Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến mòn dao và độ chính xác gia công khi phay mặt cong lõm trên vật liệu SKD61 bằng dao phay cầu Cacbit phủ tin

Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN THÁI BÌNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN MÒN DAO VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG KHI PHAY MẶT CONG LÕM TRÊN VẬT LIỆU SKD61 BẰNG DAO PHAY CẦU CACBIT PHỦ TIN Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Thái Nguyên - 2013 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ HV: NGUYỄN THÁI BÌNH 1 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Nguyễn Văn Hùng, chƣa đƣợc sử dụng cho bất kỳ một khóa luận tốt nghiệp nào khác. Theo hiểu biết cá nhân, chƣa có tài liệu khoa học nào tƣơng tự đƣợc công bố, trừ những thông tin tham khảo đƣợc trích dẫn. Tháng 5 năm 2013. Nguyễn Thái Bình LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ HV: NGUYỄN THÁI BÌNH 2 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hƣớng dẫn khoa học của tôi, TS. Nguyễn Văn Hùng, ngƣời đã tận tình chỉ bảo, động viên và giúp đỡ cho tôi rất nhiều trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp. Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí và Bộ môn Chế tạo máy Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện để tôi đƣợc tham gia và hoàn thành khóa học này. Lòng biết ơn chân thành tôi xin bày tỏ gia đình tôi, vì tất cả những gì mà mọi ngƣời đã dành cho tôi. Mọi ngƣời đã chăm sóc, động viên tôi trong suốt thời gian tôi sống, học tập và làm luận văn. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo, các bạn bè, đồng nghiệp trong trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên đã hỗ trợ và giúp đỡ trong thời gian học tập của tôi. LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ HV: NGUYỄN THÁI BÌNH 3 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ MỤC LỤC Nội dung Trang DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH 6 DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU 10 PHẦN I: MỞ ĐẦU 11 1. Tính cấp thiết của đề tài 11 2. Đôi tƣợng nghiên cứu 12 3. Mục đích nghiên cứu 12 4. Nội dung nghiên cứu 12 5. Phƣơng pháp nghiên cứu 12 6. Ý nghĩa của đề tài 13 6.1. Ý nghĩa khoa học 13 6.2. Ý nghĩa thực tiễn 13 PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 14 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DAO PHAY CẦU 14 1.1. Khả năng ứng dụng của dao phay cầu. 14 1.2. Kết cấu và thông số hình học của dao phay cầu 16 1.2.1. Các dạng kết cấu của dao phay cầu 16 1.2.1.1. Dao phay cầu liền khối 16 1.2.1.2. Dao cầu ghép mảnh 17 1.2.2. Thông số hình học của dao phay cầu 20 1.3. Đặc điểm quá trình cắt của dao phay cầu 21 1.3.1. Cơ chế cắt của dao phay cầu 21 1.3.2. Kết cấu phần cắt của dao phay cầu 22 1.3.3. Sự hình thành bề mặt gia công 25 1.3.4. Xác định chiều cao nhấp nhô h th 26 1.3.5. Vận tốc cắt khi phay 27 1.3.6. Sự hình thành phoi và thông số hình học của phoi khi phay bằng dao phay cầu 28 1.4. Nghiên cứu về dao phay cầu trƣớc đây. 29 1.4.1. Điều kiện để tránh cắt ở đỉnh dao 29 1.4.2. Giá trị đánh giá quá trình cắt 32 1.5. Kết luận chƣơng 33 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ HV: NGUYỄN THÁI BÌNH 4 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ CHƢƠNG 2: MÒN VÀ TUỔI BỀN CỦA DAO PHAY CẦU 34 2.1. Mòn và tuổi bền dao phay cầu 34 2.1.1. Mòn dụng cụ cắt 34 2.1.1.1. Khái niệm chung về mòn 34 2.1.1.2. Mòn dụng cụ cắt: 35 2.1.1.3. Mòn dụng cụ phủ bay hơi 40 2.1.2.4. Cách xác định mòn dụng cụ cắt 41 2.1.2.5. Ảnh hƣởng của mòn dụng cụ đến chất lƣợng bề mặt gia công 43 2.1.1.6. Mòn của dao phay cầu phủ 44 2.1.2. Tuổi bền dụng cụ cắt 44 2.1.2.1. Khái niệm chung về tuổi bền của dụng cụ cắt 44 2.1.2.2. Các nhân tố ảnh hƣởng đến tuổi bền của dụng cụ cắt 45 2.1.2.3. Phƣơng pháp xác định tuổi bền dụng cụ cắt 48 2.1.2.4. Tuổi bền của dao phay cầu phủ 50 2.2. Cơ sở vật lý quá trình cắt bằng dao phay cầu 51 2.2.1. Biến dạng và quá trình hình thành phoi 51 2.2.2. Các thành phần lực cắt 52 2.3. Kết luận chƣơng 54 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN MÒN DAO VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG KHI PHAY MẶT CONG LÕM TRÊN VẬT LIỆU SKD61 BẰNG DAO PHAY CẦU CACBIT PHỦ TiN 55 3.1. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm. 55 3.1.1. Cơ sở lý thuyết. 55 3.1.1.1. Thực nghiệm tối ƣu hoá. 55 3.1.1.2. Tiến trình tối ƣu hoá 55 3.1.1.3. Mức độ phù hợp của mô hình 56 3.1.1.4. Kế hoạch thí nghiệm bề mặt chỉ tiêu 56 3.1.1.5. Các nguyên tắc cơ bản của quy hoạch thực nghiệm 57 3.1.1.6. Phƣơng pháp đo và tổng hợp kết quả đo 58 3.1.2. Thiết kế thí nghiệm 59 3.1.2.1.Máy thí nghiệm 59 3.1.2.2. Dụng cụ cắt thí nghiệm 59 3.1.2.3. Phôi 60 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ HV: NGUYỄN THÁI BÌNH 5 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 3.1.2.4.Dụng cụ đo kiểm 61 3.1.3. Điều kiện biên 61 3.2. Thực nghiệm để xác định quan hệ giữa tuổi bền và chế độ cắt khi gia công thép hợp kim SKD61 bằng dao phay cầu phủ TiN. 61 3.2.1. Nội dung: 61 3.2.2. Các thông số đầu vào của thí nghiệm 62 3.2.3. Các hàm mục tiêu khi gia công thép hợp kim SKD61 bằng dao phay đầu cầu phủ TiN. 63 3.2.4. Chọn dạng hàm hồi quy. 63 3.2.5. Xây dựng ma trận thí nghiệm. 63 3.2.6. Tiến hành thí nghiệm 64 3.3. Xử lý kết quả thực nghiệm 71 3.3.1. Phân tích và đánh giá các thành phần lực cắt. 71 3.3.2. Phân tích số liệu thực nghiệm với hàm mục tiêu lƣợng mòn Hs. 73 3.3.3. Phân tích số liệu thực nghiệm với hàm mục tiêu độ chính xác  . 77 3.4. Kết luận chƣơng 3. 80 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 81 PHỤ LỤC 84 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ HV: NGUYỄN THÁI BÌNH 6 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH TT hình Nội dung Trang 1.1 Sơ đồ làm việc của dao phay cầu 15 1.2 Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao phay cầu liền khối 17 1.3 Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký hiệu SRFHSMW, SRFHSLW và mảnh ghép ký hiệu SRFT 18 1.4 Hình dạng của thân dao ký hiệu SRM dùng để ghép nhiều mảnh cắt 18 1.5 Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký hiệu SRM và mảnh ghép 19 1.6 Thông số hình học cơ bản của dao phay cầu 20 1.7 Sơ đồ chạy dao: a- Sơ đồ chạy dao ngang; b- Sơ đồ chạy dao đứng 21 1.8 Mòn của dao cầu các bit phủ TiAlN khi gia công thép HPM1 độ cứng HRC 38-42 22 1.9 Các bề mặt đƣợc hình thành trên phần cắt của dao phay cầu 22 1.10 Phƣơng pháp 3D-CAD mô phỏng lƣỡi cắt của dao phay đầu cầu 23 1.11 Mô tả quá trình cắt 24 1.12 Biên dạng của lƣỡi cắt 24 1.13 Phay mặt cong phức tạp bằng dao phay cầu 25 1.14 Ảnh chụp bề mặt chi tiết gia công 27 1.15 Sơ đồ xác định chiều cao nhấp nhô h th khi gia công bằng dao phay cầu 26 1.16 Sơ đồ tính vận tốc cắt của dao phay cầu 27 1.17 Thông số hình học của phoi khi phay bằng dao phay cầu 28 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ HV: NGUYỄN THÁI BÌNH 7 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 1.18 Tiết diện của phoi phụ thuộc vào góc  28 1.19 Hình ảnh của phoi khi không có biến dạng 28 1.20 Phƣơng thức chuyển dao khi phay bằng dao phay cầu 30 1.21 Hình chiếu bằng của phoi khi dao tiến với một số giá trị θy 30 2.22 Quan hệ giữa giá trị đánh giá E d và góc quay của lƣỡi cắt trong trƣờng hợp phay thuận 32 2.23 Quan hệ giữa góc nghiêng phoi và giá trị đánh giá E dmax 32 2.1 Mòn mặt sau 36 2.2 Mòn mặt trƣớc 36 2.3 Mòn cả mặt sau và mặt trƣớc 36 2.4 Mòn mũi dao 37 2.5 Mô hình mòn dụng cụ cắt 37 2.6 Sơ đồ thể hiện 3 giai đoạn mòn mặt trƣớc của dụng cụ thép gió phủ TiN 40 2.7 Quan hệ giữa một số dạng mòn của dụng cụ hợp kim cứng với thể tích 41 2.8 Các thông số đặc trƣng cho mòn mặt trƣớc và mặt sau 42 2.9 Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến mòn mặt trƣớc và mặt sau 45 2.10 Quan hệ V.T-V và V.T.a khi cắt thép 40Cr bằng dao T15K6 46 2.11 (a) Quan hệ tuổi bền của dao thép gió phủ PVD theo vận tốc cắt dao tiện (b) dao phay mặt đầu dùng để phay thép cácbon tôi cải thiện. 47 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ HV: NGUYỄN THÁI BÌNH 8 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 2.12 Quan hệ giữa thời gian, tốc độ và độ mòn của dao 48 2.13 Quan hệ giữa tốc độ cắt V và tuổi bền T của dao 48 2.14 Quan hệ giữa V và T (đồ thị lôgarit) 49 2.15 Sơ đồ hóa miền tạo phoi 50 2.16 Miền tạo phoi ở các vận tốc khác nhau 50 2.17 Các thành phần lực cắt 52 3.1 Sơ đồ thí nghiệm K= 2 2 ; (b) 4 thí nghiệm dọc trục và 1 thí nghiệm trung tâm; (c) Thí nghiệm CCD 56 3.2 Sơ đồ xác định sai số gia công  58 3.3 Gia công trên trung tâm gia công VMC-85S 64 3.4 Xác định sai số bề mặt gia công trên CMM-C544 64 3.5 Hình ảnh SEM chụp mặt sau một số lƣỡi cắt 65 3.6 Xác định các thành phần lực cắt trong quá trình gia công 65 3.7 Sơ đồ các thành phần lực cắt tác dụng lên lƣỡi cắt 70 3.8 Nhập số liệu thí nghiệm lƣợng mòn Hs 72 3.9 Kết quả phân tích số liệu thí nghiệm lƣợng mòn Hs 72 3.10 Bề mặt chỉ tiêu quan hệ giữa vận tốc, lƣợng chạy dao với lƣợng mòn 74 3.11 Biểu đồ đƣờng mức quan hệ giữa vận tốc, lƣợng chạy dao với lƣợng mòn 74 3.12 Nhập số liệu thí nghiệm sai số gia công 76 3.13 Kết quả phân tích số liệu thí nghiệm sai số gia công  76 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ HV: NGUYỄN THÁI BÌNH 9 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 3.14 Bề mặt chỉ tiêu quan hệ giữa vận tốc, lƣợng chạy dao với sai số gia công . 78 3.15 Biểu đồ đƣờng mức quan hệ giữa vận tốc, lƣợng chạy dao với sai số gia công 78 [...]... lý khi gia công bằng dao phay cầu Chính vì vậy việc Nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số chế độ cắt đến mòn dao và độ chính xác gia công khi phay mặt cong lõm trên vật liệu SKD61 bằng dao phay cầu hợp kim phủ TiN là cần thiết để áp dụng vào sản xuất tại Việt Nam nhằm cải thiện chất lƣợng quá trình cắt CHƢƠNG 2: MÒN VÀ TUỔI BỀN CỦA DAO PHAY CẦU 2.1 Mòn và tuổi bền dao phay cầu 2.1.1 Mòn dụng cụ cắt. .. kim phủ TiN 3 Mục đích nghiên cứu - Đánh giá ảnh hƣởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dao phay cầu hợp kim phủ TiN, độ chính xác gia công và chất lƣợng bề mặt khi gia công thép hợp kim SKD61 - Đƣa ra các chỉ dẫn công nghệ cho ngƣời sử dụng dao phay cầu hợp kim phủ TiN 4 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tông quan về quá trình cắt của dao phay cầu - Nghiên cứu lý thuyết cơ sở vật lý quá trình cắt của dao. .. 6 Ý nghĩa của đề tài 6.1 Ý nghĩa khoa học - Nghiên cứu tình trạng mòn, quá trình mòn và nguyên nhân mòn của dao phay cầu phủ TiN khi gia công thép SKD61 - Xây dựng đƣợc phƣơng trình hồi quy mô tả quan hệ giữa các thông số của chế độ cắt với mòn của dao phay cầu phủ TiN khi gia công thép hợp kim SKD61 độ cứng 40 ÷ 50 HRC Với các mục tiêu tăng năng suất, độ chính xác gia công và tuổi bền của dao đề tài... chính xác gia công bằng dao phay đầu cầu [10], Tạo hình bề mặt gia công khi phay bằng dao phay đầu cầu [11], Rung động khi cắt bằng dao phay đầu cầu [12] HV: NGUYỄN THÁI BÌNH Số hóa bởi trung tâm học liệu 15 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Quá trình cắt bằng dao phay cầu có cơ chế gia công rất phức tạp vì lƣỡi cắt của dao phay đƣợc bố trí trên mặt cầu Khi. .. chính xác gia công khi phay mặt cong lõm trên vật liệu SKD61 bằng dao phay cầu hợp kim phủ TiN HV: NGUYỄN THÁI BÌNH Số hóa bởi trung tâm học liệu 11 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ 2 Đôi tƣợng nghiên cứu - Các thông số công nghệ quá trình phay thép SKD61 bằng dao phay cầu - Vật liệu gia công là thép hợp kim SKD61 độ cứng 40÷50 HRC - Dao phay cầu hợp... lƣỡi cắt không đều, biến dạng phoi, hiện tƣợng chèn ép phoi  Lƣỡi cắt mòn không đều Giảm độ chính xác gia công Từ việc phân tích đặc điểm quá trình cắt bằng dao phay cầu và các nghiên cứu trƣớc đây về dao phay cầu cũng nhƣ xu hƣớng sử dụng dao phay cầu trên các trung tâm gia công 5 trục để gia công chính xác các bề mặt phức tạp Đã đặt ra vấn đề cần tập trung nghiên cứu đó là cơ chế cắt và quá trình vật. .. dao phay cầu (a) Trƣờng hợp cắt ở đỉnh dao, (b) Trƣờng hợp tránh cắt ở đỉnh dao Nhƣng quá trình phay bằng dao phay đầu cầu rất phức tạp bởi vì quá trình cắt gián đoạn và chiều dầy cắt thay đổi trong suốt quá trình cắt Mặc dù cơ chế cắt bằng dao phay đầu cầu đầu cầu đƣợc rất nhiều bài báo nhƣ : Điều khi n lực cắt không đổi cho quá trình gia công khuôn mẫu bằng dao phay đầu cầu[ 9], Đo lực cắt và độ chính. .. của dao phay cầu - Nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số chế độ cắt đến mòn của phần cắt dao phay cầu hợp kim phủ TiN khi gia công thép SKD61 5 Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết về quá trình cắt của dao phay cầu - Tiến hành thực nghiệm - Phân tích số liệu thực nghiệm - Xử lý số liệu và xây dựng các mô hình hồi quy - Phân tích kết quả HV: NGUYỄN THÁI BÌNH Số hóa bởi trung tâm học liệu 12... tham ra của khu vực này vào quá trình cắt gọt Khi gia công trên máy CNC-3D vị trí tƣơng đối giữa dụng cụ cắt là rất quan trọng để đạt đƣợc chất lƣợng bề mặt tối ƣu và tuổi thọ của dụng cụ cắt lớn nhất Hình1.8: Mòn của dao cầu các bit phủ TiAlN khi gia công thép HPM1 độ cứng HRC 38-42 [13] 1.3.2 Kết cấu phần cắt của dao phay cầu Hình 1.9 là kết cấu phần cắt của dao phay đầu cầu, gồm có các bề mặt: Mặt trƣớc,... chất lƣợng bề mặt gia công Thông thƣờng đƣợc sử dụng theo sơ đồ hình 1.7a Quá trình cắt gọt của phần bán cầu trên dao là rất phức tạp Bởi vì lƣỡi cắt đƣợc xác định trên mặt cầu Khi gia công bề mặt cong thì tuổi thọ của dao phụ thuộc vào dạng của bề mặt (vì dạng của bề mặt sẽ quyết định vị trí tham ra cắt thực – nơi xẩy ra quá trình phá huỷ) Khi xem xét khả năng cắt của phần đầu cầu trên dao có thể nhận . NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN MÒN DAO VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG KHI PHAY MẶT CONG LÕM TRÊN VẬT LIỆU SKD61 BẰNG DAO PHAY CẦU CACBIT PHỦ TiN 55 3.1. Phƣơng pháp nghiên cứu. SKD61 đó là: Nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số chế độ cắt đến mòn dao và độ chính xác gia công khi phay mặt cong lõm trên vật liệu SKD61 bằng dao phay cầu hợp kim phủ TiN LUẬN VĂN THẠC. Dao phay cầu hợp kim phủ TiN 3. Mục đích nghiên cứu - Đánh giá ảnh hƣởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dao phay cầu hợp kim phủ TiN, độ chính xác gia công và chất lƣợng bề mặt khi gia công