Luận văn:Nghiên cứu độ nhám bề mặt gia công của một số loại thép cacbon khi gia công trên máy phay CNC

Chia sẻ: Nguyen Vang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

167
lượt xem 47
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thép cacbon là một thép có hai thành phần cơ bản chính là sắt và cacbon, trong khi các nguyên tố khác có mặt trong thép cacbon là không đáng kể. Thành phần phụ trợ trong thép cacbon là mangan (tối đa 1,65%), silic (tối đa 0,6%) và đồng (tối đa 0,6%). Lượng cacbon trong thép càng giảm thì độ dẻo của thép cacbon càng cao. Hàm lượng cacbon trong thép tăng lên cũng làm cho thép tăng độ cứng, tăng thêm độ bền nhưng cũng làm giảm tính dễ uốn và giảm tính hàn. Hàm lượng carbon trong thép...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:Nghiên cứu độ nhám bề mặt gia công của một số loại thép cacbon khi gia công trên máy phay CNC

1 2 M Đ U B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O 1. TÍNH C P THI T C A Đ TÀI Ch t lư ng b m t gia công c a chi ti t có ý nghĩa ñ c bi t quan Đ I H C ĐÀ N NG tr ng v kh năng làm vi c và tu i b n c a chi ti t. T yêu c u th c ––– ––– t v ch c năng và ñi u ki n làm vi c c a máy móc mà thi t b ngày càng ñòi h i r t cao v ch t lư ng c a b m t chi ti t máy như: t c ñ làm vi c cao, t i l n, công su t l n, áp su t và nhi t ñ cao, tu i th và ñ tin c y cao, ñ chính xác làm vi c cao, tr ng lư ng tương ñ i TRƯƠNG DIÊN TH bé. Do ñó, vi c nghiên c u các y u t công ngh nh hư ng ñ n ch t lư ng b m t chi ti t máy là vi c làm r t c n thi t. Đ c bi t là nguyên công gia công tinh b i vì nguyên công này các ñ c tính ch t lư ng c a l p b m t ñư c hình thành rõ nét. Đ i v i các máy v n năng, quy lu t v c t g t và ch t lư ng chi ti t gia công ñã có nhi u công trình nghiên c u, t ng k t và ñưa vào NGHIÃN CÆÏU ÂÄÜ NHAÏM BÃÖ MÀÛT GIA CÄNG chương trình ñào t o, ng d ng trong th c t . Đ i v i máy CNC còn CUÍA MÄÜT SÄÚ LOAÛI THEÏP CACBON KHI ít các công trình nghiên c u. Vì v y, ñ tài "Nghiên c u ñ nhám b GIA CÄNG TRÃN MAÏY PHAY CNC m t gia công c a m t s lo i thép Cacbon khi gia công trên máy phay CNC" là h t s c c n thi t. 2. M C ĐÍCH NGHIÊN C U Đ tài s ki m ch ng th c nghi m v ñ nhám b m t v i m t s v t li u gia công khi gia công trên máy CNC dùng làm tài li u tra TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T c u, ph c v cho vi c h c t p, nghiên c u. 3. Đ I TƯ NG VÀ PH M VI NGHIÊN C U Nghiên c u ñ nhám b m t c a m t s lo i thép Cacbon khi gia công Ngư i hư ng d n khoa h c : PGS.TS. Tr n Xuân Tùy cùng ch ñ c t, dao, máy và các ñi u ki n khác trên máy phay CNC. Vi c nghiên c u th c nghi m ñư c ti n hành v i các ñi u ki n sau: - V t li u gia công: là thép Cacbon S40C, S45C, S55C và SKD11. Đà N ng - Năm 2011 - Máy th c nghi m: Máy phay CNC Mill 155 c a hãng EMCO. - B m t gia công là m t ph ng.
3 4 - Thi t b ño ñ nhám: Máy ño ñ nhám c a Taylor Hobson - CHƯƠNG 1 United Kingdom. T NG QUAN VÀ CƠ S LÝ THUY T - Ch ñ c t (theo tài li u ch d n kh năng c t g t t t nh t c a 1.1. T NG QUAN dao): Trong quá trình gia công thép Cacbon b ng dao phay m t ñ u Ch t lư ng b m t chi ti t gia công liên quan ñ n nhi u y u t và g n mãnh h p kim c ng c a Nh t B n. ñi u ki n gia công, c th như: 4. N I DUNG NGHIÊN C U - Ph thu c vào v t li u gia công: tính d o, ñ c ng... - Lý thuy t v ch ñ c t, ñ nhám b m t, v t li u gia công nói - Ph thu c vào phương pháp gia công: gia công b ng hình th c nào? chung và thép Cacbon nói riêng, ñ c ng c a v t li u, phân tích x lý - Ph thu c vào tình tr ng máy: ñ c ng v ng c a máy, tr ng thái mòn... s li u th c nghi m. - Ph thu c vào d ng c c t: hình dáng hình h c, v t li u làm dao... - Ch ñ c t, dao, d ng b m t gia công ñi n hình. - Ph thu c vào ñ c ng v ng h th ng công ngh , ph thu c vào - Nghiên c u ñ nhám và ñ c ng v t li u khi gia công. ch ñ c t (v n t c c t, chi u sâu c t, lư ng ch y dao). - Xác ñ nh ch ñ c t, l p trình gia công các m u ñã l a ch n. - Ph thu c vào ch ñ bôi trơn làm mát. - Đo ñ c ng, ñ nhám b m t và xác ñ nh quan h gi a ñ nhám Trong các y u t k trên, nh hư ng c a ch ñ c t mang tính ch t và thành ph n cacbon. bao trùm hơn c . Vì chính ch ñ c t chi ph i c s phát sinh nhi t 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U c t, l c c t, phoi bám (l o dao), và rung ñ ng c a h th ng công - S d ng phương pháp nghiên c u th c nghi m. ngh . Tuy nhiên, quan h gi a ñ nhám b m t và thành ph n ph n - S d ng phương pháp th ng kê ñ phân tích theo k t qu th c nghi m. trăm c a m t s lo i thép Cacbon khi gia công trên máy phay CNC 6. D KI N K T QU Đ T ĐƯ C cũng c n ñư c quan tâm. - B ng t ng h p các k t qu th c nghi m v ñ nhám b m t v i 1.2. LÝ THUY T CƠ B N V CH Đ C T các lo i thép Cacbon khi cùng m t ch ñ c t và các ñi u ki n gia 1.2.1. Khái ni m v c t g t kim lo i công khác khi gia công trên máy phay CNC. Xây d ng các phương Quá trình c t kim lo i là quá trình h t b l p kim lo i th a kh i trình toán h c bi u di n m i quan h gi a ñ nhám và thành ph n chi ti t, nh m ñ t ñư c nh ng yêu c u cho trư c v hình dáng, kích cacbon và quan h gi a ñ nhám và lư ng ch y dao. - Nh ng ñ xu t nh m c i thi n ñ nhám b m t khi gia công trên thư c, v trí tương quan gi a các b m t và ch t lư ng b m t c a máy CNC. chi ti t gia công. 7. C U TRÚC LU N VĂN 1.2.2. Các chuy n ñ ng c t g t Chương 1: T ng quan và cơ s lý thuy t Chuy n ñ ng c t g t ñư c phân làm hai lo i chuy n ñ ng: Chương 2: Cơ s và quá trình th c nghi m - Chuy n ñ ng chính. Chương 3: X lý k t qu th c nghi m - Các chuy n ñ ng ph .
5 6 1.2.2.1. Chuy n ñ ng chính 1.3.2. Các thông s ñánh giá ch t lư ng b m t Chuy n ñ ng chính là chuy n ñ ng ch y u th c hi n quá trình 1.3.2.1. Tính ch t hình h c c a b m t gia công t o ra phoi và tiêu hao năng lư ng c t l n nh t. a. Đ nhám b m t: 1.2.2.2. Các chuy n ñ ng ph Đ nhám b m t hay còn g i là nh p nhô t vi là t p h p t t c Chuy n ñ ng ph là nh ng chuy n ñ ng ti p t c t o phoi. nh ng v t l i, lõm v i bư c c c ng n ñ t o thành profin b m t chi 1.2.3. L p c t và ti t di n c t ti t trong ph m vi chi u dài chu n l. L p kim lo i b h t b ñi ng v i m t vòng quay hay m t hành Thông thư ng ngư i ta thư ng s d ng hai ch tiêu ñó là Ra và Rz: trình kép c a chuy n ñ ng chính g i là l p c t. - Sai l ch trung bình s h c c a prôfin Ra, ñư c ño b ng µm. 1.3. CH T LƯ NG C A CHI TI T GIA CÔNG VÀ NH HƯ NG - Chi u cao nh p nhô trung bình c a profin Rz, ñư c ño b ng µm. C A CÁC Y U T Đ N Đ NHÁM B M T b. Đ sóng b m t: Quá trình gia công kim lo i thư ng ph i ñáp ng các yêu c u sau: Chu kỳ không b ng ph ng c a b m t chi ti t gia công ñư c quan - Ch tiêu v ch t lư ng: ñ m b o ch t lư ng chi ti t theo yêu c u. sát trong kho ng l n tiêu chu n (t 1 ñ n 10mm) ñư c g i là ñ sóng - Ch tiêu v năng su t: ñ m b o năng su t gia công l n nh t hay b m t. th i gian gia công chi ti t là nh nh t. 1.3.2.2. Tính ch t cơ lý c a b m t gia công - Ch tiêu v kinh t : ñ m b o chi phí gia công nh nh t. 1.3.3. nh hư ng c a các y u t ñ n ñ nhám b m t khi gia công cơ 1.3.1. Ch t lư ng chi ti t gia công - Nh ng nguyên nhân có liên quan ñ n hình d ng hình h c c a 1.3.1.1. Đ chính xác gia công dao c t. a. Khái quát: - Nh ng nguyên nhân có liên quan ñ n bi n d ng ñàn h i và bi n b. Đi u ch nh ñ t ñ chính xác yêu c u: d ng d o c a v t li u gia công. 1.3.1.2. Ch t lư ng b m t - Nh ng nguyên nhân có liên quan ñ n ñ c ng v ng c a h Ch t lư ng b m t c a chi ti t máy t p h p nhi u tính ch t quan th ng công ngh và rung ñ ng. tr ng hình h c và cơ lý c a l p b m t. Nó ñư c ñánh giá theo các - Ph thu c vào ch ñ bôi trơn làm mát: Lo i dung d ch trơn ch tiêu sau ñây: ngu i, lưu lư ng tư i, th i ñi n tư i... - Đ c tính hình h c c a b m t (ñ sóng, ñ nhám, sai s hình h c...). 1.3.3.1. nh hư ng c a thông s hình h c c a dao ñ n ñ nhám b m t 2 - Tr ng thái và tính ch t cơ lý c a l p b m t (ñ c ng, ng su t S - Khi S > 0,15mm/vòng thì: Rz = (1.14) dư, chi u sâu bi n c ng,...). 8r  rhmin  2 - Ph n ng c a l p b m t ñ i v i môi trư ng làm vi c (tính S hmin - Khi S > 0,15mm/vòng thì: R z = + 1 + S 2  (1.15) ch ng mòn, kh năng ch ng xâm th c hóa h c, ñ b n mõi...). 8r 2  
7 8 1.3.3.2. nh hư ng c a t c ñ c t hình thành các nh p nhô t vi ñ ng th i k t h p v i nh hư ng c a Khi c t thép Cacbon t c các y u t hình h c làm tăng ñ nhám b m t. ñ th p, nhi t c t không cao, Đ ñ m b o ñ nh n bóng b m t và năng su t gia công, ñ i v i phoi kim lo i d tách, bi n thép Cacbon ngư i ta thư ng ch n giá tr c a lư ng ch y dao S trong d ng c a l p kim lo i không kho ng t 0,05 ñ n 0,12mm/vòng. nhi u, vì v y ch t lư ng b 1.3.3.4. nh hư ng c a chi u sâu c t m t gia công th p. Khi tăng nh hư ng c a chi u sâu c t ñ n ñ nhám b m t là không ñáng t c ñ c t lên kho ng 15 ÷ 20 Hình 1.5. nh hư ng c a t c ñ c t k . Tuy nhiên n u chi u sâu c t quá l n s d n ñ n rung ñ ng trong t i ñ nhám b m t khi gia công thép m/phút thì nhi t c t và l c c t quá trình c t tăng, do ñó làm tăng ñ nhám. Ngư c l i, chi u sâu c t ñ u tăng gây ra bi n d ng d o m nh, và trong ñi u ki n như v y r t quá nh s làm cho dao b trư t trên b m t gia công. Th c nghi m d hình thành phoi bám do ñó ñ nh p nhô t vi l p b m t tăng lên. cho th y khi c t v i chi u sâu c t t = 0,02 ÷ 0,03mm thư ng x y ra Khi c t v i t c ñ c t t 30m/phút tr lên thì khó hình thành phoi hi n tư ng trư t dao. Khi ñó kim lo i ch y u b nén ch t làm cho bám, do ñó chi u cao nh p nhô b m t Rz gi m. Khi c t v i v n t c chi u cao nh p nhô t vi tăng lên và l p b m t b bi n c ng, gây khó c t t 100m/phút tr lên, nhi t c t cao, kim lo i d bi n d ng, l p khăn cho l n gia công ti p theo. kim lo i n m gi a m t trư c c a dao và phoi b nóng ch y làm gi m 1.3.3.5. nh hư ng c a v t li u gia công ma sát, gi m l c c t, khó hình thành phoi bám, do ñó chi u cao nh p V t li u gia công (hay tính gia công c a v t li u) nh hư ng ñ n nhô t vi l p b m t gi m, ñ nh n b m t tăng lên. ñ nhám b m t ch y u là do kh năng bi n d ng d o. V t li u d o 1.3.3.3. nh hư ng c a lư ng ch y dao và dai (thép ít cacbon) d bi n d ng d o s làm cho nhám b m t l n Khi gia công v i lư ng ch y dao 0,02 ÷ 0,15mm/vòng thì b m t hơn so v i v t li u c ng và giòn. gia công có ñ nh p nhô t vi gi m. N u S < 0,02mm/vòng thì ñ 1.3.3.6. nh hư ng c a rung ñ ng c a h th ng công ngh nh p nhô t vi s tăng lên Quá trình rung ñ ng trong h th ng công ngh t o ra chuy n ñ ng (t c là ñ nh n bóng s gi m tương ñ i có chu kỳ gi a d ng c c t và chi ti t gia công d n ñ n làm xu ng) vì nh hư ng c a thay ñ i ñi u ki n ma sát, gây nên ñ sóng và nh p nhô t vi trên b bi n d ng d o l n hơn nh m t gia công. Sai l ch c a các b ph n máy làm cho chuy n ñ ng hư ng c a các y u t hình c a máy không n ñ nh, h th ng công ngh s có dao ñ ng cư ng h c. N u lư ng ch y dao S > b c. Đi u này có nghĩa là các b ph n máy làm vi c s có rung 0,15mm/vòng thì bi n d ng ñ ng v i nh ng t n s khác nhau gây ra sóng d c và sóng ngang Hình 1.6. nh hư ng c a lư ng ñàn h i s nh hư ng ñ n s ch y dao t i ñ nhám b m t trên b m t gia công v i bư c sóng khác nhau.
9 10 1.4. CÁC THÀNH PH N V T LI U C A CÁC LO I THÉP CACBON 1.4.2.3. Vai trò c a cacbon. Công d ng c a thép theo thành ph n 1.4.1. Khái ni m và thành ph n hóa h c c a thép Cacbon cacbon Thép là h p kim gi a s t và cacbon v i lư ng cacbon nh hơn 1.4.3. Phân lo i thép Cacbon 2,14%. Do ñi u ki n n u luy n t qu ng s t, nên ngoài hai nguyên 1.4.3.1. Theo m c ñ s ch t p ch t t th p ñ n cao có các m c ch t t chính là Fe và C, trong thép còn có các nguyên t khác, ñó là các lư ng sau t p ch t thư ng có (Mn, Si, P, S), các t p ch t n (H, N, O...) và các 1.4.3.2. Theo phương pháp kh ôxy t p ch t ng u nhiên (Cr, Ni, Cu, Mo, Mn, Co, V, Ti...). 1.4.3.3. Theo công d ng Thành ph n hóa h c c a thép thông thư ng ngoài Fe ra ñư c 1.4.4. Ký hi u Thép cacbon gi i h n như sau: C < 2,14%; Mn ≤ 0,5% ÷ 0,8%; Si ≤ 0,3% ÷ 1.4.4.1. Nhóm thép cacbon ch t lư ng thư ng 0,6%; P ≤ 0,03 ÷ 0,06%; S ≤ 0,03 ÷ 0,06% (theo tiêu chu n ISO: S, 1.4.4.2. Nhóm thép k t c u P ≤ 0,03%). 1.4.4.3. Nhóm thép d ng c 1.4.2. nh hư ng c a cacbon t i t ch c, tính ch t và công d ng 1.4.4.4. Nhóm thép Cacbon có công d ng riêng c a thép 1.5. MÁY CNC VÀ CÔNG NGH GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC 1.4.2.1. T ch c t vi (CAD/CAM/CNC) 1.4.2.2. Cơ tính 1.5.1. Đ c trưng cơ b n c a máy CNC σb, MN/m ak, KJ/m2 Khi thành ph n cacbon tăng 1.5.2. C u trúc cơ b n c a máy CNC ψ,δ % HB lên, ñ b n và ñ c ng tăng, còn 1.5.3. Công ngh gia công trên máy CNC (CAD/CAM-CNC) 300 1200 60 2400 ñ d o và ñ dai gi m. ψ 1.5.3.1. H tr c t a ñ máy công c CNC HB V m t ñ nh lư ng, có th 1000 σb 50 2000 1.5.3.2. Các ñi m g c, ñi m chu n trên máy công c CNC th y c tăng 0,1%C, ñ c ng 200 800 40 1600 1.5.3.3. T ng quan v công ngh CAD/CAM HB s tăng thêm kho ng 20÷25 600 30 1200 1.5.3.4. L p trình gia công theo công ngh CAD/CAM - CNC ñơn v , gi i h n b n (σb) tăng 1.6. K t lu n chương ak 200 400 20 800 thêm kho ng 60÷80Pa, ñ giãn δ Trong chương này, lu n văn gi i thi u lý thuy t cơ b n v ch ñ 200 10 400 dài (δ) gi m ñi kho ng 2÷4%, c t, ch t lư ng c a chi ti t gia công và phân tích các nh hư ng c a 0 ñ th t t ñ i (ψ) gi m ñi 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 %C 1,4 các y u t như: hình dáng hình h c c a dao, t c ñ c t, lư ng ch y kho ng 1÷5%, ñ dai va ñ p Hình 1.7. nh hư ng c a cacbon dao, chi u sâu c t, v t li u gia công cũng như rung ñ ng c a h th ng t i cơ tính c a thép thư ng (ak) gi m ñi kho ng 200 công ngh ... ñ n ñ nhám b m t và trình bày tóm t t các ch tiêu 2 kJ/m ,... ñánh giá ch t lư ng b m t Ra, Rz. Bên c nh ñó là vi c trình bày các
11 12 thành ph n nguyên t hóa h c c a các lo i thép Cacbon dùng cho 2.2. CH N LO I V T LI U nghiên c u, ñ c bi t là nh hư ng c a thành ph n cacbon ñ n tính V t li u nghiên c u: Là các lo i thép Cacbon S40C, S45C, S55C, ch t cơ lý c a thép. Gi i thi u máy CNC và công ngh gia công trên và SKD11 không qua x lý nhi t. máy CNC (CAD/CAM-CNC). Đ ng th i cũng gi i thi u và phân 2.3. THÀNH PH N CÁC BON C A M U, Đ C NG C A M U tích ch ñ c t trên máy v n năng và trên máy CNC. 2.3.1. Cơ tính c a m u 2CHƯƠNG 2 B ng 2.2. Cơ tính c a thép Cacbon dùng ñ nghiên c u CƠ S VÀ QUÁ TRÌNH TH C NGHI M Gi i h n Gi i h n Đ dãn Đ Đ 2.1. CH N M U GIA CÔNG TT Tên m u ch y σ ch b n σ b dài c ng c ng 2.1.1. Ch n máy và ch ñ c t khi gia công thô (N/mm2) (N/mm2) δ 5 (%) (HBS) HRC 2.1.1.1. Máy gia công Thép S40C 1 372.10 576.12 23.1 181.0 (JIS G4051-1979) 2.1.1.2. Ch ñ c t Thép S45C B ng 2.1. Ch ñ c t khi gia công thô 2 378.43 594.61 22.0 199.0 (JIS G4051-1979) Ch ñ c t Thép S55C TT Tên m u 3 375.18 671.20 17.2 204.0 (JIS G4051-1979) n (vòng/phút) Sz (mm/vòng) t (m) Thép SKD11 1 Thép S40C (JIS G4051-1979) 1320 0,09 1,5 4 - - - 63.4 (JIS G4404-1983) 2 Thép S45C (JIS G4051-1979) 1320 0,09 1,03 2.3.2. Thành ph n hóa h c c a m u 3 Thép S55C (JIS G4051-1979) 1320 0,09 1 B ng 2.3. Thành ph n hóa h c c a thép Cacbon 4 Thép SKD11 (JIS G4404-1983) 1320 0,09 0,5 Thành ph n hóa h c 2.1.2. M u gia công TT Tên m u C SI Mn P S Ni Cr Cu (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) Thép S40C 1 0.3914 0.1722 0.6218 0.0245 0.0301 0.0114 0.0127 0.1456 (JIS G4051-1979) Thép S45C 2 0.4506 0.1861 0.6451 0.0244 0.0314 0.0103 0.0134 0.1047 (JIS G4051-1979) Thép S55C 3 0.5537 0.2046 0.7510 0.0217 0.0315 0.0107 0.0119 0.1241 (JIS G4051-1979) Thép SKD11 4 1.5510 0.3450 0.4500 0.0142 0.0157 - 0.4133 - (JIS G4404-1983) Hình 2.1. Phôi trư c khi gia công
13 14 2.4. MÁY CNC VÀ DAO DÙNG TRONG THÍ NGHI M 2.5. YÊU C U K THU T C A B M T VÀ Đ NHÁM B M T 2.4.1. Máy gia công 2.5.1. Yêu c u k thu t c a b m t 2.4.2. K t c u dao phay 2.5.2. Yêu c u ñ nhám b m t Dao phay m t ñ u g n mãnh h p kim c ng (hình 2.4) có các thông 2.6. CH N CH Đ C T VÀ CÁC Y U T CÔNG NGH KHÁC s cơ b n (tra theo Mitsubishi General Catalogue 2009 - 2010) như sau: TRÊN MÁY CNC B ng 2.5. Các thông s cơ b n c a dao 2.6.1. Ch ñ c t trên máy v n năng Tr ng 2.6.1.1. Khái ni m chung Kích thư c (mm) Ki u S th t S lư ng t 2.6.1.2. Các y u t c a ch ñ c t răng d ng c (mm) D1 L1 D9 L7 D8 W1 L8 (kg) - Chi u sâu c t t (mm). BAP300 - Lư ng ch y dao s (mm/vòng). 050A07R 7 50 40 22 20 11 10.4 6.3 0.4 9 - T c ñ c t v (m/ph). 2.6.1.3. Ch ñ c t khi phay trên máy v n năng Hi n nay, tài li u v ch ñ c t c a phương pháp gia công phay trên máy v n năng r t phong phú và ña d ng, các k sư d dàng khai thác và s d ng có hi u qu kinh t . Thông thư ng trên các phi u công ngh hay trong các tài li u thi t k các k sư ñã ch n trư c ch ñ c t theo phương pháp tra b ng hay tính theo các ñi u ki n c t, v t li u gia công, m c ñ nh hư ng c a các thông s v n t c c t, l c c t, momen xo n, công su t… Hình 2.5. Thông s hình h c mãnh c t Hình 2.4. Thông s cơ b n c a dao Trong ph m vi nghiên c u c a ñ tài, tác gi ch trình bày lý thuy t cơ b n v ch ñ c t c a phương pháp gia công phay trên máy v n năng. 2.6.2. Ch ñ c t trên máy CNC Vi c s d ng ch ñ c t thư ng theo khuy n cáo c a nhà cung c p máy, cung c p d ng c m t ph n, còn ch y u là theo kinh nghi m như khi th c hi n gia công trên máy v n năng. 2.6.3. Gia công c t g t khi phay 2.6.3.1. Khái ni m chung Hình 2.6. K t c u dao phay m t ñ u dùng ñ nghiên c u 2.6.3.2. Phân lo i dao phay 2.6.3.3. V t li u ch t o dao phay
15 16 2.6.3.4. Các thông s hình h c c a dao phay 3.1.1.2. Tính năng k thu t 2.6.3.5. Các y u t c a l p c t 3.1.2. Phương pháp ño 2.6.3.6. L c c t khi phay - Đo ñ nhám b m t theo phương pháp ti p xúc. 2.6.3.7. Đ mòn và tu i b n c a dao phay 3.2. K T QU ĐO Đ NHÁM B M T SAU KHI GIA CÔNG 2.6.3.8. nh hư ng c a dung d ch bôi trơn - làm ngu i ñ n quá trình Đo các giá tr Ra và Rz trên t ng m u v t li u, m i m u ti n hành c t kim lo i ño 3 l n t i 3 v trí khác nhau, sau ñó l y giá tr trung bình c ng c a 2.6.4. Ch n ch ñ c t ba l n ño. Chúng ta nh n ñư c k t qu như sau: Theo tài li u ch d n thì kh năng c t g t t t nh t c a dao v i ch B ng 3.2. K t qu ño ñ nhám trung bình v i S=200(mm/phút) ñ c t: v = 225m/phút, sph = 200÷300 mm/phút; t = 0,5 mm. Ch ñ c t: V= 225 (m/ph); Sph = 200 (mm/ph); t = 1 (mm) 2.6.5. Các y u t công ngh khác M u Thông s nhám Ra Thông s nhám Rz v t M u 2.7. GIA CÔNG CÁC M U TH C NGHI M TRÊN MÁY CNC li u s (µm) Giá tr (µm) Giá tr th L n L n L n trung bình L n L n L n trung bình 2.7.1. Chu n b trư c khi gia công ño 1 ño 2 ño 3 ño 1 ño 2 ño 3 2.7.2. Chương trình gia công 1 3.09 3.38 3.03 3.17 15.9 17.5 15.4 16.27 S40C 2 2.35 2.77 3.16 2.76 2.88 14.9 14.7 16.3 15.30 17.00 2.8. K T LU N CHƯƠNG 3 2.75 2.85 2.53 2.71 18.7 20.7 18.9 19.43 N i dung chính c a chương này là t p trung vào công tác chu n b 1 2.78 2.48 2.86 2.70 19.4 16.6 18.2 18.07 các trang thi t b dùng ñ gia công các m u v t li u, ch n v t li u, S45C 2 2.03 2.27 2.66 2.32 2.65 9.30 11.4 12.4 11.03 13.87 3 3.87 2.91 2.02 2.93 10.2 13.9 13.4 12.50 ch ñ c t, dao c t, máy CNC, dung d ch trơn ngu i, chương trình gia 1 2.82 2.85 2.60 2.76 11.4 12.5 13.6 12.50 công CNC, cũng như các ñi u ki n công ngh khác. Đ ng th i, ti n S55C 2 2.89 3.11 2.26 2.75 2.24 11.5 11.8 16.7 13.33 11.91 hành quá trình ñ nh v phôi trên êtô th y l c và k p ch t, các thao tác 3 1.00 1.59 1.04 1.21 9.50 10.2 10.0 9.90 máy nh m xác ñ nh ñi m chu n ñ ti n hành gia công theo chương 1 0.43 0.42 0.49 0.45 2.40 2.20 2.30 2.30 SKD11 2 0.16 0.23 0.21 0.20 0.39 1.90 2.20 2.50 2.20 2.14 trình ñã xây d ng. 3 0.52 0.45 0.63 0.53 2.10 1.90 1.80 1.93 3CHƯƠNG 3 X LÝ K T QU TH C NGHI M B ng 3.3. K t qu ño ñ nhám trung bình v i S=300(mm/ph) 3.1. D NG C VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO Đ NHÁM B M T Ch ñ c t: V= 225 (m/ph); Sph = 300 (mm/ph); t = 1 (mm) M u Thông s nhám Ra Thông s nhám Rz M u 3.1.1. D ng c ño và tính năng k thu t v t li u s (µm) Giá tr trung (µm) Giá tr th L n L n L n bình L n L n L n trung bình 3.1.1.1. Mô t d ng c ño ño 1 ño 2 ño 3 ño 1 ño 2 ño 3 Máy ño ñ nhám b m t c a Taylor Hobson - United Kingdom 1 3.01 2.98 3.22 3.07 19.5 19.4 20.7 19.87 2 3.63 3.11 3.89 3.54 3.25 17.6 14.0 21.9 17.83 19.11 dùng ñ ki m tra ñ nhám cơ b n c a các thông s Ra , Rz . S40C 3 3.26 3.01 3.21 3.16 20.5 19.0 19.4 19.63
17 18 1 2.82 2.76 2.92 2.83 19.4 15.6 14.7 16.57 3.4. X LÝ S LI U TH C NGHI M S45C 2 3.43 3.03 3.21 3.22 3.03 16.7 12.7 13.7 14.37 15.13 3 3.03 3.02 3.05 3.03 15.7 12.9 14.8 14.47 3.4.1. Xây d ng hàm th c nghi m và tuy n tính hóa hàm th c nghi m 1 1.88 2.07 2.40 2.11 12.6 12.5 13.1 12.73 3.4.1.1. Xây d ng quan h gi a ñ nhám Ra và ph n trăm cacbon 2 2.50 2.77 2.55 2.60 2.46 12.7 12.9 13.8 13.13 12.90 S55C T k t qu th c nghi m khi ño Ra v i S = 200 (mm/ph), ta có 3 2.56 2.87 2.60 2.67 12.8 13.2 12.5 12.83 1 0.78 0.75 0.72 0.73 3.10 3.50 2.70 3.10 b ng s li u sau: Ơ SKD11 2 0.65 0.75 0.71 0.70 0.71 3.90 3.40 3.20 3.50 3.28 xi yi X = lgx Y = lgy 3 0.74 0.68 0.64 0.69 2.80 3.20 3.70 3.23 0,3914 2,88 -0,3979 0,4594 3.3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH X LÝ S LI U TH C NGHI M 0,4506 2,65 -0,3468 0,4232 3.3.1. Cơ s lý thuy t v quy ho ch th c nghi m 0,5537 2,24 -0,2596 0,3502 3.3.1.1. Khái ni m v quy ho ch th c nghi m 1,5510 0,39 0,1761 -0,4089 Trong ña s trư ng h p, khi quan h ph thu c gi a các hi n Áp d ng các công th c khi tuy n tính hóa hàm phi tuy n, chúng ta tư ng chưa ñư c bi t m t cách ñ y ñ , vi c ñi tìm c c tr ph i ti n có k t qu : A = 0,7305; b = - 1,0959 hành th c nghi m. T c là chúng ta ph i làm hàng lo t các thí a = 100,7305 = 5,376 suy ra y = 5,376x-1,0959 (3.38) nghi m và tìm ra thí nghi m t t nh t. Tuy nhiên, công vi c tr nên Sau khi tuy n tính hóa ta thu ñư c hàm tuy n tính như sau: r t khó khăn khi ngư i nghiên c u ph i ti n hành th c nghi m Y = 0,7305 – 1,0959X (3.39) nhi u y u t . Đ gi m b t s thí nghi m khi kh o sát tương tác nhi u 3.4.1.2. Xây d ng quan h gi a ñ nhám Rz và ph n trăm cacbon y u t ta ph i ti n hành quy ho ch th c nghi m. T k t qu th c nghi m khi ño Rz v i S = 200 (mm/ph), ta có 3.3.1.2. Thi t l p mô hình thí nghi m b ng s li u sau: Trình t các bư c ñ xác l p mô hình th ng kê th c nghi m như sau: xi yi X = lgx Y = lgy 1) Xác ñ nh hàm toán h c mô t m i quan h gi a các y u t ñ u 0,3914 19,11 -0,3979 1,2812 vào và ñ u ra. 0,4506 15,13 -0,3468 1,1798 2) Xác ñ nh các thông s mô hình theo s li u th c nghi m. 0,5537 12,90 -0,2596 1,1106 3) Ki m tra s tương thích c a mô hình. 1,5510 3,28 0,1761 0,5159 3.3.2. Xác ñ nh tham s th c nghi m b ng phương pháp bình phương Áp d ng các công th c khi tuy n tính hóa hàm phi tuy n, chúng ta bé nh t có k t qu : A = 4,4035; b = - 1,6746 3.3.2.1. Xác ñ nh tham s c a hàm tuy n tính m t bi n s a = 104,4035 = 25322,116 suy ra y = 25322,116x-1,6746 (3.40) 3.3.2.2. Tuy n tính hóa, hàm phi tuy n Sau khi tuy n tính hóa ta thu ñư c hàm tuy n tính như sau: 3.3.2.3. Xác ñ nh tham s c a hàm tuy n tính nhi u bi n s Y = 25322,116 – 1,6746X (3.41)
19 20 3.4.2. Đ th bi u di n quan h gi a ñ nhám b m t Ra , Rz v i ph n µm trăm cacbon 3.4.2.1. Quan h gi a ñ nhám b m t Ra v i ph n trăm cacbon µm Hình 3.8. Đ th bi u di n quan h gi a Rz và ph n trăm cacbon sau khi làm trơn và tuy n tính hóa ñư ng cong. T ñ th hình 3.5, hình 3.6, hình 3.7 và hình 3.8 ta th y khi gia công thép Cacbon v i cùng m t ch ñ c t (các ñi u ki n khác là như nhau): Hình 3.5. Đ th bi u di n quan h gi a Ra và ph n trăm cacbon trư c khi làm trơn ñư ng cong - Đ nhám b m t tăng khi lư ng ch y dao tăng. - Đ nhám b m t gi m (ñ bóng tăng) khi ph n trăm cacbon µm tăng (hay ñ c ng c a v t li u tăng). 3.4.2.3. Quan h gi a nhám b m t Ra v i ph n trăm cacbon và lư ng ch y dao S a. Quy ho ch quay c p II 1) Xây d ng và mô t toán h c: Hình 3.6. Đ th bi u di n quan h gi a Ra Mô t toán h c c a phương án quay c p II có d ng như sau: và ph n trăm cacbon sau khi làm trơn và tuy n tính hóa ñư ng cong. Y = b0 + b1.X1 +…+ bk.Xk + b12.X1.X2 + … + b11.X12 + bkk*Xk2 (3.42) 3.4.2.2. Quan h gi a nhám b m t Rz v i ph n trăm cacbon 2) Xác ñ nh các h s trong phương trình mô t toán h c: µm 3) Ki m nghi m s h i quy c a phương trình th c nghi m: S du − Sts * * - Tính phương sai tương thích theo: Stt2 = (3.50) ftt Stt2 - Tính chu n Fisher theo công th c sau: Ftn = 2 (3.54) Sts Đ n ñây, n u phương trình th c nghi m h i quy thì ti n hành tr Hình 3.7. Đ th bi u di n quan h gi a Rz x j − x0 v bi n th c theo công th c: X j = j và ph n trăm cacbon trư c khi làm trơn ñư ng cong. (3.55) λj
21 22 b. K t qu th c nghi m: c. X lý k t qu th c nghi m: Các thí nghi m ñư c ti n hành theo ma tr n th c nghi m c a quy K t qu th c nghi m ñư c x lý v i thu t toán quy ho ch ñư c ho ch quay c p II v i s bi n ñ u vào là k=2. vi t b ng ph n m m Matlap. G i X1, X2 là các bi n o ñư c mã hóa t các bi n th c S và %C Ch n ñ tin c y c a th ng kê là 99%. Tương ng có chu n tương ng. M c, kho ng bi n thiên c a các y u t như b ng 3.7 sau: Student tb=3.767 và chu n Fisher Fb=15.5. B ng 3.7. Các m c, kho ng bi n thiên c a các y u t Tr v bi n th c, k t qu ñư c phương trình h i quy bi u di n m i quan h gi a lư ng ch y dao S, ph n trăm cacbon và ñ nhám b Các m c c a bi n o Kho ng Bi n m t Ra c a chi ti t gia công sau khi logarit hóa như sau: bi n th c M c +α M c trên M c cơ s M c dư i M c -α (+1.414) (+1) (0) (-1) (-1.414) thiên λ lnRa = (44.591 - 9.752.lnS - 10.234.ln(%C) + 0.217.lnS.ln(%C) + S 301.414 300 250 200 198.582 50 2 0.284.lnS + 0.936.ln(%C)2 (3.57) %C 0.5618 1.55 1.0 0.45 0.40 0.55 d. Bi u di n m i quan h gi a nhám b m t, lư ng ch y dao và thành Phương trình h i quy th c nghi m có d ng t ng quát như sau: ph n cacbon Y = b0 + b1.X1 + b2.X2 + b12.X1.X2 + b11.X12+ b22.X22 (3.56) K t qu th c nghi m như b ng 3.8. B ng 3.8. K t qu th c nghi m ño ñ nhám V S Ph n trăm cacbon Ra TT (m/phút) (mm/phút) (%C) (µm) 1 225 200 0.40 3.17 Nham be mat Ra 2 225 300 0.40 3.54 3 225 200 0.45 2.93 4 225 300 0.45 2.83 5 225 200 0.55 2.76 6 225 300 0.55 2.67 7 225 200 1.55 0.45 8 225 300 1.55 0.69 9 225 200 0.40 2.76 10 225 200 0.40 2.71 Phan tram cacbon (%C) Luong chay dao S (mm/ph) 11 225 200 0.45 2.70 12 225 200 0.45 2.32 Hình 3.10. Đ th bi u di n m i quan h gi a nhám b m t Ra 13 225 200 0.55 2.75 v i lư ng ch y dao và ph n trăm cacbon.
23 24 3.5. ĐÁNH GIÁ SO SÁNH K T QU NGHIÊN C U ta nên ch n ch ñ c t có lư ng ch y dao theo tài li u ch d n v kh T các k t qu ño s li u thí nghi m t i Vi n Công ngh cơ khí và năng c t g t t t nh t c a dao. T ñ ng hóa Trư ng ñ i h c Bách khoa Đà N ng, chúng ta ñã v - Ch n ch ñ c t h p lý sao cho không n m trong vùng có xu t ñư c các ñ th quan h gi a ñ nhám b m t Ra, Rz và ph n trăm hi n phoi bám (l o dao). cacbon (hay ñ c ng v t li u) ng v i lư ng ch y dao Sph = - Nâng cao ñ c ng v ng c a h th ng công ngh (máy - dao - ñ 200mm/phút trên b n m u thép S40C, S45C, S55C và SKD11. gá - chi ti t gia công). V i s h tr c a ph n m m MATLAB 7.7, chúng ta ñã làm - Dùng dung d ch trơn ngu i ñ gi m b t mòn dao. trơn ñư ng g p khúc tuy n tính thành ñư ng cong phi tuy n ñ có - S d ng nh ng lo i v t li u có ph n trăm cacbon cao. th xác ñ nh ñ nhám b m t c a các lo i thép Cacbon. Qua các 3.7. K T LU N CHƯƠNG nghiên c u lý thuy t và b ng các th c nghi m v quy lu t quan V i m c ñích ñ t ra c a ñ tài là tìm quy lu t quan h gi a ñ h gi a ñ nhám b m t Ra, Rz và ñ c ng v t li u trên máy v n nhám b m t Ra, Rz v i thành ph n cacbon trong thép Cacbon khi gia năng, chúng ta th y r ng quy lu t quan h gi a ñ nhám b m t công trên máy phay CNC. V i các k t qu ñ t ñư c, chúng ta nh n Ra, Rz và ñ c ng v t li u trên máy CNC cũng hoàn toàn tương th y r ng quy lu t trên ñúng v i quy lu t khi phay trên máy v n t . D a vào các quy lu t ñó, chúng ta cũng xây d ng phương năng. Đ ng th i lu n văn ñã xây d ng ñư c bi u th c toán h c bi u trình toán h c bi u di n quan h gi a ñ nhám b m t Ra, Rz và di n quan h gi a chúng, ñi u này cho phép chúng ta suy ra m t cách ph n trăm Cacbon ng v i lư ng ch y dao Sph = 200mm/phút, Sph ñ nh tính các giá tr ñ nhám b m t khác khi thành ph n cacbon = 300mm/phút. trong thép thay ñ i. D a vào phương trình y = 5,376x-1,0959 , chúng ta có th tính toán K T LU N VÀ HƯ NG NGHIÊN C U TI P THEO các giá tr b t kỳ tương ng gi a thành ph n cacbon và giá tr ñ 1. K T LU N nhám Ra c a v t li u. 1. Trình bày m t cách t ng quan v ch ñ c t trên máy v n năng và V m t ñ nh lư ng, d a vào phương trình y = 5,376x-1,0959 chúng trên máy CNC, công ngh gia công trên máy CNC. Phân tích ñư c nh ta có th th y khi tăng 0,05% ñơn v cacbon trong thép Cacbon thì hư ng c a các y u t công ngh , d ng c c t và v t li u gia công ñ n giá tr Ra s gi m kho ng 23,734% . nhám b m t. Phân tích ñư c thành ph n hóa h c và cơ tính c a các m u 3.6. NH NG Đ XU T NH M C I THI N Đ NHÁM B dùng trong thí nghi m. Gia công các m u ñ m b o yêu c u k thu t. M T KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC 2. Đ tài ñã ng d ng phương pháp quy ho ch th c nghi m ñ xây - Trong các y u t nh hư ng ñ n ñ nhám b m t c a chi ti t gia d ng hàm th c nghi m và tuy n tính hóa hàm th c nghi m. S d ng công thì ch ñ c t (v, s, t) là y u t bao trùm hơn c , trong ñó lư ng ph n m m Matlab trong vi c làm trơn ñư ng cong, tuy n tính hóa ch y dao S có nh hư ng l n nh t. Do ñó, v i k t qu nghiên c u ñư ng cong và v ñ th bi u di n các m i quan h . trên ñ c i thi n ñ nhám b m t khi gia công trên máy CNC chúng 3. Đã xây d ng ñư c các phương trình toán h c bi u di n quan h
25 gi a ñ nhám b m t, ph n trăm cacbon và lư ng ch y dao: - Phương trình toán h c bi u di n quan h gi a nhám b m t Ra và ph n trăm cacbon ( ng v i lư ng ch y dao Sph = 200mm/phút): Ra = 5,376C-1,0959 - Phương trình toán h c bi u di n quan h gi a nhám b m t Rz và ph n trăm cacbon ( ng v i lư ng ch y dao Sph = 200mm/phút): Rz = 25322,116C-1,6746 - Phương trình toán h c bi u di n quan h gi a nhám b m t Ra , ph n trăm cacbon và lư ng ch y dao: lnRa = (44.591 - 9.752lnS - 10.234ln(%C) + 0.217lnS.ln(%C) 2 + 0.284.lnS + 0.936ln(%C)2 3. V m t ñ nh lư ng, d a vào phương trình: Ra = 5,376C-1,0959 chúng ta th y khi tăng 0,05% ñơn v cacbon trong thép Cacbon thì giá tr Ra s gi m kho ng 23,73%. 4. K t qu nghiên c u c a ñ tài s góp ph n làm cơ s cho vi c tra c u v các lo i Thép cacbon khi gia công trên máy CNC. 5. K t qu nghiên c u c a ñ tài s góp ph n làm cơ s cho vi c tra c u v các lo i Thép cacbon khi gia công trên máy CNC. 2. HƯ NG NGHIÊN C U TI P THEO C A Đ TÀI 1. K t qu nghiên c u c a ñ tài ch d ng l i m t ch ñ công ngh , m t lo i v t li u làm dao và hình dáng hình h c c a nó, m t s lo i v t li u và kho ng ñ c ng nh t ñ nh. Vì v y c n ti n hành thí nghi m m t cách t ng quan hơn ñ tìm ra các quy lu t r ng hơn trong quan h gi a ñ nhám b m t Ra, Rz và ph n trăm cacbon nói riêng và v t li u khác nói chung. 2. Năng su t gia công cũng như ch t lư ng s n ph m sau gia công ph thu c vào r t nhi u y u t . Do ñó ñ tài c n ñư c ti p t c phát tri n ñ hoàn thi n là nghiên c u nh hư ng c a m t s y u t như: l c c t, nhi t c t, h s ma sát,... ñ v n ñ ñưa ra ñư c toàn di n hơn.