Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim CR12MOV

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim CR12MOV

Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn bộ luận văn này do chính bản thân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Quốc Tuấn. Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định. Người thực hiện Phạm Văn Hiển Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 MỤC LỤC Nội dung Trang Trang 1 1 Lời cam đoan 2 Mục lục 3 Danh mục các bảng số liệu 7 Danh mục các hình vẽ, đồ thị, ảnh chụp. 10 Phần mở đầu 15 1. Tính cấp thiết của đề tài 16 2. Mục đích nghiên cứu 16 3. Đối tƣợng nghiên cứu 16 4. Phƣơng pháp nghiên cứu 16 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 5.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài 5.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 16 CHƢƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ DAO PHAY CẦU 17 1.1. Khả năng ứng dụng của dao phay cầu. 17 1.2. Nhám bề mặt khi gia công bằng dao phay cầu 18 1.3. Các dạng dao phay cầu 19 1.3.1. Dao phay cầu liền khối 19 1.3.1.1. Dao phay cầu liền khối không phủ 20 1.3.1.2. Dao phay cầu liền khối phủ 20 a. Dạng 1: Dao có lƣỡi cắt trên cả phần trụ và phần cầu. 20 b. Dạng 2: Dao chỉ có lƣỡi cắt trên phần cầu 25 1.3.2. Dao cầu ghép mảnh 26 1.4. Thông số hình học của dao phay cầu. 35 1.5. Đặc điểm quá trình cắt của dao phay cầu 35 1.5.1. Vận tốc cắt khi phay 35 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 1.5.2. Điều kiện để tránh cắt ở đỉnh dao 37 1.5.3. Sự hình thành phoi và thông số hình học của phoi khi phay bằng dao phay cầu 39 1.6. Kết luận chƣơng 1 41 CHƢƠNG 2: MÒN VÀ TUỔI BỀN DỤNG CỤ CẮT 43 2.1. Mòn dụng cụ cắt 43 2.1.1. Khái niệm chung về mòn 43 2.1.2. Mòn dụng cụ cắt: 44 2.1.2.1. Các dạng mòn của dụng cụ cắt 45 a. Mòn mặt sau 45 b. Mòn mặt trƣớc 45 c. Mòn đồng thời mặt trƣớc và mặt sau 46 d. Cùn lƣỡi cắt 46 2.1.2.2. Các cơ chế mòn của dụng cụ cắt 46 a. Mòn do cào xƣớc 47 b. Mòn do dính 48 c. Mòn do hạt mài 48 d. Mòn do khuếch tán 49 e. Mòn do ôxy hoá 50 f. Mòn do nhiệt 50 2.1.3. Mòn của dụng cụ phủ bay hơi 50 2.1.4. Cách xác định mòn dụng cụ cắt 51 2.1.5. Ảnh hƣởng của mòn dụng cụ đến chất lƣợng bề mặt gia công 53 2.1.6. Mòn của dao phay cầu phủ 53 2.2. Tuổi bền dụng cụ cắt 54 2.2.1. Khái niệm chung về tuổi bền của dụng cụ cắt 54 2.2.2. Các nhân tố ảnh hƣởng đến tuổi bền của dụng cụ cắt 55 2.2.2.1. Ảnh hƣởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dụng cụ cắt 55 2.2.2.2. Vai trò của lớp phủ cứng trong việc tăng tuổi bền của dụng cụ 56 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 2.2.3. Phƣơng pháp xác định tuổi bền dụng cụ cắt 58 2.2.4. Tuổi bền của dao phay cầu phủ 60 2.3. Kết Luận chƣơng 2 61 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN TUỔI BỀN CỦA DAO PHAY CẦU 10 PHỦ TiAlN KHI GIA CÔNG THÉP HỢP KIM CR12MOV 3.1. Sơ lƣợc về thép hợp kim 62 3.2. Cơ sở xác định tuổi bền của dao bằng thực nghiệm. 64 3.2.1. Lựa chọn chỉ tiêu xác định tuổi bền của dao 64 3.2.2. Độ nhám bề mặt và phƣơng pháp đánh giá 65 3.2.2.1. Độ nhám bề mặt 66 3.2.2.2. Phƣơng pháp đánh giá độ nhám bề mặt 67 3.3. Thiết kế thí nghiệm. 68 3.3.1. Các giới hạn của thí nghiệm 68 3.3.2. Mô hình thí nghiệm 69 3.3.3. Mô hình toán học 69 3.3.4. Điều kiện thí nghiệm 70 3.3.4.1.Máy. 70 3.3.4.2. Dao. 71 3.3.4.3. Phôi. 71 3.3.4.4. Dụng cụ đo kiểm. 72 3.4. Thực nghiệm để xác định tuổi bền của dao phay cầu 10 phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim CR12MOV. 72 3.4.1. Nội dung: 72 3.4.2. Các thông số đầu vào của thí nghiệm: 72 3.4.3. Thực nghiệm xác định tuổi bền: 73 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 3.4.3.1. Tính các hệ số của phƣơng trình hồi quy 75 3.4.3.2. Kiểm định các tham số aj 76 3.4.3.3. Kiểm định sự phù hợp của mô hình 77 3.4.3.4. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa v, s và tuổi bền dao khi t = 0,5 mm 78 3.4.3.5. Một số hình ảnh chụp lƣỡi cắt của dao khi gia công. 78 3.5. Kết luận chƣơng 3 85 CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 86 4.1. Kết luận 86 4.2. Một số kiến nghị. 86 Tài liệu tham khảo 88 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU TT Bảng số Nội dung Trang 1 Bảng 1.1 Trích bảng thông số kích thƣớc của dao phay cầu kiểu 1 ký kiệu BZD25G hãng Missubishi - Nhật Bản 22 2 Bảng 1.2 Trích bảng thông số kích thƣớc của dao phay cầu kiểu 1 ký kiệu GLB2000SF hãng Sumitomo - Nhật Bản 23 3 Bảng 1.3 Trích bảng thông số kích thƣớc của dao phay cầu kiểu 1 ký kiệu VC-2XLB hãng Missubishi 24 4 Bảng 1.4 Trích bảng thông số kích thƣớc của dao phay cầu kiểu 1 ký kiệu GSBN 2 hãng Sumitomo - Nhật Bản 25 5 Bảng 1.5 Trích bảng thông số kích thƣớc của dao chỉ có lƣỡi cắt trên phần cầu ký kiệu BNBP 2 R hãng Sumitomo - Nhật Bản 27 6 Bảng 1.6 Trích bảng thông số kích thƣớc thân dao ký hiệu SRFHSMW, SRFHSLW ghép một mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản 28 7 Bảng 1.7 Trích bảng thông số kích thƣớc mảnh dao ký hiệu SRFT vật liệu VP10MF, VP15TF dùng cho dao một mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản 29 8 Bảng 1.8 Trích bảng thông số kích thƣớc thân dao ký hiệu WBMF 1000 ghép một mảnh cắt hãng Sumitomo - Nhật Bản 30 9 Bảng 1.9 Trích bảng thông số kích thƣớc mảnh dao ký hiệu ZPGU vật liệu ACZ 120 dùng cho dao một mảnh cắt hãng Sumitomo-Nhật Bản 30 10 Bảng 1.10 Trích bảng thông số kích thƣớc thân dao ký 31 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 hiệu TRM4 ghép nhiều mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản 11 Bảng 1.11 Trích bảng thông số kích thƣớc mảnh dao ký hiệu UPE45, UPE50, UPM40, UPM50, UPM50P0, UPM40P1, UPM50P1 vật liệu VP15TF, GP20M, AP20M dùng cho dao nhiều mảnh cắt hãng Mitssubishi -Nhật Bản 32 12 Bảng 1.12 Trích bảng thông số kích thƣớc thân dao ký hiệu BES ghép nhiều mảnh cắt hãng Sumitomo - Nhật Bản 33 13 Bảng 1.13 Trích bảng thông số kích thƣớc mảnh dao ký hiệu BEST dùng cho dao nhiều mảnh cắt hãng Sumitomo -Nhật Bản 33 14 Bảng 1.14 Trích bảng thông số kích thƣớc thân dao ký hiệu SRM ghép nhiều mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản 35 15 Bảng 1.15 Trích bảng thông số kích thƣớc mảnh dao ký hiệu SRG40C, SRG50C, SRG50E, SRG50E, APMT1604PDER-M2, APMT1604PDER-H2 dùng cho dao nhiều mảnh cắt hãng Mitssubishi -Nhật Bản 35 16 Bảng 3.1 Các giá trị Ra, Rz và chiều dài chuẩn l ứng với các cấp độ nhám bề mặt 67 17 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật cơ bản của máy 71 18 Bảng 3.3 Thành phần các nguyên tố hoá học thép CR12MOV 72 19 Bảng 3.4 Giá trị tính toán giá trị thông số chế độ cắt v,s cho thực nghiệm 74 20 Bảng 3.5 Bảng quy hoạch và kết quả thực nghiệm xác 74 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 định tuổi bền của dao 21 Bảng 3.6 Bảng kết quả đo độ nhám theo thời gian và chế độ cắt 75 22 Bảng 3.7 Bảng kết quả tính toán giá trị (yi-iyˆ)2 78 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ - ẢNH CHỤP TT Hình Nội dung Trang 1 Hình 1.1 Phay mặt cong phức tạp bằng dao phay cầu 19 2 Hình 1.2 Sự hình thành bề mặt khi gia công bằng dao phay cầu 20 3 Hình 1.3. (a) Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao phay cầu kiểu 1 ký kiệu BZD25G hãng Missubishi - Nhật Bản 22 4 Hình 1.3. (b) Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao phay cầu kiểu 1 ký kiệu BLG2000SF hãng Sumitomo - Nhật Bản 23 5 Hình 1.4. (a) Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao phay cầu kiểu 2 ký kiệu VC-2XLB hãng Missubishi - Nhật 24 6 Hình 1.4. (b) Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao phay cầu kiểu 2 ký kiệu GSBN 2 hãng Sumitomo - Nhật Bản 25 7 Hình 1.5 Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao chỉ có lƣỡi lƣỡi cắt trên phần cầu ký hiệu BNBP 2 R của hãng SUMITOMO - Nhật Bản 26 8 Hình 1.6. (a) Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký hiệu SRFHSMW, SRFHSLW và mảnh ghép ký hiệu SRFT vật liệu VP10MF, VP15TF của dao một mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản 28 9 Hình 1.6. (b) Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký hiệu WBMF 1000 và mảnh ghép ký hiệu ZPGU vật liệu ACZ 120 của dao một mảnh cắt hãng Sumitomo- Nhật Bản 29 10 Hình 1.6. (c) Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký hiệu TRM4 và mảnh ghép ký hiệu UPE45,UPE50, 31 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 11 UPM40, UPM50, UPM50P0, UPM40P1, UPM50P1 vật liệu VP15TF, GP20M, AP20M của dao ghép nhiều mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản 11 Hình 1.6. (d) Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký hiệu BES và mảnh ghép ký hiệu BEST của dao 2 mảnh cắt hãng Sumitomo - Nhật Bản 32 12 Hình 1.6. (e) Hình dạng của thân dao ký hiệu SRMdùng để ghép nhiều mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản 33 13 Hình 1.6. (f) Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký hiệu SRM và mảnh ghép ký hiệu SRG40C, SRG50C, SRG50E, SRG50E, APMT1604PDER-M2, APMT1604PDER-H2 của dao nhiều mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản 34 15 Hình 1.7 Thông số hình học cơ bản của dao phay cầu 36 16 Hình 1.8 Thông số tính vận tốc cắt của dao phay cầu 37 17 Hình 1.9. a Phƣơng thức chuyển dao khi phay bằng dao phay cầu chuyển dao từ dƣới lên. 39 18 Hình 1.9. b Phƣơng thức chuyển dao khi phay bằng dao phay cầu chuyển dao từ trên xuống. 39 19 Hình 1.10. a Hình chiếu bằng của phoi khi dao tiến lên với một số giá trị θy (0o, 15o, 30o, 45o, 60o, 75o) 39 20 Hình 1.10. b Hình chiếu bằng của phoi khi dao tiến xuống với một số giá trị θy (0o, 15o, 30o, 45o, 60o, 75o) 40 21 Hình 1.11 Cơ chế tạo phoi 41 22 Hình 1.12 Thông số hình học của phoi khi phay bằng dao phay cầu 41 23 Hình 1.13 Tiết diện của phoi phụ thuộc vào góc 42 24 Hình 1.14 Hình ảnh của phoi khi không có biến dạng 42 25 Hình 2.1 Mòn mặt sau 46 [...]... 2 Mục đích nghiên cứu Đánh giá ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dao phay cầu Ø10 phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim CR12MOV Trên cơ sở đó có thể sử dụng dụng cụ cắt một cách hợp lý 3 Đối tượng nghiên cứu Xác định mối quan hệ giữa chế độ cắt và góc nghiêng của phôi với tuổi bền của dụng cụ cắt khi cắt ở đỉnh dao Vật liệu gia công là thép hợp kim CR12MOV Dao phay đầu cầu Ø10 phủ TiAlN hãng... pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp nghiên cứu bằng thực nghiệm 5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 5.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài Về mặt khoa học, đề tài phù hợp với xu thế phát triển khoa học và công nghệ trong nước cũng như khu vực và thế giới Xây dựng được quan hệ giữa các thông số của chế độ cắt với tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN khi cắt ở đỉnh dao để gia công thép hợp kim CR12MOV. .. đỉnh dao tham ra cắt Vì vậy, một trong nhưng vấn đề cần được nghiên cứu để có thể khai thác hiệu quả hơn nữa việc sử dụng dao phay đầu cầu phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 16 Chuyên ngành: Công nghệ CTM CR12MOV đó là: Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dao tại đỉnh dao. .. 2.5 d 1.3.2 Dao cầu ghép mảnh Một trong những dạng hỏng chủ yếu của dao cầu khi gia công là mòn, vỡ lưỡi dao, mẻ dao Nếu như gia công theo chế độ cắt hợp lý thì có thể khẳng định rằng đa phần là dao bị hỏng do mòn, mẻ Vì vậy để nâng cao hiệu quả sử dụng người ta chế tạo dao phay cầu ghép mảnh Ưu điểm của dao phay cầu ghép mảnh là phần cán dao cố định còn phần lưỡi cắt sẽ được thay thế khi mòn, hỏng,…... hệ giữa vận tốc cắt v, lƣợng chạy dao s với tuổi bền của dao phay cầu 43 Hình 3.3 10 phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim 79 CR12MOV qua tôi đạt độ cứng 40 – 45 HRC khi chiều sâu cắt không đổi t = 0,5 mm 44 Hình 3.4 45 Hình 3.5 a 46 Hình 3.5.b 47 Hình 3.6.a 47 Hình 3.6.b 48 Hình 3.6.b 49 Hình 3.7.a 50 Hình 3.7.b Hình ảnh đỉnh dao khi chƣa gia công Hình ảnh đỉnh dao sau 3 phút khi gia công với v = 50... ngành: Công nghệ CTM 35 1.4 Thông số hình học của dao phay cầu Góc trước và góc sau của dao phay cầu phủ thường được chọn như sau: [5] = 0o 5o; = 3o 7o N N' N' N MPCB MPCG MPCB MPCG Hình 1.7 Thông số hình học cơ bản của dao phay cầu 1.5 Đặc điểm quá trình cắt của dao phay cầu 1.5.1 Vận tốc cắt khi phay Dao phay cầu với đặc điểm lưỡi cắt xác định trên mặt cầu Vì thực tế khi phay với một chiều sâu cắt cụ... Hình 1.1 Phay mặt cong phức tạp bằng dao phay cầu 1.2 Nhám bề mặt khi gia công bằng dao phay cầu Một trong những nhược điểm khi gia công bằng dao phay cầu đó là nhám bề mặt lớn Bởi vì ngoài việc chịu ảnh hưởng của những yếu tố: Như độ cứng vững của hệ thống công nghệ, quá trình mòn của dao .độ nhám bề mặt chi tiết gia công còn phụ thuộc vào chiều cao phần kim loại bị bỏ lại sau mỗi lần chuyển dao hth... công không truyền thống Quá trình cắt bằng dao phay cầu có cơ chế gia công rất phức tạp vì lưỡi cắt của dao phay được bố trí trên mặt cầu Khi gia công bề mặt phức tạp bằng dao phay cầu, bề mặt gia công được hình thành như ở hình 1.1 Dao phay được quay với tốc độ của trục chính là n, chuyển động tiến của dao có thể được thực hiện theo hai trục liên tục với lượng chạy dao và một trục gián đoạn, có thể... 1.3.1.2 Dao phay cầu liền khối phủ Có thể nhận thấy rằng dao phay cầu liền khối không phủ vẫn còn có những hạn chế như chỉ gia công được những vật liệu có độ cứng thấp, tuổi bền của dao ngắn, năng suất gia công thấp,… Nhưng khi những dụng cụ này được phủ CBN, TiAlN, TiN thì chúng có nhiều ưu điểm hơn so với dao phay cầu liền khối không phủ thông thường đó là:  Tuổi thọ cao hơn  Cải tiến được độ bền ... trình gia công người ta cần hạn chế đến mức cao nhất sự tham ra của khu vực này vào quá trình cắt gọt Như trên đã nói, đoạn lưỡi cắt của dao phay cầu tham gia cắt phụ thuộc vào vị trí tương quan giữa trục dao và bề mặt gia công Để xác định điều kiện tránh cắt ở đỉnh dao, bằng phương pháp phân tích hình học khi xem xét trường hợp dao gia công mặt nghiêng như sơ đồ cắt hình 1.9 Theo sơ đồ này vị trí của dao . CR12MOV đó là: Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dao tại đỉnh dao. 2. Mục đích nghiên cứu Đánh giá ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi. giữa các thông số của chế độ cắt với tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN khi cắt ở đỉnh dao để gia công thép hợp kim CR12MOV qua tôi đạt độ cứng 40 – 45