Nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc cắt tới cơ chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua tôi

Header Page of 126 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VẬN TỐC CẮT TỚI CƠ CHẾ MÒN DỤNG CỤ PCBN SỬ DỤNG TIỆNTINH THÉP 9XC QUA TÔI Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số : 11120611008 Học viên : NGUYỄN THỊ THANH VÂN Người hướng dẫn Khoa học: PGS.TS PHAN QUANG THẾ THÁI NGUYÊN - 2009 Footer Page of 126 Header Page of 126 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Họ tên học viên : NGUYỄN THỊ THANH VÂN Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS PHAN QUANG THẾ Tên đề tài : Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc cắt tới chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Ngày giao đề tài : Ngày hoàn thành : Khoa đào tạo Người hướng dẫn sau đại học khoa học Ts Nguyễn Văn Hùng PGS.TS Phan Quang Thế Footer Page of 126 Học viên KS Nguyễn Thị Thanh Vân Header Page of 126 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, xin trân trọng cảm ơn: Thầy giáo PGS.TS Phan Quang Thế - Thầy hướng dẫn khoa học định hướng đề tài, hướng dẫn tận tình Thầy việc tiếp cận khai thác tài liệu bảo trình làm thực nghiệm viết luận văn Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới: Thầy giáo ThS Lê Viết Bảo – Cô giáo ThS Nguyễn Thị Quốc Dung tạo điều kiện thuận lợi cho tiến hành thí nghiệm xưởng sản xuất suốt trình hoàn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn c án phụ trách phòng thí nghiệm Quang phổ khoa Vật lý trường ĐHSP Thái Nguyên; cán phòng kỹ thuật xưởng Nhiệt luyện công ty phụ tùng số 1; cán bộ, nhân viên xưởng khí nơi tiến hành thực nghiệm; cán phòng thí nghiệm khoa khí – ĐHKTCN dành cho điều kiện thuận lợi nhất, giúp hoàn thành nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn Trường Cao đẳng nghề Cơ điện-Luyện kim Thái Nguyên nơi công tác ãđ tạo điều kiện cho học tập nâng cao trình độ, mở mang kiến thức Cuối xin gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn bè, đồng nghiệp ủng hộ, động viên, giúp đỡ suốt thời gian thực luận văn Thái Nguyên, tháng năm 2009 Học viên Nguyễn Thị Thanh Vân Footer Page of 126 Header Page of 126 MỤC LỤC Lời cảm ơn Mụclục Danh mục ký hiệu Danh mục chữ viết tắt Danh mục hình vẽ đồ thị Danh mục bảng biểu PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Dự định kết CHƯƠNG I : BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA QUẢ TRÌNH CẮT VÀ MÒN DỤNG CỤ 1.1 Bản chất vật lý 1.1.1 Quá trình cắt tạo phoi 1.1.2 Đặc điểm trình tạo phoi tiện cứng 11 1.2 Lực cắt tiện 14 1.2.1 Lực cắt tiện thành phần lực cắt 14 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt tiện 18 1.2.2.1 Ảnh hưởng vận tốc cắt 18 1.2.2.2 Ảnh hưởng lượng chạy dao chiều sâu cắt 20 1.2.2.3 Ảnh hưởng vât liệu gia công 20 1.2.2.4 Ảnh hưởng vật liệu làm dao đặc điểm vật liệu CBN 21 tiện cứng 1.2.2.5 Ảnh hưởng bán kính đỉnh dao r 23 1.2.2.6 Ảnh hưởng mòn dụng cụ cắt 24 1.3 Nhiệt cắt 24 Footer Page of 126 Header Page of 126 1.3.1 Khái niệm chung 24 1.3.2 Trường nhiệt độ 29 1.3.3 Quá trình phát sinh nhiệt 32 1.3.3.1 Nhiệt vùng biến dạng thứ 32 1.3.3.2 Nhiệt mặt nước (QAC) trường nhiệt độ 33 1.3.3.3 Nhiệt mặt tiếp xúc mặt sau bề mặt gia công (QAD) 34 trường nhiệt độ 1.3.3.4 Ảnh hưởng vận tốc cắt tới nhiệt cắt trường nhiệt độ 35 dụng cụ 1.4 Kết luận 36 1.5 Mòn dụng cụ cắt 37 1.5.1 Dạng mòn 37 1.5.2 Các chế mòn dụng cụ cắt 41 1.5.2.1 Mòn dính 42 1.5.5.2 Mòn hạt mài 43 1.5.5.3 Mòn khuếch tán 44 1.5.2.4 Mòn ôxy hóa 45 1.6 Mòn dụng cụ PCBN 45 CHƯƠNG II : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ MÒN DỤNG CỤ 54 PCBN VÀ NHÁM BỀ MẶT 2.1 Thí nghiệm 54 2.1.1 Yêu cầu hệ thống thí nghiệm 54 2.1.2 Mô hình thí nghiệm 54 2.1.3 Thiết bị thí nghiệm 55 2.1.3.1 Máy 55 2.1.3.2 Dao 55 2.1.3.3 Phôi 56 2.1.3.4 Chế độ cắt 57 2.1.3.5 Thiết bị đo nhám bề mặt 58 Footer Page of 126 Header Page of 126 2.1.3.6 Thiết bị phân tích bề mặt kim tương 58 2.2 Trình tự thí nghiệm 58 2.3 Kết thí nghiệm 59 2.3.1 Tương tác ma sát giữ a phoi mặt trước 59 2.3.2 Tương tác ma sát phoi mặt sau dụng cụ 64 2.3.3 Kết luận 64 2.4 Mòn dụng cụ PCBN nhám bề mặt 64 2.4.1 Phân tích thí nghiệm 64 2.4.2 Kết thí nghiệm mòn dụng cụ PCBN 65 2.4.3 Thảo luận kết 69 2.4.4 Kết luận 71 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ẢNH HƯỞNG 72 CỦA VẬN TỐC CẮT ĐẾN CƠ CHẾ MÒN DỤNG CỤ PCBN 3.1 Nghiên cứu thực nghiệm 72 3.2 Thí nghiệm 72 3.2.1 Thiết bị thí nghiệm dụng cụ đo 72 3.2.2 Trình tự thí nghiệm 73 3.3 Kết thí nghiệm 73 3.4 Phân tích kết thí nghiệm 78 3.5 Phương trình hồi quy 80 3.6 Kết luận 84 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN CHUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN 85 CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI 4.1 Kết luận chung 85 4.2 Phương pháp nghiên cứu 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 Footer Page of 126 Header Page of 126 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT a: chiều dày lớp kim loại bị cắt ap: chiều dày phoi Kf: mức độ biến dạng phoi Kbd: mức độ biến dạng phoi miền tạo phoi Kms: mức độ biến dạng phoi ma sát với mặt trước dao θ : góc trượt r: bán kính mũi dao γ (hay γ n) : góc trước dao Pz (hay Pc): lực tiếp tuyến tiện Py (hay Pp): lực hướng kính tiện Px: lực chiều trục tiện S: lượng chạy dao (mm/vòng) t: chiều sâu cắt (mm) V: vận tốc cắt (m/phút) Q: tổng nhiệt lượng sinh trình cắt QAB = Q1: nhiệt sinh mặt phẳng trượt QAC = Q2: nhiệt sinh mặt trước QAD = Q3: nhiệt sinh mặt sau Qphoi: nhiệt truyền vào phoi Qdao: nhiệt truyền vào dao Qmôi trường: nhiệt truyền vào môi trường Qphôi: nhiệt truyền vào phôi KAB: ứng suất cắt trung bình miền biến dạng thứ As: diện tích mặt phẳng cắt Vs: vận tốc vật liệu cắt mặt phẳng cắt kt: hệ số dẫn nhiệt vật liệu gia công β: hệ số phân bố nhiệt từ mặt phẳng trượt vào phôi phoi c: nhiệt dung riêng ρ: tỷ trọng vật liệu Footer Page of 126 Header Page of 126 RT: hệ số nhiệt cắt Ф: góc tạo phoi γm: tốc độ biến dạng lớp phoi gần mặt trước δt: chiều dày vùng biến dạng thứ hai K: hệ số thẩm nhiệt ΔFc, ΔFt: áp lực tiếp tuyến pháp tuyến vùng mòn mặt sau Fcf, Ftf: lực cắt tiếp tuyến pháp tuyến đo mòn dao VBave: chiều cao trung bình vùng mòn mặt sau τs: ứng suất tiếp vùng mòn mặt sau Kc, Kt: hệ số thực nghiệm µ: hệ số ma sát vùng ma sát thông thường mặt trước µf: hệ số ma sát mặt sau b: hệ số truyền nhiệt θo: nhiệt cắt Cl: hệ số phụ thuộc vào điều kiện gia công u: số mũ biểu thị ảnh hưởng vận tốc cắt đến nhiệt cắt φ: góc nghiêng φ1: góc nghiêng phụ Vw: thể tích mòn mặt sau Vcr: thể tích mòn mặt trước KB, KF, KT: kích thước vùng mòn mặt trước hs: độ mòn giới hạn Ra, Rz: độ nhám bề mặt tiện Footer Page of 126 Header Page of 126 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đồ miền tạo phoi Hình 1.2: Miền tạo phoi Hình 1.3: Miền tạo phoi ứng với vận tốc cắt khác Hình 1.4: Tính góc trượt θ Error! Bookmark not defined Hình 1.5: Quan hệ vận tốc cắt biến dạng phoi Error! Bookmark not defined Hình 1.6: Quan hệ bán kính mũi dao r biến dạng phoi Error! Bookmark not defined Hình 1.7: Ba giai đoạn hình thành phoi tiện thép 100Cr6 với Error! Bookmark not defined V = 100 m/p; s = 0,1mm/v; t = 1mm; môi trường cắt khô Error! Bookmark not defined Hình 1.8: Dạng phoi mối liên hệ với độ cứng phôi Error! Bookmark not defined vận tốc cắt Error! Bookmark not defined Hình 1.9: Hệ thống lực cắt tiện Error! Bookmark not defined Hình 1.10: Mối quan hệ lực cắt chiều dài cắt tiện thép thấm Các bon, Ni tơ cứng đến 60 HRC dao PCBN Error! Bookmark not defined với γ = - 6o α = 0o Error! Bookmark not defined Hình 1.11: Ảnh hưởng vận tốc cắt tới lực cắt Error! Bookmark not defined Hình 1.12: Cấu trúc tế vi hai loại mảnh dao (BZN6000 – 92% CBN – High CBN) (BZN8100 – 70% CBN – Low CBN) [13] Error! Bookmark not defined Hình 1.13: Ảnh hưởng bán kính đỉnh dao tới lực cắt Error! Bookmark not defined Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 Hình 1.14: 28 (a) Sơ đồ hướng nguồn nhiệt 28 (b) Ba nguồn nhiệt sơ đồ truyền nhiệt cắt kim loại 28 Hình 1.15 : Tỷ lệ % nhiệt truyền vào phoi, phôi, dao môi trường 29 phụ thuộc vào vận tốc cắt [6] 29 Hình 1.16: Trường nhiệt độ tiện 30 Đường nét liền: Đường đẳng nhiệt; đường nét đứt: Dòng nhiệt.Dòng nhiệt vuông góc với đường đẳng nhiệt 30 Hình 1.17: Sự phân bố nhiệt độ tiện mặt phân cách phoi - dụng cụ 31 Hình 1.18: Đường cong thực nghiệm Boothroyd Error! Bookmark not defined để xác định tỷ lệ nhiệt (β) truyền vào phôi [11] Error! Bookmark not defined Hình 1.19: Sơ đồ phân bố ứng suất mặt sau mòn Error! Bookmark not defined Hình 1.20 : Ảnh hưởng vận tốc cắt tới nhiệt độ cắt Error! Bookmark not defined Thép austenit mangan Thép Cacbon Gang Nhôm Error! Bookmark not defined Hình 1.21: Các dạng mòn phần cắt dụng cụ tiện Error! Bookmark not defined Hình 1.22: Quan hệ số dạng mòn dụng cụ Error! Bookmark not defined Hình 1.23: Các thông số đặc trưng cho mòn mặt trước 41 mặt sau – ISO3685 [19] 41 Hình 1.24: Ảnh hưởng vận tốc cắt đến chế mòn Error! Bookmark not defined cắt liên tục (a) cắt gián đoạn (b) [23] Error! Bookmark not defined Hình 1.25: Sơ đồ mòn mặt trước sau mảnh dao PCBN Error! Bookmark not defined Footer Page 10 of 126 Header Page 91 of 126 77 Cấu trúc bề mặt mòn bao gồm lớp dính vật liệu gia công bề mặt vết cào xước (Hình 3.4(a)) Các rãnh mòn có chiều sâu lớn tăng vận tốc cắt Khi cắt với vận tốc cắt 180 m/p sau 7,69 phút mặt sau suất hai vùng bị “phồng” phía lưỡi cắt phụ vùng bị “phồng” lưỡi cắt phụ lớn gần mũi dao (Hình 3.3(a)) (a) (b) Hình 3.5: (a) Ảnh mặt trước mảnh dao PCBN cắt với vận tốc cắt 160 m/p sau 12,36 phút (b) Ảnh phóng to thể chế phá huỷ lưỡi cắt phụ từ hình 3.4(a) Khi giảm vận tốc cắt xuống 160 m/p sau 12,36 phút, mặt sau xuất vùng bị “phồng” phía lưỡi cắt phụ Tiếp tục giảm vận tốc cắt tới 140 m/p, sau 19,72 phút, mặt sau tồn vùng dính vật liệu gia công (Hình 3.3(c)) Kết phân tích vùng “phồng” lưỡi cắt phụ hình 3.4(b) Vật liệu dụng cụ vùng bị “phồng” lên mảng bong khỏi mặt sau tạo thành hốc rộng nông bề mặt Hình 3.4(c) cấu trúc bề mặt nguyên thuỷ mảnh dao PCBN hình 3.4(c ’) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 91 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 92 of 126 78 cấu trúc bề mặt mảnh dao PCBN vùng phồng Rõ ràng mật độ hạt PCBN vùng “phồng” cao nhiều so với mật độ PCBN bề mặt nguyên thuỷ Ảnh hình 3.4(d) phóng to vùng dính ật v liệu gia công phía lưỡi cắt phụ từ hình 3.3 (c) Trên vùng này, vật liệu gia công bám lên bề mặt sau thành lớp sau bong mảng để lộ mảng vật liệu dụng cụ bên hình ảnh chế mòn dính Ảnh hình 3.5(a) thể vùng lưỡi cắt phụ mặt trước gần mũi dao bị phá huỷ sau 12,36 phút cắt với vận tốc cắt 160 m/p Cơ chế phá huỷ vùng vỡ mảng vật liệu dụng cụ tác dụng lực cắt mặt phẳng gần vuông góc với mặt trước (hình 3.5(b)) Quá trình phá huỷ phận lưỡi cắt phụ phát triển dần đến mũi dao làm tăng nhám bề mặt gia công 3.4 Phân tích kết thí nghiệm Cơ chế mòn mặt sau lưỡi cắt hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu [14,13, 39,15] Đó tương tác gi ữa lớp dính vật liệu gia công mặt sau với chất dính kết vật liệu dụng cụ làm hạt PCBN bị tách khỏi mặt sau tạo nên nguồn hạt cứng gây cào xước bề mặt sau Các hạt bít (FeCr)3C với mật độ cao đường kính xấp xỉ µm thép 9XC nguyên nhân gây mòn cào xước bề mặt sau Mòn mặt sau từ lưỡi cắt xảy liên tục với tốc độ chậm Chiều cao mòn hs tăng tăng vận tốc cắt, vận tốc cắt cao tốc độ mòn lớn Khi giảm vận tốc cắt từ 180 m/p xuống 140 m/p thời gian để mòn đạt tới giá trị hsmax tăng lên 2,5 lần Mòn mặt sau vùng phía lưỡi cắt phụ cắt với vận tốc 180 m/p; lưỡi cắt phụ cắt với vận tốc 160 m/p nguyên nhân chủ yếu gây phá huỷ lưỡi cắt phụ, làm tăng nhám bề mặt dẫn tới phá huỷ mũi dao Mòn vùng xảy với tốc độ cao vật liệu dao mặt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 92 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 93 of 126 79 sau bị bong mảng làm yếu vùng lưỡi cắt, đặc biệt vùng lưỡi cắt phụ Có thể thấy rõ chế mòn liên quan đến nhiệt độ phát triển mặt sau giảm vận tốc cắt từ 180 m/p xuống 160 m/p (tức giảm nhiệt cắt) mòn dạng tồn lưỡi cắt phụ phát triển chậm (sau 12,36 phút so với 7,69 phút) gây phá huỷ lưỡi cắt phụ hình 3.5(a) 3.5(b) Từ ảnh hình 3.4(d) cho thấy, giảm vận tốc cắt tới 140 m/p, sau 19,72 phút cắt, chế mòn mặt sau lưỡi cắt phụ mòn dính Giảm vận tốc cắt giảm nhiệt độ phát triển vùng mặt sau dẫn đến thay đổi chế mòn từ mòn nhiệt sang mòn dính Từ ảnh hình 3.4(b) giải thích chất hình thành vùng “phồng” bong mảnh vật liệu dụng cụ hai nguyên nhân Thứ nhất, khả dẫn nhiệt vật liệu mảnh dao (PCBN chất dính kết), vùng nhiệt độ cao xuất mặt sau gây nên giãn nở không đồng so với vật liệu bên tạo nên vùng “phồng” làm yếu liên kết vùng với lớp bên Thứ hai, nhiệt độ cao thúc đẩy trình ôxi hoá chất dính kết vật liệu dụng cụ bề mặt vùng “phồng” làm hạt PCBN dễ bị bật khỏi vùng ôxi hoá sâu vào lớp bên (hình 3.4(c’); 3.4(c)) Sau mảnh vật liệu dụng cụ bị bong tác dụng lực ma sát mặt sau Đây kết nghiên cứu so với cá c nghiên cứu trước chế mòn dụng cụ tiện cứng Từ hình 3.3 hình 3.4 thấy vùng mặt sau lưỡi cắt phụ vùng chịu ảnh hưởng nặng nề mòn kể mòn nhiệt mòn dính vận tốc cắt thay đổi từ 140 m/p đến 180 m/p Sự phát triển mòn vùng nguyên nhân làm tăng nhanh nhám bề mặt chi tiết gia công, dẫn đến phá huỷ lưỡi cắt phụ mũi dao Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 93 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 94 of 126 80 Từ kết thí nghiệm thấy với vận tốc cắt sử dụng nghiên cứu, nhám bề mặt đạt thay đổi t rong phạm vi từ 0,3 µm đến khoảng 0,6 µm theo thang đo Ra Tuy nhiên xác định vận tốc cắt tối ưu để đạt nhám bề mặt tốt ta phải sử dụng phương trình hồi quy xử lý số liệu thực nghiệm 3.5 Phương trình hồi quy Quá trình tiện cứng dao gắn mảnh PCBN trình gia công có chế phức tạp, chịu nhiều ảnh hưởng thông số tác động thông số đến trình phức tạp Để xác định vận tốc cắt mà nhám bề mặt đạt giá trị nhỏ ta phải xử lý số liệu thực nghiệm Phương trình sử dụng làm phương trình hồi quy thích hợp cắt kim loại tác giả sử dụng nghiên cứu có dạng sau: lnRa = bo + b1lnV + b2lnS + b3lnt + b11(lnV)2 + b22(lnS)2 + b33(lnt)2 + b12(lnV)(lnS) + b13(lnVc)(lnt) + b23(lnS)(lnt) (3 - 1) Đây phương trình bậc hai với ba biến độc lập lnS, lnV lnt Khi t = const S = const ta có phương trình sau: lnRa = β + β 2lnV + β 3lnS + β 4(lnV)2 + β 5(lnS)2 + β 6(lnV)(lnS) (3 - 2) Trong nghiên cứu này, giá trị vận tốc cắt V = 160 m/p bị loại khỏi phần nghiên cứu hồi quy trên, với hình thành vùng phồng rộp nhiệt vùng lưỡi cắt phụ làm suy giảm sức bền vật liệu lưỡi cắt dẫn đến mũi dao bị phá huỷ tương đối nhanh Vì vận tốc cắt V ≥ 160 m/p không nên sử dụng tiện cứng thép 9XC Để hồi quy kết thí nghiệm phương trình (3-2) xác định vận tốc cắt tối ưu để đạt nhám bề mặt nhỏ nhất, sử dụng phần mềm MatLab kết hồi quy là: lnRa = - 171,038 + 6,4448lnS + 67,3917lnV + 2,1152lnS.lnV + 0,44158 (lnS)2 – 6,0176 (lnV)2 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 94 of 126 (3 - 3) http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 95 of 126 81 Kết chạy chương trình cho hệ số biến thiên giải thích: R2 = 0,85278 Hệ số Fo = 17,3774 tương ứng với giá trị p = 9,081e-006 Đồ thị phương trình (3 - 3) thể hình 3.6 Ứng với t = 0,12mm, Ra đạt vận tốc cắt nhỏ V = 100 m/p Kết xác định vùng nhám có giá trị nhỏ hình 3.7 Giá trị nhỏ nhám bề mặt Ramin = 0,221µm – 0,30 µm 6.4 LnRa 6.2 5.8 5.6 5.5 LnV 4.5 4.2 4.6 4.4 4.8 LnS Hình 3.6: Mặt hồi quy dạng Loga nhám bề mặt Ra theo loga lượng chạy dao S vận tốc V t = 0,12 mm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 95 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 96 of 126 82 400 600 135 130 400 125 V(m/p) Ra(mm.e-6) 140 200 150 140 120 400 115 110 130 350 105 150 110 V(m/p) 120 100 90 50 100 100 95 S(mm/v) 300 211 60 80 100 120 140 S(mm.e-3/v) Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ nhám bề mặt Ra S,V Các vùng nhám bề mặt Ra nhận giá trị tối ưu (t = 0,12 mm) Với chiều sâu cắt t = 0,12mm, kết hồi quy xác định vận tốc cắt tối ưu để đạt tuổi bền cao T max = 49,37 cm2 vận tốc cắt lớn V = 140m/p Đồ thị mặt hồi quy hình 3.8 Kết xác định vùng tuổi bền có giá trị lớn hình 3.9 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 96 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 97 of 126 83 3.8 LnT 3.6 3.4 3.2 5.5 4.5 LnV 4.2 4.4 4.8 4.6 LnS Hình 3.8: Mặt hồi quy dạng loga tuổi bền T theo loga lượng chạy dao S vận tốc V t = 0,12 mm 30 50 40 135 45 130 125 35 V(m/p) T(cm2) 40 30 25 120 115 20 140 110 120 30 105 150 V(m/p) 100 50 100 S(mm.e-3/v) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 97 of 126 100 80 100 120 S(mm/p) http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 98 of 126 84 Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tuổi bền dụng cụ cắt T S, V Các vùng tuổi bền T nhận giá trị tối ưu (t = 0,12 mm) 3.6 Kết luận Ba chế mòn tiện cứng thép 9XC qua thay đổi vận tốc cắt từ 160 m/p đến 180 m/p mòn dính, mòn cào xước mòn nhiệt Mòn nhiệt dạng mòn dãn nở nhiệt cục lớp vật liệu dụng cụ mặt sau kết hợp với trình ôxi hoá nhiệt độ cao làm bong mảnh vật liệu dụng cụ khỏi bề mặt Mòn phát triển nhanh vùng lưỡi cắt phụ làm tăng nhám bề mặt phá huỷ mũi dao Mòn mặt sau từ lưỡi cắt mòn dính mòn cào xước gây hạt PCBN bị bong từ vật liệu dụng cụ hạt bít vật liệu gia công.Tốc độ mòn tỉ lệ thuận với vận tốc cắt Khi giảm vân tốc cắt tới 140 m/p, chế mòn nhiệt không tồn mà chế mòn dính mặt sau lưỡi cắt phụ Mòn nhiệt phát triển rộng nhanh vùng mặt sau lưỡi cắt phụ vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu để tìm chất tượng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 98 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 99 of 126 85 CHƯƠNG IV KẾT LUẬN CHUNG VÀ PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI 4.1 Kết luận chung Các kết nghiên cứu cho thấy tiện tinh thép 9XC dao PCBN mòn mặt trước mặt sau hai dạng mòn chủ yếu giai đoạn đầu, chế mòn mặt trước chủ yếu biến dạng dẻo tác dụng cào xước hạt cứng thép tách khỏi bề mặt hạt CBN Cơ chế mòn mặt sau trình bóc tách hạt CBN pha thứ hai vật liệu dụng cụ bị yếu tương tác với vật liệu gia công Trong giai đoạn sau, chế mòn mặt trước mỏi dính với bóc tách mảng vật liệu mặt trước Cơ chế mòn mặt sau liên quan đến nhiệt, số chu kỳ cào xước hạt cứng dính kết hợp với tác dụng ôxi hoá ôxi từ môi trường tạo nên mảng dạng vẩy bong khỏi mặt sau Ba chế mòn tiện cứng thép 9XC qua thay đổi vận tốc cắt từ 160 m/p đến 180 m/p mòn dính, mòn cào xước mòn nhiệt Mòn nhiệt dạng mòn dãn nở nhiệt cục lớp vật liệu dụng cụ mặt sau kết hợp với trình ôxi hoá nhiệt độ cao làm bong mảnh vật liệu dụng cụ khỏi bề mặt Mòn phát triển nhanh vùng lưỡi cắt phụ làm tăng nhám bề mặt phá huỷ mũi dao Mòn mặt sau từ lưỡi cắt mòn dính mòn cào xước gây hạt PCBN bị bong từ vật liệ dụng cụ hạt bít vật liệu gia công.Tốc độ mòn tỉ lệ thuận với vận tốc cắt Khi giảm vân tốc cắt tới 140 m/p, chế mòn nhiệt không tồn mà chế mòn dính mặt sau lưỡi cắt phụ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 99 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 100 of 126 86 Mòn nhiệt phát triển rộng nhanh vùng mặt sau lưỡi cắt phụ vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu để tìm chất tượng Từ kết nghiên cứu thấy gia công tinh thép 9XC cứng HRC = 50, không nên sử dụng vận tốc cắt ≥ 160 m/p vận tốc cắt dụng cụ bị phá huỷ nhanh nhiệt 4.2 Phương hướng nghiên cứu Sử dụng phương pháp cắt trực giao để nghiên cứu chất tương tác ma sát tiện cứng Nghiên cứu mối quan hệ trường nhiệt độ phát triển vùng mũi lưỡi cắt với nhám bề mặt tuổi bền dụng cụ Nghiên cứu ảnh hưởng cấu trúc tế vi lớp bề mặt đến nhám bề mặt tuổi bền dụng cụ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 100 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 101 of 126 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Trần Văn Địch (2004), Gia công tinh ềb mặt chi tiết máy, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2.Trần Văn Địch, Nguyễn Trọng Bình, Nguyễn Thế Đạt, Nguyễn Viết Tiếp, Trần Xuân Việt (2006), Công nghệ chế tạo máy, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 3.Trần Văn Địch (2003), Nghiên cứu độ xác gia công thực nghiệm, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 4.Trần Hữu Đà, Nguyễn Văn Hùng, Cao Thanh Long (1998), Cơ sở chất lượng trình cắt, Trường ĐHKTCN Thái Nguyên Nguyễn Văn Hùng (2003), Luận án tiến sỹ: “Nghiên cứu tối ưu thông số trình mài điện hoá mài kim cương gia công hợp kim cứng, Trường ĐHBK Hà Nội Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Tuý (2001), Nguyên lý gia công vật liệu, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Trần Thế Lục (1988), Giáo trình Mòn Tuổi bền dụng cụ cắt, Khoa khí - Trường ĐHBK Hà Nội Phan Quang Thế (2002), Luận án tiến sỹ: “ Nghiên cứu khả làm việc dụng cụ thép gió phủ dùng cắt thép bon trung bình”, Trường ĐHBK Hà Nội Nguyễn Quốc Tuấn (2005), Cơ sở chất lượng trình cắt, Trường ĐHKTCN Thái Nguyên 10 Phan Quang Thế, Trần Ngọc Giang (2008), “Nghiên cứu chế mòn dao gắn mảnh PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua tôi”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, tập 2, số (48) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 101 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 102 of 126 88 11.Trent E.M and Wright P.K (2000), Metal cutting, Butterworth – Heinemann USA 12 Kishawy H.A Elbestawy (1999), “Effects of Process Parameters on Materials Side Flow during Hard Turning”, International Journal ơf Machine Tools and Manufacturing, Vol 39, pp 1017 – 1030 13 Kevin Chou Y, Evans C.J, Barash M.M (2002), “Experimental Investigation on CBN Turning ơf Hardened AIAI 52100 Steel”,Journal of Materials Processing Technology, Vol 124, pp 274 – 283 14 Poulachon.G, Moisan.A, Jawahir.I.S,(2001), “Tool Wear Mechanism in Hard Turning with Polycrystalline Cubic Boron Nitri Tools”, Wear, Vol.250, pp.576-586 15 Poulachon.G, Bandyopadhyay.B.P, Jawahir.I.S, Pheulpin.S, Seguin.E, (2004), “Wear Behavior of CBN while Turning Various Hardened Steels”, Wear, Vol 256, pp.302-310 16 Zimmermann.M, Lahres.M, Viens.D.V, Laube.B.L,(1997), “Investigations of the Wear of Cubic Boron Nitride Cutting Tools Using Auger Electron Spectrocopy and X-ray analysis by EPMA”, Wear, Vol.209, pp.241-246 17 Liu.X.L, Wen.D.H, Li.Z.J, Xiao.L, Yan.F.G, (2002), “Experimental Study on Hard Turning Hardened GCr15 Steel with PBCN Tool”, Journal of Materials Processing Technology, Vol.129, pp 217-222 18 Varadarajan A.S, Philip P.K, Ramamoorthy B, (2002), “Investigastion of Hard Turning with Minimal Cutting Fluid Application (HTMF) and its Comparison with Dry and Wet Turning”, International Journal of Machine Tools and Manufacturing, Vol 42, pp 1993-2000 19 Stephenson D.A and Agapiou J.S (1997), Metal Cutting Theory and Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 102 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 103 of 126 89 Practice, Marcel Dekker, Inc, USA 20 Shaw M C, (1989), Metal Cutting Principles, Oxford University Press, New York 21 Loladze T N, (1976), "Tribology of Metal Cutting and Creation of New Tool Materials", Annals of the CIRP, Vol 25 Pp 83-88 22 Boothroyd G, (1975), Fundamemtals of Machining Machine Tools, Scripta Book Company, USA 23 Loffler F H.W, (1994), "Systematics Approach to Improve the Performance of PVD Coatings for Tools Applications", Surface and Coatings Technology, Vol 68/69, pp 729-740 24 Loladze T N (1958), Wear of Cutting Tools, Mashqiz, Moscow 25 Armarego E J A and Brown, R H, (1969), The Machining of Metals, Prentice Hall, Inc, New Jersey 26 Colwell L V, (1963), "Resume and Critique of Papers Part two", International Research in production Engineering, The American Society of mechanical Engineers, New York, pp 83-88 27 Brierley R G and Siekmann H J, (1964), Machining Principles and Cost Control, Mc Graw-Hill Book Company, London 28 Min W and Youzhen Z, (1988), "Diffusion Wear in Milling Titanium Alloys", Materials Science and technology, Vol pp 548-553 29 Trent E M, (1967), “Metallurgical Changes at the Tool/Work Interface”, Machinability, ISI Special Report 94, The Iron and Steel Institute, Portsmouth, pp 79-87 30 Ekemar S, (1982), “Coated Indexable Cemented Carbide Inserts - A Development in Progress”, Modern Trends in Cutting Tool, Society of Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 103 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 104 of 126 90 Manufacturing Engineers, Michigan, pp 24-26 31 Hau-Bracamonte, J L, (1981), “Partial Austenitisation within Flow Zone when Cutting a Low Carbon Steel”, Metals Technology, November, 1981, pp 447- 450 32 Ahman L Stridh B and Wisell H, (1990), “Diffusion and Continuous Wear of High Speed Steel Cutting Tools”, Materials Science and Technology, Vol 43/44, pp 1074-1085 33 Diniz.A.E, Ferreira.J.R, Filho.F.T, (2003), “Influence of Refrigeration/ Lubrication Condition on SAE 52100 Hardened Steel Turning at Several Cutting Speeds”, International Journal of Machine Tools and Manufacturing, Vol 43, pp 317-326 34 Ren.X.J, Yang.Q.X, James.R.D, Wang.L, (2004), “Cutting Temperature in Hard Turning Chromium Hardfacings with PCBN Tooling”, Journal of Materials Processing Technology, Vol 147, pp 38-44 35 Liu.X.L, Wen.D.H, Li.Z.J, Xiao.L, Yan.F.G, (2002), “Cutting Temperature and Tool Wear of Hard Turning Hardened Bearing Steel”, Journal of Materials Processing Technology, Vol 129, pp 200-206 36 Poulachon.G, Albert.A, Schluraff M, Jawahir.I.S, (2005), “An Experimental Investigation of Work Material Microstructure Effects on White Layer Formation in PBCN Hard Turning”, International Journal of Machine Tools and Manufacturing, Vol 45, pp 211-218 37 Hua.R and others, (2005), “Effects of Feeds Rate, Workpiece Hardness and Cutting Edge on Subsurface Residual Stress in the Hard Turning of Bearing Steel Using Chamfer + Hone Cutting Edge Geometry”, Journal of Materials Processing Technology, Vol 394, pp 238-248 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 104 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 105 of 126 91 38 Zorev N.N, (1966), Metal Cutting Mechanics, Pergamon Press, New Your 39 Kevin Chou Y, Evans Chris J, (1997), Tool Wear Mechanism in Continuous Cutting of hardened Tool Steels, Wear, Vol 212, pp.59 – 65 40 Rezhicob A.N, (1969), Heat Generation in Metal Cutting, Mosscow 41 Tay A.O Stevenson M.G and De Vahl G, (1976), A numerical method for calculating temperature distributions in machining from force an shear angle measurements, International Journal of machine Tools and Manufacture,Vol 16, pp 335 – 349 42 Zorev N.N, (1963), Interrelationship between shear processes occuring along tool face and on shear plane in metal cutting, International research in production engineering, The American Society of mechanical Engineers, New York, pp 48 – 67 43 Jun C.K and Smith K.H, (1994), Alumina Silicon carbide whisher composite tools, Ceramic Cutting Tools, Noyes Publications, New Jersey, USA, pp 86 – 111 44 Tay A.O Stevenson M.G and De Vahl Davis G, (1974), Using the Finite Element Method to Determine temperature Distribution in orthogonal machining, Proceedings of Institutions Mechanical Engineers, Vol 188, pp 627 – 638 45 Ivett Viktoria BANA, (2006), Manufacturing of high precision bores 46 J.M Zhou, H Walter, M Andersson, J.E Stahl, (2003), Effect of chamfer angle on wear of PCBN cutting tool, International Journal of Machine Tools & Manufacture 43, 301 – 305 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 105 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn ... lý trình cắt kim loại tiện chế mòn dụng cụ cắt - Nghiên cứu thực nghiệm mòn dụng cụ PCBN ảnh hưởng vận tốc cắt tới chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua Số hóa Trung tâm Học liệu... “ Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc cắt tới chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua tôi cần thiết cấp bách Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan chất vật lý trình cắt kim loại tiện. .. viên hướng dẫn : PGS.TS PHAN QUANG THẾ Tên đề tài : Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc cắt tới chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Ngày giao đề tài