Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY TỐI ƢU CHẾ ĐỘ CẮT KHI GIA CÔNG RÃNH VẰN TRỤC CÁN GANG CẦU HỢP KIM SẢN PHẨM D18 TRÊN MÁY PHAY CNC XK9350 FA ĐỂ THỜI GIAN GIA CÔNG NHỎ NHẤT NGUYỄN TRƢỜNG THỌ THÁI NGUYÊN, 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TỐI ƢU CHẾ ĐỘ CẮT KHI GIA CÔNG RÃNH VẰN TRỤC CÁN GANG CẦU HỢP KIM SẢN PHẨM D18 TRÊN MÁY PHAY CNC XK9350 FA ĐỂ THỜI GIAN GIA CÔNG NHỎ NHẤT Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số: Học viên: Nguyễn Trƣờng Thọ Thái Nguyên, 2010 HƢỚNG DẪN KH PGS.TS. Nguyễn Phú Hoa HỌC VIÊN Nguyễn Trƣờng Thọ KHOA ĐÀO TẠO SĐH TS. Nguyễn Văn Hùng BGH TRƢỜNG ĐHKTCN PGS.TS. Nguyễn Đăng Hòe Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 1 - LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Trừ các phần tham khảo đã đƣợc nêu rõ trong Luận văn. Tác giả Nguyễn Trƣờng Thọ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 2 - LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin đƣợc cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Phú Hoa, Phó Viện trƣởng Viện Nghiên cứu phát triển Công nghệ cao về Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên, thầy hƣớng dẫn và định hƣớng đề tài, sự hƣớng dẫn tận tình của thầy trong việc tiếp cận và khai thác tài liệu tham khảo cũng nhƣ những chỉ bảo trong quá trình tôi làm luận văn. Tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn đối với các thầy cô giáo Khoa sau đại học Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp đã tận tình giúp đỡ trong quá trình học và viết Luận văn. Xin chân thành cảm ơn các đồng chí Lãnh đạo nhà máy, phòng Kỹ thuật Cơ điện Chi nhánh Công ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên - Nhà máy Cán thép Lƣu Xá đã ủng hộ về tinh thần và tạo điều kiện cho tôi về thời gian để tôi có thể hoàn thành bản luận văn của mình. Tôi xin cảm ơn Ban quản đốc Phân xƣởng Cơ điện, đồng chí Phạm Xuân Huy - Tổ trƣởng phòng máy Tiện CNC Nhà máy Cán thép Lƣu Xá về sự tạo điều kiện hết sức thuận lợi cho tôi đƣợc tiến hành thí nghiệm tại thiết bị thuộc Phân xƣởng quản lý. Tôi muốn bày tỏ lòng cảm ơn các bạn đồng nghiệp và gia đình đã ủng hộ, động viên tôi trong suốt quá trình làm luận văn. Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót, rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp. Tác giả Nguyễn Trƣờng Thọ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 3 - MỤC LỤC Trang Lời cam đoan 1 Lời cảm ơn 2 Mục lục 3 Danh mục các ký hiệu chính 6 Danh mục các bảng biểu 7 Danh mục các hình vẽ 8 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài 10 2. Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 10 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 11 4. Phƣơng pháp nghiên cứu 11 Chƣơng 1: MÁY CNC XK9350FA VÀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG RÃNH VẰN TRỤC CÁN GANG CẦU HỢP KIM SẢN PHẨM D18 12 1.1. Tổng quan máy CNC XK9350FA. 12 1.1.1. Thông số kỹ thuật cơ bản của máy CNC XK9350FA. 12 1.1.2. Các trục toạ độ và phƣơng chiều chuyển động. 14 1.2. Công nghệ gia công rãnh vằn trục cán Gang cầu Hợp kim sản phẩm D18 hiện nay trên máy phay CNC XK9350FA. 15 1.2.1. Các chuyển động khi gia công rãnh vằn 15 1.2.2. Cách khởi động hệ thống CNC và chƣơng trình gia công rãnh vằn. 15 1.2.3. Cách lắp, tháo và điều chỉnh chuyển chế độ gia công chi tiết 23 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 4 - 1.3. Những vấn đề hạn chế cần nghiên cứu khắc phục. 29 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TỐI ƢU HOÁ CHẾ ĐỘ CẮT VÀ VẤN ĐỀ TỐI ƢU HÓA CHẾ ĐỘ CẮT KHI PHAY RÃNH VẰN TRỤC CÁN 30 2.1. Lý thuyết chung về tối ƣu chế độ cắt 30 2.1.1. Các vấn đề chung 30 2.1.2. Hàm mục tiêu - Chỉ tiêu tối ƣu 33 2.1.3. Giới hạn và hệ ràng buộc 34 2.1.4. Tối ƣu chế độ cắt bằng phƣơng pháp quy hoạch tuyến tính 35 2.1.5. Phƣơng pháp tối ƣu chế độ cắt theo đƣờng biên khả dĩ 41 2.2. Vấn đề tối ƣu hóa chế độ cắt khi phay rãnh vằn trên máy phay CNC XK9350FA 45 2.2.1. Chế độ cắt khi phay rãnh vằn trên máy phay CNC XK9350FA 45 2.2.2. Phƣơng hƣớng tối ƣu chế độ cắt khi phay rãnh vằn trên máy phay CNC XK9350FA. 47 Chƣơng 3 XÂY DỰNG VÀ GIẢI BÀI TOÁN TỐI ƢU CHẾ ĐỘ CẮT KHI GIA CÔNG RÃNH VẰN TRỤC CÁN TRÊN MÁY PHAY CNC XK9350FA 49 3.1. Xây dựng bài toán tối ƣu hoá chế độ cắt gia công rãnh vằn trục cán trên máy phay CNC XK9350FA. 49 3.1.1. Xây dựng hàm mục tiêu 50 3.1.2. Xây dựng hệ ràng buộc 51 3.1.3. Thuật toán tối ƣu chế độ cắt khi phay rãnh vằn 55 3.2. Ứng dụng tối ƣu chế độ cắt khi gia công rãnh vằn trục cán Gang 56 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 5 - cầu Hợp kim sản phẩm D18 3.2.1 Tối ƣu chế độ cắt khi gia công rãnh vằn trục cán Gang cầu Hợp kim sản phẩm D18 ở bƣớc gia công thô. 58 3.2.2. Tối ƣu chế độ cắt khi gia công rãnh vằn trục cán Gang cầu Hợp kim sản phẩm D18 ở bƣớc gia công bán tinh. 71 3.2.3. Tối ƣu chế độ cắt khi gia công rãnh vằn trục cán Gang cầu Hợp kim sản phẩm D18 ở bƣớc gia công tinh. 84 3.2.4. Hiệu chỉnh các giá trị thông số chế độ cắt. 86 Chƣơng 4 KẾT QUẢ, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87 4.1. Kết quả ứng dụng thực tiễn 87 4.1.1. Các bƣớc cập nhật thông số chế độ cắt theo kết quả tối ƣu hóa chế độ cắt và tiến hành gia công. 87 4.1.2. Hiệu quả của tối ƣu hóa chế độ cắt 93 4.2. Kết luận và kiến nghị 95 4.2.1 Kết luận 95 4.2.2. Kiến nghị: (Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo). 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 6 - DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CHÍNH Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị Z Lƣợng dƣ gia công mm t Chiều sâu cắt mm V Tốc độ cắt m/phút h Chiều sâu rãnh gai vằn trục cán mm  m Thời gian máy gia công phút n dao Tốc độ quay của đầu dao phay V/phút b Chiều rộng rãnh cắt do dao tạo thành mm P z Lực cắt tiếp tuyến của đầu dao phay KG N Công suất cắt của đầu dao phay kW [N c ] Công suất cắt cho phép của đầu dao phay kW L g Chiều dài gai vằn. mm n g Số gai vằn trên rãnh của trục cán. n r Số rãnh trên thân trục cán. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 7 - DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TT Bảng số Nội dung Trang 1 1.1 Dụng cụ và các phụ kiện cho máy gia công 28 2 3.1 Các giá trị (t 1 , V 1 ) thỏa mãn ràng buộc bài toán tối ƣu chế độ cắt khi gia công rãnh vằn trục cán trên máy phay CNC XK9350FA ở bƣớc gia công thô 70 3 3.2 Các giá trị (t 2 , V 2 ) thỏa mãn ràng buộc bài toán tối ƣu chế độ cắt khi gia công rãnh vằn trục cán trên máy phay CNC XK9350FA ở bƣớc gia công bán tinh. 83 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 8 - DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT Hình số Nội dung Trang 1 1.1 Máy gia công rãnh vằn trục cán CNC XK9350FA 13 2 1.2 Sản phẩm rãnh vằn trục cán D18 13 3 1.3 Các trục toạ độ và phƣơng chiều chuyển động 14 4 1.4 Sơ đồ gia công rãnh vằn và khắc chữ 14 5 1.5 Nguyên lý cắt rãnh vằn 15 6 1.6 Dụng cụ cắt để gia công rãnh vằn 16 7 1.7 Cách lắp đặt dụng cụ 17 8 1.8 Nhập các thông số gia công rãnh vằn 18 9 1.9 Màn hình hiển thị khi thực hiện thao tác đƣa tâm dao cắt vào tâm rãnh gia công 20 10 1.10 Đƣờng tâm trục X, A 21 11 1.11 Màn hình hiển thị khi chạy chƣơng trình cắt rãnh vằn 22 12 1.12 Cách lắp chi tiết gia công 24 13 1.13 Kiểu gia công đứng (gia công rãnh vằn) 25 14 1.14 Kiểu gia công ngang (gia công khắc chữ) 25 15 1.15 Gia công rãnh rãnh vằn 26 16 1.16 Toạ độ chi tiết khi gia công rãnh vằn 26 17 2.1 Miền các giá trị t - S 43 18 2.2 Quá trình xác định điểm t opt , S opt 44 19 2.3 Sơ đồ cắt khi gia công rãnh vằn trục cán Gang cầu Hợp kim sản phẩm D18 trên máy phay CNC XK9350FA 45 [...]... kể trên Vấn đề đặt ra là: Tối ƣu chế độ cắt khi gia công rãnh vằn trục cán Gang cầu Hợp kim sản phẩm D18 trên máy CNC XK9 35 0FA tại Nhà máy Cán thép Lƣu Xá để đảm bảo thời gian gia công nhỏ nhất (m min) 2 Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Phạm vi nghiên cứu của đề tài là đánh giá ảnh hƣởng của chế độ cắt đến thời gian gia công khi gia công rãnh vằn trục cán Gang cầu Hợp kim sản phẩm. .. ĐỀ TÀI Chƣơng 1 MÁY CNC XK9 35 0FA VÀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG RÃNH VẰN TRỤC CÁN GANG CẦU HỢP KIM SẢN PHẨM D18 1.1 Tổng quan máy CNC XK9 35 0FA 1.1.1 Thông số kỹ thuật cơ bản của máy CNC XK9 35 0FA Máy gia công rãnh vằn trục cán CNC XK9 35 0FA [1] nhà máy cán thép Lƣu Xá, Công ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên sử dụng để gia công rãnh vằn trục cán, khắc chữ và tạo lôgô các sản phẩm từ D6 đến D50 [2], máy có các thông... phân bố lƣợng dƣ gia công khi gia công một gai vằn trục cán gang cầu sản phẩm D18 Sơ đồ lƣợng dƣ gia công khi gia công một gai vằn ở bƣớc gia công thô Sơ đồ lƣợng dƣ gia công khi gia công một gai vằn ở bƣớc gia công bán tinh Sơ đồ lƣợng dƣ gia công khi gia công một gai vằn ở bƣớc gia công tinh Nhập thông số gia công rãnh vằn ở bƣớc gia công thô Nhập thông số gia công rãnh vằn ở bƣớc gia công bán tinh... - 12 - Xác định chế độ cắt tối ƣu khi gia công rãnh vằn trục cán Gang cầu Hợp kim sản phẩm D18 trên máy CNC XK9 35 0FA tại Nhà máy Cán thép Lƣu Xá Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần bổ sung cho cơ sở lý thuyết tối ƣu chế độ cắt của phƣơng pháp gia công rãnh vằn Đồng thời cũng góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật của Máy gia công rãnh vằn trục cán CNC XK9 35 0FA tại Nhà máy Cán thép Lƣu Xá... thông số chế độ cắt tối ƣu (không cho kèm theo lý lịch máy) : Chiều sâu cắt t, vận tốc cắt V Vấn đề cần nghiên cứu khắc phục: Hiện nay chƣa có nghiên cứu nào về tối ƣu chế độ cắt để khắc phục những hạn chế kể trên Vấn đề đặt ra: Tối ƣu chế độ cắt khi gia công rãnh vằn trục cán Gang cầu Hợp kim sản phẩm D18 trên máy CNC XK9 35 0FA tại Nhà máy Cán thép Lƣu Xá để đảm bảo thời gian gia công nhỏ nhất (m min)... nghiên cứu của đề tài là xác định đƣợc chế độ cắt tối ƣu khi gia công rãnh vằn trục cán Gang cầu Hợp kim sản phẩm D18 trên Máy gia công rãnh vằn trục cán CNC XK9 35 0FA; Nhằm giảm thời gian gia công, nâng cao năng suất cắt, giảm chi phí giá thành gia công sản phẩm trục cán tại Nhà máy Cán thép Lƣu Xá - Công ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên 4 Phƣơng pháp nghiên cứu Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và nghiên... vấn đề hạn chế cần nghiên cứu khắc phục Máy gia công rãnh vằn trục cán CNC XK9 35 0FA tại nhà máy cán thép Lƣu Xá, Công ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên sử dụng để gia công rãnh vằn trục cán, khắc chữ và tạo lôgô các sản phẩm từ D6 đến D50 Qua quá trình sử dụng Máy gia công rãnh vằn trục cán CNC XK9 35 0FA tại Nhà máy Cán thép Lƣu Xá còn gặp nhiều hạn chế, cụ thể khi gia công rãnh vằn cho trục cán làm bằng... servo Trục ”X” và “A” chuyển động tịnh tiến Trục ”Y” và “Z” chuyển động quay Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 16 - Hình 1.4: Sơ đồ gia công rãnh vằn và khắc chữ 1.2 Công nghệ gia công rãnh vằn trục cán Gang cầu Hợp kim sản phẩm D18 hiện nay trên máy phay CNC XK9 35 0FA 1.2.1 Các chuyển động khi gia công rãnh vằn: Chuyển động cắt là chuyển động theo phƣơng trục. .. Kiểu gia công này bắt buộc phải xác định: - Chốt định vị trục gia công đứng, vít cố định để khoá lại - Vít cố định ở phía chân trƣớc trục gia công đứng - Làm sạch và lắp chuôi dao chuẩn xác - Ở trƣờng hợp này ta phải để chế độ gia công của bộ điều khi n CNC ở chế độ gia công đứng (gia công rãnh vằn) Hình 1.13: Kiểu gia công đứng (gia công rãnh vằn) + Kiểu gia công ngang (gia công khắc chữ): Để gia công. .. sử dụng Máy gia công rãnh vằn trục cán CNC XK9 35 0FA tại Nhà máy Cán thép Lƣu Xá còn gặp nhiều hạn chế, cụ thể khi gia công rãnh vằn cho trục cán làm bằng vật liệu Gang cầu Hợp kim [3] của sản phẩm thép cán thanh vằn D18 (R=8,4mm; Đƣờng kính trục cán D = 334mm; LLv= 700mm x 20 rãnh x 84 gai vằn; Chiều sâu gai: h= 1,2mm; Góc nghiêng: 35o): - Năng suất gia công thấp: Bình quân 1 ca (8 giờ) gia công đƣợc: . phẩm D18 3.2.1 Tối ƣu chế độ cắt khi gia công rãnh vằn trục cán Gang cầu Hợp kim sản phẩm D18 ở bƣớc gia công thô. 58 3.2.2. Tối ƣu chế độ cắt khi gia công rãnh vằn trục cán Gang cầu Hợp kim. đƣợc chế độ cắt tối ƣu khi gia công rãnh vằn trục cán Gang cầu Hợp kim sản phẩm D18 trên Máy gia công rãnh vằn trục cán CNC XK9 35 0FA; Nhằm giảm thời gian gia công, nâng cao năng suất cắt, . đề tối ƣu hóa chế độ cắt khi phay rãnh vằn trên máy phay CNC XK9 35 0FA 45 2.2.1. Chế độ cắt khi phay rãnh vằn trên máy phay CNC XK9 35 0FA 45 2.2.2. Phƣơng hƣớng tối ƣu chế độ cắt khi phay