Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài Nghiên cứu khoa học nói về sự ảnh hưởng của tham số công nghệ tới chất lượng bề mặt khi phay cao tốc hợp kim nhôm. Với kết quả đạt được có thể áp dụng vào thực tiễn nên đây hoàn toàn có thể dùng để là luận văn báo cáo khoa học cao học hay phát triển lên thành luận văn thạc sỹ, tiến sỹ. Các bạn mua tài liệu pm vào đây:https://www.facebook.com/phamvan.hiep.56 để mình gửi toàn bộ tài liệu và tư vấn thắc mắc. Vì dung lượng nặng lên mình không upload lên đây được.
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY CAO TỐC HỢP KIM NHÔM MỤC LỤC Trang MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .2 DANH MỤC CÁC BẢNG HÌNH VẼ LỜI MỞ ĐẦU .5 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ PHAY TỐC ĐỘ CAO 1.1.Hiện trạng nghiên cứu phát triển công nghệ phay tốc độ cao 1.1.1 Khái niệm phay tốc độ cao 1.1.2 Ưu điểm phay tốc độ cao 1.1.3 Ứng dụng phay tốc độ cao 1.1.4 Hướng phát triển công nghệ gia công cao tốc 1.2 Hiện trạng gia công hợp kim nhôm ứng dụng 1.2.1 Hợp kim nhôm 1.2.2 Gia công hợp kim nhôm ứng dụng 1.3 Một số vấn đề tồn 10 1.4 Nội dung nghiên cứu .11 CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CÔNG NGHỆ TỚI CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY TỐC ĐỘ CAO HỢP KIM NHÔM 6061 12 2.1 Thiết bị vật liệu thí nghiệm 12 2.1.1 Thiết bị thí nghiệm 12 2.1.2 Vật liệu thí nghiệm 14 2.3 Kết phân tích 16 2.4 Ứng dụng vào gia công cánh tuabin thủy lực 22 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY CAO TỐC HỢP KIM NHÔM NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ưu điểm đề tài …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Nhược điểm đề tài …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Kết luận …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Đánh giá Hà Nội, ngày…tháng…năm ……… Giáo viên hướng dẫn 2015 ThS ĐOÀN TẤT KHOA ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY CAO TỐC HỢP KIM NHÔM DANH MỤC CÁC BẢNG HÌNH VẼ Trang MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .2 DANH MỤC CÁC BẢNG HÌNH VẼ LỜI MỞ ĐẦU .5 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ PHAY TỐC ĐỘ CAO 1.1.Hiện trạng nghiên cứu phát triển công nghệ phay tốc độ cao 1.1.1 Khái niệm phay tốc độ cao 1.1.2 Ưu điểm phay tốc độ cao Hình 1.1 Biểu đồ so sánh gia công thông thường gia cơng tốc độ cao .6 Hình 1.1 Biểu đồ so sánh gia công thông thường gia công tốc độ cao .6 1.1.3 Ứng dụng phay tốc độ cao 1.1.4 Hướng phát triển công nghệ gia công cao tốc 1.2 Hiện trạng gia công hợp kim nhôm ứng dụng 1.2.1 Hợp kim nhôm 1.2.2 Gia công hợp kim nhôm ứng dụng 1.3 Một số vấn đề tồn 10 1.4 Nội dung nghiên cứu .11 CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CÔNG NGHỆ TỚI CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY TỐC ĐỘ CAO HỢP KIM NHÔM 6061 12 2.1 Thiết bị vật liệu thí nghiệm 12 2.1.1 Thiết bị thí nghiệm 12 Hình 2.1 Máy phay CNC Spinner U5- 620 12 Hình 2.1 Máy phay CNC Spinner U5- 620 12 Hình 2.2 Dụng cụ cắt 13 Hình 2.2 Dụng cụ cắt 13 Bảng 2.1.Thông số dụng cụ cắt .13 Hình 2.3 Máy đo độ nhám TR200 .14 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY CAO TỐC HỢP KIM NHƠM Hình 2.3 Máy đo độ nhám TR200 .14 2.1.2 Vật liệu thí nghiệm 14 Bảng 2.2 Thành phần nguyên tố hóa học hợp kim nhôm 6061 14 Bảng 2.3 Đặc tính tính hợp kim nhơm 14 Bảng 2.4 Miền giá trị tham số công nghệ .15 Bảng 2.5 Các thí nghiệm .15 Bảng 2.6 Các thí nghiệm tâm 16 2.3 Kết phân tích 16 Bảng 2.7 Ma trận thực nghiệm 18 Bảng 2.8 Giá trị hệ số phương trình hồi qui 18 Bảng 2.9 Kết thí nghiệm tâm 18 Bảng 2.10 Tính tốn theo phương trình .19 Bảng 2.11 Kết tính bước chuyển động δj yếu tố .20 Bảng 2.12 Kết thí nghiệm leo dốc 21 2.4 Ứng dụng vào gia công cánh tuabin thủy lực 22 Hình 2.4 Sản phẩm cánh tuabin thủy lực 22 Hình 2.4 Sản phẩm cánh tuabin thủy lực 22 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY CAO TỐC HỢP KIM NHÔM LỜI MỞ ĐẦU Nước ta bước vào thời kì cơng nghiệp hóa, đại hóa nhằm đưa Việt Nam trở thành nước có cơng nghiệp văn minh, đại Ngành chế tạo máy ngành quan tâm đầu tư đích đáng Nhà nước Sự ứng dụng máy cơng cụ điều khiển theo chương trình số CNC tạo nên bước nhảy để nâng cao suất, chất lượng sản phẩm; cải thiện điều kiện lao động cho người công nhân Với tiến khoa học kỹ thuật máy CNC, số phương pháp gia công nghiên cứu để ứng dụng rộng rãi vào sản xuất, điển hình là: gia công cao tốc Gia công cao tốc phương pháp gia công tiên tiến đại ứng dụng nhiều nước công nghiệp phát triển Gia công cao tốc biết đến nước ta vài năm trở lại Với sở, hạ tầng sở sản xuất nước ta nay, gia cơng cao tốc cịn nghiên cứu để áp dụng cho phù hợp với sở sản xuất yêu cầu thị trường nước ta Đây số phương pháp gia công mang lại hiệu kinh tế cao biết đầu tư hướng nắm bắt tốt công nghệ Chính đề tài em nghiên cứu tham số công nghệ phay cao tốc hợp kim nhôm- phần gia công cao tốc Em xin chân thành cảm ơn thầy ThS.Đoàn Tất Khoa GV.Nguyễn Văn Toàn hướng dẫn bảo cho em tận tình để em hồn thành đề tài Do khả thực tế hạn chế nên đề tài không tránh khỏi sai sót Em mong bảo tận tình thầy cô bạn bè để chúng em hiểu thêm kiến thức chuyên môn Hà nội, ngày…tháng…năm 2015 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY CAO TỐC HỢP KIM NHÔM CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ PHAY TỐC ĐỘ CAO 1.1.Hiện trạng nghiên cứu phát triển công nghệ phay tốc độ cao 1.1.1 Khái niệm phay tốc độ cao Phay tốc độ cao phương pháp gia cơng đại cịn biết đến với thuật ngữ High Speed Milling (HSM) Định nghĩa phay cao tốc đưa năm 1931 Carl Salomon Ông cho phay với tốc độ cắt gấp 5- 10 lần tốc cắt phay thơng thường nhiệt độ phoi giảm Trên thực tế phay tốc độ cao hiểu phương pháp gia cơng có tốc độ trục tốc độ chạy dao máy cao Với máy dụng cụ cụ thể mà dải tốc độ cắt khác cho vật liệu cắt khác chiến lược gia công khác 1.1.2 Ưu điểm phay tốc độ cao So với phương pháp phay truyền thống phay tốc độ cao có ưu điểm bật như: + Nhiệt độ dụng cụ cắt phơi ln trì ổn định mức thấp phay tốc độ cao, điều giúp kéo dài tuổi thọ dụng cụ trì trang thái vật liệu phơi + Trong phay tốc độ cao chiều sâu cắt nhỏ, lực cắt tác động lên dao trục nhỏ Do đó, đảm bảo an tồn cho hệ thống trục chính, hệ thống dẫn hướng vít me bi hạn chế va chạm mạnh q trình gia cơng giảm thiểu tối đa rủi ro cho độ cứng vững hệ thống công nghệ + Phay tốc độ cao gia cơng hốc có thành mỏng, thành có độ dày khoảng 0,2mm cao 20mm Trong q trình gia cơng, tiếp xúc lưỡi cắt phôi thời gian nhỏ tránh dao động ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY CAO TỐC HỢP KIM NHÔM dẫn đến sai lệch thành gia cơng Ngồi dụng cụ cắt sử dụng phương pháp gia cơng phải có lưỡi cắt nhỏ sắc + Phay tốc độ cao tối ưu hóa công nghệ làm khuôn Đặc biệt công nghệ tạo mẫu nhanh gia cơng cao tốc tỏ vượt trội so với phương pháp khác, đặc biệt đối nhơm pahy tốc độ cao tỏ vượt trội so với phay thông thường + Phay tốc độ cao đạt độ xác cao chất lượng bề mặt cao Thông thường gia công tinh phay tốc độ cao đạt độ nhám bề mặt 0,6µm so với phương pháp thông thường 0,1- 0,2 mm Qua áp dụng phay tốc độ cao vào chế tạo chi tiết có độ xác cao phục vụ y tế công nghiệp hàng không, vũ trụ => Với ưu điểm phay tốc độ cao rút ngắn thời gian chuẩn bị sản xuất, giảm thiểu ngun cơng qua rút ngắn thời gian sản xuất, tăng chất lượng sản phẩm, qua tăng suất lợi nhuận Kết thực tế so sánh gia công thông thường gia công cao tốc thể qua biểu đồ đây: 20 16.5 15 10 12 4.3 3.5 0.33 Phương pháp thông thường Gia công cao tốc 1- lượng gia công phôi (cm3) 2- chất lượng bề mặt đạt Ra(µm) 3- thời gian gia cơng (giờ) Hình 1.1 Biểu đồ so sánh gia công thông thường gia công tốc độ cao Phương pháp thực tế: phay sử dụng dao phay cầu Phay truyền thống: Dc= 20 (mm); vc= 100 (m/phút); fz= 0.1(mm/răng) Phay cao tốc: Dc= 20 (mm); vc= 900 (m/phút); fz= 0.05 (mm/răng) ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY CAO TỐC HỢP KIM NHÔM 1.1.3 Ứng dụng phay tốc độ cao Với ưu điểm bật trên, phay tốc độ cao ứng dụng lĩnh vực cơng nghiệp sau: + Cơng nghiệp gia công nhôm: sản xuất phận tơ, chi tiết máy tính nhỏ thiết bị y tế + Công nghiệp hàng không: để gia cơng chi tiết nhơm có thành mỏng + Công nghiệp khuôn mẫu: để gia công tinh lịng khn cần độ xác cao 1.1.4 Hướng phát triển công nghệ gia công cao tốc Với thành công to lớn mà phay tốc độ cao mang lại, trung tâm nghiên cứu nước ta dần phát triển nghiên cứu đưa kết để áp dụng thực tiễn vào trình sản xuất nước ta Cụ thể nghiên cứu tập trung vào tham số công nghệ vật liệu để tìm miền giá trị tối ưu phay tốc độ cao với chiến lược chạy dao khác Với tiến khơng ngừng khoa học kỹ thuật nói chung trung tâm cơng nghệ nói riêng việc tìm, đưa áp dụng hướng phát triển gia cơng cao tốc mang lại lợi ích to lớn công nghiệp sản xuất chế tạo Hiện số hướng phát triển tập trung vào như: + Thành lập trung tâm gia công cao tốc: yêu cầu sản phẩm gia công ngày đa dạng phức tạp cần thực nhiều bước với nguyên công khác máy khác việc thành lập trung tâm gia công giảm thời gian vận chuyển, thời gian thiết lập qui trình cơng nghệ máy khác Áp dụng vào gia công hàng loạt phát triển trung tâm gia công cao tốc thành dây chuyền sản xuất tự động mang lại lợi ích to lớn cho xã hội ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY CAO TỐC HỢP KIM NHƠM + Tự động hóa gia cơng cao tốc: trình gá đặt vận chuyển bán thành phẩm chiếm thời gian lớn q trình gia cơng nên hướng phát triển cần giảm thiểu thời gian Việc thành lập trung tâm gia công sử dụng robot việc gá đặt lấy sản phẩm tự động giảm thiểu thời gian trễ Bên cạnh đó, việc áp dụng dây chuyền sản xuất tự động khắc phục thời gian máy khơng hoạt động khơng có cơng nhân, qua nâng cao suất, hạ giá thành sản phẩm + Nghiên cứu, phát triển máy gia công tiên tiến, máy nhiều trục: sản phẩm gia cơng địi hỏi ngày đạt độ phức tạp hình dáng chất lượng sản phẩm gia công, áp dụng máy tiên tiến vào gia công đáp ứng yêu cầu kể Các máy nhiều trục gia cơng chi tiết phức tạp thực nhiều nguyên công máy, điều giúp giảm thời gian gá đặt giảm sai số gá đặt tích lũy qua nâng cao chất lượng sản phẩm suất Hiện nay, người ta sử dụng máy CNC trục để gia công tuabin khí khn phức tạp 1.2 Hiện trạng gia công hợp kim nhôm ứng dụng 1.2.1 Hợp kim nhôm Hợp kim nhôm hợp kim nhôm với nguyên tố khác (Cu, Mn, Si, Mg, …) Tính chất: + Khối lượng riêng nhỏ (~2,7g/cm³) nên nhôm hợp kim nhôm nặng 1/3 thép, tính chất đặc biệt trọng thiết bị cần chế tạo phải trọng đến trọng lượng (trong ngành hàng không, vận tải ) + Tính chống ăn mịn khí quyển: Do đặc tính ơxy hố biến lớp bề mặt nhơm thành ơxít nhơm (Al2O3) xít chặt chống ăn ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY CAO TỐC HỢP KIM NHƠM mịn cao khí quyển, chúng dùng đa ngành mà khơng cần sơn bảo vệ + Tính dẫn điện: Tính dẫn điện nhơm 2/3 đồng (kim loại), nhôm nhẹ nên chúng sử dụng nhiều truyền dòng điện dây nhơm nhẹ 1/2; bị nung nóng + Tính dẻo: Rất dẻo, nên thuận lợi cho việc kéo thành dây, tấm, lá, băng, màng, ép chảy thành có biên dạng đặc biệt (dùng cho khung cửa, loại tản nhiệt thuận tiện sản xuất) + Nhiệt độ nóng chảy: Tương đối thấp nên thuận tiện cho việc nấu chảy đúc, làm nhôm hợp kim nhôm không sử dụng nhiệt độ cao 300-400 độ C + Độ bền, độ cứng: Thấp Phân loại: Hợp kim nhôm chia làm loại: Hợp kim nhôm biến dạng hợp kim nhôm đúc 1.2.2 Gia công hợp kim nhôm ứng dụng Trên giới: Hợp kim nhơm có tính cắt gọt tương đối cao Khả cắt gọt hợp kim nhôm đánh giá qua tiêu chuẩn khác như: tuổi thọ dụng cụ cắt, chất lượng bề mặt, phoi thoát q trình gia cơng tốc độ cắt vật liệu Điều định dựa vào thành phần hàm lượng ngun tố có hợp kim Ví dụ hợp kim nhôm 319, hàm lượng nguyên tố đồng (Cu) hợp kim có tác dụng làm giảm lực cắt Với ưu điểm độ nhẹ bị ăn mịn nên hợp kim nhơm sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp hang không, vận tải, thiết bị y tế Phương pháp gia công hợp kim nhôm giới đa dạng áp dụng rộng rãi có hiệu phay cao tốc ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY CAO TỐC HỢP KIM NHÔM CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CÔNG NGHỆ TỚI CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY TỐC ĐỘ CAO HỢP KIM NHÔM 6061 2.1 Thiết bị vật liệu thí nghiệm 2.1.1 Thiết bị thí nghiệm Máy: Thí nghiệm thực máy phay CNC Spinner U5- 620 Hình 2.1 Máy phay CNC Spinner U5- 620 Thơng số máy: + Hành trình trục X: 620mm + Hành trình trục Y: 520mm + Hành trình trục Z: 460mm + Tốc độ quay trục tối đa: 12000 vịng/ phút + Cơng suất động trục chính: 11kW 12 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY CAO TỐC HỢP KIM NHÔM + Số dao ổ chứa dao: 32 dao + Khối lượng: 6500- 8500 kg + Kích thước máy (LxWxH): 2600x2350x2750 mm Dụng cụ cắt: Thí nghiệm sử dụng dao phay cầu Hình 2.2 Dụng cụ cắt Bảng 2.1.Thông số dụng cụ cắt Thông số Giá trị Số lưỡi cắt Chiều dài Chiều dài Vật liệu làm lưỡi cắt dao dao 12 mm 90 mm Thép hợp kim với độ cứng 65HRC Thiết bị đo: Sử dụng máy đo độ nhám TR200 với thông số: + Thông số độ nhám: Ra, Rz, Rq + Hệ đo: metric, English + Độ phân giải hiển thị: 0,01 + Dải đo: 20, 40, 80 + Chiều dài lấy mẫu giới hạn: 0,25mm; 0,8mm; 2,5mm; Auto 13 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY CAO TỐC HỢP KIM NHÔM + Chiều dài lấy mẫu max: 17,5mm + Chiều dài lấy mẫu min: 1,3mm + Dung sai: ±10 % + Độ lặp: