giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội -Luận văn thạc sĩ khoa học Khảo sát mài mòn mũi khoan thép gió nhà máy dụng cụ cắt việt nam chế tạo gia công thép 45 điều kiện sau: * Gia c«ng kh« * Gia c«ng cã dung dịch trơn nguồi theo hình thức tưới tràn Ngành: công nghệ khí Mà số: Nguyễn nhật tân Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS nguyễn trọng bình Hà nội 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Lời cam đoan Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu thực nghiệm trình bầy luận văn thân thực Hà nội, ngày 19 tháng năm 2006 Ngun NhËt T©n Ngun NhËt T©n Líp Cao häc 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Mục lục Trang Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu 12 Chương I: Tổng quan trình cắt khoan 13 1.1 Cấu tạo mũi khoan 13 1.1.1.Mũi khoan lỗ sâu 14 1.1.2.Mũi khoan lỗ tâm 14 1.1.3 Mũi khoan dẹt 15 1.1.4.Cấu tạo mũi khoan xoắn 16 26 1.2 Quá trình tạo phoi khoan 1.2.1 Quá trình tạo phoi gia công dụng cụ cắt có lưỡi xác định 26 1.2.2.Các dạng phoi 31 1.2.3 Đặc điểm trình tạo phoi khoan 35 1.2.4 Nhiệt cắt 37 39 1.3 Quá trình mòn mũi khoan 1.3.1 Quá trình mòn dụng cụ cắt có lưỡi 39 1.3.2 Quá trình mòn mũi khoan 44 1.4 Các phương pháp xác định lượng mài mòn dụng cụ cắt tiêu đánh giá 47 1.4.1.1 Xác định lượng mài mòn khối lượng 47 1.4.1.2 Xác định mài mòn kích thước 48 Ngun NhËt T©n Líp Cao häc 2004 - 2006 Ln văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Trang 1.4.2 Chỉ tiêu đánh giá mài mòn dụng cụ cắt 48 1.4.2.1Chỉ tiêu mài mòn mặt sau 48 1.4.2.2 Chỉ tiêu mài mòn mặt trước 48 1.5 Cơ chế mài mòn tiêu chuẩn mòn dụng cụ cắt 50 1.5.1Cơ chế mài mòn dụng cụ cắt 50 1.5.1.1 Mài mòn cào xước 50 1.5.1.2 Mòn chảy dính 50 1.5.1.3 Mòn khuyếch tán 51 1.5.2 Tiêu chuẩn mòn dụng cụ cắt 52 1.5.2.1.Các tiêu chuẩn đánh giá trực tiếp 52 1.5.2.2 Tiêu chuẩn ®¸nh gi¸ gi¸n tiÕp 54 1.6 Ti bỊn dơng cắt (T) 54 1.61 Phương pháp xác định tuổi bền dụng cụ 55 1.6.2 ảnh hưởng yếu tố đến ti bỊn T 57 1.6.3 Ti bỊn kinh tÕ vµ tuổi bền suất 59 1.6.3.1.Tuổi bền suất ( Tns ) 59 1.6.3.2.Ti bỊn kinh tÕ ( Tkt ) 61 62 1.7 KÕt ln Ch¬ng II: Tỉng quan vỊ bôi trơn làm nguội 2.1.Tác dụng trình bôi trơn làm nguội trình gia công 63 63 2.2 Thành phần dung dich trơn nguội 64 2.2.1 Các chất dầu 64 2.2.2 Nhũ tương (emulsion) 65 2.2.3 Dung dịch tổng hợp bán tổng hợp: 65 2.2.4 Các chất rắn bôi trơn: 66 Nguyễn Nhật Tân Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Trang 66 2.3 Các phương pháp bôi trơn - làm nguội 2.3.1 Phương pháp bôi trơn làm nguội -tưới tràn: 66 2.3.2 Phương pháp bôi trơn - làm nguội tối thiểu 67 2.3.2.1 Khái niệm bôi trơn - làm nguội tối thiểu 67 2.3.2.2 ưu nhược điểm Phương pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu : 68 2.3.2.3 Thiết bị bôi trơn làm nguội tối thiểu 68 2.3.3 Dùng luồng khí lạnh với áp suất cao 69 2.4 Đặc điểm trình bôi trơn làm nguội khoan 70 2.5 Kết luận chương II 71 Chương III: Khảo sát trình mòn mũi khoan Công ty dụng cụ cắt Hà nội chế tạo 3.1 Khảo sát trình mòn mũi khoan gia công khô 72 72 3.1.1.Phương pháp nghiên cứu 72 3.1.2 Điều kiện thÝ nghiƯm 73 3.1.3.TiÕn hµnh thÝ nghiƯm vµ xư lý số liệu 78 3.1.4 Kết luận 81 3.2 Khảo sát trình mòn mũi khoan gia công sủ dụng dung dịch trơn nguội theo kiểu tưới tràn 81 3.2.1.Phương pháp nghiên cứu 81 3.2.2 Điều kiện thí nghiệm 82 3.2.3 TiÕn hµnh thÝ nghiƯm vµ sư lý sè liÖu 84 3.2.4 KÕt luËn 89 KÕt luËn chung 90 Tài liệu tham khảo 91 Phụ lục 92 Tóm tắt luận văn 97 Nguyễn Nhật Tân Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Hs Lượng mòn mặt sau Ra - Độ nhấp nhô bề mặt t thêi gian c¾t η - HiƯu st ƒ - HƯ sè ma s¸t α - Gãc sau chÝnh cđa dao δ Gãc c¾t cđa dao ϕ - Gãc lƯch chÝnh cđa dao θ - NhiƯt c¾t γ - Gãc tríc cđa dao ϕ - Gãc lƯch chÝnh cđa dao ϕ - Gãc lƯch phơ cđa dao R R θ - Nhiệt cắt S - Lượng tiến dao V - Vận tốc cắt A n Giá thành hoàn thành nguyên công R R S Hao phí chế tạo sử dụng dụng cụ cắt chu kỳ tuổi bền T E Giá thành phút sử dụng máy (tiền công, hao phí sử dụng máy) Q Số lượng chi tiết gia công khoảng ti bỊn T cđa dơng T – Ti bỊn dơng c¾t C – H»ng sè V c – Tốc độ cắt R R t k Các thời gian phơ kh¸c R R t m – Thêi gian gia công R R Nguyễn Nhật Tân Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Q Số lượng chi tiết sản xuất đơn vị thời gian t ct Thời gian gia công chi tiết R R S Lượng chạy dao B n Số mũ tốc độ cắt x Số mũ lượng chạy dao K t Hệ số điều chỉnh chiều sâu cắt t R R K ϕ - HƯ sè ®iỊu chØnh cho gãc nghiêng R R R R Hc - Độ cøng tiÕp xóc cđa vËt liƯu gia c«ng Hd - §é cøng tiÕp xóc cđa vËt liƯu dơng Qd Lượng nhiệt truyền vào dao Qf Lượng nhiệt truyền vào phoi Qct Lượng nhiệt truyền vào chi tiết gia công Qmt Lượng nhiệt truyền môi trường A - Góc nghiêng rÃnh xoắn p Góc trước mũi khoan trạng thái tĩnh , p Góc sau tĩnh góc sau trình cắt NN Vết mặtphẳng thẳng góc với mặt cắt Nđc - Công suất động Nđc1 - Công suất động chạy dao Nguyễn Nhật Tân Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội danh mục bảng Bảng 1-1: Độ mòn cho phép Hs theo mặt sau mũi khoan Trang 53 Bảng 1-2: Lượng mòn cho phép theo tiêu chuẩn AISI/SAE 53 Bảng 3-1: Các thông số đo thí nghiệm gia công không 78 dùng dung dịch trơn nguội Bảng 3-2: Các thông số đo thí nghiệm gia công 86 phương pháp tưới tràn Nguyễn Nhật Tân Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội danh mục hình vẽ đồ thị Trang Hình 1-1: Cấu tạo mũi khoan lỗ sâu 14 Hình 1-2: Cấu tạo mũi khoan tâm 14 Hình 1-3: Cấu tạo mũi khoan dẹt 15 Hình 1-4: Cấu tạo mũi khoan xoắn 17 Hình 1-5: Cấu tạo mũi khoan xoắn 19 Hình 1-6: Cấu tạo mũi khoan xoắn 20 Hình 1-7: Máy mài mũi khoan type dg50b sản xuất nhật 24 Hình 1- 8: Đầu gá mũi khoan 25 Hình 1-9: Máy mài mũi khoan type dg50b 26 Hình 1-10: Miền tạo phoi ứng với tốc độ cắt khác 28 Hình 1-11: Tính góc lượn 28 Hình 1-12: Sơ đồ trượt tương đối 30 Hình 1-13: Phoi vơn 32 H×nh 1-14: Phoi xÕp 33 H×nh 1-15: Phoi dây 34 Hình 1-16 Sơ đồ trình tạo phoi 36 Hình 1-17: Phân bố nhiệt vùng cắt gọt 38 Hình 1-18: Các dạng mài mòn phần cắt dụng 40 Ngun NhËt T©n Líp Cao häc 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 10 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Trang Hình 1-19: Sơ đồ mòn mặt sau dao tiện 41 Hình 1-20: Các dạng mòn mặt trước mặt sau dụng cụ cắt 42 Hình 1-21: Các thông số mòn phần cắt dao 43 Hình 1-22: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ lượng mòn dao thời 44 gian cắt Hình 1-23: Các tượng mòn xuất dụng cụ cắt 45 Hình 1-24: Sơ đồ lưỡi cắt góc độ mũi khoan 46 Hình 1-25: Sơ đồ sác định lượng mòn khối lượng đồng vị phóng xạ 47 Hình 1-26: Các tiêu đánh giá lượng mài mòn mặt sau mặt trước 49 Hình 1-27: Quan hệ thời gian, tốc độ độ mòn dao 55 Hình 1-28: Quan hệ tốc độ cắt v độ mòn dao 56 Hình 1-29: Quan hệ v t (đồ thị logarit) 57 Hình 2-1: Đầu phun tạo sương mù cộng hoà liên bang đức sản 69 xuất Hình 3-1: Kích thước mẫu thí nghiệm 73 Hình 3-2: Đầu Máy phay đứng Seiki 74 Hình 3-3: Máy phay đứng Seiki Sản xuất Nhật năm 2000 75 Hình 3-4: Cụm gá đầu đo máy đo SJ400 76 Hình 3-5: Máy đo độ nhám SJ400 77 Hình 3-6: Quan hệ độ nhám Ra lượng mòn Hs khoan không 79 sử dụng dung dịch trơn nguội (gia công khô) Hình 3-7: Quan hệ độ nhám Ra thời gian cắt khoan không sử 79 dụng dung dịch trơn nguội (gia công khô) Nguyễn Nhật Tân Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 84 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hình 3-9: Cụm điều khiển đầu đo Máy đo quang học pj-300 1- Màn hình hiển thị thông số đo 2- Vô lăng điều chỉnh tiêu cù 3- ThÊu kÝnh héi tơ chiÕu ®øng 4- Màn hình phóng đại 5- Thấu kính hội tụ chiếu ngang 6- Vô lăng điều khiển độ phóng đại Nguyễn Nhật Tân Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 85 Trường Đại học Bách khoa Hµ Néi Hình 3-10: Máy đo quang học pj-300 1- Màn hình máy đo 2- Núm điều chỉnh sợi tóc đo 3- Vô điều chỉnh tiêu cự 4- Công tắc điều khiển ánh sáng bề mặt 5- Công tắc chọn độ sáng 6- Công tắc chiếu sáng đường bao chi tiết 7- Công tắc 8- Đế máy đo 9- Đầu đo Nguyễn Nhật Tân Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 86 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 3.2.3 Tiến hành thí nghiệm sử lý số liệu Bảng 3-2: Các thông số đo thí nghiệm gia công phương pháp tưới tràn Lượng mòn Độ nhám Thời gian khoan (∆hs) (Ra) (t/phót) hs1 0.12 3.67 9.2 hs2 0.17 3.59 18.4 hs3 0.189 4.35 27.6 hs4 0.219 5.56 36.8 hs5 0.273 7.64 46 hs6 0.277 8.07 55.2 hs7 0.293 5.69 64.4 hs8 0.298 10.88 73.6 hs9 0.309 3.83 82.8 hs10 0.316 4.78 92 hs11 0.351 5.82 101.2 hs12 0.382 5.0 110.4 hs13 0.398 5.88 119.6 hs14 0.431 6.62 128.8 hs15 0.486 6.68 138 Số thứ tự lần đo Nguyễn Nhật Tân Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 87 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Khi sử dụng phần mềm tcwin4\clipbrd.wk1 để sử lý số liệu ta thu kết sau Hình 3-11: Quan hệ độ mòn Hs thời gian cắt t khoan sử dụng dung dịch trơn nguội theo phương pháp tưới tràn Khi sử dụng phần mềm tcwin4\clipbrd.wk1 để sử lý số liệu ta thu kết sau Hình 3-12: Quan hệ độ nhám Ra thời gian cắt khoan sử dụng dung dịch trơn nguội theo phương pháp tưới tràn Nguyễn Nhật Tân Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 88 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Khi sử dụng phần mềm tcwin4\clipbrd.wk1 để sử lý số liệu ta thu kết sau Hình 3-13: Quan hệ độ nhám Ra lượng mòn Hs khoan sử dụng dung dịch trơn nguội theo phương pháp tưới tràn Sau xử lý số liệu ta thu phương trình sau: - Phương trình biểu diễn mối quan hệ độ mòn Hs dụng cụ cắt với thời gian t sử dụng phương pháp tưới tràn Hs = 11.001165 1.7921165).ln.t (4) -Phương trình biểu diễn mối quan hệ độ nhám Ra dụng cụ cắt với thời gian t sủ dụng phương pháp tưới tràn Ra = 6.631103 31.625619)/ t (5) -Phương trình biểu diễn mối quan hệ độ nhám Ra dụng cụ cắt với độ mòn Hs sử dụng phương pháp tưới tràn Ra = 6.7309595- 0.051394358)/.Hs2 P Ngun NhËt T©n P (6) Líp Cao häc 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 89 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 3.2.4 kết luận Khi khoan cấp dụng dung dịch trơn nguội theo phương pháp tưới tràn ta có nhận xét sau: - Mối quan hệ lượng mòn mặt sau Hs với thời gian cắt t có dạng Hs = 11.001165 1.7921165).ln.t (4) Điều cho thấy tốc độ mòn thấp so vjới trường hợp gia công khô Mô hình (4) cho phép ta xác định tuổi bền cho phép [T] mũi khoan biết lượng mòn cho phép [Hs] Mô hình (5) cho ta biết phụ thuộc Ra với thời gian cắt t Từ mô hình cho biết chiều cao nhấp nhô bề mặt cho phép [Ra] ta xác định thời gian cắt [t] theo Ra Tuy nhiên khoan nguyên công gia công thô nên mô hình ý nghĩa Mô hình (6) cho ta biết mối quan hệ Ra với Hs Từ mô hình cho biÕt chiỊu cao nhÊp mh« Ra cho phÐp ta xác định lượng mòn mặt sau cho phép [Hs] Ngun NhËt T©n Líp Cao häc 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 90 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội kết luận chung Từ kết nghiên cứu ta rút kết luận sau: So sánh khoan có sử dụng bôi trơn - làm nguội theo kiểu tưới tràn khoan khô ta thấy -Tốc độ mòn mũi khoan có sử dụng bôi trơn - làm nguội theo kiểu tưới tràn nhỏ hẳn tốc độ mòn khoan khô Nói cách khác với lượng mòn mặt sau cho phÐp [Hs] th× ti bỊn cđa mịi khoan cã sử dụng bôi trơn - làm nguội theo kiểu tưới tràn tuổi bền mũi khoan cao hẳn so với trường hợp gia công khô - Các mô hình Ra = f(t) Ra = f(Hs) trường hợp gia công sử dụng bôi trơn - làm nguội theo kiểu tưới tràn gia công khô khác không rõ dệt khoan nguyên công gia công thô - Các kết này, đặc biệt kết khảo sát lượng mòn mũi khoan nhà máy dụng cụ cắt việt nam chế tạo gia công có sử dụng công nghệ bôi trơn làm nguội theo kiểu tưới tràn dùng làm sở để so sánh với trường hợp gia công có sử dụng công nghệ trơn ngi tèi thiĨu Ngun NhËt T©n Líp Cao häc 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 91 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tài liệu tham khảo Nguyễn Ngọc Anh, Phan Đình Thuyên, Nguyễn Ngọc Thư, Hà Văn Vui(1979) Sổ Tay Công nghệ chế tạo máy ,TËp II-III, vµ tËp IV, NXB Khoa häc vµ kü thuật ,hà nội Hoàng ái, Bùi Song Cầu, Hà Nghiệp, Trịnh Văn Tư, (dịch) (1973) Thiết kế dụng cụ cắt kim loại tập 1, NXB Khoa học kỹ thuật ,hà nội Nguyễn Trọng Bình (2003), Tối ưu hoá trình gia công cắt gọt, nxb giáo dục Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Tuý(2001), Nguyên lý gia công vật liệu, NXB Khoa học kỹ thuật ,hà nội 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 néi Ngun NhËt T©n Líp Cao häc 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 92 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Phụ lục Máy phay đứng seiki Sản xuất nhật năm 2000 Nguyễn Nhật Tân Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 93 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Đầu phun tạo sương mù cộng hoà liên bang đức sản xuất Nguyễn Nhật Tân Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 94 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Máy mài mũi khoan sản xuất nhật năm 2000 Nguyễn Nhật Tân Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 95 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Máy đo độ nhám sj400 sản xuất nhật năm 2000 Nguyễn Nhật Tân Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 96 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Máy đo quang học pj-300 sản xuất nhật năm 2000 Nguyễn Nhật Tân Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 97 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tóm tắt luận văn Luận văn trình bầy kết khảo sát mài mòn mặt sau Hs mũi khoan từ thép gió nhà máy dụng cụ cắt Việt nam chế tạo gia công thép 45 điều kiện : * Gia công khô * Gia công có dung dịch trơn nguội theo hình thức tưới tràn ã Khi gia công khô ta rút mô hình sau: Hs = f(t) = 4.7727635 – 0.025434874).t (1) Ra = f(t) = 808870694+0.0011332102 t1.8823597 (2) Ra = f(Hs) = 8.621988 +18.716486x Hs1.5 (3) P P P P • Khi khoan cã sư dơng dung dịch trơn nguội theo kiểu tưới tràn ta xây dựng mô hình sau Hs = f(t) = 11.001165 – 1.7921165).ln.t (4) Ra = f(t) = 6.631103 – 31.625619)/ t (5) Ra = f(Hs) = 6.7309595- 0.051394358) /.Hs2 P P (6) Trong mô hình (4) dùng làm tiêu chuẩn để so sánh với trường hợp khoan có sử dụng công nghệ trơn - nguội tèi thiĨu Ngun NhËt T©n Líp Cao häc 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 98 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Abtract The thesis presents the studying results of the flank face abration Hs of high speed steel drill tool made by Vietnam cutting tool factory When cutting carbon steel C45 workpieces under conditions * Rough machining * Flooding coolant • When dry machining, the models are Hs = f(t) = 4.7727635 – 0.025434874).t (1) Ra = f(t) = 808870694+0.0011332102 t1.8823597 (2) Ra = f(Hs) = 8.621988 +18.716486x Hs1.5 (3) P P P P • When machining with flooding coolant,the models are built as following Hs = f(t) = 11.001165 – 1.7921165).ln.t (4) Ra = f(t) = 6.631103 – 31.625619)/ t (5) Ra = f(Hs) = 6.7309595- 0.051394358) /.Hs2 P P (6) Whereas the 4th model is used as a standard to compare with the circumstance drilling using minimun coolant P Ngun NhËt T©n P Líp Cao häc 2004 - 2006 ... Hiện mũi khoan nhà máy dụng cụ cắt Việt nam chế tạo dùng rộng rÃi doanh nghiệp chế tạo khí Tuy nhiên chưa có công trình nghiên cứu đánh giá mài mòn mũi khoan điều kiện công nghệ gia công khô, ... giá mài mòn dụng cụ cắt 48 1.4.2.1Chỉ tiêu mài mòn mặt sau 48 1.4.2.2 Chỉ tiêu mài mòn mặt trước 48 1.5 Cơ chế mài mòn tiêu chuẩn mòn dụng cụ cắt 50 1.5.1Cơ chế mài mòn dụng cụ cắt 50 1.5.1.1 Mài. .. cụ cắt bị mài mòn theo chế sau 1.5.1.1 Mài mòn cào xước Một chế mài mòn dụng cụ cắt mài mòn cào xước (hạt mài ) Bản chất mòn hạt mài hạt cứng vật liệu gia công phoi cào xước ( mài mòn ) vào bề