Nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn trên cán dao tiện ngoài đến độ bóng bề mặt của quá trình tiện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HOÀNG THIỆN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CƠ CẤU GIẢM CHẤN TRÊN CÁN DAO TIỆN NGOÀI ĐẾN ĐỘ BĨNG BỀ MẶT CỦA Q TRÌNH TIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ SKC007505 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HOÀNG THIỆN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CƠ CẤU GIẢM CHẤN TRÊN CÁN DAO TIỆN NGOÀI ĐẾN ĐỘ BĨNG BỀ MẶT CỦA Q TRÌNH TIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 Hướng dẫn khoa học: TS PHẠM SƠN MINH Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC Họ & tên: Nguyễn Hồng Thiện Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 14/09/1991 Nơi sinh: Vĩnh Long Quê quán: Vĩnh Long Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 294A, Ấp Tân An, Xã Tân Hội, TP Vĩnh Long, Tỉnh Vĩnh Long Điện thoại quan: Fax: Điện thoại nhà riêng: 0902 383 509 E-mail: thiennguyen.spktvl@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Cao đẳng chuyên nghiệp Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Đại học Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 9/2009 đến 3/2013 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Cần Thơ Ngành học: Kỹ thuật khí Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Công nghệ phục hồi chi tiết máy, Quản lý sản xuất công nghiệp, Quản lý & kỹ thuật bảo trì cơng nghiệp Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: tháng 12/2012 Tại : Đại học Cần Thơ Người hướng dẫn: i Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 5/2016 đến 12/2018 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Ngành học: Kỹ Thuật Cơ Khí Tên luận văn: Nghiên cứu ảnh hưởng cấu giảm chấn cán dao tiện ngồi đến độ bóng bề mặt trình tiện Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 28/10/2017, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Người hướng dẫn: TS Phạm Sơn Minh Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Tại (trường, viện, nước): Tên luận án: Người hướng dẫn: Ngày & nơi bảo vệ: Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Anh Văn B1 Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: ii 93 94 95 96 97 98 99 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CƠ CẤU GIẢM CHẤN TRÊN CÁN DAO TIỆN NGỒI ĐẾN ĐỘ BĨNG BỀ MẶT CỦA Q TRÌNH TIỆN RESEARCH EFFECTION OF DAMPING SYSTEM FOR THE TOOLHOLDER TO THE QUALITY OF THE SURFACE IN A TURNING PROCESS Phạm Sơn Minh 1, Nguyễn Hoàng Thiện 1, Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tóm tắt Trong trình tiện, rung động cán dao làm ảnh hưởng đáng kể đến độ nhám bề mặt chi tiết Nghiên cứu giới thiệu ứng dụng cấu giảm chấn để giảm rung động dụng cụ cắt cải thiện phần chất lượng bề mặt trình tiện Hệ thống giảm chấn thiết kế để xoay quanh trục cán dao tiện sử dụng đối trọng khác khối lượng, lị xị điều kiện có dầu nhờn khơng có dầu nhờn Cán dao có gắn cấu giảm chấn sử dụng để gia công phôi với chiều dài cắt 30 mm, chiều sâu cắt 0,25 mm, bước tiến 0,05 mm/vịng tốc độ trục 1000 vịng/phút Từ khóa: cơng nghệ tiện, cán dao tiện, độ nhám, dao động Abstract In the turning process, vibration of the toolholder significantly affects the surface roughness This study introduces an application of a damping system for reducing toolholder vibration and improving the surface quality of the part being machined in the turning process The damping system is designed to rotate axis of toolholder with an object mass and a spring, After assembly, the toolholder is used for machining the workpiece with a cutting length of 30 mm, cutting depth of 0.25 mm, velocity of 0.05 mm/rev, and spindle speed of 1000 rev/min Keyword: turning process, tool for turning, roughness, vibration Giới thiệu chung Trong gia công cắt gọt kim loại, rung động tượng phổ biến tất vật thể có khối lượng có tính đàn hồi rung động có lực tác dụng Máy công cụ hệ đàn hồi nên q trình gia cơng ngoại lực lực cắt tác dụng lên hệ làm hệ rung động Trong thực tế khơng có q trình cắt gọt kim loại mà hệ thống công nghệ không rung động Rung động tượng kèm theo trình gia cơng cắt gọt kim loại Trong điều kiện cụ thể định rung động tăng mạnh q trình gia cơng, làm giảm tiêu kinh tế chất lượng sản phẩm Cụ thể rung động gây hậu sau: - Không cho phép sử dụng hết công suất máy khả cắt dụng cụ - Tăng mức độ nguy hiểm phá huỷ học lưỡi cắt dụng cụ cắt - Giảm độ xác hình học chi tiết gia cơng, độ nhám bề mặt không tốt Tuy nhiên nay, nghiên cứu dụng cụ cắt để giảm rung động Trên giới để giảm rung động chủ yếu nghiên cứu tăng độ cứng vững cán dao, vật liệu dụng cụ cắt, góc 100 dao [1,2,3,4] Các thí nghiệm cơng bố mang tính chất nghiên cứu áp dụng chung Ở Việt Nam vấn đề nghiên cứu giảm rung động, cấu giảm chấn cán dao cịn Chưa có cơng trình nghiên cứu ứng dụng cho điều kiện gia công, thành phần vật liệu thiết bị nước Phương pháp thí nghiệm Khi phân tích lực cắt q trình tiện ngồi với dao vai lực P y = 0, cịn lại Px Pz [5] tác giả đưa mơ hình giảm chấn dựa ngun lý giảm chấn cán dao tiện hãng Sandvik [6] dựa nghiên cứu luận văn thạc sỹ tác giả Lê Hồng Lâm [7] mơ hình thiết kế, chế tạo để xoay quanh trục Y nhằm mục đích khảo sát ảnh hưởng cấu giảm chấn theo phương khác nhau, phương X phương Z Trong nghiên cứu này, mơ hình thí nghiệm cấu giảm chấn cán dao tiện ngồi hình sử dụng cho trình nghiên cứu ảnh hưởng cấu giảm chấn cán dao tiện ngồi đến độ bóng bề mặt sản phẩm tiện Trên thân cán dao tiện, cảm biến đo dao động gắn vị trí hình Cảm biến cung cấm liện dao động cán dao gắn cấu giảm chấn Y Hình Cán dao tiện gắn cấu giảm chấn Hình Vị trí đặt cảm biến 101 Tác giả tiến hành thí nghiệm điều kiện chế độ cắt mơi trường có dầu khơng có dầu để so sánh với cán dao thường, tác giả nghiên cứu ảnh hưởng đại lượng (α, L, m) cấu giảm chấn (hình 3) đến độ nhám bề mặt nên trình tự thí nghiệm thực sau:  Cố định đại lượng L m, thay đổi góc α, đo độ nhám chọn độ nhám nhỏ tương ứng với góc α  Cố định đại lượng m góc α, thay đổi L, đo độ nhám chọn độ nhám nhỏ tương ứng với giá trị L  Cố định đại lượng L góc α, thay đổi m, đo độ nhám xác định độ nhám nhỏ tương ứng với giá trị m Hình Các đại lượng cấu giảm chấn gắn cán dao tiện ngồi α: góc nghiêng cấu giảm chấn m: khối lượng đối trọng L: chiều dài vít chỉnh lực nén lị xo Mẫu thí nghiệm sau tiện với cán dao giảm chấn tiến hành đo độ nhám lần đo mẫu mẫu gá máy tiện CS6140/750 Hình Quá trình đo độ nhám máy Surftest SJ-210 102 Phân tích kết thí nghiệm Trong nghiên cứu này, tác giả tiến hành thí nghiệm với chế độ cắt n = 1000 (vòng/phút), s = 0.05 (mm/vòng), t = 0.25 (mm), thay đổi đại lượng (α, L, m) Trong đó, α thay đổi từ 00 - 3600 (mỗi lần thay đổi 300), L thay đổi với giá trị 2, 5, 8, 11, 14 (mm), tương ứng với giá trị L lực nén lò xo F (bảng 1), m thay đổi với giá trị 18 (g), 20 (g), 22 (g), 24 (g), 26 (g) mơi trường có dầu khơng có dầu Tương ứng lần thí nghiệm với thông số giảm chấn tiện mẫu đo độ nhám lần máy đo độ nhám Mitutoyo SJ-210 Kết thí nghiệm thể qua đồ thị hình 5, hình 6, hình Bảng Các giá trị L (mm) giá trị quy đổi sang lực F (N) L (mm) ΔL (mm) F (N) 16 8.96 13 7.28 10 5.6 11 3.92 14 2.24 15 14 Độ nhám Rz (μm) 13 12 11 10 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 Góc α (độ) Hình Ảnh hưởng góc α đến độ nhám bề mặt chi tiết cán dao có cấu giảm chấn (có dầu, khơng dầu) cán dao thường 103 Độ nhám Rz (μm) 16 Khơng dầu 15 Có dầu 14 Khơng giảm chấn 13 12 11 10 8.96 7.28 5.6 3.92 Lực nén lị xo (N) 2.24 Hình Ảnh hưởng góc lực nén lị xo đến độ nhám bề mặt chi tiết cán dao có cấu giảm chấn (có dầu, khơng dầu) cán dao thường Khơng dầu Có dầu Khơng giảm chấn 15 14 Độ nhám Rz (μm) 13 12 11 10 18 19 20 21 22 23 Khối lượng (g) 24 25 26 Hình Ảnh hưởng góc khối lượng đối trọng đến độ nhám bề mặt chi tiết cán dao có cấu giảm chấn (có dầu, khơng dầu) cán dao thường 104 Kết luận Qua q trình thí nghiệm đo kiểm thực tế với thông số giảm chấn gắn cán dao tiện ngồi, rút kết luận sau: Với giá trị góc α = ÷ 30 cấu giảm chấn cán dao tiện làm việc tốt cán dao thường, đặc biệt với α = 300 cấu giảm chấn có dầu cho kết độ nhám tốt 8% so với cấu khơng có dầu tốt cán dao thường 17% Với lực nén lò xo 5.6 (N) cấu giảm chấn có dầu cho kết độ nhám tốt 27% so với cấu khơng có dầu tốt cán dao thường 33% Với khối lượng đối trọng m = 24 (g) cấu giảm chấn có dầu cho kết độ nhám tốt 23% so với cấu khơng có dầu tốt cán dao thường 30% Tóm lại, thơng số giảm chất tối ưu cấu giảm chấn khơng có dầu khảo sát đề tài là: α = 300, L = (mm), m = 24 (g) Với cấu giảm chấn có dầu, giá trị thơng số giảm chấn tối ưu α = 300, L = (mm), m = 24 (g) 105 Tài liệu tham khảo [1] A A Osadchii, L N Devin Improving performance of CBN cutting tools by increasing their damping peoperties Journal of Superhard Materials, vol 34, no 5, pp 62-71, 2012 [2] P Sam Paul, A S Varadarajan Effect of magneto rheological damper on tool vibration during Fronties of Meachanical Engineering, Vol 7, no 4, pp 410-416, 2012 [3] P Sam Paul , J Agnelo Iasanth, X Ajay Vasanth, A S Varadarajan Effect of nanoparticles on the performance of magnetorheological fluid damper during hard turning process Friction, vol 3, no 4, pp 333-343, 2015 [4] V V Malyhin, E I Yatsun, Yu N Seleznev, and S G Novikov Development of designs of damping cutting tools Chemical and Petroleum Engineering, vol 52, no 11-12, p 763 – 768, 2017 [5] Phạm Đình Tân Nguyên lý cắt dụng cụ cắt NXB Hà Nội, 2005 [6] http:// www.sandvik.coromant.com, (4/ 2017) [7] Luận văn thạc sỹ - Nghiên cứu ảnh hưởng cấu giảm chấn dao tiện đến độ nhám bề mặt Lê Hoàng Lâm Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp HCM, 2017 Thơng tin liên hệ tác giả (người chịu trách nhiệm viết): Họ tên: Nguyễn Hoàng Thiện Đơn vị: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long Điện thoại: 0902 383 509 Email: thiennguyen.spktvl@gmail.com 106 S K L 0 ... ngồi đến độ bóng bề mặt trình tiện? ??, cấu giảm chấn đề tài thiết kế để xoay quanh trục cán dao, khác với cấu giảm chấn Luận văn ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng cấu giảm chấn dao tiện đến độ nhám bề mặt? ?? Lê... cán dao giảm chấn có dầu nhờn Các nghiên cứu nước dụng cụ cắt hạn chế, đặc biệt nghiên cứu ảnh hưởng loại cấu cán dao giảm chấn đến độ nhám bề mặt q trình tiện Q trình gia cơng trọng nghiên cứu. .. sánh ảnh hưởng góc α đến độ nhám bề mặt chi tiết cán dao có cấu giảm chấn cán dao không giảm chấn .83 Hình 5.34: Đồ thị so sánh ảnh hưởng lực nén lò xo đến độ nhám bề mặt chi tiết cán dao