẩm eo khí chúng ta đã phải nhập khẩu nhiễu

các mấy hiện đại với mức độ tự động hố cao. Các máy phay thơng dụng được nhậptừ Bai Loan, Hin Quốc, các máy CNC va công nghệ CAD/CAM-CNC được nhập

từ nhiều quốc gia có nền cơng nghiệp phát iển như Đức, Mỹ, Nhật, vv

Trong lĩnh vực đào tạo và nghiên cứu về tối ưu hóa khi gia cơng trên máy

phay CNC chứng ta đã có nhiều thành tựu về nghiên cứu cơ bản và ứng dung.

Nguyén Ngọc Kiên vã công sự (2014) đã ứng dụng phương pháp t tuệ nhân tạo và

phân tích Taguchi để xác định chế độ cắt tối ưu khi gia công trên máy phay CNC.

Tác giá đã nghiên cứu phương pháp tiẾp cận mới làm tăng khả năng dự đốn chất

lượng gia cơng; tăng độ chính xác khi xác định chế độ cắt tơi ưu cho gia công trên.

mấy phay ENC trên cơ sở nâng cao năng suất và chất lượng bÈ mặt chỉ tết gia

cơng. Nhóm tác giả đã xây dựng mỗi quan hệ thực nghiệm giữa chế độ cắt với năng

suất và chất

kim [17].

Đỗ Anh Tuấn và công sự (2017) đã nghiên cứu tối ưu hóa các thơng sốq trình lên độ nhám bề mặt (Ra) và tốc độ bóc tách vật liệu trong q trìnhphay thép SKD61 đã qua tơi cứng bằng phương pháp Taguchi kết hợp với mặtlượng hé mặt tính tốn chế độ cắt tối ưu cho gia cơng một số thép hop

dap ứng (RSM). Kết quả cho thấy trong số những yếu tố đầu vào đã đưa ra,

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

lượng ăn đao ảnh hưởng nhiễu nhất, tiếp theo là chiều sâu cắt, độ cứng và cuối

it [7].

Phạm Thanh Tùng (2018) đã nghiên cứu xác định mỗi quan hệ thực nghiệmgiữa thông số chế độ cắt và chất lượng bé mặt chỉ tiết khi gia công thép hợp kimSKD61 bằng dao phay cầu trên trung tâm gia công CNC Š trục và xác định bộ thông.số chế độ cắt tối ưu bằng phương pháp tri tuệ nhân tạo va giải thuật PSO dé giải baitoántối ưu [9], Nguyễn Tuấn Linh và cộng sự (2018) etn đã dy trên cơ sở các mơhình hóa phay cao tốc đề xuất ứng dụng thuật tốn PSO cho quả trình ơi ưu hoa chếđộ cắt với hai mục tiêu đảm bảo độ nhám bé mặt và tuổi bên của dung cụ cắt. Nhóm

cũng là tốc độ

tác giả đã xây dựng phần mềm tinh toán chế độ cắt tối tu khi phay cao tốc sử dụng

thuật toán PSO và đánh giá so sánh kết quả với giải fRuật di truyền (GA) có sẵn

trong phần mềm Matlab [8]

Hoàng Tiền Dũng va cộng sự (2018) nghiên cửu, thực nghiệm và xử lý số liệu

để đưa ra quan hệ oán học ảnh hưởng của chế độ cắt đến lực cắt trong quá tinh giacông và ứng dụng phương pháp phân tich phường sai (ANOVA) xây dựng mỗiYi góc dao trong q trình phay bằngquan hệ phụ thuộc rung động Với chế độ ci

š đự đoán được lực cắt xây ra trong quả nh gia công [6]

Lê Thể Hưng và cộng sự (2021) đã phân tích và đánh gia ảnh hướng thôngsố chế độ cắt đến nhám bê mat trong quá trình phay cao tốc trong điều kiện gia côngkhô và gia công ướt vật liệu thép SKD6I sau nhiệt luyện (đạt độ cứng 53 HRC)Ứng dung phương pháp Taguchi xây dựng ma trận thực nghiệm, phương pháp quan

i (ANOVA) để phân tích

mức độ ảnh hưởng của thông số chế độ cắt đến nhám bé mặt khi phay khô và phay

hệ mờ xám (FGRA) và phương pháp phân tích phương,

ớt, Kết quả cho thấy q trình phay cao tốc vật liệu có độ cứng cao khi phay ướt

bước tiến dao có ảnh hướng nhiều nhất tới nhám bề mặt, trong khi đó với quá tinh

phay khổ chiều sâu cất có ảnh hưởng nhiều nhất tới nhám bề mặt, ong cả hai

phương pháp phay khô và phay ướt đều cho thấy vận tốc edt có ảnh hưởng nhỏ nhất

tới nhám bể mặt |3|

“Nguyễn Duy Khinh và cộng sự (2021) đã công bổ kết quả nghiên cửu khiphay chỉ tiết thành mỏng vật liệu hợp kim nhôm A6061 bằng dao phay ngén liềnkhối trên trung tâm gia công CNC 5 trục nhằm đánh giá anh hưởng của ba thônglượng ăn dao ring và chiều sâu cắt hướng kinh đến

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

lực cất và biế vào ảnh.dạng của chỉ tiết, Kết quả đã xác định được yếu tổ

hưởng lớn nhất đến lục cất và biến dạng là lượng ăn dao ring với mức độ ảnhhưởng tương ứng [4]

Trần Công Chỉ và cộng sự (2021) đà gới thiệu mơ hình dự đốn và tối wu hóa

các thơng số gia cơng bằng cách kết hợp mơ hình mạng thần kinh nhân tạo (ANN)

và thuật toán di truyền (GA) khi gia công thép C45 trên máy phay CNC mã hiệu

AGMA - A8. Kết quả nghiên cứu cho thấy, mồ hình ANN được phát triển cô khảnăng dự báo độ nhám bề mặt chính xác và đáng tin cậy. Ngồi ra, thuật tốn GA

được kết hợp với mơ hình ANN đã xác định thông sé gia công tối ưu [1]

Vin đề nghiên cứu tối wu hố các quả trình gia cơng cắt got vật liệu ở nước tacho tới nay mặc dù đã có nhiều tiến bộ nhưng vẫn cịn nhiều hạn chế. Phin lớntrong quá tình chuẩn bị sản xuất các nhà công nghệ vẫn phải đựa vào các số tay để

tra cửu, liệu trong các sé tay là các số liệu kinh nghiệm thu được trong các điều.kiện sản xuất và cơng nghệ cụ thể, vì thé chúng khơng phải là các thông số công

nghệ tôi ưu.

Trung tâm gia công đứng DECKEL MAHO DMC 835 V tại trường Cao đẳng

Cơ điện Hà Nội được sản xuất vio năm 2006. Nó được vận hành với bộ điều khiển

Heidenhain ïTNC-530 3D DMG ERGOLine. Nó có thể hoạt động với tốc độ trục

chính lên đến 10000 vịng / phúc. Tuy nhiên. thực tế sử dụng cho thấy trong điềukiện sản xuất cụ thé vẫn để cắp thiết đặt ra là phải nghiên cứu sử dung hiệu quả nhất

các tính năng kỹ thuật của máy, xác lập chế độ gia công hợp lý, đảm bảo u

chất lượng san phẩm, tơi giảm chi phí điện năng, ngun vật liệu, tạo cơ sở tơi ưu

hố khâu sản xuất, Từ những phân tích trên một lẫn nữa cho thấy vẫn để mà luận

văn cần giải uyết la thoi sự và cấp thiết

1.2. Tông quan vé công nghệ gin công trên máy CNC1.2.1, Đặc tiễn và phạm vi ứng dung của máy CNC

` trông sử dụng công nghệ điều khiển số để gia công được đưa ra từ những

năm 1940, Khi đó, Parsons Corporation, một nhà thầu công nghiệp nhỏ chế tạo máy

bay ở Bắc Michigan, Mỹ, dang sản xuất khung máy bay và nguyên mẫu của biên

dạng cánh quạt máy bay trực thăng. Họ đã sử dụng nguyên lý xấp xi toán học

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

(nguyên lý nội suy) để xử lý dữ liệu về đường gia công của dao cắt và xem xét ảnh

hưởng của bin kính dao trên đường gia cơng, do dé độ chính xác gia cơng đã đạt +.0,0381mm (+ 0,0015in).

Thế hệ máy công cụ điều khiển số đầu tiên được sản xuất vào năm 1952 khiviên Công nghệ Massachusetts đã phát triển một bộ hệ thống điều khiển kỹ thuật sốthử nghiệm và lắp đặt nó trên máy phay đứng, thực biện thành công việc điều khiễnđồng thời chuyên động (heo ba trục toa độ, chiết mây này được biết đến là máycông cụ điều khiển số đầu tiên trên thể giới nhưng cũng chỉ 1Ề hột máy công cụ thínghiệm. Dén thing 11 năm 1954, trên cơ sở bằng sing chế của Parsons, máy côngcụ điều khiến số công nghiệp đầu tiến đã được sấn xuất bởi công ty Bendi

Cooperation (Mỹ).

Thể hệ mãy công ew điều khiển số thứ hai rã đời năm 1959 khi nên côngnghiệp điện từ phát triển lin kiện bóng bán din, do d6 bóng bản dẫn và bảng mạchin được sử dụng rộng rãi rong hệ thống điều khiến số khiến máy công cụ bước sang

thế hệ thứ hai. Vào thing 3 cùng năm, tập đoàn Keney & Trecker (Mj) đã phátminh ra máy công cụ điều khiển số với bộ thay dao tự động được gọi là "trung tâm.

gia cơng”, Khi đó, các trung tâm gia công đã trở thành các thiết bị rất quan trọng,

chiếm khoảng 1/4 tổng SOWKy cañg.cụ điều khiển số ở các nước cơng nghiệp phát

triển (Hình L2)

Hình 1.2, Máy CNC Milwaukee-Matie-II đầu tiên có bộ thay dao (1959)

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Thế hệ thứ ba của n y cừng cụ điều khiễn số ra đi năm 1960, vi cõc mạch

tợch hợp quy mừ nhỏ được phõt triển. Do kợch thước nhỏ vỏ tiởu thụ điện năng thấp,hơn nữa vỏ

độ tin cậy của hệ thống did số cụ thể được cải thiệ thừng

điều khiển số đọ phõt triển đến thờ hệ thứ ba. Năm 1967, Anh lần đầu tiởn kết nỗimột số mõy điều khiển số thỏnh một hệ thống xử ý linh hoạt, đóy lỏ hệ thống sản

xuất linh hoạt (Flexible Manufacturing System, FMS) ban đầu, sau đừ Hoa Kỷ,

Chóu ằu, Nhật Bản... cũng đọ liởn tiếp phõt triển vả õp dụng.

Móy cừng cụ điều khiển số thế hệ thứ tr đượế Sin xuất vỏo khoảng năm

1970, Với sự phõt triển của cừng nghệ mõy tợnh, giõ mõy tợnh nhỏ giảm mạnh bắtđầu thay th

số trởn mõy cừng cụ được tợch hợp thởm mõy tinh (Computer Numerical Control,

thống điều khiến số logic phn cứng (NC). Do đụ, cõc bộ điều khiểnENC) lỏm bộ phận điều khiến được gọi lỏ thờ hệ thứ tư. Năm 1970, hệ thống nỏyđược trưng bỏy Lin đầu tiởn tại Triển lam Quốc tế Chicago, Hoa Kỷ.

Thể hệ thứ năm của midy cừng cụ điều khiởn số ra đời năm 1974. Hoa Kỷ,

Nhật Bản vỏ cõc nước khõc lần đầu tiởn phat triển mõy CNC với hệ thống điều

khiến dựa trởn bộ vi xử lý. Trong hon 30 năm, mõy cừng cụ điều khiển số thuộc hệ

thống điều khiển số của bộ vi xứ lý đọ được phõt triển nhanh chỷng vỏ được sử

dụng rộng rọi

Đầu những năm 80 của thờ ky 20, trởn thể giới đọ xuất hiện đơn vị sản xuấtlinh hoạt (Flexible Manufacturing Cell, FMC), đơn vi nỏy cụ vốn đầu tư thấp, hiệuquả nhanh, cụ thể hoạt động đơn lẻ trong thời gian dỏi với số lượng ợt vỏ cũng cụthờ tợch hop vỏo FMS hoưở cõc hệ thống sản xuất tợch hợp cấp cao hơn. Vi vậy,

trong những thập kỷ gin đóy, nụ đọ nhanh chụng được phõt triển vỏ sử dụng rộng.

rọi. FMC vỏ FMS được coi lỏ giai đoạn cần thiết vỏ nờn tang để hiện thực hụa hệ

thừng sản xuất ich hop mõy tinh (Computer Integrated Manufacturing, CIM).

May va thiết bị CNC đọ được sử dụng rộng rọi trong nhiều ngỏnh cừng.

nghiệp vớ những đạc điểm sau:

(1) Khả năng thợch ứng mạnh: Cún được gọi lỏ tinh linh hoạt hay thợch ứng

của mấy CNC với những thay đổi của đối tượng sản xuất. Đối với quõ trớnh giacừng sin phẩm trởn mõy CNC, khi sản phẩm (đổi tượng sin xuất thay đổi thớ chỉ

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

cần thay đổi chương tình đầu vào của thiết bị CNC (tức là chương trình lãm việchay cơn gọi là phin mém người dùng) để thích ứng với nhủ cầu sản xuất mới của

sản phẩm mà không cin thay đổi kết cấu cơ khí và hệ thống điều khién của máy.

Điều này không chỉ đáp ứng nhu cầu cập nhật sản phẩm nhanh chóng theo thị

trường, mà cịn giải quyết tốt hơn vấn để sản xuất tự động các sản phẩm đơn chiếc

hàng loạt nhỏ với sự thay đổi mẫu mã thường xuyển: Khả năng (hích ứng mạnh là

«ru điểm nỗi bật nhất của máy CNC, đồng thời nổ cũng là nguyên nhân chỉnh dẫnđến sự xuất hiện và phát iển nhanh chóng của máy CNC hiện nay

(2) Có thể thực hiện được các chuyển động phúc tạp mà những loại máycơng cụ thơng thường rất khó hoặc khơng thể thực hiện được như các đường cong.hoặc bE mặt cong với quỹ đạo 3D như các bé mặt cánh quại, cánh tua bin, v.vTrong khi đồ mấy CNC có thể gia công được những quỹ đạo và chuyển động ginnhư tủy ý các bé mặt khơng gia có hình dạng bắt kỹ, do đồ rất phù hợp để gia cơng

các chỉ tiết phúc tạp và có hình dang đặc biệt

(3) Độ chính xác gia cơng ao và chất lượng sản phim én định: Máy CNC

hoạt động tự động theo chương trình được lập trình trước. Trong các trường hop

bình thường, quá in can thiệp thủ công, giúp loại bỏ lỗi doham việc khơng

người vận hành. Ngồi ra, khi thiết kế và chế tạo may CNC thường áp dụng nhiều

biện pháp dễ lam cho phần cơ khí của thiết bị điều khiển số đạt độ chỉnh xác cao

nên độ chính xắc gia công và chất lượng sin phẩm ổn định. Độ chính xác của máyCNC hiện tại có thé đạt tới 0,01 ~ 0,00002mm, đồng thời nó có thể đạt được độchinh xác cao hon bằng cách giám sát thời gian thực và hiệu chỉnh hoặc bù phản hồinên máy ENC có thể có được độ chính xác gia cơng cao hơn. Die biệt, tính nhấtquấn của việc sản xuất củng một lô các bộ phận máy được cải thiện nên chất lượng.sản phẩm có thé được kiểm sốt ơn định

(Hie qui sin xuất cao: Hiệu quả sin xuất của máy CNC cao hơn nhiều

tạ, đặc biệt đối với việc gia cơng một số chỉ+ thậm chí vài chục lẫn. Lý

Lin so với máy công cụ thông thu

phức tạp, hiệu quả sản xuất có thể tăng lên hơn chục Ì

do như sau:

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

- Máy CNC có độ cứng vững cao và có thể sử dụng với lượng chạy dao lớnnên giảm thời gian cắt trong quá trình gia công một cách hiệu quả.

- Máy CNC

không cần kiểm tra và do lường giữa các quá tinh nên giúp giảm đáng kể thời6 các chức năng như thay đổi tốc độ và thay dao tự động,

gian phụ

~ Một trang tâm gia công CNC với các quy tinh tập trung có thể hồn thành

tất cả q trình gia cơng sau một lần ga điều này làm giám sai số gá đặt và tăng hiệu.quả sản xuất,

(5) Giảm cường độ lao động và cải thiện điều kiện làm việc: Quá trình gia

cơng trên máy CNC được hồn thành tự động và liên tục theo các chương trình gia

cơng được lip trình sẵn. Ngồi việc nhập các quy tỉnh gia cơng và các thao tác liên

quan, người vận hành không can phải thực hiện các thao tác thủ công nặng nhọc nên.điều kiện lao động và cường độ lao động được cái thiện đáng kể

(6) DE ding thực hiện Quản lý sin xuất Việc sử dụng máy CNC có th tính

tốn chính xác thời gian gia cơng sản phẩm, đơn giản hóa việc đo đạc và quản lýdung cụ, đồ gá và thành phẩm. Máy CNC sử dung chương trinh là các mã tiêu

chuẳn, điều này có lợi cho vige kết nổi với máy tinh để tạo thành một hệ thống sản

xuất được điều khiển và quan lý bởi mấy tinh, đồng thi thực hiện tự động hóa q

trình sản xuất và quân lý sản xuất

So với máy công eu thông thường, miy CNC có nhiễu uu diém hơn, phạm vi

ứng dụng khơng ngừng được mmở rộng, tuy nhiên hiện nay nó khơng thể thay thể

hồn tồn may cơng cụ thơng thường cũng như không thể giải quyết mọi vẫn đề

trong gia công một cách tiết kiệm nhất. Trong lựa chọn thực Ế, các lợi ích kinh tế

kỹ thuật phải được xem xét đầy đủ. Máy CNC phủ hop nhất để gia cơng các chỉ tếcó các đặc điểm sau:

= Nhiều chi tiết được sản xuất theo quy mô nhỏ hoặc các bộ phận trong quátrình sản xuất thử nghiệm sản phẩm mới:

- Các chỉ tết có hình dạng và cấu trúc phúc tạp và yêu cầu độ chính xác

cao hơn

+ Các chỉ it cần sửa đổi thường xuyên trong quy trình thiết kế,

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

Các chỉ tit quan trong, chỉ phí cao và khơng được phép thành phé phẩm:

~ Các chỉ tiết quan trong cần sản xuất chu ky ngắn nhất,

lí cao (dao cất, d6 gá và khn);- Sản xuất hàng loạt các chỉ iết có u cầu chính xác a0,

Do mức độ tự động hóa và hiệu quả sản xuất của máy CNC cao, đồng thời số.lượng người vận hành có thé được giảm bớt nên việc sử dụng my để sản xuất hingloạt các chỉ tiết là khả thí về mặt kinh tế, Trở ngại lớn nhất đối với việc sử dụng,rộng rãi may CNC là chi phi đầu tư thiết bị ban đầu lớn. Ngoài ra, do tính chất phức

tap của hệ thống máy CNC đã làm tăng mise độ khó khăn ong sử đụng và tăng chỉ

phí bảo trì bảo đường. Do đó, khi quyết định lựa chọn máy CNC dé gia công các chỉ

tiết cin phải tiến hành phan tích kinh tế kỹ thuật một cách khoa học để máy CNC có

thể phát huy lợi ích kinh tế tốt nhất.

1.22. Xu hướng phát triển của máy CNC

Các thết bị điều khiến Số tich hợp là những thành tựu công nghệ mới nhấttrong nhiễu lĩnh vục trên thể giới hiện nay chủ yếu bao gdm các mấy chỉnh xác

điều khiển tự động, xử lý thông tin, mạng truyền thơng, cảm biến có độ chính xác.

cao, v.v. Với sự phát triển của khoa học công nghệ, đặc biệt là sự phát triển không.

ngừng của công nghệ vi điện tứ cơng nghệ mấy tính, cơng nghệ truyền thông, sựvươn lên và trưởng thành của công nghệ chế tạo tiên tiền trên thể giới nên tính năngcủa các thiết bị điều khiển số ngày cảng trở nên hoàn thiện hơn và lĩnh vực này tiếp

tue được mở thành các th hệ thie bị mới

Vi nh cầu da dạng của sin phẩm vã sự tiến bộ của công nghệ liên quan, xu

hướng phát triển chung của máy CNlà nâng cao mức độ tập trung, tốc độ gia công,

và độ chính xác, hiệu suất, tính linh hoạt, thơng minh, tin cậy và kết cầu nhỏ gọn.

(1) Mức độ tập trung cao cho phép tit cả các quy trình trong quy

cơng chi tiết được hồn thành trên một máy cơng cụ. Sau khi thực hiện tit cả cácquá trình xứ lý cúc chỉ tết gia công được chuyển trực tiếp đến bộ phận lắp rip mà

không cần phải chuyển sang máy cơng cy khác. Nó làm giảm sai số định vị do quá

trình định vị và kẹp chặt, cải thiện độ chính xác gia cơng, giảm số lượng máy cơng

cụ và không gian nhà xướng, đồng thời cũng làm giảm thời gian phụ nên cải thiện

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

hiệu quả và năng suất của máy CNC. Do đó, đạt được mức độ tập trung cao là xu

hướng phát triển hiện nay của may công cụ CNC, đồng thời nỗ cũng là nguyên nhân

sâu xa của sự phát triển nhanh chóng và phỏ biển của các trung tâm gia công CNC.

Trung tâm gia cơng có th tập trung các qui trình như tiện, phay, doa, khoan,v,v. vào một máy để hoản thành q trình gia cơng, phá vỡ ranh giới quy trình.

truyền thống và các quy định về quy trình gia cơng tiêng biệt. Do đó, sự phát triểnnhanh chóng của các trung tâm gia công là phổ biến nhất trên thị trường. Ví dụ vớimột trung tâm gia cơng với hg thống thay dao tự động, bản quay và hệ thống pallet

‘ur động có thể hồn thành các q trình pháy; khoan, khưết, doa, ta rơ và các qtrình gia công khác trong một lần lắp đặt cho năm mặt của chỉ ti

Trong những nimđây, đã có nhiều máy CNC tích hợp tập trung nhiều.

chức năng hơn, chẳng hạn như các trung tâm gia cơng hợp đột dập, định hình và cắt

laser, và.

(2) Tốc độ và độ chính xác cao là hai mục tiêu chính của q trình gia cơngtrên máy CNC, do đó sự phit triển ở hai khía cạnh này cảng nổi bật. Trong công,

công cao tốc và gia cơng siêu chính xác, người ta đặt ra u cầu cao hon

độ dich chuyển và độ chính xác định vi của từng trục tọa đi của máy công

cụ, nhưng hai chỉ tiêu kỹ thuật này lại hạn chế lẫn nhau, nên rắt khó để cải thiện đội

chính xác của định vị.

Đối với hệ thống thiết bị CNC có hiệu suất cao và hệ thống servo được trangbị my công ey CNC hiện đại, mỗi quan hệ tương ứng giữa độ phản giải địchchuyển và tốc độ tiễn dao thường là độ phân giải 1 ym, tốc độ tiễn dao có thể đạt

100 ~ 240 m/phút; độ phân giải là 0,1 pm, tốc độ tiễn dao có thể đạt 24 míphút và

thể đạt 400 ~ 800 mm phút

‘Tang tốc độ trục chính là cách trựcđộ phần giải 0,1 tím thì tốc độ

p và hiệu quả nhất để tăng tốc độ cắtTrong hai thập kỹ qua, tốc độ rục chính đã tăng gắp vai lẫn. Vào giữa những nim

1980, tốc độ trục chính tối đa của trung tâm gia cơng cờ trung bình nói chung

khoảng 4000 ~ 6000 vịng/phúc. Vào cuối những năm 1980, nó đã có thé đạt tới2000-12000 vịng phúc. Sang

20000, 30000 và 50000 vòng/phút. Hiện tại, tốc độ quay của trục chính được sit

những năm 1990 nó din được cải thiện tối 15000,

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

dạng trong một số trung tâm gia công rên thé giới đã đạt tối 75000 vòng phút. Lýdo tốc độ cắt và tốc độ tiến dao có thé được cải thiện đáng kể là do các chức năng.bù của hệ thống điều khiển s, hệ thống truyền động servo, cảm biển phát hiện vị trí

wv. đã được cải thiện cùng với những đột phá trong công nghệ liên quan như công

cụ cất, kết cá

Độ chính xác cao ln là chỉ số mà các máy cơng cụ CNC theo đuổi. Độ

chính xác của các trung tâm gia công cỡ vừa Hông thường đã cải thiện từ + 12

m/300 mm vào đầu những năm 1980 lên + (2 ~ 5) yim vào đầu những năm 1990,

Vi dụ, trùng tâm gia công đứng SONICMILL-2 của cơng ty KITAMURA (Nhật

Bản) cổ tốc độ trục chính 20000 vưngphút, tốc độ dĩ chuyển 24 miphit với độ

chính xác định vị + 3 umloàn hành tinh, Trung tâm gia cơng đứng ding VECTOR

của cơng ty BOSTON DIGITAL (Mỹ) có ốc độ trục chính là 10000 vịngphút và

có độ chính xác định là 2 yum.

Độ chính xác gia cơng chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác của máy, độchính xác lập trình, độ chính xác nội suy. Hiện tại, các máy CNC mới có độ chínhinh xác củaxác rất cao đạt 0,1um, một số thậm chi đạt 0,001ym. Để cải thiện độ

máy CNC, nl

xố của hệ thống CNC, cai thiện đặc điểm cấu trúc và độ ổn định nhiệt của các bội

biện pháp và công nghệ khác nhau đã được áp dụng như giảm sai

phận lớn cơ bản của máy, đồng thời sử dụng công nghệ bi vả các biện pháp phụ trợĐể giám sai số hệ thổng CNC thì vin để cãi thiện độ phân giải của hệ thơng, th

chỉnh bộ điều khiến, cải thiện độ chính xác phát hiện vị trí, các đặc tính phản hỏi

của hệ thống servo và các phương pháp điều khiển thường được nghiên cầu phát

tiển. Về công nghệ bồ, công nghệ bồ khe hở bảnh ring, bù sa số dai ốc và công

nghệ bù sai số đo biến dạng nhiệt thường được sử dụng. Ngồi ra, nhiều biện pháp.

và cơng nghệ khác nhau da được áp dụng dé cải thiện độ cúng vững của máy, giảm.biến dag nhiệt và ải thiện độ ổn định ni, Kl

cơ và cải thiện độ chính xác của các bộ truyền động. Ví dụ, vat liệu mới lả bê tông.

nhựa aerylie được sử dung thay cho gang dé làm bệ máy, vật liệu gốm và đá granitphục hiện tượng trượt của động

nhân to được sử dụng để làm gối đỡ mấy trực, v.v

(3) Hiệu suất cao: Để giảm thời gian phụ của máy công cụ và nâng cao hiệu

quả của mấy CNC, hằng loạt biện pháp đã được thục hiện như rit ngắn tồi gian

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

thay dao. Hiện nay thời gian thay dao ngắn nhất của máy CNC chỉ 0.25s. 0 ích dao

và co cầu thay dao được phát triển dé thao tác thay dao nhanh chóng và đáng tin

cây. Các dang bản làm việc, hệ thống tip phôi liên tục được sử dụng để làm cho

thời gian cấp và tháo dỡ phôi trùng với thời gian gia cơng. Sử dung lập trình ngoại

tuyến, mô phỏng đồ họa và các công nghệ khác để sửa đối và chỉnh sửa nhanh.chương trinh nhằm rút ngắn thi gian ỡ lỗi trên máy của các chương tinh gia sông

mới. Các loại đồ ga thay nhanh, thiết bị dụng cụ phụ xác định nhanh gốc phối được

áp dung để rút ngắn thôi gian điều chỉnh của máy CNC.

(3) Tỉnh lĩnh hoạt cao: Tính linh hoạt đ cập đến khả năng của một máyCNC thích ứng với những thay đổi của đối tượng gia công. Tite là khi đối tượng

gia công thay đổi thi chỉ cần sửa đổi mà không cần thay thé hoặc chỉ cần điều

chỉnh nhanh một lượng nhỏ là có thé đáp ứng được yêu cầu xử lý. Máy CNChiện nay có khả năng thích ứng mạnh mẽ để dip ứng việc thay đổi nhanh các đối

a

Hinh 1.3. Hệ thống sản xuất linh hoạt với rõ bốt

1 Robot công nghiệp 2= Phối 3- May công cụ CNC 4-Xe tự hành AGY

Máy công cụ CNC cẩn phải có khả năng thích ứng mạnh mẽ với sự biển đổi

tượng gia công.

của các đối tượng gia công. Việc cải thiện tính linh hoạt của máy cơng cụ CNC

dang thường di theo hai hướng: Một là nâng cao tính lĩnh hoạt của một may công cụ

CNC, hai là nông cao tính tinh hoạt của máy cơng cụ CNC thơng qua việc xây đựng.

các hệ thống linh hoạt rưbốt hóa. Vi dụ như trén cơ sở phần mm và phần cứng của

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

mấy CNC, các 6 tch dao vã hệ thing thay dao t động với các công suất khác nhau

.được bổ sung hoặc ting số lượng trục chính. Hình 1.3 giới thiệu một hệ thống linh

hoạt rưbốt hóa khi kết hợp với rơ bốt cơng nghiệp và xe tự hành vận chuyển tự động.

để tạo thành một bộ phận xử lý linh hoạt hoặc bệ thống sản xuất nh hoạt

Việc sử dụng các thiết bị hoặc hệ thống tự động hóa linh hoạt rưbốt hia có

thé nâng cao hiệu quả xử lý, rút ngắn chu kỳ sản xiất và cung ứng, đấp ứng nhanh

chóng những thay đổi của nhu cầu thị trường nhằm nâng cao hăng lực cạnh tranhcủa doanh nghiệp,

(4) Độ thông minh và độ tin cậy cao;' Độ thông minh và độ tin cậy cao cũnglà một xu hướng phát triển của máy CNC, Mức độ thơng miinh của máy CNC có thé

.được đánh giá bằng hiệu quả và chất lượng gia công: don giản hóa lập trình và thaotác; lập trình tự động thơng minh, giao diện người-máy thơng minh; chẩn đốn

thơng mình, giám sát thông minh, v.v. để tạo điều kiện cho việc chin đốn và bing. Để có được máy cơng cụ CNC cổ độ tin cây cao, các nhà sản xuất chú.

ý đến độ tn cây trong tồn bổ q trình thiết kế, sản xuất, gỡ lỗ, đóng gối và giao

hàng. Hiện ti, thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc của hệ thống CNC đã lêntới 70000 ~ 100000 h

(5) Kết cấu nhờ gọn, thim mi: Sự phát triển nhanh chóng của cơng nghệ tích

hợp điện-cơ thủy lực đặt ra các yêu cầu thu nhỏ của may công cụ CNC để tích hop

tốt hơn các thiết bị điện thủy lực. Ngo:

mỹ của thiết kế là một ý tướng và quan điểm thiết kế mới, kết hợp giữa thiết kế

tính khoa học và tinh kỹ thuật, giá trị thẳm.

chức năng, công thái học vi mỹ thuật công nghiệp, đồng thời cũng là ự phối hợpvà thing nhất của công nghệ, kinh tế, văn hỏa và nghệ thuật để trở nên hip din và

có tính thị trường hơn, hướng mọi người vào một môi trường làm việc.

Trang những năm gin diy, với ốc độ phát triển kinh tế và tiến bộ xã hộicon người đã dẫn quan tâm hơn đến chất lượng cuộc sống. đồng thời đặt ra những

yêu câu cao hơn về điều kiện làm việc và môi trường làm việc để người sử dung

cảm thấy hài lịng. Ngồi hiệu sắt và chit lượng của thiết bị gia cơng, nó cũng yêu

cầu cầu trúc thithỏ gọn và trơn trụ, thiết

miu sắc tươi sáng và dễ chịu. Tử đó, giúp cho người vận hành có thể lam việc trong.

một mơi tường thoải mai, Vì vậy, các nhà sản xuất máy cơng cụ CNC đã đưa kháiđẹp, vận hành thoải mái, an tồn,

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

niệm cơng thải học vào thiế

sắc, chất lượng ngoại bình và các khía cạnh khác đã được cải thiện và cải thiện đáng,kể. Khái niệm thiết kế này đã được sử dụng rộng rãi trong việc thiết kế các sin

kế sản phẩm của minh, so với trước đây, cầu trúc, màu.

phẩm khác nhau ở các nước có nền cơng nghiệp phát trién và nổ là một phương tiện

quan trọng 48 phát triển kinh tế và nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường. Do.

rit coi trong công nghệ này nên Nhật Bản đã nhanh chông thốt Khỏi giai đoạn

"nhái" các sản phẩm mấy cơng cụ để tạo ra những sản phẩm công nghiệp mang

phong cỉch riêng "nhẹ nhàng và tỉnh tế"

1.3.3. Các diém gắc (ZERO) và các diễm chin

4) Điễn gắc máy M

Điểm gốc máy là điểm gốc chung của tọa độ máy, Nó được nhà sản xuất quy

định và không thể thay đổi được. Kieh thước của hệ đo hành trình dựa vào điểm

này. Hầu hỗt ở may tiện, điểm gốc nằm trên trục chính trong mặt ta (mặt chăn) của

6 máy phay, vị trí của điểm gốc máy rất khác biết tùy theo nhà sin xuất

Thơng thường, nó nằm ở phạm vi ngồi của không gian gia công.

‘b) Điểm gốc chi tiết (gốc phôi) W

Day là gốc của hệ thống ta độ chỉ tiếc do người lập tình tự lựa chọn và xácđịnh. Thơng thường người lập tình ein phải chọn điểm W sao ở vị tr thuận lợi trên

bàn máy sao cho kích thước trên bản vẽ gia cơng cũng là các giá trị tọa độ trong hệ

thống tọa độ của chỉ ti

Khi tiện thì m W của chỉ iết nên nằm nên đường tim của chỉ tiết hoặc ở

mặt đầu bên tii hoặc mặt dầu bên phải. Đổi với các chi iết phay chọn điểm W tại

điểm góc ngồi đường viễn hoặc tâm chỉ tiét, Ngồi ra, có thể chọn nhiều tọa độ

khác nhau với các điểm gốc W1, và các hệ tọa độ phụ W2, W3, W4 và WS.

©) Điễn tham chiến R

Để hiệu chuẩn các hệ đo hành trình theo gia số, sau khi bật may ban trượtphải chạy đến điềm gốc máy. Diễu này không thể nào thực hiện được với tt cả các

máy. Trong những trường hợp này người ta quy định một điểm chỉnh xác khác gọi

là điểm tham chiếu R. Việc khỏi động chạy đến điểm tham chiếu được thực hiện

bằng một lệnh điều khiển qua nút bắm trên bảng điều khiến máy. Trên màn hình, vị

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

tr hiện thời của mỗi trục được thông báo. Trị số được thông báo tương ứng với

Khoảng cách từ điểm gốc máy đến diém tham chiếu khi bản trượt ở điểm thamchiếu

49 Điễn gốc chương trình P

Các tọa độ dựa trên hệ tọa độ máy khơng có ý nghĩa thực tiễn cho việc lậptrình bởi vỉ nó khơng liên quan trực tiếp với hệ tot độ làm việc, Diễu này địi hoingười lập trình chọn điểm thuận lợi mã từ đó các tọa độ rên biên dạng chỉ tết được

do và thể hiện. Điểm gốc của chương trình la điểm cần phải được chọn trước kh lập

trình và tố nhất là ao sẽ ở đồ khí bắt đầu thực hiện chương tinh,

Tùy thuộc vào bản vẽ chỉ tiết gia cơng mà người ta sẽ có một hay một số.điểm gốc chương trình. Nhiều điểm gốc của chương trình có thể xác định trên cơ sởđiểm gốc của hệ toa độ làm việc. Tuy nhiên, néu chọn điểm gốc W cđa phơi tringvới điểm gốc P của chương trình hi s

1.2.4. Ngơn ngữ lập trình

cảng thuận lợi cho q trình lập trình

4) Ngơn ngữ lập trình 150

Vé cơ bản thì hiện nay đã được tiêu chuẩn hóa bởi ISO, Tuy nhiên cũng cịn

một số mã (code) riêng khác với

ố quốc gia, một số hãng ché tạo máy vẫn

thể diing hich hợp trên các thiết bị đó,

Do mã ISO khó hiểu với người mới lập trinh và ít kinh nghiệm nên thường

hay mắc lỗi, Để giúp các nhà lập trình người ta xây dựng ngơn ngữ lập trình giao.

thoại, nghĩa là có sự tương tác giữa người và máy. Các lệnh NC được xây dựng theo

thủ te (procedire) hay kịch bản một chuỗi các lệnh với chú dẫn rất rõ ring đểngười lập trình nhân điện và cung cắp sổ liệu. Có thể coi diy là ngơn ngữ lập tinh

bậc cao.

Nội ng với ngôn ngữ giao thoại là phần mềm của hai hãng SIEMENS vớiCINUMERIC và HEIDENHAIN với TNC. Đây là các các ngôn ngữ giao thoại với

menu đồ họa rat r ring, dé sử dụng. Trên hình 1.4 là đoạn chương trình lập theo hệ.

điều khiển TNCS30 của hing HEIDENHAIN,

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Ví dụ lập trình:

Khởi động lệnh chuyển động

sia cơng thing GO).

ĐỒ 2202777207075 Chon bì bin kính bên mú

Socom tia tăng softkey RL

“Tốc độ chạy dao F=?

Nhập giá tị tốc độ chạy dao

“-... ...The it "im phim ENTER

By Seeeighe mem, Chon phim nền FAUTO đểBo Se tinh toán tự động

APT ˆ Automatically Programmed Tools là cơng cụ lập trình tự động và là

ngơn ngữ lập trình NC bậc cao đầu tiên được sử dụng rộng rải cho thé hệ máy côngcụ điều khiển số; Ngơn ngữ này được nghiên cứu thành cơng tai phịng thí nghiệm

hệ \hốn điện Cbd viện cơng nghệ Massachuset trong sự hop tác với ngành công

nghiệp bàng không Hoa Kỳ. Vào những năm 1955 APT được phát triển rộng rãi tạiMỹ và đã thích ứng với các cơng việc gia cơng, kể cả lập trình 3D phức tạp. Uv việt

lớn của APT đó là: Nó đã tro thành chuẩn mực cho thể giới rộng lớn các máy NC.

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

Hơn nữa, APT còn được phát triển hết sức da dạng bên ngồi nước Mỹ: Ví dụ như:NEAPT tại ANH, EXAPT tại Đức, IEAPT tại Pháp.

Là ngôn ngữ lập trình của CAM, APT có khoảng 3000 từ vung

cho việc gia công đơn giản cũng như các yếu tổ đường cong 3 chiều như hình: Hình

lập trình

cầu, hình trụ, parabol, mặt võng... Với APT người lập trình có thể xác định hìnhdáng dụng cụ, dung sai mơ ta hình đáng hình học

động dụng cụ cũng như các lệnh hỗ trợ, Hệ thơng APT cho phép tả có khả năng xử

lý dữ liệu gia công với các chức năng nỗi bật như: Copy, Mirto, di chuyển, xoay,chương trình gia cơng, chuyển.

5ó thể làm mễm hóa chương trình gia cơn bởi Macro.

Là ngơn ngữ lập trình bằng máy, APT cũng có 2 chương trình tính tốn đặc

biệt đó là: Bộ xử lý và bộ hậu xử lý. Bộ xử lý APT là chương trình máy tính phục

vu cho việc xử lý chương trình ngu dữ liệu (CL) bao gồm

dữ liệu vị trí dao va các thông tin điều khiến máy. Bộ hậu xử lý cũng là một chương

trình may tính, xây dựng nhằm mục dich xử lý ñile CLDATA và tạo ra chương trình1 Từ đó đưa ra một

NC thích ứng với máy kèm theo nó,

APT có 3 mơ đun cơ bản sau:

~ Mé đun mơ tả kích thước Và hình đáng bình học của chỉ tiết gia cơng,

~ Mơ đun mơ tả tình tự và quỹ đạo chuyển động của dao cắt

= Mơ dun hậu xử lý

Có 6 loại câu lệnh trong một chương trình APT:

~ Các câu nh định nghĩa ban đầu (định nghĩa hình học, ích thước của phơi.

định nghĩa hình học, kích thước chỉ tiết cẳn gia cơng, vật liệu gia công, các đặc tinh

và thông số của dụng cụ gia công...)

- Các lệnh dịch chuyển (định vi dụng cụ gia công, mô tả quỹ đạo chuyển

động của dụng ey gia công...)

Cie lệnh mô tả nguyên công (xác định/đặt chế độ cắt, chọn đao, bậutất

dung dich tron nguội...)

~ Các lệnh phụ trợ công nghệ (định nghĩa dung sai, chế độ đừng may, các

lệnh hiệu chỉnh dao...)

+ Các edu trúc diều khiển (vịng lặp, chương trình thứ cắp, chương trình con,

các chủ trình gia cơng...)

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

- Các lệnh tỉnh tốn (thực hiện các phép tốn thơng thưởng, tinh toán cáchảm toán học vi phan/tich phân.

APT là ngôn ngữ viết it tiếng anh, các chỉ thị được thiết lập bởi quy tắc

về cấu ngôn từ. Các ký tự cấu thành bộ từ vựng được tích a từ bảng mã ASCII cơ

sở (128 ký tự đầu tiên). Cấu trúc một chương trình APT gồm 5 phần như sau:

- Phin mở đầu: Có nhiệm vụ khai bảo nguồn:

~ Mơ tả hình học: Có nhiệm vụ mơ tả hình đáng hình học chỉ tiết gia cơng.

- Chế độ Có nhiệm vụ khai bảo công cụ tốc Hộ true chỉnh, tốc độ tiến dao

vã ch độ làm mát trơn nghi,

- Thiết lập đường chạy dao: Có nhiệm vụ chí dẫn chuyển động dụng cụ cắt

để gia công chỉ ie,

~ Phin kết thúc: Khai báo kếtthúe để hoàn thành chương tri,

1.25. Các phương pháp lập trình

a) Lip trình bằng tay

Lập tình bằng tay (không dùng máy tỉnh) đã từng la phương pháp thơng dụng

để chuẩn bị chương trình chi tiết từ nhlữ năm tước. Các bộ điều khiển CNC mới

giúp cho sự lập trình băng tay tr nên dễ ding hơn rước bằng cách sử dụng chu ky

gia công lặp lại hoặc đỂ nh, lập tỉnh kiêu biến tiên, mô phông chuyển động chạydao, mục nhập toán học tiêu chuẩn, và nhiễu tinh năng tiết kiệm thời gian khác.

Khi lập trình bằng tay, người lập tinh căn cứ vào bản vẽ của chi tết để nhậpcác dữ liệu theo các lệnh từ bàn phím của máy vào bộ nhớ. Phương tiện hỗ trợ cho.người lập trinh bằng tay là các bing tra số iệu, catalogue mấy và may tinh cả nhân

hay máy tính bỏ ti. Các máy tinh cá nhân hay máy tinh bỏ túi chỉ giúp cho người lập

trình tính tốn hình học (các điểm trên biên dạng chỉ tế và tin tốn cơng nghệ. Dođó phương php này đơi hỏi người lập trinh ngồi việc làm chủ phương pháp lập

trình cịn phẩi có kiến thức tốn học và kiến thức về cơng nghệ chế tạo máy.

[ie vậy vie lập tình bằng tay tổn nhiều thời gian, đễ nhằm lẫn đặc biệt làđối với các chi tiết phức tạp. Do những nhược điểm đó mà phương pháp lập trình.

lắng tay được dùng cho các chỉ tiết có quy trình cơng nghệ đơn giản hoặc dé hiệu

chỉnh những chương trình sẵn có.

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

Tuy nhiên, lập trình gia cơng bằng tay có vài ưu điểm nhất định. Lập trinhing tay có cường độ rất cao đồi hỏi tồn bộ tâm trí và sức lực của nhà lập trnh

CNC và sự sing tạo hầu như khơng hạn chế trong q trình triển khai cấu trúcchương trình. Phương pháp này sẽ luyện cho người vận hành tỉnh kỷ luật chặt chế,tính tổ chức trong khi viết chương trình. Quá trình này buộc người lập tình phải

hiểu rõ các kỹ thuật lập trình đến từng chỉ tiết nhỏ Nhiều kỹ năoŠ hữu dụng trong

lập trình bằng tay được áp dụng trực tiếp vào lập trình CAD/CAM. Do đó, người

lập trình dễ dàng biết được những điều xảy ra ở mọi thời điểm và lý do điều đó xây

ra, nó rit quan trọng trong khi phát triển chương trình.

%) Lập trình bằng may

Khi lập trình bằng may (lập trình có sự trợ giúp của máy tinh) người lập trình.mồ tả hình dáng hình học của chi tết gia công, các quỹ đạo của dung cụ cất và các

1g nghệCADICAM trong gia công CNC, Tir dữ liệu CAD, người ta đưa vào một hệ thốngchức năng của máy theo một ngơn ngữ mà máy ó thé hiểu được. Đây là ci

biển dich trợ giúp cho qui tình lập nh: Sau khi đã thiết kế xong chỉ ti, người tacó thé lựa chon q trình cơng nghệ gia công, cách thức gia công (như cắt thô, bántinh, cắt tinh, các kiểu tiển hành chạy dao...) và từ kiểu được lựa chọn đó máy tính.

sẽ thơng qua bộ vi xử lý xác định một chương trình gia cơng thích hợp đưới dạng.mơ tả các quỹ đạo dich chuyển của dao và các chế độ công nghệ tường ứng.

Khi kip trình bằng máy thì máy tính phải s hai chương tinh tinh toán đặc

biệt là chương trinh xử lỹ (Processor) và hậu xử lý (post-processor). Processor làchương trình phần mềm thực hiện các tính tốn bình học và công nghệ. Người tasợi các dữ liệu của bộ chương trình xử lý (Processor) là CLD (Cutter LocationData, các dỡ liệu ny đưa ra một giải pháp chung về gia cơng ma khơng phụ thuộc

ng dụ CNC nào. CLD có nghĩa là các dữ liệu xác định vị trí dụng cu cắtCLD chứa các lệnh ngin gọn nhất và các mã trong đó khơng hợp với hệ CNC nio

Muốn ding CLD cho một hg CNC cụ thé phải dùng một chương trình đặc iệt gọilà Post —processor (bộ hậu xử lý hay chương trình hậu xử lý). Như vậy Post ~

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

processor có nhiệm vụ dịch chương trình NC dưới dạng CLD thành các mã để cho

hệ CNC có thể hiểu và thực hiện qua trình điều khiễn máy gia cơng (hình 1.5).

CAM System NC Post Processor CNC Machine

Khi lập trình bằng máy trong phần hình học người lập trình mơ tả hình học

của ch tig như: điểm, đường thẳng, cung ttn, vv. cồn trong phan công nghệ người

lập tinh mơ tả quả trình gia cơng chỉ tiết nhưc khoan, phay, chế độ cắt, dụng cụ cắtdung dich trơn nguội. Cả hai việc mô tả trên đây tạo ra một chương trình nguồn. Từ

chương tỉnh nguồn này máy tính tạo ra một chương tình gia cơng phù hợp với

my ENC nhờ bộ hậu xử lý. Đây là kỹ thuật CAM,

Lip trình bằng máy có wu điểm là không cần thực hiện các phép tinh bằng

tay, chỉ cin truy nhập một ít đ liều những có thé san sinh ra một lượng lớn các dữliệu cho những tính toán cần thiết, đồng thời han chế được các lỗi lập trình,

1.3. Myc tiêu nghiên cứu.

Xác định được ảnh hưởng của chế độ công nghệ tới độ nhám bề mặt và tốc

49 bóc tách vật lệ khi phay hợp kim nhôm 7075 trên máy phay CNC, lim cơ sở

phục vụ cho việc ei dao kỹ thuật kh gia công nhằm nàng cao chit lượng sản phẩmvà hiệu quả sản xuất,

1.4, Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Chi tiêu đầu ra đặc trưng cho chất lượng gia công là độ nhám bé mặt chỉ tiết

và tốc độ bóc tách vật liều. Các tham số đầu vào của chế độ cắt được lựa chọn tốc

độ cất (a) lưng chạy dao (S), chiều sâu cất () và điều kiện trơn nguội (TN)1.5, Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết, tổng hop nhữnsơ sở khoa học q trình gia cơng

cất got vật liệu, q trình phay và thiết bị cơng nghệ phay. Xác lập cơ sở lý thuyết

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

những yếu tổ ảnh hưởng đến độ nhim bé mặt và tốc độ bóc tích vật liệu khi gia

cơng trên máy phay CNC sử dụng hệ điều khiển SIEMENS- Nghi

mặt và tốc độ bóc tích vật liệu (MRR) khi gia cơng hợp kim nhôm 7075 trên máy

phay ENC

lộ cắt tới độ nhám bẻ

cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của of

Xây dựng mơ hình dự đốn thực nghiệm và ối tụ hóa đã mục tiêu cho Ravà MRR sử dụng phương pháp mặt dip ứng (RSM -~ Response Surface

1.6. Phương pháp nghiên cứu.

16.1. Phương pháp nghiền cứu lý thuyết

Van dụng kiến thức về cơng nghệ cơ khíơng nghệ gia cơng trên máy CNC

để lập trình gia cơng:

- Vận dụng kiến thức các môn học công nghệ ch tạo mấy, nguyên lý cất vảdụng cụ cắt để phân tích sự ith hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượngbề mặt gia cơng vả tốc độ bóc tich vật liệu

= Vận dụng lý thuyết tối uw hóa quá trinh cất gọt để xác định các thông sốcông nghệ tối ưu khi gia cơng trên máy phay CNC

a) Xây dung bảng thí nghiệm

Tiến si Taguchi (Nhật Bản) là người đặt nén móng cho phương pháp thié

kế bên vững (Robust Design), cũng là người để ra phương phấp thực nghiệm

mang tên ông. Mục tiêu phương pháp Taguchi là thiết kế một quá trình (hoặc sản.

phẩm) it chịu ảnh hưởng bởi những nhân tố gây ra sự sai lệch về chất lượng.Phương pháp Taguchi sử dụng các day trực giao trong quy hoạch thực nghiệm. Do

đó, phương phap này cho phép sử dung tối thiểu các thí nghiệm cần thiết để

nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số lên một đáp ứng được lựa chọn nào đó của

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

một qui trình (hoặc sản phẩm) từ đồ nhanh chóng điều chỉnh các thơng số tiến đến

tối uu nhanh nhất.

"Nghiên cứu này lựa chon phương pháp ma trận thí nghiệm trực giao Taguchi

48 xác định số lượng mẫu thí nghiệm. Các dữ liệu cin thí nghiệm theo Taguchi

được sắp xếp vào một bảng dưới dang một ma trận trực giao gọi là bằng trực giao(Orthogonal array: OA). Bang OA thiết kế số lượng í nghiệm nhất nhưng đạtđược lượng thông tin nhiều nhất. Cụ thé sẽ lấy 3 mức (level) cho mỗi yêu tổ điềukhiển (factor) và mi cần xét. Với 4mức đặc trưng cho một trang thai của yếu.

thông số tốc độ cắt n, bước tiến dao S, chiều sâu cắt và điều kiện trơn nguội, mỗi

yếu tổ (ngoại trừ điều kiện trơn nguội) được chia 3 mức: từ mức 1 đến mức 3. Dovây, có thể chọn bảng ma trận thí nghiệm trực giao Taguchi LI8 nghĩa là bảng sửdụng cho qui hoạch thí nghiệm với 4 yếu tổ, mỗi yếu tổ có 3 mức giá trị và tổng số.

thí nghiệm cần phải thực hiện là 18 thí nghiệm

b) Đánh giá ảnh hướng của cắc yéu tổ đầu vào

Phương pháp Taguchi sử dụng tỷ số tin hiệu nhiễu (signal-to-noise) SIN giúpnhững nhà sản xuất biết x hướng và mức độ ảnh hưởng của từng yếu tổ dn kết

qua đầu ra, Trên cơ sở đánh giá ảnh hưởng riêng lẻ các yếu tố có thé tìm ra được tổ.

hợp các yếu tổ tối ưu cho kết quả die tính đầu ra mong muốn. Tỉ số tín hiệu nhiễu(signal-to-noise) S/N được chuyên đổi từ hảm số mắt mát L:

~ Nếu giá trị đáp ứng yi cần đạt "Lớn hơn tốt hơn” thi

= Néu giá trị đáp ứng yi clin đạt "Nhỏ hơn tốt hơn” thìđ sẻ

HHL ID d3)

giá trị đáp ứng yi cần đạt "Đánh giá ảnh hưởng của các nhân tổ” thi

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

a4)Trong đó:

với nụ s, ÿ lần lượt là số thí nghiệm lặp, độ lệch chuẩn và giá trị trung bình,

trong mọi trường hap, tỷ số S/N cảng lớn thì đặc tinh nhận được cảng tốt

ĐỂ xác định ảnh hưởng cụ thể của của các nhân tổ đến kết quả đầu ra nghiên

cửu sử dụng phân tich phương sai (Analysis of Variance - ANOVA), xác định mức

độ ảnh hướng của các nhân tổ đến kết q đầu ra

Phương phip bé mặt đáp ứng (RSM) là một trong những phương pháp thốngkể hiện đại để thiết ip các điều kiện tiến hành và đánh gid kết quả thực nghiệmTrong phương pháp RSM có hai mơ hình thiết kể thực nghiệm được áp dung rộngrãi là thiết kế ổ hợp trung tâm và thiết kế hộp Behnken [17]

Mỗi quan hệ giữa đầu vào và đầu ra có thể được biểu điễn bởi phương trình:

Trong đó x, là những biến mã hóa, đ; là các hệ số bậc nhất, /j, là các hệ số

vio, mồi quan hệ giữa

bậc hai, j, là các hệ số tương tác của phương rình và e là sai số thống kê của giátrị tung Đình

Độ mạnh của mơ hình được đo lường thông quahệ số xác định r2

(coefficient of determination) hay R-Square (RĐ với sự dao động từ 0 đến 1

Thường mơ hình của minh trên mức 0.5 nghĩa là khoảng trên 50% của phương saibiến phụ thộc Y dự đốn được từ biến độc lập X là tốt cịn lạ là sai số mà Y Không

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

thể dự đoán được trong X

17. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của vẫn đề nghiên cứu.Y nghĩa lý luận:

- Bồ sung dữ liệt 9 khả năng công nghệ của máy phay ENC mã hiệu DMC

335V, là cơ sở để sir dụng loi máy này trong các quả tình sản xuất gia công chỉtiế trong các xưởng gia công cơ khí

- Xác định được định lượng ảnh hưởng một số yếu 6 chế độ cắt đến độ nhám

bề mặt khí phay, là cơ sở cho thiết lập mơ hình tốn học bài tốn tối ưu hố q

trình cắt gọt

Ý nghĩa thực tế:

- Khẳng định các thông số el lộ cắt hợp lý tren máy phay CNC mã hiệu

DMC 835V phục vụ tra cứu áp dụng khi lựa chọn và sử dụng máy.

- Định hướng cho các cơ sở sản xuất tổ chức và chỉ đạo kỳ thuật khâu giacông đảm bảo nâng cao chất lượng sin phim, ốp phần nâng cao hiệu quả sin xuất

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

Chuong 2

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VAN Dé NGHIÊN COU2.1. Cơ sở ý thuyết quá trình phay

Phay là phương pháp gia cơng cắt gọt trong đó dụng cụ cát (dao phay) quay

tròn tạo ra chuyển động cắt. Chuyển động tiến dao thơng thưởng do máy, cũng có.khi do cả máy và dao củng thực hiện theo chướng khác nhau.

được sử dụng biện nay. Nói chúng dao phay là dụng cụ cắt có nhiều lưỡi cắt, khác

với tiện và khoan các lười cất của dao phay không tham gia cắt lên tục, phoi ngắnhơn, lỡi cất bị nung nóng gián đoạn nên khả năng chịu tả tốt hơn. Tiết điện ngangcủa phoi không đồng đều nên lực cắt dao động và lưỡi cắt chị tải trong va đập gây

ra rung động trong quả trình phay.

211. Dao phay mặt di

Dao phay mặt đầu đường kính nhỏ bing thép gió thường được chế tạo răng

liền, đường kính lớn và bằng hợp kim cúng thì được chế go ghép răng

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

“Trên hình 2.2, dao phay mặt đầu đường kính nhỏ bằng thép gió thường được.

chế tạo răng liên, đường kính lớn va bằng hợp kim cứng thì được chế tạo ghép răng

(hình 6.4). Ở dao phay mặt đầu ngồi một số thơng số kết cầu tương tự như daophay trụ răng xoắn cịn có một số đặc điểm kết cấu khác, MỗÏ răng của dao phaymặt đầu thép gió có 3 lười cắt. Khi phay bằng mặt đầu thì 2-3 là lười cắt chính. 3-4là lưỡi cắt phụ cơn 2-1 khơng lam việc. Cơn khi phay mặt phẳng thẳng đứng thi chỉ

có lười 1-2 tham gia cắt, lúc này dao phay mặt đầu làm việc giống như dao phay trụđứng (dao phay ngồn).

Hình 2.3 giới thiệu kết cấu và thơng số dao phay mat đầu ghép răng, mỗi

răng như một con dao tiện lắp vào thân đao. Nó chỉ có một lưỡi cắt chỉnh và một

lưỡi cắt phụ. Ngoài ra dé lăng sức bên lưỡi cắt người ta làm thêm một lưỡi nối tiếp

có chiếu đài ,5)mm với góc nghiêng gu =0/2 hoặc thay bằng cung tron bán

kính r (hình 2.3b và )

Hình 2.3. Kết sầu và thơng số dao phay mặt đầu ghép răng

2.1.2. Các yếu tổ của chế độ cắt khi phay

Các yếu tổ chính của chế độ cắt khi phay bao gồm: Vận tốc cắt V, lượng

chạy đao § và chiều sâu cắt L

a) Van weit V

Trong quá trình phay, do sự phối hợp của hai chuyển động tạo hình làchuyển động quay của dao và chuyển động tinh tiến của chỉ iết gia công ma quỹ

đạo của lưỡi cắt là một đường cong.

Phương trình đường cong được biểu diễn bằng hệ phương tỉnh:

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

trình (2.2) là phương trình của đường xicolơit kéo dài.tốc cắt khi phay được biểu diễn như sau:

hợp phay nghịch và dd" ứng vớ trường hợp phay thuận

Trong thực ế thường giá tị của V, rất bé so với Ve. Do 6 khi tinh toán chế độcắt người ta thug bo qua lượng V;khi đồ công thức tinh vận te cắt sẽ có dạng

=5. (m ph) G4)b) Lượng choy dao S

“Trong quá trình phay lượng chạy dao được phân ra lim 3 loại

- Lượng chạy dao răng S; là lượng dịch chuyển của bản máy (mang chỉ tiết

gia công) su Khi dao quay được một gốc răng, mmn/ring

= Lượng chạy dao vòng S, là lượng dich chuyển của bản máy sau khi daoquay được một vòng, mm/vòng.

S/Z (mmig), Z~tăng dao phay

</div>