Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến quá trình cắt khi phay thép 60C2 qua tôi bằng dao phay hợp kim cứng phủ PVD

i Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP  NGUYỄN HỮU HẢI NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN QUÁ TRÌNH CẮT KHI PHAY THÉP 60C2 QUA TÔI BẰNG DAO PHAY HỢP KIM CỨNG PHỦ PVD. Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số : LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS TRẦN MINH ĐỨC THÁI NGUYÊN – NĂM 2015 ii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi là: Nguyễn Hữu Hải - Học viên cao học lớp K14 chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí, khóa 2011- 2013 trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên. Sau hai năm học tập, rèn luyện và nghiên cứu tại trƣờng, tôi lựa chọn thực hiện đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến quá trình cắt khi phay thép 60C2 qua tôi bằng dao phay hợp kim cứng phủ PVD” Đƣợc sự giúp đỡ và hƣớng dẫn tận tình của Thầy giáo TS. Trần Minh Đức và sự nỗ lực của bản thân, đề tài đã đƣợc hoàn thành. Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ một công trình khác, trừ những phần tham khảo đã đƣợc ghi rõ trong Luận văn. Thái Nguyên, ngày 18 tháng 11 năm 2014 Học viên Nguyễn Hữu Hải iii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS. Trần Minh Đức- Thầy đã tận tình hƣớng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Phòng quản lý đào tạo sau đại học, Khoa Cơ khí và bộ môn Chế tạo máy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện bản luận văn này. 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. Mặc dù đã cố gắng song do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên chắc chắn luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong muốn sẽ nhận đƣợc những chỉ dẫn từ các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn thiện và có ý nghĩa hơn nữa trong thực tiễn. Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả Nguyễn Hữu Hải iv Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ix DANH MỤC BẢNG BIỂU x PHẦN MỞ ĐẦU - 1 - 1. Tính cấp thiết của đề tài - 1 - 2. Mục đích và phƣơng pháp nghiên cứu - 2 - 3. Đối tƣợng nghiên cứu - 3 - 4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn - 3 - 5. Nội dung của luận văn - 3 - Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG CẮT GỌT KHI PHAY - 4 - 1.1. Các thông số cơ bản của quá trình cắt - 4 - 1.1.1. Quá trình hình thành phoi - 4 - 1.1.1.1. Khái niệm và phân loại phoi - 4 - 1.1.1.2. Quá trình hình thành phoi khi cắt vật liệu dẻo - 5 - 1.1.1.3. Quá trình hình thành phoi khi phay cứng - 5 - 1.2. Lực cắt - 6 - 1.2.1. Cơ sở lý thuyết của lực cắt gọt - 6 - 1.2.2. Ảnh hƣởng của điều kiện cắt đến lực cắt - 7 - 1.3. Nhiệt - 9 - 1.3.1. Nhiệt cắt - 9 - 1.3.2. Ảnh hƣởng của dung dịch trơn nguội đến nhiệt cắt - 12 - 1.4. Khái quát tình hình nghiên cứu về phay cứng - 12 - v Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên Thế giới - 12 - 1.4.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam - 12 - 1.5. Kết luận - 13 - Chƣơng 2. PHAY CỨNG THÉP 60C2 QUA TÔI BẰNG DAO PHAY HKC PHỦ PVD - 14 - 2.1. Đặc điểm quá trình phay cứng thép qua tôi. - 14 - 2.2. Các đặc tính cơ bản của thép lò xo. - 15 - 2.3. Gia công cắt gọt khi phay - 16 - 2.3.1. Khái niệm chung - 16 - 2.3.2. Phân loại dao phay - 16 - 2.3.3. Vật liệu chế tạo dao phay - 17 - 2.3.4. Dao phay hợp kim cứng phủ PVD - 17- 2.3.5. Các thông số hình học của dao phay - 18 - 2.3.6. Các yếu tố của lớp cắt - 20 - 2.3.7. Lực cắt khi phay - 22 - 2.3.8. Độ mòn và tuổi bền của dao phay - 23 - 2.4. Ứng dụng của phay cứng thép 60C2 qua tôi và giới hạn vấn đề nghiên cứu. - 24 - 2.4.1. Ứng dụng - 24 - 2.4.2. Giới hạn vấn đề nghiên cứu - 24 - Chƣơng 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM - 26 - 3.1. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm - 26 - 3.1.1. Các nguyên tắc cơ bản của quy hoạch thực nghiệm - 26 - 3.1.2. Quy hoạch thực nghiệm và mô hình hồi quy thực nghiệm - 27 - 3.2. Giới thiệu hệ thống thực nghiệm - 30 - 3.2.1. Yêu cầu đối với hệ thống thí nghiệm - 30 - 3.2.2. Hệ thống thí nghiệm: - 30 - vi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3. 3. Thiết bị thí nghiệm - 31 - 3.4. Xử lý số liệu thực nghiệm - 34 - 3.4.1.Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm - 34 - 3.4.2. Mục đích thí nghiệm - 35 - 3.4.3. Trình tự tiến hành thí nghiệm: - 35 - 3.4.4. Xử lý số liệu: - 37 - 3.5. Thảo luận kết quả - 41 - 3.6. Kết luận chƣơng 3 - 42 - KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO - 43 - TÀI LIỆU THAM KHẢO - 45 - vii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT KÍ HIỆU Ý NGHĨA γ Góc trƣớc Góc tác động 1 Góc trƣợt Góc cắt t Ciều sâu cắt S Lƣợng chạy dao V Vận tốc cắt Ra Độ nhám bề mặt L Chiều dài phoi L o Chiều dài cắt a 1 Chiều dầy phoi thực tế a Chiều dầy phoi lý thuyết R Tổng hợp lực tác dụng lên dao R o Lực tổng hợp pháp tuyến R 1 Tổng hợp lực tác dụng lên mặt sau N Lực pháp tuyến tác dụng lên mặt trƣớc F o Lực ma sát của phoi lên mặt trƣớc N' Lực pháp tuyến tác dụng lên mặt sau F o Lực ma sát của phoi lên mặt sau viii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ P x Thành phần lực cắt theo phƣơng X P y Thành phần lực cắt theo phƣơng Y P z Thành phần lực cắt theo phƣơng Z n Số vòng quay của trục chính A Công hớt phoi A 1 Công sinh ra biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo A 2 Công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt trƣớc dao A 3 Công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt sau dao P s Lực trong mặt phẳng trƣợt Q Nhiệt lƣợng tỏa ra trong quá trình cắt o Độ mòn dao Thời gian làm việc của dao ϕ Góc nghiêng chính của dao Góc sau D Đƣờng kính dao phay P Lực vòng ix Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Các loại phoi - 5 - Hình 1.2. Sơ đồ quá trình hình thành phoi khi cắt vật liệu dẻo - 5 - Hình 1.3. Sơ đồ tác dụng của lực khi cắt tự do - 6 - Hình 1.4. Sơ đồ hình thành và lan tỏa nhiệt - 11 - Hình 2.1. Các loại dao phay - 17 - Hình 2.2. Các thông số hình học phần cắt của dao phay mặt đầu - 19 - Hình 2.3. Sơ đồ cắt phoi của răng dao phay - 20 - Hình 2.4. Sơ đồ tính góc tiếp xúc - 21 - Hình 2.5. Sơ đồ xác định chiều dày cắt và diện tích lớp cắt của các răng dao phay khi chúng đồng thời tham gia vào quá trình cắt - 21 - Hình 2.6. Sơ đồ lực cắt tác dụng lên dao phay trụ - 22 - Hình 2.7. Các dạng mài mòn của răng dao phay - 23 - Hình 3.1: Hệ thống thí nghiệm - 31 - Hình 3.2: Trung tâm gia công VMC - 85S - 32 - Hình 3.4: Phôi thép lò xo 60C2 - 33 - Hình 3.5:Bộ thiết bị đầu đo lực kế Kistler 9257BA - 33 - Hình 3.6: Máy đo nhám SJ-201 - 34 - Hình 3.7: Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm - 34 - Hình 3.8:Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa S, n và Ra - 39 - Hình 3.9:Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa S, n và Fx - 40 - Hình 3.10:Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa S, n và Fy - 41 - Hình 3.11:Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa S, n và Fz - 41 - x Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC BẢNG BIỂU (Bảng 3.1: Ma trận thực nghiệm 6 điểm) - 35 - (Bảng 3.2: Kết quả thực nghiệm) - 36 - [...]... số chế độ cắt hợp lý để đạt chất lƣợng bề mặt tốt nhất cho quá trình này đang là yêu cầu cần thiết của các nhà sản xuất Xuất phát từ lý do nêu trên, tác giả đã chọn đề tài Nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ cắt đến quá trình cắt khi phay thép 60C2 qua tôi bằng dao phay hợp kim cứng phủ PVD ” là cần thiết và cấp bách 2 Mục đích và phƣơng pháp nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hƣởng của chế. .. tuổi thọ của chi tiết máy Quá trình tạo lớp bề mặt gia công có chất lƣợng bằng phƣơng pháp gia công cơ chịu ảnh hƣởng của nhiều yếu tố công nghệ Việc nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ cắt khi phay cứng ảnh hƣởng đến chất lƣợng bề mặt gia công là cần thiết đối với ngành cơ khí Việc nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ cắt khi phay cứng đến quá trình cắt, đến độ nhám bề mặt khi phay thép 60C2 đã qua tôi và xác... nó ảnh hƣởng trực tiếp đến khả năng làm việc, độ bền, độ bền mòn cũng nhƣ tuổi thọ của chi tiết máy Quá trình tạo lớp bề mặt gia công có chất lƣợng bằng phƣơng pháp gia công cơ chịu ảnh hƣởng của nhiều yếu tố công nghệ Việc nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ cắt khi phay cứng đến quá trình cắt, đến độ nhám bề mặt khi phay thép đã qua tôi và xác định đƣợc bộ thông số chế độ cắt hợp lý để đạt chất lƣợng... 0,4)Pz 1.2.2 Ảnh hƣởng của điều kiện cắt đến lực cắt Điều kiện cắt gọt bao gồm nhiều yếu tố nhƣ chế độ cắt S, V, t, độ cứng vững của hệ thống công nghệ; có hay không tƣới dung dịch trơn nguội vào vùng cắt, …Ở đây ta chỉ khảo sát ảnh hƣởng của chế độ cắt đến lực cắt Khảo sát ảnh hƣởng của các thông số S, V, t đến lực cắt trong quá trình cắt Sử dụng nguyên lý cộng tác dụng, khi nghiên cứu ảnhs hƣởng của một... dao phay cắt đứt Theo khả năng công nghệ: - Dao phay mặt phẳng - Dao phay rãnh - Dao phay định hình - Dao phay bánh răng và ren - Dao phay các chi tiết tròn xoay - Dao phay cắt đứt Theo đặc điểm cấu tạo: - Theo phƣơng của răng: dao phay răng thẳng, dao phay răng nghiêng, dao phay răng xoắn - Theo kết cấu của răng: dao phay răng nhọn, dao phay răng tù (phay hớt lƣng) - Theo kết cấu: dao phay liền, dao. .. nghệ của quá trình cắt khi phay mặt phẳng thép 60C2 đã qua tôi bằng dao phay mặt đầu HKC phủ PVD trong điều kiện cụ thể của nƣớc ta Trong khuôn khổ của đề tài, tác giả tập trung nghiên cứu các vấn đề sau: - Nghiên cứu ảnh hƣởng của thông số lƣợng chay dao S, vận tốc cắt tới chất lƣợng bề mặt gia công trong điều kiện cắt khô hoàn toàn và đƣợc đánh giá qua yếu tố về độ nhám bề mặt chi tiết - Nghiên cứu ảnh. .. http://www.lrc-tnu.edu.vn/ - 26 Chƣơng 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 3.1 Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm Phƣơng pháp thực nghiệm là một phần quan trọng của việc nghiên cứu quy luật ảnh hƣởng của các thông số chế độ cắt đến chất lƣợng bề mặt, rung động và lực khi phay cứng thép 60C2 đã qua tôi bằng dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kin cứng phủ PVD Cần có phƣơng pháp thực nghiệm tiên tiến và phù hợp để kiểm chứng các giả... yêu cầu cấp thiết của các nhà sản xuất cơ khí Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ - 14 Chƣơng 2 PHAY CỨNG THÉP 60C2 QUA TÔI BẰNG DAO PHAY HKC PHỦ PVD 2.1 Đặc điểm quá trình phay cứng thép qua tôi Phay cứng là nguyên công phay các chi tiết đã qua tôi (thƣờng là thép hợp kim) có độ cứng cao khoảng từ 40 ÷ 65 HRC đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp ô tô, tàu hỏa, chế tạo bánh răng,... nghiên cứu thực nghiệm là cơ bản Mô hình nghiên cứu thực nghiệm nhƣ sau: - Đầu vào: các thông số chế độ cắt (cắt khô hoàn toàn) Lượng chạy dao S Tốc độ cắt V - Chiều sâu cắt t Quá trình cắt: Phay cứng (cắt khô hoàn toàn) Phay phẳng thép 60C2 qua tôi bằng dao phay mặt đầu HKC phủ PVD Số hóa bởi Trung tâm Học liệu Đầu ra: đánh giá thông qua các chỉ tiêu: - Lực cắt khi phay - Nhám bề mặt chi tiết (Ra) http://www.lrc-tnu.edu.vn/... dao phay liền, dao phay ghép, dao phay răng chắp, đầu dao lắp ghép - Theo phƣơng pháp kẹp chặt: dao phay có lỗ, dao phay chuôi trụ hay côn 2.3.3 Vật liệu chế tạo dao phay Hợp kim cứng thƣờng đƣợc sử dụng cho chế tạo dao phay mặt đầu, dao phay có kích thƣớc lớn Ít khi đƣợc sử dụng để chế tạo dao phay ngón cắt rãnh Hợp kim cứng có độ cứng cao, có thể đạt HRA = 86 ÷ 92, chịu nhiệt độ khoảng 10000C, do . luyện và nghiên cứu tại trƣờng, tôi lựa chọn thực hiện đề tài tốt nghiệp Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến quá trình cắt khi phay thép 60C2 qua tôi bằng dao phay hợp kim cứng phủ PVD . cơ khí. Việc nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ cắt khi phay cứng đến quá trình cắt, đến độ nhám bề mặt khi phay thép 60C2 đã qua tôi và xác định đƣợc bộ thông số chế độ cắt hợp lý để đạt chất. NGHIỆP  NGUYỄN HỮU HẢI NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN QUÁ TRÌNH CẮT KHI PHAY THÉP 60C2 QUA TÔI BẰNG DAO PHAY HỢP KIM CỨNG PHỦ PVD. Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí