ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi phay cứng vật liệu skd61

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM - 0- ðẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ðẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ðỘ CẮT ðẾN ðỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY CỨNG VẬT LIỆU SKD61 PHAN THỊ HƯƠNG THÁI NGUYÊN – 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM - 1- ðẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ðẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ðỘ CẮT ðẾN ðỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY CỨNG VẬT LIỆU SKD61 Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số: 60.52.04 Học Viên: PHAN THỊ HƯƠNG Người HD Khoa học : TS. NGUYỄN VĂN DỰ NGƯỜI HD KHOA HỌC HỌC VIÊN THỰC HIỆN TS. Nguyễn Văn Dự Phan Thị Hương BAN GIÁM HIỆU KHOA SAU ðẠI HỌC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM - 2- LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam đoan các kết quả được trình bày trong luận văn này là hoàn toàn do bản thân thực hiện. Những kết quả này, theo hiểu biết của cá nhân tôi, chưa từng được công bố trên tài liệu khoa học nào, ngoài những thông tin tham khảo được trích dẫn. Thái nguyên, tháng 08 năm 2010 Phan Thị Hương Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM - 3- LỜI CÁM ƠN Để có được kết quả của đề tài trong trình bày trong luận văn này, trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến sỹ Nguyễn Văn Dự, giáo viên hướng dẫn khoa học của tôi, người 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 trân trọng cám ơn Ban giám hiệu trường Cao Đẳng công nghiệp Việt Đức đã tạo điều kiện để tôi được tham gia và hoàn thành khóa học này. Cám ơn Ban giám đốc và các cán bộ nhân viên công ty TNHH Vạn Xuân đã giúp đỡ tôi trong việc chuẩn bị mẫu thí nghiệm. Xin được cám ơn tập thể giáo viên khoa Cơ khí Cắt gọt, trường Cao đẳng công nghiệp Việt Đức đã giúp đỡ tôi trong việc gia công các mẫu thí nghiệm. Tôi cũng xin cám ơn anh Vũ Xuân Thoàn và tập thể cán bộ nhân viên phòng quản lý chất lượng công ty TNHH NN MTV DIEZEN Sông công đã tạo điều kiện giúp tôi đo kiểm các mẫu sau mỗi bước thí nghiệm. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng cám ơn các thầy cô giáo, các bạn bè, đồng nghiệp trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đã cùng thảo luận và hỗ trợ tôi trong suốt thời gian học tập. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM - 4- TÓM TẮT Luận văn này trình bày một nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của chế độ cắt đến năng suất gia công và độ nhám bề mặt khi phay cứng vật liệu SKD61. Đề tài tập trung đánh giá và giải quyết một vấn đề thực tế sản xuất đang đặt ra tại nhiều sơ sở sản xuất khuôn mẫu. Tuy phay cứng đang được sử dụng rộng rãi để gia công khuôn mẫu, nhưng thường đòi hỏi thêm nguyên công đánh bóng bề mặt khá tốn kém mới đạt yêu cầu. Sau khi phay và đánh bóng khuôn mẫu SKD61 có độ cứng 45 ÷ 48HRC, độ nhám Ra thường đạt được trong khoảng 0,63 đến 0,36 micromet (khảo sát tại Công ty DISOCO và công ty TNHH Vạn Xuân, Sông công). Kết quả của nghiên cứu của tác giả đã cho thấy có thể gia công cho độ nhám Ra thấp hơn 0,2 đến 0,3 micromet nhưng vẫn đạt năng suất cắt cao hơn so với thực tế ở cơ sở sản xuất. Khi chọn chế độ cắt phù hợp, phay cứng thậm chí có thể đạt độ nhám Ra cỡ 0,11 µm. Điều này cho phép việc ứng dụng phương pháp phay cứng thay cho mài và đánh bóng trong sản xuất khuôn mẫu trở nên khả quan hơn. Nghiên cứu được thực hiện bằng thực nghiệm. Thiết kế thí nghiệm toàn phần trên cơ sở ứng dụng phần mềm Minitab đã được triển khai để xây dựng các mô hình quan hệ giữa độ nhám bề mặt và năng suất cắt với các biến gia công bao gồm tốc độ cắt và lượng chạy dao. Hai biến này, qua phân tích thí nghiệm cho thấy, có ảnh hưởng mạnh nhất đến nhám bề mặt khi phay cứng. Các thí nghiệm leo dốc được thiết kế và triển khai nhằm khảo sát quan hệ vào-ra trong một dải chế độ cắt thông dụng. Phương pháp bề mặt chỉ tiêu (RSM) được ứng dụng để xây dựng mô hình xác định chế độ cắt tối ưu trong một phạm vi giá trị độ nhám nhất định. Mức độ phù hợp của mô hình dự đoán được phân tích bằng phương pháp phương sai (ANOVA). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM - 5- Các thí nghiệm được thực hiện trên máy CNC cho phép gia công với tốc độ cắt cao và độ cứng vững tốt, sử dụng dao phay ngón bốn lưỡi phủ PVD – TiAlN trong điều kiện tưới tràn. Kết quả cho thấy, quá trình gia công ổn định, cho thấy khả năng triển khai ứng dụng trên các hệ thống gia công tương tự. Phương pháp thực nghiệm tối ưu hoá đa mục tiêu đã xác định được dải chế độ cắt đồng thời thoả mãn cả hai yêu cầu về nhám bề mặt và thời gian gia công. Cách tiếp cận này có thể áp dụng cho các dạng gia công tương tự. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM - 6- MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cam đoan …………………………………………………………… 1 Lời cảm ơn ……………………………………………………………… 2 Tóm tắt …………………………………………………………………… 3 Mục lục …………………………………………………………………… 5 Danh mục các hình vẽ ………… ……………………………………… 8 Danh mục các bảng biểu ……………………………………… 10 Các ký hiệu viết tắt ……………………………………………………… 11 Chương I: GIỚI THIỆU ……………………………………………… 12 1.1. Tính cấp thiết của đề tài……………………… ……….………… 12 1.2. Mục tiêu và nội dung chính của đề tài ………………………….…. 14 1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu ………… ……………………………… 14 1.2.2. Nội dung nghiên cứu …………………………………………. 14 1.3. Phương pháp nghiên cứu …………………………………………. 15 1.3.1. Nghiên cứu thực nghiệm …………………………………… 15 1.3.2. Thiết kế thí nghiệm và xử lý kết quả …………………………. 16 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ………………………………… 17 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu ………………………………………… 17 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu ………………………………………… 18 1.5. Các kết quả chính đã đạt được …………………………………… 18 1.6. Bố cục luận văn ………………………………………………… 19 Chương II: TỔNG QUAN ……………………………………………… 20 2.1. Lý thuyết tổng quan về vật liệu khuôn mẫu SKD61 …………… 20 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM - 7- 2.2. Vai trò của vật liệu SKD61 trong ngành công nghiệp sản xuất khuôn mẫu ………………………………………………………. 21 2.3. Phay cứng vật liệu SKD61 và những lưu ý về chế độ cắt ……… 22 2.4. Các nghiên cứu gần đây về gia công cứng và nhám bề mặt khi phay cứng …………………………………………………………. 23 2.5. Mô hình quy hoạch thực nghiệm …………………………………. 25 2.5.1. Chọn các thông số đầu vào ………………………………… 27 2.5.2. Chọn chỉ tiêu đánh giá .……………………………………… 28 2.5.3. Qui hoạch trực giao toàn phần dạng 2 k …………………… 28 2.5.4. Quy hoạch thí nghiệm trực giao bậc hai CCD (Quy hoạch Box - Wilson) …………………………………………………… 30 2.5.5. Bài toán tối ưu không có điều kiện ràng buộc. ……………… 32 2.6. Kết luận chương ………………………………………………… 32 Chương III: THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM ………………………………. 33 3.1. Vật liệu, máy, dao …………. …………………………………… 33 3.1.1. Vật liệu thí nghiệm …………………………………………… 33 3.1.2. Máy gia công CNC …………………………………………… 35 3.1.3. Dụng cụ cắt …………………………………………………… 37 3.2. Thiết bị đo ……………………………………………………… 37 3.3. Thiết kế thí nghiệm …………….…………………………………. 39 3.3.1. Thiết kế thí nghiệm sơ bộ (2 k ) ……………………… ………. 39 3.3.2. Thiết kế thí nghiệm “leo dốc”. …… ………………………… 47 3.3.3. Thiết kế thí nghiệm RSM dạng CCD … ……………………. 48 3.4. Mẫu thí nghiệm và cách thu thập, nhập dữ liệu để xử lý. …… …. 53 3.4.1. Mẫu thí nghiệm ……………………………………………… 53 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM - 8- 3.4.2. Cách đo và lưu kết quả ………………………………………. 54 3.5. Kết luận chương. ……………….…………………………………. 54 Chương IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ………………………… 56 4.1. Mô tả mô hình quan hệ toán học ………………………………… 56 4.2. Thí nghiệm sơ bộ. ……….………………………………………… 58 4.2.1. Bảng thí nghiệm ……………… …………………………… 58 4.2.2. Phân tích hồi quy kết quả thí nghiệm sơ bộ ………………… 58 4.3. Thiết kế thí nghiệm xuống dốc. ……………………… ……… 60 4.4. Thiết kế thí nghiệm CCD …………………………………………. 64 4.3.1. Bảng ma trận thí nghiệm CCD ………………………………. 64 4.3.2. Phân tích hồi quy kết quả thí nghiệm CCD …………… …… 65 4.5.Tối ưu hoá hàm đa mục tiêu ……………………………………… 71 4.6. Thảo luận kết quả, so sánh với thực tế ……………………………. 76 4.7. Kết luận chương ……………….………………………………… 77 Chương V. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ………………………… 78 5.1. Các quả chính đã đạt được ……………… …………………… 78 5.2. Những khuyến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo ………………… 78 Tài liệu tham khảo …………………………………………………… 80 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM - 9- DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình Nội dung Trang Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm ……………………………. 26 Hình 2.2 So sánh thiết kế CCD và thiết kế Box-Behnken…………… 32 Hình 3.1 Máy phay CNC C-Tek KM80/D100………………………. 35 Hình 3.2 Thông số của dao phay SPSED4A………………………… 37 Hình 3.3 Máy phân tích quang phổ ARL 4360……………………… 38 Hình 3.4 Máy đo độ cứng Akashi AR 20 và máy đo độ nhám SJ201P 38 Hình 3.5 Cửa sổ tạo một thí nghiệm mới trong Minitab…………… 41 Hình 3.6 Cửa sổ menu và sub menu của Minitab .………………… 41 Hình 3.7 Hộp thoại chính lựa chọn các cức năng cần thiết của thí nghiệm khảo sát sơ bộ…………………………………… 41 Hình 3.8 Hộp thoại lựa chọn số thí nghiệm cần thiết ……………… 42 Hình 3.9 Hộp thoại lựa chọn loại thí nghiệm và số lần lặp lại của mỗi thí nghiệm …………………………………………… 43 Hình 3.10 Hộp thoại lựa chọn ngẫu nhiên hoá thí nghiệm …………… 44 Hình 3.11 Gia công trên máy CNC ………………………………… 47 Hình 3.12 Hộp thoại chính thiết kế thí nghiệm CCD ………………… 49 Hình 3.13 Hộp thoại lựa chọn khối sơ đồ khối thí nghiệm CCD …… 50 Hình 3.14 Mô hình thiết kế thí nghiệm CCD ………………………… 51 Hình 3.15 Hộp thoại lựa chọn kiểu nhập biến thí nghiệm ……………. 51 Hình 3.16 Hộp thoại chính tạo thiết kế bề mặt phản hồi …………… 51 Hình 3.17 Ngẫu nhiên hoá thí nghiệm CCD ………………………. 52 Hình 3.18 Mẫu thí nghiệm ……………………………………………. 53 Hình 3.19 Đo độ nhám bề mặt bằng máy đo SJ 201 P……………… 54 Hình 4.1 Phân tích hồi quy bậc 1 và ANOVA ……………………… 59 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn [...]... ñ nhám b m t khi phay c ng v t li u SKD61 T ñó tìm ra ñư c m t ch ñ c t phù h p v i thi t b , d ng c c t và yêu c u th c t ñ m b o các hàm m c tiêu theo yêu c u c th Tuy nhiên, trư c khi ti n hành thí nghi m c n ph i ñưa ra ñư c các y u t ñ u vào nh hư ng ñ n hàm m c tiêu ñ ra Trong ñ tài c a lu n văn này, các y u t ñư c tác gi ñưa vào ñ nghiên c u nh hư ng ñ n năng su t c t và ñ nhám b m t khi phay. .. nh hư ng l n ñ n ñ nhám b m t sau khi phay c ng SKD61 Thi t k thí nghi m theo theo phương pháp b m t ch tiêu (Response Surface Methodology) nh m tìm c c tr cho hàm m c tiêu là ñ nhám b m t sau gia công [9] Thu th p các d li u thí nghi m v ch ñ gia công v t li u SKD61 và kh o sát th c t ñ tìm ra kho ng th c nghi m ñ t m c tiêu c a ñ tài HDKH: TS Nguy n Văn D Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái... nào ñ c p ñ n V i v t li u làm khuôn SKD 61, có nghiên c u quan tâm ñ n nhám b m t và tu i b n dao khi khoan c ng [1] mà chưa ñánh giá quá trình phay Mô hình hóa các tham s t i ưu cũng ñã ñã ñư c phát tri n [2,7] nhưng ho c là cho v t li u khác [2], ho c cho quá trình phay m m [7] Trong khi ñó, t i nhi u cơ s s n xu t, quá trình phay c ng SKD 61 ñang ñư c v n hành ch y u theo kinh nghi m công nhân ch... Học liệu – Đại học Thái Nguyên HVTH: Phan Th Hương – K11 CNCTM http://www.lrc-tnu.edu.vn LU N VĂN TH C S K THU T CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGH CTM - 15- hư ng t i ñ i tư ng nghiên c u là th i gian c t và ñ nhám b m t sau khi gia công V i k t qu c a các thí nghi m cho phép ta xây d ng ñư c hàm y = f(x) Nghiên c u trong lu n văn này ñư c th c hi n nh m ñánh giá “ nh hư ng c a ch ñ c t ñ n ñ nhám b m t sau khi phay. .. M t s lưu ý v ch ñ c t khi phay c ng v t li u SKD61 ñư c nêu lên trong ph n 2.3 Khái quát nh ng nghiên c u g n ñây v phay c ng và ñ nhám b m t khi phay c ng trong ph n 2.4 Ti p theo, ph n 2.5 trình bày v m t s phương pháp và các mô hình quy ho ch th c nghi m Ph n cu i c a chương nêu lên nh ng k t lu n t ng k t chương 2.1 Lý thuy t t ng quan v v t li u SKD61: V t li u SKD 61 là thép h p kim gia công... c th là phương pháp phay c ng v t li u làm khuôn SKD61 (chương I) D a vào ñi u ki n th c ti n c a n n s n xu t trong nư c khi gia công các lo i v t li u khó gia công và ñi u ki n trang thi t b hi n có t i Vi t nam ð tài xây d ng nh ng ñi u ki n và nhi m v nghiên c u lý thuy t và th c nghi m v nh hư ng c a ch ñ c t t i năng su t c t và ñ nh n bóng b m t sau khi phay thép làm khuôn SKD61 có ñ c ng 45... nh hư ng ñ n nhám b m t ði u này c n ñư c ki m ch ng qua thí nghi m c a nghiên c u Các hàm m c tiêu c a quá trình phay ñư c xác ñ nh d a trên m c tiêu c a quá trình phay tinh ð m b o ñ chính xác c a các k t qu kh o sát Các s li u ño ñ c thu ñư c khi nghiên c u th c nghi m ñư c phân tích, x lý, lưu gi , hi n th … b ng máy tính v i các ph n m m hi n ñ i, tiên ti n T i ưu hoá ch ñ c t khi phay ñư c th... Học liệu – Đại học Thái Nguyên HVTH: Phan Th Hương – K11 CNCTM http://www.lrc-tnu.edu.vn LU N VĂN TH C S K THU T CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGH CTM - 21- Chương 2 T NG QUAN Trong toàn b chương 2 tác gi trình bày m t cách t ng quan v m t s v n ñ sau: Gi i thi u t ng quan v v t li u SKD61 trong ph n 2.1 Ph n 2.2 trình bày v vai trò c a v t li u SKD61 trong ngành s n xu t khuôn m u M t s lưu ý v ch ñ c t khi phay. .. ng v t li u SKD61 Qua ñó, xác ñ nh ch ñ c t t i ưu cho ch tiêu nhám b m t và th i gian gia công K t qu nghiên c u gi i quy t ñư c v n ñ th c t ñang ñ t ra là nâng cao ch t lư ng b m t trong gia công tinh khuôn m u sau nhi t luy n 1.2 M c tiêu và n i dung chính c a ñ tài: 1.2.1 M c tiêu nghiên c u: Trong ñ tài này, m c tiêu ch y u là nghiên c u v nh hư ng c a ch ñ c t ñ n ñ nhám b m t khi phay c ng v... thép SKD 61 Mác thép C SKD61 0.32 ÷ 0.42 Si Mn Cr Mo V 0.80 ÷ 1.2 < 0.50 4.5 ÷ 5.5 1 ÷ 1.5 0.8 ÷ 1.2 ð c ñi m c a v t li u này là thu c nhóm thép h p kim Crôm Molybden Vanadium gia công nóng, ñ ch ng mài mòn nóng cao, ñ dai nóng cao, truy n nhi t t t, không b n t khi nhi t cao, kích thư c n ñ nh sau khi nhi t luy n, ñ c ng sau khi nhi t luy n ñ t kho ng 53 HRC [17, 18, 19] V t li u SKD61 ñư c s HDKH: TS . hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi phay cứng vật liệu SKD 61. Các mục tiêu cụ thể gồm: 1. Xác định được các thông số chế độ cắt có ảnh hưởng và mức độ ảnh hưởng của chúng đến độ nhám bề. tích và sử lý dữ liệu của phần mềm Minitab để xác định ảnh hưởng của chế độ cắt đến năng suất và độ nhám bề mặt khi phay cứng vật liệu SKD61. Từ đó tìm ra được một chế độ cắt phù hợp với thiết. được thực hiện nhằm đánh giá ảnh hưởng của chế ñộ cắt ñến ñộ nhám bề mặt sau khi phay cứng vật liệu SKD61 . Qua đó, xác định chế độ cắt tối ưu cho chỉ tiêu nhám bề mặt và thời gian gia công.