Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc cắt tới cơ chế mòn dụng cụ pcbn sử dụng tiệntinh thép 9xc qua tôi

  • Số trang: 24 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 25 |
  • Lượt tải: 0
hoangtuavartar

Đã đăng 24898 tài liệu

Mô tả:

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP --------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA VẬN TỐC CẮT TỚI CƠ CHẾ MÒN DỤNG CỤ PCBN SỬ DỤNG TIỆNTINH THÉP 9XC QUA TÔI Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số : 11120611008 Học viên : NGUYỄN THỊ THANH VÂN Ngƣời hƣớng dẫn Khoa học: PGS.TS. PHAN QUANG THẾ THÁI NGUYÊN - 2009 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Họ và tên học viên : NGUYỄN THỊ THANH VÂN Giáo viên hƣớng dẫn : PGS.TS. PHAN QUANG THẾ Tên đề tài : Nghiên cứu ảnh hƣởng của vận tốc cắt tới cơ chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua tôi. Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Ngày giao đề tài : Ngày hoàn thành : Khoa đào tạo Ngƣời hƣớng dẫn sau đại học khoa học Ts Nguyễn Văn PGS.TS Phan Quang Hùng Thế Học viên KS. Nguyễn Thị Thanh Vân LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin trân trọng cảm ơn: Thầy giáo PGS.TS Phan Quang Thế - Thầy hướng dẫn khoa học của tôi về sự định hướng đề tài, sự hướng dẫn tận tình của Thầy trong việc tiếp cận và khai thác các tài liệu cũng như những chỉ bảo trong quá trình tôi làm thực nghiệm và viết luận văn. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới: Thầy giáo ThS. Lê Viết Bảo – Cô giáo ThS. Nguyễn Thị Quốc Dung đã tạo điều kiện hết sức thuận lợi cho tôi được tiến hành thí nghiệm tại xưởng sản xuất và trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn cán bộ phụ trách phòng thí nghiệm Quang phổ khoa Vật lý trường ĐHSP Thái Nguyên; cán bộ phòng kỹ thuật và xưởng Nhiệt luyện công ty phụ tùng số 1; cán bộ, nhân viên xưởng cơ khí nơi tôi tiến hành thực nghiệm; cán bộ phòng thí nghiệm khoa cơ khí – ĐHKTCN đã dành cho tôi những điều kiện thuận lợi nhất, giúp tôi hoàn thành nghiên cứu của mình. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn Trường Cao đẳng nghề Cơ điện-Luyện kim Thái Nguyên nơi tôi đang công tác đã tạo điều kiện cho tôi được học tập nâng cao trình độ, mở mang kiến thức. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè, đồng nghiệp đã ủng hộ, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. Thái Nguyên, tháng 4 năm 2009 Học viên Nguyễn Thị Thanh Vân MỤC LỤC Lời cảm ơn Mụclục Danh mục các ký hiệu Danh mục các chữ viết tắt Danh mục các hình vẽ và đồ thị Danh mục các bảng biểu PHẦN MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Nội dung nghiên cứu 2 3. Phƣơng pháp nghiên cứu. 3 4. Dự định kết quả 3 CHƢƠNG I : BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA QUẢ TRÌNH CẮT 4 VÀ MÒN DỤNG CỤ 1.1. Bản chất vật lý 4 1.1.1. Quá trình cắt và tạo phoi 4 1.1.2. Đặc điểm quá trình tạo phoi khi tiện cứng 11 1.2. Lực cắt khi tiện 14 1.2.1. Lực cắt khi tiện và các thành phần lực cắt 14 1.2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến lực cắt khi tiện 18 1.2.2.1. Ảnh hƣởng của vận tốc cắt 18 1.2.2.2. Ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao và chiều sâu cắt 20 1.2.2.3. Ảnh hƣởng của vât liệu gia công 20 1.2.2.4. Ảnh hƣởng của vật liệu làm dao và đặc điểm của vật 21 liệu CBN khi tiện cứng 1.2.2.5. Ảnh hƣởng của bán kính đỉnh dao r 23 1.2.2.6. Ảnh hƣởng của mòn dụng cụ cắt 24 1.3. Nhiệt cắt 24 1.3.1. Khái niệm chung 24 1.3.2. Trƣờng nhiệt độ 29 1.3.3. Quá trình phát sinh nhiệt 32 1.3.3.1. Nhiệt trong vùng biến dạng thứ nhất 32 1.3.3.2. Nhiệt trên mặt nƣớc (QAC) và trƣờng nhiệt độ 33 1.3.3.3. Nhiệt trên mặt tiếp xúc giữa mặt sau và bề mặt gia công 34 (QAD) và trƣờng nhiệt độ 1.3.3.4. Ảnh hƣởng của vận tốc cắt tới nhiệt cắt và trƣờng nhiệt 35 độ trong dụng cụ 1.4. Kết luận 36 1.5. Mòn dụng cụ cắt 37 1.5.1. Dạng mòn 37 1.5.2. Các cơ chế mòn cơ bản của dụng cụ cắt 41 1.5.2.1 Mòn do dính 42 1.5.5.2. Mòn do hạt mài 43 1.5.5.3. Mòn do khuếch tán 44 1.5.2.4. Mòn do ôxy hóa 45 1.6. Mòn dụng cụ PCBN 45 CHƢƠNG II : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ MÒN 54 DỤNG CỤ PCBN VÀ NHÁM BỀ MẶT 2.1. Thí nghiệm 54 2.1.1. Yêu cầu đối với hệ thống thí nghiệm 54 2.1.2. Mô hình thí nghiệm 54 2.1.3. Thiết bị thí nghiệm 55 2.1.3.1. Máy 55 2.1.3.2. Dao 55 2.1.3.3. Phôi 56 2.1.3.4. Chế độ cắt 57 2.1.3.5. Thiết bị đo nhám bề mặt 58 2.1.3.6. Thiết bị phân tích bề mặt và kim tƣơng 58 2.2. Trình tự thí nghiệm 58 2.3. Kết quả thí nghiệm 59 2.3.1. Tƣơng tác ma sát giữ a phoi và mặt trƣớc 59 2.3.2. Tƣơng tác ma sát giữa phoi và mặt sau dụng cụ 64 2.3.3. Kết luận 64 2.4. Mòn dụng cụ PCBN và nhám bề mặt 64 2.4.1. Phân tích thí nghiệm 64 2.4.2. Kết quả thí nghiệm mòn dụng cụ PCBN 65 2.4.3. Thảo luận kết quả 69 2.4.4. Kết luận 71 CHƢƠNG III: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ẢNH 72 HƢỞNG CỦA VẬN TỐC CẮT ĐẾN CƠ CHẾ MÒN DỤNG CỤ PCBN 3.1. Nghiên cứu thực nghiệm 72 3.2. Thí nghiệm 72 3.2.1. Thiết bị thí nghiệm và dụng cụ đo 72 3.2.2. Trình tự thí nghiệm 73 3.3. Kết quả thí nghiệm 73 3.4. Phân tích kết quả thí nghiệm 78 3.5. Phƣơng trình hồi quy 80 3.6. Kết luận 84 CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN CHUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP 85 NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI 4.1. Kết luận chung 85 4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu tiếp theo 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT a: chiều dày lớp kim loại bị cắt ap: chiều dày phoi Kf: mức độ biến dạng của phoi Kbd: mức độ biến dạng của phoi trong miền tạo phoi Kms: mức độ biến dạng của phoi do ma sát với mặt trƣớc của dao : góc trƣợt r: bán kính mũi dao  (hay  n) : góc trƣớc của dao Pz (hay Pc): lực tiếp tuyến khi tiện Py (hay Pp): lực hƣớng kính khi tiện Px: lực chiều trục khi tiện S: lƣợng chạy dao (mm/vòng) t: chiều sâu cắt (mm) V: vận tốc cắt (m/phút) Q: tổng nhiệt lƣợng sinh ra trong quá trình cắt QAB = Q1: nhiệt sinh ra trên mặt phẳng trƣợt QAC = Q2: nhiệt sinh ra trên mặt trƣớc QAD = Q3: nhiệt sinh ra trên mặt sau Qphoi: nhiệt truyền vào phoi Qdao: nhiệt truyền vào dao Qmôi trƣờng: nhiệt truyền vào môi trƣờng Qphôi: nhiệt truyền vào phôi KAB: ứng suất cắt trung bình trong miền biến dạng thứ nhất As: diện tích của mặt phẳng cắt Vs: vận tốc của vật liệu cắt trên mặt phẳng cắt kt: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu gia công β: hệ số phân bố nhiệt từ mặt phẳng trƣợt vào phôi và phoi c: nhiệt dung riêng ρ: tỷ trọng của vật liệu RT: hệ số nhiệt khi cắt Ф: góc tạo phoi γm: tốc độ biến dạng của các lớp phoi gần mặt trƣớc δt: chiều dày của vùng biến dạng thứ hai K: hệ số thẩm nhiệt ΔFc, ΔFt: áp lực tiếp tuyến và pháp tuyến trên vùng mòn mặt sau Fcf, Ftf: lực cắt tiếp tuyến và pháp tuyến đo khi mòn dao VBave: chiều cao trung bình của vùng mòn mặt sau τs: ứng suất tiếp trên vùng mòn mặt sau Kc, Kt: các hệ số thực nghiệm µ: hệ số ma sát trên vùng ma sát thông thƣờng của mặt trƣớc µf: hệ số ma sát trên mặt sau b: hệ số truyền nhiệt θo: nhiệt cắt Cl: hệ số phụ thuộc vào điều kiện gia công u: số mũ biểu thị ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến nhiệt cắt φ: góc nghiêng chính φ1: góc nghiêng phụ Vw: thể tích mòn mặt sau Vcr: thể tích mòn mặt trƣớc KB, KF, KT: các kích thƣớc vùng mòn mặt trƣớc hs: độ mòn giới hạn Ra, Rz: độ nhám bề mặt khi tiện DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đồ miền tạo phoi .......................................................... 5 Hình 1.2: Miền tạo phoi.................................................................... 6 Hình 1.3: Miền tạo phoi ứng với vận tốc cắt khác nhau .................. 8 Hình 1.4: Tính góc trƣợt  ...... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.5: Quan hệ giữa vận tốc cắt và biến dạng của phoi . Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.6: Quan hệ giữa bán kính mũi dao r và biến dạng của phoi ....................................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.7: Ba giai đoạn hình thành phoi khi tiện thép 100Cr6 với ....................................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. V = 100 m/p; s = 0,1mm/v; t = 1mm; môi trƣờng cắt khô. . Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.8: Dạng của phoi trong mối liên hệ với độ cứng của phôi ....................................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. và vận tốc cắt ................. Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.9: Hệ thống lực cắt khi tiệnLỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.10: Mối quan hệ giữa lực cắt và chiều dài cắt khi tiện thép thấm Các bon, Ni tơ tôi cứng đến 60 HRC bằng dao PCBN ............................. Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. với  = - 6o và  = 0o. ... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.11: Ảnh hƣởng của vận tốc cắt tới lực cắt...... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.12: Cấu trúc tế vi của hai loại mảnh dao (BZN6000 – 92% CBN – High CBN) và (BZN8100 – 70% CBN – Low CBN) [13]. ....................................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.13: Ảnh hƣởng của bán kính đỉnh dao tới lực cắt ... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.14: ....................................................................................... 28 (a) Sơ đồ hƣớng các nguồn nhiệt..................................................... 28 (b) Ba nguồn nhiệt và sơ đồ truyền nhiệt trong cắt kim loại. ......... 28 Hình 1.15 : Tỷ lệ % nhiệt truyền vào phoi, phôi, dao và môi trƣờng ......................................................................................................... 29 phụ thuộc vào vận tốc cắt 6 .......................................................... 29 Hình 1.16: Trƣờng nhiệt độ khi tiện ............................................... 30 Đƣờng nét liền: Đƣờng đẳng nhiệt; đƣờng nét đứt: Dòng nhiệt.Dòng nhiệt vuông góc với đƣờng đẳng nhiệt. ........................................... 30 Hình 1.17: Sự phân bố nhiệt độ khi tiện trên mặt phân cách phoi dụng cụ............................................................................................. 31 Hình 1.18: Đƣờng cong thực nghiệm của Boothroyd ........ Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. để xác định tỷ lệ nhiệt () truyền vào phôi 11.. Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.19: Sơ đồ phân bố ứng suất trên mặt sau mònLỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.20 : Ảnh hƣởng của vận tốc cắt tới nhiệt độ cắt .... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. 1. Thép austenit mangan 2. Thép Cacbon 3. Gang 4. Nhôm ... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.21: Các dạng mòn phần cắt của dụng cụ khi tiện.... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.22: Quan hệ giữa một số dạng mòn của dụng cụ .... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.23: Các thông số đặc trƣng cho mòn mặt trƣớc ................. 41 và mặt sau – ISO3685 [19] .............................................................. 41 Hình 1.24: Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn .... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. khi cắt liên tục (a) và cắt gián đoạn (b) [23] ....... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.25: Sơ đồ mòn mặt trƣớc và sau của mảnh dao PCBN .. Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. trên mặt cắt ngang [15] .. Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.26: Hình ảnh biến dạng dẻo lƣỡi cắt [12] ....... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. (V = 250m/p, S = 0,1mm/v, t = 0,125mm, r = 3,2mm, lƣỡi cạnh viền) ............................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.27: Hình ảnh mòn mặt sau dao BZN 8100 và BZN6000 [13] ....................................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.28: Vùng tƣơng tác giữa vật liệu gia công và vật liệu dụng cụ [16]. ................................ Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.29: Sơ đồ đơn giản về quá trình mòn dính trên vùng có lớp đọng của vật liệu gia công [13] Lỗi! Thẻ đánh dấu không đƣợc xác định. Hình 1.30: Độ cứng tế vi của một số loại các bít ở nhiệt độ 20oC [15]. .................................................................................................. 51 Hình 2.1. Mô hình thí nghiệm…………………………................................54 Hình 2.2. Máy tiện CNC - HTC 2050………………………………………55 Hình 2.3. Mảnh dao PCBN sử dụng trong nghiên cứu ……………………..56 Hình 2.4. Thân dao MTENN 2020 K16 N………………………………...56 Hình 2.5. Cấu trúc kim cƣơng của thép 9XC sử dụng trong thí nghiệm……57 Hình 2.6. Hình ảnh mặt trƣớc của mảnh dao PCBN khi cắt với vận tốc cắt 180m/p chụp trên kính hiển vi điện tử……………………………………… 60 Hình 2.7. Hình ảnh phóng to vùng vật liệu gia công dính trên mặt trƣớc của dụng cụ khi cắt với vận tốc cắt 180m/p…………………………………..... 61 Hình 2.8: Hình ảnh mặt trƣớc của mảnh dao PCBN chụp trên kính ......................................................................................................... 63 hiển vi điện tử............................................................................... 63 a. Khi cắt với vận tốc cắt 160 m/p sau khi tiện 12,36 phút ....... 63 b. Khi cắt với vận tốc cắt 140 m/p sau khi tiện 19,72 phút ....... 63 Hình 2.9: ......................................................................................... 66 (a): Hình ảnh mòn mặt trƣớc của mảnh dao PCBN sau khi tiện 2,61 phút với các vết biến dạng dẻo bề mặt. ............................... 66 (b): Hình ảnh phóng to của (a). .................................................... 66 (c): Mòn mặt trƣớc của mảnh dao PCBN sau khi tiện 12,36 phút cho thấy bề mặt bị mòn rất ghồ ghề. ............................................ 66 (d): Hình ảnh cơ chế mòn mặt trƣớc với sự bóc tách của các lớp vật liệu dụng cụ do dính - mỏi. .................................................... 66 Hình 2.10: ....................................................................................... 67 (a) Mòn mặt sau của mảnh dao PCBN sau khi tiện 7,69 phút cho thấy vật liệu gia công dính trên vùng mòn tƣơng đối phẳng. ...... 67 (b) Ảnh mòn mặt sau, sau 10,09 phút gia công. .......................... 67 (c) Ảnh phóng to vật liệu gia công bám lên vùng mòn mặt sau (b). ...................................................................................................... 67 (d) Góc mòn bên trái của (b). ....................................................... 67 Hình 2.11: ....................................................................................... 68 (a) Mòn mặt sau của mảnh dao PCBN sau khi tiện 12,36 phút cho thấy hình ảnh gồ ghề của vùng mòn. ........................................... 68 (b) Hình ảnh phóng to của (a). ..................................................... 68 Hình 3.1: Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến độ nhám ....................... 73 Hình 3.2. Đồ thị quan hệ giữa vận tốc cắt và nhám Ra, Rz…………………75 Hình 3.3: Ảnh vùng mòn mặt sau của mảnh dao PCBN cắt với vận tốc cắt: .............................................................................................. 75 (a): v1 = 180 m/p sau 7,69 phút ................................................ 75 (b): v2 = 160 m/p sau 12,36 phút .............................................. 75 (c): v3 = 140 m/p sau 19,72 phút .............................................. 75 Hình 3.4: ......................................................................................... 76
- Xem thêm -