Nghiên Cứu Sự Ảnh Hưởng Của Một Số Yếu Tố Thuộc Chế Độ Cắt Đến Chi Phí Điện Năng Riêng Và Chất Lượng Bề Mặt Gia Công Tiện Lỗ Mặt Trụ Trong Trên Máy Tiện Cnc Yt 10 T

PHẠM THỊ LAN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

---------------------------------------

PHẠM THỊ LAN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ

YẾU TỐ THUỘC CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN CHI PHÍ

ĐIỆN NĂNG RIÊNG VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT

GIA CÔNG TIỆN LỖ MẶT TRỤ TRONG TRÊN

MÁY TIỆN CNC YT -10T

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

2016

Đồng Nai, 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

---------------------------------------

PHẠM THỊ LAN

NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ

THUỘC CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG

RIÊNG VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG TIỆN

LỖ MẶT TRỤ TRONG TRÊN MÁY TIỆN CNC YT -10T

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

MÃ SỐ: 60520103

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. LÊ VĂN THÁI

Đồng Nai, 2016

`CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số

liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ai công bố

trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác.

Nếu nội dung nghiên cứu của tôi trùng lặp với bất kỳ công trình

nghiên cứu nào đã công bố, tôi xin hoàn thành chịu trách nhiệm và tuân

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

Đồng Nai, ngày 5 tháng 5 năm 2016

Người cam đoan

Phạm Thị Lan

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy giáo PGS. TS. Lê Văn

Thái đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, cách

xây dựng đề tài và hướng dẫn thực nghiệm đến quá trình viết và

hoàn thành luận văn này.

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo và phòng đào

tạo sau đại học của trường Đại học Lâm Ngiệp cơ sở 1 đã tạo điều

kiện thuận lợi để hoàn thành bản luận văn.

Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo trường Cao Đẳng

nghề Cơ Giới và Thủy Lợi đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong

suốt quá trình học tập và nghiên cứu luận văn.

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với tập thể nhân viên phòng đo

lường Công ty TNHH ĐIỆN CƠ SHIHLIN VIỆT NAM tại Đồng

Nai đã tận tình giúp đỡ trong quá trình làm thực nghiệm và xử lý kết

quả thí nghiệm.

Do năng lực của bản thân còn nhiều hạn chế nên luận văn

không tránh khỏi nh ng sai s t. Tác giả rất mong nhận được sự đ ng

g p ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp.

i

MỤC LỤC

MỤC LỤC..........................................................................................................i

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT......................................iv

DANH MỤC CÁC ẢNG IỂU D NG TRONG LU N V N...................vi

DANH MỤC CÁC H NH V , H NH ẢNH VÀ Ồ TH ............................viii

ẶT VẤN Ề................................................................................................... 1

Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN Ề NGHIÊN CỨU ................................ 4

1.1. Tổng quan về máy CNC và các dạng điều khiển của máy tiện CNC........ 4

1.1.1. Tổng quan về máy CNC .......................................................................... 4

1.1.2. Các dạng điều khiển của máy CNC ........................................................ 8

1.1.3. Cấu trúc một chƣơng trình gia công ..................................................... 12

1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy tiện.............................................. 16

1.2.1. Trên thế giới.......................................................................................... 16

1.2.2. Ở trong nước ......................................................................................... 21

1.3. Kết luận chƣơng ....................................................................................... 23

Chƣơng 2: MỤC TIÊU, ỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU................................................................................................ 24

2.1. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................. 24

2.2. ối tƣợng, phạm vi nghiên cứu ............................................................... 24

2.2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................... 24

2.2.2. hạm vi nghiên cứu............................................................................... 26

2.3. Nội dung nghiên cứu................................................................................ 27

2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 27

2.4.1. Các phương pháp chung ....................................................................... 27

2.4.2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu thực nghiệm............................. 28

Chƣơng 3: CƠ SỞ LÝ LU N CỦA VẤN Ề NGHIÊN CỨU..................... 42

ii

3.1. ộng học và động lực học của quá trình cắt gọt kim loại ....................... 42

3.1.1. Chế độ cắt khi tiện................................................................................. 42

3.1.2. Động lực học của quá trình cắt ............................................................ 44

3.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí công suất khi gia công trên máy tiện ... 46

3.2. Chất lƣợng bề mặt gia công ..................................................................... 49

3.2.1. Độ nhám bề mặt gia công.................................................................... 51

3.2.2. Các thông số đánh giá độ nhám bề mặt gia công.............................. 51

3.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công........................ 53

3.4. Kết luận chƣơng ...................................................................................... 58

Chƣơng 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM.............................. 59

4.1. Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm và các tham số điều khiển................. 59

4.1.1. Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm......................................................... 59

4.1.2. Các tham số điều khiển và khoảng giới hạn của chúng ....................... 59

4.2. Thiết bị đo và phƣơng pháp đo ............................................................... 59

4.2.1. Đo độ nhám bề mặt gia công ................................................................ 59

4.2.2 Đo chi phí điện năng riêng .................................................................... 59

4.3. Kết quả thí nghiệm thăm dò..................................................................... 61

4.3.1. Xét đại lượng nghiên cứu là độ nhám bề mặt Ra. ................................. 61

4.3.2. Xét đại lượng nghiên cứu là sai số gia công Nr

.................................... 63

4.4. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố .............................................................. 65

4.4.1. Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt gia công và chi phí

điện năng riêng................................................................................................ 70

4.4.2. Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt gia công và chi

phí điện năng riêng ......................................................................................... 70

4.4.3. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt tới độ nhám bề mặt và chi phí điện năng riêng 74

4.4.4. Kết luận ................................................................................................. 79

4.5. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố ................................................................ 79

iii

4.5.1. Vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các yếu tố ảnh hưởng.. 79

4.5.2. Thành lập ma trận thí nghiệm.............................................................. 80

4.5.3. Tiến hành thí nghiệm theo ma trận Harley.......................................... 81

4.5.4. Ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến độ nhám bề mặt gia công Ra ...... 81

4.5.5. Ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến chi phí điện năng riêng Nr

........ 84

4.5.6. Chuyển phương trình hồi quy của các hàm mục tiêu về dạng thực..... 87

4.5.7. Xác định giá trị tối ưu của các thông số V, S và t................................ 88

4.5.8. Gia công chi tiết với các thông số tối ưu Vtư, Stư và ttư......................... 90

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................... 93

1. Kết luận ....................................................................................................... 93

2. Kiến nghị..................................................................................................... 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 95

PHỤ LỤC........................................................................................................ 98

iv

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu Tên gọi Đơn vị

CNC

(Computer Numerical Control) - iều khiển số

có sự hỗ trợ của máy tính

CAD

(Computer Aided Design) - Thiết kế có trợ giúp

của máy tính

CAM

(Computer Aided Manufacturing) - Sản xuất có

trợ giúp của máy tính

NC (Numerical Control) - iều khiển số

V Vận tốc cắt m/phút

S Lƣợng chạy dao mm/vg

t Chiều sâu cắt mm

Vc Vận tốc vòng của chi tiết m/phút

D ƣờng kính chi tiết gia công mm

n Số vòng quay của phôi trong một phút (v/ph)

Xmax Trị số thu thập lớn nhất của đối tƣợng đo

Xmim Trị số thu thập nhỏ nhất của đối tƣợng đo

N Công suất cắt KW

x Sai số trung bình mẫu

P Công suất điện W

Q Năng suất thuần túy m

2

/h

v

Nr iện năng riêng Wh/m2

Ra ộ nhẵn bề mặt μm

Rz ộ nhám bề mặt μm

P Lực cắt tổng hợp N

Px Thành phần lực chiều trục hay lực chạy dao N

Py Thành phần lực hƣớng kính N

Pz Thành phần lực tiếp tuyến, lực cắt chính N

 Góc trƣớc của dao

 Góc sau của dao

 Góc cắt của dao

 Góc nghiêng của lƣỡi dao

S Sai số tiêu chuẩn

Giá trị trung bình

S

2

Phƣơng sai

Sa Phƣơng sai tƣơng thích

Sb Phƣơng sai đo lƣờng

Phƣơng sai ngẫu nhiên do thực nghiệm gây ra

K

*

Số hệ số hồi quy có nghĩa

Y1 Hàm biểu thị độ nhám bề mặt

Y2 Hàm biểu thị chi phí điện năng riêng

vi

DANH MỤC CÁC ẢNG IỂU D NG TRONG LUẬN V N

Thứ tự Tên bảng Trang

ảng 3.1 Các thông số kỹ thuật của máy tiện CNC YT -10T 25

ảng 3.2 Thành phần hoá học của thép Các bon chất lƣợng C45 26

ảng 3.3 Cơ tính của thép C45 26

ảng 3.4 Các hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công 48

ảng 4.1 Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm của Ra 62

ảng 4.2 Các đặc trƣng của phân bố thực nghiệm 62

ảng 4.3 Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm của Nr 64

ảng 4.4 Các đặc trƣng của phân bố thực nghiệm 64

ảng 4.5

Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hƣởng của vận tốc cắt

tới độ nhám bề mặt Ra và chi phí điện năng riêng Nr

66

ảng 4.6

Kết quả xử lý ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến độ nhám

bề mặt 67

ảng 4.7

Kết quả xử lý ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến chi phí

điện năng riêng

68

ảng 4.8

Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hƣởng của lƣợng chạy

dao tới độ nhám bề mặt Ra và chi phí điện năng riêng Nr

70

ảng 4.9

Kết quả xử lý ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao đến độ

nhám bề mặt

71

ảng 4.10

Kết quả xử lý ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao đến chi

phí điện năng riêng

73

ảng 4.11

Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hƣởng của chiều sâu

cắt tới độ nhám bề mặt Ra và chi phí điện năng riêng Nr

75

ảng 4.12

Kết quả xử lý ảnh hƣởng của chiều sâu cắt đến độ nhám

bề mặt 76

vii

ảng 4.13

Kết quả xử lý ảnh hƣởng của chiều sâu cắt đến chi phí

điện năng riêng

77

ảng 4.14 Mã hóa của các thông số đầu vào 80

ảng 4.15 Ma trận thí nghiệm Hartley 80

ảng 4.16

ánh giá đồng nhất phƣơng sai của hàm độ nhám bề

mặt Ra

82

ảng 4.17

Kết quả tính theo phƣơng trình hồi quy (4.9) là Y- và

sai lệch Yost giữa mô hình tính toán với kết quả trung

bình của thực nghiệm.

83

ảng 4.18

ánh giá đồng nhất phƣơng sai của hàm chi phí điện

năng riêng

85

ảng 4.19

Kết quả tính theo phƣơng trình hồi quy (4.10) là Y- và

sai lệch Yost giữa mô hình tính toán với kết quả trung

bình của thực nghiệm.

86

viii

DANH MỤC CÁC H NH V H NH ẢNH VÀ Đ THỊ

Thứ tự Tên hình Trang

Hình 1.1 Các đƣờng chạy dao trong chuyển động theo điểm 9

Hình 1.2 Các đƣờng chạy dao trong chuyển động theo đƣờng 9

Hình 1.3 iều khiển 3D 11

Hình 3.1 Máy tiện CNC YT – 10T 25

Hình 3.2 Các yếu tố của chế độ cắt 43

Hình 3.3 Các yếu tố của chế độ cắt sau một vòng quay của dao 44

Hình 3.4 Sơ đồ phân tích lực cắt khi tiện 45

Hình 3.5 Lực cắt PZ phụ thuộc vào tốc độ cắt v và góc trƣớc  47

Hình 3.6 Tổng quát về độ nhám và độ sóng bề mặt chi tiết máy 50

Hình 3.7 ộ nhám bề mặt chi tiết 52

Hình 3.8 Mối quan hệ giữa vận tốc cắt và độ nhấp nhô bề mặt 55

Hình 3.9 Ảnh hƣởng bán kính lƣỡi dao đến quá trình cắt 56

Hình 4.1 ồ thị ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt 68

Hình 4.2

ồ thị ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến chi phí điện năng

riêng

69

Hình 4.3

ồ thị ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao đến độ nhám bề

mặt

72

Hình 4.4

ồ thị ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao đến chi phí điện

năng riêng

74

Hình 4.5 ồ thị ảnh hƣởng của chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt 77

Hình 4.6

ồ thị ảnh hƣởng của chiều sâu cắt đến chi phí điện

năng riêng

78