Nghiên cứu sự mài mòn và tuổi bền của dao phay lăn đĩa xích khi gia cơng đĩa xích dựa trên các kết quả nghiên cứu. Ta thấy rằng mòn của dao phay lăn đĩa xích chủ yếu mịn theo mặt sau và hiện tượng mòn chủ yếu là do cào xước bề mặt giữa dao phay và chi tiết gia cơng. Tuy nhiên sự mịn sảy ra rất ít và chậm. Ở giai đoạn một mòn nhanh hơn, giai đoạn hai mòn rất chậm là do thời kỳ làm việc của dao phụ thuộc vào điều kiện gia cơng và có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến sự mòn của dao, đặc biệt là việc chọn lựa dung dịch bơi trơn dùng cho q trình cắt gọt cũng như lựa chọn chế độ cắt hợp lý cho q trình gia cơng.
2.4. Kết luận chƣơng 2
Mịn và tuổi bền dụng cụ cắt là một vấn đề hết sức phức tạp. Khảo sát các hiện tượng vật lý, hoá học...xảy ra khi cắt, người ta đã chỉ ra được rất nhiều yếu tố là
nguyên nhân làm cho dụng cụ cắt bị mịn, đó chính là thơng số quan trọng làm giảm tuổi bền dụng cụ cắt. Nghiên cứu sự mòn của dụng cụ cắt thực tế là nghiên cứu sự phá huỷ phần cắt của dụng cụ, trên cơ sở đó tìm ra được các biện pháp tối ưu đảm bảo tăng bền phần cắt của dụng cụ. Dụng cụ cắt thông thường bị phá huỷ do mòn quá giới hạn cho phép. Ngun nhân của q trình phá huỷ và mài mịn là do quá trình tiếp xúc trên mặt trước của dụng cụ cắt với phoi và mặt sau với chi tiết gia công.
Trên cơ sở lý thuyết về mòn và tuổi bền của dụng cụ đến nghiên cứu mòn và tuổi bền của dao phay, ta cần có nghiên cứu thực nghiệm cụ thể để nâng cao tuổi bền, tuổi thọ của dao phay lăn răng đĩa xích. Cần có những nghiên cứu tỷ mỷ xác định ảnh hưởng của các thông số chế độ cắt cũng như điều kiện cắt (bơi trơn làm nguội) nhằm giảm mịn và tăng tuổi bền của dao.
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MÒN VÀ TUỔI BỀN CỦA DAO PHAY LĂN RĂNG ĐĨA XÍCH
3.1. Xây dựng mơ hình thực nghiệm 3.1.1. Máy gia công
Thực nghiệm được tiến hành trên máy phay lăn răng 5k32 của Trung tâm Cơ khí Thuận Phát – Thái Nguyên
Các thông số kỹ thuật của máy:
- Mơ đunlớn nhất có thể gia cơng được : mmax = 10 mm - Đường kính phơi lớn nhất có thể gia cơng được : Dmax = 800 mm - Chiều dài răng lớn nhất có thể gia cơng được : Lmax = 350 mm - Số răng nhỏ nhất có thể cắt được : Zmin = 12
- Số cấp tốc độ trục chính : 9 cấp ( 50 310 )V/phút - Số cấp tốc độ hộp chạy dao : 7 cấp
Hình 3.1. Máy Phay lăn răng 5K32
3.1.2 Dao phay lăn răng đĩa xích:
Hình 3.2. Dao Phay lăn răng đĩa xích
Thơng số kỹ thuật của dao
- Nơi sản xuất : Công ty cổ phần Dụng cụ số 1 Nguyễn Trãi – Hà Nội (Tools joint stoch company No1)
- Kiểu dao: Loại dao phay liền
- Dung sai của dao : Cấp chính xác A - Thơng số hình học :
- Đường kính đỉnh răng De: 76,5mm - Số răng của dao Z = 10
- Trị số hớt lưng K = 5mm - t = 12,7, d = 8,51, = 3021'
- Vật liệu : Thép P18
- Độ cứng sau khi tôi: HRC = 62 65 - Độ bóng các mặt :
: + Mặt trước, mặt lỗ gá dao, mặt tựa Ra = 0,63 + Mặt sau hớt lưng khơng mài Ra = 6,3
+ Mặt sau có mài Ra = 1,25
- Sai lệch giới hạn của bước rãnh vít theo mặt trước răng +190 m - Độ đảo mặt đầu của gờ +0,01 mm
- Sai lệch của góc trước 40 ' 20 '
- Sai lệch chiều dài răng 0,03 mm - Sai lệch chiều dày răng 0,020 mm
- Sai số tích luỹ lớn nhất của bước vịng của rãnh xoắn 0,035 mm
- Hiệu số khoảng cách từ đỉnh răng phân bố dọc rãnh phoi đến trục dao phay : +0,015 mm
- Độ đảo hướng kính của vịng gờ: 0,02 mm
- Giới hạn sai lệch góc profile (trong giới hạn của phần có hiệu lực của profile và đường thẳng của nó trong tiết diện pháp tuyến): 0,015 mm
- Giới hạn sai lệch hướng tâm của mặt trước ở điểm bất kỳ trên chiều cao của profile : 0,05 mm
- Sai lệch giới hạn vòng ± 0,015 mm
- Sai số tích luỹ giới hạn trên độ dài ba bước răng 0,015 mm
- Độ đảo hướng kính theo đường kính ngồi trong giới hạn một đường vít : 0,03mm
3.1.3. Vật liệu thí nghiệm
Thí nghiệm được thực hiện trên thép C45 có thành phần hố học phân tích quang phổ tại nhà máy Cơ khí Gang Thép Thái Ngun như bảng 3.1 và phay đĩa xích có hình dạng và kích thước như hình 3.3 Bảng 3.1. Thành phần hoá học thép C45 N.Tố C Si S P Mn Ni Cr % 0.43508 0.22550 0.02841 0.02062 0.58619 0.12202 0.05334 N.Tố Mo V Cu W Ti Al Ce % 0.01730 0.00029 0.09430 0.00029 0.00150 0.03929 0.00447
N.Tố Fe
3.1.4. Thiết bị đo, kiểm tra tra
Hình 3.3. Bản vẽ đĩa xích
1.Máy đo toạ độ 3 chiều CMM - C544: Dùng để đo lượng mòn dụng cụ cắt và kiểm tra độ chính xác gia cơng của sản phẩm (Trung tâm Thí nghiệm - Trƣờng Đại học
Kỹ Thuật Công Nghiệp - Đại học Thái Nguyên)
Hình 3.4. Máy đo toạ độ 3 chiều CMM - C544 Bảng 3.2. Thông số kỹ thuật của máy CMM-C544
Thông số kỹ thuật của máy CMM-C544
Khoảng đo
Trục X 505mm
Trục Y 405mm
Trục Z 405mm
Độ chính xác ở nhiệt độ 200C±10C theo tiêu chuẩn ISO 10360-2 MPEE= (1.7+4L/100)μm Độ phân giải 0.0001 mm (1μm) Sử dụng đệm khí trên Phương pháp dẫn hướng
Tốc độ điều khiển cực đại khi chạy tự động 520 mm/s Tốc độ điều khiển cực đại khi chạy Joystick 80 mm/s
Tốc độ đo cực đại 8 mm/s
Gia tốc đo lớn nhất 2.3 m/s2
Các yêu cầu liên quan đến vật đo Chiều cao lớn 545 mm Kích thước 638x 860mm Kích thước bàn đặt phơi Kích thước máy Vật liệu Đá Granite có độ phẳng nhỏ hơn 0.0009 mm Chiều dài 1160 mm Chiều rộng 1122 mm Chiều cao 1185 mm
Khối lượng máy 515 Kg
Khí nén 0.4 Mpa; Lưu
lượng trung bình: 50 lít/ph
Điện áp Một pha 220V/50Hz
Đầu qt tín hiệu tương tự
SP600M
Phần mềm Geopak Win Cosmos
hãng Renishaw – Anh sản xuất
2.Máy đo độ nhám bề mặt: Sử dụng máy đo độ nhám Mitutoyo SJ - 201 (Nhật Bản).
Các thông số kỹ thuật cơ bản:
- Hiển thị LCD. Tiêu chuẩn DIN, ISO, JIS, ANSI. - Thông số đo được: Ra, Rz, Rt, Rq, Rp, Ry, Pc, S, Sm.
- Độ phân giải: 0,03 m/300 m; 0,08 m/75 m; 0,04 m/9,4 m. - Bộ chuyển đổi A/D: RS232.
- Phần mềm điều khiển và xử lý số liệu MSTATW324.0.
3. Đồng hồ so: Sử dụng đồng hồ so Mistutoyo Nhật Bản, có độ phân giải - 0.01mm 4. Thước cặp: Sử dụng thước cặp Mistutoyo Nhật Bản, có độ phân giải 0,02mm. 5. Đồng hồ đo giây:
6.Thiết bị đo độ cứng (HRC)
7.Máy phân tích thành phần hố học vật liệu 3.1.4 Dung dịch trơn nguội
Dùng phương pháp tưới trực tiếp bằng dầu phức hợp Sunua phrezon.
3.2. Quá trình thực nghiệm3.2.1. Mơ tả thí nghiệm 3.2.1. Mơ tả thí nghiệm
Để gia cơng bánh xích, sử dụng phương pháp phay thuận, trong chu kỳ bán tự động với chạy dao đường chéo gồm các công việc sau:
- Gá đặt kẹp phôi - Gá đặt dụng cụ cắt
- Chọn chế độ cắt V= 80 S = 1,4 t = 7mm - Xác định chạy dao dọc và chạy dao hướng kính - Điều chỉnh chạc phân độ
- Điều chỉnh chạc vi sai
- Điều chỉnh cữ chặn để đảm bảo chiều sâu, chiều dài cắt răng và cũng đảm bảo chu kỳ làm việc của máy
- Điều chỉnh các cữ chặn an toàn di chuyển dọc trục dao phay - Kẹp chặt trục gá dao
- Khởi động máy và gia cơng
Q trình thí nghiệm được thực hiện với 04 chế độ cắt khác nhau, mỗi chế độ cắt được thực hiện với 5 thí nghiệm với các thời gian gia công khác nhau như bảng 3.3
Bảng 3.3. Chế độ gia cơng thí nghiệm
CHẾ ĐỘ GIA CÔNG SỐ 1 V1 = 19.22 STT S (mm/vg) V (m/ph) t (mm) t (phút) 1 1.4 19,22 7 30 2 1.4 19,22 7 60 3 1.4 19,22 7 120 4 1.4 19,22 7 180 5 1.4 19,22 7 240 6 1.4 19,23 7 500 7 1.4 19,24 7 550 CHẾ ĐỘ GIA CÔNG SỐ 2 V2 = 24.03 STT S (mm/vg) V (m/ph) t (mm) t (phút) 1 1.4 24.03 7 30 2 1.4 24.03 7 60 3 1.4 24.03 7 120 4 1.4 24.03 7 180 5 1.4 24.03 7 240 6 1.4 24.03 7 500 CHẾ ĐỘ GIA CÔNG SỐ 3 V3 = 30.04 STT S (mm/vg) V (m/ph) t (mm) t (phút) 1 1.4 30.04 7 30 2 1.4 30.04 7 60 3 1.4 30.04 7 120 4 1.4 30.04 7 180 5 1.4 30.04 7 240
3.2.2. Xác định mịn của dao phay lăn đĩa xích 3.2.2.1. Các dạng mịn của dao phay lăn đĩa xích
Tuỳ thuộc vào điều kiện cắt, răng dao phay có thể bị mài mòn tuỳ theo mặt trước hoặc đồng thời bị mài mòn theo cả hai mặt trước và sau, chiều dày cắt càng nhỏ, thì độ mịn của mặt sau càng lớn. Dạng mòn như vậy đặc trưng cho các loại dao phay hình trụ,dao phay ngón, dao phay then hoa, dao phay rãnh và dao phay định hình. Các
loại dao phay mặt đầu và dao phay đĩa khi gia công thép với chiều dầy cắt amax > 0,08mm. Thông thường cả hai mặt sau và mặt trước đều bị mài mịn. Khi gia cơng thì chỉ tiêu mịn tối ưu của dao phay là thời gian phục vụ tối đa (tuổi bền của dao). Khi gia công tinh và bán tinh cần đánh giá độ mịn theo chỉ tiêu cơng nghệ, có nghĩa là độ mịn giới hạn để đảm bảo chất lượng bề mặt gia công. Đối với tất cả các loại dao phay, người ta lấy độ mịn mặt sau hs tiêu chuẩn. Giá trị góc sau và góc trước có ảnh hưởng lớn đến độ mịn theo.
3.2.2.2. Xác định mòn trên máy CMM-C544
- Gá đặt chi tiết:
Dao phay lăn răng được cố định trên bản máy. Đặt bàn máp và vật đo lên bàn đo của máy CMM C544 sao cho các cạnh của bàn máp song song với các trục x, y của máy và xác định trên cùng một chuẩn toạ độ đo.
- Khởi động và kiểm tra hệ thống
Lắp đầu đo 1.5mm và nối cán đầu đo sao cho có đủ chiều sâu đo hết được biên dạng và bề mặt dao.
- Bật máy nén khí, máy sấy khí.
- Bật van khí nén, kiểm tra mức khí ở mức 0,4 MPa.
- Khởi động máy tính, Khởi động chương trình MCOSMOS24. - Nhấn phím START trên joystick.
Hình 3.6. Giao diện phần mềm GEOPAK
- Đặt tên cho chương trình đo trong phần part manager. - Nhấn vào nút CMM learn mode.
- Hiệu chuẩn đầu đo
Độ chính xác khi đo phụ thuộc khá nhiều vào nhiệt độ phịng và độ chính xác của đầu đo, do vậy trước khi đo ta phải hiệu chuẩn đầu đo. Sử dụng quả cầu hiệu chuẩn MasterBall được lắp trên bàn máy để hiệu chuẩn, ta phải đo quả cầu MB này trên 6 điểm bất kì của MB. Sau khi đo quả cầu có đường kính 19.9956mm
Khi khởi động CT GEOPAK, sẽ xuất hiện hộp thoại Start up Wizard Click vào nút exit and Calibrate
Hình 3.7. Hiệu chuẩn đầu đo
Ta có thể hiệu chuẩn lại một đầu cũ, hoặc hiệu chuẩn một đầu mới. Click vào nút Calibrate.
Tiến hành dịch chuyển đầu đo bằng joystick (Một thiết bị để dịch chuyển máy bằng tay). Khi tiến hành đo MB ta nhấn vào nút MEAS trên joytick và chạm 6 điểm bất kỳ trên MB. Sau khi đo 6 điểm trên MB máy sẽ báo kết quả được hiệu chuẩn của đầu đo.
- Lập hệ toạ độ của chương trình đo
Tiến hành đo một điểm để chọn làm gốc toạ độ, click nút Element Point sau đó tiến hành đo 1 điểm.
Tiến hành đo một mặt phẳng để chọn mặt phẳng đó làm mặt phẳng chuẩn Oxy.
Sau khi đã có một điểm và một mặt phảng, ta tiến hành lập hệ toạ độ bằng chọn menu Co-or sys.
Click Align plane… để chọn mặt phẳng đã đo làm mặt phẳng chuẩn Oxy
Click ok
Create origin… để chọn 1 điểm làm gốc toạ độ Lúc này đã có hệ toạ độ cho chi tiết cần đo, vẫn giữ nguyên trục x, y, z theo toạ độ máy.
- Đo biên dạng răng
Nhấn menu Machine, chọn CNC on/off lúc này máy sẽ có khả năng chạy tự động.
Click Element Contour, ta chọn chế độ tự
động (Auto). Điều chỉnh Joytick để đầu đo tiến gần sát vật thể ở một cao độ nhất định, nhấn OK. Máy sẽ tự động quét biên dạng bao quanh chi tiết.
Ta tiến hành lưu chi tiết bằng cách nhấn menu Contour chọn Contour save.
Sau khi đã lưu chi tiết ta thốt khỏi chương trình. Trở lại với màn hình Part Manager.
Hình 3.8. Thiết lập các thơng số đo
Nhấn vào Menu CMM/ Patch Scanning Generator, Click chọn nút contour , chọn biên dạng bao ngoài đã được quét. Chọn hướng quét là hướng nằm trên mặt phảng XZ, với chiều sâu trục Z là -35.5mm. Chọn thông số về bước là 1,2mm. Sau đó thốt khỏi chương trình.
Chạy lại phần CMM Learn Mode, chọn relearn, nhấn OK. Nhấn nút chạy chương trình con . Lúc này máy sẽ tự động quét bề mặt vật thể từ chiều sâu z = - 35.5mm. Máy đã có “vùng hoạt động” để có thể tiến hành cắt lớp vật thể. “Vùng hoạt động” chính là biên dạng bao đã được quét từ trước.
Sau khi máy chạy xong, toàn bộ phần bề mặt được quét được hiển thi ở dạng lưới điểm. Ta tiến hành xuất dữ liệu thành File dwg, gws, iges, dxf, stl... Để được các định dạng khác nhau. Phần mềm Transpak sẽ chạy và chuyển dữ liệu sang các dạng khác được tích hợp sẵn trong Mcosmos24 theo tuỳ chọn.
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU - THẢO LUẬN 4.1. Kết quả thí nghiệm đo mịn dụng cụ cắt
Hình 4.1. Kết quả đo trên máy CMM - C544
Kết quả thực nghiệm với đo lượng mòn tại 10 điểm đo và lấy giá trị trung bình, kết quả lượng mịn được thống kê theo bảng 4.1
Bảng 4.1. Kết quả đo mòn dao phay lă n răng đĩa xích
CHẾ ĐỘ GIA CƠNG SỐ 1 V1 = 19.22 STT S (mm/vg) (m/ph)V (mm)t (phút)t (mm)hs Ra ( m) 1 1.4 19,22 7 30 0.154 2.35 2 1.4 19,22 7 60 0.17 2.33 3 1.4 19,22 7 120 0.209 2.285 4 1.4 19,22 7 180 0.214 2.245 5 1.4 19,22 7 240 0.236 2.31 6 1.4 19,23 7 500 0.291 2.41 7 1.4 19,24 7 550 0.492 2.42 CHẾ ĐỘ GIA CÔNG SỐ 2 V2 = 24.03 STT S (mm/vg) (m/ph)V (mm) t (phút)t (mm)hs Ra ( m) 1 1.4 24.03 7 30 0.204 2.294 2 1.4 24.03 7 60 0.2473 2.286 3 1.4 24.03 7 120 0.258 2.106 4 1.4 24.03 7 180 0.278 1.878 5 1.4 24.03 7 240 0.325 1.54 6 1.4 24.03 7 500 0.59 1.54 CHẾ ĐỘ GIA CÔNG SỐ 3 V3 = 30.04 STT S (mm/vg) (m/ph)V (mm)t (phút)t (mm)hs Ra ( m) 1 1.4 30.04 7 30 0.187 2.575 2 1.4 30.04 7 60 0.295 2.66 3 1.4 30.04 7 120 0.335 2.35 4 1.4 30.04 7 180 0.432 2.355 5 1.4 30.04 7 240 0.567 2.35
Để phân tích kết quả và xác định mối quan hệ ảnh hưởng của vận tốc cắt tới mòn dụng cụ cắt theo thời gian gia cơng như hình 4.2
V1 V2 V3 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 100 200 300 400 500 600
Thời gian gia cơng t (phút)
Hình 4.2. Đồ thị mịn hs dao phay lăn răng đĩa xích theo thời gian cắt
Trên đồ thị mòn ta thấy, trong khoảng gia công 30 phút đầu tiên, lượng mòn phát triển rất nhanh ở cả 3 chế độ cắt khác nhau và mòn nhiều nhất ở giai đoạn này là