Nghiên cứu chế độ cắt dao tiện có lưỡi cắt tròn

PHỤ LỤC Nội dung Trang Phụ lục Phần mở đầu Chƣơng 1: Vật liệu dụng cụ cắt sở vật lý trình cắt 1.1: Các loại dụng cụ thƣờng dùng ngành chế tạo máy 1.1.1: Đặc tính chung vật liệu dụng cụ cắt 1.1.2: Các loại vật liệu dụng cụ 1.1.2.1: Thép Các bon dụng cụ 1.1.2.2 : Thép hợp kim dụng cụ 1.1.2.3 : Thép gió 11 1.1.2.4 : Hợp kim cứng 13 1.1.2.5 : Vật liệu gốm 15 1.1.2.6 : Vật liệu tổng hợp 17 1.2 : Cơ sở vật lý trình cắt kim loại 19 1.2.1 : Cấu tạo tinh thể kim loại 19 1.2.1.1 : Cấu tạo nguyên tử 19 1.2.1.2 : Liên kết kim loại 20 1.2.1.3 : Cấu tạo mạng tinh thể kim loại 21 1.2.2 : Sự biến dạng kim loại 22 1.2.2.1 : Biến dạng dẻo đơn tinh thể 25 1.2.2.2 : Biến dạng dẻo đa tinh thể 26 1.2.3 : Quá trình cắt tạo phoi 28 1.2.3.1 : Ý nghĩa trình tạo phoi 28 1.2.3.2 : Trạng thái biến dạng miền tạo phoi 28 1.2.3.3: Sơ đồ tạo phoi 30 1.2.3.4: Trạng thái ứng suất miền tạo phoi 31 1.2.3.5: Ý nghĩa góc trượt 33 1.2.3.6: Kết luận 34 1.2.4: Các loại phoi 34 1.2.4.1: Phoi xếp 34 1.2.4.2: Phoi dây 35 1.2.4.3: Phoi vụn 35 1.2.5: Sự co rút phoi yếu tố ảnh hƣởng đến hệ số co rút phoi 36 1.2.5.1: Ảnh hưởng vật liệu gia công 37 1.2.5.2: Ảnh hưởng góc  38 1.2.5.3: Ảnh hưởng góc nghiêng  39 1.2.5.4: Ảnh hưởng chế độ cắt 40 1.2.6: Hiện tƣợng lẹo dao 42 1.2.7: Kết luện 44 Chƣơng 2: Thông số hình học dụng cụ 45 2.1 : Kết cấu dụng cụ cắt kim loại 46 2.2 : Thông số hình học dụng cụ cắt 47 2.2.1 : Khái niệm 47 2.2.2 : Thông số hình học dao thiết kế 48 2.2.3 : Sự thay đổi góc độ dao cắt 50 Chƣơng : Chất lƣợng bề mặt gia công 52 3.1 : Các yếu tố đặc trƣng 52 3.2 : Tính chất hình học bề mặt gia công 52 3.2.1 : Độ nhấp nhô tế vi 52 3.2.2 : Sự biến cứng bề mặt 54 3.2.3 : Ứng suất dư 54 3.3 : Các nguyên nhân ảnh hƣởng đến chất lƣợng bề mặt 55 3.3.1 : Ảnh hưởng đến độ nhấp nhô 55 3.3.2 : Ảnh hưởng tới thông số vật lý bề mặt 57 3.3.3 : Ảnh hưởng độ cứng vững rung động 57 3.4 : Các phƣơng pháp nâng cao chất lƣợng bề mặt 57 Chƣơng : Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm 59 4.1 : Quy hoạch thực nghiệm 59 4.1.1 : Khái quát chung 59 4.1.2 : Cơ sở lý thuyết quy hoạch sử lý số liệu thực nghiệm 59 4.1.3 : Các mô hình toán học thường dùng nghiên cứu thực 61 nghiệm gia công 4.1.4 : Xác định tuổi bền tốc độ cắt phụ thuộc yếu tố khác 64 thực nghiệm 4.2 : Chuẩn bị thí nghiệm 74 4.2.1 : Máy tiện CNC 1440 74 4.2.2 : Vật liệu phôi thép C45 75 4.2.3 : Vật liệu dụng cụ cắt T15K6 75 4.2.4 : Thiết bị đo độ nhám Mitutoyo MITUTOYO SurftestSJ - 301 76 4.3 : Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng V, S, t đến chất 77 lƣợng bề mặt dao tiện có lƣỡi cắt tròn 4.3.1: Trình tự thực thí nghiệm 77 4.3.2: Kết thực nghiệm 77 4.3.3: Xử lý kết thực nghiệm 78 Kết luận chung 79 Đề nghị tiếp tục nghiên cứu 80 Lời cảm ơn 81 PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Chất lượng bề mặt chi tiết sau gia công yêu cầu kỹ thuật quan trọng ngành gia công khí Khi công nghệ phát triển chất lượng bề mặt coi yêu cầu chủ chốt công nghệ gia công Chính lẽ mà ngày nay, thiết bị đo đại đời nhằm đáp ứng nhu cầu kiểm tra chất lượng bề mặt sau gia công Chất lượng bề mặt gia công hàm đa biens yếu tố công nghệ (chế độ cắt, thông số hình học dụng cụ cắt, vật liệu…) nghiên cứu chất lượng bề mặt nghiên cứu yếu tố liên quan ảnh hưởng trực tiếp tới chúng Do tính cấp thiết yếu tố nên chọn đề tài: “ Nghiên cứu chế độ cắt dao tiện có lưỡi cắt tròn” làm đề tài nghiên cứu II Nội dung nghiên cứu - Tổng quan nghiên cứu độ nhám bề mặt - Ảnh hưởng độ nhám bề mặt tới khả làm việc chi tiết máy - Nghiên cứu lý thuyết chế độ cắt ảnh hưởng chế độ cắt tới chất lượng bề mặt - Nghiên cứu thực nghiệm cắt loại vật liệu dụng cụ cắt thông thường dụng cụ cắt có lưỡi cắt tròn - Quy hoạch thực nghiệm, sử lý số liệu thực nghiệm, xây dựng công thức quan hệ Ra với chế độ cắt III Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu dụng cụ cắt có lưỡi cắt tròn ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt Việc nghiên cứu thực nghiệm tiến hành với điều kiện sau: - Máy thực nghiệm: Máy tiện CNC- 1440 - Vật liệu gia công : Thép C45 - Vật liệu làm dao : T15K6 - Đối tượng gia công bề mặt trụ - Thiết bị đo độ nhấp nhô tế vi bề mặt hãng Mitutoyo, kí hiệu Surftes SJ – 301 IV Phƣơng pháp nghiên cứu Dùng phương pháp nghiên cứu lí thuyết kết hợp với thực nghiệm Nghiên cứu lí thuyết để tìm mối quan hệ thông số cắt V, S, t độ nhám bề mặt Nghiên cứu thực nghiệm cắt dụng cụ có lưỡi cắt tròn Sử lý kết thực nghiệm đưa kết luận V Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý ngĩa khoa học Nghiên cứu tìm công thức thực nghiệm mối liên hệ Ra thông số cắt V, S, t Ý nghĩa thực tiễn Nâng cao chất lượng bề mặt gia công chi tiết dụng cụ cắt có lưỡi cắt tròn so sánh với dụng dụng cụ cắt có lưỡi thông thường CHƢƠNG I : VẬT LIỆU DỤNG CỤ CẮT VÀ CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH CẮT 1.1 : Các loại dụng cụ thƣờng dùng ngành chế tạo máy 1.1.1: Đặc tính chung vật liệu dụng cắt * Độ cứng Thường vật liệu cần gia công chế tạo khí thép, gang… có độ cứng cao, để cắt được, vật liệu làm phần cắt dụng cụ phải có độ cứng cao (60 – 65HRC) * Độ bền học Dụng cụ cắt thường phải làm việc điều kiện khắc nghiệt : tải trọng lớn không ổn định, nhiệt độ cao, ma sát lớn, rung động… Dễ làm lưỡi cắt dụng cụ sứt mẻ Do vật liệu làm phần cắt dụng cụ cần có độ bền học (sức bền uốn, kéo, nén, va đập…) cao tốt * Tính chịu nhiệt Ở vùng cắt, nơi tiếp xúc dụng cụ chi tiết gia công , kim loại bị biến dạng, ma sát…nên nhiệt độ cao (700 – 800oC), có đạt đến hàng ngàn độ Ở nhiệt độ vật liệu làm dụng cụ cắt bị thay đổi cấu trúc chuyển biến pha làm cho tính cắt giảm xuống Vì vật liệu phần cắt dụng cụ cần có tính chịu nóng cao nghĩa giữ tính cắt nhiệt độ cao thời gian dài * Tính chịu mài mòn Làm việc điều kiện nhiệt độ cao, ma sát lớn mòn dao điều thường xảy Thông thường vật liệu cứng tính chống mài mòn cao Tuy nhiên điều kiện nhiệt độ cao cắt (700 – 8000C) tuợng mài mòn học không chủ yếu nữa, mà mài mòn chủ yếu tượng chảy dính (bám dính vật liệu gia công vật liệu làm dụng cụ cắt) Ngoài việc giảm độ cứng phần cắt nhiệt độ cao khiến cho lúc tượng mòn xảy khốc liệt Vì vậy, vật liệu làm phần cắt dụng cụ phải có tính chịu mòn cao * Tính công nghệ Vật liệu làm dụng cụ cắt phải dể chế tạo: dễ rèn, cán, dễ tạo hình cắt gọt, có tính thấm cao, dễ nhiệt luyện… Ngoài yêu cầu chủ yếu nêu trên, vật liệu làm phần cắt dụng cụ phải có tính dẫn nhiệt tốt, độ dai chống va đập cao giá thành rẻ 1.1.2: Các loại vật liệu dụng cụ Để làm phần cắt dụng cụ, người ta dùng loại dụng cụ khác tuỳ thuộc váo tính lý vật liệu cần gia công dản xuất cụ thể Dưới giới thiệuvật liệu phần cắt dụng cụ theo phát triển hoàn thiện khả làm việc chúng Vật liệu Năm 1894 dụng cụ V m/ph Thép Cacbon Nhiệt độ giới hạn Độ cứng đặc tính cắt 0C HRC 200-300 60 dụng cụ 1900 60 Thép hợp kim 300-500 dụng cụ 1900 Thép gió 1908 1913 12 - Thép cải tiến 15-20 500-600 Thép gió(tăng 20-30 600-650 200 1000-1200 91 300 1000-1200 91-92 800 100.000 60-64 Co W) 1931 Hợp kim cứng Cácbitvonfram 1934 Hợp kim cứngWC TiC 1955 Kim cương nhân tạo 1957 Gốm 300-500 1500 92-94 1965 Nitrit Bo 100-200 1600 8.000 1970 Hợp kim cứng 300 1000 18.000 phủ(TiC) Bảng 1: Các loại vật liệu lam dụng cụ cắt 1.1.2.1: Thép bon dụng cụ Để đạt độ cứng, tính chịu nhiệt chịu mài mòn, lượng C thép Cacbon dụng cụ 0,7% (thường từ 0,7- 1,3%) lượng P, S thấp (P< 0,035%, S < 0,025%) Độ cứng sau ram đạt HRC = 60 - 62 - Sau ủ độ cứng đạt đượckhoảng HB = 107-217 nên dễ gia công cắt gia công áp lực - Tính chịu nhiệt kém, độ cứng giảm nhanh nhiệt độ đạt đến 200o – 300oC ứng với tốc độ cắt 4-5 m/ph - Khó mài dễ biến dạng nhiệt luyện dùng để chế tạo dụng cụ định hình, cần phải mài theo profile chế tạo Ký hiệu thép Các bon dụng cụ giải thích sau : Giả sử ta có nhãn hiệu Y10A - Chữ Y: Kí hiệu Cácbon - Chữ A: Kí hiệu chất lượng tốt (hàm lượng P,S