so sánh chất lượng bề mặt gia công của thép ổ lăn suj2 nhiệt luyện khi gia công tinh lần cuối bằng phương pháp tiện cứng với phương pháp mài bằng đá mài al2o3

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP  LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CHẾ TẠO MÁY ĐỀ TÀI: "SO SÁNH CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG CỦA THÉP Ổ LĂN SUJ2 NHIỆT LUYỆN KHI GIA CÔNG TINH LẦN CUỐI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TIỆN CỨNG VỚI PHƯƠNG PHÁP MÀI BẰNG ĐÁ MÀI AL 2 O 3 " NGUYỄN XUÂN TIẾN THÁI NGUYÊN - 2011 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP  THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: SO SÁNH CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG CỦA THÉP Ổ LĂN SUJ2 NHIỆT LUYỆN KHI GIA CÔNG TINH LẦN CUỐI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TIỆN CỨNG VỚI PHƯƠNG PHÁP MÀI BẰNG ĐÁ MÀI AL 2 O 3 Học Viên: Nguyễn Xuân Tiến Lớp: CHK12 CTM Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy HDKH: PGS.TS. Nguyễn Đình Mãn GIÁM HIỆU KHOA SAU ĐẠI HỌC CB HƯỚNG DẪN PGS.TS. Nguyễn Đình Mãn HỌC VIÊN Nguyễn Xuân Tiến THÁI NGUYÊN - 2011 1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Đình Mãn và chỉ tham khảo các tài liệu đã được liệt kê. Tôi không sao chép công trình của các cá nhân khác dưới bất cứ hình thức nào, nếu có tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Người cam đoan Nguyễn Xuân Tiến 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin được cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Đình Mãn - Thầy hướng dẫn khoa học của tôi về sự định hướng đề tài, sự hướng dẫn của thầy trong việc tiếp cận và khai thác các tài liệu tham khảo cũng như những chỉ bảo trong quá trình tôi viết luận văn. Tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn đến thầy giáo TS. Ngô Cường về sự tư vấn của thầy trong quá trình tôi làm thí nghiệm và viết luận văn. Tôi cũng muốn cảm ơn thầy Dương Văn Oanh – Trưởng bộ môn Cắt gọt - Khoa Đào tạo nghề – Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật cùng các thầy, cô giáo trong bộ môn đã dành cho tôi những điều kiện thuận lợi nhất, giúp tôi hoàn thành nghiên cứu của mình. Cuối cùng tôi muốn bày tỏ lòng cảm ơn đối với gia đình tôi, các thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp đã ủng hộ và động viên tôi trong suốt quá trình làm luận văn này. Tác giả Nguyễn Xuân Tiến 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN 1 LỜI CẢM ƠN 2 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 6 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 7 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 7 PHẦN MỞ ĐẦU 8 1. Tính cấp thiết của đề tài 9 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 11 2.1. Ý nghĩa khoa học 11 2.2. Ý nghĩa thực tiễn 12 3. Đối tượng, mục đích, phương pháp, nội dung nghiên cứu 12 3.1. Đối tượng nghiên cứu 12 3.2. Mục đích nghiên cứu 12 3.3. Phương pháp nghiên cứu 12 3.4. Nội dung nghiên cứu 13 Chƣơng 1.TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG CƠ 14 1.1. Chất lượng bề mặt gia công cơ 14 1.2. Các thông số đánh giá chất lượng bề mặt gia công cơ 14 1.2.1. Độ nhám bề mặt 14 1.2.2. Độ sóng bề mặt 17 1.2.3. Tính chất cơ lý lớp bề mặt sau gia công cơ 18 1.2.3.1. Hiện tượng biến cứng của lớp bề mặt 18 1.2.3.2. Ứng suất dư trong lớp bề mặt 20 1.3. Các phương pháp đánh giá chất lượng bề mặt gia công cơ 22 1.3.1. Phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt 22 1.3.2. Phương pháp đánh giá mức độ, chiều sâu lớp biến cứng và ứng suất dư 23 1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công cơ 24 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.4.1. Ảnh hưởng của các thông số hình học của dụng cụ cắt 24 1.4.2. Ảnh hưởng của tốc độ cắt 25 1.4.3 . Ảnh hưởng của lượng chạy dao 26 1.4.4. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt 27 1.4.5. Ảnh hưởng của vật liệu gia công 27 1.4.6. Ảnh hưởng của rung động của hệ thống công nghệ 27 1.4.7. Ảnh hưởng của độ cứng vật liệu gia công 27 1.4.8. Ảnh hưở ng đế n lớ p biế n cứ ng bề mặ t 28 1.5. Kết luận Chương 1 29 Chƣơng 2. CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG KHI TIỆN BẰNG MẢNH DAO CBN VÀ MÀI BẰNG ĐÁ MÀI AL 2 O 3 30 2.1. Chất lượng bề mặt gia công khi tiện cứng 30 2.1.1. Đặc điểm của quá trình tạo phoi khi tiện cứng 30 2.1.2. Lực cắt khi tiện 31 2.1.2.1. Lực cắt khi tiện và các thành phần lực cắt 31 2.1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt khi tiện 32 2.2. Chất lượng bề mặt gia công khi mài 35 2.2.1. Chất lượng bề mặt gia công bằng phương pháp mài 35 2.2.1.1. Đặc điểm của quá trình mài 35 2.2.1.2. Chất lượng bề mặt gia công bằng phương pháp mài 36 2.2.2. Các yếu tố đặc trưng của chất lượng bề mặt gia công bằng phương pháp mài 36 2.2.2.1. Độ nhám bề mặt và các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt 36 2.2.2.2. Độ sóng bề mặt và các yếu tố ảnh hưởng tới độ sóng bề mặt 38 2.2.2.3. Cấu trúc lớp kim loại bề mặt và các yếu tố ảnh hưởng tới cấu trúc lớp kim loại bề mặt 39 2.3. Các phương pháp đánh giá chất lượng bề mặt gia công khi tiện cứng và mài 41 2.3.1.Các phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt gia công 41 2.3.2. Phương pháp đánh giá cấu trúc lớp kim loại bề mặt gia công 42 2.4. Kết luận Chương 2 42 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Chƣơng 3.THỰC NGHIỆM SO SÁNH CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG CỦA THÉP Ổ LĂN SUJ2 NHIỆT LUYỆN KHI GIA CÔNG TINH LẦN CUỐI BẰNG PHƢƠNG PHÁP TIỆN CỨNG BẰNG MẢNH CBN VỚI PHƢƠNG PHÁP MÀI BẰNG ĐÁ AL 2 O 3 43 3.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm 43 3.2. Hệ thống thí nghiệm 43 3.2.1. Yêu cầu đối với hệ thống thí nghiệm 43 3.3.2. Sơ đồ thí nghiệm 43 3.3.3. Máy thí nghiệm 44 3.3.4. Dao tiện 45 3.3.5. Đá mài 46 3.3.6. Vật liệu thí nghiệm 47 3.3.8. Tưới nguội 48 3.3.10. Chế độ cắt 48 3.3.11. Thiết bị đo 48 3.4. Kết quả và thảo luận 48 3.4.1. Hình thái bề mặt gia công 48 3.4.2. Nhám bề mặt gia công 52 3.4.3. Cấu trúc tế vi lớp kim loại bề mặt gia công 53 3.5. Kết luận Chương 3 55 KẾT LUẬN CHUNG 56 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT A p : Chiều dày phoi K bd : Mức độ biến dạng của phoi trong miền tạo phoi M ms : Mức độ biến dạng của phoi do ma sát với mặt trước của dao K f : Mức độ biến dạng của phoi θ : Góc trượt γ: Góc trước của dao P X : Lực chiều trục khi tiện P Y : Lực hướng kính khi tiện P Z : Lực tiếp tuyến khi tiện S: Lượng chạy dao (mm/vòng) t : Chiều sâu cắt (mm) v : Vận tốc cắt (m/phút) c: Nhiệt dung riêng Φ: Góc tạo phoi K: Hệ số thẩm nhiệt Ra, Rz: Độ nhám bề mặt V đ : Tốc độ của đá mài t : Chiều sâu khi mài D e : Đường kính tương đương của đá mài a z : Chiều sâu cắt của một hạt mài S d : Lượng chạy dao dọc S sđ : Lượng chạy dao dọc khi sửa đá t sđ : Chiều sâu cắt khi sửa đá : Hệ số truyền nhiệt T m : Nhiệt cắt Q: Lưu lượng tưới  m : Nồng độ dung dịch 7 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TT Bảng số Nội dung Trang 1 Bảng 1.1 Các giá trị R a , R z và chiều dài chuẩn l ứng với các cấp độ nhám bề mặt 16 2 Bảng 1.2 Mức độ và chiều sâu lớp biến cứng của các phương pháp gia công cơ 18 3 Bảng 3.1 Tỷ lệ các nguyên tố của thép SUJ2 47 4 Bảng 3.2 Kí hiệu tương đương mác thép SUJ2 của các nước 47 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ TT Hình số Nội dung Trang 1 Hình 1.1 Độ nhám bề mặt. 14 2 Hình 1.2 Quan hệ giữa bán kính mũi dao và chiều sâu lớp biến cứng với các lượng chạy dao khác nhau (khi dao chưa bị mòn) 19 3 Hình 1.3 Quan hệ giữa vận tốc cắt với chiều sâu lớp biến cứng ứng với các lượng mòn mặt sau khác nhau của dao tiện 20 4 Hình 1.4 Ảnh hưởng của hình dạng lưỡi cắt và lượng chạy dao đến nhám bề mặt (54,7HRC, chiều dài 101,6mm) 24 5 Hình 1.5 Ảnh hưởng của hình dạng lưỡi cắt và lượng chạy dao đến nhám bề mặt (51,3HRC, chiều dài = 101,6mm) 24 6 Hình 1.6 Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến nhám bề mặt khi gia công thép 25 7 Hình 1.7 Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt 26 8 Hình 1.8 Ảnh hưởng của độ cứng phôi và hình dạng lưỡi cắt đến nhám bề mặt (lượng chạy dao = 0,2mm/vòng, chiều dài = 03,2mm). 28 9 Hình 2.1 Hệ thống lực cắt khi tiện 32 10 Hình 2.2 Ảnh hưởng của góc trước đến lực cắt và ứng suất dư trên dụng cụ cắt 33 11 Hình 2.3 Ảnh hưởng của lượng chạy dao và độ cứng phôi đến lực cắt. 33 8 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn PHẦN MỞ ĐẦU 12 Hình 2.4 Ảnh hưởng của bán kính mũi dao (a) và góc trước đến lực cắt 34 13 Hình 2.5 Sự hình thành độ nhám bề mặt gia công khi mài. 36 14 Hình 2.6 Ảnh SEM bề mặt mài 37 15 Hình 3.1 Sơ đồ thí nghiệm tiện cứng 43 16 Hình 3.2 Sơ đồ thí nghiệm mài tròn ngoài 44 17 Hình 3.3 Mảnh dao CNGA120408S01030A/CB7025 46 18 Hình 3.4 Thân dao DCLNR 2525M 16 46 19 Hình 3.5 Mẫu thí nghiệm 47 20 Hình 3.6 Ảnh SEM bề mặt thép SUJ2 khi mài bằng đá mài Al 2 0 3 49 21 Hình 3.7 Ảnh SEM bề mặt thép SUJ2 khi tiện cứng bằng mảnh CBN 49 22 Hình 3.8 Độ nhám bề mặt thép SUJ2 khi mài bằng đá Al 2 O 3 51 23 Hình 3.9 Độ nhám bề mặt thép SUJ2 khi tiện cứng bằng mảnh CBN. 51 24 Hình 3.10 Cấu trúc tế vi mẫu thép SU J2 qua nhiệt luyện khi mài bằng đá mài AL 2 O 3 52 25 Hình 3.11 Cấu trúc tế vi mẫu thép SU J2 qua nhiệt luyện khi tiện bằng mảnh CBN 53 [...]... và đánh giá kết quả 3.4 Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu tổng quan về chất lượng bề mặt gia công và các yếu tố ảnh hưởng đến các thông số đặc trưng cho chất lượng bề mặt gia công bằng phương pháp tiện và phương pháp mài So sánh chất lượng bề mặt gia công về độ nhám bề mặt, hình thái bề mặt, cấu trúc tế vi của thép SUJ2 nhiệt luyện khi tiện bằng mảnh dao CBN trên máy tiện MA1840 với mài bằng đá mài AL2O3. .. độ nhám bề mặt, hình thái bề mặt gia công, cấu trúc tế vi của thép SUJ2 nhiệt luyện khi tiện bằng mảnh dao CBN trên máy tiện MA1840, và mài bằng đá mài AL2O3 trên máy mài tròn MYI432x600 3.2 Mục đích nghiên cứu - Mục đích nghiên cứu là: So sánh chất lượng bề mặt gia công khi tiện thép SUJ2 nhiệt luyện bằng mảnh dao CBN trên máy tiện MA1840 với mài bằng đá mài AL2O3 trên máy mài tròn MYI432x600 - Tìm... giả chọn đề tài: So sánh chất lượng bề mặt gia công của thép ổ lăn SUJ2 nhiệt luyện khi gia công tinh lần cuối bằng phương pháp tiện cứng với phương pháp mài bằng đá mài AL2O3 2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2.1 Ý nghĩa khoa học Tiện bằng mảnh dao CBN được nhiều quốc gia quan tâm nghiên cứu và ứng dụng nhưng ở Việt Nam có rất ít công trình nghiên cứu về lĩnh vực này được công Số hóa bởi... nhám bề mặt sau khi tiện cứng và mài thường Tuy nhiên đối với các bề mặt lỗ thường phải in bằng chất dẻo bề mặt chi tiết rồi mới đo bản in trên các máy đo độ nhám bề mặt 3 Phương pháp so sánh, có thể so sánh theo hai cách: - So sánh bằng mắt: Trong các phân xưởng sản xuất người ta mang vật mẫu so sánh với bề mặt gia công và kết luận xem bề mặt gia công đạt cấp độ bóng nào Tuy nhiên phương pháp này chỉ... Chƣơng 2 CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG KHI TIỆN BẰNG MẢNH DAO CBN VÀ MÀI BẰNG ĐÁ MÀI AL2O3 2.1 Chất lƣợng bề mặt gia công khi tiện cứng 2.1.1 Đặc điểm của quá trình tạo phoi khi tiện cứng Trong tiện cứng, quá trình biến dạng trong vùng tạo phoi diễn ra rất phức tạp, chủ yếu do độ cứng của vật liệu gia công (sau khi tôi) nên giải pháp tốt nhất vẫn là sử dụng mảnh dao có độ cứng, khả năng chịu nhiệt cao... loại thép ổ lăn SUJ2 khi tiện cứng và khi mài bằng đá mài AL2O3 Thép SUJ2 là mác thép phổ biến nhất của nhóm thép ổ lăn chuyên dùng thường được sử dụng để chế tạo các chi tiết máy có độ chính xác cao như vòng bi, trục chính máy công cụ, trục vít me bi, con lăn, đĩa ma sát … Kết quả nghiên cứu với mác thép SUJ2 cho phép áp dụng trực tiếp để tiện mác thép SUJ1 và tham khảo khi tiện các mác thép ổ lăn. .. điểm của tiện cứng so với các phương pháp gia công khác khi gia công tinh các vật liệu đã qua nhiệt luyện Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 Chất lượng bề mặt gia công là một trong những yêu cầu quan trọng nhất đối với chi tiết máy vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả làm việc, độ bền, độ bền mòn cũng như tuổi thọ của chi tiết máy Quá trình tạo lớp bề mặt gia công chất lượng. .. lượng bằng phương pháp gia công cơ chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố công nghệ Việc khảo sát chất lượng bề mặt gia công là cần thiết đối với ngành cơ khí Các loại vật liệu mảnh dao tiện thông thường gồm thép gió, hợp kim cứng Hiệu quả kinh tế - kỹ thuật khi tiện bằng dao tiện sử dụng những loại vật liệu này bị hạn chế (đặc biệt khi tiện những vật liệu khó gia công) do sau một thời gian làm việc dao tiện. .. thuật của phương pháp tiện - Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng khi tiện các chi tiết máy có độ chính xác không cao lắm làm bằng thép SUJ2 như vòng bi, trục chính máy công cụ, con lăn, và tham khảo khi tiện các mác thép ổ lăn khác 3 Đối tƣợng, mục đích, phƣơng pháp, nội dung nghiên cứu 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là: - Các thông số chất lượng bề mặt gia công như độ nhám bề mặt, ... tốt hơn Độ cứng (HRC) Hình 1.8 Ảnh hưởng của độ cứng phôi và hình dạng lưỡi cắt đến nhám bề mặt (lượng chạy dao = 0,2mm/vòng, chiều dài = 203,2mm) [18] Đặc tính và độ cứng của vật liệu phôi có ảnh hưởng đến chất lượng và độ bền của bề mặt gia công cuối Dụng cụ CBN phải phù hợp với các loại vật liệu phôi khác nhau để thuận tiện cho việc gia công lần cuối Ở đây, vật liệu gia công thường có độ cứng nằm . giả chọn đề tài: So sánh chất lượng bề mặt gia công của thép ổ lăn SUJ2 nhiệt luyện khi gia công tinh lần cuối bằng phương pháp tiện cứng với phương pháp mài bằng đá mài AL 2 O 3 ”. 2 3.THỰC NGHIỆM SO SÁNH CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG CỦA THÉP Ổ LĂN SUJ2 NHIỆT LUYỆN KHI GIA CÔNG TINH LẦN CUỐI BẰNG PHƢƠNG PHÁP TIỆN CỨNG BẰNG MẢNH CBN VỚI PHƢƠNG PHÁP MÀI BẰNG ĐÁ AL 2 O 3 43. cắt khi tiện 32 2.2. Chất lượng bề mặt gia công khi mài 35 2.2.1. Chất lượng bề mặt gia công bằng phương pháp mài 35 2.2.1.1. Đặc điểm của quá trình mài 35 2.2.1.2. Chất lượng bề mặt gia công