zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị gia công rãnh xoắn nòng súng pháo tự động sử dụng công nghệ điện hóa

Chia sẻ: ViChaelice ViChaelice | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Báo xấu

41
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phương pháp gia công điện hóa dựa trên nguyên lý hòa tan anốt là phương pháp gia công phổ biến hiện nay ở các nước phát triển. Với các ưu điểm độ bóng bề mặt rãnh xoắn khi gia công điện hóa cao hơn 2 cấp so với gia công cơ khí. Độ chính xác các kích thước của rãnh theo toàn bộ chiều dài nòng cao hơn so với gia công cơ khí.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị gia công rãnh xoắn nòng súng pháo tự động sử dụng công nghệ điện hóa

Hóa học & Môi trường NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ GIA CÔNG RÃNH XOẮN NÒNG SÚNG PHÁO TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ ĐIỆN HÓA Nguyễn Văn Điển1*, Nguyễn Quang Mạnh1, Nguyễn Văn Hậu2 Tóm tắt: Phương pháp gia công điện hóa dựa trên nguyên lý hòa tan anốt là phương pháp gia công phổ biến hiện nay ở các nước phát triển. Với các ưu điểm độ bóng bề mặt rãnh xoắn khi gia công điện hóa cao hơn 2 cấp so với gia công cơ khí. Độ chính xác các kích thước của rãnh theo toàn bộ chiều dài nòng cao hơn so với gia công cơ khí. Giá thành chế tạo dầu Catốt rẻ hơn chế tạo dầu dao gia công cơ khí 5 đến 10 lần. Năng suất cao hơn nhiều lần so với gia công cơ khí. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi phải tính toán và hiệu chỉnh các thông số công nghệ khá phức tạp và việc chế tạo dụng cụ Catốt đòi hỏi độ chính xác cao. Sau khi nghiên cứu các vấn đề công nghệ gia công bằng phương pháp điện hóa, chúng tôi tiến hành xây dựng thành hệ thống gia công điện hóa ứng dụng công nghệ tự động hóa, cài đặt thông số tùy theo từng loại nòng khác nhau. Từ khóa: Điện hóa; Rãnh xoắn; Gia công; Công nghệ 4.0. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Nòng pháo là một trong những chi tiết đặc thù quan trọng hiện nay, có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của cả hệ thống pháo. Việc nghiên cứu công nghệ chế tạo nòng đảm bảo chất lượng và năng suất cao là rất cần thiết. Hiện nay, việc gia công rãnh xoắn nòng súng pháo ở các nhà máy quốc phòng chủ yếu sử dụng các công nghệ tống và cắt gọt cơ khí, công nghệ rèn rãnh xoắn súng cỡ nhỏ mới đang được đầu tư áp dụng. Đối với việc gia công rãnh xoắn nòng súng-pháo có chiều sâu rãnh xoắn >0,3mm ở các nhà máy quốc phòng hiện sử dụng công nghệ cắt gọt cơ khí- là công nghệ cổ điển có nhược điểm là năng suất thấp và độ chính xác theo suốt chiều dài rãnh xoắn không cao. Phương pháp gia công điện hóa dựa trên nguyên lý hòa tan anốt là phương pháp gia công phổ biến hiện nay ở các nước phát triển. Ưu điểm của phương pháp gia công rãnh xoắn nòng pháo bằng điện hóa: - Độ bóng bề mặt rãnh xoắn khi gia công điện hóa cao hơn 2 cấp so với gia công cơ khí; - Độ chính xác các kích thước của rãnh theo toàn bộ chiều dài nòng cao hơn so với gia công cơ khí; - Giá thành chế tạo dầu Catốt rẻ hơn chế tạo dầu dao gia công cơ khí 5 đến 10 lần; - Năng suất cao hơn nhiều lần so với gia công cơ khí. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi phải tính toán và hiệu chỉnh các thông số công nghệ khá phức tạp và việc chế tạo dụng cụ Catốt đòi hỏi độ chính xác cao. Việc nghiên cứu hoàn thiện công nghệ này để gia công rãnh xoắn các nòng súng pháo là rất thiết thực. 2. ĐẶC ĐIỂM GIA CÔNG RÃNH XOẮN NÒNG SÚNG PHÁO BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA Rãnh xoắn của nòng có ảnh hưởng lớn đến các đặc tính chiến kỹ thuật, đến tầm bắn, độ chính xác và độ chụm của nòng pháo. Vì vậy, gia công rãnh xoắn là một trong những nguyên công quan trọng nhất của việc gia công nòng. Việc gia công rãnh xoắn của nòng bằng phương pháp điện hóa có một số đặc điểm khi thiết kế công nghệ là: - Nòng thường có tỉ lệ chiều dài so với đường kính lỗ lớn, do đó, việc đảm bảo độ sai lệch các kích thước của rãnh xoắn suốt chiều dài nòng trong dung sai cho phép là rất khó khăn; - Trong gia công rãnh xoắn khe hở giữa các điện cực nhỏ nên việc bơm dung dịch qua khe hở cần được tính toán kích thước của Catốt phải có độ chính xác cao; 60 N. V. Điển, N. Q. Mạnh, N. V. Hậu, “Nghiên cứu thiết kế … sử dụng công nghệ điện hóa .”
Nghiên cứu khoa học công nghệ - Tổ chức của thép làm nòng trước khi gia công rãnh xoắn phải có yêu cầu nghiêm ngặt: hạt mịn và đều; - Các mép của rãnh xoắn dễ bị vê tròn nên cần biện pháp đảm bảo các mép này đạt yêu cầu của bản vẽ thiết kế. Để đảm bảo độ chính xác gia công cần có hệ thống hiệu chỉnh các thông số công nghệ cơ bản như cường độ dòng điện I, hiệu điện thế V, tốc độ tịnh tiến của Catốt v, tốc độ quay của Catốt w. Sau khi nghiên cứu các vấn đề công nghệ gia công bằng phương pháp điện hóa, chúng tôi chọn phương án gia công rãnh xoắn nòng súng-pháo cỡ nhỏ. Trên cơ sở các nghiên cứu lý thuyết cũng như tính toán sơ bộ và tham khảo thực tiễn các nước nhóm nghiên cứu đưa ra trong quá trình cắt rãnh xoắn các tham số đảm bảo điều kiện làm việc ổn định cần sử dụng là: - Dòng điện ở khe ở giữa các điện cực; - Điện thế ở catốt và anốt; - Nhiệt độ dung dịch ở đầu vào và đầu ra của khe hở giữa các điện cực; - Tốc độ chảy của dung dịch trong khe hở các điện cực; - Áp suất bơm dung dịch; - Độ côn phần làm việc của catốt điện cực. Từ đó xây dựng mô hình toán học và tính toán tham số công nghệ gia công rãnh xoắn. 3. PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ĐIỆN HÓA Sau khi xem xét kỹ bản vẽ nòng do Viện nghiên cứu và thiết kế cũng như xem xét khả năng thiết bị và chế tạo trang bị công nghệ nhóm đề tài chọn phương án công nghệ: Phương pháp Catốt di động: tịnh tiến và quay đồng thời, sản phẩm đứng yên. Dung dịch được bơm vào ngược với chiều tịnh tiến của Catốt. 3.1. Tính toán tham số thử nghiệm Kích thước khe hở giữa các điện cực xác định bằng việc áp dụng phương trình sau: EU  (a  k )k ao  (1) S cos  Trong đó: - Hiệu suất dòng điện; E- Đương lượng điện hóa thể tích, g/A.min; U- Điện áp, V; a, k – Điện thế phản ứng trên các điện cực: (a- k) = (1,5 2,5)V; k – Độ dẫn điện của chất cách ly, 1/m; S – Vận tốc dịch chuyển catot; mm/min;  - Góc xoắn; 0; Với dung dịch điện ly muối NaCl nồng độ 20%. Vật liệu thử nghiệm là thép C45 ta tính được: a0=0,39 mm Sự thay đổi khoảng cách giữa các điện cực trong mặt phẳng cơ sở df trong trong khoảng thời gian dt được tính theo công thức: a = a0 + E .I. dt/df - X .tan Alf (2) Trong đó: Alf – Độ côn của bề mặt tạo hình, , Alf = 0 ; 0 0 X – Chiều dài bề mặt tạo hình, mm Thay các giá trị vào phương trình (2), sau khi tích phân ta được: a = a02  0.72t (3) Đồ thị thay đổi khoảng cách giữa các điện cực được mô tả theo hình 1: Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 72, 04 - 2021 61
Hóa học & Môi trường a(mm) t(min) Hình 1. Đồ thị thay đổi khoảng cách giữa các điện cực theo thời gian. Chiều sâu rãnh xoắn cần gia công theo thiết kế của pháo A0-18 mm là 0,45 mm, căn cứ vào phương trình 3 và đồ thị hình 1 ta tính được thời gian cần thiết để gia công rãnh t = 0.8 phút; Chiều dài phần catot được tính là: l = 0,80 x 10 = 8 mm. 3.2. Sơ đồ gia công Hệ thống truyền chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay bằng động cơ servo gắn hộp số điều khiển từng tốc độ độ chính xác cao. Trên cơ sở đó, hệ thống điều khiển quá trình ăn mòn điện hóa gia công rãnh xoắn nòng pháo được xây dựng theo sơ đồ sau: Hệ thống pha dung dịch Hệ thống ổn định nhiệt độ dung dịch Máy tính điều khiển RS485 Hệ thống điều khiển dòng điện ăn mòn Hệ thống điều khiển chuyển động của ca tốt Hình 2. Sơ đồ hệ thống điều khiển quá trình ăn mòn điện hóa. Trong đó:  Hệ thống pha dung dịch: sử dụng cân định lượng, bơm khuấy và các thiết bị phụ trợ nhằm mục đích tạo ra hỗn hợp dung dịch theo yêu cầu của bài toán đầu vào;  Hệ thống ổn định nhiệt độ dung dịch: sử dụng hệ thống làm lạnh, nóng nước; bơm nước vào ra để ổn định nhiệt độ. Hệ thống có sử dụng các sensor đo nhiệt độ;  Hệ thống điều khiển dòng điện ăn mòn: sử dụng các van bán dẫn công suất, thiết bị biến đổi điện áp AC/DC và các sensor đo dòng điện, điện áp để ổn định dòng điện;  Hệ thống điều khiển chuyển động của ca tốt: sử dụng động cơ servo có điều khiển tốc độ để ổn định tốc độ dịch chuyển của ca tốt độ chính xác cao để đảm bảo độ sâu ăn mòn của 62 N. V. Điển, N. Q. Mạnh, N. V. Hậu, “Nghiên cứu thiết kế … sử dụng công nghệ điện hóa .”
Nghiên cứu khoa học công nghệ rãnh xoắn. Hệ thống vít me con trượt để chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động thẳng;  Máy tính: dùng để tính toán các tham số theo yêu cầu của bài toán đầu vào để tính ra các tham số cho các hệ thống chấp hành trong quá trình làm việc; thống kê, lưu số liệu của phiên làm việc. Các thông số về mật độ dòng điện, điện thế, tốc độ dịch chuyển của catot được cài đặt theo từng loại nòng súng pháo khác nhau, nhóm nghiên cứu đưa ra sơ đồ nguyên lý như sau: - + Hình 3. Sơ đồ Hệ thống tự động gia công điện hóa rãnh xoắn Nòng súng pháo. 1-Dung dịch điện hóa; 2-Đầu nối dung dịch; 3-Nòng AO-18; 4-Catot điện cực; 5-Nguồn điện; 6- Tiếp điểm dương; 7-Buồng chứa dung dịch; 8-Gối đỡ; 9-Cán catot; 10-Tiếp điểm âm; 11-Động cơ secvo quay;12-Hộp giảm tốc; 13-Động cơ secvo tịnh tiến; 14-Trục Vitme; 15-Máy bơm nước. Quá trình hoạt động của thiết bị như sau: - Lắp nòng vào đồ gá và kẹp chặt; - Lắp đai của dây dẫn điện vào nòng và kẹp chặt; - Lắp catốt và vị trí chuẩn bị làm việc; - Tiến hành bật và chạy hệ thống gia công điện hóa. Các thông số về mật độ dòng điện, điện thế, tốc độ dịch chuyển của catot được cài đặt theo từng loại nòng súng pháo khác nhau theo bảng hiện thị dưới đây: Thông số dòng điện  Thời gian bơm dung dịch  Thời gian bơm chạy khi gia công xong  Tốc độ dịch chuyển catot  Tổng thời gian gia công  Trên cơ sở các nghiên cứu trên đã chọn ra được thông số công nghệ để gia công rãnh xoắn nòng pháo AO-18 30mm là: Mật độ dòng điện: Ia= 14,9A/cm2; Điện thế: U= 1221,5V; Áp suất dung dịch: P=6at; Nhiệt độ dung dịch: T0=30370C; Tốc độ dịch chuyển của Catốt: 15mm/phút, tổng thời gian điện hóa 2,5 giờ. Các thông số cơ bản của nòng pháo 30mm và yêu cầu kỹ thuật cơ bản: Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 72, 04 - 2021 63
Hóa học & Môi trường Cỡ nòng: 30mm; Chiều dài nòng: 1492mm; Chiều dài phần có rãnh xoắn của nòng: 1460mm; Số rãnh xoắn: 16; Bước xoắn: 715±10mm; Độ rộng của rãnh (âm tuyến): 3,5mm; Độ sâu của rãnh: 0,45mm. Hình ảnh lỗ Nòng A0-18 sau khi gia công điện hóa. Yêu cầu kỹ thuật chế tạo nòng: Phôi nòng trước gia công điện hóa phải tiến hành kiểm tra vết nứt bằng máy dò từ lực. Thân nòng pháo không được phép có vết nứt. Sau khi gia công rãnh xoắn xong phải dùng thước hình sao để kiểm tra độ ôvan của lòng nòng trên toàn bộ chiều dài phần có khương tuyến. Cứ cách 100mm kiểm tra một vị trí. Ở mỗi vị trí phải kiểm tra cả 16 rãnh. Độ ô van cho phép không quá 0,05mm. Kết quả nghiên cứu đã ứng dụng thành công nòng nòng pháo AO-18 nhóm nghiên cứu đã tiếp tục thay đổi thông số và catot áp dụng gia công: * Nòng súng phóng lựu M79 như sau: Mật độ dòng điện: Ia= 14,9A/cm2; Điện thế: U= 1521,5V; Áp suất dung dịch: P=6at; Nhiệt độ dung dịch: T0=30370C; Catot tĩnh, thời gian điện hóa: 103 giây. Cỡ nòng: 40mm; Chiều dài nòng: 356mm; Chiều dài phần có rãnh xoắn của nòng: 305,5mm; Số rãnh xoắn: 6; Bước xoắn: 1200±5mm; Độ rộng của rãnh (dương tuyến): 6,4mm; Độ sâu của rãnh: 0,25mm. * Nòng súng phóng lựu Nòng AGS-17: Mật độ dòng điện: Ia= 14,9A/cm2; Điện thế: U= 1221,5V; Áp suất dung dịch: P=6at; Nhiệt độ dung dịch: T0=30370C; Tốc độ dịch chuyển của Catốt: 15,5mm/phút, tổng thời gian điện hóa 30 phút; Cỡ nòng: 30mm; Chiều dài nòng: 300mm; Chiều dài phần có rãnh xoắn của nòng: 278mm; Số rãnh xoắn: 16; Bước xoắn: 750±10mm; Độ rộng của rãnh (âm tuyến): 4mm; Độ sâu của rãnh: 0,45mm. Kết quả nghiên cứu đã ứng dụng thành công công nghệ gia công điện hóa nòng nòng pháo AO-18 và nòng M79, nòng AGS-17 được kiểm tra tĩnh về độ ôvan của lòng nòng trên toàn bộ chiều dài phần có khương tuyến, kích thước âm tuyến và đã được bắn nghiệm thu đặt yêu cầu về chất lượng đặt ra. 4. KẾT LUẬN Nhóm nghiên cứu đã ứng dụng thành công công nghệ 4.0 vào việc gia công rãnh xoắn các loại nòng súng pháo bằng công nghệ điện hóa với độ chính xác cao. Điều khiển bằng các động cơ servo gắn hộp số điều khiển từng tốc độ độ. Hệ thống vít me con trượt để chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động thẳng. Hệ thống cấp dung dịch điện hóa tự động, kiểm tra nồng độ dung dịch trong giới hạn cho phép. Nhóm nghiên cứu tiếp tục triển khai ứng dụng công nghệ gia công điện hóa vào gia công khoan lỗ sâu, ứng dụng cho các chi tiết có lỗ chiều dài 2m đến 5m, 64 N. V. Điển, N. Q. Mạnh, N. V. Hậu, “Nghiên cứu thiết kế … sử dụng công nghệ điện hóa .”
Nghiên cứu khoa học công nghệ mà công nghệ cắt gọt cơ khí là công nghệ cổ điển có nhược điểm là năng suất thấp và độ chính xác không cao. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Hoàng Nguyên Khôi, Báo cáo kết quả đề tài cấp Viện: “Hoàn thiện công nghệ gia công điện hóa rãnh xoắn nòng súng AGS-17 bằng phương pháp điện hóa”, Viện Vũ khí, 2003. 2. Học Viện Kỹ Thuật quân sự, “Nguyên lý thiết kế vũ khí có nòng”, Hà Nội, 2003. 3. В.П Смеленцев, “технология Электрохимической обработки внутренних поверхностей”, Москва, 1978. 4. В.П Любимоб, “Приспособление для Электрофизической и Электрохимической обработки”, Москва, 1988. 5. Б.А Голобачёв, “Электрохимичекая обработка деталей сложной формы”, Москва, 1969. 6. Д.Л Мороз, “Электрохимическая обработка металлов”, Москва,1969. 7. Л.Я Либоь, “Установки подачи Электролита при Электрохимической обработке”, Москва, 1981. ABSTRACT MACHINERY USING EC TECHNOLOGY FOR PROCESSING THE RIFLE OF DIFFERENT TYPES OF BARREL SUCH The electrochemical (EC) method based on the principle of anode solubility is a common machining method in developed countries. The moonth of rifle surface using EC machining is two levels higher than that of mechanical one. The accuracy of the rifles dimensions in the whole barrel length is higher as well. The cost of making cathode is 5 to 10 times cheaper than mechanical cutting tools. Its productivity is much higher than mechanical processing, too. However, this method requies complex calculation and technological parameters adjustment and the cathode requires high accuracy in making. We then have built an EC processing system using automation technology which can adjust the parameters for different types of barrels. Keywords: Electrochemical; Rifle; Technology 4.0; Machining. Nhận bài ngày 13 tháng 7 năm 2020 Hoàn thiện ngày 03 tháng 12 năm 2020 Chấp nhận đăng ngày 12 tháng 4 năm 2021 Địa chỉ: 1Viện Vũ khí/Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng; 2 Bộ môn Quân sự võ thuật/Học viện Cảnh sát nhân dân. * Email: cokhipt@gmail.com. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 72, 04 - 2021 65

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.