Nghiên cứu ảnh hưởng của bán kính mũi dao đến quá trình tiện cứng thép ổ lăn bằng dụng cụ PCBN

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN TRUNG SƠN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÁN KÍNH MŨI DAO ĐẾN QUÁ TRÌNH TIỆN CỨNG THÉP Ổ LĂN BẰNG DỤNG CỤ PCBN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Trần Trung Sơn Học viên: Lớp Cao học K16 Đơn vị công tác: Trường Trung cấp nghề Hà Tĩnh Tên đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của bán kính mũi dao đến quá trình tiện cứng thép ổ lăn bằng dụng cụ PCBN” Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình khác Trừ những phần tham khảo đã được ghi rõ trong Luận văn./ HỌC VIÊN Trần Trung Sơn ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập, nghiên cứu tại trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, em đã được các thầy cô giáo trong trường tạo điều kiện, chỉ bảo, giúp đỡ tận tình để truyền đạt các kiến thức chuyên môn Để hoàn thành được Luận văn này, trước hết em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành tới TS Nguyễn Thị Quốc Dung, người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành Luận văn Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Phòng Đào tạo, Trung tâm thực nghiệm - Khoa Cơ khí cùng các thầy trong Bộ môn Chế tạo máy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện Luận văn này Em cũng xin chân thành cảm ơn tới Ban giám hiệu trường Trung cấp nghề Hà Tĩnh nơi em đang công tác, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian qua Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không thể tránh khỏi sai sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các nhà khoa học và bạn bè đồng nghiệp để bản thân em cũng như Luận văn được hoàn thiện hơn Xin trân trọng cảm ơn! HỌC VIÊN Trần Trung Sơn iii CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU PCBN: Nitrit Bo lập phương đa tinh thể CBN: Nitrit Bo lập phương BN: Nitrit Bo a: chiều dày lớp kim loại bị cắt ap: chiều dày phoi Kf: mức độ biến dạng của phoi Kbd: mức độ biến dạng của phoi trong miền tạo phoi Kms: mức độ biến dạng của phoi do ma sát với mặt trước của dao  : góc trượt r: bán kính mũi dao  (hay  n) : góc trước của dao Fz (hay Fc): lực tiếp tuyến khi tiện Fy (hay Fp): lực hướng kính khi tiện Fx: lực chiều trục khi tiện S: lượng chạy dao (mm/vòng) t: chiều sâu cắt (mm) V: vận tốc cắt (m/phút) KAB: ứng suất cắt trung bình trong miền biến dạng thứ nhất As: diện tích của mặt phẳng cắt Vs: vận tốc của vật liệu cắt trên mặt phẳng cắt ρ: tỷ trọng của vật liệu Ф: góc tạo phoi γm: tốc độ biến dạng của các lớp phoi gần mặt trước Kc, Kt: các hệ số thực nghiệm φ: góc nghiêng chính φ1: góc nghiêng phụ Ra, Rz: độ nhám bề mặt khi tiện iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN iii CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ iv LỤC HIỆU MỤC v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH .ix PHẦN MỞ ĐẦU 1 1 Giới thiệu về tiện cứng 1 2 Nội dung nghiên cứu 2 3 Phương pháp nghiên cứu 2 4 Dự định kết quả 3 CHƯƠNG I: BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH TIỆN CỨNG 4 1.1 Bản chất vật lý 4 1.1.1 Quá trình cắt và tạo phoi 4 1.1.2 Đặc điểm quá trình tạo phoi khi tiện cứng 10 1.2 Lực cắt khi tiện 13 1.2.1 Lực cắt khi tiện và các thành phần lực cắt 13 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt khi tiện 17 1.2.2.1 Ảnh hưởng của vận tốc cắt 17 1.2.2.2 Ảnh hưởng của lượng chạy dao và chiều sâu cắt 18 1.2.2.3 Ảnh hưởng của vật liệu gia công 18 1.2.2.4 Ảnh hưởng của vật liệu làm dao và đặc điểm của vật liệu CBN khi tiện cứng 19 1.2.2.5 Ảnh hưởng của bán kính đỉnh dao r 21 1.2.2.6 Ảnh hưởng của mòn dụng cụ cắt 22 1.3 Nhám bề mặt 22 v 1.3.1 Bản chất của lớp bề mặt 23 1.3.2 Tính chất lý hoá của lớp bề mặt 24 1.3.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt khi tiện cứng 26 1.3.3.1 Ảnh hưởng của các thông số hình học của dụng cụ cắt 26 1.3.3.2 Ảnh hưởng của tốc độ cắt 27 1.3.3.3 Ảnh hưởng của lượng chạy dao 28 vi 1.3.3.4 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt 29 1.3.3.5 Ảnh hưởng của vật liệu gia công 29 1.3.3.6 Ảnh hưởng của rung động trong hệ thống công nghệ 30 1.4 Kết luận 30 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM 31 2.1 Mục đích thí nghiệm 31 2.2 Thiết bị thực hiện thí nghiệm .31 2.2.1 Máy thí nghiệm .31 2.2.2 Phôi thí nghiệm .32 Hình 2.2 Hình ảnh các phôi thí nghiệm 32 2.2.3 Các dụng cụ đo kiểm .33 2.2.4 Dụng cụ cắt 34 2.2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 35 2.2.6 Cơ sở lý thuyết của mô hình thí nghiệm 35 2.3 Tiến trình thí nghiệm 39 2.4 Kết luận 39 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Kết quả đo thực nghiệm .40 3.2 Đánh giá kết quả thực nghiệm 41 3.2.1 Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến Ra 41 3.2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố đến lực dọc trục Fx .44 3.3.3 Ảnh hưởng của các yếu tố đến lực hướng kính Fy 46 3.3.4 Ảnh hưởng của các yếu tố đến lực tiếp tuyến Fz 49 3.3.5 Tối ưu hóa đa mục tiêu 53 3.3.5.1 Các bước tối ưu hóa sử dụng phân tích quan hệ xám (Grey Relational Analysis – GRA) 53 3.3.5.2 Thực hiện các bước của lý thuyết 56 CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 63 4.1 Kết luận chung 63 vi i 4.2 Khuyến cáo 63 4.3 Ý nghĩa khoa học 64 4.4 Ý nghĩa thực tiễn 64 4.5 Hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật của máy 31 Bảng 2.2: Thành phần hóa học các nguyên tố .33 Bảng 2.3: Chế độ nhiệt luyện .33 Bảng 2.4 Sơ đồ thí nghiệm theo thiết kế Taguchi L9 38 Bảng 3.1 Kết quả độ nhám Ra, Fx, Fy, Fz và tỉ số SN của chỉ tiêu 40 Bảng 3.2 ANOVA trị số Ra 41 Bảng 3.3 Thứ tự ảnh hưởng của các thông số đến độ nhám trung bình 42 Bảng 3.4 Thứ tự ảnh hưởng của các thông số đến tỉ số SN của Ra 43 Bảng 3.5 ANOVA trị số Fx 44 Bảng 3.6 Thứ tự ảnh hưởng của các thông số đến lực dọc trục trung bình .44 Bảng 3.7 Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến tỉ số SN của Fx 45 Bảng 3.8 ANOVA trị số Fy 46 Bảng 3.9 Thứ tự ảnh hưởng của các thông số đến lực cắt hướng kính trung bình Fy .47 Bảng 3.10 Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến tỉ số SN của Fy 48 Bảng 3.11 ANOVA trị số Fz 49 Bảng 3.12 Thứ tự ảnh hưởng của các thông số đến lực tiếp tuyến trung bình Fz 50 Bảng 3.13 Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến tỉ số SN của Fz 51 Bảng 3.14 Trị số S/N và giá trị chuẩn hóa Zij của SN 56 Bảng 3.15 Độ sai lệch j(k) của dãy tham chiếu 57 Bảng 3.16 Trị số quan hệ xám ứng với các thông số đầu ra và trị số quan hệ xám trung bình .58 Bảng 3.17: Hệ số quan hệ GRA 0i (k) .59 Bảng 3.18 ANOVA trị số quan hệ xám 60 Bảng 3.19 Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến hệ số quan hệ xám 60 viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ miền tạo phoi 4 Hình 1.2: Miền tạo phoi 6 Hình 1.3: Miền tạo phoi ứng với vận tốc cắt khác nhau .7 Hình 1.4: Tính góc trượt  8 Hình 1.5: Quan hệ giữa vận tốc cắt và biến dạng của phoi .9 Hình 1.6 Quan hệ giữa bán kính mũi dao r và biến dạng của phoi 10 Hình 1.7 Ba giai đoạn hình thành phoi khi tiện thép 100Cr6 11 Hình 1.8: Dạng của phoi trong mối liên hệ với độ cứng của phôi 13 Hình 1.9: Hệ thống lực cắt khi tiện 14 Hình 1.10: Mối quan hệ giữa lực cắt và chiều dài cắt khi tiện thép thấm Các bon, Ni tơ tôi cứng đến 60 HRC bằng dao PCBN 15 Hình 1.11: Ảnh hưởng của vận tốc cắt tới lực cắt 17 Hình 1.12: Cấu trúc tế vi của hai loại mảnh dao TDGN160304S2501, TDGN160308S1501 20 Hình 1.13: Ảnh hưởng của bán kính đỉnh dao tới lực cắt 21 Hình 1.14 Chi tiết bề mặt vật rắn 24 Hình 1.15 Ảnh hưởng của thông số hình học của dao tiện tới độ nhám bề mặt 27 Hình 1.16 Ảnh hưởng của tốc độ cắt tới nhám bề mặt khi gia công thép 27 Hình 1.17 Ảnh hưởng của lượng chạy dao tới độ nhám bề mặt 29 Hình 2.1 Máy tiện CS-460x1000G 32 Hình 2.2 Hình ảnh các phôi thí nghiệm 32 Hình 2.3 Đầu đo lực Kistler 9257BA .33 Hình 2.4 Máy đo độ nhám SJ-201 của hãng Mitutoyo – Nhật Bản 34 Hình 2.5 Mảnh dao tiện PCBN 34 Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 35 Hình 3.1 Thiết kế thí nghiệm Taguchi 40 ix 3.3.5 Tối ưu hóa đa mục tiêu 3.3.5.1 Các bước tối ưu hóa sử dụng phân tích quan hệ xám (Grey Relational Analysis – GRA) Phương pháp Taguchi được ứng dụng để giải bài toán tối ưu hóa chỉ duy nhất một kết quả đầu ra Tuy nhiên, một thuật toán tối ưu mạnh thì phải giải quyết được đồng thời càng nhiều mối quan hệ đầu ra càng tốt Một số nghiên cứu gần đây đã tối ưu hóa thành công đồng thời nhiều kết quả đầu ra khi tiện cứng bằng sự kết hợp giữa phân tích quan hệ xám (GRA - Grey Relational Analysis) với phương pháp Taguchi Trong phân tích kết hợp Taguchi - GRA, một cấp quan hệ xám thu được sử dụng để đánh giá đồng thời các kết quả đầu ra Điều này đã biến bài toán tối ưu hóa nhiều đặc tính phức tạp thành tối ưu hóa cấp quan hệ xám duy nhất Trong nghiên cứu này, sự kết hợp giữa phương pháp Taguchi và GRA được sử dụng để tối ưu hóa thương lượng đồng thời 2 kết quả đầu ra là nhám bề mặt Ra và lực cắt hướng kính Fy Cả hai mục tiêu này đều mong muốn nhỏ hơn thì tốt hơn Bước 1: Xác định tỉ lệ SN cho các mục tiêu tương ứng theo công thức: Lớn hơn là tốt hơn (Larger - the – better) (3-1) Trong đó: n là số lần lặp ở mỗi thí nghiệm yij là giá trị đo được ở lần đo thứ i = 1, 2, ….n; j = 1,2, ….k Giá trị này được áp dụng cho các mục tiêu quan tâm mà mong muốn tìm kiếm được tối đa hoá các đặc tính chất lượng Giá trị tiêu chuẩn (danh nghĩa) là tốt nhất (Nominal - the – best) (3-2) Trong đó: Đây được gọi là vấn đề loại danh nghĩa tốt nhất mà người ta cố gắng giảm thiểu sai số bình phương xung quanh giá trị mục tiêu cụ thể Chuẩn hóa là một sự chuyển đổi được thực hiện trên một dữ liệu đầu vào duy nhất để phân phối dữ liệu đồng đều và biến nó thành một phạm vi chấp nhận được để phân tích thêm Nhỏ hơn thì tốt hơn (Smaller - the – better) (3-3) Trong điều kiện bài toán này: Mong muốn cả nhám bề mặt và lực cắt Fy càng nhỏ càng tốt Bước 2: yij được chuẩn hóa như Zij (0 ≤ Zij ≤ 1) theo công thức sau đây để tránh ảnh hưởng của việc sử dụng các đơn vị khác nhau và để giảm sự biến đổi Cần phải chuẩn hóa dữ liệu ban đầu trước khi phân tích chúng với lý thuyết liên quan đến Quan hệ xám hoặc bất kỳ phương pháp luận nào khác Một giá trị thích hợp sẽ được khấu trừ từ các giá trị trong mảng tương tự để làm cho giá trị của mảng này xấp xỉ 1 Khuyến nghị nên sử dụng giá trị tỷ số SN khi chuẩn hóa dữ liệu trong phân tích Quan hệ xám (3-4) (Sử dụng cho tỉ số SN với mong muốn lớn hơn là tốt hơn) (3-5) (Sử dụng cho tỉ số SN với mong muốn nhỏ hơn là tốt hơn) (3-6) (Sử dụng cho tỉ số SN với mong muốn giá trị tiêu chuẩn là tốt nhất) Bước 3: Tính toán hệ số tương tác trong quan hệ xám đối với các tỉ số SN chuẩn hóa: (3-7) Trong đó: +) j=1, 2,…n; k=1, 2, ….m, n là số thí nghiệm, k là số mục tiêu đầu ra +) y0(k) là giá trị trung bình đầu ra của các thí nghiệm yj(k) là giá trị trung bình đầu ra ở thí nghiệm thứ j +) là giá trị tuyết đối của sai lệch giữa y0(k) và yj(k) +) là giá trị nhỏ nhất của 0j +) là giá trị lớn nhất của 0j +)  là hệ số phân biệt, được xác định trong khoảng 0 ≤ K ≤ 1 (giá trị có thể được điều chỉnh dựa trên yêu cầu thực tế của hệ thống) Bước 4: Xác định mức độ Quan hệ xám theo công thức: (3-8) Đây là giá trị trung bình của các tương tác trong quan hệ GRA đã xác định ở bước 3 k là số mục tiêu cần tối ưu Bước 5: Xác định yếu tố tối ưu và mức độ tương quan của chúng: Mối quan hệ GRA cao hơn hàm ý chất lượng sản phẩm tốt hơn Do đó, dựa trên mức độ quan hệ xám, có thể ước lượng tác động của yếu tố và mức độ tối ưu cho mỗi yếu tố có thể kiểm soát Bước 6: Thực hiện ANOVA (Analysis of Variance) để xác định các yếu tố quan trọng 3.3.5.2 Thực hiện các bước của lý thuyết Bước 1: Với mục tiêu tối ưu hóa cả Ra và Fy nhỏ hơn thì tốt hơn nên các tỉ số SN tương ứng với các yếu tố đầu ra được tính theo công thức (3-3) và được cho như bảng 3.14 Bước 2: Tỉ số SN mong muốn lớn hơn thì tốt hơn nên tính toán trị số chuẩn hóa Zij của SN theo các công thức (3-4), cho như bảng 3.14 Bảng 3.15 thể hiện độ sai lệch của dãy tham chiếu 0j(k) Bảng 3.14 Trị số S/N và giá trị chuẩn hóa Zij của SN SN Zij Ra TT r S Ra Fy 0.93 143.33 Ra Fy Fy Trị số tham chiếu 1.000 1.000 1 0.4 0.06 0.62 -43.13 0.514 0.536 2 0.4 0.08 2.573 140.67 -8.23 -42.96 0.136 0.738 3 0.4 0.1 3.72 151 -11.41 -43.58 0.000 0.000 4 0.8 0.06 0.25 137 11.98 -42.74 1.000 1.000 5 0.8 0.08 0.363 150.67 8.79 -43.56 0.864 0.024 6 0.8 0.1 0.773 141.33 2.23 -43.01 0.583 0.679 7 1.2 0.06 0.363 149 8.71 -43.46 0.860 0.143 8 1.2 0.08 0.417 147 7.57 -43.35 0.811 0.274 9 1.2 0.1 4.15 -43.03 0.665 0.655 0.62 141.67 Bảng 3.15 Độ sai lệch j(k) của dãy tham chiếu j(k) TT r S Ra Fy Ra Fy j(1) j(2) 1 0.4 0.06 0.93 143.33 0.486 0.464 2 0.4 0.08 2.573 140.67 0.864 0.262 3 0.4 0.1 3.72 151 1.000 1.000 4 0.8 0.06 0.25 137 0.000 0.000 5 0.8 0.08 0.363 150.67 0.136 0.976 6 0.8 0.1 0.773 141.33 0.417 0.321 7 1.2 0.06 0.363 149 0.140 0.857 8 1.2 0.08 0.417 147 0.189 0.726 9 1.2 0.1 0.62 141.67 0.335 0.345 Bước 3: Thực hiện phân tích mối quan hệ xám Khảo sát bảng 3.15 cho thấy: max = (1) = (2) = 1.000 min = (1) = (2) = 0.000 Từ dữ liệu trong bảng 3.15, tính toán hệ số quan hệ xám cho chuẩn hóa tỉ lệ SN bằng cách sử dụng công thức (3-7) Giá trị cho ξΔmax được lấy là 0,5 trong phương trình (3-7) Kết quả tính toán trị số quan hệ xám cho từng mục tiêu được đưa ra trong bảng 3.16 Bước 4: Tính toán hệ số quan hệ xám trung bình như công thức (3-8) Kết quả tính toán được thể hiện như trong bảng 3.16 Bảng 3.16 Trị số quan hệ xám ứng với các thông số đầu ra và trị số quan hệ xám trung bình Hệ số quan hệ xám  TT  Ra Fy 1 0.507 0.519 0.513 2 0.367 0.656 0.511 3 0.333 0.333 0.333 4 1.000 1.000 1.000 5 0.786 0.339 0.562 6 0.545 0.609 0.577 7 0.781 0.368 0.575 8 0.726 0.408 0.567 9 0.599 0.592 0.595 Với mục tiêu tối ưu hóa đồng thời nhám bề mặt và lực cắt lớn nhất Fy cùng nhỏ hơn thì tốt hơn Kết quả tính toán giá trị quan hệ xám  cho Ra, Fy và TB được cho trong bảng 3.17: Bảng 3.17: Hệ số quan hệ GRA 0i (k) Thứ hạng r S Ra Fy TB 0.4 0.06 1 1 1 1 0.4 0.08 0.54 0.66 0.60 7 0.4 0.1 0.38 0.50 0.44 9 0.8 0.06 0.69 0.44 0.57 8 0.8 0.08 0.72 0.51 0.62 6 0.8 0.1 0.90 0.72 0.81 2 1.2 0.06 0.72 0.62 0.67 5 1.2 0.08 0.74 0.82 0.78 4 1.2 0.1 0.83 0.75 0.79 3 TB Hình 3.10 Hệ số quan hệ GRA theo thứ tự thí nghiệm Hệ số quan hệ xám lớn hơn sẽ tốt hơn Hình 3.10 chỉ ra rằng hệ số quan hệ xám lớn nhất tại duy nhất thí nghiệm số 4 với giá trị là 1.000 ANOVA trị số quan hệ xám bằng Minitab 16 để đánh giá ảnh hưởng của bán kính mũi dao và lượng chạy dao đến đầu ra của quá trình tiện cứng thép SUJ2 là Ramin và Fymin Kết quả ANOVA trị số quan hệ xám thể hiện trong bảng 3.18 Kết quả cho thấy, theo phần trăm đóng góp ảnh hưởng, bán kính mũi dao có ảnh hưởng mạnh hơn (41.2%) lượng chạy dao (25.05%) Bảng 3.18 ANOVA trị số quan hệ xám Thông DF SS Adj SS MS F C% r 2 0.10184 7.553 0.05092 2.44 41.20 S 2 0.06192 2.124 0.03096 1.48 25.05 Error 4 0.08343 1.997 0.020858 Total 8 0.24719 số 33.75 100 Bước 5: ANOVA trị số quan hệ xám trung bình có bảng các yếu tố ảnh hưởng chính như bảng 3.19 và đồ thị các ảnh hưởng chính như hình 3.11 Theo đó, bán kính mũi dao ảnh hưởng mạnh hơn so với lượng chạy dao đến chỉ tiêu nhám bề mặt và lực cắt hướng kính nhỏ nhất Bảng 3.19 Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến hệ số quan hệ xám Mức Thông số r S 1 0.4525 0.6959 2 0.7131 0.5469 3 0.5791 0.5019 Delta 0.2605 0.1941 Thứ tự ảnh hưởng 1 2 Hình 3.11 Ảnh hưởng của các thông số đến trị số quan hệ GRA trung bình Bước 6: Quan sát trị số quan hệ xám lớn nhất ứng với các mức của mỗi yếu tố (bảng 3.19 và hình 3.11), ta rút ra bộ thông số tối ưu nhằm đáp ứng cả Ra và Fy nhỏ hơn thì tốt hơn là: r3/S1, tương ứng với: r = 0.8 mm, S = 0.06 mm/vòng Kết quả thực nghiệm khi r = 0.8 mm và S = 0.06 mm/vòng thì Ra = 0.25 µm, Fy = 137 N Kết luận chương 3: 1) Đã nghiên cứu và thí nghiệm thành công tiện cứng thép ổ lăn SUJ2 sau nhiệt luyện đạt độ cứng HRC (58-62) bằng dao tiện PCBN 2) Lực cắt hướng kính Fy là thành phần lực có trị số cao nhất trong 3 thành phần lực được đo kiểm 3) Bán kính mũi dao ảnh hưởng mạnh hơn ảnh hưởng của lượng chạy dao đến nhám bề mặt sau tiện Bán kính mũi dao r ở mức 2 (0.8 mm) và lượng chạy dao S ở mức 1 (0.06 mm) cho nhám bề mặt có trị số nhỏ nhất và bằng 0.25µm 4) Lượng chạy sao dọc S ảnh hưởng mạnh hơn bán kính mũi dao r đến lực cắt dọc trục Fx, lực hướng kính Fy và lực tiếp tuyến Fz Tuy nhiên, ảnh hưởng của lượng chạy dao dọc S đến từng thành phần lực này cũng không giống nhau Bán kính mũi dao r ở mức 3 (1.2 mm) và lượng chạy dao S ở mức 1 (0.06 mm/vòng) cho lực chiều trục Fx có trị số nhỏ nhất và bằng 37 N theo thực nghiệm Bán kính mũi dao ở mức 0.4 mm cho lực hướng trục nhỏ khi lượng chạy dao nhỏ, còn khi ở các mức có lượng chạy dao lớn thì lực cắt lại lớn hơn nhiều so với các mức có bán kính mũi dao lớn hơn Bán kính mũi dao r ở mức 2 (0.8 mm) và lượng chạy dao S ở mức 1 (0.06 mm/vòng) cho lực hướng kính Fy có trị số nhỏ nhất và bằng 137 N Bán kính mũi dao r ở mức 1 (0.4 mm) và lượng chạy dao S ở mức 1 (0.06 mm/vòng) cho lực tiếp tuyến Fz có trị số nhỏ nhất và bằng 36.67 N 5) Đã kết hợp giữa phương pháp GRA trong thiết kế thí nghiệm Taguchi để tối ưu hóa đa mục tiêu nhám bề mặt và lực cắt lớn nhất Fy Bán kính mũi dao lớn cắt với lượng chạy dao nhỏ sẽ cho nhám bề mặt và lực chiều trục cùng nhỏ hơn thì tốt hơn Bộ thông số tìm được cho chỉ tiêu này là: S = 0.06 mm/vòng; r = 0.8 mm; thực nghiệm chỉ ra khi đó: Ra = 0.25 µm; Fy = 137 N CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 4.1 Kết luận chung Với nội dung “Ảnh hưởng của bán kính mũi dao đến quá trình tiện cứng thép ổ lăn bằng dụng cụ PCBN” qua ba chương đề tài đã giải quyết được các vấn đề sau: - Đã triển khai thành công kỹ thuật tiện cứng thép ổ lăn SUJ2; độ cứng HRC > 58; không sử dụng dung dịch trơn nguội - Đề tài đã đánh giá được ảnh hưởng của bán kính mũi dao và lượng chạy dao dọc đến nhám bề mặt và từng thành phần lực cắt thép SUJ2 khi tiện bằng dao phủ PCBN - Đã tối ưu hóa đơn mục tiêu ảnh hưởng của bán kính mũi dao và lượng chạy dao đến nhám bề mặt, đến lực chiều trục Fx, đến lực hướng kính Fy và đến lực tiếp tuyến Fz bằng phân tích đánh giá tỉ số SN theo phương pháp Taguchi - Đã tối ưu hóa đa mục tiêu ảnh hưởng của bán kính mũi dao và lượng chạy dao đến cả nhám bề mặt và lực hướng kính Fy với mong muốn nhỏ hơn thì tốt hơn bằng phương pháp phân tích hệ số GRA trong thiết kế Taguchi Tìm được bộ thông số tối ưu cho chỉ tiêu này, cụ thể là: r = 0.8 mm, S = 0.06 mm/vòng sẽ cho cả nhám bề mặt và lực cắt đạt được nhỏ nhất 4.2 Khuyến cáo Căn cứ các kết quả đạt được sau thực nghiệm, đối với tiện cứng thép ổ lăn SUJ2, tác giả đưa ra khuyến cáo cho bán kính mũi dao như sau: Với chế độ cắt có số vòng quay trục chính 650 vòng/phút, chiều sâu cắt 0,1 mm thì sử dụng bán kính mũi dao r = 0,8 mm và lượng chạy dao S = 0,06 mm thì cho kết quả tối ưu nhất cho cả nhám bề mặt và lực cắt lần lượt là Ra = 0,25 µm và Fy = 137 N 4.3 Ý nghĩa khoa học Các kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở khoa học để ứng dụng công nghệ tiện cứng trong chế tạo các sản phẩm góp phần mở rộng phạm vi ứng dụng chất lượng cao trong thực tiễn sản xuất Các kết quả nghiên cứu mở ra các hướng nghiên cứu tiếp theo trong phát triển công nghệ tiện cứng có hiệu quả cao trong công nghiệp chế tạo nước ta 4.4 Ý nghĩa thực tiễn Các kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng tại các nhà máy chế tạo Quá trình ứng dụng các kết quả nghiên cứu sẽ cho phép mở rộng phạm vi gia công của ngành chế tạo máy nói chung và công nghệ tiện cứng nói riêng Góp phần tạo ra các sản phẩm có chất lượng tốt, giá thành hạ và nâng cao khả năng ứng dụng vào thực tiễn phù hợp với điều kiện sản xuất ở nước ta 4.5 Hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài Kết quả nghiên cứu của đề tài chỉ dừng ở một chế độ công nghệ, một loại dụng cụ cắt, một loại vật liệu và một chiều sâu cắt nhất định Vì vậy cần tiến hành thí nghiệm một cách tổng quan hơn để tìm ra các quy luật rộng hơn Thêm vào đó cần tiến hành kiểm tra mòn và cơ chế mòn phần cắt của dao và chất lượng bề mặt phôi Nghiên cứu ảnh hưởng của hình dạng lưỡi cắt đến chất lượng bề mặt và mòn dụng cụ Nghiên cứu ảnh hưởng của lực cắt đến chất lượng bề mặt và tuổi bền dụng cụ Nghiên cứu triển khai đề tài trên trung tâm CNC hiện đại hơn, tối ưu hóa nhiều mục tiêu hơn (Hạ giá thành sản phẩm, nâng cao tuổi bền dao, đánh giá chiều sâu lớp trắng, vật liệu làm dao) để có thể có công bố trên tạp chí có uy tín TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đỗ Văn Vũ (2002), Phương pháp Taguchi – khả năng ứng dụng trong quy hoạch thực nghiệm và nghiên cứu tối ưu hóa Cơ khí ngày nay 2002, số 08, trang 30 [2] Trần Văn Địch (2004), Gia công tinh bề mặt chi tiết máy, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội [3] Trần Văn Địch, Nguyễn Trọng Bình, Nguyễn Thế Đạt, Nguyễn Viết Tiếp, Trần Xuân Việt (2006), Công nghệ chế tạo máy, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội [4] Trần Văn Địch (2003), Nghiên cứu độ chính xác gia công bằng thực nghiệm, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật [5] Trần Hữu Đà, Nguyễn Văn Hùng, Cao Thanh Long (1998), Cơ sở chất lượng của quá trình cắt, Trường ĐHKTCN Thái Nguyên [6] Nguyễn Thị Quốc Dung (2012), Luận án tiến sỹ: “Nghiên cứu quá trình tiện thép hợp kim qua tôi bằng dao PCBN”, Trường ĐH KT CN Thái Nguyên [7] Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Tuý (2001), Nguyên lý gia công vật liệu, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật [8] Trần Thế Lục (1988), Giáo trình Mòn và Tuổi bền của dụng cụ cắt, Khoa cơ khí - Trường ĐHBK Hà Nội [9] Phan Quang Thế (2002), Luận án tiến sỹ: “Nghiên cứu khả năng làm việc của dụng cụ thép gió phủ dùng cắt thép các bon trung bình”, Trường ĐHBK Hà Nội [10] Nguyễn Quốc Tuấn (2005), Cơ sở chất lượng của quá trình cắt, Trường ĐHKTCN Thái Nguyên [11] Phan Quang Thế, Trần Ngọc Giang (2008), “Nghiên cứu cơ chế mòn dao gắn mảnh PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua tôi”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, tập 2, số 4 (48) [12] 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 [13] 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 [14] Trent E.M and Wright P.K (2000), Metal cutting, Butterworth – Heinemann USA [15] A Primer on the Taguchi method, Ranjit K Roy, 2010 ... “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÁN KÍNH MŨI DAO ĐẾN QUÁ TRÌNH TIỆN CỨNG THÉP Ổ LĂN BẰNG DỤNG CỤ PCBN? ?? Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan chất vật lý trình cắt kim loại tiện cứng đặc điểm trình. .. hưởng đến lực cắt nhám bề mặt trình tiện cứng thép ổ lăn chưa có nghiên cứu cụ thể Vì vậy, đề tài nghiên cứu ảnh hưởng bán kính mũi dao, lượng chạy dao đến nhám bề mặt, lực cắt tiện cứng thép ổ lăn. .. điểm trình tiện cứng - Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng bán kính mũi dao tới nhám bề mặt, lực cắt sử dụng dụng cụ PCBN tiện tinh thép ổ lăn Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu kết hợp