ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KTCN Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự - Hạnh phúc mẫu để gia công, trục chuyển động tịnh tiến vào nhằm tạo chuyển ĐỀ CƢƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT động chép hình chi tiết gia công Có số chi tiết chế tạo dùng phương pháp như: mài chép hình biên dạng cam, biên dạng bánh Một cách giải khác gia công tinh bề mặt định hình không tròn Họ tên học viên: Ngô Ngọc Vũ Ngày tháng năm sinh: 15/10/1981 Đơn vị công tác: TT Thí Nghiệm, Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp, TN Tên sở đào tạo: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Chuyên nghành: Công nghệ Chế tạo máy Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Phan Quang Thế xoay, không cần sử dụng chi tiết mẫu trình gia công phương pháp phay bao hình trung tâm phay CNC Phương pháp có ưu điểm : - Có thể thực chuyển động bao hình theo toạ độ biên dạng chi tiết - Phương pháp tạo trực tiếp biên dạng chi tiết mà không cần qua chi tiết mẫu độ xác phụ thuộc vào độ xác máy biên dạng ban đầu mẫu TÊN ĐỀ TÀI: Tuy nhiên nhược điểm phương pháp lượng kim loại hớt nhiều "Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cam trục cam DS60 động Diesel phƣơng pháp bao hình giải pháp công nghệ bề mặt nâng cao chất lƣợng gia công thép qua nhiệt luyện nên đòi hỏi phải gia công máy có độ xác cao dụng cụ cắt phải tốt Có thể khắc phục cách sử dụng máy phay CNC cam" dụng cụ phủ PVD, CVD hay CPN để gia công Tính cấp thiết đề tài Để thực phương pháp này, biên dạng chi tiết mẫu thiết kế dựa vào Hiện để gia công tinh bề mặt tròn xoay chế tạo máy thường công nghệ tái tạo ngược Công việc thực sau: dùng phương pháp gia công phổ biến mài tiện cứng + Xác định tọa độ điểm biên dạng chi tiết mẫu phương pháp đo Đối với bề mặt định hình mặt tròn xoay thường dùng phương pháp mài chép hình, gia công tia lửa điện, phay bao hình trung tâm phay CNC Trong thực tế sản xuất loạt lớn, hàng khối thường sử dụng mài chép hình phay bao hình, với phương pháp gia công tia lửa điện sử dụng bề mặt phức tạp, đòi hỏi độ xác giá thành gia công cao tốn nhiều thời gian [4] Mài chép hình phương pháp gia công tinh theo biên dạng chi tiết mẫu máy mài chuyên dùng Mài chép hình có ưu điểm cho suất chất lượng cao [7] Tuy nhiên có nhược điểm độ xác chất lượng bề mặt chi tiết phụ thuộc nhiều vào độ xác chi tiết dùng làm chi tiết mẫu suốt trình gia công, vào độ xác máy mài chất lượng đá mài Phương pháp thực cách chi tiết mẫu lắp lên trục riêng thực chuyển động quay, chi tiết gia công lắp lên trục chính, bề mặt chi tiết tiếp xúc với bề mặt đá mài Trục mang chi tiết gia công có đầu tỳ tiếp xúc với bề mặt chi tiết Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn tọa độ + Xây dựng phương trình đường cong biên dạng chi tiết mẫu sở liệu điểm thu thập đươc [14] + Xây dựng vẽ thực chi tiết mẫu từ phương trình đường cong + Sử dụng công nghệ CAD/CAM/CNC thiết kế gia công + Kiểm tra độ xác hình dáng hình học cách so sánh mô hình CAD sản phẩm Với phương pháp sử dụng để gia công chi tiết có biên dạng phức tạp mà nhiều phương pháp mài chép hình không gia công hay khó gia công Xuất phát từ đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cam trục cam DS60 động Diesel phƣơng pháp bao hình giải pháp công nghệ bề mặt nâng cao chất lƣợng cam” chọn làm đề tài luận văn Chi tiết cam Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn sử dụng chi tiết điển hình nghiên cứu sử dụng phương pháp ngón phủ PVD (TiAlN) với vật liệu Cam thép hợp kim 40X qua nhiệt luyện đạt độ phay bao hình ứng dụng công nghệ tái tạo ngược thiết kế chế tạo cứng khoảng 50HRC Cam sử dụng nghiên cứu cam bơm nhiên liệu động 55HRC Biên dạng cam thiết kế nhờ vào công nghệ tái tạo ngược sử dụng phương pháp đo phương pháp toán giải tích Diesel công ty Diesel Sông Công chế tạo Loại cam chế tạo phương Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài pháp chép hình máy mài chép hình Nga (3M344) theo biên dạng cam mẫu, sau 3.1 Ý nghĩa khoa học đề tài chế tạo xong lắp lên trục cam Quy trình chế tạo Cam mài chép hình Ngày công nghệ CAD/CAM/CNC công nghệ tái tạo ngược thô, nhiệt luyện sau mài tinh công đoạn cuối Đây phương pháp gia công ứng dụng nhiều thực tế sản xuất sản phẩm khí chất lượng cao, nhờ vào cam truyền thống sử dụng chủ yếu công nghệ chế tạo cam bơm nhiên liệu công nghệ mà sản xuất sản phẩm khí chất lượng có nói chung công ty Diesel nói riêng Cam mẫu sử dụng để mài biên dạng cam tính kinh tế kỹ thuật cao Bên cạnh không kể đến tầm quan trọng theo Vì vậy, việc chế tạo cam mẫu bước định chế loại dụng cụ dụng cụ phủ PVD, CVD đem lại hiệu kinh tế cao tạo cam Cam mẫu phải có độ xác cao phù hợp với máy mài có Trên sở ngành khí chế tạo máy mài Nhà máy, cam mẫu phải có kích thước lớn gấp lần cam thật, nhằm để đảm bảo độ xác Biên dạng cam mẫu xây dựng dựa biên dạng cam khởi thủy ban đầu có kích thược giống với kích thước cam thật Như vậy, việc chế tạo cam theo phương pháp chép hình có sai số chế tạo cam mẫu Với phương pháp phay bao hình: + Phương pháp phay sau nhiệt luyện không phụ thuộc hoàn toàn vào cam mẫu, độ xác đá mài mà phụ thuộc vào chất lượng ban đầu cam mẫu hình dáng hình học Các kết nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học: - Nghiên cứu kết hợp công nghệ CAD/CAM/CNC công nghệ tái tạo ngược - Nghiên cứu ứng dụng phương pháp xây dựng đường cong thiết kế CAD/CAM nhằm xây dựng phương trình biên dạng cam - Nghiên cứu khả cắt dao phay ngón phủ PVD (TiAlN) gia công thép hợp kim 40X qua nhiệt luyện đạt độ cứng 50HRC 55HRC trung tâm phay CNC kiểu VMC 85S 3.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài Từ kết nghiên cứu tác giả đánh giá khả cắt dao phay ngón + Biên dạng chi tiết thiết kế phương pháp tái tạo ngược cho độ xác cao phủ PVD gia công thép hợp kim 40X qua nhiệt luyện đạt độ cứng 50HRC 55HRC trung tâm phay CNC, mà tác giả ứng dụng trực tiếp vào chế tạo Cam + Áp dụng công nghệ đại công nghệ CAD/CAM/CNC, công nghệ tái tạo ngược thay cho công nghệ gia công truyền thống mà đảm bảo đông DS60 nhằm thay cho phương pháp mài chép hình sử dụng từ lâu công ty Diesl Sông Công Ứng dụng công nghệ công nghệ tái tạo ngược, công nghệ tính chất chi tiết Với đề tài này, sử dụng cho chế tạo cam bơm nhiên liệu động CAD/CAM/CNC vào sản xuất sản phẩm khí chất lượng cao Và đặc biệt ứng Diesel mở rộng để ứng dụng chế tạo chi tiết có biên dạng phức tạp mà dụng kỹ thuật khớp đường cong việc xây dựng phương trình biểu diễn biên dạng phương pháp mài chép hình không thực đươc hay thực không hiệu cam từ mở rộng để xây dựng phương trình đường cong bề mặt phức tạp công nghệ tái tạo ngược Mục đích, đối tƣợng phạm vi nghiên cứu đề tài Phạm vi nghiên cứu đề tài giới hạn chủ yếu phạm vi thiết kế, chế tạo cam bơm nhiên liệu đông Diesel DS60 máy phay CNC sử dụng dao phay Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu phòng Thí nghiệm, phương pháp xây dựng phương trình đường cong bề mặt công nghệ tái tạo ngược từ điểm thí nghiệm lượng trình cắt, Trường Đại học KTCN Thái Nguyên có từ chi tiết mẫu, nghiên cứu khả cắt dao phay ngón phủ PVD (AlTiN) gia công thép hợp kim 40X qua nhiệt luyện đạt 50HRC 55HRC, kiểm tra chất lượng bề mặt chi tiết máy đo độ nhám Sử dụng máy đo chiều Trần Mao, Phạm Đình Sùng (1998), Vật liệu khí, NXB Giáo dục 10 Trần Ngọc Hiền, Lập trình điều khiển máy CNC với Mastercam Đại học GTVT 11 + Ứng dụng công nghệ tái tạo ngược vào: - Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Tuý (2001), Nguyên lý gia công vật liệu, NXB Khoa học kỹ thuật CMM nhằm kiểm tra sai số biên dạng chi tiết với mẫu đo ban đầu Nội dung đề tài, vấn đề cần giải Trần Hữu Đà, Nguyễn Văn Hùng, Cao Thanh Long (1998), Cơ sở chất Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Việt Anh (2006), Lập trình Matlab ứng dụng, NXB khoa học kỹ thuật Thu thập tọa độ điểm thông qua phương pháp đo kỹ thuật tái 12 tạo ngược - Xử lý liệu tìm phương trinh đường cong biên dạng chi tiết - Xây dựng vẽ chi tiết NUMERICAL METHODS FOR ENGINEERINGS (Steven C Chapra Ph.D-Proessor of civil Engineering The University of Colorado ; Raymond P.Canale Ph.D-Professor of Civil Engineering The University of Michigan) 13 Operation's manual for machining center Fanuc Series O-MD, Oi Mate-TC 14 Advanced Modelling for CAD/CAM System (Heidelberg 1991) + Kiểm tra độ xác hình dáng hình học, chất lượng bề mặt sau gia công từ đưa 15 Mastercam Version 9.0 User Guide, Software Mastercam Version 9.0, 9.1 đánh giá so sánh với phương pháp gia công khác Mechanical Design Solutions 1,2,3 Catia V5R16 + Thí nghiệm gia công biên dạng phương pháp phay sau nhiệt luyện dao phủ PVD (TiAlN) + Phân tích đánh giá hiệu phương pháp gia công phay với phương pháp mài Dự kiến kế hoạch thực Duyệt BGH Khoa sau Đại học Hƣớng dẫn khoa học Học viên TS Nguyễn Văn Hùng PGS.TS Phan Quang Thế Ngô Ngọc Vũ Từ ngày 30/07/2008 đến ngày 30/01/2009 Tài liệu tham khảo Bùi Quý Lực, Phương pháp xây dựng bề mặt cho CAD/CAM, NXB Khoa học kỹ thuật Trịnh Quang Vinh, Trần Văn Lầm, Phan Quang Thế, Vũ Quý Đạc (2000), Giáo trình Nguyên lý máy, Trường Đại học kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Nguyễn Trọng Bình (2003), Tối ưu hoá trình gia công cắt gọt, NXB Giáo dục Lê Công Dƣỡng (1996), Vật liệu học, NXB Khoa học kỹ thuật B.N Arzamaxov (2004), Vật liệu học, NXB Giáo dục Trần Văn Địch (2004), Công nghệ CNC, NXB Khoa học kỹ thuật Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật -4- Chuyên nghành CN CTM PHẦN MỞ ĐẦU Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật -5- Chuyên nghành CN CTM cao dụng cụ cắt phải tốt Có thể khắc phục cách sử dụng máy phay CNC dụng cụ phủ PVD, CVD hay CPN để gia công Tính cấp thiết đề tài Hiện để gia công tinh bề mặt tròn xoay chế tạo máy thường dùng phương pháp gia công phổ biến mài tiện cứng Để thực phương pháp này, biên dạng chi tiết mẫu thiết kế dựa vào công nghệ tái tạo ngược Công việc thực sau: Đối với bề mặt định hình mặt tròn xoay thường dùng phương pháp mài chép hình, gia công tia lửa điện, phay bao hình trung tâm phay CNC Trong thực tế sản xuất loạt lớn, hàng khối thường sử dụng mài chép hình phay bao hình, với phương pháp gia công tia lửa điện sử dụng bề mặt phức tạp, đòi hỏi độ xác giá thành gia công cao tốn nhiều thời gian [4] Mài chép hình phương pháp gia công tinh theo biên dạng chi tiết mẫu máy mài chuyên dùng Mài chép hình có ưu điểm cho suất chất lượng cao [7] Tuy nhiên có nhược điểm độ xác chất lượng bề mặt chi tiết phụ thuộc nhiều vào độ xác chi tiết dùng làm chi tiết mẫu suốt trình gia công, vào độ xác máy mài chất lượng đá mài Phương pháp + Xác định tọa độ điểm biên dạng chi tiết mẫu phương pháp đo tọa độ + Xây dựng phương trình đường cong biên dạng chi tiết mẫu sở liệu điểm thu thập đươc [14] + Xây dựng vẽ thực chi tiết mẫu từ phương trình đường cong + Sử dụng công nghệ CAD/CAM/CNC thiết kế gia công + Kiểm tra độ xác hình dáng hình học cách so sánh mô hình CAD sản phẩm Với phương pháp sử dụng để gia công chi tiết có biên dạng phức tạp mà nhiều phương pháp mài chép hình không gia công hay khó gia công thực cách chi tiết mẫu lắp lên trục riêng thực chuyển động Xuất phát từ đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cam trục cam DS60 quay, chi tiết gia công lắp lên trục chính, bề mặt chi tiết tiếp xúc với bề mặt động Diesel phương pháp bao hình giải pháp công nghệ bề mặt đá mài Trục mang chi tiết gia công có đầu tỳ tiếp xúc với bề mặt chi tiết nâng cao chất lượng cam” chọn làm đề tài luận văn Chi tiết cam mẫu để gia công, trục chuyển động tịnh tiến vào nhằm tạo chuyển sử dụng chi tiết điển hình nghiên cứu sử dụng phương pháp động chép hình chi tiết gia công Có số chi tiết chế tạo dùng phương pháp phay bao hình ứng dụng công nghệ tái tạo ngược thiết kế chế tạo như: mài chép hình biên dạng cam, biên dạng bánh Cam sử dụng nghiên cứu cam bơm nhiên liệu động Một cách giải khác gia công tinh bề mặt định hình không tròn Diesel công ty Diesel Sông Công chế tạo Loại cam chế tạo phương xoay, không cần sử dụng chi tiết mẫu trình gia công phương pháp phay pháp chép hình máy mài chép hình Nga (3M344) theo biên dạng cam mẫu, sau bao hình trung tâm phay CNC Phương pháp có ưu điểm : chế tạo xong lắp lên trục cam Quy trình chế tạo Cam mài chép hình - Có thể thực chuyển động bao hình theo toạ độ biên dạng chi tiết thô, nhiệt luyện sau mài tinh công đoạn cuối Đây phương pháp gia công - Phương pháp tạo trực tiếp biên dạng chi tiết mà không cần cam truyền thống sử dụng chủ yếu công nghệ chế tạo cam bơm nhiên liệu qua chi tiết mẫu độ xác phụ thuộc vào độ xác máy biên dạng nói chung công ty Diesel nói riêng Cam mẫu sử dụng để mài biên dạng cam ban đầu mẫu theo Vì vậy, việc chế tạo cam mẫu bước định chế Tuy nhiên nhược điểm phương pháp lượng kim loại hớt nhiều tạo cam Cam mẫu phải có độ xác cao phù hợp với máy mài có Trên sở gia công thép qua nhiệt luyện nên đòi hỏi phải gia công máy có độ xác máy mài Nhà máy, cam mẫu phải có kích thước lớn gấp lần cam thật, nhằm để đảm bảo độ xác Biên dạng cam mẫu xây dựng dựa biên dạng cam Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật -6- Chuyên nghành CN CTM khởi thủy ban đầu có kích thược giống với kích thước cam thật Như vậy, việc chế tạo Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - -7- Chuyên nghành CN CTM Nghiên cứu ứng dụng phương pháp xây dựng đường cong thiết kế CAD/CAM nhằm xây dựng phương trình biên dạng cam mở rộng cho cam theo phương pháp chép hình có sai số chế tạo cam mẫu chi tiết có biên dạng phức tạp Với phương pháp phay bao hình: + Phương pháp phay sau nhiệt luyện không phụ thuộc hoàn toàn vào cam mẫu, - Nghiên cứu khả cắt dao phay ngón phủ PVD (TiAlN) gia công thép độ xác đá mài mà phụ thuộc vào chất lượng ban đầu cam mẫu hợp kim 40X qua nhiệt luyện đạt độ cứng 50HRC hình dáng hình học tâm phay CNC kiểu VMC 85S + Biên dạng chi tiết thiết kế phương pháp tái tạo ngược cho độ 55HRC trung 3.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài Từ kết nghiên cứu tác giả đánh giá khả cắt dao phay ngón xác cao + Áp dụng công nghệ đại công nghệ CAD/CAM/CNC, công phủ PVD gia công thép hợp kim 40X qua nhiệt luyện đạt độ cứng 50HRC 55HRC nghệ tái tạo ngược thay cho công nghệ gia công truyền thống mà đảm bảo trung tâm phay CNC, mà tác giả ứng dụng trực tiếp vào chế tạo Cam tính chất chi tiết đông DS60 nhằm thay cho phương pháp mài chép hình sử dụng từ lâu Với đề tài này, sử dụng cho chế tạo cam bơm nhiên liệu động Diesel mở rộng để ứng dụng chế tạo chi tiết có biên dạng phức tạp mà phương pháp mài chép hình không thực đươc hay thực không hiệu Ứng dụng công nghệ công nghệ tái tạo ngược, công nghệ CAD/CAM/CNC vào sản xuất sản phẩm khí chất lượng cao Và đặc biệt ứng dụng kỹ thuật khớp đường cong việc xây dựng phương trình biểu diễn biên dạng Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Phạm vi nghiên cứu đề tài giới hạn chủ yếu phạm vi thiết kế, chế tạo cam bơm nhiên liệu đông Diesel DS60 máy phay CNC sử dụng dao phay ngón phủ PVD (TiAlN) với vật liệu Cam thép hợp kim 40X qua nhiệt luyện đạt độ cứng khoảng 50HRC công ty Diesl Sông Công 55HRC Biên dạng cam thiết kế nhờ vào công nghệ tái tạo ngược sử dụng phương pháp đo phương pháp toán giải tích Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học đề tài Ngày công nghệ CAD/CAM/CNC công nghệ tái tạo ngược ứng dụng nhiều thực tế sản xuất sản phẩm khí chất lượng cao, nhờ vào công nghệ mà sản xuất sản phẩm khí chất lượng có tính kinh tế kỹ thuật cao Bên cạnh không kể đến tầm quan trọng loại dụng cụ dụng cụ phủ PVD, CVD đem lại hiệu kinh tế cao cam từ mở rộng để xây dựng phương trình đường cong bề mặt phức tạp công nghệ tái tạo ngược Phương pháp nghiên cứu + Ứng dụng công nghệ tái tạo ngược vào: - Thu thập tọa độ điểm thông qua phương pháp đo kỹ thuật tái tạo ngược - Xử lý liệu tìm phương trinh đường cong biên dạng chi tiết - Xây dựng vẽ chi tiết + Thí nghiệm gia công biên dạng phương pháp phay sau nhiệt luyện dao phủ PVD (TiAlN) + Kiểm tra độ xác hình dáng hình học, chất lượng bề mặt sau gia công từ đưa đánh giá so sánh với phương pháp gia công khác + Phân tích đánh giá hiệu phương pháp gia công phay với phương pháp mài ngành khí chế tạo Các kết nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học: - Nghiên cứu kết hợp công nghệ CAD/CAM/CNC công nghệ tái tạo ngược Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật -8- Chuyên nghành CN CTM Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật -9- Chuyên nghành CN CTM 1.5.2 Ảnh hưởng tốc độ cắt 28 MỤC LỤC 1.5.3 Ảnh hưởng lượng chạy dao 28 Danh mục từ viết tắt Danh mục sơ đồ, bảng biểu .2 Phần mở đầu .4 Chương I : Quá trình cắt kim loại 1.1 Bản chất vật lí trình cắt gọt kim loại 1.1.1 Cơ chế tạo phoi 1.1.2 Ma sát trình cắt kim loại 1.1.3 Lực tác dụng lên mặt trước mặt sau dụng cụ 10 1.5.4 Ảnh hưởng chiều sâu cắt 29 1.5.5 Ảnh hưởng vật liệu gia công 29 1.5.6 Ảnh hưởng rung động hệ thống công nghệ .30 Chương II : Tổng quan trình phay 31 2.1 Khái niệm chung .31 2.2 Lực cắt phay 31 2.2.1 Các yếu tố chế độ cắt lớp kim loại bị cắt phay .31 2.2.2 Phay thuận phay nghịch 38 1.1.4 Nhiệt trình cắt kim loại 11 Chương III : Thiết lập phương trình biên dạng Cam theo phương pháp 1.2 Dụng cụ phủ PVD 12 thực nghiệm giải tích 42 1.2.1 Phủ bay lý học 12 3.1 Tổng quan cấu Cam 42 3.1.1 Các thông số hình học động học cấu cam 42 1.2.2 Đặc tính lớp phủ 15 3.1.2 Chuyển động cần .43 1.2.3 Ảnh hưởng lớp phủ đến tương tác ma sát vật liệu gia công dụng 3.1.3 Một vài quy luật chuyển động cấu cam .44 cụ cắt 16 3.2 Thiết kế biên dạng cam lý thuyết 47 1.3 Chất lượng lớp bề mặt sau gia công 16 1.3.1 Khái niệm chung lớp bề mặt .16 3.3 Thành lập phương trình Cam thực phương pháp giải tích kết hợp với thực nghiệm 48 3.3.1.Cơ sở toán học đường cong 2D dùng kỹ thuật 48 1.3.2 Bản chất bề mặt .17 3.3.2 Kỹ thuật khớp đường cong (Curve fitting) 50 1.3.3 Tính chất lý hoá lớp bề mặt .18 3.3.3 Ứng dụng xây dựng phương trình đường cong Cam .52 1.4 Các tiêu đánh giá chất lượng bề mặt sau gia công 21 1.4.1 Độ nhám bề mặt phương pháp đánh giá 21 3.4 Thiết kế biên dạng cam từ cam thực nghiệm 61 Chương IV : Nghiên cứu chế tạo Cam từ biên dạng thiết kế .64 4.1 Kỹ thuật tái tạo ngược 64 1.4.2 Độ sóng bề mặt 24 4.2 Các phương pháp quét hình 65 1.4.3 Tính chất lý lớp bề mặt sau gia công 24 4.2.1.Phương pháp quang học 65 1.5 Các nhân tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công 27 1.5.1 Ảnh hưởng thông số hình học dụng cụ cắt 27 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4.2.2 Phương pháp học 67 4.2.3 Máy đo toạ độ chiều CMM 68 4.3 Công nghệ CAD/CAM 69 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 10 - Chuyên nghành CN CTM Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 11 - Chuyên nghành CN CTM 4.3.1 Thiết kế với trợ giúp máy tính CAD 69 CÁC TỪ VIẾT TẮT 4.3.2 Sản xuất với trợ giúp máy tính CAM 71 4.4.Gia công cam thép hợp kim 40X độ cứng 54-55HRC dao phay ngón phủ TiAlN 73 Ký hiệu CMM Tiếng anh Tiếng việt Coordinate Measuring Machine Máy đo toạ độ chiều Reverse engineering Kỹ thuật tái tạo ngược Coordinate System Hệ toạ độ VMC Vertical machining center Trung tâm gia công đứng CAD Computer Aided Design Thiết kế với trợ giúp máy tính 4.4.5 Dụng cụ đo kiểm 76 CAM Computer Aided Manufacturing Sản xuất có trợ giúp máy tính 4.4.6 Dung dịch trơn nguội .76 CNC Computer Numerical Control Điều khiển số máy tính 4.4.7.Thiết kế chương trình gia công .76 PVD Physical Vapour Deposition Phương pháp phủ vật lý 4.5 Chế độ cắt phay kết thí nghiệm 79 CVD Chemical Vapour Deposition Phương pháp phủ hóa học 4.6 Phân tích bề mặt sau gia công chế mòn dao dùng gia công .79 TiAlN Alumilum Nitơrit Titan Hợp chất phủ Kiểm tra hình dáng hình học sau gia công 82 CW Cutting Wire Máy cắt dây 4.4.1.Máy đo chiều CMM thiết kế biên dạng Cam .74 4.4.2.Máy gia công 74 4.4.3 Kết cấu dao phay 75 4.4.4 Phôi gia công 76 RE Co-or Sys Chương V : Kết luận hướng nghiên cứu 83 Tài liệu tham khảo 84 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 12 - Chuyên nghành CN CTM Nội dung - 13 - Chuyên nghành CN CTM Hình 3.7 Phương pháp đổi giá 62 Hình 3.8 Phương pháp đổi giá 66 Trang Hình 3.9 Đồ thị chuyển vị cần 67 Một số hình ảnh RE 69 HÌNH VÀ NỘI DUNG Hình Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hình 1.1 Mô hình vùng tác động trình tạo phoi 10 Hình 4.1 Hình 1.2 Vùng tiếp xúc ma sát dao chi tiết gia công 12 Hình 4.2 Hệ thống đo COMET 70 Hình 1.3 Lực tác dụng lên mặt trước mặt sau dụng cụ 13 Hình 4.3 Cấu tạo máy CMM 73 Hình 1.4 Ba nguồn nhiệt sơ đồ truyền nhiệt trình cắt 14 Hình 4.4 Máy đo toạ độ CMM 79 Hình1.5 Sơ đồ phương pháp phủ PVD 15 Hình 4.5 Trung tâm gia công CNC 79 Hình 1.6 Chi tiết bề mặt vật rắn 19 Hình 4.6 Thông số dao 80 Hình 1.7 Độ nhám bề mặt 23 Hình 4.7 Ảnh SEM chụp mòn mặt sau dao sau gia công chế 85 Hình 1.8 Quan hệ bán kính mũi dao chiều sâu lớp biến cứng 28 độ cắt v= 40(m/ph), s = 110(m/ph) với thời gian cắt với lượng chạy dao khác (Khi dao chưa bị mòn) Hình 1.9 Ảnh hưởng thông số hình học dao tiện đến độ T = 18,7(ph) 31 Hình 4.8 Ảnh SEM chụp mòn mặt sau dao sau gia công chế nhám bề mặt Hình 1.10 Ảnh hưởng tốc độ cắt đến nhám bề mặt gia công thép T = 10(ph) 32 Ảnh hưởng lượng chạy dao tới độ nhám bề mặt Hình 4.9 Ảnh SEM chụp chất lượng bề mặt gia công theo phương 33 pháp mài chép hình (a,b) chất lượng bề mặt chi tiết Hình 2.1 Tốc độ cắt phay 36 thực(c,d) Hình 2.2 Góc tiếp xúc phay 37 Hình 1.11 Quỹ đạo lưỡi cắt phay Hình 2.3 Phay không đối xứng dao phay mặt đầu 38 Hình 2.4 Chiều dày cắt phay dao phay trụ 39 Hình 2.5 Sơ đồ phay thuận (a,c) phay nghịch (b,d) 40 Hình 2.6 Thông số hình học Cam 42 Hình 3.1 Quy luật chuyển động điều hòa 46 Hình 3.2 Sơ đồ cam cần đẩy đáy 48 Hình 3.3 Biên dạng cam đo máy CMM 51 Hình 3.4 Tọa độ điểm cung AB (P1, P2 ) 57 Hình 3.5 Tọa độ điểm cung AC (P1, P2 ) 58 Hình 3.6 Tọa độ điểm cung BD (P1, P2 ) 59 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 85 độ cắt v = 80(m/ph), s = 200(m/ph) với thời gian cắt http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 86 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật -8- Chuyên nghành CN CTM Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật -9- Chuyên nghành CN CTM Vùng 2: Vùng ma sát thứ vùng vật liệu phoi tiếp xúc với mặt CHƢƠNG I trước dao QUÁ TRÌNH CẮT KIM LOẠI Vùng 3: Vùng ma sát thứ vùng vật liệu phoi tiếp xúc với mặt sau 1.1 Bản chất vật lí trình cắt gọt kim loại dao 1.1.1 Cơ chế tạo phoi Vùng 4: Vùng tách vùng bắt đầu trình tách kim loại khỏi phôi để Quá trình cắt kim loại thực chất sử dụng dụng cụ hình chêm để hớt lớp tạo thành phoi kim loại từ phôi hình 1.1 Tác dụng lực cắt sinh từ dụng cụ tạo bề mặt gia công phoi Muốn tạo phoi phải tác động lên phôi thông qua dụng cụ cắt lực chủ động nhằm : Tạo kim loại vùng biến dạng dẻo thứ ứng suất vượt giới hạn bền vật liệu gia công Thắng lực cản ma sát xuất biến dạng thân vật liệu vật liệu mặt phẳng dao Các lực cản ma sát bao gồm: 1.1.2 Ma sát trình cắt kim loại Lực ma sát xuất mặt phẳng trượt trượt lớp vật liệu tách để tạo thành phoi Lực ma sát xuất chuyển động tương đối lớp vật liệu mặt sau phoi với mặt trước dao ma sát tiếp xúc vật liệu phôi với mặt sau dao mặt phẳng cắt Hình 1.1 Mô hình vùng tác động trình tạo phoi Quá trình tạo phoi phân tích kỹ vùng tác động hình 1.1 bao gồm: Vùng 1: Vùng biến dạng thứ vùng vật liệu phôi nằm trước mũi dao giới hạn vùng vật liệu phoi vùng vật liệu phôi Dưới tác dụng lực tác động vùng xuất biến dạng dẻo (còn Ma sát bề mặt dụng cụ có bề mặt tiếp xúc giống (Hình 1.2), trượt tương đối kết hợp với biến dạng lòng vật liệu gần bề mặt tiếp xúc chung vật liệu có sức bền trích dẫn mối quan hệ bề mặt tiếp xúc lý thuyết A bề mặt thực Ar sau: Ar A e B¦W gọi vùng biến dạng thứ nhất) Khi ứng suất lực tác động gây vượt giới hạn bền kim loại xuất hiện tượng trượt Trong đó: phoi hình thành Trong trình cắt, vùng tạo phoi di B – Là số cho cặp vật liệu chuyển với dao W – Là tải trọng pháp tuyến Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 10 - Chuyên nghành CN CTM Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 11 - Chuyên nghành CN CTM NYZ = FN sin + N cos FN = F.cos Ft = F sin Hình 1.2 Vùng tiếp xúc ma sát dao chi tiết gia công Đặc tính tiếp xúc cặp ma sát dao với phoi dao với phôi cặp ma sát hai bề mặt Ta biết gia công cắt gọt phoi bề mặt gia công liên tục tạo chúng trượt mặt trước mặt sau dao Do dạng mặt tiếp xúc vùng tạo phoi ổn định Hình 1.3.Lực tác dụng lên mặt trước mặt sau dụng cụ 1.1.3 Lực tác dụng lên mặt trƣớc mặt sau dụng cụ 1.1.4 Nhiệt trình cắt kim loại Khi cắt phoi lên mặt trước sinh lực pháp tuyến N Phoi chuyển động mặt trước sinh lực ma sát: Trong đó: F= N1 Tạo phoi trình cắt việc thoát phoi khỏi vùng cắt làm xuất tượng nhiệt định Nhiệt cắt xuất chuyển đổi từ công cắt hệ số ma sát trung bình mặt sau Gần tất công cần thiết trình cắt chuyển thành nhiệt trừ công Hướng lực ma sát F1 trùng với quỹ đạo chuyển động làm việc tương đối dụng cụ cắt điểm cho trước lưỡi cắt Lực tác dụng lên mặt sau gọi lực bị động R2 biến dạng đàn hồi công kín (tổng hai loại công nhỏ, không vượt 5%) Trong trường hợp hệ thống công nghệ cứng vững công biến dạng đàn hồi công kín cực đại 2% tổng công cắt Phần lại 98% chuyển hoá Tổng hình học lực N, F, N , F lực tác dụng lên dụng cụ cắt, gọi lực cắt P thành nhiệt trình cắt Các nghiên cứu chứng tỏ khoảng 97% - 98% công suất cắt biến P = N + N + F + F1 thành nhiệt từ ba nguồn nhiệt, vùng tạo phoi (qua mặt trượt AB), mặt trước (AC) Lực ma sát F mặt trước thành lực pháp tuyến với lưỡi cắt FN lực có hướng dọc theo lưỡi cắt FT Do đó: Nhiệt từ ba nguồn truyền vào dao, phoi, phôi môi trường với tỷ lệ khác P = N + F N + FT + N + F phụ thuộc vào chế độ cắt tính chất nhiệt hệ thống dao, phoi, phôi môi Trị số lực P có vị trí không gian xác định trị số tỷ lệ lực pháp tuyến lực ma sát mà lực phụ thuộc vào thông số hình học dụng cụ cắt chế độ cắt Theo phương X, Y, Z ta có: P PX2 mặt sau (AD) (hình 1.4) (nhiệt độ sinh vùng cắt đến 1300 0C) Py2 Pz2 trường Gọi Q tổng nhiệt lượng sinh trình cắt: Q = Qmặt phẳng trượt + Qmặt trước+ Qmặt sau Theo định luật bảo toàn lượng nhiệt lượng truyền vào hệ thống phoi, phôi, dao môi trường theo công thức sau: Trong đó: Q = Qphoi + Qphôi + Qdao + Qmt PZ = NYZ cos + Ftsin + F1 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 56 - Chuyên nghành CN CTM - 57 - Chuyên nghành CN CTM [Chƣơng trình Matlab] n R2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật (x i + yi + 2Ax i + 2Byi + C ) >> a =[11852.77 4376.25 183.843;4376.25 19087.53 343.083;367.686 686.166 15] i Để xác định hệ số A, B, C phương trình đường tròn ta có: a= 1.0e+004 * , , A B C xi2 A+2 xiyi B+ xi C+ (xi2+yi2)xi = Tức là: (4) xiyi A+2 yi2 B+ yi C+ (xi2+yi2)yi = (5) xi A+2 yi B+n.C+ (xi2+yi2) = (6) 10 11 12 13 14 15 = x -16,223 -11,875 -7,289 -2,567 2,184 6,859 11,353 15,564 19,398 22,77 25,603 27,853 29,414 30,307 30,492 183,843 y 29,228 31,152 32,405 32,96 32,803 31,938 30,385 28,178 25,367 22,015 18,197 13,999 9,515 4,846 0,095 343,083 x2 263,18573 141,01563 53,129521 6,589489 4,769856 47,045881 128,89061 242,2381 376,2824 518,4729 655,51361 775,78961 865,1834 918,51425 929,76206 5926,383 y2 854,27598 970,4471 1050,084 1086,3616 1076,0368 1020,0358 923,24823 793,99968 643,48469 484,66023 331,13081 195,972 90,535225 23,483716 0,009025 9543,765 xy -474,2 -369,9 -236,2 -84,61 71,642 219,06 344,96 438,56 492,07 501,28 465,9 389,91 279,87 146,87 2,8967 2188,1 x2 y 7692,4 4392,9 1721,7 217,19 156,47 1502,6 3916,3 6825,8 9545,2 11414 11928 10860 8232,2 4451,1 88,327 82945 0.0184 0.4376 1.9088 0.0343 0.0368 0.0686 0.0015 b= 1.0e+005 * -1.7554 x3 -4269,7 -1674,6 -387,26 -16,915 10,417 322,69 1463,3 3770,2 7299,1 11806 16783 21608 25449 27837 28350 138350 xy2 -13859 -11524 -7654 -2789 2350,1 6996,4 10482 12358 12482 11036 8477,9 5458,4 2663 711,72 0,2752 37190 y3 24969 30231 34028 35806 35297 32578 28053 22373 16323 10670 6025,6 2743,4 861,44 113,8 0,0009 280073 Thế số liệu vào phương trình (4), (5), (6) hệ phương trình sau: 11852, 77 A 4376, 25B 183,843C 175539,9 4376, 25 A 19087,53B 343, 083C 363018, 0.4376 >> b =[-175539.9;-363018.2;-15470.15] Bảng 3.2 Số liệu điểm cung AC STT 1.1853 (7) -3.6302 -0.1547 >> c = inv(a) c= 0.0004 0.0005 -0.0155 0.0005 0.0008 -0.0251 -0.0309 -0.0502 1.5943 >> kq = c*b kq = A = 1,237 B = -1,237 C = -1005 Khi phương trình đường tròn có dạng: x2 + y2 + 2(1,237)x + 2(-1,237)y -1005 = ( x 1.237) ( y 1.237) (31.75) Đây phương trình đường tròn tâm I(-1,237;1,237) bán kính r = 31.75 367, 686 A 686,166 B 15C 15470,15 Giải hệ phương trình Matlab sau: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 58 - Chuyên nghành CN CTM c/Xây dựng phương trình đường cong cung DB Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 59 - Chuyên nghành CN CTM xi2 A+2 xiyi B+ xi C+ (xi2+yi2)xi = Tức là: 2 (8) 2 xiyi A+2 yi B+ yi C+ (xi +yi )yi = (9) 2 xi A+2 yi B+n.C+ (xi +yi ) = STT Hình 3.7 Tọa độ điểm cung BD (P1, P2 ) Tương tự xác định với đường cong cung AC, ta xác định phương trình đường cong qua điểm cung BD theo phương pháp bình phương cực tiểu theo công thức sau: n R2 ( yi f ( x1 )) x -1,748 -5,337 -8,848 -12,230 -15,435 -18,416 -21,130 -23,538 -25,603 -27,298 -28,596 -29,479 -29,934 = -247,592 10 11 12 13 y x -29,949 3,055504 -29,521 28,483569 -28,666 78,287104 -27,394 149,5729 -25,725 238,23923 -23,682 339,14906 -21,296 446,4769 -18,601 554,03744 -15,636 655,51361 -12,444 745,1808 -9,071 817,73122 -5,567 869,01144 -1,982 896,04436 -249,534 5.820,783 y 896,9426 871,48944 821,73956 750,43124 661,77563 560,83712 453,51962 345,9972 244,4845 154,85314 82,283041 30,991489 3,928324 5.879,273 (10) xy xy x 52,351 -91,51 -5,341 157,55 -840,9 -152,02 253,64 -2244 -692,68 335,03 -4097 -1829,3 397,07 -6129 -3677,2 436,13 -8032 -6245,8 449,98 -9508 -9434,1 437,83 -10306 -13041 400,33 -10250 -16783 339,7 -9273 -20342 259,39 -7418 -23384 164,11 -4838 -25618 59,329 -1776 -26822 3742,4 -74802 -148026 xy2 y3 -1568 -26863 -4651 -25727 -7271 -23556 -9178 -20557 -10215 -17024 -10328 -13282 -9583 -9658 -8144 -6436 -6260 -3823 -4227 -1927 -2353 -746,4 -913,6 -172,5 -117,6 -7,786 -74808 -149779,6 i với n số điểm nhập vào Thế số liệu vào phương trình (8), (9), (10) hệ phương trình sau: Cung BD biểu diễn theo phương trình đường tròn sau sau: 11641,5 A 7484,8 B-247,592C 222834 7484,8 A 11758,5B-249,534C 224581, x2 + y2 + 2Ax + 2By + C = Trong tâm đường tròn I(-A,-B) có bán kính là: r A2 (11) 495,1A 499 B 13C 11700 Giải hệ phương trình Matlab được: B2 C Khi công thức tính bính phương tối thiểu trường hợp cung tròn xây dựng [Chƣơng trình Matlab] đường tròn thì: >> a=[11641.5 7484.8 -247.592;7484.8 11758.5 -249.534;-495.1 -499 13] a= n R2 (x i + yi + 2Ax i + 2Byi + C ) 1.0e+004 * i Để xác định hệ số A, B, C phương trình đường tròn ta có: , A , B 1.1642 0.7485 -0.0248 0.7485 1.1759 -0.0250 -0.0495 -0.0499 C 0.0013 >> b=[222834;224581.6;-11700] b= Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 60 - Chuyên nghành CN CTM Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 61 - Chuyên nghành CN CTM + Phương trình y = 2,8154x + 85,8275 1.0e+005 * 2.2283 y=2.8154*x+85.8275” 2.2458 + Phương trình ( x 1.237) ( y 1.237) -0.1170 (31.75) y=sqrt((30.513-x)*(x+32.987))+1.237” >> c=inv(a) + Phương trình x2 + y2 + 2(0,0062)x + 2(0,0062)y -899,525 = c= y=sqrt((30.0062-x)*(x+29,9938))+0,0062” 0.0029 0.0027 0.1074 0.0027 0.0030 0.1083 0.2148 0.2165 8.3228 >> kq=c*b kq = A = 0.0062 B = 0.0062 (Biên dạng cam cần tìm) C = -899.5258 3.4 Thiết kế biên dạng cam thực nghiệm Vậy phương trình đường tròn có dạng: x2 + y2 + 2(0,0062)x + 2(0,0062)y -899,525 = Cung AB cung đứng gần, cần dịch chuyển cung lượng dịch chuyển s cần Trong I(0,0062;0,0062) bán kính r = 30 Khi phương trình đường cong biên dạng cam biểu diễn phương trình sau: Cung BC cung xa, dịch chuyển cung chuyển vị cần biền thiên từ smin = đến smax = -1,16 (mm) sau lại biến thiên từ smax = -1,16 (mm) smin = (tại điểm C) y - 2,8154x - 85,8275 = x + y2 + 2(1,237)x + 2(-1,237)y -1005 = 2 x + y + 2(0,0062)x + 2(0,0062)y -899,525 = Từ phương trình toán học ta xây dựng lại đường cong 2D biên Cung CD cung xa, chuyển vị cần biến thiên từ smin = đến smax = 3,44 (mm) Cung DA cung gần, chuyển vị cần biến thiên từ smax = 3,44(mm) smin = dạng thiết kế nhằm tạo đường cong trơn phần mềm thiết kế khí Công việc có ý nghĩa quan trọng việc thiết kế quy trình công nghệ chương trình điều khiển CNC CAD/CAM/CNC Điều giúp cho chương trình NC ngắn gọn nhiều việc nội suy theo quỹ đạo xác định đặc biệt tạo cho bề mặt gia công đạt độ bóng cao Chương trình tạo biên dạng từ phương trình toán học phần mềm MasterCAM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 62 - Chuyên nghành CN CTM Cam nghiên cứu cam cần đẩy đáy bằng, để xác định Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 63 - Chuyên nghành CN CTM Đồ thị chuyển vị thể hình sau: điểm tiếp xúc biên dạng cam cần ta thực phương pháp đổi giá, tức giả sử cam đứng yên cần quay quanh tâm O1 Hình 3.9 Đồ thị chuyển vị cần đẩy Hình 3.8 Phương pháp đổi giá Bằng phần mềm(Autocad) ta dễ dàng xác định điểm tiếp xúc cần cam cách xoay cần đẩy quay tâm cam, từ xác định lượng nâng cần s ứng với góc quay khác Gía trị s thể bảng đây: Bảng 3.1 Gía trị chuyển vị cần ứng với góc quay cụ thể o 15 30 45 60 75 90 105 120 0 0 0 0 150 165 180 195 210 225 240 255 -0.8 1.76 3.44 3.25 2.96 2.59 2.16 1.7 270 285 300 315 330 345 360 s(mm) 1.25 0.84 0.49 0.32 0.22 0.06 s(mm) 0 135 s(mm) -1.16 o Từ đồ thị chuyển vị thấy biến đổi từ 0o - 1200 chuyển vị s cần đẩy tức biên dạng cam đường tròn đồng tâm với đường tròn bên có tâm trùng với tâm quay O cam Từ hình 3.4 ta xác định phương trình đường thẳng qua hai điểm AB xác định phương trình đường cong qua AD Còn cung BC phần cung đường tròn đồng tâm với tâm quay Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 64 - Chuyên nghành CN CTM Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 65 - Chuyên nghành CN CTM CHƢƠNG IV - Mô hình CAD sử dụng mô hình trung gian trình thiết kế NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CAM TỪ BIÊN DẠNG THIẾT KẾ cách tạo sản phẩm thủ công đất sét, thạch cao, sáp cao tạo hình máy tạo mẫu nhanh…, sau quét hình để tạo mô hình CAD, mô 4.1 Kỹ thuật tái tạo ngƣợc (RE) hình CAD chỉnh sửa theo ý muốn Từ năm 90 kỷ trước, kỹ thuật tái tạo ngược nghiên cứu áp dụng lĩnh vực phát triển sản phẩm, đặc biệt lĩnh vực thiết kế 4.2 Các phƣơng pháp quét hình 4.2.1.Phƣơng pháp quang học mô hình 3D từ mô hình cũ có trợ giúp máy tính Kỹ thuật tái tạo ngược Phương pháp quang học phương pháp dùng ánh sáng để quét vật thể ngày phát triển theo phát triển máy quét hình, máy đo chiều máy quét laser máy quét ánh sáng trắng Cả loại máy quét không phần mềm CAD/CAM tiếp xúc trực tiếp với vật Trong công nghệ gia công truyền thống để chế tạo sản phẩm từ ý tưởng Máy quét laser nhu cầu sản xuất, người ta thiết kế mô hình CAD đem sang máy công cụ để Laser từ viết tắt cụm từ tiếng anh Light Amplification by Stimulated gia công Tuy nhiên thực tế, người ta cần chế tạo theo mẫu có sẵn Emission of Radiation, nghĩa khuếch đại ánh sáng phát xạ cưỡng Laser mà chưa (hoặc không) có mô hình CAD tương ứng số loại sản phẩm sau: loại ánh sáng có đặc tính đặc biệt, loại sóng điện từ nằm dãy ánh sáng - Các sản phẩm đồ cổ nhìn thấy Bản chất chùm tia laser chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng - Những chi tiết ngừng sản xuất từ lâu ngắn góc phân kỳ nhỏ Bước sóng phụ thuộc vào vật liệu phát tia laser - Những chi tiết không rõ xuất xứ Không giống máy CMM thường hệ máy đặt cố định, với máy - Những tác phẩm điêu khắc CMM cầm tay, việc đo đòi hỏi nhiều công sức không đơn giản; máy quét - Những chi tiết phức tạp laser lại đo vật từ gần tới xa đến 35 mét, đạt độ xác khoảng - Bộ phận người động vật dùng kỹ thuật y sinh 25 m với khoảng cách mét Để tạo mẫu sản phẩm này, trước người ta đo vẽ phác dùng sáp, thạch cao để in mẫu Các phương pháp cho độ xác không cao, tốn nhiều thời gian công sức, đặc biệt chi tiết có hình dáng hình Máy laser thu thập liệu toạ độ với tốc độ cao vận hành đơn giản Đối với vât thể lớn xe máy, ô tô … dễ dàng, nhanh chóng đo với máy quét laser học phức tạp Ngày người ta sử dụng máy đo chiều CMM máy quét hình để quét hình dáng chi tiết sau nhờ phần mềm CAD/CAM chuyên dụng để xử lý liệu quét cuối tạo mô hình CAD 3D dạng khối bề mặt với độ xác cao Mô hình 3D chỉnh sửa cần Ngoài việc chế tạo chi tiết, kỹ thuật tái tạo ngược có số ứng dụng sau: Hình 4.1 Một số hình ảnh RE - Kiểm tra chất lượng sản phẩm cách so sánh mô hình CAD sản phẩm, từ điều chỉnh mô hình thông số công nghệ để tạo sản phẩm theo yêu cầu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 66 - Chuyên nghành CN CTM Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 67 - Chuyên nghành CN CTM Máy quét laser hoạt độg theo nguyên tắc bắn tia laser tới mục tiêu có tính Chức phần mềm bao gồm xử lý đám mây điểm với tốc độ cao, tạo phản hồi vật đo Tia sáng phản hồi từ mục tiêu quay trở lại trở điểm mẫu đa giác, tái tạo bề mặt, xếp để thiết kế máy tính cho báo cáo phát thiết bị đo.Tức chùm tia laser từ máy chiếu vào vật thể phản xạ lại biểu mầu, nhập liệu cho hệ thống CAD cảm biến thu Hình dạng toàn vật thể ghi lại cách dịch chuyển Việc quét dùng tia laser hay ánh sáng trắng dựa nguyên lý tam giác hay quay vật thể chùm ánh sáng ngang qua vật Độ xác tốc độ đo Ở biểu đồ trên, nguồn sáng đáy chiếu điểm nằm tầm quan sát máy máy quét Laser điểm khác biệt so sánh với thiết bị đo toạ độ cầm tay quay đặt đỉnh Vì góc khoảng cách nguồn sáng máy quay không đổi khác Bởi người sử dụng nhanh chóng thực phép đo với nguyên hướng tia sáng xác định nên kích thướccủa bề mặt ánh sáng chiếu đến công nhất, nên máy quét laser thiết bị đo sử dụng phổ biến tính Trong hình cửa xe di chuyển gần hơn, máy quay nhìn Các phần mềm quét phân tích liệu quét thể kết thấy điểm đánh dấu nằm độ dày tính lớn nhiều loại định dạng khác Hệ thống số hóa chiều COMET: Mỗi lần chiếu COMET 250 tích Độ nhạy thiết bị nhân tố quan trọng thỏa mãn nhu cầu quét hình 230*180*250 mm độ xác +/-0.06mm Mỗi lần chiếu đo 420000 3D laze người Nếu quét laser lên vật thể sống ví dụ người điểm 30 giây Với vật lớn hay vật có hình dạng phức tạp cần có nhiều không ảnh hưởng đến sức khoẻ hay làm ô nhiễm môi trường lần chiếu để đảm bảo tất bề mặt đo Không có hạn chế số lần chiếu vùng để đo với vật Sắp xếp cách tổng thể vùng Máy quét dùng ánh sáng trắng Máy đo thông dụng phương pháp máy COMET 250 Bằng phép đo số hóa tam giác (triangulation) dùng ánh sáng trắng hệ thống máy chuyên ứng dụng cho COMET số hóa bề mặt hình học theo vùng nhỏ, hệ thống phận nhỏ, đòi hỏi xác cao hình điêu khắc tay Bằng kỹ thuật linh hoạt vùng tập trung liệu cao xếp theo nhiều kỹ thuật khác chiếu patented fringe (cho ánh sáng giao thoa), COMET tạo đám mây điểm liệu Sau trình quét, vùng xếp lại cách tổng thể phần mềm xác dày đặc, từ tạo điều kiện để tạo mô hình 3D vật thể COMET để tạo nên dải mây điểm chiều Không cố định, kích thước dải mây COMET số hóa bề mặt hình học theo vùng nhỏ Các vùng liệu tập lên đến hàng triệu điểm Tọa độ điểm hệ thống tính trung cao xếp thẳng hàng với nhiều kỹ thuật khác nhau, điều toán kết thu đám mây điểm dày đặc chứa nhiều đường hay mô hình làm cho trở thành hệ thống linh hoạt đa giác Định dạng cung cấp AC, ASCII, TXT, DXF, VDA, IGES, OBJ STL Phần mềm cho phép xếp đám mây điểm cho mô hình CAD tính toán phục vụ cho báo cáo biểu màu 4.2.2 Phƣơng pháp học Dùng máy đo dạng tiếp xúc máy đo toạ độ chiều CMM để đo thông số hình học quét hình theo phương pháp toạ độ Khi quét phương pháp đầu dò máy tiếp xúc với bề mặt cần đo, vị trí đo có toạ độ (x,y,z) tập hợp điểm đo cho đám mây điểm liệu tập hợp Hình 4.2 Hệ thống đo COMET Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 68 - Chuyên nghành CN CTM biên dạng Trong giới hạn đề tài tác giả sử dụng phương pháp học dùng máy đo toạ độ chiều CMM - C544 trường Trung tâm thí nghiệm Đại học Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 69 - Chuyên nghành CN CTM 4.3 Công nghệ CAD/CAM CAD/CAM - Thiết kế gia công với trợ giúp máy tính Cùng với kỹ thuật công nghiệp để nghiên cứu ứng dụng phát triển công nghệ thông tin, CAD/CAM ứng dụng nhanh chóng 4.2.3 Máy đo toạ độ chiều CMM công nghiệp công cụ giúp nhà thiết kế chế tạo sản phẩm Máy đo toạ độ tên gọi chung thiết bị vạn thực việc thay đổi mẫu mã lựa chọn phương án gia công tối ưu cách nhanh chóng, đo thông số hình học theo phương pháp toạ độ Thông số cần đo tính từ xác linh hoạt Đặc biệt tái tạo ngược từ sản phẩm có việc sử lý toạ độ điểm đo so với gốc toạ độ máy Các loại máy gọi liệu từ máy đo xây dựng lại vẽ 3D không dùng phần máy quét hình chúng dùng để quét hình dáng vật thể Có hai loại mềm CAD/CAM máy đo toạ độ thông dụng máy đo tay (đầu đo dẫn động tay) máy đo CNC (đầu đo điều khiển tự động chương trình số) Khái niệm CAD/CAM dù có từ lâu tiếp tục phát triển mở rộng Ban đầu CAD CAM sử dụng độc lập để mô tả việc lập Các máy đo toạ độ CMM hoạt động theo nguyên lý dịch chuyển đầu dò trình phận với trợ giúp máy tính vẽ, đồ họa Trong năm để xác định tọa độ điểm bề mặt vật thể Máy đo toạ độ thường gần đây, hai khái niệm nối kết với để tạo khái niệm thống máy đo toạ độ theo phương chuyển vị X, Y, Z Bàn đo làm đá CAD/CAM, biểu diễn phương pháp tích hợp máy tính toàn trình granít, đầu đo gắn giá, đầu đo lắp thân trượt theo phương Z, đầu sản xuất bao trùm hai khâu thiết kế sản xuất Cụ thể pha thiết kế bao đo điều chỉnh đến điểm đo đầu đọc cho ta biết toạ độ gồm toàn hoạt động liên quan đến liệu kỹ thuật vẽ, mô X,Y,Z tương ứng với độ xác cao, lên đến 0,1 m hình, phần tử hữu hạn, ghi chi tiết kế hoạch, thông tin chương trình Máy CMM thường thiết kế với phần chính: NC Trong khâu sản xuất, ứng dụng máy tính bao trùm lập kế hoạch - Thân máy trình, điều độ sản xuất, NC, CNC, quản lý chất lượng lắp ráp - Đầu dò 4.3.1 Thiết kế với trợ giúp máy tính CAD - Hệ thống điều khiển máy tính CAD định nghĩa hoạt động thiết kế liên quan đến việc sử dụng - Phần mềm đo máy tính để tạo lập, sửa chữa trình bày thiết kế kỹ thuật CAD có liên hệ chặt chẽ với hệ thống đồ họa máy tính Các lý quan trọng kể đến sử dụng hệ thống CAD tăng hiệu làm việc cho người thiết kế, tăng chất lượng thiết kế, nâng cao chất lượng trình bày thiết kế tạo lập sở liệu cho sản xuất Các bước tiến hành thiết kế với CAD: Tổng hợp (xây dựng mô hình động học); phân tích tối ưu hóa (phân tích kỹ thuật); trình bày thiết kế (tự động vẽ) Mô hình hình học Hình 4.3 Cấu tạo máy CMM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Mô hình hình học dùng CAD để xây dựng biểu diễn toán học dạng hình học http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 70 - Chuyên nghành CN CTM Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 71 - Chuyên nghành CN CTM đối tượng Mô hình cho phép người dùng CAD biểu diễn hình ảnh đối Phân tích kỹ thuật mô hình tượng lên hình thực số thao tác lên mô làm biến dạng Sau có phương án thiết kế mô hình CAD trợ giúp biểu diễn đặc hình ảnh, phóng to thu nhỏ, lập mô hình sở mô hình cũ tính chi tiết Hai ví dụ việc phân tích mô hình tính toán đặc tính vật Từ đó, người thiết xây dựng chi tiết thay đổi chi tiết lý phân tích phần tử hữu hạn Tính toán đặc tính vật lý bao gồm việc xác cũ Có nhiều dạng mô hình hình học CAD Ngoài mô hình 2D phổ biến, mô định khối lượng, diện tích bề mặt, thể tích xác định trọng tâm.Phương pháp phần hình 3D xây dựng cho phép người sử dụng quan sát vật thể từ tử hữu hạn nhằm tính toán sức căng, độ truyền nhiệt… hướng khác nhau, phóng to thu nhỏ, thực phân tích kỹ thuật sức căng, lý hoá nhiệt độ Đánh giá thiết kế Đánh giá thiết kế bao gồm: tự động xác định xác kích thước, xác Mô hình lưới định khả tương tác phận Điều đặc biệt quan trọng Sử dụng đường thẳng để minh hoạ vật thể Mô hình có hạn chế thiết kế lắp ráp nhằm tránh hai chi tiết chiếm khoảng không gian, kiểm tra lớn khả phân biệt đường nét thấy nét khuất vật thể, không nhận biết dạng đường cong, khả kiểm tra xung đột chi tiết phận khó khăn việc tính toán đặc tính vật lý động học Điều cần đến khả mô chuyển động CAD Tự động phác thảo vẽ Lĩnh vực trợ giúp đắc lực thứ tư CAD khả tự động cho Mô hình bề mặt vẽ với độ xác cao cách nhanh chóng Điều quan trọng Là mô hình xây dựng từ điểm, đường thẳng bề mặt Mô hình trình thiết kế tạo lập hồ sơ thiết kế có khả nhận biết hiển thị dạng đường cong phức tạp, có khả nhận biết bề mặt cung cấp mô hình 3D có bề mặt bóng, có khả hiển thị tốt mô quỹ đạo chuyển động dao cắt máy công cụ chuyển 4.3.2 Sản xuất với trợ giúp máy tính CAM Được định nghĩa việc sử dụng máy tính lập kế hoạch, quản lý điều khiển trình sản xuất Các ứng dụng CAM chia làm loại chính: Lập động rôbốt kế hoạch sản xuất điều khiển sản xuất Mô hình khối đặc Mô tả hình dạng toàn khối vật thể cách rõ ràng xác Nó có Lập kế hoạch sản xuất thể mô tả đường thấy đường khuất vật thể Mô hình trợ giúp đắc lực + Ước lượng giá thành sản phẩm: Ước lượng giá loại sản phẩm trình lắp ráp phần tử phức tạp Ngoài ra, mô hình có khả tạo đơn giản nhiều ngành công nghiệp hoàn thành chương trình mảng màu độ bóng bề mặt Hơn nữa, người sử dụng kết hợp với máy tính Chi phí chi tiết phận cộng lại giá sản phẩm chương trình phần mềm chuyên dụng khác để biểu diễn mô hình tạo hình ảnh xác định sống động cho vật thể + Lập kế hoạch sản xuất với trợ giúp máy tính: Các trình tự thực trung tâm gia công cần thiết cho sản xuất sản phẩm chuẩn bị máy Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 72 - Chuyên nghành CN CTM Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 73 - Chuyên nghành CN CTM tính Các hệ thống cần cung cấp lộ trình, tìm lộ trình tối ưu tiến Điều khiển sản xuất hành mô kiểm nghiệm kế hoạch đưa Điều khiển sản xuất liên quan tới việc quản lý điều khiển hoạt động sản + Các hệ thống liệu gia công máy tính hóa: Các chương trình máy tính cần xuất nhà máy Điều khiển trình, điều khiển chất lượng, điều khiển sản soạn thảo để đưa điều kiện cắt tối ưu cho loại nguyên vật liệu khác xuất giám sát trình nằm vùng chức điều khiển sản xuất Các tính toán dựa liệu nhận từ thực nghiệm tính toán lý Ở máy tính tham gia trực tiếp vào hoạt động sản xuất nhà máy Các thuyết tuổi thọ dao cắt theo điều kiện cắt ứng dụng điều khiển trình sử dụng máy tính phổ biến hệ + Lập trình với trợ giúp máy tính: Lập trình cho máy công cụ lập thống sản xuất tự động Chúng bao gồm dây chuyền vận chuyển, trình CNC công việc khó khăn cho người vận hành gây nhiều lỗi chi hệ thống lắp ráp, điều khiển số, kỹ thuật rôbốt, vận chuyển nguyên vật liệu hệ tiết trở nên phức tạp Các hậu xử lý máy tính sử dụng để thay việc lập thống sản xuất linh hoạt trình tay Đối với chi tiết có hình dạng hình học phức tạp, hệ thống CAM Điều khiển hoạt động sản xuất phân xưởng liên quan tới việc thu nhập liệu đưa chương trình gia công chi tiết nhờ phương pháp tạo tập lệnh điều để trợ giúp điều khiển sản xuất lưu trữ nhà máy Các công nghệ thu khiển cho máy công cụ hiệu hẳn lập trình tay nhập liệu máy tính hóa giám sát trình máy tính phương tiện + Cân dây chuyền lắp ráp với trợ giúp máy tính: Việc định vị đánh giá cao hoạt động sản xuất phân xưởng phần tử trạm lên dây chuyền lắp ráp vấn đề lớn khó khăn Các Mục đích tích hợp CAD/CAM hệ thống hóa dòng thông tin từ bắt đầu chương trình máy tính COMSOAL CALB phát triển để trợ giúp cân thiết kế sản phẩm tới hoàn thành trình sản xuất Chuỗi bước tiến hành tối ưu cho dây chuyền lắp ráp với việc tạo liệu hình học, lưu trữ xử lý bổ sung, kết thúc với việc chuyển + Xây dựng định mức lao động: Một phận chuyên trách có trách liệu thành thông tin điều khiển cho trình gia công, di chuyển vật liệu nhiệm xác lập chuẩn thời gian cho công việc lao động trực tiếp nhà máy kiểm tra tự động gọi kỹ thuật trợ giúp máy tính CAE (Computer – Aided Việc tính toán công phu phức tạp Hiện có số chương trình phần Engineering) coi kết việc kết nối CAD CAM mềm phát triển cho công việc Các chương trình máy tính sử dụng liệu 4.4.Gia công cam thép hợp kim 40X độ cứng 54-55HRC dao phay thời gian chuẩn cho phần tử bản, sau cộng tổng thời gian thực ngón phủ TiAlN phần tử chương trình đưa thời gian chuẩn cho công việc hoàn chỉnh Mục đích: + Lập kế hoạch sản xuất quản lý tồn kho: Máy tính sử dụng hai - Thông qua thực nghiệm tiến hành dùng dao phay ngón phủ AlTiN phay chức lập kế hoạch sản xuất lưu trữ Hai chức bao gồm ghi nhớ thép hợp kim 40X (phay biên dạng contour) với chế độ cắt khác đưa ghi tồn kho, đặt hàng tự động mặt hàng kho rỗng, điều độ sản xuất, nhận xét kết luận tương ứng trì đặc tính cho đơn đặt hàng sản xuất khác nhau, lập kế hoạch nhu - Xác định thông số (s,v) tối ưu (quan tâm đến độ nhám Ra) Các sở sản xuất dùng kết cho việc gia công với điều kiện tương tự cầu nguyên vật liệu lập kế hoạch lực Nội dung: + Chuẩn bị trước gia công gồm: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 74 - Chuyên nghành CN CTM Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - Tạo phôi: Bao gồm việc xác định mác thép hợp kim 40X, gia công chuẩn bị phôi, độ cứng trước gia công Chuyên nghành CN CTM Thông số kỹ thuật máy Thông số - Chuẩn bị đồ gá, phương tiện đo kiểm theo phương án gia công, chọn máy, - 75 - Đơn vị Kích thƣớc Kích thước bàn làm việc mm 515 x 1050 lập phương trình gia công chi tiết máy máy CNC theo thông số S, V, t Hành trình theo trục X mm 850 chọn Hành trình theo trục Y mm 560 + Tiến hành gia công kiểm tra kết quả: Hành trình theo trục Z mm 520 - Dùng dao phay đầu cầu Đường kính trục mm Φ65 - Tiến hành đo lấy kết Tốc độ cắt (chạy dao) mm/phút 1÷5000 - Sử lý số liệu sau gia công, rút kết luận tương ứng dẫn cần thiết, dùng Tốc độ dịch chuyển nhanh mm/phút 12000 mm/phút 10000 Công suất động Kw 3.7÷5.5 Động secvo X, Y, Z Kw 0.5÷3.5 10 phủ TiAlN để gia công, quan sát, ghi chép kết làm tài liệu cho nhà sản xuất có quan tâm lĩnh vực theo X, Y 4.4.1.Máy đo chiều CMM thiết kế biên dạng Cam Tốc độ dịch chuyển nhanh theo Z Trọng lượng Kg 4200 Vòng/phút 60÷8000 Đầu dao 16 BT 40 Kích thước tổng thể mm 3500 x 3020 x 2520 Tốc độ quay trục 4.4.3 Kết cấu dao phay Dao phay ngón phủ PVD (TiAlN) 10 có thông số sau: Hình 4.4 Máy đo toạ độ CMM 4.4.2.Máy gia công L: chiều dài toàn dao Máy phay CNC- VMC85S Lc: chiều dài phần cắt Xuất xứ: Đài Loan d: đường kính dao Hình 4.5 Trung tâm gia công CNC Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 4.6 Thông số dao Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 76 - Chuyên nghành CN CTM Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 77 - Chuyên nghành CN CTM 4.4.4 Phôi gia công Thép hợp kim 40X qua tạo hình dáng Độ cứng: 54-55HRC Kích thước: D = 70(mm) b = (mm) Thành phần hoá học: 0,44C – 0,66Cr 4.4.5 Dụng cụ đo kiểm Máy đo nhám bề mặt SJ 201 Mitutoyo 4.4.6 Dung dịch trơn nguội Dung dịch trơn nguội Emunxi c – Chạy mô 4.4.7.Thiết kế chƣơng trình gia công a – Thiết kế biên dạng từ biên dạng cam thiết kế d - Chương trình CNC phay cam trung tâm phay b – Thiết kế quy trình công nghệ gia công cam Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn % N50X-37.483Y4.342R8 O0001 N51G1X-29.132Y27.537 N1G21 N52G2X-25.021Y33.087R12 N2G0G17G40G49G80G90 N53X26.87Y-26.87R39.75 N4G0G90X50.205Y-36.062S1274M3 N54G3Y-41.012R10 N5G43H1Z30.M8 N55G1X33.941Y-48.083 N6Z10 N56G0Z30 N7G1Z-10.F100 N57X47.376Y-33.234 N8X43.134Y-28.991F120 N58Z10 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 78 - Chuyên nghành CN CTM Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 79 - Chuyên nghành CN CTM N9G3X28.991R10 N59G1Z-10.F100 N41G3Y-41.719R10 N91G2X-23.226Y30.683R9 N10G2X-40.939Y2.23R41 N60X40.305Y-26.163F120 N42G1X34.648Y-48.79 N92X24.749Y-24.749R36.75 N11X-40.305Y5.358R11 N61G3X26.163R10 N43G0Z30 N93G3Y-38.891R10 N12G1X-31.954Y28.553 N62G2X-36.945Y2.012R37 N44X48.083Y-33.941 N94G1X31.82Y-45.962 N13G2X-26.816Y35.491R15 N63X-36.542Y4.003R7 N45Z10 N95G0Z30 N14X28.991Y-28.991R42.75 N64G1X-28.191Y27.198 N46G1Z-10.F100 N96M5 N15G3Y-43.134R10 N65G2X-24.423Y32.286R11 N47X41.012Y-26.87F120 N97G91X0.Y0 N16G1X36.062Y-50.205 N66X26.163Y-26.163R38.75 N48G3X26.87R10 N99M30 N17G0Z30 N67G3Y-40.305R10 N49G2X-37.944Y2.067R38 % N18X49.497Y-35.355 N68G1X33.234Y-47.376 N19Z10 N69G0Z30 N20G1Z-10.F100 N70X46.669Y-32.527 N21X42.426Y-28.284F120 N71Z10 N22G3X28.284R10 N72G1Z-10.F100 N23G2X-39.941Y2.176R40 N73X39.598Y-25.456F120 40 N24X-39.364Y5.019R10 N74G3X25.456R10 N25G1X-31.014Y28.214 N75G2X-35.947Y1.958R36 N26G2X-26.218Y34.689R14 N76X-35.601Y3.664R6 N27X28.284Y-28.284R41.75 N77G1X-27.25Y26.859 N28G3Y-42.426R10 N78G2X-23.825Y31.484R10 N29G1X35.355Y-49.497 N79X25.456Y-25.456R37.75 N30G0Z30 N80G3Y-39.598R10 N31X48.79Y-34.648 N81G1X32.527Y-46.669 N32Z10 N82G0Z30 đưa lên máy cắt dây tia lửa điện CW-322S cắt thành mẫu nhỏ nhằm nghiên N33G1Z-10.F100 N83X45.962Y-31.82 cứu chế mòn Các mẫu làm máy siêu âm khảo sát mòn N34X41.719Y-27.577F120 N84Z10 kính hiển vi điện tử Hitachi TM-1000 có độ phóng đại 10000 Khoa Vật lý N35G3X27.577R10 N85G1Z-10.F100 trường Đại học Sư phạm Thái nguyên Kết mòn dao thể hình N36G2X-38.942Y2.121R39 N86X38.891Y-24.749F120 sau đây: N37X-38.424Y4.68R9 N87G3X24.749R10 N38G1X-30.073Y27.876 N88G2X-34.948Y1.904R35 N39G2X-25.62Y33.888R13 N89X-34.66Y3.325R5 N40X27.577Y-27.577R40.75 N90G1X-26.309Y26.521 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4.5 Chế độ cắt phay kết thí nghiệm ar , aa , n, T, mm mm v/ph (ph) 110 0.5 1230 18.7 0.37 2.21 50 130 0.5 1550 14.75 0.5 2.76 60 160 0.5 1900 12.21 0.49 2.82 80 200 0.5 2350 10 0.41 2.41 100 220 0.5 2730 7.32 0.45 2.42 v, TT s, m/ph mm/ph Ra ( m) Rz ( m) 4.6 Phân tích bề mặt sau gia công chế mòn dao dùng gia công http://www.lrc-tnu.edu.vn Phần cắt dao phay phủ TiAlN sau gia công chế độ cắt xác định Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 80 - Chuyên nghành CN CTM Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 81 - Chuyên nghành CN CTM Như thấy mòn dụng cụ xảy chủ yếu mặt sau lưỡi cắt sau phần lớp phủ bị phá hủy, mòn xảy nhanh theo chế mòn cào xước biến dạng dẻo mòn dính Sau lớp phủ mặt sau lưỡi cắt bị vỡ, tiếp xúc kim loại - kim loại nguyên nhân làm tăng nhiệt độ vùng lưỡi cắt, làm giảm độ cứng lưỡi cắt lưỡi cắt bị phá hủy theo chế biến dạng dẻo a) b) a) c) b) d) Hình 4.7 Ảnh SEM chụp mòn mặt sau dao sau gia công chế độ cắt v = 40(m/ph), s = 110(m/ph) với thời gian cắt T = 18,7(ph) c) d) Hình 4.9 Ảnh SEM chụp chất lượng bề mặt gia công theo phương pháp mài chép hình(a,b)và chất lượng bề mặt chi tiết thực(c,d) a) b) Hình 4.8 Ảnh SEM chụp mòn mặt sau dao sau gia công chế độ cắt v = 80(m/ph), s = 200(m/ph) với thời gian cắt T = 10(ph) Từ kết chụp cho thấy bề mặt gia công (hình c, d) xuất vết cào xước, biến dạng dẻo tạo lên, chà sát hạt cứng, hay điểm không phẳng lưỡi cắt tạo lên Do TiAlN có tính trơ hóa học cao, nên tượng dính vật liệu gia công vào mặt sau dụng cụ dính trở lại bề mặt gia công xảy Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 82 - Chuyên nghành CN CTM Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Các kết đo độ nhám bề mặt cho thấy độ bóng bề mặt sau phay đạt cao gần phương pháp gia công mài Hơn nữa, bề mặt gia - 83 - Chuyên nghành CN CTM CHƢƠNG V KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI công sau phay có độ mịn rộng nhấp nhô Kết luận Kiểm tra hình dáng hình học sau gia công Sau gia công, để kiểm tra độ xác hình học chi tiết, sử dụng máy đo CMM nhằm xác định hình dáng kích thước thu thập liệu điểm biên dạng, sau xây dựng lại phương trình đường cong biên dạng so sánh với phương trình xây dựng trước gia công Tọa độ điểm xác định Việc sử dụng giải tích xây dựng đường cong kỹ thuật có ý nghĩa quan trọng đặc biệt công nghệ tái tạo ngược Điều cho phép tạo đường cong gia công trơn từ điểm thực nghiệm đo từ công nghệ tái tạo ngược (như máy chiều CMM) giúp tạo bề mặt, biên dạng có chất lượng cao đáp ứng nhu cầu ngày cao sau: xi -29,948 -29,122 -28,185 -27,450 -26,415 -25,380 -24,745 -24,114 -23,280 -22,534 -22,644 -22,890 -21.987 yi 1,543 3,998 5,241 8,677 10,976 13,229 15,549 17,456 20,278 22,507 22,655 21,980 21,549 xi -1,754 -5,456 -8,812 -12,340 -15,435 -18,446 -21,398 -23,540 -25,633 -27,298 -28,596 -29,479 -29,368 yi -29,768 -29,289 -28,656 -27,876 -25,733 -23,682 -21,389 -18,609 -15,636 -12,209 -9,071 -5,567 -1,786 xi -1,876 -5,345 -8,848 -12,230 -15,690 -18,579 -21,409 -23,538 -25,655 -27,387 -28,580 -29,334 -29,899 yi -29,890 -29,657 -28,446 -27,664 -25,895 -23,096 -21,296 -18,543 -15,724 -12,484 -9,489 -5,541 -1,404 ngành khí chế tạo máy Ngoài việc sử dụng dao phay phủ PVD TiAlN cắt thép có độ cứng cao (>55HRC) với suât cao chất lượng bề mặt tốt (Ra = 0.37 m) hướng quan trọng việc sử dụng công nghệ giới vào sản xuất thực tế Do có lớp phủ PVD làm giảm ma sát phôi vật liệu gia công độ mòn dao rât nhỏ đồng thời cho chất lượng bề mặt gia công cao Như vậy, với việc sử dụng phương pháp phay bao hình để gia công bề mặt định hình không tròn xoay cho độ xác hình dáng hình học chất lượng bề mặt cao đáp ứng yêu cầu kỹ thuật chi tiết Hƣớng nghiên cứu Nghiên cứu ứng dụng phương pháp nội suy spline phương pháp bình phương tối thiểu xây dựng phương trình toán học biểu diễn đường cong kỹ Áp dụng phương pháp khớp đường cong, ta xác định phương trình thuật phức tạp từ đám mây điểm có phương pháp sử dụng công đường cong biên dạng cam sau: nghệ tái tạo ngược nhằm ứng dụng sản xuất công nghệ CAD/CAM/CNC y - 2,4762x - 85,3963 = x + y2 + 2(1,104)x + 2(-1,04)y -1005 = Nghiên cứu ứng dụng thuật toán nhằm xây dựng bề mặt chi tiết x + y2 + 2(0,0262)x + 2(0,0262)y -887,365 = Sai số hệ số phương trình so với hệ số phương trình ban đầu nhỏ, độ xác hình dàng hình học kích thước gia công chấp nhận máy từ đám mây điểm nhằm tạo bề mặt trơn Nghiên cứu ứng dụng dao phay phủ PVD công nghệ phay cứng nhằm gia công thép qua nhiệt luyện đạt độ cứng cao (> 55HRC) Nghiên cứu ảnh hưởng thông số chế độ cắt đến độ mòn dao phay phủ PVD Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 84 - Chuyên nghành CN CTM TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Quý Lực, Phương pháp xây dựng bề mặt cho CAD/CAM, NXB Khoa học Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Metrology of engineers - Fifth Edition (Luton College of higher Education) 20 Funddamental of Dimensional Metrology 3RD ED (ADIvision of International Thomson Limited) Trịnh Quang Vinh, Trần Văn Lầm, Phan Quang Thế, Vũ Quý Đạc (2000), 21 Nguyễn Trọng Bình (2003), Tối ưu hoá trình gia công cắt gọt, NXB Handbook of Dimentional Measurement (Industrial press inc - 200 Madison Avenue, New york, N.Y 10157) Giáo trình Nguyên lý máy, Trường Đại học kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Chuyên nghành CN CTM 19 kỹ thuật - 85 - 22 Operation's manual for machining center FANUC Series O-MD, O-MD (Fanuc Ltd 1998) Giáo dục Gia công tia lửa điện, TS Vũ Hoài Ân Lê Công Dƣỡng (1996), Vật liệu học, NXB Khoa học kỹ thuật B.N Arzamaxov (2004), Vật liệu học, NXB Giáo dục Các phƣơng pháp gia công tinh (2006), GS.TS Trần Văn Đich, NXB Khoa học kỹ thuật Trần Văn Địch (2004), Công nghệ CNC, NXB Khoa học kỹ thuật Trần Hữu Đà, Nguyễn Văn Hùng, Cao Thanh Long (1998), Cơ sở chất lượng trình cắt, Trường Đại học KTCN Thái Nguyên 10 Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Tuý (2001), Nguyên lý gia công vật liệu, NXB Khoa học kỹ thuật 11 Trần Mao, Phạm Đình Sùng (1998), Vật liệu khí, NXB Giáo dục 12 Trần Ngọc Hiền, Lập trình điều khiển máy CNC với Mastercam Đại học GTVT 13 Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Việt Anh (2006), Lập trình Matlab ứng dụng, NXB khoa học kỹ thuật 14 NUMERICAL METHODS FOR ENGINEERINGS (Steven C Chapra Ph.D-Proessor of civil Engineering The University of Colorado ; Raymond P.Canale Ph.D-Professor of Civil Engineering The University of Michigan) 15 Operation's manual for machining center Fanuc Series O-MD, Oi Mate-TC 16 Advanced Modelling for CAD/CAM System (Heidelberg 1991) 17 Mastercam Version 9.0 User Guide, Software Mastercam Version 9.0, 9.1 18 Mechanical Design Solutions 1,2,3 Catia V5R16 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn [...]... cu cam khụng gian chỳng chuyn ng trờn nhng mt phng khụng song song Trong c cu cam phng, cam cú th quay hoc tnh tin, cn cú th chuyn cam nht, khi ú AA gi l cung ng gn ca cam Lỳc ny chuyn v ca cn bng 0 Gúc quay ca cam tng ng trong giai on ny goi l g Khi ỏy cn tip xỳc vi cung AB thỡ ỏy cn cú xu hng chuyn ng xa dn tõm cam, khi ú AB gi l cung i xa ca cam Chuyn v ca cn thay i theo gúc quay Gúc quay ca cam. .. khp cao, khõu dn gi l cam cũn khõu b dn gi l cn Trong c cu cam quy lut chuyn ng qua li ca khõu b dn do hỡnh dng ca b mt tip xỳc trờn khõu dn quyt nh, ng cong mụ t hỡnh dng ny gi l biờn dng cam S thay i kớch thc ng ca cam trong quỏ trỡnh chuyn ng ca c cu s to ra mt quy lut chuyn ng xỏc nh cho cn C cu cam c chia lm hai loi chớnh l c cu cam phng v c cu cam khụng gian Trong c cu cam phng cỏc khõu chuyn... ca cam CHNG III THIT LP PHNG TRèNH BIấN DNG CA CAM THEO PHNG PHP THC NGHIM V GII TCH 3.1 Tng quan v c cu Cam h l chuyn v ln nht m cam to ra cho cn O, O1, O2 : ln lt l tõm cỏc cung ca cam nh hỡnh v Khi ỏy cn tip xỳc vi cung AA cú bỏn kớnh R thỡ ỏy cn v trớ gn tõm Trong k thut mt bin phỏp n gin nht to ra mt chuyn ng theo quy lut cho trc l s dng c cu cam ú l mt c cu gm hai khõu ni vi nhau bng khp cao, ... Cỏc thụng s hỡnh hc v ng hc ca c cu cam thiờn vn tc (v), gia tc (a) v xung (j) Cỏc quy lut ny cn c xỏc nh khi Ta xột biờn dng cam nh hỡnh v sau: bit lc ng hc ca c cu, biờn dng cam v quy lut chuyn ng ca cam a - Vn tc: v ds dt ds d d dt ds d a dv dt d ds dt d ds 2 d d 2 dt b - Gia tc: 2 ds 2 dt 2 2 ds 2 dt 2 c - Xung: Hỡnh 3.1 Thụng s hỡnh hc ca Cam Trong ú: Biờn dng cam c chia lm 4 cung l AA;AB;BB;AB... )k 2 k 2 3.2 Thit k biờn dng cam lý thuyt Tng t (a) ta cú: T nhng s liu c bn sau thc nghim tỏc gii s i xõy dng phng 2 trỡnh tng quỏt ca biờn dng cam bng phng phỏp gii tớch Khi ú: õy l Cam cn y ỏy bng Vy thit lp c phng trỡnh biờn dng Chuyn v s c xỏc nh theo cụng thc sau: s ca Cam ta s thc hin phng phỏp i giỏ, tc l coi Cam ng yờn v cn h sin 2 2 h chuyn ng quanh biờn dng cam Gi thit v trớ u tiờn ca cn... thc: 9 l 1 1 Ra = y x dx = l 0 l yi i 1 cỏc giỏ tr tuyt i ca chiu cao nm nh cao nht v chiu sõu ca nm ỏy thp Cp nhỏm b mt Loi nht ca prụfin trong khong chiu di chun Rz c xỏc nh theo cụng thc: Rz = 10 5 y pmi yvmi i 1 i 1 5 Ngoi ra nhỏm b mt cũn c ỏnh giỏ qua chiu cao nhp nhụ ln nht RMax Chiu cao nhp nhụ R Max l khong cỏch gia hai nh cao nht v 11 thp nht ca nhỏm (prụfin b mt gii hn trong chiu di chun... v trớ xa tõm cam nht, khi ú cung BC gi l cung ng xa Chuyn v ca cn t giỏ tr max Gúc quay ca cam tng ng trong giai on ny goi l x Khi ỏy cn tip xỳc vi cung BA thỡ ỏy cn ang cú xu hng chuyn ng dn v vi tõm cam, khi ú cung BA gi l cung v gn Chuyn v ca cn thay i t smax v 0 Gúc quay ca cam tng ng trong giai on ny goi l vg 3.1.2 Chuyn ng ca cn ng tnh tin, lc hoc song phng Quy lut chuyn ng ca cn bao gm quy lut... õy l giỏ tr ca gia tc hoc xung thng cao cỏc im chuyn giai on trờn biờn dng cam Vn cn gii quyt õy l phi lm sao cho gia tc v xung bin i mt cỏch u n v hu hn cỏc im ny Mt phng trỡnh m rng cú th bao Hỡnh 3.3 S cam cn y ỏy bng Trong ú: hm c nhiu iu kin biờn nhm tha món cỏc yờu cu ca gia tc v xung nờu s: chuyn v ca cn trờn cú th vit di dng a thc bc N : gúc quay ca Cam ti thi im bt k Chuyn v s c biu din... nghiờn cu õy l cam cn y ỏy bng, do vy xỏc nh cỏc Lun vn Thc s K thut - 63 - Chuyờn nghnh CN CTM th chuyn v c th hin nh hỡnh sau: im tip xỳc gia biờn dng cam v cn ta thc hin phng phỏp i giỏ, tc l gi s cam ng yờn cũn cn s quay quanh tõm O1 Hỡnh 3.9 th chuyn v ca cn y Hỡnh 3.8 Phng phỏp i giỏ Bng cỏc phn mm(Autocad) ta d dng xỏc nh c cỏc im tip xỳc gia cn v cam bng cỏch xoay cn y quay tõm cam, t ú xỏc... tng bỡnh phng nh nht 3.3.3 ng dng xõy dng phng trỡnh ng cong Cam T phng phỏp o thc nghim, tỏc gi xỏc nh s b phng trỡnh biờn v dng ca cam theo cỏc khong nh T cỏc on cong nh ta s khp dn thnh cỏc Sau khi o ta cỏc im xỏc nh c biờn dng ca cam c hỡnh v thnh t rt nhiu im khỏc nhau ng thi xỏc nh c ng trũn bờn trong, v tõm ca ng trũn ny xỏc nh c tõm cam nh hỡnh sau: http://www.lrc-tnu.edu.vn (R2 ) (a) n 2 (R2