Khảo sát trường nhiệt độ phát triển trong dao pcbn khi tiện thép hợp kim qua tôi bằng phương pháp thực nghiệm

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP 000 - THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY KHẢO SÁT TRƯỜNG NHIỆT ĐỘ PHÁT TRIỂN TRONG DAO PCBN KHI TIỆN THÉP HỢP KIM QUA TÔI BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC HỌC VIÊN PGS.TS Phan Quang Thế Nguyễn Khánh Toàn Thái Nguyên, 2011 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết có luận văn thân thực hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Phan Quang Thế Ngoài phần tài liệu tham khảo liệt kê, kết số liệu thực nghiệm thực chưa cơng bố cơng trình khác Thái Nguyên, tháng 10 năm 2011 Người thực Nguyễn Khánh Tồn Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ii LỜI CẢM ƠN Lời xin cảm ơn PGS.TS Phan Quang Thế - Hiệu trưởng Trường Đại học kỹ thuật Công nghiệp, thầy hướng dẫn khoa học định hướng đề tài, hướng dẫn tận tình thầy việc tiếp cận khai thác tài liệu tham khảo bảo thầy trình tơi làm thực nghiệm viết luận văn Tơi muốn bày tỏ lòng biết ơn Ban lãnh đạo khoa Sau đại học Trường Đại học kỹ thuật Công nghiệp tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn giáo Nguyễn Thị Quốc Dung – Phó trưởng khoa Cơ khí Trường Đại học kỹ thuật Công nghiệp tạo điều kiện thuận lợi cho mượn thiết bị dùng cho thí nghiệm xưởng sản xuất Tơi muốn cảm ơn cán công nhân viên Công ty YAMAHA Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tận tình cho tơi tiến hành thí nghiệm mượn thiết bị đo xưởng sản xuất Công ty Cuối tơi muốn bày tỏ lòng cảm ơn đến thầy cô giáo, bạn đồng nghiệp nơi học tập nơi công tác ủng hộ động viên tơi suốt q trình làm luận văn Tác giả Nguyễn Khánh Tồn Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn iii MỤC LỤC Trang PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 2.1 Ý nghĩa khoa học 2.2 Ý nghĩa thực tiễn Mục đích phạm vi nghiên cứu đề tài 4 Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu NỘI DUNG ĐỀ TÀI Chƣơng CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH CẮT KIM LOẠI 1.1 Qúa trình cắt tạo phoi 1.2 Lực cắt tiện thành phần lực cắt 1.3 Nhiệt cắt 10 1.3.1 Khái niệm chung 10 1.3.2 Các nguồn nhiệt cắt kim loại 13 1.3.2.1 Nhiệt sinh vùng biến dạng thứ 13 1.3.2.2 Nhiệt sinh mặt trước (QAC) 14 1.3.2.3 Nhiệt sinh mặt tiếp xúc mặt sau bề mặt gia công (QAD) 15 1.3.3 Ảnh hưởng nhiệt cắt đến trình cắt 16 1.3.3.1 Ảnh hưởng nhiệt cắt đến độ xác gia cơng 16 1.3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt cắt đến chất lượng bề mặt gia công 17 1.3.3.3 Ảnh hưởng nhiệt cắt đến khả làm việc dao 18 1.3.4 Các phương pháp xác định nhiệt cắt 18 1.3.4.1 Xávà vẽ Profiles nhiệt độ Sử dụng phần mềm Ansys giải toán truyền nhiệt, ta có Profiles trường nhiệt độ mảnh CBN, thể hình thành ổn định trạng thái trình cắt hình 3.10 Sau chạy mơ ta nhận kết tính phân bố nhiệt lưỡi cắt ổn định sau 30 giây Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn -61- (a) (b) Hình 3.10- Profile trường nhiệt mảnh dao (a) nhiệt độ số nút (b) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn -62- Hình 3.11- Vùng có nhiệt độ 508.70C (có chiều dài khoảng 0.32 mm, chiều sâu khoảng 0.04 mm) Hình 3.12- Vùng có nhiệt độ 3060C (có chiều dài 0.5 mm) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn -633.3 Phân tích kết Từ kết thực nghiệm xác định xác định qua đo Camera hồng ngoại cho thấy nhiệt độ mặt trước dao CBN đạt tới 508,70C sau 30 giây Qua mơ phỏng, diện tích vùng ảnh hưởng nhiệt lớn đường đẳng nhiệt tách xa Vùng ảnh hưởng nhiệt phát triển chủ yếu theo chiều sâu với vị trí trung tâm vùng ảnh hưởng nhiệt khơng thay đổi Ngun nhân tiếp xúc phoi mặt trước vùng ma sát thông thường xác lập tương đối ổn định sau 30 giây Trên sơ đồ trường nhiệt độ, ta thấy: - Nguồn sinh nhiệt tiếp xúc với mặt trước mảnh dao, chiều dài vùng sinh nhiệt 305m, cách mặt trước khoảng 500m - Vùng có nhiệt độ 508.70C (có chiều dài khoảng 0.32mm, chiều sâu khoảng 0.04mm) - Vùng có nhiệt độ 3060C (có chiều dài 0.5 mm) Kết phù hợp với nhận xét số nghiên cứu trước Qua nghiên cứu ta thấy, vùng nhiệt độ cao mảnh CBN chủ yếu xuất mặt trước, điều phù hợp với kết nghiên cứu số tác giả trước Vì vậy, sử dụng cơng nghệ bề mặt làm thay đổi cặp tương tác ma sát dụng cụ CBN phơi góp phần hạn chế phát triển trường nhiệt độ * Kiểm chứng kết thí nghiệm mơ Từ kết thu qua thực tế thí nghiệm với kết mô phần mềm Ansys thấy rằng: vùng nhiệt độ tương đồng, sai lệch Ngun nhân sai số dụng cụ đo Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn -64Chƣơng KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN VĂN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI Kết luận chung luận văn Qua đề tài này, em sử dụng phương pháp thực nghiệm xác định trường nhiệt độ dụng cụ PCBN Bằng việc sử dụng phần mềm Ansys, em đưa sơ đồ phân bố trường nhiệt độ dụng cụ CBN tiện cứng, đồng thời mô trình biến thiên nhiệt độ dụng cụ CBN Em nhận thấy, kết thu tuân theo quy luật trường nhiệt độ dụng cụ mà số tác giả nghiên cứu loại dụng cụ khác trước Chúng ta kết luận điểm sau đây: - Khi tiện thép hợp kim qua tơi, phoi dây hình thành, trung tâm trường nhiệt độ nằm cách lưỡi cắt khoảng định - Trường nhiệt độ cao, chủ yếu hình thành mặt trước Do đó, sử dụng biện pháp cơng nghệ bề mặt thích hợp để làm thay đổi tương tác ma sát mặt trước dụng cụ CBN với vật liệu gia cơng hạn chế phát triển trường nhiệt độ dụng cụ cắt Có thể sử dụng kết mơ hình tiện thép 9XC dao PCBN cho nghiên cứu sau ứng dụng thực tế sở sản xuất Luận văn hoàn thành mục tiêu đặt đề tài Hƣớng nghiên cứu đề tài Đây đề tài thạc sỹ, thời gian làm luận văn không cho phép nên em làm thí nghiệm với chế độ cắt để xác định trường nhiệt độ dụng cụ CBN tiện cứng vật liệu thép hợp kim cụ thể Trong trình làm luận văn, tác giả nhận thấy với việc ứng dụng phần mềm phân tích giải toán phương pháp phần tử hữu hạn, giúp cho việc giải toán cách nhanh chóng, thuận lợi Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn -65Từ kết thu luận văn này, giải nhiều toán trường nhiệt độ cách nhanh chóng điều kiện thiết bị nghiên cứu thực nghiệm nhiều khó khăn nước ta Trong luận văn em dừng lại việc xác định trường nhiệt độ thực nghiệm chế độ cắt giải toán việc mơ mơ hình 2D Trong thời gian tới, em tiếp tục mở rộng phạm vi nghiên cứu với nhiều chế độ cắt khác nhau, nhiều vật liệu khác xác định nhiệt độ hình thức gia công khác (xác định trường nhiệt độ mơ hình 3D) Em tiến hành làm nghiên cứu thực nghiệm đồng thời so sánh kiểm chứng kết nghiên cứu lý thuyết Do tính đề tài, phức tạp toán trường nhiệt độ gia công kim loại, đặc biệt tiện cứng, nữa, tài liệu tham khảo tiếng Việt ít, thiết bị thí nghiệm nước nhiều hạn chế nên chắn luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến bảo thầy, cô giáo bạn đồng nghiệp Xin trân trọng cảm ơn! Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn -66- TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Phan Quang Thế (2002), Nghiên cứu khả làm việc dụng cụ thép gió phủ dùng cắt thép bon trung bình, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội [2] PGS.TS Phan Quang Thế, Th.S Nguyễn Thị Quốc Dung (2008), “Tương tác ma sát phoi mặt trước dao gắn mảnh PCBN tiện theo 9XC qua tơi”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ trường đại học (60) [3] PGS.TS Phan Quang Thế, Th.S Nguyễn Thị Quốc Dung (2008), “Ảnh hưởng vận tốc cắt đến mòn chế mòn dụng cụ gắn mảnh PCBN tiện tinh thép 9XC qua tơi”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ trường đại học (62) [4] Bành Tiến Long, Trần Thế Lực, Trần Sỹ Túy (2001), Nguyên lý gia công vật liệu, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [5] Trần Văn Địch, Nguyễn Trọng Bình, Nguyễn Thế Đạt, Nguyễn Viết Tiếp, Trần Xuân Việt (2003), Công nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [6] Trần Văn Địch (2004), Gia công tinh bề mặt chi tiết máy, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [7] Trần Hữu Đà, Nguyễn Văn Hùng, Cao Thanh Long (1998), Cơ sở chất lượng trình cắt, trường Đh Kỹ thuật công nghiệp [8] TS Trần Minh Đức (2008), Tối ưu hóa q trình gia cơng cắt gọt, trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN [9] TS Nguyễn Văn Hùng (2008), Tính gia cơng vật liệu, trường Đh Kỹ thuật cơng nghiệp [10] TS Nguyễn Hồi Sơn Th.S Lê Thanh Phong, Th.S Mai Đức Đãi (2008), Ứng Dụng Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn Trong Tính Toán Kỹ Thuật, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, thành phố Hồ Chí Minh Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ... luận văn Qua đề tài này, em sử dụng phương pháp thực nghiệm xác định trường nhiệt độ dụng cụ PCBN Bằng việc sử dụng phần mềm Ansys, em đưa sơ đồ phân bố trường nhiệt độ dụng cụ CBN tiện cứng,... tác ma sát dụng cụ CBN phơi góp phần hạn chế phát triển trường nhiệt độ * Kiểm chứng kết thí nghiệm mơ Từ kết thu qua thực tế thí nghiệm với kết mơ phần mềm Ansys thấy rằng: vùng nhiệt độ tương... tương tác ma sát mặt trước dụng cụ CBN với vật liệu gia cơng hạn chế phát triển trường nhiệt độ dụng cụ cắt Có thể sử dụng kết mơ hình tiện thép 9XC dao PCBN cho nghiên cứu sau ứng dụng thực tế sở