4.1. Kết quả thí nghiệm đo mòn dụng cụ cắt
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp 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 mòn được thống kê theo bảng 4.1
Bảng 4.1. Kết quả đo mòn dao phay lă n răng đĩa xích CHẾ ĐỘ GIA CÔNG SỐ 1 V1 = 19.22 STT S (mm/vg)
V (m/ph)
t (mm)
t (phút)
hs (mm)
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)
V (m/ph)
t
(mm) t (phút) hs (mm)
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)
V (m/ph)
t (mm)
t (phút)
hs (mm)
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
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp 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 công như hình 4.2
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0 100 200 300 400 500 600
Thời gian gia công t (phút)
Lượng mòn hs (mm)
V1 V2 V3
Hình 4.2. Đồ thị mòn 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 cắt ở vận tốc V2 = 24.03 m/ph. Nguyên nhân là do áp lực đơn vị trong vùng tiếp xúc trên mặt trước và sau dụng cụ rất lớn do vậy các nhấp nhô tiếp xúc ban đầu trên bề mặt dụng cụ nhanh chóng bị san phẳng nên tốc độ mòn giai đoạn này lớn.
Tiếp tục gia công trong các khoảng thời gian đến 240 phút thì lượng mòn phát triển chậm lại và ổn định hơn trong khoảng thời gian từ 60 - 180 phút thì mòn nhiều nhất là cắt ở vận tốc V = 30.04m/ph. Nguyên nhân là do ở giai đoạn này các nhấp nhô tiếp xúc ban đầu trên bề mặt dụng cụ đã bị san phẳng nên diện tích tiếp xúc giữa dụng cụ cắt với phôi lớn hơn, áp lực đơn vị nhỏ hơn giai đoạn đầu và hệ số ma sát ổn định.
Tiếp tục tăng thời gian gia công đến 550 phút thì lượng mòn phát triển rất nhanh ở vận tốc cắt lớn và vựơt giới hạn mòn cho phép [hs] ở vận tốc 24.03(m/ph) và 30.04(m/ph) như đồ thị hình 4.2. Do vậy tốc độ mòn của dụng cụ tương đối đều và chậm, tại điểm
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp mòn thấp nhất trên đồ thị ứng với lượng mòn hợp lý [hs] của dụng cụ và thời gian ứng với nó được chọn để xác định tuổi bền dụng cụ.
Tuy nhiên, tốc độ mòn chỉ ổn định đến khoảng thời gian ứng với giá trị mòn cho phép như đồ thị, nếu tiếp tục gia công do các thông số hình học của dụng cụ cắt đã bị thay đổi nhiều và không hợp lý (có thể góc sau đã bị âm), dẫn tới lực cắt và hệ số ma sát tăng, thoát phoi và tản nhiệt khó hơn gây nên hiện tượng cào xước phoi vào lưỡi cắt của dụng cụ, do vậy tốc độ mòn của dụng cụ rất nhanh và làm tăng độ nhám của sản phẩm. Để tiếp tục gia công và khắc phục hiện tượng này thì cần phải mài lại dụng cụ cắt.
4.2. Xác định mòn tuổi bền của dao phay đĩa xích
Từ đồ thị mòn của dụng cụ cắt như hình 4.2, với đường giới hạn mòn cho phép [hs]=0.3mmm, ứng với các tốc độ gia công khác nhau ta xác định được tuổi bền của dụng cụ cắt trong khoảng 65 đến 540 phút như bảng 4.2.
Bảng 4.2. Bảng xác định tuổi bền của dụng cụ cắt STT Vận tốc cắt V(m/ph) Tuổi bền T(phút)
1 19,22 540
2 24.03 210
3 30,04 65
Kết quả trên bảng 4.2 cho thấy vận tốc cắt V càng nhỏ thì tuổi bền của dụng cụ cắt càng cao và được thể hiện chi tiết hơn trên đồ thị mối quan hệ giữa vận tốc cắt với tuổi bền của dụng cụ cắt như hình 4.3
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp
0 100 200 300 400 500 600
0 5 10 15 20 25 30 35
Vận tốc cắt V (m/ph)
Tuổi bền T (phút)
Series1
Hình 4.3. Ảnh hưởng của vận tốc V tới tuổi bền T
Trên đồ thị ta thấy, Vận tốc V có ảnh hưởng rất lớn tới tuổi bền của dụng cụ cắt, vận tốc cắt càng cao thì tuổi bền càng giảm, để tăng tuổi bền của dụng cục cắt thì ta nên gia công ở vận tốc V trong khoảng từ 15 đến 25 (m/ph)
Trên cơ sở đồ thị mối quan hệ giữa vận tốc cắt V và tuổi bền T, ta xây dựng đồ thị Logarit biểu thị mối quan hệ V-T giữa vận tốc và tuổi bền theo công thức
lgV = lgA - mlogT (4-1)
Do V.Tm = Hằng số nên ta có: Tm
V A (4-2)
0 10 20 30 40
0 100 200 300 400 500 600
Tuổi bền LgT
Vận tốc LgV
Phạm vi tuổi bền cho phép
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp Hình 4.4. Phạm vi tuổi bền cho phép ứng với vận tốc V
Từ đồ thị hình 4.4 ta có:
lgV1 = lgA - m.lgT1
lgV2 = lgA - m.lgT2
lgV3 = lgA - m.lgT3
236 .
41 0
. 0 097 . 0 lg lg
lg lg
1 2 1
2 1
T T
V
m V
21 .
9194 0
. 0
1939 . 0 lg lg
lg lg
2 3 1
3 1
T T
V
m V
163 .
593 0
. 0
0969 . 0 lg lg
lg lg
3 3 2
3 2
T T
V
m V
Lấy giá trị trung bình ta được: mtb = 0.203 A1 = V1. T1m
= 19.22x5400.203 = 68.93 (4-3)
A2 = V2. T2m
= 24.03x2100.203 = 71.15 (4-4)
A3 = V3. T3m
= 30.04x650.203 = 70.1 (4-5)
Giá trị trung bình A = 70.06
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp Hình 4.5. Quan hệ Logarit giữa tuổi bền T và vận tốc V
Từ công thức (4 - 3), (4 - 4), (4 - 5) ta có nhận xét về quan hệ giữa vận tốc V và tuổi bền T như sau: lnT 0.2031 ln70V.06 hay:
e V
T 0.2031 ln70.06
Khi tăng vận tốc V lên 1.5 lần thì tuổi bền T giảm đến 7.3 lần. Vì vậy khi tiến hành phay lăn răng đĩa xích cần chọn vận tốc cắt hợp lý nhằm tăng tuổi bền của dụng cụ cắt và chất lượng bề mặt gia công.
4.3. Chất lƣợng bề mặt gia công đĩa xích
Độ nhám bề mặt là một trong các chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng gia công của sản phẩm, chiều cao nhấp nhô Rz và sai lệch profin trung bình cộng Ra của lớp bề mặt là các thông số đặc trưng chính cho độ nhám bề mặt. Để đánh giá chất lượng gia công bề mặt răng đĩa xích, ta khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến nhám bề mặt gia công.
4.3.1. Xây dựng quan hệ giữa thông số nhám bề mặt với thời gian cắt
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0 100 200 300 400 500 600
Thời gian gia công t (phút)
Nhám bề mặt Ra
V1 V2 V3
Hình 4.6. Nhám bề mặt theo thời gian gia công
Trên đồ thị nhám theo thời gian hình 4.7 ta thấy, trong khoảng thời gian 75 phút đầu tiên nhám bề mặt tăng nhanh và lớn nhất ở vận tốc V3 = 30.04(m/ph), tiếp tục quá trình gia công thì độ nhám bề mặt lại giảm dần theo thời gian. Nguyên nhân là do quá trình mòn khốc liệt ban đầu như hình 4.2. đã làm các hạt cứng của vật liệu cào xước vào bề mặt gia công nên đã làm tăng nhám bề mặt. Tuy nhiên khi gia công ở vận tốc V2 = 24.03(m/ph) thì nhám bề mặt giảm đều theo thời gian gia công
4.3.2. Xây dựng quan hệ giữa thông số nhám bề mặt với vận tốc cắt
Ảnh hưởng của vận tốc cắt tới nhám bề mặt gia công được biểu diễn như đồ thị hình 4.7.
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0 5 10 15 20 25 30 35
Vận tốc cắt V (m/ph)
Nhám bề mặt Ra
V1 V2 V3
Hình 4.7. Quan hệ giữa vận tốc với nhám bề mặt gia công
Trên đồ thị ta thấy khi gia công ở vận tốc cắt V < 24m/ph thì nhám bề mặt tăng theo vận tốc cắt V, tiếp tục tăng vận tốc cắt thì nhám bề mặt lại giảm dần . Trên đồ thị hình 4.6 và 4.7 ta thấy khi gia công ở vận tốc V1 thì nhám bề mặt ổn định hơn. Kết quả này cũng phù hợp với cơ chế mòn dao phay lăn răng đĩa xích như hình 4.2. Nhám bề mặt khi phay ở các vận tốc cắt khác nhau được thể hiện như hình 4.8, 4.9, và 4.10
Hình 4.8 Bề mặt gia công đĩa xích khi cắt ở vận tốc V1=19.22(m/ph)
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp
Hình 4.9. Bề mặt gia công đĩa xích khi cắt ở vận tốc V3=24.03(m/ph)
Hình 4.10. Bề mặt gia công đĩa xích khi cắt ở vận tốc V4=30.04(m/ph)
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp