(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu nâng cao năng suất khi gia công ren trong trên máy tiện CNC sử dụng gán dao giảm chấn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM THANH BÌNH NGHIÊN CỨU NÂNG CAO NĂNG SUẤT KHI GIA CÔNG REN TRONG TRÊN MÁY TIỆN CNC SỬ DỤNG CÁN DAO GIẢM CHẤN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 S KC 0 6 Tp Hồ Chí Minh, tháng 4/2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ************* LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM THANH BÌNH NGHIÊN CỨU NÂNG CAO NĂNG SUẤT KHI GIA CÔNG REN TRONG TRÊN MÁY TIỆN CNC SỬ DỤNG CÁN DAO GIẢM CHẤN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 / 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ************* LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM THANH BÌNH NGHIÊN CỨU NÂNG CAO NĂNG SUẤT KHI GIA CÔNG REN TRONG TRÊN MÁY TIỆN CNC SỬ DỤNG CÁN DAO GIẢM CHẤN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ THÀNH TRUNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 / 2016 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ & tên: Lâm Thanh Bình Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 13/4/1989 Nơi sinh: Quảng Ngãi Quê quán: xã Nhơn Hịa, huyện An Nhơn, tỉnh Bình Định Dân tộc: Kinh Chỗ tại: 137/4 Lê Đình Thám, P Tân Quý, Q Tân Phú, Tp HCM Điện thoại: 0903583442 E-mail: lamthanhbinhspkt@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Đại học Hệ đào tạo: Đại học quy Thời gian đào tạo từ 9/2007 đến 1/2013 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Ngành học: Công Nghệ Tự Động Tên đồ án tốt nghiệp: Thiết kế, chế tạo khuôn thổi chai Twister 330ml Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: Khoa khí – Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Sơn III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 5/2013 Công ty TNHH Đại Châu Nhân viên phịng kỹ thuật 4/2016 Cơng ty TNHH Elektrim Nhân viên phịng kỹ thuật i LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm … Học viên (Ký tên ghi rõ họ tên) Lâm Thanh Bình ii LỜI CẢM TẠ Qua q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn, em xin kính gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến: Thầy PGS.TS Đỗ Thành Trung - thầy hƣớng dẫn thực luận văn tận tình dạy, tạo điều kiện động viên em suốt trình thực Thầy TS Phạm Sơn Minh Th.S Trần Minh Thế Uyên tận tình giúp đỡ, nhƣ dẫn em trình làm thực nghiệm Q thầy tham gia cơng tác giảng dạy hƣớng dẫn em nhƣ lớp cao học kỹ thuật khí 2014B Q thầy, giảng dạy khoa Cơ khí Chế tạo máy, phịng Đào tạo – phận sau đại học – Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh giúp đỡ ngƣời thực thời gian học tập nghiên cứu trƣờng Kính gửi lời cảm tạ tới BGH trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi cho cho học viên trƣờng đƣợc học tập nghiên cứu Kính chúc Q thầy, dồi sức khỏe Học viên Lâm Thanh Bình iii TĨM TẮT Cán dao giảm chấn giải pháp hiệu tính kỹ thuật lẫn tính kinh tế cho việc tăng suất sản xuất Đối với chi tiết, linh kiện đòi hỏi việc sử dụng cán dao dài (6-14 x D) cán dao giảm chấn lựa chọn tối ƣu để gia công giảm rung động nhằm đảm bảo chất lƣợng bề mặt chi tiết Nâng cao suất, nâng cao chất lƣợng bề mặt vấn đề quan trọng gia công khí Đề tài: “Nghiên cứu nâng cao suất gia công ren máy tiện CNC sử dụng cán dao giảm chấn”, nghiên cứu ứng dụng cán dao giảm chấn vào gia công tiện ren vật liệu phổ biến Việt Nam Trong phạm vi nghiên cứu đề tài, tác giả tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động cán dao giảm chấn Tiến hành gia công với vật liệu thép C45, nhôm 6061 gang xám cán dao giảm chấn, so sánh với cán dao thƣờng Dựa vào kết so sánh tác giả đề xuất sử dụng cán dao giảm chấn cho gia công tiện ren nhằm tăng suất, chất lƣợng bề mặt Đồng thời mở rộng áp dụng cho loại hình gia cơng tiện lỗ khác iv ABSTRACT A silent tool is an efficient solution in the aspect of technique and economy to increase the productivity in production Specifically, for details and components required long blades (6-14 x D), the silent tool is the excellent choice to reduce the vibration and ensure the quality of surfaces Improvement of productivity and quality of surfaces is a crucial factor of mechanical machining In the thesis, “Research of Productivity Improvement Internal Thread Machining on CNC Lathe Using Silent Tool”, we focus on applications of the silent tool to the internal thread machining for conventional materials in Vietnam Within the scope of the thesis, we research the structure and operating principles of a silent tool and we conduct experiments to compare the effectiveness of the silent tool and regular tools Our experiments are done with materials such as C45 steel, alloy aluminum 6061 and cast iron Based on the results of the comparison, we propose to use the silent tool for internal thread turning of productivity, which helps to improve the quality of surfaces Also, the silent tool may useful for turning other holes v MỤC LỤC LÍ LỊCH KHOA HỌC .i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM TẠ iii TÓM TẮT iv MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC HÌNH ix DANH SÁCH CÁC BẢNG xii Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Các kết nghiên cứu ngồi nƣớc đƣợc cơng bố 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn đề tài 1.4.1 Nhiệm vụ nghiên cứu .4 1.4.2 Giới hạn đề tài 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.6 Giá trị thực tiễn đề tài .6 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ sở lý thuyết cắt gọt .7 2.1.1 Giới thiệu chung .7 2.1.2 Khái niệm chuyển động cắt gọt[1] .8 2.1.3 Các phƣơng pháp cắt gọt kim loại 2.1.4 Khái niệm bề mặt hình thành gia công chi tiết .10 2.1.5 Khái niệm dụng cụ cắt 11 2.1.6 Thơng số hình học dao trạng thái tĩnh[1] .11 2.1.7 Hiện tƣợng lực cắt[1] .13 2.2 Cơ sở lý thuyết ren 16 2.2.1 Khái niệm chung ren[7] 16 2.2.2 Ren tam giác hệ Met[14] 17 vi 2.2.3 Một số cách phân loại ren[7] 19 2.2.4 Các dạng phế phẩm phƣơng pháp đo kiểm ren[7] 21 2.3 Cơ sở lý thuyết độ nhám bề mặt 24 2.3.1 Khái niệm[3] 24 2.3.2 Chỉ tiêu đánh giá độ nhám bề mặt[3] .24 2.3.3 Ảnh hƣởng độ nhám đến khả làm việc chi tiết[3] 29 2.3.4 Phƣơng pháp đạt độ nhám bề mặt đánh giá độ nhám bề mặt 33 2.4.3 Rung động riêng .36 2.4.4 Rung động tự kích thích 37 2.5 Cán dao giảm chấn (silent tool) cấu tạo khả giảm chấn 54 2.5.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động[9] 54 2.5.2 Khả chống rung động cán dao giảm chấn .54 2.5.3 Ƣu nhƣợc điểm cán dao giảm chấn 55 2.5.4 Ứng dụng cán dao giảm chấn sản xuất 56 Chƣơng MƠ TẢ THÍ NGHIỆM 58 3.1 Vật liệu dụng cụ thí nghiệm .58 3.1.1 Vật liệu mẫu dùng thí nghiệm 58 3.1.2 Máy CNC dùng thí nghiệm 61 3.1.3 Dụng cụ cắt gọt thí nghiệm 63 3.1.4 Dụng cụ đo kiểm thí nghiệm 68 3.2 Mơ tả thí nghiệm 69 3.3 Tiến hành thí nghiệm 75 3.3.1 Gia công hai loại cán dao 75 3.3.2 Kết sau gia công 75 Chƣơng PHÂN TÍCH & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 79 4.1 Kết thí nghiệm 79 4.2 Mối quan hệ vận tốc cắt độ nhám bề mặt .85 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99 5.1 Kết luận 99 vii công vận tốc thấp chất lƣợng bề mặt có độ nhám cao, tăng vận tốc cắt lên cao lúc cán dao giảm chấn phát huy đƣợc khả giảm chấn để khử rung động nên cắt với tốc độ cao độ nhám bề mặt lại đƣợc giảm xuống - Thép C45 vùng vận tốc cắt đảm bảo đƣợc chất lƣợng bề mặt ren đạt độ n cấ trở lên gia công 60 - 120 m/phut Hàm liên quan độ nhám , biểu diễn cho độ bề mặt vận tốc cắt biến thiên độ nhám theo vận tốc cắt - Nhôm 6061 vùng vận tốc cắt đảm bảo đƣợc chất lƣợng bề mặt ren đạt độ n cấ trở lên gia công 210 – 260 m/phut Hàm liên quan độ nhám bề mặt vận tốc cắt , biểu diễn cho độ biến thiên độ nhám theo vận tốc cắt - Gang xám vùng vận tốc cắt đảm bảo đƣợc yêu cầu chất lƣợng bề mặt ren đạt độ n cấ trở lên gia công 70 – 100 m/phut Hàm liên quan độ nhám bề mặt vận tốc cắt , biểu diễn cho độ biến thiên độ nhám theo vận tốc cắt Căn vào kết thực nghiệm (hình 4.5), khoảng vận tốc đạt đƣợc độ nhám cấp trở lên dự đoán thép C45 khoảng vận tốc cắt từ 50 – 130 m/phut, với nhôm 6061 khoảng vận tốc 190 – 300 m/phut với gang xám khoảng vận tốc 60 – 110 m/phut Bên cạnh sử dụng cán dao giảm chấn gia cơng đƣợc chi tiết có lỗ sâu, gia cơng cán dao giảm chấn giúp giảm tiếng ồn đảm bảo đƣợc sức khỏe cho ngƣời lao động kéo dài tuổi thọ dụng cụ cắt gọt  Bề mặt sau gia công loại cán dao Bề mặt ren gia công thép C45 vận tốc cắt 100 m/phut đƣợc kiểm tra máy soi kim tƣơng GX41 - Bề mặt ren gia công cán dao giảm chấn (Hình 4.9a) - Bề mặt ren gia cơng cán dao thƣờng (Hình 4.9b) 95 a b Hình 4.6: Bề mặt ren sau gia cơng cán dao Ở cán dao thƣờng bề mặt xuất vết xƣớt, cán dao giảm chấn vết xƣớt ngắn xuất Nên bề mặt ren đƣợc gia công cán dao giảm chấn có chất lƣợng tốt so với bề mặt ren cán dao thƣờng  Đo profin ren Sau gia công ren cán dao giảm chấn cắt ren để kiểm tra, tiến hành đo profin ren máy scan 3D ATOS Blue light, kết nhƣ hình 4.7 Hình 4.7: Biên dạng 3D ren sau quét máy 3D ATOS Blue light Sử dụng phần mềm ABViewer11 để kiểm tra góc đỉnh ren với kết nhƣ hình 4.8 96 Hình 4.8: Đo profin ren tam giác bƣớc 2.0 Giá trị góc thu đƣợc 60,70 lệch so với bảng theo tiêu chuẩn ren hệ met 0,70 nằm dung sai cho phép[14]  Qua q trình thí nghiệm ta có nhận xét tổng quan nhƣ sau: Công nghệ giảm chấn cán dao giảm chấn thể đƣợc đặc điểm ƣu việt gia công ren trong, đem lại độ bóng bề mặt cao hẳn so với cán dao bình thƣờng gia cơng vận tốc cắt, khoảng từ 3-6 lần chất lƣợng bề mặt Cán dao giảm chấn thể đƣợc suất cao so với cán dao thƣờng gia công vùng vận tốc cao đảm bảo đƣợc chất lƣợng bề mặt - Thép C45 cán dao thƣờng gia công tốc độ cắt cao 80m/phut, cán dao giảm chấn tốc độ cắt cao 120 m/phut, tăng 40 m/phut (50%) - Nhôm 6061 cán dao thƣờng gia công tốc độ cắt cao 240 m/phut, cán dao giảm chấn tốc độ cắt cao 260 m/phut, tăng 20 m/phut (8,5%) - Gang xám cán dao thƣờng gia công tốc độ cắt cao 80 m/phut, cán dao giảm chấn tốc độ cắt cao 100 m/phut, tăng 20 m/phut (25%) 97 Khi gia công với cán dao giảm chấn q trình cắt gọt êm, khơng gây tiếng ồn lớn nhƣ cán dao thƣờng Cho thấy việc sử dụng cán dao giảm chấn gia công vừa đảm bảo đƣợc an toàn lao động cho ngƣời vận hành máy vừa nâng cao đƣợc tuổi thọ insert cán dao 98 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Với nội dung : “Nghiên cứu nâng cao suất gia công ren máy tiện CNC sử dụng cán dao giảm chấn”, luận văn hoàn tất đạt đƣợc yêu cầu đề ra, bao gồm: 1) Tìm hiểu kiến thức chung gia công cắt gọt, lý thuyết ren, rung động q trình gia cơng, độ nhám bề mặt phƣơng pháp kiểm tra đánh giá, ảnh hƣởng vận tốc cắt đến độ bóng bề mặt 2) Tìm hiểu cấu tạo, ngun lý hoạt động lĩnh vực ứng dụng cán dao giảm chấn 3) Thu thập đƣợc đủ số liệu thể chênh lệch vận tốc cắt cán dao giảm chấn thông qua độ nhám bề mặt chi tiết số vật liệu phổ biến Việt Nam 4) So sánh đánh giá chất lƣợng gia cơng chế độ cắt cán dao bình thƣờng cán dao giảm chấn điều kiện gia công cơng nghiệp Từ thể đƣợc khả tăng suất cán dao giảm chấn từ 10 – 50 % so với cán dao thƣờng 5) Xác định đƣợc đƣờng đặc trƣng độ nhám bề mặt vận tốc cắt thay đổi vật liệu: thép C45, nhôm 6061 gang xám 6) Xác định đƣợc vận tốc cắt tối ƣu sử dụng cán dao giảm chấn 5.2 Kiến nghị Với kết đạt đƣợc, để tiếp tục phát triển đề tài có hƣớng phát triển sau đƣợc đề xuất - Gia công thêm vật liệu khác - Nghiên cứu thí nghiệm chi tiết có đƣờng kính khác - Kiểm tra thêm số yêu cầu chất lƣợng bề mặt nhƣ độ biến cứng chiều sâu lớp biến cứng bề mặt hay ứng suất bề mặt sau gia công 99 - Nghiên cứu ảnh hƣởng công nghệ giảm chấn lên phƣơng pháp gia công khác - Thử nghiệm tiện ren với insert có nhiều lƣỡi cắt để nâng cao thêm suất - Nghiên cứu sử dụng sóng âm, sóng từ để khử rung động gia cơng nhằm đem lại chất lƣợng bề mặt tốt 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình, Phan Minh Thanh, Cở sở cơng nghệ chế tạo máy, NXB Đại học quốc gia TP.HCM, 2004 [2] Hồ Viết Bình, Cơng nghệ chế tạo máy, NXB Đại học quốc gia TP.HCM, 2008 [3] ThS Trần Quốc Hùng, Giáo trình dung sai kỹ thuật đo, NXB Đại học quốc gia TP.HCM, 2012 [4] Nguyễn Ngọc Đào, Trần Chí Thiên, Cơng nghệ CAD/CAM – CNC bản, NXB TPHCM, 2012 [5] PGS.TS Phùng Rân, Quy hoạch thực nghiệm, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, 2006 [6] GS.TS Trần Văn Địch, Nghiên cứu độ xác gia công thực nghiệm, NXB Khoa học kỹ thuật, 2003 [7] GS.TS Trần Văn Địch, Kỹ thuật tiện, NXB Khoa học kỹ thuật, 2007 [8] Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Túy, Nguyên lý gia công vật liệu, NXB Khoa học kỹ thuật, 2001 [9] Trần Thế San, Giáo trình vật liệu đại cương, NXB Đại học quốc gia, 2013 TIẾNG ANH [10] Threading – thread turning and thread milling, 2014 [11] How to reduce vibration in metal cutting, Sandvik Coromant, 2012 [12] Application guide Silent Tools, Sandvik coromant, 2012 101 [13] Coromant Capto modular tooling system, 2014 [14] ASME B1.13M Metric Screw Threads, The American of Mechanical Engineers, 2005 CÁC BÀI BÁO KHOA HỌC VÀ ĐỀ TÀI [15] Th.S Trƣơng Thị Ngọc Thƣ, Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến độ nhám bề mặt gia công máy phay CNC, đề tài cấp trƣờng Đại Học Đà Nẵng, 2011 [16] Th.S Nguyễn Thị Thanh Vân, Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc cắt tới chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua tôi, đề tài cấp trƣờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại Học Thái Nguyên, 2009 [17] Th.S Vũ Thành Hƣng, Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến lực cắt phay dao phay ngón máy CNC, đề tài cấp trƣờng Đại Học Đà Nẵng, 2010 [18] Th.S Phạm Văn Hiển, Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến tuổi bền dao phay cầu phủ TiAlN gia công thép hợp kim CR12MOV, đề tài cấp trƣờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại Học Thái Nguyên, 2013 [19] Th.S Hoàng Trọng Hiếu, Nghiên cứu nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết máy phay tinh, đề tài cấp trƣờng Đại Học Đà Nẵng, 2011 [20] T.S Phùng Xuân Sơn, Nghiên cứu ảnh hưởng rung động đến chất lượng chi tiết mài phẳng, đề tài cấp trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 2011 [21] Th.S Ngô Đức Hạnh, PGS.TS Dƣơng Phúc Tý, Nghiên cứu thực nghiệm đặc tính rung động tự kích thích ảnh hưởng bước tiến dao đến tăng trưởng q trình cắt kim loại với trợ giúp máy tính đề tài cấp trƣờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại Học Thái Nguyên, 2008 102 [22] Erol Türkeş & Süleyman Neşeli, A simple approach to analyze process damping in chatter vibration, vol.70,2014, p.775-786 [23] Chih-Cherng Chen Ko-Ta Chiang, Analyzing the design of vibration reduction with the rubber-layered laminates in the precision turning with a diamond cutting tool, vol.57, 2011, p.101-116 [24] C.V.Biju & M.S.Shunmugam, Investigation into effect of particle impact damping (PID) on surface topography in boring operation, vol.75, 2014, p.12191231 [25] D R Salgado · F J Alonso · I Cambero · A Marcelo, In-process surface roughness prediction system using cutting vibrations in turning, vol.43, 2009, p.4051 103 ẢNH HƯỞNG CỦA VẬN TỐC CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT TRONG QUI TRÌNH TIỆN REN BẰNG CÁN DAO GIẢM CHẤN EFFECT OF CUTTING SPEED ON THE SURFACE ROUGHNESS FOR INTERNAL THREADING PROCESS WITH THE DAMPING TOOL Phạm Sơn Minh, Đỗ Thành Trung, Lâm Thanh Bình, Hồ Ngọc Thế Quang Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Tóm tắt Cán dao giảm chấn giải pháp kỹ thuật hiệu kinh tế trình nâng cao suất gia công cắt gọt kim loại Trong trình tiện ren trong, dao tiện thường phải dùng cán dài, vậy, sử dụng cán dao giảm chấn phương án giảm dao động dao, đảm bảo chất lượng bề mặt gia công Trong cáo này, ren lỗ gia công với cán dao thường cán dao giảm chấn Trong hai trường hợp, vận tốc cắt thay đổi với ba loại vật liệu phôi thép C45, nhôm 6061, gang xám Kết thí nghiệm cho thấy cắt với tốc độ cắt cao, cán dao thường cho độ nhám cao trường hợp vận tốc thấp khoảng lần Trong đó, cán dao giảm chấn giữ độ nhám ren khoảng µm đến µm Đặc biệt, với vật liệu nhôm gang xám, cán dao giảm chấn cho kết tốt với trường hợp cắt với tốc độ cao Từ khóa: Tiện ren trong, Cán dao giảm chấn, Gia công giảm rung động RESEARCH OF PRODUCTIVITY IMPROVEMENT INTERNAL THREAD MACHINING ON CNC LATHE USING SILENT TOOL Abstract Silent tool is an effective technical and economical solution that helps to increase productivity in manufacturing While the threading product usually require to use long blades, so, using silent tool is the best option for reducing the vibration and maintaining the quality of the cutting surface In this paper, the internal thread will be made by the turning tool with and with out damping function For both cases, the cutting speed will varied under three type of sample material as steel C45, aluminun 6061, and cast iron The result shows that with the high cutting speed, the common turning tool will let the roughness increases about time However, the damping tool could keep the roughness in the range of µm to µm Especially, with the material of alumnum and cast iron, the damping tool shows the better roughness with the high cutting speed Keywords: internal thread turning, silent tool, Damping in manufacturing Giới thiệu Gia công tiện ren phương pháp gia cơng ren chủ yếu ngành khí chế tạo máy Phương pháp áp dụng rộng rãi để gia công trục truyền động, trục chịu tải, chi tiết lắp ghép, đai ốc Trong gia công tiện ren gia cơng tiện ren ngun cơng địi hỏi xác cao gá đặt điều kiện gia công Đối với gia công tiện ren trong, nhiều yếu tố ảnh hưởng đến suất gia công ren vận tốc cắt [1], lượng chạy dao [2], chiều sâu cắt [3, 4] dụng cụ gia cơng [5] Hiện nay, có nhiều cơng trình nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt, dụng cụ cắt đến suất gia công [2 – 5] Tuy nhiên, việc nghiên cứu ứng dụng cán dao giảm chấn (một công nghệ mới) đến suất gia cơng chưa có nhiều nghiên cứu, đặc biệt Việt Nam Bên cạnh việc tăng suất gia công, chất lượng bề mặt (Ra) phải đảm bảo [6 - 9], chất lượng bề mặt chi tiết gia công vấn đề quan trọng nhằm tạo sản phẩm, máy móc thiết bị đạt độ xác cao, tuổi bền cao đảm bảo hiệu kinh tế, kỹ thuật Vì tác giả đề xuất sử dụng cán dao giảm chấn để nâng cao suất đáp ứng nhu cầu doanh nghiệp Bài báo trình bày nghiên cứu thực nghiệm nhằm nâng cao suất đồng thời đảm bảo chất lượng bề mặt gia công ren Các thông số lượng chạy dao (S) có ảnh hưởng đến suất chất lượng bề mặt dễ gây sai lệch biên dạng ren nên thiết lập cố định thên máy, chiều sâu gia cơng (t) ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt thiết lập theo chế độ gia công từ catalouge hãng Sandvik Thông số vận tốc cắt (V) có ảnh hưởng nhiều đến suất chất lượng bề mặt gia công Hơn nữa, thông số vận tốc cắt dễ điều chỉnh Vì lý nghiên cứu thực nghiệm đánh giá khả tăng suất đồng thời đảm bảo chất lượng bề mặt theo thống số vận tốc căt Thực nghiệm nâng cao suất 2.1 Điều kiện thí nghiệm Nghiên cứu tiến hành với điều kiện sau: - Vật liệu: thép C45, nhôm 6061, gang xám - Máy tiện: Takamaz EX-12, xuất xứ: Japan, số vịng quay trục lớn nhất: 3000 vịng/phut, số ổ dao: 8, hệ điều hành: Fanuc 0T - Dụng cụ cắt: tất dụng cụ cắt dùng thực nghiệm hãng Sandvik  Mảnh insert R166.0L – 11VM01 – 001, thơng số hình học Bảng Bảng 1: Thống số hình học mảnh insert iC d1 S HA HB r ε 6,35 2,8 3,17 1,45 0,06 0,06  Cán dao giảm chấn 570-3C-16-156, thơng số hình học bảng Bảng 2: Thơng số hình học cán dao giảm chấn Dm dmm dmt Dth l1 l4 16 16 20 G1/8” 156 55 lTh 12  Đầu dao giảm chấn R566.0KFC-162012-11, thơng số hình học Bảng Bảng 3: Thơng số hình học đầu dao giảm chấn dmm l1 f1 Dm 16 20 12 20  Cán dao thường R154.0KF-16-1220-11B, với thơng số hình học Bảng Bảng 4: Thơng số hình học cán dao thường dmm Dm Dm mod f1 l1 h l3 16 12 12 10 125 15 20,9 - Máy đo độ nhám SJ – 301 Mitutoyo, xuất sứ Japan - Dưỡng đo ren 188-101 Mitutoyo, xuất sứ Japan 2.2 Các biến thí nghiệm miền khảo sát Phạm vi khảo sát thông số vận tốc cắt chọn gần với thông số hãng Sandvik khuyến nghị Các thông số ứng với ba loại vật liệu sau: - Thép C45 vùng vận tốc cắt khảo sát từ 60 – 120 m/phút, độ chia 10 m/phút - Nhôm 6061 vùng vận tốc cắt khảo sát từ 200 – 260 m/phút, độ chia 10 m/phút - Gang xám vung vận tốc cắt khảo sát từ 60 – 100 m/phút, độ chia 10 m/phút 2.3 Kế hoạch thí nghiệm Tồn thí nghiệm thực máy tiện CNC điều kiện gia công Ở vận tốc cắt gia cơng mẫu, sau đó, giá trị đo trung bình tính so sánh trường hợp Các kết đo độ nhám tổng hợp cho lọa vật liệu Bảng 5, 6, Ngoài ra, số liệu độ nhám so sánh Hình 2, 3, Trong bảng 5, gia công cán dao thường cho thép C45, vận tốc lớn 110 m/phút, biên dạng ren xuất sai lệch (Hình 1), đó, thí ngiệm với vật liệu dừng lại với tốc độ cắt 100 m/ phút Hình 1: Biên dạng ren bị sai gia công thép C45 Vc = 110 (m/phut) Bảng 5: Kết thí nghiệm thép C45 Độ nhám Độ nhám Vận tốc cán dao cán dao cắt giảm chấn thường (μm) (μm) Vc ̅̅̅̅ Ra Ra ̅̅̅̅ (m/ph) 1,84 1,73 1,82 1,73 60 1,74 1,56 1,62 0,08 1,82 0,12 0.92 1,04 1,64 1,4 70 1,08 1,3 1,12 0,08 1,26 0,16 0,98 1,01 1,2 1,1 80 1,17 0,93 0,1 1,17 0,11 0,89 3,37 3,19 0,87 0,96 90 3,02 0,99 3,18 0,12 1,02 0,06 5,92 5,89 0,81 0,92 100 6,05 0,85 5,71 0,12 1,09 0,12 X 1,41 1,42 110 X 1,55 X 1,31 0,08 X 2,03 2,33 120 X 2,68 X 2,27 0,24 Bảng 6: Kết thí nghiệm nhơm 6061 Độ nhám Độ nhám Vận cán dao cán dao tốc cắt thường giảm chấn (μm) (μm) Vc ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ Ra Ra (m/ph) 2,74 3,09 3,03 2,93 200 3,34 3,17 0,23 2,58 0,23 3,19 1,69 1,52 2,17 2,26 210 1,32 2,08 0,13 2,54 0,18 1,55 1,08 1,05 1,53 1,63 220 0,89 1,71 0,11 1,64 0,07 1,19 1,08 1,04 1,30 1,24 230 1,14 1,17 0,1 1,26 0,05 0,89 2,42 2,29 1,07 1,01 240 2,37 0,91 0,14 1,04 0,06 2,08 5,47 1,17 4,40 1,03 250 3,95 0,98 0,72 0,93 0,1 3,77 5,92 5,7 1,84 1.72 260 5,41 1,58 0,19 1,74 0,09 5,77 7 Ra (µm) Ra (µm) Bảng 7: Kết thí nghiệm gang xám Vận Độ nhám cán dao Độ nhám cán dao tốc cắt thường (μm) giảm chấn (μm) Vc ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ Ra Ra (m/ph) 2,23 3,05 2,65 2,84 60 2,9 2,68 0,28 0,14 2,81 2,8 1,72 1,87 1,41 1,59 70 1,84 1,34 0,11 0,19 1,58 1,56 1,09 1,17 1,14 0,95 80 1,34 0,83 0,14 0,14 0,98 0,86 3,28 0,92 3,68 0,83 90 3,56 0,77 0,34 0,06 4,19 0,81 6,77 1,25 6,20 1,36 100 5,94 1,16 0,38 0,21 5,88 1,67 6 5 4 3 2 1 200 60 70 80 90 100 110 230 240 260 Hình 3: Mối quan hệ vận tốc cắt độ nhám bề mặt nhôm 6061 50 250 Can dao thuong (R154.0KF-16-1220-11B) Can dao giam chan Duong gan dung (can dao thuong) Duong gan dung (can dao giam chan) Hình 2: Mối quan hệ vận tốc cắt độ nhám bề mặt thép C45 Ra (µm) 220 Vc (m/phut) Vc (m/phut) Can dao thuong (R154.0KF-16-1220-11B) Can dao giam chan Duong gan dung (can dao thuong) Duong gan dung (can dao giam chan) 210 120 60 70 80 90 Can dao thuong (R154.0KF-16-1220-11B) Can dao giam chan Duong gan dung (can dao thuong) Duong gan dung (Can dao giam chan) 100 110 Vc (m/phut) Hình 4: Mối quan hệ vận tốc cắt độ nhám bề mặt gang xám Kết thảo luận Độ nhám sau gia công ren cho vật liệu C45, Nhôm 6061, gang xám tiến hành đo, tổng hợp so sánh Hình 3, 4, Quan sát đồ hình 2, hình hình 4, nhận thấy độ nhám bề mặt gia công cán dao thường cán dao giảm chấn biến thiên theo hàm parabolic Tuy nhiên, độ dốc hàm khác nhau, với cán dao thường độ dốc đường parabolic cao nhiều so với cán dao giảm chấn Phương trình hồi quy đồ thị loại cán dao Thông qua phương pháp hồi qui, phương trình biểu diễn thay đổi độ nhám thay đổi vận tốc cắt tính tốn sau:  Cán dao thường Thép C45: Nhôm 6061: Gang xám:  Cán dao giảm chấn Thép C45: Nhôm 6061: Gang xám: Kết thực nghiệm cho thấy độ nhám cấp 6, cán dao giảm chấn có vận tốc cắt cao từ 20 – 40 m/phút so với cán dao thường Kết luận Quá trình nâng cao suất đảm bảo chất lượng bề mặt chi tiết tiện ren vật liệu thép C45, nhôm 6061 gang xám máy CNC phân tích thực nghiệm Kết cho thấy, việc áp dụng cán dao giảm chấn vào gia công tiện ren nhằm nâng cao suất đảm bảo chất lượng bề mặt phù hợp Ngoài giải pháp sử dụng cán dao giảm chấn sử dụng dụng cụ cắt có nhiều lưỡi cắt để nâng cao suất giải pháp hay, cần nghiên cứu Tài liệu tham khảo Sisson TR, Kegg RL (1969) An explanation of low-speed chatter effects J Eng Ind 91(4):951–959 Wu DW (1984) A new approach of formulating the transfer function for dynamic cutting processes J Eng Ind 111:37–47 Elbestawi MA, Ismail F, Du R, Ullagaddi BC (1994) Modeling machining dynamics including damping in the tool-workpiece interface J Eng Ind 116(4):435–439 Lee BY, Tarng YS, Ma SC (1995) Modeling of the process damping force in chatter vibration Int J Mach Tool Manuf 35(7):951–962 Shawky AM, Elbestawi MA (1997) An enhanced dynamic model in turning including the effect of ploughing forces J Manuf Sci Eng 119(1):11–20 Altintas Y, Eynian M, Onozuka H (2008) Identification of dynamic cutting force coefficients and chatter stability with process damping.CIRP Ann Manuf Technol 57(1):371–374 Budak E, Tunc LT (2009) A new method for identification and modeling of process damping in machining J Manuf Sci Eng(131/051019) Turkes E, Orak S, Neseli S, Yaldiz S (2012) Decomposition of process damping ratios and verification of process damping model for chatter vibration Measurement 45(6):1380–1386 Toh CK (2004) Static and dynamic cutting force analysis when high speed rough milling Mater Des 25(1):41–50 S K L 0 ... THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ************* LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM THANH BÌNH NGHIÊN CỨU NÂNG CAO NĂNG SUẤT KHI GIA CÔNG REN TRONG TRÊN MÁY TIỆN CNC SỬ DỤNG CÁN DAO GIẢM CHẤN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103... THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ************* LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM THANH BÌNH NGHIÊN CỨU NÂNG CAO NĂNG SUẤT KHI GIA CÔNG REN TRONG TRÊN MÁY TIỆN CNC SỬ DỤNG CÁN DAO GIẢM CHẤN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103... để gia công giảm rung động nhằm đảm bảo chất lƣợng bề mặt chi tiết Nâng cao suất, nâng cao chất lƣợng bề mặt vấn đề quan trọng gia cơng khí Đề tài: ? ?Nghiên cứu nâng cao suất gia công ren máy tiện