xác định độ cứng vững động của máy phay đứng bằng thực nghiệm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP VŨ VĂN KHƢƠNG Tên luận văn: “XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG VỮNG ĐỘNG CỦA MÁY PHAY ĐỨNG BẰNG THỰC NGHIỆM” Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Mã số: 60 52 01 03 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Thái Nguyên 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn bộ luận văn này do chính bản thân tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của GS.TS. Trần Văn Địch. Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định. Ngƣời thực hiện Vũ Văn Khƣơng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Với sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc, Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới GS.TS. Trần Văn Địch, ngƣời Thầy đã tận tình hƣớng dẫn Tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tiếp theo Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong Khoa đào tạo Sau Đạ i Họ c, Khoa Cơ khí đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho Tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện bản luận văn này. Sau hết Tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ Tôi trong suốt thời gian qua. Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả luận văn Vũ Văn Khƣơng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i MỤC LỤC Trang LỜ I CAM ĐOAN LỜ I CẢ M ƠN MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ viii LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN CÔNG PHAY 3 1.1 Khái quá t về quá trình cắt kim loại. 3 1.2 Một số vấn đề về gia công phay. 5 1.2.1 Khái niệm chung về cấu tạo dao phay. 6 1.2.2 Các loại dao phay. 8 1.2.3 Dao phay mặt đầu 11 1.2.3.1 Khái niệm về dao phay mặt đầu. 11 1.2.3.2 Thông số hình học của dao phay mặt đầu. 12 1.2.3.3 Các yếu tố của chế độ cắt khi phay và lớp kim loại bị cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu. 14 1.2.3.4 Phay thuận và phay nghịch. 20 1.2.4 Lực cắt trong quá trình phay bằng dao phay mặt đầu 21 1.2.4.1 Ý nghĩa của việc xác định lực cắt trong gia công cắt gọt 21 1.2.4.2 Lực cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu. 22 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii 1.2.4.3 Xác định lực tiếp tuyến khi phay bằng dao phay bằng dao phay mặt đầu. 24 1.2.5 Xác định công suất cắt. 26 1.2.6 Ảnh hƣởng của các yếu tố khác đến lực cắt khi phay 27 1.2.6.1 Ảnh hƣởng của vị trí tƣơng quan giữa dụng cụ và chi tiết gia công. 27 1.2.6.2 Ảnh hƣởng của các thông số công nghệ đến lực cắt khi phay. 27 1.2.6.3 Ảnh hƣởng của các thông số hình học của dao đến lực cắt khi phay. 28 1.2.6.4 Ảnh hƣởng của vật liệu làm dao và vật liệu gia công đến lực cắt khi phay. 28 1.2.6.5 Ảnh hƣởng của điều kiện cắt đến lực cắt trong quá trình phay. . 29 1.2.7 Hiện tƣợng mài mòn của dao phay mặt đầu khi cắt 29 1.2.7.1 Sự mòn của dao 29 1.2.7.2 Các cơ chế mài mòn lƣỡi cắt của dụng cụ gia công 31 1.2.7.3 Quá trình mòn dụng cụ cắt. 34 1.2.7.4 Tiêu chuẩn mòn dụng cụ. 35 1.2.7.5 Độ mòn của dao phay mặt đầu. 37 1.3 Những hiện tƣợng vật lí xảy ra trong quá trình phay. 38 1.3.1 Nhiệt cắt. 38 1.3.2 Hiện tƣợng rung động trong quá trình cắt. 40 1.3.3 Hiện tƣợng cứng nguội trong quá trình gia công. 40 1.4 Tuổi bền và tốc độ cắt khi phay. 41 1.5 Giớ i thiệ u má y phay đƣ́ ng NIIGATA 2UMB. 42 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐỘ CỨNG VỮNG CỦA HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ 45 2.1 Lý thuyết độ cứng vững. 45 2.2 Ảnh hƣởng của biến dạng hệ thống công nghệ đến sai số gia công khi phay trên má y phay đƣ́ ng. 51 CHƢƠNG 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG VỮNG ĐỘNG CỦA MÁY PHAY ĐỨNG 53 3.1 Cơ sở thí nghiệm. 53 3.2 Mô hình xác định độ cứng vững động bằng thực nghiệm. 53 3.3 Thƣ̣ c nghiệ m và xƣ̉ lý số liệ u. 55 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 61 Kế t luậ n chung. 61 Kiến nghị. 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT a: chiều dày cắt. a i : chiều dày cắt tức thời của răng thứ i. a M : chiề u dà y cắ t tạ i điể m M. a tb : chiều dày cắt trung bình. b: chiều rộng lớp cắt. B: chiều rộng phay. C: hệ số phụ thuộc vật liệu gia công và trị số góc trƣớc của dao. D: đƣờng kính chi tiết gia công. f i : diện tích lớp cắt của răng thứ i. F: diện tích lớp cắt. F tb : diện tích cắt trung bình. h: khoảng cách giữa lƣỡi cắt và đáy của rãnh. J: độ cƣ́ ng vƣ̃ ng. d J : độ cứng vững của dao cắt. f J : độ cứng vững của phôi. g J : độ cứng vững của đồ gá. ht J : độ cứng vững của hệ thống. m J : độ cứng vững của máy. k: khoảng cách hạ thấp của đƣờng cong hớt lƣng giữa hai lƣỡi cắt của hai răng kề nhau. m: số mũ . n: số vòng quay của dao. N c : công suất cắt. P z : lực vòng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v P ztb : lực vòng trung bình. P d : lực cắt dọc. P n : lực cắt ngang. P r : lực hƣớng kính. P o : lực cắt dọc trục. p i : lực cắt của răng thứ i tham gia cắt. P y : lƣ̣ c tá c dụ ng theo phƣơng hƣớ ng kí nh. q: lực cắt đơn vị. Q: lực cắt tổng hợp. S z : lƣợng chạy dao răng. S M : lƣợng chạy dao phút. S v : lƣợng chạy dao vòng. t 0 : chiều sâu cắt. t: chiều sâu phay. T: tuổ i bề n củ a dao. v: tốc độ cắt. y: lƣợ ng chuyể n vị củ a mũ i dao theo phƣơng tá c dụ ng lƣ̣ c. Z: số răng dao. α: góc sau đo trong tiết diện vuông góc với trục dao. α n : góc giữa mặt phẳng tiếp xúc với mặt sau và mặt tiếp xúc tại điểm trên lƣỡi cắt chính, đo trong tiết diện chính. γ: góc trƣớc đo trong tiết diện chính. γ 1 : góc hƣớng kính. γ 2 : góc hƣớng trục. λ: góc nâng của lƣỡi cắt chính. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vi φ: góc nghiêng chính. ψ: góc tiếp xúc. θ i : góc tiếp xúc tức thời tại điểm đang xét của răng thứ i.  : độ mề m dẻ o. m  : độ mềm dẻo của máy. f  : độ mềm dẻo của phôi gia công. g  : độ mềm dẻo của đồ gá; d  : độ mềm dẻo của dao cắt.  : độ cứng vững của bề mặt tiếp xúc. B  : giới hạn bền của vật liệu gia công. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Thông số củ a má y phay NIIGATA 2UMB 42 Bảng 3.1 Quan hệ giƣ̃ a lƣ̣ c cắ t P 0 , chuyể n vị y và độ cứng vững J khi lƣợ ng chạy dao phút S M = 20 (mm/phút). 56 Bảng 3.2 Quan hệ giƣ̃ a lƣ̣ c cắ t P 0 , chuyể n vị y và độ cứng vững J khi lƣợ ng chạy dao phút S M = 31,5 (mm/phút). 57 Bảng 3.3 Quan hệ giƣ̃ a lƣ̣ c cắ t P 0 , chuyể n vị y và độ cứng vững J khi lƣợ ng chạy dao phút S M = 50 (mm/phút). 57 Bảng 3.4 Quan hệ giƣ̃ a lƣ̣ c cắ t P 0 , chuyể n vị y và độ cứng vững J khi lƣợ ng chạy dao phút S M = 80 (mm/phút). 58 Bảng 3.5 Lƣ̣ c cắ t ƣ́ ng vớ i cá c trƣờ ng hợ p (N). 58 Bảng 3.6 Lƣợ ng biế n dạ ng ƣ́ ng vớ i cá c trƣờ ng hợ p (mm). 59 [...]... năng gãy của dụng cụ cắt trong quá trình gia công kim loại trên máy phay CNC, Luyện Duy Tuấn [16] nghiên cứu độ cứng vững của máy phay đứng khi gia công thép 45 Xuất phát từ phần kiến nghị [16], tác giả chọn đề tài “XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG VỮNG ĐỘNG CỦA MÁY PHAY ĐỨNG BẰNG THỰC NGHIỆM” 2 Mục đích, đối tƣợng và phạm vi của đề tài Mục đích của đề tài là xác định đƣợc độ cứng vững động của máy phay đứng Số hóa... Trong khuôn khổ của đề tài, tác giả tập trung nghiên cứu độ cứng vững động của máy phay đứng khi gia công thép 45 chƣa nhiệt luyện khi tốc độ cắt thay đổi 3 Ý nghĩa của đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài Kết quả của nghiên cứu làm sáng tỏ lý thuyết độ cứng vững 3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Kết quả của nghiên cứu có thể ứng dụng vào thực tiễn sản xuất nhằm nâng cao độ chính xác của chi tiết khi... công phay có thể gia công đƣợc nhiều bề mặt khác nhau bằng các phƣơng pháp và ứng với các loại dao phay khác nhau (hình 1.2) Dao phay có cấu tạo bởi nhiều lƣỡi cắt nên lực cắt dao động và lƣỡi cắt chịu va đập gây ra rung động trong quá trình phay, vì thế máy phay phải có độ bền vững cao Dao phay có nhiều loại khác nhau tùy theo công nghệ và theo công dụng nhƣ: dao phay trụ, dao phay mặt đầu, dao phay. .. Chiều sâu phay t khi phay đối xứng - Chiều rộng phay B: là kích thƣớc lớp kim loại đƣợc cắt đo theo phƣơng chiều trục của dao phay Khi phay bằng dao phay mặt đầu thì chiều rộng phay bằng chiều sâu cắt t0 (B = t0) - Góc tiếp xúc ψ: là góc ở tâm của dao chắn cung tiếp xúc giữa dao và chi tiết Khi phay đối xứng bằng dao phay mặt đầu thì: sin  2  t D (1.10) Khi phay không đối xứng bằng dao phay mặt đầu... công phay Phay la môt trong nhƣng phƣơng phap căt kim loai đƣơc sƣ dung rông ̀ ̣ ̃ ́ ́ ̣ ̣ ̉ ̣ ̣ rãi nhất và cho năng suất cao nhất Khi phay, dụng cụ cắt quay tròn tạo ra chuyển động cắt chính, chuyển động chay dao thƣờng do bàn máy đảm ̣ nhiệm, cũng có khi do cả dao và máy kết hợp Hình 1.2 Các bề mặt gia công và các loại dao trên máy phay a) Dao phay trụ; b) Dao phay đĩa và dao phay rãnh; c) Dao phay. .. với mặt sau của dao Vùng tách (4): là vùng bắt đầu quá trình tách kim loại khỏi phôi để tạo thành phoi Quá trình cắt kim loại đƣợc thực hiện bằng các dụng cụ cắt có lƣỡi cắt nhƣ: dao tiên, dao phay, dao chuôt, mũi khoan… Chúng đƣợc thực hiện trên ̣ ́ các máy cắt kim loại nhƣ : máy tiện , máy phay , máy khoan… Để thực hiện một quá trình cắt nào đó cần thiết phải có hai chuyển động là chuyển động cắt chính... động cắt chính và chuyển động chạy dao: - Chuyển động căt chính là chuyển động cơ bản để tạo ra phoi Nó tiêu ́ thụ công suất lớn nhất trong quá trình cắt Chuyên đông că t chí nh co thê la ̉ ̣ ́ ́ ̉ ̀ chuyên đông quay tron hoăc tị nh tiên cua phôi hoăc cua dung cu căt Chuyển ̉ ̣ ̀ ̣ ́ ̉ ̣ ̉ ̣ ̣ ́ động chính là chuyển động tạo ra tốc độ cắt - Chuyển động chạy dao là chuyển động cần thiết để duy trì... không nghiên cứu sâu) Phay nghịch là quá trình phay khi chiều chuyển động của dao phay và của chi tiết ngƣợc chiều nhau Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 21 n n Pz Pd R θi θi Pn Pr Pn Pz S a) R Pr Pd S b) Hình 1.9 Sơ đồ phay a) phay thuận; b) phay nghịch 1.2.4 Lực cắt trong quá trình phay bằng dao phay mặt đầu 1.2.4.1 Ý nghĩa của việc xác định lực cắt trong... công của các vật liệu tạo cơ sở xác định chế độ cắt tối ƣu cho các vật liệu gia công khác nhau ứng với các loại vật liệu dụng cụ cắt khác nhau Xác định đƣợc lực cắt chính xác, cho phép tối ƣu hóa thiết kế hệ thống công nghệ, tính và đƣa ra đƣợc giải pháp và giảm đƣợc độ rung động trong quá trình cắt, qua đó nâng cao đƣợc độ chính xác gia công Lực cắt khi phay đạt giá trị rất lớn nên đòi hỏi các máy phay. .. dao phay hình trụ ở chỗ răng của dao phay mặt đầu nằm ở cả bề mặt trụ và mặt đầu Theo kết cấu, dao phay mặt đầu chia ra làm hai loại: dao liền và dao chắp có răng lớn và răng bé Ƣu điểm của dao phay mặt đầu so với dao phay trụ là: - Có độ cứng vững cao hơn khi kẹp nó trên trục chính của máy; - Quá trình làm việc êm hơn vì nhiều răng cùng làm việc đồng thời Đối với d ao phay mặt đầu có các lƣỡi dao bằng . ng. d J : độ cứng vững của dao cắt. f J : độ cứng vững của phôi. g J : độ cứng vững của đồ gá. ht J : độ cứng vững của hệ thống. m J : độ cứng vững của máy. k: khoảng cách hạ thấp của đƣờng. [16] nghiên cứu độ cứng vững của máy phay đứng khi gia công thép 45. Xuất phát từ phần kiến nghị [16], tác giả chọn đề tài “XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG VỮNG ĐỘNG CỦA MÁY PHAY ĐỨNG BẰNG THỰC NGHIỆM”. 2 thuyết độ cứng vững. 45 2.2 Ảnh hƣởng của biến dạng hệ thống công nghệ đến sai số gia công khi phay trên má y phay đƣ́ ng. 51 CHƢƠNG 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG VỮNG ĐỘNG CỦA MÁY PHAY ĐỨNG