Nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc cắt tới cơ chế mòn dụng cụ pcbn sử dụng tiện tinh thép 9xc qua tôi

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VẬN TỐC CẮT TỚI CƠ CHẾ MÒN DỤNG CỤ PCBN SỬ DỤNG TIỆNTINH THÉP 9XC QUA TÔI Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số : 11120611008 Học viên : NGUYỄN THỊ THANH VÂN Người hướng dẫn Khoa học: PGS.TS PHAN QUANG THẾ THÁI NGUYÊN - 2009 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Họ tên học viên : NGUYỄN THỊ THANH VÂN Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS PHAN QUANG THẾ Tên đề tài : Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc cắt tới chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua tơi Chun ngành : CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Ngày giao đề tài : Ngày hoàn thành : Khoa đào tạo Người hướng dẫn sau đại học khoa học Ts Nguyễn Văn Hùng PGS.TS Phan Quang Thế Học viên KS Nguyễn Thị Thanh Vân LỜI CẢM ƠN Với lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin trân trọng cảm ơn: Thầy giáo PGS.TS Phan Quang Thế - Thầy hướng dẫn khoa học định hướng đề tài, hướng dẫn tận tình Thầy việc tiếp cận khai thác tài liệu bảo q trình tơi làm thực nghiệm viết luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới: Thầy giáo ThS Lê Viết Bảo – Cô giáo ThS Nguyễn Thị Quốc Dung tạo điều kiện thuận lợi cho tơi tiến hành thí nghiệm xưởng sản xuất suốt trình hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn c án phụ trách phịng thí nghiệm Quang phổ khoa Vật lý trường ĐHSP Thái Nguyên; cán phịng kỹ thuật xưởng Nhiệt luyện cơng ty phụ tùng số 1; cán bộ, nhân viên xưởng khí nơi tơi tiến hành thực nghiệm; cán phịng thí nghiệm khoa khí – ĐHKTCN dành cho tơi điều kiện thuận lợi nhất, giúp tơi hồn thành nghiên cứu Tơi xin gửi lời cảm ơn Trường Cao đẳng nghề Cơ điện-Luyện kim Thái Nguyên nơi công tác ãđ tạo điều kiện cho tơi học tập nâng cao trình độ, mở mang kiến thức Cuối xin gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn bè, đồng nghiệp ủng hộ, động viên, giúp đỡ suốt thời gian thực luận văn Thái Nguyên, tháng năm 2009 Học viên Nguyễn Thị Thanh Vân MỤC LỤC Lời cảm ơn Mụclục Danh mục ký hiệu Danh mục chữ viết tắt Danh mục hình vẽ đồ thị Danh mục bảng biểu PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Dự định kết CHƯƠNG I : BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA QUẢ TRÌNH CẮT VÀ MÒN DỤNG CỤ 1.1 Bản chất vật lý 1.1.1 Quá trình cắt tạo phoi 1.1.2 Đặc điểm trình tạo phoi tiện cứng 11 1.2 Lực cắt tiện 14 1.2.1 Lực cắt tiện thành phần lực cắt 14 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt tiện 18 1.2.2.1 Ảnh hưởng vận tốc cắt 18 1.2.2.2 Ảnh hưởng lượng chạy dao chiều sâu cắt 20 1.2.2.3 Ảnh hưởng vât liệu gia công 20 1.2.2.4 Ảnh hưởng vật liệu làm dao đặc điểm vật liệu CBN 21 tiện cứng 1.2.2.5 Ảnh hưởng bán kính đỉnh dao r 23 1.2.2.6 Ảnh hưởng mòn dụng cụ cắt 24 1.3 Nhiệt cắt 24 1.3.1 Khái niệm chung 24 1.3.2 Trường nhiệt độ 29 1.3.3 Quá trình phát sinh nhiệt 32 1.3.3.1 Nhiệt vùng biến dạng thứ 32 1.3.3.2 Nhiệt mặt nước (QAC) trường nhiệt độ 33 1.3.3.3 Nhiệt mặt tiếp xúc mặt sau bề mặt gia công (QAD) 34 trường nhiệt độ 1.3.3.4 Ảnh hưởng vận tốc cắt tới nhiệt cắt trường nhiệt độ 35 dụng cụ 1.4 Kết luận 36 1.5 Mòn dụng cụ cắt 37 1.5.1 Dạng mòn 37 1.5.2 Các chế mòn dụng cụ cắt 41 1.5.2.1 Mịn dính 42 1.5.5.2 Mịn hạt mài 43 1.5.5.3 Mòn khuếch tán 44 1.5.2.4 Mòn ơxy hóa 45 1.6 Mịn dụng cụ PCBN 45 CHƯƠNG II : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ MÒN DỤNG CỤ 54 PCBN VÀ NHÁM BỀ MẶT 2.1 Thí nghiệm 54 2.1.1 Yêu cầu hệ thống thí nghiệm 54 2.1.2 Mơ hình thí nghiệm 54 2.1.3 Thiết bị thí nghiệm 55 2.1.3.1 Máy 55 2.1.3.2 Dao 55 2.1.3.3 Phôi 56 2.1.3.4 Chế độ cắt 57 2.1.3.5 Thiết bị đo nhám bề mặt 58 2.1.3.6 Thiết bị phân tích bề mặt kim tương 58 2.2 Trình tự thí nghiệm 58 2.3 Kết thí nghiệm 59 2.3.1 Tương tác ma sát giữ a phoi mặt trước 59 2.3.2 Tương tác ma sát phoi mặt sau dụng cụ 64 2.3.3 Kết luận 64 2.4 Mòn dụng cụ PCBN nhám bề mặt 64 2.4.1 Phân tích thí nghiệm 64 2.4.2 Kết thí nghiệm mịn dụng cụ PCBN 65 2.4.3 Thảo luận kết 69 2.4.4 Kết luận 71 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ẢNH HƯỞNG 72 CỦA VẬN TỐC CẮT ĐẾN CƠ CHẾ MÒN DỤNG CỤ PCBN 3.1 Nghiên cứu thực nghiệm 72 3.2 Thí nghiệm 72 3.2.1 Thiết bị thí nghiệm dụng cụ đo 72 3.2.2 Trình tự thí nghiệm 73 3.3 Kết thí nghiệm 73 3.4 Phân tích kết thí nghiệm 78 3.5 Phương trình hồi quy 80 3.6 Kết luận 84 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN CHUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN 85 CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI 4.1 Kết luận chung 85 4.2 Phương pháp nghiên cứu 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT a: chiều dày lớp kim loại bị cắt ap: chiều dày phoi Kf: mức độ biến dạng phoi Kbd: mức độ biến dạng phoi miền tạo phoi Kms: mức độ biến dạng phoi ma sát với mặt trước dao θ : góc trượt r: bán kính mũi dao γ (hay γ n) : góc trước dao Pz (hay Pc): lực tiếp tuyến tiện Py (hay Pp): lực hướng kính tiện Px: lực chiều trục tiện S: lượng chạy dao (mm/vòng) t: chiều sâu cắt (mm) V: vận tốc cắt (m/phút) Q: tổng nhiệt lượng sinh trình cắt QAB = Q1: nhiệt sinh mặt phẳng trượt QAC = Q2: nhiệt sinh mặt trước QAD = Q3: nhiệt sinh mặt sau Qphoi: nhiệt truyền vào phoi Qdao: nhiệt truyền vào dao Qmôi trường: nhiệt truyền vào môi trường Qphôi: nhiệt truyền vào phôi KAB: ứng suất cắt trung bình miền biến dạng thứ As: diện tích mặt phẳng cắt Vs: vận tốc vật liệu cắt mặt phẳng cắt kt: hệ số dẫn nhiệt vật liệu gia công β: hệ số phân bố nhiệt từ mặt phẳng trượt vào phôi phoi c: nhiệt dung riêng ρ: tỷ trọng vật liệu RT: hệ số nhiệt cắt Ф: góc tạo phoi γm: tốc độ biến dạng lớp phoi gần mặt trước δt: chiều dày vùng biến dạng thứ hai K: hệ số thẩm nhiệt ΔFc, ΔFt: áp lực tiếp tuyến pháp tuyến vùng mòn mặt sau Fcf, Ftf: lực cắt tiếp tuyến pháp tuyến đo mịn dao VBave: chiều cao trung bình vùng mòn mặt sau τs: ứng suất tiếp vùng mòn mặt sau Kc, Kt: hệ số thực nghiệm µ: hệ số ma sát vùng ma sát thông thường mặt trước µf: hệ số ma sát mặt sau b: hệ số truyền nhiệt θo: nhiệt cắt Cl: hệ số phụ thuộc vào điều kiện gia công u: số mũ biểu thị ảnh hưởng vận tốc cắt đến nhiệt cắt φ: góc nghiêng φ1: góc nghiêng phụ Vw: thể tích mịn mặt sau Vcr: thể tích mịn mặt trước KB, KF, KT: kích thước vùng mòn mặt trước hs: độ mòn giới hạn Ra, Rz: độ nhám bề mặt tiện DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đồ miền tạo phoi Hình 1.2: Miền tạo phoi Hình 1.3: Miền tạo phoi ứng với vận tốc cắt khác Hình 1.4: Tính góc trượt θ Error! Bookmark not defined Hình 1.5: Quan hệ vận tốc cắt biến dạng phoi Error! Bookmark not defined Hình 1.6: Quan hệ bán kính mũi dao r biến dạng phoi Error! Bookmark not defined Hình 1.7: Ba giai đoạn hình thành phoi tiện thép 100Cr6 với Error! Bookmark not defined V = 100 m/p; s = 0,1mm/v; t = 1mm; môi trường cắt khô Error! Bookmark not defined Hình 1.8: Dạng phoi mối liên hệ với độ cứng phôi Error! Bookmark not defined vận tốc cắt Error! Bookmark not defined Hình 1.9: Hệ thống lực cắt tiện Error! Bookmark not defined Hình 1.10: Mối quan hệ lực cắt chiều dài cắt tiện thép thấm Các bon, Ni tơ cứng đến 60 HRC dao PCBN Error! Bookmark not defined với γ = - 6o α = 0o Error! Bookmark not defined Hình 1.11: Ảnh hưởng vận tốc cắt tới lực cắt Error! Bookmark not defined Hình 1.12: Cấu trúc tế vi hai loại mảnh dao (BZN6000 – 92% CBN – High CBN) (BZN8100 – 70% CBN – Low CBN) [13] Error! Bookmark not defined Hình 1.13: Ảnh hưởng bán kính đỉnh dao tới lực cắt Error! Bookmark not defined Hình 1.14: 28 (a) Sơ đồ hướng nguồn nhiệt 28 (b) Ba nguồn nhiệt sơ đồ truyền nhiệt cắt kim loại 28 Hình 1.15 : Tỷ lệ % nhiệt truyền vào phoi, phôi, dao môi trường 29 phụ thuộc vào vận tốc cắt [6] 29 Hình 1.16: Trường nhiệt độ tiện 30 Đường nét liền: Đường đẳng nhiệt; đường nét đứt: Dòng nhiệt.Dịng nhiệt vng góc với đường đẳng nhiệt 30 Hình 1.17: Sự phân bố nhiệt độ tiện mặt phân cách phoi - dụng cụ 31 Hình 1.18: Đường cong thực nghiệm Boothroyd Error! Bookmark not defined để xác định tỷ lệ nhiệt (β) truyền vào phôi [11] Error! Bookmark not defined Hình 1.19: Sơ đồ phân bố ứng suất mặt sau mòn Error! Bookmark not defined Hình 1.20 : Ảnh hưởng vận tốc cắt tới nhiệt độ cắt Error! Bookmark not defined Thép austenit mangan Thép Cacbon Gang Nhôm Error! Bookmark not defined Hình 1.21: Các dạng mịn phần cắt dụng cụ tiện Error! Bookmark not defined Hình 1.22: Quan hệ số dạng mịn dụng cụ Error! Bookmark not defined Hình 1.23: Các thơng số đặc trưng cho mịn mặt trước 41 mặt sau – ISO3685 [19] 41 Hình 1.24: Ảnh hưởng vận tốc cắt đến chế mòn Error! Bookmark not defined cắt liên tục (a) cắt gián đoạn (b) [23] Error! Bookmark not defined Hình 1.25: Sơ đồ mịn mặt trước sau mảnh dao PCBN Error! Bookmark not defined ... lý trình cắt kim loại tiện chế mòn dụng cụ cắt - Nghiên cứu thực nghiệm mòn dụng cụ PCBN ảnh hưởng vận tốc cắt tới chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua tơi Số hóa Trung tâm Học... “ Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc cắt tới chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua tôi? ?? cần thiết cấp bách Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan chất vật lý trình cắt kim loại tiện. .. viên hướng dẫn : PGS.TS PHAN QUANG THẾ Tên đề tài : Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc cắt tới chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua tơi Chun ngành : CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Ngày giao đề tài