Một trong những yêu cầu quan trọng khi gia công bằng phương phápmài, mài là phải chọn chế độ cắt hợp lý, cần phải tính toán và lựa chọn một cách hợp lýkhi gia công để đảm bảo tăng năng s
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ - *** - NCS: Trần Đình Hiếu NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ MÀI TRỤC VÍT ACSIMET THÉP HỢP KIM ĐẾN NHÁM BỀ MẶT VÀ LƯỢNG TIÊU HAO ĐÁ Luận văn ths Kinh tế LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã ngành đào tạo: 9520103 Hà Nội - 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ - *** - NCS: Trần Đình Hiếu NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ MÀI TRỤC VÍT ACSIMET THÉP HỢP KIM ĐẾN NHÁM BỀ MẶT VÀ LƯỢNG TIÊU HAO ĐÁ Luận văn ths Kinh tế LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã ngành đào tạo: 9520103 Tập thể hướng dẫn: PGS.TS Trần Vệ Quốc TS Đỗ Đình Lương Hà Nội - 2023 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÀI VÀ GIA CƠNG TRỤC VÍT ACSIMET 1.1 Giới thiệu trục vít .5 1.2 Vật liệu chế tạo trục vít 1.2.1 Khái niệm truyền trục vít – bánh vít 1.2.2 Thép hợp kim, đặc điểm ứng dụng 1.3 Gia công mài .10 1.3.1 Khái niệm mài 10 1.3.2 Kỹ thuật mài 10 1.3.3 Gia cơng khí phương pháp mài 10 Luận văn ths Kinh tế 1.3.4 Mài trục vít 10 1.4 Tình hình nghiên cứu nước 11 1.4.1 Tình hình nghiên cứu cơng nghệ mài nước 11 1.4.2 Tình hình nghiên cứu cơng nghệ mài nước 15 1.4.3 Tình hình nghiên cứu trục vít giới 19 1.4.4 Tình hình nghiên cứu trục vít nước .20 1.5 Xác định nhiệm vụ nghiên cứu luận án 21 1.6 Kết luận chương .21 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÀI RĂNG TRỤC VÍT ACSIMET VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SAU KHI MÀI 22 2.1 Công nghệ chế tạo truyền trục vít - bánh vít 22 2.1.1 Đặc điểm truyền trục vít – bánh vít 22 2.1.2 Chế tạo trục vít bánh vít 24 2.2 Nghiên cứu đặc điểm đường xoắn vít để gia công chi tiết 31 2.2.1 Xoắn ốc Acsimet 2D 31 2.2.2 Xoắn Acsimet 3D 33 2.3 Phương pháp mài trục vít 33 2.3.1 Cơ sở lựa chọn đá để mài 33 2.3.2 Xác định hình dạng cho biên dạng đá để mài trục vít 39 2.4 Kiểm tra độ xác gia cơng độ tiếp xúc ăn khớp cho truyền trục vít bánh vít 50 2.4.1 Cơ sở lý thuyết xác định vết tiếp xúc 50 2.4.2 Thực nghiệm xác định vết tiếp xúc .53 2.5 Kiểm tra độ nhám bề mặt 53 2.6 Đánh giá độ tiêu hao đá 55 2.7 Xác định biên dạng đá để mài trục vít Acsimet 55 2.7.1 Cơ sở lý thuyết .55 2.7.2 Xác định biên dạng đá để mài trục vít Acsimet 58 2.8 Phương pháp gia cơng mài trục vít .64 2.8.1 Đặc điểm loại trục vít – bánh vít 64 2.8.2 Cắt trục vít máy tiện 65 Luận văn ths Kinh tế 2.9 Phân tích để gia cơng trục vít 66 2.9.1 Hệ tọa độ chung chuyển động tương đối trục vít dụng cụ cắt 66 2.9.2 Cấu hình trục vít 67 2.10 Mơ hình hố trạng thái làm việc đá mài để xác định lượng tiêu hao đá phương pháp chọn đá mài 68 2.10.1 Mơ hình tốn học trạng thái mài .68 2.10.2 Cách chọn đá mài 71 2.11 Kết luận chương .72 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MÀI RĂNG TRỤC VÍT VÀ GIA CƠNG BÁNH VÍT 73 3.1 Quá trình nghiên cứu thực nghiệm 73 3.1.1 Lựa chọn truyền trục vít – bánh vít Acsimet 73 3.1.2 Thiết kế hộp tốc độ kiểm tra vết tiếp xúc 80 3.2 Phương pháp xác định vết tiếp xúc .80 3.3 Lượng tiêu hao đá (ktd) 81 3.4 Tiêu chuẩn nhám bề mặt mài 82 3.5 Xây dựng trình thực nghiệm 83 3.6 Phương pháp xây dựng công thức thực nghiệm 84 3.6.1 Lấy mẫu trang thiết bị sử dụng thực nghiệm 84 3.6.2 Trình tự thí nghiệm: .89 3.7 Cơ sở lấy điểm thí nghiệm 89 3.8 Quy trình chế tạo trục vít Acsimet Gia cơng trục vít máy CNC 90 3.9 Gia công bánh vít 91 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM MÀI TRỤC VÍT ACSIMET VÀ TỐI ƯU HĨA .96 4.1 Mơ hình kế hoạch thí nghiệm 97 4.2 Tối ưu hóa chế độ công nghệ mài trục Acsimet thép 35CrMo, 38CrMo 40Cr 101 4.2.1 Thép 35CrMo .101 4.2.2 Thép 38CrMo .119 4.2.3 Thép 40Cr 125 4.3 Thảo luận kết 130 4.4 Thực nghiệm đánh giá kết q trình tối ưu hóa vết tiếp xúc 131 Luận văn ths Kinh tế 4.4.1 Chế tạo mơ hình kiểm tra vết tiếp xúc 132 4.4.2 Kết thực nghiệm 132 4.4.3 Đánh giá kết trình mài vết tiếp xúc .135 4.5 Kết luận chương .137 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .138 TÀI LIỆU THAM KHẢO 140 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ .147 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Bộ truyền trục vít – bánh vít Hình 1.2 Trục vít làm thép Hình 1.3 Ứng dụng truyền trục vít – bánh vít .8 Hình 1.4 Phương pháp mài trục vít .11 Hình 2.1 Các thơng số trục vít bánh vít 23 Hình 2.2 Sơ đồ gá đặt trục vít cắt tinh .26 Hình 2.3 Sơ đồ gá dao tiện trục vít 27 Hình 2.4 Sơ đồ gá dao phía cắt trục vít .27 Hình 2.5 Sơ đồ gá dao hai phía để cắt trục vít 27 Hình 2.6 Sơ đồ gá dao phay đĩa cắt trục vít .28 Hình 2.7 Sơ đồ xốy trục vít 28 Hình 2.8 Sơ đồ mài trục vít đá mài dạng đĩa 29 Hình 2.9 Sơ đồ mài trục vít đá mài côn dạng chậu 29 Luận văn ths Kinh tế Hình 2.10 Sơ đồ mài trục vít đá mài kiểu chốt 30 Hình 2.11 Các phương pháp cắt bánh vít .31 Hình 2.12 Xoắn ốc Acsimet 33 Hình 2.13 Xoắn khơng gian 34 Hình 2.14 Sơ đồ xác định biên dạng rãnh răng, đảm bảo độ ổn định biên dạng đá mài .42 Hình 2.15: Toạ độ trình mài 47 Hình 2.16 Cấu trúc chiều xoắn vít 48 Hình 2.17 Sơ đồ cấu tạo đá mài 48 Hình 2.18 Mối quan hệ hình học đá mài trục vít 49 Hình 2.19 Thơng số bề mặt khơng gian 52 Hình 2.20 Mô tả tiếp xúc bề mặt không gian 53 Hình 2.21 Tiếp xúc elip 53 Hình 2.22 Sơ đồ nguyên lý đo theo biên dạng 55 Hình 2.23 Mơ hình mài trục vít Acsimet 57 Hình 2.24 Sơ đồ thuật tốn xác định biên dạng đá mài 61 Hình 2.25 Biên dạng mài 62 Hình 2.26 Mặt phẳng giao tuyến phương trình cân 62 Hình 2.27 Biên dạng đá mài 63 Hình 2.28 Kích thước biên dạng đá mài 63 Hình 2.29 Đá mài để gia cơng 64 Hình 2.30 Biên dạng đá mài bên trái .64 Hình 2.31 Trục vít thân khai 65 Hình 2.32 Trục vít có Acsimet .66 Hình 2.33 Sơ đồ cắt trục vít 67 Hình 2.34 Hệ tọa độ chung chuyển động tương đối trục vít dụng cụ cắt 68 Hình 2.35 Biên dạng trục vít 68 Hình 2.36 Sơ đồ thay đổi trạng thái hạt mài mòn cạnh cắt .71 Hình 3.1 Biên dạng ren Acsimet, góc ren 30o 74 Hình 3.2 Q trình cắt bánh vít .75 Hình 3.3: Điều chỉnh dao phôi .75 Luận văn ths Kinh tế Hình 3.4 Trục vít Acsimet .80 Hình 3.5 Hộp tốc độ .81 Hình 3.6 Chiều dày hình dạng phoi 83 Hình 3.7 Sơ đờ khới q trình thực nghiệm .85 Hình 3.8 Mẫu trục vít thí nghiệm 85 Hình 3.9 Máy tiện CNC gia cơng trục vít Acsimet 87 Hình 3.10 Máy mài trục vít Acsimet .88 Hình 3.11 Đồng hồ so kiểm tra hành trình 89 Hình 3.12 Biến tần điều chỉnh .89 Hình 3.13: Trục vít sau gia cơng 92 Hình 3.14: Bánh vít sau gia công 92 Hình 3.15: Mẫu thí nghiệm 93 Hình 3.16: Hộp giảm tốc .93 Hình 3.17: Trục vít kiểm nghiệm ban đầu 94 Hình 3.18: Đo vết tiếp xúc .94 Hình 3.19: Q trình mài trục vít 94 Hình 4.1 Đồ thị ảnh hưởng bậc thông số chế độ cắt đến độ nhám mài trục vít Acsimet thép 35CrMo 103 Hình 4.2 Đồ thị ảnh hưởng bậc hai thông số chế độ cắt đến độ nhám mài trục vít Acsimet thép 35CrMo 104 Hình 4.3 Đồ thị ảnh hưởng chéo thông số chế độ cắt đến độ nhám mài trục vít Acsimet thép 35CrMo 104 Hình 4.4 Biểu đồ ảnh hưởng thông số chế độ cắt đến độ nhám R a mài thép 35CrMo 105 Hình 4.5 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng thông số n, S tới độ nhám R a mài thép 35CrMo 106 Hình 4.6 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng thông số n, v tới độ nhám Ra mài thép 35CrMo 106 Hình 4.7 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng thông số S, v tới độ nhám R a mài thép 35CrMo 107 Hình 4.8 Biểu đồ so sánh kết dự đốn với kết thực nghiệm tiêu R a mài thép Luận văn ths Kinh tế 35CrMo 108 Hình 4.9 Đồ thị tối ưu hóa hàm mục tiêu độ nhám Ra mài thép 35CrMo 108 Hình 4.10 Cân điện tử 110 Hình 4.11 Đồ thị ảnh hưởng bậc thông số chế độ cắt đến lượng tiêu hao đá mài trục vít Acsimet mài thép 35CrMo .113 Hình 4.12 Đồ thị ảnh hưởng bậc hai thông số chế độ cắt đến lượng tiêu hao đá mài trục vít Acsimet mài thép 35CrMo .113 Hình 4.13 Đồ thị ảnh hưởng chéo thông số chế độ cắt đến lượng tiêu hao đá mài trục vít Acsimet mài thép 35CrMo 113 Hình 4.14 Biểu đồ ảnh hưởng thông số chế độ cắt đến lượng tiêu hao đá mài thép 35CrMo 115 Hình 4.15 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng thông số n, S tới lượng hao đá mài thép 35CrMo 115 Hình 4.16 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng thông số n,v tới lượng hao đá mài thép 35CrMo 115 Hình 4.17 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng thông số S, v tới lượng hao đá thép 35CrMo 116 Hình 4.18 biểu đồ so sánh kết dự đoán với kết thực nghiệm tiêu mài thép 35CrMo 116 Hình 4.19 Đồ thị tối ưu hóa hàm mục tiêu lượng tiêu hao đá mài thép 35CrMo 117 Hình 4.20 Ảnh hưởng S v đến Ra mài thép 38CrMo .121 Hình 4.21 Ảnh hưởng n v đến Ra mài thép 38CrMo .122 Hình 4.22 Ảnh hưởng n S đến Ra mài thép 38CrMo .122 Hình 4.23 Ảnh hưởng S v đến ktd mài thép 38CrMo .124 Hình 4.24 Ảnh hưởng n v đến ktd mài thép 38CrMo .124 Hình 4.25 Ảnh hưởng n S đến ktd mài thép 38CrMo .125 Hình 4.26 Ảnh hưởng S v đến Ra mài thép 40Cr 127 Hình 4.27 Ảnh hưởng n v đến Ra mài thép 40Cr 127 Hình 4.28 Ảnh hưởng n S đến Ra mài thép 40Cr 128 Hình 4.29 Ảnh hưởng S v đến ktd mài thép 40Cr 128 Luận văn ths Kinh tế Hình 4.30 Ảnh hưởng n v đến ktd mài thép 40Cr 129 Hình 4.31 Ảnh hưởng n S đến ktd mài thép 40Cr 129 Hình 4.32 Quá trình đo vết tiếp xúc 133 Hình 4.33 Mẫu kiểm tra vết tiếp xúc chưa mài 135 Hình 4.34 Quá trình hình thành vết tiếp xúc chưa mài 135 Hình 4.35 Thơng số đo vết tiếp xúc chưa mài 136 Hình 4.36 Quá trình tạo vết bánh vít chưa nhiệt luyện .136 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Công thức tính trục vít bánh vít ăn khớp với trục vít Acsimet 24 Bảng 2.2 Các phương án cắt trục vít bánh vít .26 Bảng 2.3 Lượng dư (mm) mài trục vít hình trụ (lượng dư phía) 30 Bảng 2.4 Tỷ lệ nhỏ phần gốc vật liệu mài, % .38 Bảng 2.5 Phạm vi sử dụng dụng cụ hạt mài có độ hạt khác 38 Bảng 2.6 Độ hạt bột mài 40 Bảng 2.7 Sự phụ thuộc sai số tương đối Δtα / tα vào tỷ số r / τ góc α 46 Bảng 3.1 Thành phần hoá học thép 76 Bảng 3.2 Thơng số hình học trục vít 79 Bảng 3.2 Tiêu chuẩn bảng vết tiếp xúc 81 Bảng 3.3 Tiêu chuẩn vết tiếp xúc 81 Bảng 3.4 Tiêu chuẩn độ xác lắp ghép truyền trục vít (khơng điều chỉnh) 82 Bảng 3.5 Cấp nhẵn bóng bề mặt mài 84 Luận văn ths Kinh tế Bảng 4.1 Giá trị mức thơng số thí nghiệm khởi đầu 99 Bảng 4.2 Giá trị mức thơng số thí nghiệm bề mặt tiêu .99 Bảng 4.3 Ma trận thí nghiệm giá trị yếu tố thí nghiệm 100 Bảng 4.4 Ma trận thực nghiệm kết tính tốn sau đo tiêu 101 Bảng 4.5 Kết phân tích phương sai hàm mục tiêu Ra 102 Bảng 4.6 Giá trị tối ưu hóa thơng số chế độ cắt giá trị hàm mục tiêu Ra mài thép 35CrMo 109 Bảng 4.7 Kết phân tích phương sai hàm mục tiêu Ra mài thép 35CrMo 112 Bảng 4.8 Giá trị tối ưu hóa thơng số chế độ cắt giá trị hàm mục tiêu k td mài thép 35CrMo 117 Bảng 4.9: Kết đo thực nghiệm thép 38CrMo 119 Bảng 4.10 Kết đo độ nhám Ra sau thí nghiệm 120 Bảng 4.11 Kết đo độ nhám ktd sau thí nghiệm 122 Bảng 4.12 Kết tối ưu hoá mài thép 35CrMo 38CrMo 125 Bảng 4.13 Ma trận thực nghiệm kết tính toán sau đo tiêu 125 Bảng 4.14 Kết tối ưu hoá mài thép 40 Cr, 38CrMo 35CrMo 129