Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến nhám bề mặt khi phay bằng dao phay đầu cầu trên vật liệu nhôm a7075

1 Trường Đại học KTCN Luận văn Thạc sĩ PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong năm gần đây, với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật thúc đẩy ngành cơng nghiệp phát triển góp phần giúp loại sản phẩm ngày hồn thiện hình dạng, mẫu mã Việc khơng thể khơng kể đến phát triển công nghệ gia công khuôn mẫu đặc biệt loại khuôn mẫu làm vật liệu nhôm phục vụ ngành Dược phẩm, Thực phẩm, Hóa mỹ phẩm, ngành Nhựa Trong lĩnh vực chế tạo gia công khuôn mẫu, người ta yêu cầu chất lượng sản phẩm ngày cao Để nâng cao chất lượng sản phẩm: Một mặt người ta sử dụng ngày nhiều loại vật liệu có tính tốt, Nhơm hợp kim A7075 loại vật liệu Với thành phần nhôm hợp kim chủ yếu: 5.1-6.1%Zn , 1.2-2%Cu, 2.1-2.9%Mg loại vật liệu hợp kim có độ bền cao, chống ăn mịn tốt khoảng nhiệt độ rộng đặc biệt có tính nhiệt tốt nên cho chất lượng bề mặt sau gia cơng, đánh bóng cao Do loại vật liệu sử dụng rộng rãi thích hợp ngành Dược phẩm, loại khn chiếm phần lớn làm vật liệu nhơm có ưu điểm khơng nhiễm chéo, khơng gây độc hại, có khối lượng nhẹ, dễ vệ sinh, dễ sử dụng Muốn gia công cần yêu cầu cao độ xác kích thước, hình dáng, vị trí tương quan đặc biệt chất lượng bề mặt Mặt khác bên cạnh chọn vật liệu tốt người ta phải nâng cao chất lượng bề mặt gia công, giảm thời gian gia công sản phẩm Chất lượng bề mặt thời gian gia công lại phụ thuộc nhiều vào phương pháp gia cơng Do tác giả sử dụng phương pháp gia công phay để đạt xác bề mặt lần cuối mà bỏ qua ngun cơng mài Vì việc nghiên cứu điều khiển trình cắt phay cần thiết Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam Trường Đại học KTCN 2 Luận văn Thạc sĩ Các vấn đề cần nghiên cứu để điều khiển trình phay rộng Tuy nhiên chế độ cắt phay yếu tố ảnh hưởng định đến hiệu trình phay Từ phân tích thấy đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến nhám bề mặt phay dao phay đầu cầu vật liệu nhôm A 7075 ”, cần thiết cấp bách Mục đích phương pháp nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến hiệu trình phay rãnh vật liệu nhơm A 7075 từ xác định chế độ cắt hợp lý phay Kết đưa dẫn công nghệ lựa chọn chế độ cắt hợp lý phay loại hợp kim nhôm 2.2 Phương pháp nghiên cứu Kết hợp lý thuyết nghiên cứu thực nghiệm, chủ yếu nghiên cứu thực nghiệm Đối tượng nghiên cứu Vật liệu gia công: Hợp kim nhôm A 7075 Máy phay CNC: Mazak SMART 530C Dao phay đầu cầu: 10 - P18 Phương pháp phay: Phay rãnh Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: + Bổ sung kiến thức chất vật lý vùng cắt, chất lượng bề mặt thay đổi chế độ cắt + Xây dựng mối quan hệ thông số nhám bề mặt (Ra), với thông số chế độ cắt (Sd, Vd) phay dạng hàm thực nghiệm + Kết nghiên cứu sở cho việc nghiên cứu tối ưu hố q trình phay Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam Trường Đại học KTCN 3 Luận văn Thạc sĩ - Ý nghĩa thực tiễn: Sử dụng làm sở cho việc lựa chọn chế độ cắt phay hợp kim nhôm A 7075 sở sản xuất Việt Nam để nâng cao độ xác, chất lượng bề mặt chi tiết gia công Nội dung luận văn Kết cấu luận văn bao gồm ba chương phần kết luận chung: Chương 1: Tổng quan gia công vật liệu nhôm Chương tổng hợp từ nghiên cứu có trước vật liệu nhơm sở lý thuyết q trình gia cơng tạo hình bề mặt Chương 2: Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công phay dao phay đầu cầu Nghiên cứu lý thuyết gia công phay sử dụng dao phay đầu cầu yếu tố tác động q trình gia cơng nhằm nâng cao chất lượng bề mặt sau gia công Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm xử lý số liệu Kết luận chung thảo luận kết Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam 4 Trường Đại học KTCN Luận văn Thạc sĩ Chương I TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG VẬT LIỆU NHÔM 1.1 Tổng quan hợp kim nhôm Ngày nhôm kim loại quan trọng đời sống người, mặt lịch sử nhôm thuộc loại nguyên tố “trẻ” Nhơm tìm năm 1808, cơng lao thuộc Dauy Nhờ phản ứng hóa học ơng tách nguyên tố kim loại nhẹ có màu sáng gọi Alumin Bắt đầu rừ năm 30 kỷ 19 người ta sản xuất nhôm quy mô công nghiệp phương pháp khoa học, nhiên sản lượng hàng năm nhỏ Từ năm 1854 đến 1890 toàn giới sản xuất khoảng 200 nhôm, vào năm 1890 nhôm sản xuất phương pháp điện phân dung dịch ơxít nhơm (Al2O3) nóng chảy Criolit (Na3AlF6) Chỉ vịng chín năm từ năm 1890 đến 1899 giới sản xuất 2800 nhôm Riêng năm 1930 sản lượng đạt tới 270.000 tấn, năm 1968 sản lượng nhôm 8.386.200 tấn, từ năm 1960 hàng năm sản lượng tăng 15%, năm gần tăng 5%/năm Ngày nhịp độ sản xuất tăng lên mạnh hơn, vị trí vật liệu kim loại đưa lên hàng thứ hai sau thép Hợp kim nhôm đời vào năm 1906, hợp kim Alfred Weinmer tìm ra, phát triển thành Đura sở Al-CuMg sử dụng rộng rãi Sản lượng nhu cầu ứng dụng nhôm so với kim loại kết cấu khác tăng lên không ngừng Những ưu điểm nhơm trọng lượng riêng nhỏ, độ dẫn điện dẫn nhiệt cao, khả chống ăn mịn nhiều mơi trường tốt Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam Trường Đại học KTCN 5 Luận văn Thạc sĩ Độ bền riêng hợp kim nhơm khoảng 16,5 thép 15,4 Vì ứng dụng hợp kim nhôm làm vật liệu kết cấu khuôn mẫu tỏ có ưu điểm lớn, mặt trữ lượng nhơm nhiều sắt, theo tính tốn nhơm chiếm khoảng 8,8% sắt chiếm 5,1% trọng lượng vỏ trái đất Nhơm ngun tố có dạng mạng tinh thể lập phương tâm mặt, có màu sáng bạc, có đặc điểm sau : - Khối lượng riêng nhỏ (2,8 g/cm3) khoảng 1/3 so với thép Do làm giảm khối lượng kết cấu, chi tiết, sử dụng rộng rãi lĩnh vực hàng không, vận tải… - Có tính chống mịn định khí ln có lớp màng ơxít (Al2O3) phủ lớp bề mặt có tính bảo vệ cao - Có tính dẫn điện cao: tính dẫn điện vàng bạc đồng 1.2 Phân loại kí hiệu hợp kim nhôm B, Ký hiệu: Để ký hiệu hợp kim nhôm người ta thường dùng hệ thống đánh số theo AA (Aluminum Association) Hoa kỳ xxxx cho loại biến dạng xxx.x cho loại đúc, đó: - Số có ý nghĩa sau Loại biến dạng Loại đúc 1xxx - nhôm (≥ 99,0%), 1xx.x - nhôm thỏi thương phẩm, 2xxx - Al - Cu, Al - Cu - Mg, 2xx.x - Al - Cu, 3xxx - Al - Mn, 3xx.x - Al - Si - Mg, Al - Si - Cu, 4xxx - Al - Si, 4xx.x - Al - Si, 5xxx - Al - Mg, 5xx.x - Al - Mg, 6xxx - Al - Mg - Si, 6xx.x - không có, Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam Trường Đại học KTCN 6 Luận văn Thạc sĩ 7xxx - Al - Zn - Mg, Al - Zn - Mg - Cu, 7xx.x - Al - Zn, 8xxx - Al - nguyên tố khác 8xx.x - Al - Sn Ba số tra theo bảng tiêu chuẩn cụ thể Để ký hiệu trạng thái gia cơng hóa bền, nước phương Tây thường dùng ký hiệu sau F: trạng thái phôi thô, O: ủ kết tinh lại, H: hóa bền biến dạng nguội, H1x (x từ đến 9): túy biến dạng nguội với mức độ khác nhau, H2x (x từ đến 9): biến dạng nguội ủ hồi phục, H3x (x từ đến 9): biến dạng nguội ổn định hóa, T: hóa bền tơi + hóa già, T1: biến dạng nóng, tơi, hóa già tự nhiên, T3: tơi, biến dạng nguội, hóa già tự nhiên, T4: tơi, hóa già tự nhiên (giống đoạn đầu cuối T3), T5: biến dạng nóng, tơi, hóa già nhân tạo (hai đoạn đầu giống T1), T6: tơi, hóa già nhân tạo (đoạn đầu giống T4), T7: tơi, q hóa già, T8: tơi, biến dạng nguội, hóa già nhân tạo (hai đoạn đầu giống T3), T9: tơi, hóa già nhân tạo, biến dạng nguội (hai đoạn đầu giống T6) (ngoài cịn Txx, Txxx, Txxxx) TCVN 1659-75 có quy định cách ký hiệu hợp kim nhôm bắt đầu Al ký hiệu hóa học nguyên tố hợp kim số % nó, hợp kim đúc sau có chữ Đ Ví dụ AlCu4Mg hợp kim nhơm chứa ~4%Cu, ~1%Mg Với nhôm Al số phần trăm nó, ví dụ Al99, Al99,5 Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam 7 Trường Đại học KTCN Luận văn Thạc sĩ 1.3 Quá trình hình thành phoi 1.3.1 Khái niệm phân loại phoi Khi dao dịch chuyển phân tử kim loại lúc đầu bị nén đàn hồi (hình 1.1a), sau bị biến dạng dẻo, trình biến dạng dẻo tăng dần bị lực liên kết bên phân tử chặn lại Ở thời điểm xảy xếp lớp phần tử phoi trượt chúng mặt phẳng BC (hình 1.1b) Hiện tượng tương tự xảy phần tử từ  (hình 1.1c) a) b) P  a  a  C P B c) C   P  a B Hình 1.1 Sơ đồ trình hình thành phoi cắt vật liệu dẻo Biến dạng dẻo xảy vùng giới hạn góc , góc gọi góc tác động Góc 1 gọi góc trượt, cịn mặt phẳng BC gọi mặt phẳng trượt Quá trình hình thành phoi xảy gia công vật liệu dẻo với chiều sâu cắt lớn góc cắt  nhỏ Hình 1.2 loại phoi hình thành q trình gia cơng loại vật liệu khác Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam 8 Trường Đại học KTCN Luận văn Thạc sĩ Phoi dây (hình 1.2a) hình thành gia công vật liệu dẻo với chiều sâu cắt nhỏ, tốc độ cắt góc trước  lớn [7] Phoi xếp lớp (hình 1.2b) hình thành gia công vật liệu dẻo với chiều sâu cắt lớn, tốc độ cắt góc trước  nhỏ [7] Phoi vụn (hình 1.2c) hình thành gia cơng vật liệu dẻo với chiều sâu cắt lớn, tốc độ cắt góc trước  nhỏ [7] Khi gia cơng vật liệu giịn (gang) với chiều sâu cắt góc trước  lớn phoi vụn (hình 1.2d) có hình dạng khơng giống hình thành a) a P a b) C P B d) C P a a c) C B P B Hình 1.2 Các loại phoi 1.3.2 Sự co rút phoi Biến dạng dẻo cắt kim loại thể chỗ chiều dày phoi a lớn chiều dày cắt a (hình 1.3) Nhưng trường hợp có thay đổi hình dáng, cịn thể tích giữ nguyên, chiều dài phoi L ngắn quãng đường mà dao qua L0 (chiều dài cắt) Hiện tượng phoi bị ngắn lại theo chiều dài lớn lên theo bề dày gọi co rút phoi K: K L0 a1  1 L a Hệ số co rút phoi tiêu gián tiếp đánh giá cường độ biến dạng dẻo cắt kim loại Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam 9 Trường Đại học KTCN Luận văn Thạc sĩ L a L a1 L0 Hình 1.3 Sơ đồ co rút phoi l   l0 Hình 1.4 Sơ đồ xác định hệ số co rút phoi Khi xét phần tử phoi (hình 1.4), hệ số co rút phoi bằng: K l0 sin(900  1   ) cos(1   )   l sin 1 sin 1 Trong thực tế, K = 1,5  Sử dụng dung dịch trơn nguội cho phép giảm co rút phoi [15] 1.4 Lực cắt gọt 1.4.1 Cơ sở lý thuyết lực cắt Trong trình cắt, dụng cụ cắt chịu tác dụng lực Các lực tác dụng lên phôi lưỡi cắt Hình 1.5a sơ đồ lực tác động lên phôi cắt tự Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam  10  Trường Đại học KTCN Luận văn Thạc sĩ R1 b) N'  v F0 R1 R N  F0' R0 R1 c) R0 N' F'0  a) y L0 d) P y R Pz z Hình 1.5 Sơ đồ tác dụng lực cắt tự Mặt trước dao chịu tác dụng lực R0, lực R0 tổng hợp lực pháp tuyến N lực ma sát phoi lên mặt trước F0, có nghĩa là: R0  N  F0 Mặt sau dao (gần lưỡi cắt) chịu tác dụng lực pháp tuyến N’ lực ma sát lên mặt sau dao F0’ Tổng hai lực N’ F0’ R1 Vì góc sau  nhỏ có độ mịn mặt sau dao, ta tính lực hình 1.5b, có nghĩa phương lực F0’ ngược với phương tốc độ cắt V Để thực trình cắt để giữ trạng thái cân dao từ ngồi phải có lực tác dụng lên dao R  R0  R1 (hình 1.5c) Phân tích lực R tác dụng lên dao hai thành phần: - Thành phần lực Pz theo phương chuyển động theo phương dịch chuyển dao ta gọi Pz lực tiếp tuyến - Thành phần lực Py theo phương trùng với đường tâm dao ta gọi P y lực hướng kính Khi chiếu lực lên phương trục y trục z ta được: Pz = Ncos + F0sin + F0’ Py = -Nsin + F0cos+ N’ Lực pháp tuyến N xác định theo cơng thức gần sau đây: Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam  56  Trường Đại học KTCN Luận văn Thạc sĩ Số mũ a hệ số C phương trình (3.34) xác định thực nghiệm Lấy logarit hai vế ta có: y = ao + a1x1 + a2x2 (3.35) Trong đó: y = lnRa; a0 = lnC; x1 = lnn; x2 = lnSd Trong phương trình (3.35) y, x1, x2 biết Cần xác định hệ số: ao; a1; a2 Để nhận phương trình dạng (3.34) dùng phần mềm Minitab15 để giải phương trình (3.35) với kết thực nghiệm (bảng 3.2), ta phương trình hồi quy sau: Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam Trường Đại học KTCN  57  Luận văn Thạc sĩ a) Hàm hồi quy thực nghiệm Ra Nhìn vào bảng ta suy phương trình hồi quy cho mơ hình liệu thí nghiệm sau: Ra = 0,3262 – 0,0475n + 0,0942S Như hàm hồi quy nhám bề mặt Ra; Rt có dạng sau: lnRa = ln(0,3262) – 0,0475lnn + 0,0942lnS Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam  58  Trường Đại học KTCN Luận văn Thạc sĩ Sau đổi biến có quan hệ nhám bề mặt R a với tốc độ trục n(v/ph) lượng chạy dao S(mm/ph) theo hàm sau: Ra  3.531.n 0,0475 S 0,0942 (3.37) Đây phương trình hồi quy thực nghiệm quan hệ nhám bề mặt với chiều tốc độ trục (n) lượng chạy dao (S) Sử dụng phần mềm Minitab 15 đánh giá ảnh hưởng tương tác qua biểu đồ qua mối quan hệ hàm sau: Hình 3.8 Biểu đồ ảnh hưởng tốc độ trục n(v/ph) lượng chạy dao S(mm/ph) đến độ nhám Ra Quan sát biể đồ ta thấy: Khi thiết lập biến mức khác ảnh hưởng chúng đến hàm tiêu (Ra) khác đường thẳng nối giá trị tiêu trung bình mức thấp mức cao biến lượng chạy dao S có độ dốc lớn so với giá trị tiêu trung bình tốc độ trục nên biến lượng chạy dao S ảnh hưởng đến độ nhám Ra lớn tốc độ trục Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam Trường Đại học KTCN  59  Luận văn Thạc sĩ Hình 3.9 Biểu đồ biểu thị tương tác việ thay đổi thiết lập tốc độ trục n(v/ph) lượng chạy dao S(mm/ph) đến độ nhám Ra Vì tương tác khuếch đại triệt tiêu ảnh hưởng chính, để đánh giá tương tác yếu tố quan trọng Quan sát biểu đồ hình 3.8 ta thấy, kéo dài đường cắt nên có tương tác tốc độ trục n(v/ph) lượng chạy dao S(mm/ph), nhiên tương tác không đáng kể Khi gia công với tốc độ trục n=2500(v/ph) S=10(mm/ph) độ nhám Ra đạt khoảng 0,18m với chế độ cắt n=2000(v/ph) S=15(mm/ph) độ nhám Ra đạt khoảng 0,45m Do để đảm bảo gia công nhôm A7075 dao phay đầu cầu đạt độ nhám bề mặt cấp 9, 10 ta nên gia cơng chế độ n=2500(v/ph) S=10(mm/ph) 3.5 Đánh giá kết - Nhám bề mặt, phụ thuộc lớn vào chế độ công nghệ gia công (n, s) Qua đồ thị quan hệ nhám bề mặt Ra, với tốc độ trục n(v/ph) Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam Trường Đại học KTCN  60  Luận văn Thạc sĩ lượng chạy dao S(mm/ph) (hình 3.9) có nhận xét: + Khi tăng S nhám bề mặt tăng, tăng S làm cho lực cắt tăng dẫn đến rung động hệ thống làm nhám bề mặt tăng nhiên S nhỏ làm tăng thời gian gia công sản phẩm khơng hiệu cho q trình gia cơng + Ảnh hưởng tốc độ trục n(v/ph) tới nhám bề mặt: tính dẻo vật liệu nên n(v/ph) nhỏ gây dính bám vật liệu q trình gia cơng dẫn đến nhám bề mặt tăng, mặt khác n(v/ph) lớn dẫn đến cháy bề mặt gia cơng làm độ nhám bề mặt tăng Do việc nghiên cứa để chọn chế độ cắt n, S phù hợp quan trọng q trình gia cơng sản phẩm + Trong hai yếu tố ảnh hưởng đến nhám bề mặt ảnh hưởng S(mm/ph) lớn ảnh hưởng n(v/ph) phay tinh ta nên chọn S nhỏ - Vậy vào yêu cầu công nghệ cụ thể từ phương trình quan hệ Ra n, S ta hoàn toàn xác định thông số n, S hợp lý đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến nhám bề mặt phay dao phay đầu cầu vật liệu nhôm A 7075“ ứng dụng việc gia công khuôn mẫu 3.6 Kết luận chương Đã xây dựng hệ thống thí nghiệm (máy, dao - vật liệu gia cơng, thiết bị đo…) với điều kiện công nghệ cụ thể để tiến hành nghiên cứu thực nghiệm nhằm xây dựng mơ hình thể ảnh hưởng chế độ cắt tới vài thông số đặc trưng cho trình cắt phay tinh máy phay Đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm, thu nhận, lưu trữ, xử lý Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam Trường Đại học KTCN  61  Luận văn Thạc sĩ số liệu thực nghiệm đảm bảo độ tin cậy Đã xây dựng mối quan hệ hàm số đại lượng trình phay (nhám bề mặt Ra) đại lượng vào chế độ cắt (tốc độ trục n(v/ph), lượng chạy dao S(mm/ph) dạng hàm số mũ Đã đưa nhận xét quy luật ảnh hưởng chế độ cắt đến thông số đánh giá chất lượng bề mặt (nhám bề mặt) Các kết nghiên cứu thực nghiệm phù hợp với nghiên cứu lý thuyết KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Nội dung đề tài là: “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến nhám bề mặt phay dao phay đầu cầu vật liệu nhôm A 7075“ Qua ba chương luận văn nêu vấn đề sau: - Luận văn trình bày khái quát loại hợp kim nhơm: Đặc điểm, phân loại, vai trị, khả ứng dụng công nghiệp - Đã tổng kết lý thuyết công nghệ phay, yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết phay - Đã đặt toán đưa phương pháp nghiên cứu nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm, xây dựng hệ thống thí nghiệm đảm bảo yêu cầu nghiên cứu với thiết bị đo đại - Đã tiến hành thực nghiệm đạt kết tốt - Đã xây dựng quan hệ nhám bề mặt chế độ công nghệ gia công (tốc độ trục hính n, lượng chạy dao S) dạng hàm thực nghiệm: Ra  C.n a1 S a2 Từ đánh giá ảnh hưởng thông số công nghệ (n, S) tới nhám bề mặt phay loại nhôm - Kết nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn to lớn: Với độ nhám bề mặt yêu cầu dựa vào hàm thực nghiệm lựa chọn chế độ gia cơng hợp Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam Trường Đại học KTCN  62  Luận văn Thạc sĩ lý, giảm chi phí góp phần nâng cao hiệu kinh tế, kỹ thuật trình sản xuất - Kết nghiên cứu sử dụng để điều khiển tối ưu hóa q trình phay tinh vật liệu nhôm A7075 Hướng nghiên cứu Đề tài thu số kết tốt nhiều hạn chế mà tác giả nghiên cứu hoàn thiện tương lai để hồn thiện đề tài Sau số hướng chính: - Nghiên cứu ảnh hưởng biến dạng tốc độ lan truyền biến dạng vật liệu gia cơng q trình cắt đến chất lượng bề mặt độ xác gia cơng q trình phay nhơm hợp kim - Nghiên cứu ảnh hưởng thông số dao phay (vật liệu dao, phủ loại vật liệu khác ) đến chất lượng bề mặt độ xác gia cơng phay nhôm hợp kim - Nghiên cứu ảnh hưởng dung dịch trơn nguội phương pháp tưới nguội đến độ xác chất lượng bề mặt phay nhơm hợp kim Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam Trường Đại học KTCN  63  Luận văn Thạc sĩ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trọng Bình; Tối ưu hố q trình gia cơng cắt gọt; NXB Giáo dục, Hà Nội (2003) [2] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt; Sổ tay Công nghệ Chế tạo máy tập 1,2 – NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội (1999) [3] Nguyễn Khắc Xương; Vật liệu kim loại màu – NXB Khoa học kỹ thuật (2003) [4] Sách tra cứu chế độ cắt vật liệu khó gia cơng – NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội (1981) [5] Nguyễn văn Dự, Nguyễn Đăng Bình – Quy hoạch thực nghiệm kỹ thuật – NXB Khoa học kỹ thuật [2011] [6] Ya L Gurevits tác giả; Chế độ cắt vật liệu khó gia cơng;biên dịch: Hồng Ngun, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội (1981) [7] Bùi Thế Tâm, Trần Vũ Thiệu [1998], Các phương pháp tối ưu hóa, NXB Giao thơng vận tải, Hà Nội [8] Nguyễn Đức Nghĩa [1998], Tối ưu hoá, NXB Giáo dục, Hà Nội [9] Phạm Cường; luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu tính gia cơng số loại hợp kim nhôm dùng chế tạo khuôn mẫu, ứng dụng xác định chế độ cắt cho vật liệu này”, [2007] [10] Nguyễn Thị Quỳnh Nga: Ứng dụng tồn học mơ hình hố bề mặt gia cơng dao phay đầu cầu máy CNC [2011] [11] Mihaela SMEADA; Maria STOICANESCU – Experimental Studies on improving the mechanical properties of Aluminium Alloy [12] Yoshio Mizugaki; Kazuki Takafuji; Koichi Kikkawa – Experimental characteristics of Aluminium alloys in Dry End Milling Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam Trường Đại học KTCN  64  Luận văn Thạc sĩ [13] Jothi Sudagar; K.Venkateswarlu; Jainshe Lian – Dry Sliding Wear Properties of a 7075-T6 Aluminum Alloy Coated with Ni-P (h) in Different Pretreatment Conditions [14] V.Songmene; R.Khettabi; I.Zaghbani; J.Kouam; and A Djiebara – Mechining and Machinability of Aluminium Alloys [15] Trần Văn Địch, Nguyên lý cắt kim loại, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà nội, 2006 Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam  65  Trường Đại học KTCN Luận văn Thạc sĩ MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích phương pháp nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu 2.2 Phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn Nội dung luận văn CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG VẬT LIỆU NHÔM 1.1 Tổng quan hợp kim nhôm 1.2 Phân loại kí hiệu hợp kim nhơm 1.3 Quá trình hình thành phoi 1.3.1 Khái niệm phân loại phoi 1.3.2 Sự co rút phoi 1.4 Lực cắt gọt 1.4.1 Cơ sở lý thuyết lực cắt 1.4.2 Ảnh hưởng dung dịch trơn nguội đến lực cắt 11 1.5 Hiện tượng nhiệt trình cắt 12 1.6 Sự mài mòn dao 14 1.6.1 Biểu ngồi mài mịn dao 14 1.6.2 Bản chất vật lý mài mòn dao 16 1.6.3 Quy luật mòn dụng cụ cắt 18 1.7 Các thông số đánh giá chất lượng bề mặt 19 1.7.1 Nhám bề mặt 19 1.7.2 Tính chất lý bề mặt gia cơng 21 1.8 Mơ hình trình phay 23 Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam Trường Đại học KTCN  66  Luận văn Thạc sĩ 1.9 Khái quát cơng trình nghiên cứu định hướng nghiên cứu 24 1.9.1 Khái qt cơng trình nghiên cứu lĩnh vực phay nhôm 24 1.9.2 Định hướng nghiên cứu 24 1.9.3 Kết luận chương I 25 Chương 2: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO PHOI VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI GIA CÔNG BẰNG DAO PHAY ĐẦU CẦU 26 2.1 Tổng quan vật liệu gia cơng hợp kim nhơm A7075 tính gia cơng 26 2.1.1 Tổng quan hợp kim nhôm A7075 26 2.1.2 Tính gia cơng hợp kim A7075 28 2.2 Các thơng số hình học dao phay đầu cầu 30 2.2.1 Hiện tượng đảo dao 35 2.2.2 Một số đặc điểm bề mặt chi tiết sau gia công dao phay đầu cầu 37 2.3 Các hướng nghiên cứu phay giới hạn vấn đề nghiên cứu 42 2.3.1 Các hướng nghiên cứu phay tinh 42 2.3.2 Giới hạn vấn đề nghiên cứu 42 2.4 Kết luận chương 43 Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 44 3.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 44 3.1.1 Các nguyên tắc quy hoạch thực nghiệm 45 3.1.2 Quy hoạch thực nghiệm mơ hình hồi quy thực nghiệm 46 3.2 Hệ thống thiết bị thí nghiệm 48 3.2.1 Yêu cầu hệ thống thí nghiệm 48 3.2.2 Mơ hình thí nghiệm 49 3.2.3 Chi tiết gia công 50 Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam Trường Đại học KTCN  67  Luận văn Thạc sĩ 3.2.4 Hệ thống công nghệ 50 3.3 Xác định điều kiện biên 52 3.4 Xử lý số liệu thực nghiệm 53 3.4.1 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm, q trình thí nghiệm 53 3.4.2 Xử lý số liệu thực nghiệm 55 3.5 Đánh giá kết 59 3.6 Kết luận chương 60 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 61 Hướng nghiên cứu 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam Trường Đại học KTCN Ký hiệu n S e bz Ra, Rz, Rt Kp = Py/Pz Pz Py Ps Ra, Rz, Rt A L G Vs  68  Luận văn Thạc sĩ Ý nghĩa Tốc độ quay trục máy phay Lượng chạy dao ngang Véc tơ lệch tâm Chiều rộng phoi cắt Thông số đánh giá độ nhám bề mặt gia công Hệ số lực cắt lực cắt tác dụng theo phương tốc độ cắt Thành phần lực cắt pháp tuyến mặt phẳng trượt hay lực trượt Thông số đánh giá độ nhám bề mặt gia cơng Cơng sinh q trình bóc phoi qng đường mà dụng cụ qua hay chiều dài cắt V: tốc độ cắt Tốc độ trượt Đơn vị Vòng/ph mm/ph mm m N N kG m KGM m m/phút m/phút DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VÀ ĐỒ THỊ Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam  69  Trường Đại học KTCN Luận văn Thạc sĩ Hình 1.1 Sơ đồ trình hình thành phoi cắt vật liệu dẻo Hình 1.3 Sơ đồ co rút phoi Hình 1.4 Sơ đồ xác định hệ số co rút phoi Hình 1.5 Sơ đồ tác dụng lực cắt tự 10 Hình 1.6 Sơ đồ hình thành lan tỏa nhiệt 13 Hình 1.8 Các dạng mịn dụng cụ cắt 15 Hình 1.9 Mịn dụng cụ cắt dọc theo lưỡi cắt 15 Hình 1.10 Quan hệ độ mòn thời gian làm việc dao 18 Hình 2.1 a): Hình học dao phay đầu cầu 32 Hình 2.1 b) Hình học lưỡi cắt 32 Hình 2.1 c) Hình học lưỡi cắt 33 Hình 2.2 Thơng số hình học lưỡi cắt 35 Hình 2.4: thơng số đảo hướng tâm: (a) mô tả tưởng đảo hướng tâm; (b) bán kính tương đương Re(zp) dao phay điểm P 36 Hình 2.5 Khi bán kính dao lớn bán kính cong chi tiết 38 Hình 2.6 Tiếp xúc ngồi 39 Hình 2.7 Tiếp xúc ………………………………………………… 39 Hình 2.10 Thay đổi kích thước thơng số kết cấu dụng cụ 39 Hình 2.11 a) Độ nhấp nhô bề mặt chi tiết 40 Hình 2.11 b) Độ nhấp nhơ bề mặt chi tiết 40 Hình 2.12 Sự hình thành bề mặt gia cơng dao phay cầu 41 Hình 2.13 Mơ hình nghiên cứu tổng qt 43 Hình 3.1 Mơ hình hệ thống thí nghiệm 50 Hình 3.2 Hình ảnh dao phay đầu cầu 10; P18 51 Bảng 3.1 Tỷ lệ nguyên tố nhôm hợp kim A7075 51 Hình 3.3 Mẫu phơi thí nghiệm 52 Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam Trường Đại học KTCN  70  Luận văn Thạc sĩ Hình 3.4 Ảnh Máy đo nhám Mittutoyo SJ-201 52 Hình 3.6 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm 54 Bảng 3.2 Ma trận thực nghiệm kết thực nghiệm ảnh hưởng chế độ cắt đến độ nhám bề mặt phay nhôm hợp kim A7075 dao phay đầu cầu 10-P18 54 Hình 3.7 Thí nghiệm gia cơng trung tâm gia công Mazak 530C 55 Hình 3.8 Biểu đồ ảnh hưởng tốc độ trục n(v/ph) lượng chạy dao S(mm/ph) đến độ nhám Ra 58 Hình 3.9 Biểu đồ biểu thị tương tác việ thay đổi thiết lập tốc độ trục n(v/ph) lượng chạy dao S(mm/ph) đến độ nhám Ra 59 Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Bùi Thế Nam ... giả nghiên cứu đề tài ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến nhám bề mặt phay dao phay đầu cầu vật liệu nhôm A 7075 ” Yêu cầu cụ thể đề tài tìm chế độ công nghệ phay rãnh thuốc nhộng vật liệu nhôm. .. cần nghiên cứu để điều khi? ??n trình phay rộng Tuy nhiên chế độ cắt phay yếu tố ảnh hưởng định đến hiệu trình phay Từ phân tích thấy đề tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến nhám bề mặt phay dao. .. tác giả chọn thông số để nghiên cứu, cụ thể là: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến nhám bề mặt phay dao phay đầu cầu vật liệu nhôm A 7075“ Ở tác giả tập trung nghiên cứu xây dựng quan hệ: Ra