nghiên cứu ảnh hưởng của thông số cắt đến hình dạng phoi của quá trình tiện trụ ngoài bằng máy cnc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM TRƯỜNG GIANG NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA THÔNG SỐ CẮT ĐẾN HÌNH DẠNG PHOI CỦA QUÁ TRÌNH TIỆN TRỤ NGOÀI BẰNG MÁY CNC NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA THUẬT VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập – Tự – Hạnh phúc PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI - HỌC -Thành phố Hồ Chí Minh, Ngày … tháng … năm 2015 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHẠM TRƯỜNG GIANG Phái: Nam Ngày tháng năm sinh: 11/07/1990 Nơi sinh: Tp Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Kỹ thuật khí MSHV: 138520103008 Khóa: 2013B Mã ngành: I TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA THÔNG SỐ CẮT ĐẾN HÌNH DẠNG PHOI CỦA QUÁ TRÌNH TIỆN TRỤ NGOÀI BẰNG MÁY CNC II NHIỆM VỤ Khái quát lý thuyết cắt gọt kim loại, CNC Tìm hiểu lý thuyết trình hình thành phoi Thí nghiệm xác định hình dạng phoi gia công với dụng cụ cắt gọt miếng Insert hãng SANDVIK (CNMG 120408 – WMX4325) Thí nghiệm xác định hình dạng phoi với thông số: vận tốc cắt vc (m/phút), lượng chạy dao fn (mm/vòng) chiều sâu cắt ap (mm) Phân tích, tìm vùng cắt gọt tương ứng với dạng phoi cụ thể III NGÀY GIAO ĐỀ TÀI IV NGÀY HOÀN THÀNH ĐỀ TÀI V CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS.PHẠM SƠN MINH i CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM KHOA BỘ MÔN QUẢN LÝ Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày … tháng … năm … Phòng đào tạo sau đại học Khoa khí chế tạo máy ii CÔNG TRÌNH ĐÃ HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS Phạm Sơn Minh Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT Ngày … tháng … năm … iii LỜI CẢM TẠ Qua trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn, học trò kính gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến:  Thầy TS Phạm Sơn Minh – thầy hướng dẫn thực luận văn tận tình dạy, thầy ThS Trần Minh Thế Uyên, thầy ThS Huỳnh Đỗ Song Toàn, thầy ThS Nguyễn Văn Sơn tạo điều kiện động viên học trò suốt trình thực  Quý thầy, cô tham gia công tác giảng dạy, hướng dẫn học trò thành viên lớp Cao học chuyên ngành Cơ khí Máy khóa 2013B toàn khóa học  Quý thầy, cô giảng dạy khoa Cơ khí Chế tạo máy, phòng Đào tạo – phận sau đại học – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh giúp đỡ người thực thời gian học tập nghiên cứu trường  Kính gửi lời cảm tạ tới BGH trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi cho học viên trường học tập nghiên cứu Kính chúc Quý thầy, cô dồi sức khỏe Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2015 Học viên Phạm Trƣờng Giang iv LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2015 Học viên Phạm Trƣờng Giang v TÓM TẮT Đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng thông số cắt đến hình dạng phoi trình tiện thô trụ máy CNC” tiến hành nghiên cứu thí nghiệm Đại học sư phạm kỹ thuật TPHCM Sau trình nghiên cứu đề tài giải vấn đề sau: - Hệ thống hóa lý thuyết cắt gọt kim loại - Khái quát khái niệm, kiến thức CNC - Tìm hiểu trình hình thành phoi - Xác định hình dạng phoi với thông số: vận tốc cắt vc (m/phút), lượng chạy dao fn (mm/vòng) chiều sâu cắt ap (mm) - Tìm vùng cắt gọt tương ứng với dạng phoi cụ thể Học viên Phạm Trƣờng Giang vi ABSTRACT Thesis: "Research the effect of cutting parameters to chip shape the process turning rough outer cylindrical CNC machine" is conducting research and experiments in University City pedagogical techniques Subjects solved the following issues: - Systemize the theoretical basics of metal cutting - Overview of concepts, basic knowledge of CNC - Learn about the formation of shavings - Identification chip shape with parameters: cutting speed vc (m/min), feed fn (mm/round) and depth of cut ap (mm) - Find out the cutting corresponding to the specific form of shavings Author Phạm Trƣờng Giang vii MỤC LỤC A PHẦN GIỚI THIỆU Trang bìa Quyết định giao đề tài Xác nhận cán hướng dẫn LÝ LỊCH KHOA HỌC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ .i LỜI CẢM TẠ iv LỜI CAM ĐOAN v TÓM TẮT .vi MỤC LỤC viii DANH MỤC HÌNH VẼ xii DANH MỤC BẢNG BIỂU xiv B PHẦN NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hướng nghiên cứu 1.1.1 Các kết nghiên cứu nước 1.1.2 Các công trình nghiên cứu nước 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Nhiệm vụ đề tài giới hạn đề tài 1.3.1 Nhiệm vụ đề tài 1.3.2 Giới hạn đề tài 1.4 Hướng nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Giá trị thực tiễn đề tài 1.7 Giới thiệu thiết bị thí nghiệm đề tài viii 1.7.1 Máy tiện CNC Maxxturn 65 1.7.2 Dụng cụ cắt gọt 11 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT GỌT KIM LOẠI 14 2.1 Giới thiệu 14 2.2 Những khái niệm định nghĩa 15 2.2.1 Chuyển động trình cắt gọt 15 2.2.2 Chế độ cắt 15 2.3 Các phương pháp cắt gọt kim loại 16 2.4 Khái niệm bề mặt hình thành gia công chi tiết 18 2.5 Khái niệm dụng cụ cắt 18 2.6 Các mặt phẳng dao cắt kim loại 20 2.7 Thông số hình học dao trạng thái tĩnh 21 2.8 Thông số hình học dao trình cắt 24 2.8.1 Sự thay đổi giá trị góc  1 gá trục dụng cụ cắt không thẳng góc với đường tâm chi tiết 24 2.8.2 Sự thay đổi giá trị góc mũi dao gá không ngang tâm máy 25 2.8.3 Sự thay đổi giá trị góc dao có thêm chuyển động phụ 27 2.9 Các thông số lớp kim loại bị cắt 28 2.10 Quá trình tạo phoi gia công cắt gọt 30 2.10.1 Quá trình tạo phoi gia công cắt gọt 30 2.10.2 Quá trình hình thành phoi 31 2.10.3 Các loại phoi 32 2.10.3.1 Phoi vụn 32 2.10.3.2 Phoi xếp 32 2.10.3.3 Phoi dây 33 2.10.4 Sự co rút phoi 33 2.10.5 Các dạng phoi 34 ix Thí nghiệm 40 Thí nghiệm 41 Thí nghiệm 42 Thí nghiệm 43 Thí nghiệm 44 Thí nghiệm 45 Thí nghiệm 48 Thí nghiệm 46 Thí nghiệm 47 Thí nghiệm 49 Thí nghiệm 50 Trang 73 Thí nghiệm 51 Thí nghiệm 52 Thí nghiệm 53 Thí nghiệm 54 Thí nghiệm 55 Thí nghiệm 56 Thí nghiệm 57 Thí nghiệm 58 Thí nghiệm 59 Thí nghiệm 60 Thí nghiệm 61 Thí nghiệm 62 Thí nghiệm 63 Thí nghiệm 64 Hình 4.6: Mẫu thí nghiệm thu Trang 74 CHƢƠNG 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ NHẬN XÉT 5.1 Xử lý số liệu Trong kỹ thuật, thường có nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến thông số Trong thí nghiệm ta không đề cập yếu tố tác động bên như: nhiệt độ, áp suất, rung động, mà lưu ý đến yếu tố: vc, ap, fn mối quan hệ yếu tố để tạo khác biệt hình dạng phoi Test X1 X2 X3 Hình dạng Test X1 X2 X3 Hình dạng 230 0.15 Dây rối 17 280 0.15 Dây rối 230 0.15 Dây rối 18 280 0.15 Dây rối 230 0.15 Dây rối 19 280 0.15 Dây rối 230 0.15 Dây thẳng 20 280 0.15 Dây thẳng 230 0.30 Dây xoắn 21 280 0.30 Dây xoắn 230 0.30 Xoắn rời 22 280 0.30 Xoắn rời 230 0.30 Xoắn lò xo 23 280 0.30 Xoắn lò xo 230 0.30 Xếp rời 24 280 0.30 Xếp rời 230 0.45 Dây xoắn 25 280 0.45 Dây xoắn 10 230 0.45 Xoắn rời 26 280 0.45 Xoắn rời 11 230 0.45 Xếp dính 27 280 0.45 Xếp dính 12 230 0.45 Xếp rời 28 280 0.45 Xếp rời 13 230 0.60 Dây xoắn 29 280 0.60 Xoắn rời 14 230 0.60 Xoắn rời 30 280 0.60 Xoắn rời 15 230 0.60 Xếp dính 31 280 0.60 Xếp 16 230 0.60 32 280 0.60 Bảng 5.1: Bảng đánh giá thí nghiệm với vc = 230 m/min vc = 280 m/min Trang 75 Test X1 X2 X3 Hình dạng Test X1 X2 X3 Hình dạng 33 330 0.15 Dây rối 49 380 0.15 Dây rối 34 330 0.15 Dây rối 50 380 0.15 Dây rối 35 330 0.15 Dây rối 51 380 0.15 Dây thẳng 36 330 0.15 Dây thẳng 52 380 0.15 Dây thẳng 37 330 0.30 Dây xoắn 53 380 0.30 Dây xoắn 38 330 0.30 Xoắn rời 54 380 0.30 Xoắn rời 39 330 0.30 Xếp dính 55 380 0.30 Xếp dính 40 330 0.30 Xếp 56 380 0.30 Xếp rời 41 330 0.45 Xoắn rời 57 380 0.45 Xoắn rời 42 330 0.45 Xoắn rời 58 380 0.45 Xoắn xếp 43 330 0.45 Xếp dính 59 380 0.45 Xếp dính 44 330 0.45 Xếp 60 380 0.45 Xếp 45 330 0.60 Xoắn lò xo 61 380 0.60 Xoắn lò xo có xếp 46 330 0.60 Xoắn xếp 62 380 0.60 Xoắn xếp 47 330 0.60 Xếp 63 380 0.60 Xếp 48 330 0.60 64 380 0.60 Bảng 5.2: Bảng đánh giá thí nghiệm với vc = 330 m/min vc = 380 m/min 5.2 Phân tích biểu đồ hình dạng phoi Từ hình dạng phoi, ta đưa biểu đồ tương thích với thông số sau: Trang 76 Đối với vc = 230 m/min Hình 5.1: Hình dạng phoi thực tế với vc = 230 m/min Hình 5.2: Biểu đồ hình dạng phoi với vc = 230 m/min Trang 77 Từ biểu đồ hình dạng phoi hình 5.2 ta thấy vận tốc cắt vc = 230 m/min: - Tại lượng chạy dao fn = 0.15 mm/vòng phoi ta có dạng dây với chiều sâu cắt ap - Tại lượng chạy dao fn từ 0.15 – 0.6 mm/vòng phoi ta có dạng dây xoắn với chiều sâu cắt ap = mm - Tại lượng chạy dao fn từ 0.3 – 0.6 mm/vòng phoi ta có dạng xoắn với chiều sâu cắt ap từ đến mm Riêng lượng chạy dao fn từ 0.45 mm/vòng chiều sâu cắt ap từ mm trở lên hình dạng phoi lúc chuyển qua có dạng phoi xếp Do lực cắt mạnh nên phần kim loại bị tách khỏi chi tiết có xu hướng đùng lại xếp lên trước thoát khỏi phôi tạo thành phoi Đối với vc = 280 m/min Hình 5.3: Hình dạng phoi thực tế với vc = 280 m/min Trang 78 Hình 5.4: Biểu đồ hình dạng phoi với vc = 280 m/min Từ biểu đồ hình dạng phoi hình 5.4 ta thấy vận tốc cắt vc = 280 m/min: - Tại lượng chạy dao fn = 0.15 mm/vòng phoi ta có dạng dây với chiều sâu cắt ap - Tại lượng chạy dao fn từ 0.15 – 0.6 mm/vòng phoi ta có dạng dây xoắn với chiều sâu cắt ap = mm - Tại lượng chạy dao fn từ 0.3 – 0.6 mm/vòng chiều sâu cắt ap từ đến mm phoi có xuất dạng xoắn - Riêng lượng chạy dao fn từ 0.3 mm/vòng chiều sâu cắt ap = mm hình dạng phoi lúc có xuất thêm phoi dạng xếp Lượng chạy dao fn từ 0.45 mm/vòng chiều sâu cắt ap từ mm trở lên hình dạng phoi lúc có xuất thêm dạng xếp Lượng chạy dao fn từ 0.6 mm/vòng chiều sâu cắt ap từ mm trở lên hình dạng phoi lúc có xuất thêm dạng xếp Trang 79 Đối với vc = 330 m/min Hình 5.5: Hình dạng phoi thực tế với vc = 330 m/min Hình 5.6: Biểu đồ hình dạng phoi với vc = 330 m/min Từ biểu đồ hình dạng phoi hình 5.6 ta thấy vận tốc cắt vc = 330 m/min: - Tại lượng chạy dao fn = 0.15 mm/vòng phoi ta có dạng dây với chiều sâu cắt ap Trang 80 - Tại lượng chạy dao fn từ 0.15 – 0.6 mm/vòng phoi ta có dạng dây xoắn với chiều sâu cắt ap = mm - Tại lượng chạy dao fn từ 0.3 – 0.6 mm/vòng chiều sâu cắt ap từ đến mm phoi có xuất dạng xoắn - Phoi có hình dạng xếp có fn với chiều sâu cắt ap = mm - Lượng chạy dao fn từ 0.3 mm/vòng trở lên chiều sâu cắt ap từ mm trở lên hình dạng phoi lúc có xuất thêm dạng xếp - Lượng chạy dao fn từ 0.45 mm/vòng trở lên chiều sâu cắt ap từ mm trở lên hình dạng phoi lúc có xuất thêm dạng xếp Phoi có dạng xếp ngày lất áp phoi có dạng khác Nguyên nhân lực cắt ngày lớn làm xuất hiện tượng đùng phần kim loại bị tách khỏi chi tiết Đối với vc = 380 m/min Hình 5.7: Hình dạng phoi thực tế với vc = 380 m/min Trang 81 Hình 5.8: Biểu đồ hình dạng phoi với vc = 380 m/min Từ biểu đồ hình dạng phoi hình 5.8 ta thấy vận tốc cắt vc = 380 m/min: - Tại lượng chạy dao fn = 0.15 mm/vòng phoi ta có dạng dây với chiều sâu cắt ap - Tại lượng chạy dao fn từ 0.15 – 0.6 mm/vòng phoi ta có dạng dây xoắn với chiều sâu cắt ap = mm - Tại lượng chạy dao fn từ 0.15 – 0.6 mm/vòng chiều sâu cắt ap từ đến mm phoi có xuất dạng xoắn - Phoi có hình dạng xếp có fn với chiều sâu cắt ap = mm - Lượng chạy dao fn từ 0.3 mm/vòng trở lên chiều sâu cắt ap từ mm trở lên hình dạng phoi lúc có xuất thêm dạng xếp - Lượng chạy dao fn từ 0.45 mm/vòng trở lên chiều sâu cắt ap từ mm trở lên hình dạng phoi lúc có xuất thêm dạng xếp Phoi có dạng xếp ngày lất áp phoi có dạng khác Nguyên nhân lực cắt ngày lớn làm xuất hiện tượng đùng phần kim loại bị tách khỏi chi tiết Trang 82 5.3 Nhận xét Ta nhận thấy, việc thay đổi hình dạng phoi thông qua lượng chạy dao fn lớn nhất, tiếp tới chiều sau cắt ap cuối vc Cụ thể sau: - Theo fn: có chuyển biến hình dạng cụ thể từ phoi dây sang phoi xoắn phoi xếp cách rõ rệch Hình 5.9: Sự khác biệt giữ fn = 0.15, fn = 0.3, fn = 0.45, fn = 0.6 (mm/vòng) - Theo ap: có thay đổi bề dày phoi Hình 5.10: Sự khác biệt giữ ap = mm ap = mm Trang 83 - Theo vc: thay đổi hình dạng nhỏ Hầu dạng phoi không thay đổi nhiều Hình 5.11: Biểu đồ hình dạng phoi với fn = 0.15 mm/vòng Hình 5.12: Biểu đồ hình dạng phoi với fn = 0.3 mm/vòng Trang 84 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN 6.1 Kết đạt đƣợc: Đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng thông số cắt đến hình dạng phoi trình tiện thô trụ máy CNC” hoàn thành với kết sau: Đánh giá mức độ ảnh hưởng vận tốc cắt vc, chiều sâu cắt ap, lượng chạy dao fn đến hình dạng phoi Hình thành dạng phoi phoi dây phoi xếp Trong phoi dây có dạng phoi khác phoi dây rối dây xoắn… Trong phoi xếp có dạng phoi khác phoi xếp xoắn phoi xếp dính… Từ ta xếp dạng phoi xoắn thành vùng riêng biệt, có nghĩa vùng có phoi xoắn vùng chuyển tiếp phôi dây phôi xếp Lập biểu đồ hình dạng phoi với thông số cắt gọt vận tốc cắt vc, chiều sâu cắt ap, lượng chạy dao fn 6.2 Hƣớng phát triển đề tài:  Kết hợp thí nghiệm hình dạng phoi với vật liệu khác với góc độ dụng cụ cắt khác để tạo mảng riêng lĩnh vực khí  Nghiên cứu ảnh hưởng hình dạng phoi đến độ nhám bề mặt chi tiết tiến hành đo độ nhám bề mặt  Nghiên cứu ảnh hưởng hình dạng phoi đến độ bền dụng cụ cắt gọt Trang 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO Cơ sở CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY, Nxb khoa học kỹ thuật, 2005, Hà Nội Chuyên ngành khí, Nxb Trẻ, 2013, Tp Hồ Chí Minh Nguyễn Ngọc Đào, Phan Minh Thanh, Hồ Viết Bình, GT Cơ sở công nghệ chế tạo máy, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM, 2002 Phùng Rân, Qui hoạch thực nghiệm ứng dụng, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM, 2006 Prof Dipl –Ing Rudolf Sautter, Fertigungsverfahren, 1997, Vogel Buchverlag Eberhard Paucksch, Zerspantechnik, 1996, Fachbücher der technik Study of chip breaker on turning of stainless steel – Project Report Submitted in Partial Fulfillment of the requirements for the degree of Bacherlor of Technology in Mechanical Engineering by Sarthak Nayak (Roll no-107ME056) Trang 86