Tối ưu hóa quá trình tiện thép c45 trên máy tiện cnc theo hỉ tiêu độ nhám và độ hính xá kíh thướ gia ông

Lý do chọn đề tài Ch ng gia công là m t ch tiêu quan tr ng trong ngành ch t o máy.. Htiêu chí quan trc.. qu Gi i thi u các khái ni ngia công ti n, dao ti n.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN DANH DŨNG

TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH TIỆN THÉP C45 TRÊN MÁY TIỆN CNC

THEO CHỈ TIÊU ĐỘ NHÁM VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC

KÍCH THƯỚC GIA CÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí

HÀ NỘI - 2017

1708330006259fc7ca080-9426-473d-9248-4fdf3d31d664

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN DANH DŨNG

TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH TIỆN THÉP C45 TRÊN MÁY TIỆN CNC

THEO CHỈ TIÊU ĐỘ NHÁM VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC

KÍCH THƯỚC GIA CÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS BÙI NGỌC TUYÊN

HÀ NỘI - 2017

LỜI CAM ĐOAN

uCác s li u, k t qu trong lu

trong b t k công trình nào khác

Hà N i, ngày tháng  

H c viên th c hi n

Nguyễn Danh Dũng

Do kinh nghi m c a b n thân còn nhi u h n ch n lunê

4

M C LỤ ỤC

L 2

L I C 3

DANH M C CÁC KÝ HI U, CÁC CH VI T T T 7

DANH M C CÁC B NG 8

DANH M C CÁC HÌNH V TH 9

PH N M U 11

NG QUAN V QUÁ TRÌNH TI N VÀ DAO TI N 14

1.1 m quá trình c t khi ti 1.1.1 Khái ni n v gia công ti n 14

1.1.2 n

1.2 Các lo i v t li u d ng c c t 18

1.3 T ng quan v d ng c c t trên máy ti n 24

1.3.1 Phân lo i dao ti n 24

1.3.2 K t c u và thông s hình h c dao ti n 30

1.4 Các thông s c a quá trình c t khi ti n 34

1.5 K t lu n 34

CHÍNH XÁC VÀ CH NG B M T CHI TI T G CÔNG 39

2.1 Khái ni m chung v chính xác gia công 39

2.2 Các y u t a ch ng b m t

2.2.1 Tính ch t hình h c c a b m t gia công 40

2.2.2 Tính ch a b m t gia công

2.3 Các y u t nhám b m t

2.3.1 Thông s hình h c c a d ng c c t 45

2.3.2 ng c a t c t

2.3.3 ng c ng ch y dao S

5

2.3.4 ng c a chi u sâu c t 47

2.3.5 ng c a v t li u gia công 48

2.3.6 ng t ng h th ng công ngh

2.3.7 ng c nhám b m t t i tính ch t s d ng c a chi ti t 2.4 K t lu n 50

T K TH C NGHI M TAGUCHI

3.1 thi t k th c nghi n truy n th ng

3.1.1. n th ng c ti u

3.1.2 ch th c nghi m

3.2 thi t k th c nghi m Taguchi

3.2.1 Thi t k thí nghi m 57

3.2.2 Phân tích k t qu 57

3.2.3 Ph m vi áp d ng 58

3.2.4 m c

3.3 Các khái ni n 59

3.3.1 B ng tr c giao 59

3.3.2 T s S/N 63

3.3.3

3.4. c áp d

3.5. Kêt lu n 75

C NGHI M NGHIÊN C U NG CH C NHÁM B M T VÀ CHÍNH XÁC GIA CÔNG 76

4.1 u ki n th c nghi m 76

4.1.1 u vào:

4.1.2 u ra:

4.1.3 ng c nh

4.1.4 ng ng u nhiên

4.1.5 u ki n thí nghi m: 77

4.2 Xây d ng quy ho ch th c nghi m 81

6

4.2.1 Xây d ng b ng thí nghi m tr c giao Taguchi 81

4.2.2 nh ng c n Ra

4.2.3 nh ng c

4.3 K t lu n 92

K T LU N CHUNG 93

TÀI LI U THAM KH O 97

7

Ra

HKC

8

B ng 1 1 M t s mác HKC và công d ng 421

B ng 1 2 Thành ph n HKC và tính ch

B ng 1 3 So sánh v t li u d ng c c t theo tiêu chu n OCK VÀ ISO 42

B ng 2 1 C nh n bóng theo TCVN2511-95 42

B ng 3 1 B ng tr c giao 60

B ng 3 2 B ng tr c giao 60

B ng 4 1.Tiêu chu n k thu t máy ti n MAZAK Quick Turn 10N ATC 78

B ng 4 2 Thành ph n hóa h c c a T15K6 79

B a T15K6

B ng 4 4 Tiêu chu n k thu nhám MITUTOYU SJ400

B ng 4 5 Thành ph n hóa h

B ng 4 6 B ng tr c giao 82

B ng 4 7 K t qu nhám c và t s S/N

B B ng 4 9 K t qu nhám trung bình 85

B B ng 4 11 K t qu c trung bình

9

DANH MỤC CÁC HÌNH V , Đ TH Ẽ Ồ Ị

n

Hình 1 2 Ti n trong và ti n ngoài 16

Hình 1 3.Máy ti n v 16

Hình 1 4 Máy ti ng 17

Hình 1 5

Hình 1 6 Phân lo i dao ti c tính gia công

Hình 1 7 M t s lo i dao ti c bi t 25

Hình 1 8 Dao ti n trên máy ti n CNC 26

Hình 1 9 Mô t m t s lo i dao ti n dùng cho các máy ti n CNC

Hình 1 10 Dao ti n ren ngoài 28

Hình 1 11 Dao ti n ren trong 29

Hình 1 12 Dao ti n ngoài 29

Hình 1 13 Dao ti n trong 29

Hình 1 14 M nh dao thay th nhi u c nh 30

Hình 1 15 K t c u dao ti n 30

Hình 1 16 Các m t làm vi c c a dao ti n 32

Hình 1 17 Các góc c a dao 33

Hình 1 18 Các góc dao bi u di n trên các m t ti p xúc 33

Hình 1 19 Các góc làm vi c c a dao 34

Hình 1 20 nh t c t

Hình 1 21 Chi u sâu c t khi ti n các b m t khác nhau 35

Hình 1 22

Hình 2 1 Các y u t hình h c c a l p b m t .41

Hình 2 2 Các ch nhám b m t

10

nhám b m t POCKETSURF c a M

Hình 2 7 Hình 2 8

Hình 3 1.M u khi n c a socola 56

Hình 4 1.MAZAK Quick Turn 10N ATC 77

nhám b m t MITUTOYU SJ400

Hình 4 4 Panme Mitutoyo 80

chính xác gia công M t s bài báo, lu

3 Đối tƣợng & ph m vi nghiên c u cạ ứ ủa đề tài

máy ti n CNC

- Dao ti n h p kim c ng T15K6

- V t li u gia công: thép C45

4 N i dung nghiên c u cộ ứ ủa đề tài

tài g m các n i dung sau:

ng ch y dao và chi u sâu c

13

5 Phương pháp nghiên cứu

nghiên c u lý thuy t và phân tích các công trình nghiên c u l

ti n

S d

chính xác gia công

Làm phong phú thêm lý thuy t trong quy ho ch th c nghi m và x lý d li u

Nam

 Ý nghĩa thực ti n ễ

tài mang tính ng d ng cao, k t qu nghiên c u c

nh t

t k th c ng

14

CHƯƠNG I

1.1 Các phương pháp tiện và đặc điểm quá trình c t khi tiắ ện

1.1.1 Khái niệm cơ bản v gia công ti n ề ệ

ng do phôi quay tròn t o thành chuy k t h p v i chuy n ng c t

ng ti n dao là t ng h p c a 2 chuy ng ti n dao d c và ti n dao ngang

do dao th c hi n

hay d c v i tr c quay

t m

Hình 1 2 Ti n trong và ti n ngoài

i

m b o trong su t quá trình gia công v i s ph n h i liên t c c a h th

1.2 Các lo i v t li u dạ ậ ệ ụng c c t ụ ắ

Mác HKC

K

Nhóm

m t các bít

Dùng làm dao gia công gang các lo i

Dùng làm dao gia công thép các lo i

các lo i thép có

 (PCD: Poly Crystal Diamond)

1.3 T ng quan v d ng c c t trên máy ti n ổ ề ụ ụ ắ ệ

1.3.1 Phân lo i dao ti n ạ ệ

a D ng c c t trên máy công c ụ ụ ắ ụ thông thường

c tính gia công chia dao thành các lo i sau:

Trên hình trình bày các lo i dao ti n, dao ti u th ng là lo i dao thông

công l nh chi u dài ph n tròn ph thu c vào chi u sâu l , v y thân dao y u nh t

b Dụng ụ ắc c t trên máy ti n CNC ệ

Hình 1 8 Dao ti n trên máy ti n CNC

d ng

là cho phép m t dao có th gia công nhi u b m t khác nhau

thu c ch y u vào b m t gia công

Hình 1 9 Mô t m t s lo i dao ti n dùng cho các máy ti n CNC

Các dao ti n trên hình 1.9 là:

u và vát mép

-Dao ti n s 07: dao ti

kính l

-Dao ti n s 08: dao ti

-Dao ti n s 10: dao ti n ngo

hình

-Dao ti n s 11: dao ti n ren ngoài cho phép gia công ren ngoài v

Hình 1 12 Dao ti n ngoài

Hình 1 13 Dao ti n trong

M t s hình nh m nh dao thay th nhi u c nh

Hình 1 14.M nh dao thay th nhi u c nh1.3.2 K t c u và thông s hình h c dao ti n ế ấ ố ọ ệ

cong ho c g p khúc tùy theo yêu c u quá trình c t

li

ng ch y dao s là kho ng d ch chuy n c

 Chi u sâuc t t ề ắ

công, ho c là chi u sâu l p kim lo i c t sau m t n l c

Khi ti n tr ngoài, chi u sâu c t t tính theo bi u th csau:

ng kính chi ti t sau khi gia công(mm)

máy ti n) s g p ph i sai s kh c ph c sai s i hi u ch

dao

Ví d ti n tinh biên d ng (0-1-2-3-4-5) c a m t chi ti t, hình v

minh h a cho th y n u không hi u ch

gia công s m c ph i sai s

dao có bán kính cong R K t qu biên d ng chi ti t sau khi c t s m c ph i sai s

n có tuy n nh)

c v

c u mang dao Ví d m

tìm hi u các n i dung lý thuy t trên, tác gi th y r ng ti n là

CHƯƠNG II

2.1 Khái ni m chung v chính xác gia công ệ ề độ

là hoàn toàn phù h p v m t hình h

giá tr ghi trong b n v thi t k Giá tr i l ch gi a chi ti t gia công và chi tisa t

a- Độ nhám b mề ặt (độ nh p nhô t vi): còn g i là sai l ch hình h c t vi, ấ ế

c bi u th b ng m t trong hai ch tiêu ho c ây là sai s c a b m t th c quan sát trong m t mi n r t nh

nh p nhô Nh ng nh p nhô này là do quá trình bi n d ng d o c a b m t chi ti t

pháp tuy n v ng trung bình c

(1)

quá nh

là chi u cao nh p nhô l n nh t trong b m

sóng b m t xu t hi ng c

2.3.3 nh h Ả ưởng của lượng ch y dao S ạ

Hình 2 5

S > 0,15 mm/vòng thì

2.3.4. Ảnh hưởng của chiều sâu c t ắ

Chi u sâu c t nhìn chung không có

c l i, chi u sâu c t quá nh s làm cho dao b

Hình 2 6

2.3.5. Ảnh hưởng c a v t li u gia công ủ ậ ệ

2.3.6. Ảnh hưởng t ừ rung động h th ng công ngh ệ ố ệ

Rz = (0,15 -

Rz = (0,2 - 2.4 Kêt lu n ậ

chính xác và ch ng b m t là ch

CHƯƠNG III

3.1 Phương pháp thi t k thựế ế c nghi m truy n th ng ệ ề ố

Đánh giá phương pháp

-m:

lý v i m i b d li

Trong quá trình tính toán, do th c hi n phép t ng các giá tr th c nghi m

b c l nên có th gi m các sai s ng u nhiên trong quá trình thí nghi m mà không

toán

c tính toán có t

3.1.2 Phương pháp quy hoạ ch th c nghiệm ự

i quy) bi u th m i quan h gi a thông s u ra và các

n ph i th c hi n ki

tr c giao

- m:

nh n thông tin nhi u nh t Do v y có th nh n th y r

- m:

i ít d li u thí nghi

chính xác c

u vào thì ch thí nghi m v i hai s li ng v i (-1) và (+1), không th

ch th c nghi m nên áp d ng v i d linhau

3.2 Phương pháp thi t k thựế ế c nghi m Taguchi ệ

trong m t quá trình thông qua các thi t k m nh m c a các thí nghi m M

sau khi ki m tra mùi v c a m i l n th bánh

nhau, nên các y u t S và C là không ph thu c và h

l i gi a hai y u t này Các ng không song song cho ta bi t hai y u t

tác v i nhau N u chúng càng không song song ho c c t nhau thì s

ra càng m nh M t ma tr n hoàn ch nh s có s l n thi nghi m

Hình 3 1.M c u khi n c a socola

i v i các thí nghi m có nhi u y u t và nhi u m c thì s thí nghi m r t

ng m t ma tr n trthí nghi m, s d ng ma tr n vuông Latin, xu t hi n t sau chi n tranh th gi i th

b ng tr c giao m i hàng th hi n m u ki n th nghi m - là mô t các

nghi m nhi u l n, s d ng t s tín hi nhi

trong cách ti p c n th nh t Phân tích d a trên t s S/N s ph n ánh chính xác

3.2.3 Phạm vi áp dụng

Trong thi t k các s n ph m và quá trình s n xu t: Phân tích mô ph

tra

ng qua l i ph c t p là c n thi t trong vi c phát tri

3.2.4 Các ưu nhược điểm của phương pháp Taguchi

m:

- Nh t quán trong thi t k và phân tích

- Gi m th i gian và chi phí dành cho thí nghi m

- Gi m s ng mà không c n lo i b nguyên nhân gây ra nó

s n ph m, quá trình K thu t này ch hi u qu khi ng d ng s m trong thi t k

Là ma tr n thí nghi m, sao cho v i ít phép th nh

thông tin nhi u nh t

Trong b ng 3 i v i hai c t b t k trong b n tr ng thái (0,0); (0,1); (1,0)

- thu n ti n cho vi c s p x p, ta nên x p các tr ng thái c a c t bên trái

L p l i 1)

Tín hi u khói có th n hi u qu truy n thông kho

quá trình gia công

b- Tác d ng cụ ủa t s ỷ ố S/N đố ới phương pháp Taguchi: i v

t quan tr ng b i vì không ai mu n s n ph m c a h mua ch

d- ng dỨ ụng S/N vào phương pháp Taguchi

B c t do khi phân tích ANOVA:

DOF = (S l n th x s l n l p l i) 1

DOF v i S/N = (S l n th ) 1

chính là giá tr F

c xây d ng theo các quy lu t ch t ch

ng h p thí nghi m

ng s d ng các b ng có s n cho các y u t có nh ng m c khô

bao g m vi c l a ch n b ng phù h p, phân chia các y u t vào c t thích h p và xác

Sơ đồ các bước thi t k ế ế thực nghi m theo Taguchi ệ

y u t liên

n

m c t

ANOVA và phân tích S/N

Hi u su t

3.5 Kêt lu n ậ

chính xác cho các k t qu nghiên c u th c nghi m khi mu

trình c th trong th c t

CHƯƠNG IV

4.1 Các điều ki n th c nghi m ệ ự ệ

4.1.1. Các đại lượng đầu vào:

Qua các nghiên c u lý thuy t và th c nghi m c a các nhà khoa h c trên th gi i

sau:

c ti n dao S (mm/vòng): 0,04 ÷ 0,12 mm/vòng

Chi u sâu c t t(mm): 0,5 ÷ 1,5mm

4.1.2. Các đại lượng đầu ra:

4.1.3. Các đại lượng c ố định

- V t li u gia công: Thép C45 tiêu chu n JIS G4303- 91

- D ng c c t: - M nh dao thay th nhi u c nh mác DNMG110404-MP3 Theo OCT là 5K6 T1

- Thân dao tiêu chu n ISO

4.1.4. Các đại lượng ng u nhiên ẫ

Hình 4 1.MAZAK Quick Turn 10N ATC

B ng 4 1.Tiêu chu n k thu t máy ti n MAZAK Quick Turn 10N ATC

B dày m nh: T = 4,76 mm

ng kính l p l m nh dao: = 3,8mm

= 35º c: = 93º

B ng 4 4 Tiêu chu n k thu nhám MITUTOYU SJ400

Number of sampling lengths

b n kéo(kG/

dãn dài , %

th, %

c ng (HB)

4.2 Xây d ng quy ho ch th c nghi m ự ạ ự ệ

4.2.1 Xây d ng b ng thí nghiự ả ệm tr c giao Taguchi ự

m t ma tr n tr c giao g i là b ng tr c giao (Orthogonal array: OA) B ng OA

xác su t xu t hi c s d bi

tr c giao theo Taguchi, tr ng thái c a các c

bên ph i M t b ng tr c giao hoàn ch nh có 2r hàng ph i có 2r 1 c t M t ma

nghi m v i 3 yêu t , m i y u t có 5 giá tr và t ng thí nghi m c n ph i th c

t (mm)

v n t c c t và chi u sâu c t thì có th nói chênh l ch không nhi

i c a h th ng công ngh , mòn dao trong quá trình gia công, sai s

c thu th p d li u

4.2.3 Xác định ảnh hưởng của S, V, t đế ∆n D

- Giá tr trung bình

- ng:

n

nh t và l n nh t V i m ng l y thì t

ki n c t thô hay c t tinh mà u ch nh v n t c c t hay chi u sâu c t phù h p

i c a h th ng công ngh , mòn dao trong quá trình gia công, sai s

M t s hình nh th c t

[4] David A Stephenson,John S Agapiou, Metal Cutting Theory and Practice,

Taylor & Francis Group, 2006

Taguchi Method for Surface Roughness and Roundness Error in Drilling of

58(2012)3, 165-174 Paper received: 2011- -06, paper accepted: 2012- -27 09 01

DOI:10.5545/sv-jme.2011.167 © 2012 Journal of Mechanical Engineering All

rights reserved

of the Effects of Machining Parameters on the Surface Roughness in the

End-Milling Process, Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering

[11] Rahul davis1, Vivek john2, Vivek kumar lomga3& Raja paul horo4 (2013), The



steel, International Journal of Mechanical and Production Engineering Research

and Development (IJMPERD) ISSN 2249-6890 Vol 3, Issue 2, Jun 2013,

193-198

process parameters for 316lstainless steel using taguchi method and anova,

ISSN 0976 6340 (Print); ISSN 0976 6359 (Online); Volume 3, Issue 2,

May-August (2012), pp 67- 72 Journal Impact Factor (2011): 1.2083

(Calculated by GISI) www.jifactor.com

of Optimum Process Parameters during turning of AISI 304 Austenitic Stainless

Steels using Taguchi method and ANOVA, International Journal of Lean

Thinking Volume 3, Issue 1 (June 2012)

Roughness in CNC Turning Operation International Journal of Latest Trends

in Engineering and Technology (IJLTET)

TS156.R69 (1990) 89-14736

