Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt (V, S, t) đến độ mòn của dao phay trụ đứng bằng thép gió sản xuất tại Việt Nam khi gia công thép 45

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt (V, S, t) đến độ mòn của dao phay trụ đứng bằng thép gió sản xuất tại Việt Nam khi gia công thép 45 Nghiên cứu tổng quan về quá trình cắt. Đặc điểm quá trình cắt khi phay. Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của chế độ cắt. Các kết luận và kiến nghị.

LỜI CAM ĐOAN Tên là: Nguyễn Anh Đức - Mã số: CB101283; Học viên cao học lớp: 10B CTM; Chun ngành: Cơng nghệ chế tạo máy; Viện Cơ khí - Đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin cam đoan: Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt V, S, t đến độ mòn dao phay trụ đứng thép gió sản xuất Việt Nam gia công thép 45 ” Do thầy PGS.TS Trần Thế Lục hướng dẫn Đây cơng trình nghiên cứu riêng tôi, tất nội dung luận văn giâo viên hướng dẫn thông qua đạt yêu cầu, tài liệu tham khảo có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng Nếu có vấn đề nội dung luận văn tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, nghiên cứu trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nhận giúp đỡ tận tình thầy cô bạn đồng nghiệp, thầy PGS.TS Trần Thế Lục thầy cô môn: Nguyên lý gia công vật liệu dụng cụ công nghiệp Tôi xin chân trọng cám ơn ! Tác giả Nguyễn Anh Đức MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng biều Danh mục hình vẽ Danh mục ký hiệu viết tắt Phần mở đầu Chương 1: Nghiên cứu tổng quan trình cắt 11 1.1 Các loại vật liệu dụng cụ thường dùng ngành chế tạo máy 11 1.1.1 Đặc tính chung vật liệu dụng cụ 11 1.1.1.1 Độ cứng 11 1.1.1.2 Độ bền học 11 1.1.1.3 Tính chịu nhiệt 11 1.1.1.4 Tính chịu mịn 12 1.1.1.5 Tính cơng nghệ 12 1.1.2 Các loại vật liệu dụng cụ 12 1.1.2.1 Thép bon dụng cụ 12 1.1.2.2 Thép hợp kim dụng cụ 13 1.1.2.3 Thép gió 13 1.1.2.4 Hợp kim cứng 17 1.1.2.5 Vật liệu sứ 18 1.1.2.6 Vật liệu tổng hợp 19 1.2 Cơ sở vật lý trình cắt kim loại 19 1.2.1 Cấu tạo tinh thể kim loại 20 1.2.1.1 Cấu tạo nguyên tử 20 1.2.1.2 Liên kết kim loại 21 1.2.1.3 Cấu tạo mạng tinh thể kim loại 21 1.2.2 Sự biến dạng tinh thể 22 1.2.2.1 Biến dạng dẻo đơn tinh thể 24 1.2.2.2 Biến dạng dẻo đa tinh thể 25 1.2.3 Quá trình cắt tạo phoi 26 1.2.4 Các dạng phoi 30 1.2.4.1 Phoi xếp 30 1.2.4.1 Phoi dây 31 1.2.4.2 Phoi vụn 31 1.2.5 Sự co rút phoi yếu tố ảnh hưởng đến hệ số co rút phoi 32 1.2.5.1 Ảnh hưởng vật liệu gia cơng 33 1.2.5.2 Ảnh hưởng góc cắt 34 1.2.5.3 Ảnh hưởng góc nghiêng φ 35 1.2.5.4.Ảnh hưởng chế độ cẳt 37 a Tốc độ cắt 37 b Chiều dày cắt 37 1.2.6 Hiện tượng lẹo dao 38 Chương II: Đặc điểm trình cắt phay 44 2.1 Động học trình cắt phay 44 2.1.1 Các yếu tố chế độ cắt phay 46 2.1.1.1 Chiều sâu cắt 46 2.1.1.2 Lượng chạy dao 46 2.1.1.3 Tốc độ cắt 46 2.1.2 Lớp kim loại bị cắt phay 47 2.1.2.1 Chiều sâu phay t 47 2.1.2.2 Chiều rộng phay B 48 2.1.2.3 Góc tiếp xúc 48 2.1.2.4 Chiều dầy cắt a 48 2.1.2.5 Chiều rộng lớp cắt b 49 2.2 Các thành phần lực cắt phay 51 2.3 Đặc điểm dao phay trụ đứng 56 2.4 Mòn tuổi bền dụng cụ cắt 58 2.4.1 Khái niệm mòn dụng cụ 58 2.4.2 Cơ chế mài mòn dụng cụ 59 2.4.2.1 Mài mịn chảy dính 59 2.4.2.2 Mài mịn hạt mài 62 2.4.2.3 Mòn khuyếch tán 63 2.4.4 Mòn oxy hóa 63 2.4.5 Mịn nhiệt 64 2.4.3 Các dạng mài mòn phần cắt dụng cụ 64 2.4.3.1 Mài mòn theo mặt sau 65 2.4.3.2 Mài mòn theo mặt trước 65 2.43.3 Mòn đồng thời mặt trước mặt sau 65 2.4.3.4 Mòn tù lưỡi cắt 65 2.4.4 Cách xác định vùng mòn theo tiêu chuẩn ISO 3685 : 1993 66 2.4.5 Chỉ tiêu đánh giá mòn dụng cụ 67 2.4.6 Tuổi bền dụng cụ cắt 68 2.4.6.1 Khái niệm tuổi bền dụng cụ 68 2.4.6.2 Ảnh hưởng yếu tố đến tuổi bền 68 Chương III: Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng chế độ cắt 71 3.1 Chuẩn bị thí nghiệm 71 3.1.1 Máy thí nghiệm 71 3.1.2 Dụng cụ thí nghiệm 72 3.1.3 Vật liệu thí nghiệm 73 3.1.4 Dụng cụ đo mòn dao 74 3.1 Bề mặt gia cơng 74 3.2 Kết thí nghiệm 75 3.2.1 Thí nghiệm 76 3.2.2 Thí nghiệm 79 3.3.3 Thí nghiệm 81 Chương 4: Kết luận kiến nghị 84 4.1 Kết luận 84 4.2 Kiến nghị 85 Tài liệu tham khảo 86 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1 Thành phần hóa học số loại thép gió 14 Bảng 1.2 Cơng dụng thép gió theo ISO số nước 15 Bảng 1.3 Giá trị hệ số co rút phoi 34 Bảng 2.1 Dao phay trụ đuôi trụ (TJC 0308) 56 Bảng 2.2 Dao phay trụ đuôi côn (TJC 0307) 56 Bảng 3.1.Dãy tốc độ cắt máy phay ENSHU 72 Bảng 3.2 Dãy bước tiến máy phay ENSHU 72 Bảng 3.3 Thành phần hóa học dao 73 Bảng 3.4 Thành phần hóa học thép 45 73 Bảng 3.5 Kết thí nghiệm 76 Bảng 3.6 Bảng số liệu hàm hồi quy hs theo V 77 Bảng 3.7 Bảng số liệu tính tốn hàm hồi quy hs theo V 77 Bảng 3.8 Kết thí nghiệm 79 Bảng 3.9 Bảng số liệu hàm hồi quy hs theo S 80 Bảng 3.10 Bảng số liệu tính tốn hàm hồi quy hs theo S 80 Bảng 3.11 Kết thí nghiệm 81 Bảng 3.12 Bảng số liệu hàm hồi quy hs theo t 82 Bảng 3.13 Bảng số liệu tính tốn hàm hồi quy hs theo t 82 79 2,00 Độ mòn mặt sau: hs (mm) 1,60 1,20 0,80 0,40 0,00 50 100 150 200 250 Bước tiến dao: S (m m/phút) Hình 3.6 Quan hệ bước tiến dao S lượng mòn mặt sau hs Các số liệu hàm hồi quy: Bảng 3.9 Bảng số liệu hàm hồi quy hs theo S x 60 75 100 120 160 180 200 y 0.65 0.70 0.95 1.30 1.35 1.60 1.75 Ta lập bảng sau: Bảng 3.10 Bảng số liệu tính tốn quy hoạch thực nghiệm hàm hồi quy hs theo S TT x y X = lgx Y = lgy X*Y X2 Y2 60 0,65 1,7782 -0,1871 -0,3327 3,1620 0,0350 75 0,70 1,8751 -0,1549 -0,2905 3,5160 0,0240 100 0,95 2,0000 -0,0223 -0,0446 4,0000 0,0005 120 1,30 2,0792 0,1139 0,2368 4,3231 0,0130 160 1,35 2,2041 0,1303 0,2872 4,8581 0,0170 180 1,60 2,2553 0,2041 0,4603 5,0864 0,0417 200 1,75 2,3010 0,2430 0,5591 5,2946 0,0590 Tổng 14,4929 0,3270 0,8757 30,2401 0,1902 TB 2,0704 0,0467 0,1251 4,3200 0,027165 80 Tính tốn tương tự ta thu kết sau: Sˆa0 , ˆa1 0,0001 Y = - 1,7128 + 0,5498X A = - 1,7128 ; b = 0,5498  a = 10 -1,7128 = 0,0194 Vậy ta thu hàm hồi quy thực nghiệm : y = 0,0194.x0,5498 Hay phụ thuộc độ mòn mặt sau h s vào bước tiến dao biểu diễn phương trình mũ: hs = 0,0194.S 0,5498 3.2.3 Thí nghiệm 3: Thay đổi chiều sâu cắt t Vận tốc cắt: V = 30.29 m/ph ( n = 605 v/ph ) Bước tiến dao: S = 75 mm/ph Bảng 3.11 Kết thí nghiệm t (mm) 10 12 14 16 hS (mm) 0.50 0.60 0.60 0.65 0.70 Tương tự ta có biểu đồ: 1,00 Độ mòn mặt sau: hs (mm) 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 10 12 14 16 18 Chiều sâu cắt: t (m m ) Hình 3.7 Quan hệ chiều sâu cắt t lượng mòn mặt sau hs 81 Các số liệu hàm hồi quy: Bảng 3.12 Bảng số liệu hàm hồi quy hs theo t x 10 12 14 16 y 0.50 0.60 0.60 0.65 0.70 Ta lập bảng sau: Bảng 3.13 Bảng số liệu tính tốn quy hoạch thực nghiệm hàm hồi quy hs theo t TT x y X = lgx Y = lgy X*Y X2 Y2 0,50 0,9030 -0,3010 -0,2718 0,8154 0,0906 10 0,60 1,0000 -0,2218 -0,2218 1,0000 0,0492 12 0,60 1,0792 -0,2218 -0,2394 1,1647 0,0492 14 0,65 1,1461 -0,1871 -0,2144 1,3135 0,0350 16 0,70 1,2041 -0,1549 -0,1865 1,4499 0,0240 Tổng 5,3324 -1,0866 -1,1339 5,7435 0,2480 TB 1,0665 -0,2173 -0,2268 1,1487 0,0495984 Tính tốn tương tự ta thu kết sau: Sˆa0 , ˆa1 0,00004 Y = - 0,6869 + 0,4403X A = - 0,6869 b = 0,4403  a = 10 -0,6869 = 0,2056 Vậy ta thu hàm hồi quy thực nghiệm : y = 0,2056.x0,4403 Hay phụ thuộc độ mòn mặt sau h s vào chiều sâu cắt biểu diễn phương trình mũ: hs = 0,2056.t0,4403 82 Trên sở hàm số mũ hS theo V, S, t ta thiết lập hàm tổng quát biểu diễn mối quan hệ yếu tố chế độ cắt với chiều cao mòn mặt sau dụng cụ sau: hS= C.Vv.Ss.tt = 0,0014.V0,8703.S0,5498 t0,4403 Kết luận: Qua số liệu thu từ thực nghiệm ta thấy gia công cắt gọt dụng cụ có lưỡi cắt chế độ cắt có ảnh hưởng đến độ mịn lưỡi cắt dụng cụ, đặc biệt vận tốc cắt có ảnh hưởng lớn, sau bước tiến dao cuối chiều sâu cắt Khi tăng vận tốc cắt độ mịn tăng nhanh, tăng bước tiến dao độ mòn tăng dần dần, tăng chiều sâu cắt độ mịn tăng chậm; Qua kết phân tích số liệu ta thấy quan hệ yếu tố chế độ cắt với độ mòn dụng cụ quan hệ phi tuyến (hàm số mũ) Tổng dư bình phương hàm hồi quy biểu diễn phụ thuộc vận tốc cắt lớn nhiều so với hàm biểu diễn bước tiến dao chiều sâu cắt Do đường hồi quy biểu diễn phụ thuộc bước tiến dao chiều sâu cắt với độ mòn dao gần điểm thực nghiệm nhiều so với vận tốc cắt 83 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1.Kết luận Với đề tài giao: “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt V, S, t đến độ mòn dao phay trụ đứng thép gió sản xuất Việt Nam gia công thép 45” Qua ba chương giải vấn đề sau: Sự mài mòn dao phay trụ đứng phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: vật liệu thơng số hình học dụng cụ, vật liệu gia công, chế độ cắt (vận tốc cắt, bước tiến dao, chiều sâu cắt), độ cứng vững hệ thống cơng nghệ, dung dịch trơn nguội đặc tính máy cơng cụ; Với chế độ cắt độ mịn chịu ảnh hưởng lớn vận tốc cắt, vận tốc cắt tăng độ mịn tăng nhanh, mối quan hệ vận tốc cắt độ mòn dao quan hệ phi tuyến (theo hàm số mũ); Qua thực nghiệm phân tích số liệu với hệ thống công nghệ ta nên chọn chế độ cắt hợp lý là: V = 30 ÷ 35 m/phút S = 75 ÷ 100 mm/phút  S Z = 0,025 ÷ 0,029 mm/răng t = 10 ÷ 12 mm Đề tài nghiên cứu tổng quan, phân tích đánh giá tổng hợp số kết nghiên cứu số cơng trình có liên quan đến nội dung đề tài xây dựng hệ thống thực nghiệm phù hợp với nghiên cức luận văn; Luận văn xác định mối quan hệ yếu tố chế độ cắt (V, S, t) với độ mòn dao phay trụ đứng thép gió sản xuất Việt Nam thơng qua hàm phi tuyến ( hàm số mũ ); Kết nghiên cứu luận văn dùng làm tài liệu tham khảo để chọn chế độ cắt hợp lý gia công thép 45 dao phay trụ đứng thép gió sản xuất Việt Nam 84 4.2 Kiến nghị Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến độ mòn dao phay trụ đứng thép gió P9 gia cơng thép 45 Các yếu tố ảnh hưởng khác chưa có điều kiện nghiên cứu sâu, hướng nghiên cứu đề tài là: Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến loại dao phay khác sản xuất Việt Nam như: dao phay trụ, dao phay mặt đầu, dao phay đĩa, dao phay lăn răng, … gia công loại vật liệu khác như: hợp kim đồng, hợp kim nhôm, loại gang, … Nghiên cứu ảnh hưởng độ mòn dao phay thép gió sản xuất Việt Nam đến độ nhấp nhô bề mặt chi tiết gia công, … 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS.TS Bành Tiến Long, PGS.TS Trần Thế Lục, PGS.TS Trần Sỹ Tuý (2001), Nguyên lý gia công vật liệu, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [2] Nguyễn Duy, Trần Thế Lục, Bành Tiến Long (2001), Bài giảng Thiết kế dụng cụ công nghiệp, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [3] PGS.TS Trần Thế Lục (1998), Giáo trình Mịn tuổi bền dụng cụ cắt, Đại học Bách khoa Hà Nội [4] GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến (1993), Cơng nghệ chế tạo máy, Xí nghiệp in Bưu Điện [5] GS.TS Trần Văn Địch (1999), Kỹ thuật phay, Nhà xuất Thanh Niên [6] GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân Việt (2007), Sổ tay công nghệ chế tạo máy, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [7] Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình, Trần Thế San (2006), Chế độ cắt gia cơng khí, Nhà xuất Đà Nẵng [8] TS Nguyễn Dỗn ý (2003), Giáo trình Quy hoạch thực nghiệm, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [9] Jiwang Yan, Yoshihiko Murakami, J.Paulo Davim (2005), Tool Wear and Tool Life Tool Desing, 86 ... cần nghiên cứu để làm giảm chi phí sản xuất tăng chất lượng sản phẩm phay là: “ Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt S, V, T đến độ mòn dao phay trụ đứng thép gió sản xuất Việt Nam gia cơng thép 45. .. nghiên cứu - Đánh giá ảnh hưởng chế độ cắt đến độ mòn dao phay trụ đứng thép gió sản xuất Việt Nam gia cơng thép 45 Trên sở đưa chế độ cắt hợp lý - Làm tài liệu tham khảo chế độ cắt sử dụng dao. .. dao phay trụ đứng thép gió sản xuất Việt Nam 9 Đối tượng nghiên cứu - Xác định mối quan hệ chế độ cắt độ mịn dao phay trụ đứng thép gió sản xuất Việt Nam - Vật liệu gia công thép 45 - Bề mặt gia