3.2.4.5. Dung dịch trơn nguội
Dung dịch dầu Damus 4%, lưu lượng 25 lớt/phỳt
3.2.4.6. Thiết bị đo
a. Đo nhỏm bề mặt bằng mỏy đo nhỏm Mittutoyo SJ-201 (Nhật Bản). Cỏc thụng số kỹ thuật cơ bản:
+ Hiển thị LCD. Tiờu chuẩn DIN, ISO, JIS, ANSI. + Thụng số đo được: Rz, Ra, Rt, Rq, Rp, Ry, ….
+ Độ phõn giải: 0,32 m/ 300m; 0,08 m/75m; 0,04 m/9,4m
+ Bộ chuyển đổi A/D: RS -232.
Hỡnh 3.4 Ảnh Mỏy đo nhỏm Mittutoyo SJ-201
3.3. Xỏc định điều kiện biờn
Cỏc nghiờn cứu về phay nhụm, đặc biệt là phay nhụm A7075 bằng dao
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam
phay đầu cầu cũn rất ớt nờn tỏc giả gặp rất nhiều khú khăn bởi cú rất ớt thụng tin về thớ nghiệm. Để khắp phục khú khăn đú tỏc giả đĩ làm nhiều lần cỏc thớ nghiệm thăm dũ, cộng với tham khảo cỏc thụng số cụng nghệ từ cỏc đơn vị gia cụng sản phẩm thực tế. Từ cỏc kết quả đú tỏc giả rỳt ra được điều kiện biờn cho cỏc thụng số cụng nghệ khảo sỏt như sau:
- Tốc độ khi phay: Cố định ở giỏ trị n=2500(v/p) và n=2000(v/p)
- Lượng chạy dao S: 15 S 10 (mm/p). Khi lượng chạy dao S nhỏ
hơn 14 m/p do thời gian cắt tăng (tăng thời gian dao tiếp xỳc với bế mặt rĩnh của chi tiết) nhiệt cắt tăng đỏng kể nờn chất lượng bề mặt giảm; cũn khi S lớn hơn 15 m/p thỡ lực cắt tăng, rung động trong quỏ trỡnh phay tăng nhanh nờn súng bề mặt, nhỏm bề mặt tăng.
3.4. Xử lý số liệu thực nghiệm
3.4.1. Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm, quỏ trỡnh thớ nghiệm
3.4.1.1. Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm
Sử dụng sơ đồ quy hoạch thực nghiệm, ma trận quy hoạch thực nghiệm thể hiện như sau:
Điểm tõm Điểm trục Điểm gúc (V2500, S15) (V2500, S10) (V2000, S15) (V2000, S10) (0,0) Trục A Trục B
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam
Hỡnh 3.6 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm
Tiến hành thiết kế thớ nghiệm:
Tiến hành cỏc thớ nghiệm tồn phần, 2 yếu tố là lượng chạy dao S (mm/ph) và tốc độ trục chớnh n (v/ph). Mục đớch là xỏc định mụ hỡnh quan hệ đơn giản giữa nhỏm bề mặt và 2 yếu tố đầu vào. Phương trỡnh hồi quy bậc nhất cú được từ kết quả thớ nghiệm sẽ dựng làm cơ sở cho việc phõn tớch.
Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm với hai thụng số thay đổi: tốc độ trục chớnh n (v/p); lượng chạy dao: S(mm/p), với chỉ tiờu đỏnh giỏ chất lượng bề mặt gia cụng nhỏm Ra: Điểm TN nd (v/ph) S (mm/ph) Ra (m) 1 2000 10 0,265 2 2500 15 0,364 3 2000 15 0,471 4 2000 10 0,324 5 2500 10 0,168 6 2000 15 0,435 7 2500 15 0,412 8 2500 10 0,171
Bảng 3.2 Ma trận thực nghiệm và kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhỏm bề mặt khi phay nhụm hợp kim A7075 bằng dao phay đầu
cầu 10-P18. 3.4.1.2 Quỏ trỡnh thớ nghiệm
Quỏ trỡnh thớ nghiệm được thực hiện như sau:
- Tiến hành chạy dao theo chế độ cụng nghệ theo cỏc thụng số như trong bảng 3.2.
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đo cỏc thụng số đỏnh giỏ nhỏm bề mặt: Ra
- Để đảm bảo tớnh ngẫu nhiờn, giảm sai số do nhiễu, đối với mỗi bộ thụng số cụng nghệ lặp lại thớ nghiệm 2 lần, đo kết quả rồi lấy giỏ trị trung bỡnh của hai lần thớ nghiệm đú.
Hỡnh 3.7 Thớ nghiệm gia cụng trờn trung tõm gia cụng Mazak SMART 530C
3.4.2. Xử lý số liệu thực nghiệm
3.4.2.1. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhỏm bề mặt
Thực nghiệm quỏ trỡnh phay, nghiờn cứu chất lượng bề mặt gia cụng dưới ảnh hưởng của hai thụng số chế độ cắt: n(v/ph); Sd (mm/ph). Chỉ tiờu đỏnh giỏ chất lượng bề mặt gia cụng: độ nhỏm Ra.
Kết quả của nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu thực nghiệm về phay [1], [2], [3], [6], [12], [13],[14]… đĩ cho thấy quan hệ giữa cỏc chỉ tiờu đỏnh giỏ Y (Ra, Rz, Rt, Py, Pz,…) với chế độ cắt (n, t, Sd, …) cú dạng hàm mũ: 2 1. . a da a Cn S R (3.34)
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam
Số mũ a và hệ số C của phương trỡnh (3.34) được xỏc định bằng thực nghiệm.
Lấy logarit hai vế ta cú:
y = ao + a1x1 + a2x2 (3.35)
Trong đú:
y = lnRa; a0 = lnC; x1 = lnn; x2 = lnSd
Trong phương trỡnh (3.35) y, x1, x2 đĩ biết. Cần xỏc định cỏc hệ số: ao; a1; a2. Để nhận được phương trỡnh dạng (3.34) dựng phần mềm Minitab15 để giải phương trỡnh (3.35) với kết quả thực nghiệm trong (bảng 3.2), ta được phương trỡnh hồi quy như sau:
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam
a) Hàm hồi quy thực nghiệm của Ra
Nhỡn vào bảng trờn ta suy ra phương trỡnh hồi quy cho mụ hỡnh dữ liệu thớ nghiệm như sau:
Ra = 0,3262 – 0,0475n + 0,0942S
Như vậy hàm hồi quy nhỏm bề mặt Ra; Rt cú dạng như sau: lnRa = ln(0,3262) – 0,0475lnn + 0,0942lnS
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam
Sau khi đổi biến cú quan hệ giữa nhỏm bề mặt Ra với tốc độ trục chớnh n(v/ph) và lượng chạy dao S(mm/ph) theo hàm sau:
0942 , 0 0475 , 0 . . 531 . 3 n S Ra (3.37)
Đõy chớnh là phương trỡnh hồi quy thực nghiệm của quan hệ giữa nhỏm bề mặt với chiều tốc độ trục chớnh (n) và lượng chạy dao (S).
Sử dụng phần mềm Minitab 15 đỏnh giỏ ảnh hưởng chớnh và sự tương tỏc qua cỏc biểu đồ qua mối quan hệ của hàm như sau:
Hỡnh 3.8 Biểu đồ ảnh hưởng của tốc độ trục chớnh n(v/ph) và lượng chạy dao S(mm/ph) đến độ nhỏm Ra
Quan sỏt biể đồ ta thấy: Khi thiết lập cỏc biến ở cỏc mức khỏc nhau thỡ ảnh hưởng của chỳng đến hàm chỉ tiờu (Ra) khỏc nhau và đường thẳng nối giữa giỏ trị chỉ tiờu trung bỡnh ở mức thấp và mức cao của biến lượng chạy dao S cú độ dốc lớn hơn so với giỏ trị chỉ tiờu trung bỡnh của tốc độ trục chớnh nờn biến lượng chạy dao S ảnh hưởng đến độ nhỏm Ra lớn hơn tốc độ của trục chớnh.
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam
Hỡnh 3.9 Biểu đồ biểu thị sự tương tỏc của việ thay đổi thiết lập giữa tốc độ trục chớnh n(v/ph) và lượng chạy dao S(mm/ph) đến độ nhỏm Ra
Vỡ sự tương tỏc cú thể khuếch đại hoặc triệt tiờu cỏc ảnh hưởng chớnh, do vậy để đỏnh giỏ sự tương tỏc giữa cỏc yếu tố hết sức quan trọng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Quan sỏt biểu đồ hỡnh 3.8 ta thấy, nếu kộo dài 2 đường sẽ cắt nhau nờn cú sự tương tỏc giữa tốc độ trục chớnh n(v/ph) và lượng chạy dao S(mm/ph), tuy nhiờn sự tương tỏc này là khụng đỏng kể. Khi gia cụng với tốc độ trục chớnh n=2500(v/ph) và S=10(mm/ph) thỡ độ nhỏm Ra đạt khoảng 0,18m cũn với chế độ cắt n=2000(v/ph) và S=15(mm/ph) thỡ độ nhỏm Ra đạt khoảng 0,45m. Do vậy để đảm bảo gia cụng nhụm A7075 bằng dao phay đầu cầu đạt được độ nhỏm bề mặt cấp 9, 10 thỡ ta nờn gia cụng ở chế độ n=2500(v/ph) và S=10(mm/ph)
3.5. Đỏnh giỏ kết quả
- Nhỏm bề mặt, phụ thuộc rất lớn vào chế độ cụng nghệ gia cụng (n, s). Qua đồ thị quan hệ giữa nhỏm bề mặt Ra, với tốc độ trục chớnh n(v/ph)
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam
và lượng chạy dao S(mm/ph) (hỡnh 3.9) cú nhận xột:
+ Khi tăng S thỡ nhỏm bề mặt tăng, do khi tăng S làm cho lực cắt tăng dẫn đến rung động hệ thống và làm nhỏm bề mặt tăng tuy nhiờn nếu S quỏ nhỏ sẽ làm tăng thời gian gia cụng của sản phẩm do đú khụng hiệu quả cho quỏ trỡnh gia cụng.
+ Ảnh hưởng tốc độ trục chớnh n(v/ph) tới nhỏm bề mặt: do tớnh dẻo của vật liệu nờn nếu n(v/ph) nhỏ sẽ gõy ra dớnh bỏm vật liệu trong quỏ trỡnh gia cụng dẫn đến nhỏm bề mặt tăng, mặt khỏc nếu n(v/ph) lớn sẽ dẫn đến chỏy bề mặt gia cụng do đú cũng sẽ làm độ nhỏm bề mặt tăng. Do vậy việc nghiờn cứa để chọn ra được chế độ cắt n, S phự hợp là rất quan trọng trong quỏ trỡnh gia cụng sản phẩm
+ Trong hai yếu tố ảnh hưởng đến nhỏm bề mặt thỡ ảnh hưởng của S(mm/ph) lớn hơn ảnh hưởng của n(v/ph) vỡ vậy khi phay tinh ta nờn chọn S nhỏ.
- Vậy căn cứ vào yờu cầu cụng nghệ cụ thể từ phương trỡnh quan hệ của Ra và n, S ta hồn tồn xỏc định được bộ thụng số n, S hợp lý đỏp ứng yờu cầu kỹ thuật của của đề tài “Nghiờn cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến nhỏm bề mặt khi phay bằng dao phay đầu cầu trờn vật liệu nhụm A 7075“
ứng dụng trong việc gia cụng khuụn mẫu
3.6. Kết luận chương 3
1. Đĩ xõy dựng được hệ thống thớ nghiệm (mỏy, dao - vật liệu gia cụng, thiết bị đo…) cựng với cỏc điều kiện cụng nghệ cụ thể để tiến hành nghiờn cứu bằng thực nghiệm nhằm xõy dựng cỏc mụ hỡnh thể hiện ảnh hưởng của chế độ cắt tới một vài thụng số đặc trưng cho quỏ trỡnh cắt khi phay tinh trờn mỏy phay.
2. Đĩ tiến hành nghiờn cứu thực nghiệm, đĩ thu nhận, lưu trữ, xử lý
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam
được số liệu thực nghiệm đảm bảo độ tin cậy.
3. Đĩ xõy dựng được mối quan hệ hàm số giữa cỏc đại lượng ra của quỏ trỡnh phay (nhỏm bề mặt Ra) và đại lượng vào là chế độ cắt (tốc độ trục chớnh n(v/ph), lượng chạy dao S(mm/ph) dưới dạng hàm số mũ. Đĩ đưa ra nhận xột về quy luật ảnh hưởng của chế độ cắt đến thụng số đỏnh giỏ chất lượng bề mặt (nhỏm bề mặt).
4. Cỏc kết quả nghiờn cứu thực nghiệm phự hợp với cỏc nghiờn cứu lý thuyết.
KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIấN CỨU TIẾP THEO
Nội dung của đề tài là: “Nghiờn cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến nhỏm bề mặt khi phay bằng dao phay đầu cầu trờn vật liệu nhụm A 7075“
Qua ba chương luận văn đĩ nờu được cỏc vấn đề sau:
- Luận văn đĩ trỡnh bày khỏi quỏt về cỏc loại hợp kim nhụm: Đặc điểm, phõn loại, cũng như vai trũ, khả năng ứng dụng trong cụng nghiệp.
- Đĩ tổng kết được cỏc lý thuyết cơ bản về cụng nghệ phay, cỏc yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của bề mặt chi tiết khi phay.
- Đĩ đặt ra được bài toỏn và đưa ra phương phỏp nghiờn cứu là nghiờn cứu lý thuyết kết hợp với nghiờn cứu thực nghiệm, xõy dựng hệ thống thớ nghiệm đảm bảo yờu cầu nghiờn cứu với cỏc thiết bị đo hiện đại.
- Đĩ tiến hành thực nghiệm đạt kết quả tốt.
- Đĩ xõy dựng được quan hệ giữa nhỏm bề mặt và chế độ cụng nghệ gia cụng (tốc độ trục hớnh n, lượng chạy dao S) dưới dạng cỏc hàm thực nghiệm:
2 1. . a a
a Cn S
R Từ đú đĩ đỏnh giỏ được ảnh hưởng của cỏc thụng số cụng
nghệ (n, S) tới nhỏm bề mặt khi phay loại nhụm này.
- Kết quả nghiờn cứu cú ý nghĩa thực tiễn to lớn: Với cỏc độ nhỏm bề mặt yờu cầu dựa vào hàm thực nghiệm cú thể lựa chọn chế độ gia cụng hợp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam
lý, giảm chi phớ gúp phần nõng cao hiệu quả kinh tế, kỹ thuật của quỏ trỡnh sản xuất.
- Kết quả nghiờn cứu cú thể được sử dụng để điều khiển tối ưu húa quỏ trỡnh phay tinh trờn vật liệu nhụm A7075.
Hướng nghiờn cứu tiếp theo
Đề tài đĩ thu được một số kết quả khỏ tốt nhưng vẫn cũn nhiều hạn chế mà tỏc giả sẽ nghiờn cứu và hồn thiện trong tương lai để hồn thiện đề tài của mỡnh. Sau đõy là một số hướng chớnh:
- Nghiờn cứu ảnh hưởng của biến dạng và tốc độ lan truyền biến dạng của vật liệu gia cụng trong quỏ trỡnh cắt đến chất lượng bề mặt và độ chớnh xỏc gia cụng trong quỏ trỡnh phay nhụm hợp kim.
- Nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc thụng số dao phay (vật liệu dao, phủ cỏc loại vật liệu khỏc ....) đến chất lượng bề mặt và độ chớnh xỏc gia cụng khi phay nhụm hợp kim.
- Nghiờn cứu ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội và phương phỏp tưới
nguội đến độ chớnh xỏc và chất lượng bề mặt khi phay nhụm hợp kim.
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Trọng Bỡnh; Tối ưu hoỏ quỏ trỡnh gia cụng cắt gọt; NXB
Giỏo dục, Hà Nội (2003).
[2]. Nguyễn Đắc Lộc, Lờ Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xũn Việt;
Sổ tay Cụng nghệ Chế tạo mỏy tập 1,2 – NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội (1999).
[3]. Nguyễn Khắc Xương; Vật liệu kim loại màu – NXB Khoa học kỹ thuật (2003).
[4]. Sỏch tra cứu chế độ cắt vật liệu khú gia cụng – NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội (1981)
[5]. Nguyễn văn Dự, Nguyễn Đăng Bỡnh – Quy hoạch thực nghiệm trong kỹ
thuật – NXB Khoa học và kỹ thuật [2011]
[6]. Ya. L. Gurevits và cỏc tỏc giả; Chế độ cắt cỏc vật liệu khú gia cụng;biờn
dịch: Hồng Nguyờn, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội (1981)
[7]. Bựi Thế Tõm, Trần Vũ Thiệu [1998], Cỏc phương phỏp tối ưu húa,
NXB Giao thụng vận tải, Hà Nội.
[8]. Nguyễn Đức Nghĩa [1998], Tối ưu hoỏ, NXB Giỏo dục, Hà Nội.
[9]. Phạm Cường; luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiờn cứu tớnh gia cụng
của một số loại hợp kim nhụm dựng trong chế tạo khuụn mẫu, ứng dụng xỏc định chế độ cắt cho cỏc vật liệu này”, [2007].
[10]. Nguyễn Thị Quỳnh Nga: Ứng dụng tồn học mụ hỡnh hoỏ bề mặt khi gia
cụng bằng dao phay đầu cầu trờn mỏy CNC [2011].
[11]. Mihaela SMEADA; Maria STOICANESCU – Experimental Studies on
improving the mechanical properties of Aluminium Alloy (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[12]. Yoshio Mizugaki; Kazuki Takafuji; Koichi Kikkawa – Experimental
characteristics of Aluminium alloys in Dry End Milling.
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam
[13]. Jothi Sudagar; K.Venkateswarlu; Jainshe Lian – Dry Sliding Wear
Properties of a 7075-T6 Aluminum Alloy Coated with Ni-P (h) in Different Pretreatment Conditions.
[14]. V.Songmene; R.Khettabi; I.Zaghbani; J.Kouam; and A. Djiebara –
Mechining and Machinability of Aluminium Alloys.
[15]. Trần Văn Địch, Nguyờn lý cắt kim loại, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà nội, 2006
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam
MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................... 1
1. Tớnh cấp thiết của đề tài ............................................................................ 1
2. Mục đớch và phương phỏp nghiờn cứu ...................................................... 2
2.1. Mục đớch nghiờn cứu .......................................................................... 2
2.2. Phương phỏp nghiờn cứu .................................................................... 2
3. Đối tượng nghiờn cứu ............................................................................... 2
4. í nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn ..................................................... 2
5. Nội dung của luận văn............................................................................... 3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ GIA CễNG VẬT LIỆU NHễM ................. 4
1.1 Tổng quan về hợp kim nhụm. ................................................................. 4
1.2 Phõn loại và kớ hiệu của hợp kim nhụm ................................................. 5
1.3. Quỏ trỡnh hỡnh thành phoi ...................................................................... 7
1.3.1 Khỏi niệm và phõn loại phoi ............................................................ 7
1.3.2 Sự co rỳt phoi ................................................................................... 8
1.4. Lực cắt gọt. ............................................................................................. 9
1.4.1. Cơ sở lý thuyết của lực cắt. ............................................................. 9
1.4.2. Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến lực cắt ......................... 11
1.5. Hiện tượng nhiệt trong quỏ trỡnh cắt. ................................................... 12
1.6. Sự mài mũn dao ................................................................................... 14
1.6.1 Biểu hiện ngồi của sự mài mũn dao ............................................. 14 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.6.2. Bản chất vật lý của sự mài mũn dao ............................................. 16
1.6.3. Quy luật mũn của dụng cụ cắt ....................................................... 18
1.7. Cỏc thụng số đỏnh giỏ chất lượng bề mặt ............................................ 19
1.7.1. Nhỏm bề mặt ................................................................................. 19
1.7.2. Tớnh chất cơ lý của bề mặt gia cụng ............................................ 21