Nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn dao tiện đến độ nhám bề mặt

Nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn dao tiện đến độ nhám bề mặt Nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn dao tiện đến độ nhám bề mặt Nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn dao tiện đến độ nhám bề mặt Nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn dao tiện đến độ nhám bề mặt Nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn dao tiện đến độ nhám bề mặt

TÓM TẮT Đề tài “nghiên cứu ảnh hƣởng cấu giảm chấn dao tiện đến độ nhám bề mặt” cần thiết nhằm nâng cao chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công tiện Trong đề tài này, tác giả trình bày nguyên lý giảm chấn cho cán dao tiện, sau tiến hành thực nghiệm với cán dao tiện gắn cấu giảm chấn theo phƣơng án khác kết hợp với đối trọng có khối lƣợng tƣơng ứng 12.62 (g), 11.83 (g), 11.04 (g), 9.07 (g) lị xo có độ cứng tƣơng ứng 400 (N/m), 500 (N/m), 1647 (N/m), 1806 (N/m), 2800 (N/m), 2947 (N/m), 3733 (N/m) Các kết cho thấy, điều kiện cắt gọt biên độ dao dộng góc Roll (góc Roll góc xoay quanh trục cán dao tiện hợp lực Px Pz gây ra) cán dao tiện giảm chấn nhỏ so với cán dao tiện thƣờng độ nhám bề mặt chi tiết gia công tốt Độ nhám bề mặt phụ thuộc vào khối lƣợng đối trọng độ cứng lò xo, khối lƣợng đối trọng độ cứng lị xo tăng độ nhám bề mặt tốt ổn định Kết nghiên cứu sở để đánh giá độ nhám bề mặt chi tiết gia công cán dao tiện giảm chấn xiii ABSTRACT Subject “Study on a damping system for the toolholder in a turning process’’ is really necessary in order to improve the surface quality of workpieces during manufacturing In this research, we perform the principle of avoid the turning cutting tool damper and some experiments with some turning cutting holders which are assembled three different kinds of dampers that have four weights of 12.62 (g), 11.83 (g), 11.04 (g), 9.07 (g) and seven different hardness springs of 400 (N/m), 500 (N/m), 1647 (N/m), 1806 (N/m), 2800 (N/m), 2947 (N/m), 3733 (N/m) The results show that, for the same cutting conditions, the Roll amplitude vibration angles (It is around angle of turning cutting tool and depended on Px and Py force directions) of turning cutting holder are smaller than the normal one and the surface roughness of workpieces are also better Also, the surface roughness are depending on the weight and hardness of springs, if these factors are increased, the surface roughness will be better and stability The results in this research can be used to evaluate the surface roughness of workpieces using cutting tool damper xiv MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC III LỜI CAM ĐOAN XI LỜI CẢM ƠN XII TÓM TẮT XIII ABSTRACT XIV MỤC LỤC XV DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU XVIII DANH SÁCH CÁC BẢNG XXI DANH SÁCH CÁC HÌNH XXIII CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Dụng cụ cắt giảm chấn 1.1.1 Dao giảm chấn 1.1.2 Các kết cấu 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Trong nƣớc 1.3 Tính cấp thiết đề tài 10 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 11 1.5 Nhiệm vụ, giới hạn phƣơng pháp nghiên cứu .11 1.5.1 Nhiệm vụ 11 1.5.2 Giới hạn đề tài 11 1.5.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 12 1.6 Bố cục đề tài 12 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 xv 2.1 Lý thuyết độ nhám 14 2.1.1 Khái niệm độ nhám 14 2.1.2 Chỉ tiêu đánh giá độ nhám bề mặt 15 2.1.3 Ảnh hƣởng độ nhám đến tính chất làm việc độ bền chi tiết 16 2.1.4 Phƣơng pháp đánh giá độ nhám 18 2.2 Lý thuyết rung động 18 2.2.1 Rung động 18 2.2.2 Các loại rung động nguyên nhân gây rung động 19 2.2.3 Rung động trình cắt gọt 21 2.2.4 Giải pháp để giảm rung động trình cắt gọt 21 2.2.5 Phƣơng trình dao động 22 2.3 Lý thuyết trình tiện 27 2.3.1 Các chuyển động tiện 27 2.3.2 Lực cắt tiện 28 2.3.3 Các yếu tố ảnh hƣởng tới rung động gia công tiện 32 2.3.4 Chất lƣợng bề mặt gia công 34 2.4 Cán dao giảm chấn hãng Sandvik 37 2.4.1 Cấu tạo cán dao giảm chấn 37 2.4.2 Nguyên lý giảm chấn cán dao 38 2.4.3 Ƣu - Nhƣợc điểm sử dụng cán dao giảm chấn 39 2.4.4 Tính kinh tế đầu tƣ dụng cụ cắt giảm chấn 39 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM 41 3.1 Mơ hình tốn học 41 3.1.1 Cán dao thiết kế theo phƣơng án I 41 3.1.2 Cán dao thiết kế theo phƣơng án II 45 3.1.3 Cán dao thiết kế theo phƣơng án III 49 3.2 Chế tạo thử nghiệm .51 CHƢƠNG 4: THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 54 xvi 4.1 Trình tự tiến hành thí nghiệm 54 4.1.1 Xác định mục tiêu thí nghiệm 54 4.1.2 Xác định yếu tố thí nghiệm 54 4.1.3 Xác định điều kiện thí nghiệm 55 4.1.4 Xác định số lƣợng thí nghiệm lặp lại 63 4.1.5 Cách tiến hành thí nghiệm 64 4.2 Thí nghiệm .65 4.2.1 Hệ tọa độ cảm biến đo rung động 65 4.2.2 Cán dao tiện giảm chấn theo phƣơng án I 67 4.2.3 Cán dao tiện giảm chấn theo phƣơng án II 76 4.2.4 Cán dao tiện giảm chấn theo phƣơng án III 85 4.2.5 Kết luận lựa chọn phƣơng án thiết kế 94 4.3 Đánh giá phân tích kết độ nhám bề mặt chi tiết 95 4.3.1 Cán dao giảm chấn sử dụng trƣợt A 95 4.3.2 Cán dao giảm chấn sử dụng trƣợt B 97 4.3.3 Cán dao giảm chấn sử dụng trƣợt C 98 4.3.4 Cán dao giảm chấn sử dụng trƣợt D 100 4.3.5 Kết luận lựa chọn phƣơng án thiết kế 102 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 103 5.1 Kết luận 103 5.2 Hƣớng phát triển đề tài 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 PHỤ LỤC .106 xvii DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU K1: Lị xo có độ cứng K1 = 400 N/m K2: Lị xo có độ cứng K2 = 500 N/m K3: Lị xo có độ cứng K3 = 1647 N/m K4: Lò xo có độ cứng K4 = 1806 N/m K5: Lị xo có độ cứng K5 = 2800 N/m K6: Lị xo có độ cứng K6 = 2947 N/m K7: Lị xo có độ cứng K7 = 3733 N/m A: Con trƣợt A có khối lƣợng mA = 12,62 g B: Con trƣợt B có khối lƣợng mB = 11,83 g C: Con trƣợt C có khối lƣợng mC = 11,04 g D: Con trƣợt D có khối lƣợng mD = 9,07 g A1: Cán dao sử dụng trƣợt A (mA = 12,62 g) với lò xo (K1 = 400 N/m) A2: Cán dao sử dụng trƣợt A (mA = 12,62 g) với lò xo (K2 = 500 N/m) A3: Cán dao sử dụng trƣợt A (mA = 12,62 g) với lò xo (K3 = 1647 N/m) A4: Cán dao sử dụng trƣợt A (mA = 12,62 g) với lò xo (K4 = 1806 N/m) A5: Cán dao sử dụng trƣợt A (mA = 12,62 g) với lò xo (K5 = 2800 N/m) A6: Cán dao sử dụng trƣợt A (mA = 12,62 g) với lò xo (K6 = 2947 N/m) A7: Cán dao sử dụng trƣợt A (mA = 12,62 g) với lò xo (K7 = 3733 N/m) xviii B1: Cán dao sử dụng trƣợt B (mB = 11,83 g) với lò xo (K1 = 400 N/m) B2: Cán dao sử dụng trƣợt B (mB = 11,83 g) với lò xo (K2 = 500 N/m) B3: Cán dao sử dụng trƣợt B (mB = 11,83 g) với lò xo (K3 = 1647 N/m) B4: Cán dao sử dụng trƣợt B (mB = 11,83 g) với lò xo (K4 = 1806 N/m) B5: Cán dao sử dụng trƣợt B (mB = 11,83 g) với lò xo (K5 = 2800 N/m) B6: Cán dao sử dụng trƣợt B (mB = 11,83 g) với lò xo (K6 = 2947 N/m) B7: Cán dao sử dụng trƣợt B (mB = 11,83 g) với lò xo (K7 = 3733 N/m) C1: Cán dao sử dụng trƣợt C (mC = 11,04 g) với lò xo (K1 = 400 N/m) C2: Cán dao sử dụng trƣợt C (mC = 11,04 g) với lò xo (K2 = 500 N/m) C3: Cán dao sử dụng trƣợt C (mC = 11,04 g) với lò xo (K3 = 1647 N/m) C4: Cán dao sử dụng trƣợt C (mC = 11,04 g) với lò xo (K4 = 1806 N/m) C5: Cán dao sử dụng trƣợt C (mC = 11,04 g) với lò xo (K5 = 2800 N/m) C6: Cán dao sử dụng trƣợt C (mC = 11,04 g) với lò xo (K6 = 2947 N/m) C7: Cán dao sử dụng trƣợt C (mC = 11,04 g) với lò xo (K7 = 3733 N/m) D1: Cán dao sử dụng trƣợt D (mD = 9,07 g) với lò xo (K1 = 400 N/m) D2: Cán dao sử dụng trƣợt D (mD = 9,07 g) với lò xo (K2 = 500 N/m) D3: Cán dao sử dụng trƣợt D (mD = 9,07 g) với lò xo (K3 = 1647 N/m) D4: Cán dao sử dụng trƣợt D (mD = 9,07 g) với lò xo (K4 = 1806 N/m) D5: Cán dao sử dụng trƣợt D (mD = 9,07 g) với lò xo (K5 = 2800 N/m) xix D6: Cán dao sử dụng trƣợt D (mD = 9,07 g) với lò xo (K6 = 2947 N/m) D7: Cán dao sử dụng trƣợt D (mD = 9,07 g) với lò xo (K7 = 3733 N/m) dR (góc Roll): góc xoay quanh thân cán dao tiện hợp lực Px Pz gây dP (góc Pitch): góc xoay quanh thân cán dao tiện mặt phẳng thẳng đứng lực Pz gây xx DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 4.1: Độ cứng lò xo 59 Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật cảm biến MPU - 9150 60 Bảng 4.3: Thông số kỹ thuật máy tiện TX-2 CNC LATHE .61 Bảng 4.4a: Thông số kỹ thuật máy đo độ nhám Surftest SJ - 210 62 Bảng 4.4b: Thông số kỹ thuật máy đo độ cứng Rockwell FR-1AN 63 Bảng 4.4c: Bảng thứ tự phơi thí nghiệm 64 Bảng 4.5: Biên độ dao động góc Roll (dR) .68 Bảng 4.6: Biên độ dao động trung bình góc Roll gia công thép C30 69 Bảng 4.7: Biên độ dao động góc Pitch (dP) 71 Bảng 4.8: Biên độ dao động trung bình góc Pitch gia cơng thép C30 72 Bảng 4.9: Bảng giá trị trung bình độ nhám bề mặt chi tiết tiện cán dao tiện giảm chấn theo phƣơng án I .74 Bảng 4.10: Bảng so sánh giá trị độ nhám bề mặt chi tiết sử dụng cán dao tiện giảm chấn theo phƣơng án I so với cán dao tiện thƣờng 75 Bảng 4.11: Biên độ dao động góc Roll (dR) .77 Bảng 4.12: Biên độ dao động trung bình góc Roll gia cơng thép C30 .78 Bảng 4.13: Biên độ dao động góc Pitch (dP) 80 Bảng 4.14: Biên độ dao động trung bình góc Pitch gia cơng thép C30 81 Bảng 4.15: Bảng giá trị trung bình độ nhám bề mặt chi tiết tiện cán dao tiện giảm chấn theo phƣơng án II .83 Bảng 4.16: Bảng so sánh giá trị độ nhám bề mặt chi tiết sử dụng cán dao tiện giảm chấn theo phƣơng án II so với cán dao tiện thƣờng 84 Bảng 4.17: Biên độ dao động góc Roll (dR) .86 Bảng 4.18: Biên độ dao động trung bình góc Roll gia công thép C30 .87 Bảng 4.19: Biên độ dao động góc Pitch (dP) 89 Bảng 4.20: Biên độ dao động trung bình góc Pitch gia cơng thép C30 90 Bảng 4.21: Bảng giá trị trung bình độ nhám bề mặt chi tiết tiện cán dao tiện giảm chấn theo phƣơng án III 92 xxi Bảng 4.22: Bảng so sánh giá trị độ nhám bề mặt chi tiết sử dụng cán dao tiện giảm chấn theo phƣơng án III so với cán dao tiện thƣờng .93 Bảng 4.23: Bảng so sánh phƣơng án thiết kế cán dao giảm chấn so với cán dao thƣờng 94 Bảng 4.24: Bảng giá trị độ nhám bề mặt chi tiết tiện cán dao giảm chấn sử dụng trƣợt A 95 Bảng 4.25: Bảng giá trị độ nhám bề mặt chi tiết tiện cán dao giảm chấn sử dụng trƣợt B 97 Bảng 4.26: Bảng giá trị độ nhám bề mặt chi tiết tiện cán dao giảm chấn sử dụng trƣợt C .98 Bảng 4.27: Bảng giá trị độ nhám bề mặt chi tiết tiện cán dao giảm chấn sử dụng trƣợt D 100 Bảng 4.28: Bảng so sánh độ nhám bề mặt chi tiết sử dụng cán dao giảm chấn so với cán dao thƣờng 102 xxii Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận Qua trình nghiên cứu thực nghiệm, tác giả trình bày nội dung nhƣ sau: + Về lý thuyết: - Tổng quan ứng dụng loại dụng cụ cắt giới nƣớc, đặc biệt ứng dụng cán dao giảm chấn gia cơng khí - Khái quát lý thuyết độ nhám bề mặt phƣơng pháp đánh giá độ nhám - Lý thuyết rung động gia công bao gồm: nguyên nhân gây rung động, rung động ảnh hƣởng đến chất lƣợng bề mặt gia công giải pháp giảm rung động - Lý thuyết trình cắt gọt tiện, chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công + Về thực nghiệm: - Chuẩn bị máy, phôi, cấu giảm chấn dao tiện mảnh insert - Chuẩn bị thiết bị đo - Tiến hành thí nghiệm gia công cấu giảm chấn dao tiện - Xử lý số liệu, vẽ biểu đồ phân tích đánh giá kết - Kết quả: * Về biên độ dao động góc:  Độ cứng lị xo K tăng từ 400 ÷ 3733 N/m biên độ dao động góc dR, dP dao giảm chấn nhỏ cán dao thƣờng  Cán dao giảm chấn sử dụng trƣợt B cho kết biên độ dao động góc dR, dP tốt so với cán dao giảm chấn sử dụng trƣợt A, C, D 103  Cán dao giảm chấn thiết kế theo phƣơng án I cho kết biên độ dao động góc dR, dP tốt so với cán dao giảm chấn thiết kế theo phƣơng án II, III cán dao thƣờng gia công * Về độ nhám bề mặt chi tiết  Độ cứng lò xo K tăng từ 400 ÷ 3733 N/m độ nhám bề mặt chi tiết có xu hƣớng giảm nhỏ so với cán dao thƣờng gia công  Cán dao giảm chấn sử dụng trƣợt B cho kết độ nhám bề mặt chi tiết tốt so với cán dao giảm chấn sử dụng trƣợt A, C, D cán dao thƣờng gia công  Cán dao giảm chấn thiết kế theo phƣơng án I cho kết độ nhám bề mặt chi tiết tốt ổn định so với cán dao giảm chấn thiết kế theo phƣơng án II, III cán dao thƣờng gia công - Kết luận Thông qua đề tài tác giả chọn cán dao giảm chấn thiết kế theo phƣơng án I (Hình 4.15) kết hợp với trƣợt B có khối lƣợng mB = 11,62 g độ cứng lị xo K từ 1000 ÷ 2800 N/m để sử dụng gia cơng có biên độ dao động góc dR, dP độ nhám bề mặt chi tiết tốt so với thiết kế khác 5.2 Hƣớng phát triển đề tài Với kết đạt đƣợc, tác giả đề xuất hƣớng phát triển nhƣ sau: - Gia cơng với điều kiện lực tác dụng lị xo khác - Gia công loại cán giảm chấn khác (thêm dầu nhờn vào phận giảm chấn…) - Tiến hành thí nghiệm loại vật liệu khác… 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http:// www.sandvik.coromant.com, 03/2017 [2] Metacutting Technical guide, turning – milling – drilling – boring – toolholding, handbook from sandvik coromant – Sanvik Coromant, Năm 2012 [3] https://link.springer.com, 04/2017 [4] Nguyễn Văn Toàn “Nghiên cứu ảnh hƣởng cán dao giảm chấn đến độ bóng bề mặt q trình phay mặt phẳng”, Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, Năm 2016 [5] Nguyễn Trƣờng Sinh “Nghiên cứu ảnh hƣởng cán dao giảm chấn đến độ bóng bề mặt chi tiết tiện lỗ”, Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, Năm 2015 [6] Trần Quốc Hùng Giáo trình DUNG SAI KỸ THUẬT ĐO, Nhà xuất ĐH Quốc Gia TP.HCM, năm 2012 [7] Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình Phan Minh Thanh Giáo trình CƠ SỞ CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY, Nhà xuất Đại học quốc gia TP.HCM, Năm 2004 [8] GS.TS Trần Văn Địch Giáo Trình CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Năm 2003 [9] Nguyễn Văn Khang Giáo Trình DAO ĐỘNG KỸ THUẬT, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Năm 2004 [10] Đỗ Kiến Quốc Giáo Trình SỨC BỀN VẬT LIỆU, Nhà xuất Đại học quốc gia TP.HCM, Năm 2002 [11] http://linhkien283.com/san-pham/gy-9150-mpu-9150-9-axis-attitude-threeaxis-electronic-compass-acceleration-gyroscope-module/ 105 PHỤ LỤC Hình ảnh phơi thí nghiệm Hình ảnh đo độ cứng cán dao, độ cứng phơi 106 - Hình ảnh gá dao, gá phôi 107 - Bản vẽ chi tiết, vẽ lắp loại cán dao: 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 ... trí bề mặt gia cơng - Độ nhám bề mặt gia công Ở ta nghiên cứu độ nhám bề mặt gia cơng biểu rõ rệt ảnh hƣởng việc chọn dao, chế độ cắt tới chất lƣợng bề mặt gia cơng Để đánh giá độ nhám bề mặt. .. 2.4: Độ nhám ảnh hƣởng đến tính chống mịn - Ảnh hƣởng đến độ bền mỏi: Độ nhám bề mặt có ảnh hƣởng lớn đến độ bền mỏi chi tiết chi tiết chịu tải trọng chu kỳ, tải trọng động Các nhấp 16 nhô bề mặt. .. trị độ nhám bề mặt Ra giảm đến 20 – 40% gia cơng tiện có sử dụng cấu giảm chấn Độ dao động cán dao tiện đƣợc khảo sát thiết bị chuyển đổi rung động thành tín hiệu số với chức đo gia tốc dao động