Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc cắt và lượng chạy dao đến lượng mòn dao khi phay thép c45 bằng dao phay ngón sản xuất tại việt nam​

i LỜI CẢM ƠN Trước hết với tình cảm chân thành, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Vũ Khắc Bảy, người định hướng, trực tiếp hướng dẫn đóng góp ý kiến cụ thể cho kết cuối để hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Khoa Đào tạosau đại học - Trường Đại học Lâm nghiệp toàn thể thầy giáo, cô giáo trực tiếp giảng dạy giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Xin cảm ơn giúp đỡ, động viên tất bạn bè, đồng nghiệp, gia đình người thân điểm tựa tinh thần vật chất cho suốt thời gian học tập nghiên cứu hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Tác giả Nguyễn Quang Hanh ii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC .ii DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH .v ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan số dụng cụ cắt 1.1.1 Đặc tính chung vật liệu dụng cụ cắt 1.1.2 Các loại vật liệu dụng cụ ảnh hưởng yếu tố vật liệu tới mòn tuổi bền dụng cụ 1.2 Các nghiên cứu thực nghiệm 35 Chương MỤC TIÊU - NỘI DUNG - ĐỐI TƯỢNG – PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.1 Mục tiêu đề tài 37 2.2 Các bước thực nghiên cứu 37 2.3 Đối tượng - Phạm vi nghiên cứu – Phương pháp nghiên cứu - Khả ứng dụng 37 2.3.1 Đối tượng nghiên cứu 38 2.3.2 Phạm vi nghiên cứu 38 2.3.3 Khả ứng dụng 45 2.3.4 Phương pháp nghiên cứu 45 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI 53 3.1 Quá trình vật lý cắt tượng mòn dao 53 3.1.1 Quá trình vật lý cắt gọt 53 3.1.2 Hiện tượng nhiệt trình cắt gọt .54 3.2 Hiện tượng mòn dao 57 3.2.1 Các dạng mòn dụng cụ cắt 57 3.2.2Chỉtiêuđánhgiásựmòn dụngcụcắt 61 3.2.3 Kết luận 68 Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 69 4.1 Quá trình thực 69 4.1.1 Mơ tả thí nghiệm 69 4.1.2 Kết thực nghiệm .70 4.2 Mơ hình xử lý kết thực nghiệm 72 4.2.1 Chọn bậc biến S 73 4.2.2 Chọn bậc biến V 73 iii 4.3 Tính tốn hệ số hàm hồi quy kiểm định mơ hình 77 4.4 Khảo sát đa thức hồi quy .82 KẾT LUẬN 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 iv DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng 2.1 Lịch sử đặc tính vật liệu dụng cụ 2.2 Một số thép hợp kim dụng cụ 2.3 Thành phần hoá học số nhãn hi dụng cụ (%) 2.4 Thành phần hóa học thép gió thơng 2.5 Thành phần phần trăm ngun tố dụng 2.6 Thành phần hóa học nhãn hiệu 2.7 Cơng dụng thép gió theo ký hiệu IS tương ứng 2.8 Thành phần hóa học nhóm ba cacbi 2.9 Hướng dẫn sử dụng hợp kim cứng 2.10 Thực nghiệm lượng nhiệt phân bố g độ khác 3.1 Thơng số vịng quay lượng chạy dao NIIGATA 3.2 Thành phần hoá học thép C45 3.3 Kết thực nghiệm độ mòn dao p phay kết sản phẩm 3.4 Kết số liệu thực nghiệm v DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên bảng 2.1 Tính chất vật liệu dụng cụ 2.2 Sơ đồ tơi ram thép gió 2.3 Biểu đồ kéo kim loại 2.4 Khu vực phát sinh nhiệt 2.5 Các dạng mài mịn phần cắt dụng cụ 2.6 Mòn mặt sau vật liệu dụng cụ c 2.7 Các thơng số mịn phần cắt dao tiệ 2.8 Mòn mặt trước vật liệu dụng cụ 2.9 Quan hệ lượng mòn thời gian g 2.10 Các tiêu đánh giá lượng mài mòn m 2.11 Mòn cào xước mặt trước 2.12 Sơ đồ chế mòn dụng cụ cắt 3.1 Máy phay đứng NIIGATA 3.2 Bảng thơng số vịng quay trục 3.3 Bảng thơng số lượng chạy dao 3.4 Dao phay ngón Việt Nam 3.5 Phơi thép C45 phay rãnh then 3.6 Bản vẽ chi tiết trục 3.7 Thước cặp điện tử 3.8 Điều chỉnh máy gia công 3.9 Sản phẩm gia công 4.1 ˆ Đồ thị hàm Y miền biến thiên V S ĐẶT VẤN ĐỀ Trong nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, lĩnh vực khí chế tạo, lắp ráp, sửa chữa máy, thiết kế, cung cấp thiết bị cho loại hình cơng nghệ sản xuất đóng vai trị quan trọng Phạm vi sử dụng sản phẩm ngành chế tạo, lắp máy rộng rãi từ chi tiết nhỏ đơn giản đến chi tiết, sản phẩm có kích thước lớn phức tạp Những sản phẩm tạo nhờ máy móc, thiết bị khác Với xu tồn cầu hóa để nâng cao sức mạnh cạnh tranh trình hội nhập cần phát triển theo hướng tối giảm chi phí gia cơng sở đảm bảo nâng cao chất lượng sản phẩm thẩm mĩ Ngày với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật sản phẩm khí ngày có u cầu cao chất lượng sản phẩm, độ xác gia cơng đặc biệt phải giảm chi phí sản xuất để hạ giá thành sản phẩm Phay phương pháp gia cơng cắt gọt có suất cao, chiếm trên10% tổng khối lượng công việc cắt gọt kim loại.Vì ứng dụng nhiều để gia công nhiều bề mặt khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp như: mặt định hình, rãnh định hình, mặt cong, loại bánh trụ thẳng, nghiêng, bánh vít, trục vít, bánh xích đĩa xích Trong việc gia cơng mặt phẳng có khả thay hồn tồn cho cơng việc bào Dao phay thuộc loại dụng cụ cắt dạng trụ, có nhiều (răng mặt trụ mặt đầu),mỗi dao tiện.Do nhiều nên lâu cùn, áp dụng tốc độ cắt cao, lượng chạy dao lớn, cắt phoi dầy.Cắt phoi đứt đoạn, an toàn cho người thợ Trong q trình gia cơng chi tiết phương tiện nói chung phay nói riêng, người ta quan tâm tiêu chất lượng sản phẩm, sau đến tiêu khác suất, chi phí khác nguyên vật liệu, độ hao mòn chi tiết máy móc Khi tiêu chất lượng sản phẩm đảm bảo suất cao kéo theo tổng chi phí tăng lên Nhưng phụ thuộc suất tổng chi phí khơng phải phụ thuộc tuyến tính, điều dẫn đến giá thành sản phẩm bị thay đổi, việc tìm giá trị suất tổng chi phí giá thành sản phẩm nhỏ điều cần thiết Khi phay chi tiết khí, tham số kỹ thuật ảnh hưởng nhiều đến suất : vận tốc cắt lượng chạy dao Các chi phí cho sản phẩm ngồi chi phí hao mịn máy, thiết bị phay điện phải đáng kể đến độ mòn dao phay Trước việc gia công phải mua loại dao từ nước ngồi với giá thành cao, điều làm tăng chi phí sản xuất tăng giá thành sản phẩm.Tại Việt Nam có nhiều sở sản xuất chế tạo dụng cụ cắt chuyên dùng, mà chế độ gia công cắt gọt cho loại dụng dao chưa nghiên cứu đầy đủ, đặc biệt nghiên cứu độ mòn dụng cụ cắt Xuất phát từ sở khoa học thực tế nêu trên, đồng ý hội đồng khoa học- công nghệ sở đào tạo SĐH trường ĐHLN, thực luận văn tốt nghiệp thạc sỹ với đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc cắt lượng chạy dao đến lượng mòn dao phay thép C45 dao phay ngón sản xuất Việt Nam” Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan số dụng cụ cắt 1.1.1 Đặc tính chung vật liệu dụng cụ cắt Đặc tính phần dụng cụ cắt có ảnh hưởng lớn đến suất gia công chất lượng bề mặt chi tiết Khả giữ tính cắt dụng cụ góp phần định suất gia công dụng cụ Dụng cụ làm việc điều kiện cắt khó khăn ngồi áp lực, nhiệt độ cao, dụng cụ cắt bị mài mòn rung động q trình cắt Trong q trình gia cơng, phần cắt dụng cụ trực tiếp làm nhiệm vụ cắt để tạo phoi Để nâng cao suất cắt, nâng cao chất lượng bề mặt gia công, phần cắt dụng cụ khơng phải có hình dáng hình học hợp lý mà phải chế tạo từ loại vật liệu thích hợp Vì vậy, vật liệu dụng cụ cắt cần thiết phải đảm bảo yêu cầu sau 1.1.1.1 Tính cắt Trong trình cắt, phần lưỡi cắt mặt trước mặt sau dụng cụ cắt thường xuất ứng suất tiếp xúc lớn, khoảng 4000 ÷ 5000 N/mm2, đồng thời áp lực riêng lớn gấp 100 ÷ 200 lần so với áp lực cho phép chi tiết máy Nhiệt độ tập trung vùng cắt lên tới 600÷ 900 oC Trong điều kiện vậy, việc cắt thực có hiệu dụng cụ cắt có khả giữ tính cắt khoảng thời gian dài Điều địi hỏi vật liệu dụng cụ cắt cần phải có đầy đủ tính chất lý cần thiết độ cứng, độ bền nhiệt, độ chịu mòn, độ bền học, độ dẫn nhiệt - Độ cứng:Độ cứng tiêu quan trọng vật liệu dụng cụ cắt Muốn cắt được, vật liệu phần cắt dụng cụ cắt thường phải có độ cứng lớn vật liệu gia công khoảng HRC25 Độ cứng phần cắt dụng cụ cắt thường đạt khoảng HRC60÷ 65 Nâng cao độ cứng phần cắt dụng cụ cắt cho phép tăng khả chịu mòn tăng tốc độ cắt Trong trình cắt, cần quan tâm nhiều đến độ cứng nhiệt lưỡi cắt tức độ cứng xét trạng thái lưỡi cắt bị nung nóng Vì ảnh hưởng trực tiếp tới khả cắt dao - Độ bền học: Trong trình cắt, dụng cụ cắt thường chịu lực xung lực lớn Mặt khác, dụng cụ cắt chịu rung động hệ thống máy - dao - đồ gá - chi tiết không đủ độ cứng vững dao làm việc điều kiện tải trọng động lớn thay đổi liên tục cuả lực cắt Do dẫn đến tình trạng lưỡi cắt dễ bị phá hỏng sớm mẻ, vỡ, tróc, mịn, Vì để nâng cao tính cắt tuổi bền dao, vật liệu dụng cụ cắt cần phải có độ bền học cao Việc nâng cao độ bền học vật liệu dụng cụ cắt, hợp kim cứng vật liệu sứ hướng lĩnh vực thiết kế chế tạo dụng cụ cắt - Độ bền nhiệt: Độ bền nhiệt khả giữ độ cứng cao tính cắt khác nhiệt độ cao khoảng thời gian dài Độ bền nhiệt đặc trưng nhiệt độ giới hạn mà nung liên tục vật liệu dụng cụ cắt khoảng thời gian định (khoảng giờ) đến nhiệt độ độ cứng khơng giảm q mức qui định (khoảng HRC60) Độ bền nhiệt tính quan trọng vật liệu dụng cụ cắt Nó định việc trì khả cắt dao điều kiện nhiệt độ áp lực lớn vùng cắt Độ bền nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng nguyên tố hợp kim vonfram, crơm, vanađi, mơlipđen, cơban Trong Vonfram thành phần hợp kim làm cho thép có độ bền nhiệt Độ bền nhiệt nâng cao tăng hàm lượng vanađi Nếu độ bền nhiệt thép gió P18 600oC nâng cao 75 => Y = 35.90175 -0.083219 V +0.000124 V2 1 1 Theo (2.2) có Sdư2 = b00 b11 b22 Như theo *) Tại S = 50 => 1 1 Theo (2.2) có Sdư2 = b00 b11 b22 Như theo (2.3), hệ số không chấp nhận Từ khảo sát thấy tất giá trị cố định S giá trị Y khơng thể biểu diễn qua V dạng bậc được, bậc V hàm hồi quy phải lớn Qua khảo sát đơn biến ta đưa dạng hàm hồi quy sau : Y = a0 + a1V + a2 S + a12 VS + a11V2 + a22S2 + a111V3 4.3 Tính tốn hệ số hàm hồi quy kiểm định mơ hình Như phần ta đưa dạng hàm hồi quy dạng đa thức : ˆ = aˆ Y Như có n = 12 ; m = => n – m – = có t(n-m-1;0,975) = 2,571 78 Theo kết thực nghiệm ta có : T.T V 10 11 12 Tổng 1 1 1 1 1 ∑S 1 79 Ma trận FT 1 230 230 20 31.5 4600 7245 52900 52900 400 992.25 12167000 12167000 12 4710 406 159355 2099700 15569 268.5636747 -2.069064809 -0.8185366 0.00034639 0.005202488 0.009342779 -4.1163E-06  Kiểm định tồn hệ số đa thức hồi quy Như ta xác định hệ số aˆ , ta hàm hồi quy chưa kiểm định : ˆ Y = 171.2805833 - 1.148615865 V - 0.064805902.S - 0.000549772 VS + + 0.002864414.V2 - 3.91696E-05 S2 - 2.17294E-06 V3 1V 230 230 230 300 300 300 430 430 430 610 610 610 Theo (2.2) có Sdư2 = b00 b11 b22 b33 b44 b55 b66 Theo (2.3) hệ số 81  Xác định khoảng sai lệch hệ số aˆ i khoảng [dưới , trên] aˆ aˆ aˆ aˆ 12 aˆ 11 aˆ 22 aˆ 111 Có Max{Si2} = có r = ; n tínhC( ; 12 ; 0.95) = 0.3264 ˆ Y gần σ = St s  Kiểm tra phù hợp mơ hình đa thức hồi quy Ta có S2dư Tính Ft = có F( n(r – 1) ; Vậy theo tiêu chuẩn Fisher – Snedekor đa thức hồi quy nhận phù hợp với thực tế với độ tin cậy 0,95 Đa thức hồi quy sau kiểm định với độ tin cậy 0,95 : 82 ˆ Y = 171.2805833 - 1.148615865 V - 0.000549772 VS + với V ∈ [ 230 S∈[20 ˆ Y đơn vị 4.4Khảo sát đa thức hồi quy Ta khảo sát hàm Để xác định giá trị Max , dáng điệu đồ thị hàm số Y sử dụng chương trình tính cực trị hàm hai biến Trên đoạn ˆ điểm nhỏ, Tính giá trị hàm Y điểm lưới, từ tính tọa độ ˆ điểm M(V,S) mà điểm hàm Y đạt giá trị Max , ˆ Hàm Y Hình 4.3- Đồ thị hàm đạt giá trị Ma 83 KẾT LUẬN Với trình thực nội dung đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc cắt lượng chạy dao đến lượng mòn dao phay thép C45 dao phay ngón sản xuất Việt Nam” , đến đưa kết luận sau :  Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc cắt lượng chạy dao đến lượng mịn dao phay ngón sở thực nghiệm máy phay NIIGATA với dao phay ngón thép gió Việt nam sản phẩm thép C45  Tìm mối liên hệ độ mòn dao tốc độ vòng quay V , lượng chạy dao S hai đại lượng nằm vùng thực nghiệm : V ∈[230 ; 610] S∈ [ 20 ; 50] dạng hàm thực nghiệm : ˆ 0.002864414.V2 với độ tin cậy 0,95 + - 2.17294E-06 V3 Trong miền khảo sát V S : V ∈[230 ; • ˆ Y đạt giá trị Hàm ˆ Max : Y Max = 38.5786612 ( 10 ˆ  Min : Y Trên sở hàm thực nghiệm nhận được, với máy phay NIIGATA - tốc độ vòng quay V lượng chạy dao S điều khiển dạng cấp số, nên cấp số V = 300 vòng/phút ; S = 50 mm/phút có độ mịn dao Y = 17,58 10-2 mm nhỏ dùng dao phay ngón thép gió Việt Nam sản phẩm thép C45 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Trọng Bình (2003),Tối ưu hố q trình gia cơng cắt gọt, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội Nguyễn Trọng Bình, Nguyễn Thế Đạt, Trần Văn Địch, Nguyễn Văn Huyên, Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Nguyễn Viết Tiếp, Đỗ Đức Túy, Trần Xuân Việt, Lê Văn Vĩnh,Công nghệ chế tạo máy, tập 1,2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 3.Lê Công Dưỡng (2000), Vật liệu học, Nhà xuất Hà Nội Trần Hữu Đà, Nguyễn Văn Hùng, Cao Thanh Long (1998), Cơ sở chất lượng trình cắt, Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình, Trần Thế San (2001), Chế độ cắt gia cơng khí, Nhà xuất Đà Nẵng Trần Văn Địch (2003), Nghiên cứu độ xác gia cơng thực nghiệm,Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Văn Địch (2006), Nguyên lý cắt kim loại, Nhà xuất khoa học Kỹ thuật Trần Văn Địch (2003),Nghiên cứu độ xác gia cơng thực nghiệm, Nhà xuất khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Tuý(2001),Nguyên lý gia công vật liệu, Nhà xuất khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 10 Trần Thế Lục (2001),Thiết kế dụng cụ cắt, Nhà xuất khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 11 Lê Dương Linh, Đặng Lê Toàn, Tạ Anh Tuấn (1983),Sách tra cứu nhiệt luyện thép dụng cụ, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 12 Trần Thế Lục (1998), Giáo trình mịn tuổi bền vật liệu, Đại học Bách Khoa, Hà Nội 13 Cao Thanh Long (1997),Nguyên lý dụng cụ cắt, ĐHKTCN Thái Nguyên 14 Nguyễn Tiến Lưỡng, Trần Sỹ Túy, Trần Quý Lực (2002),Giáo trình sở cắt gọt kim loại, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội 15 Trần Mao, Phạm Đình Sùng (1998), Vật liệu khí, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội 16 Nguyễn Dỗn Ý (2003),Giáo trình quy hoạch thực nghiệm, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 17 V.M MATYUSIN, G.N XAKHAROV, I.I XEMENTSENKO (1973), Thiết kế dụng cụ cắt kim loại, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 18 X.A POPOV, L.G DIBNER, A.X KAMENKOVITS (1980), Mài sắc dụng cụ cắt, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội ... vi nghiên cứu đề tài xét đến ảnh hưởng hai tham số : tốc độ vòng quay dao lượng chạy dao đến độ mòn lưỡi dao phay với tên đề tài : ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc cắt lượng chạy dao đến lượng mòn. .. ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc cắt lượng chạy dao đến lượng mòn dao phay thép C45 dao phay ngón sản xuất Việt Nam” Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan số dụng cụ cắt 1.1.1 Đặc tính chung... tượng nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng đến lượng mịn dao phay ngón thay đổi giá trị hai thơng số : tốc độ vịng quay V lượng chạy dao S  Tìm mối liên hệ độ mòn dao tốc độ vòng quay V , lượng chạy dao