Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Giáo dục - Đào tạo Cao đẳng - Đại học Khảo sát mòn dao khi bôi trơn, làm mát quá trình phay bằng dầu nano...

Tài liệu Khảo sát mòn dao khi bôi trơn, làm mát quá trình phay bằng dầu nano

.PDF
85
175
67

Mô tả:

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LÊ VĂN THIỆN KHẢO SÁT MÒN DAO KHI BÔI TRƠN, LÀM MÁT QUÁ TRÌNH PHAY BẰNG DẦU NANO LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Thái Nguyên, tháng 3 năm 2018 2 MỤC LỤC Trang Mục lục 1 Lời cam đoan 3 Danh mục các bảng số liệu 4 Bảng các ký hiệu và chữ viết tắt 5 Danh mục các hình vẽ, đồ thị, ảnh chụp 6 Lời nói đầu 8 Chương 1: Tổng quan về quá trình cắt – mòn dao thép gió khi phay 11 1.1. Quá trình phay và phay rãnh 11 1.1.1 Khái niệm về quá trình phay 11 1.1.2 Quá trình cắt khi phay 12 1.1.3 Các chuyển động cơ bản khi phay 16 1.1.4. Các thành phần của lớp bề mặt bị cắt khi phay 16 1.1.5. Các thành phần lực cắt và công suất cắt khi phay 21 1.2. Mòn và tuổi bền của dụng cụ 23 1.2.1 Khái niệm chung về mòn 23 1.2.2 Các cơ chế mòn của hai bề mặt trượt tương đối 24 1.2.3 Mòn dụng cụ và cách xác định 27 1.2.4 Quy luật mòn của dụng cụ cắt 30 Chương 2: Ảnh hưởng của dung dịch bôi trơn làm nguội tới các thông 31 số cơ bản của quá trình phay 2.1 Sơ lược về bôi trơn làm nguội khi gia công cắt gọt 31 2.2 Dung dịch bôi trơn làm nguội quá trình cắt gọt kim loại 31 2.2.1 Yêu cầu đối với dung dịch trơn nguội 31 2.2.2 Các loại dung dịch bôi trơn làm nguội dùng trong gia công cắt gọt 32 2.2.3 Cách sử dụng dung dịch trơn nguội khi phay 36 2.3 Các phương pháp bôi trơn – làm nguội 2.3.1. Phương pháp bôi trơn – làm nguội tưới tràn 39 39 3 2.3.2 Phương pháp gia công khô 40 2.3.3. Phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu 41 2.4 Ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tới quá trình phay sử dụng dao thép 42 gió 2.4.1 Ảnh hưởng đến nhiệt cắt 42 2.4.2 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến lực cắt 44 2.4.3 Ảnh hưởng đến mòn và tuổi bền dụng cụ cắt 44 2.4.4. Ảnh hưởng đến chiều cao nhấp nhô bề mặt 45 Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của dầu Emusil có trộn bột Al2O3 47 vào dầu Emusil khi phay rãnh sử dụng dao phay thép gió 3.1 Đặt vấn đề 47 3.2 Hệ thống thí nghiệm 48 3.2.1 Trang thiết bị thí nghiệm 48 3.2.2 Chế độ công nghệ 51 3.3 Thiết kế thí nghiệm Taguchi 62 3.3.1 Xây dựng ma trận thí nghiệm 63 3.3.2 Chỉ tiêu đánh giá 65 3.3.3 Phân tích kết quả 66 3.4 Xử lý kết quả và phân tích 69 3.4.1 Kết quả thí nghiệm 69 3.4.2 Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát tới lượng mòn mặt sau 70 3.4.3 Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát tới độ nhám bề mặt gia công 75 3.5 Kết luận 79 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 PHỤ LỤC 85 4 LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Lê Văn Thiện Học viên lớp cao học khóa K17 - Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên. Hiện đang công tác tại Nhà máy Z131/Tổng cục CNQP/BQP. Tôi xin cam đoan những kết quả có được trong luận văn là do bản thân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS. Hoàng Vị. Ngoài thông tin trích dẫn từ các tài liệu tham khảo đã được liệt kê, các kết quả và số liệu thực nghiệm là do tôi thực hiện và chưa được công bố trong bất cứ công trình nào khác. Thái Nguyên, tháng 3 năm 2018 Người thực hiện Lê Văn Thiện 5 DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU TT 1 2 Số bảng 1 1 Phụ lục Nội dung Trang 1 Phiếu báo kết quả đo độ dẫn nhiệt của các dung dịch dầu của Trung tâm phát triển công nghệ cao/Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam 86 2 Phiếu kết quả phân tích kiểm tra mật độ hạt trong dầu của Viện Hóa học công nghiệp Việt Nam 87 3 1 3 4 1 4 5 1 5 Phiếu báo kết quả thử nghiệm, thí nghiệm đo độ nhớt dung dịch ở các nhiệt độ khác nhau của Nhà máy Z131/Tổng cục CNQP Phiếu báo kết quả thử nghiệm, thí nghiệm đo độ nhớt dung dịch của Nhà máy Z131/Tổng cục CNQP Văn bản cho phép thực hiện thí nghiệm đề tài tại Nhà máy Z131/Tổng cục CNQP 88 89 90 Ghi chú 6 BẢNG CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiÖu V hoặc n S t, B, a Tên các đại lượng Chuyển động chính Chuyển động chạy dao Chiều sâu, chiều rộng và chiều dày cắt Sz, Sv, Sph Lượng chạy dao răng, vòng và phút Vc Vận tốc cắt R Lực cắt tổng ψ Góc tiếp xúc P, f Lực cắt, tiết diện ngang η , Kn, M Hiệu suất của máy, hệ số quá tải tức thời, mô men xoắn Q Lượng mòn trên một đơn vị chiều dài quãng đường trượt N Số lượng giá trị được kiểm tra Giá trị trung bình của các kết quả kiểm tra Ai Giá trị tại mức i của thí nghiệm. NK Số lượng kiểm tra tại trạng thái i. T Tổng giá trị kiểm tra. F Hệ số Fisher S/N Tỷ số tín hiệu nhiễu 7 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ - ẢNH CHỤP TT 1 2 3 4 5 6 7 8 Hình 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1.9 1.10 1.11 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 Nội dung Trang 12 Quá trình hình thành phoi 13 Các dạng phoi khi gia công cắt gọt kim loại 17 Góc tiếp xúc khi phay bằng dao phay mặt đầu, dao phay ngón 18 Phay không đối xứng bằng dao phay mặt đầu, dao phay ngón 19 Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay ngón, dao phay mặt đầu 20 Các phương pháp phay 21 Khi phay bằng dao phay trụ răng thẳng Sơ đồ thể hiện các khả năng tương tác của hạt mài với bề 26 mặt của vật liệu, vết mòn và mặt cắt ngang của nó. 28 Các dạng mòn phần cắt của dụng cụ 29 Các thông số đặc trưng cho mòn mặt trước và mặt sau 30 Quan hệ giữa độ mòn và thời gian làm việc của dao 33 Các phần tử hoà tan trong nước 33 Các phần tử tích tụ khối và phần tử hoà tan trong nước 34 Các phân tử hoà tan dưới dạng thể sữa 35 Các phân tử hoà tan trong hợp chất hoá học 35 Các phần tử hoà tan trong hợp chất dầu 37 Dẫn dung dịch vào hai mặt bên dao phay 37 Dẫn dung dịch vào mặt trước và mặt sau dao phay 38 Dẫn dung dịch vào tất cả các lưỡi cắt Gia công bằng phương pháp tưới tràn trên máy phay 40 Phương pháp gia công khô trên máy phay 41 Gia công bằng phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu Các vùng sinh nhiệt chủ yếu khi tiện Máy phay vạn năng X63W/1 Thiết kế dao phay chi tiết loa phụt Dao phay chi tiết loa phụt phục vụ cho thí nghiệm Phôi hoàn chỉnh phục vụ cho thí nghiệm Sản phẩm sau khi phay rãnh Máy khuấy dung dịch Dung dịch 0,1% Al2O3 Dung dịch 0,2% Al2O3 42 43 49 50 51 52 53 55 56 56 8 TT 32 33 34 35 36 Hình 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 37 3.14 38 3.15 39 3.16 40 3.17 41 42 3.18 3.19 43 3.20 44 3.21 45 3.22 46 3.23 47 3.24 48 3.25 49 3.26 50 3.27 51 3.28 52 3.29 53 3.30 54 3.31 Nội dung Trang Dung dịch 0,3% Al2O3 Dung dịch 0,5% Al2O3 Dung dịch 1,0% Al2O3 Dung dịch 2,0% Al2O3 Thiết bị đo độ nhớt TV250, xuất xứ Hà lan Biểu đồ kết quả đo độ nhớt (cSt) ở 400C, 600C, 800C, 1000C của dầu bôi trơn làm mát khi trộn bột nano Al2O3 Biểu đồ kết quả đo độ dẫn nhiệt (W.m/K) của dầu emusil khi trộn bột nano Al2O3 Đo độ nhám sản phẩm Thiết lập các thông số trong mô hình thí nghiệm TAGUCHI Phay rãnh loa phụt Mẫu sản phẩm và dao sau khi phay Giá trị trung bình của lượng mòn mặt sau và mức độ ảnh hưởng của các thông số Ảnh hưởng tới giá trị trung bình của lượng mòn mặt sau Ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ hạt và vận tốc cắt tới lượng mòn mặt sau Tỷ số S/N trung bình của lượng mòn mặt sau và mức độ ảnh hưởng của các thông số Ảnh hưởng của các thông số tới tỷ số S/N của lượng mòn mặt sau Ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ hạt nano và vận tốc cắt tới tỷ số S/N của lượng mòn mặt sau răng cắt Giá trị độ nhám trung bình và mức độ ảnh hưởng của các thông số Ảnh hưởng của các thông số tới giá trị độ nhám trung bình Ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ hạt nano và vận tốc cắt tới giá trị độ nhám trung bình Tỷ số S/N của độ nhám trung bình và mức độ ảnh hưởng của các thông số Ảnh hưởng của các thông số tới tỷ số S/N của độ nhám trung bình Ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ hạt nano và vận tốc cắt tới tỷ số S/N của độ nhám trung bình 57 58 58 59 60 61 62 66 69 69 70 71 72 73 73 74 75 75 76 77 78 78 79 9 LỜI NÓI ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài: Dung dịch trơn nguội đã được sử dụng rộng rãi trong quá trình gia công cắt gọt nhằm làm giảm nhiệt cắt, bôi trơn, di chuyển phoi ra khỏi vùng cắt và bảo vệ sự ăn mòn. Phương pháp này vẫn đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu với các hướng chủ yếu: nâng cao hiệu quả của bôi trơn làm nguội, tiết kiệm dung dịch trơn nguội, đảm bảo cho máy móc, thiết bị hoạt động ổn định, giảm chi phí bảo dưỡng, nâng cao tuổi thọ sử dụng và độ tin cậy của chúng. Tìm các chất phụ gia nhằm nâng cao hoạt tính của dung dịch trơn nguội. Nghiên cứu các loại dung dịch trơn nguội mới ít độc hại, thân thiện với môi trường... Điều này đã đặt ra việc tìm tòi các giải pháp nhằm đáp ứng tốt nhất các yêu cầu nêu trên. Một trong những giải pháp đó là sử dụng dầu Nano để bôi trơn, làm mát quá trình phay. Theo các tài liệu đã công bố về bôi trơn làm mát trong gia công cắt gọt thì nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của mòn dao khi bôi trơn, làm mát quá trình phay bằng dầu Nano chưa được nghiên cứu nhiều. Chính vì vậy tác giả đã chọn đề tài “Khảo sát mòn dao khi bôi trơn, làm mát quá trình phay bằng dầu Nano”, góp phần hoàn thiện bổ sung kiến thức lý thuyết cũng như cải thiện và nâng cao hiệu quả sản xuất nói chung và tại Nhà máy Z131 nói riêng. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu và khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ hạt nano tới mòn dao khi bôi trơn, làm mát quá trình phay bằng dầu Nano để bước đầu dự đoán được tỷ lệ và cỡ hạt nano hợp lý bổ xung vào dầu nano nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình phay. 3. Dự kiến kết quả đạt được - Đưa ra thông số kỹ thuật của dầu Nano dùng cho bôi trơn làm mát. - So sánh được lượng mòn mặt sau dao và lực cắt khi sử dụng dầu nano với khi không sử dụng. 10 - Xác định được tỷ lệ và cỡ hạt hợp lý khi trộn bột Nano vào dầu công nghiệp. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Kết quả của đề tài sẽ làm rõ ảnh hưởng của việc sử dụng dầu nano tới mòn dao khi bôi trơn, làm mát quá trình phay bằng dầu Nano. Đưa ra giải pháp kỹ thuật bôi trơn làm nguội mới trong gia công cắt gọt. - Kết quả thực nghiệm của đề tài hoàn toàn có thể triển khai vào sản xuất nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình gia công chế tạo chi tiết máy và sản xuất công nghiệp. 5. Phương pháp nghiên cứu Với mục đích nghiên cứu ứng dụng dầu Nano vào phay, tác giả chọn phương pháp nghiên cứu là kết hợp nghiên cứu lý thuyết với nghiên cứu thực nghiệm trong đó nghiên cứu thực nghiệm là cơ bản. Nghiên cứu lý thuyết tổng quan các vấn đề liên quan đến gia công trong phay cứng từ đó định hướng cho nghiên cứu về mòn, cơ chế mòn dao. Nghiên cứu thực nghiệm để xác định được ảnh hưởng của mòn dao khi bôi trơn, làm mát quá trình phay bằng dầu Nano từ đó so sánh được hiệu quả gia công khi sử dụng dầu Nano so với gia công sử dụng dầu bôi trơn làm mát (Emulsi). 6. Các công cụ cần thiết cho nghiên cứu - Sử dụng dầu công nghiệp BW Cool EX-8500V, dao phay, bột Nano. - Máy móc, thiết bị của Nhà máy Z131/TCCNQP, Viện Hàn lâm khoa học Việt Nam, Viện hóa học công nghiệp Việt Nam và một số đơn vị để thực hiện khảo sát, thử nghiệm … 7. Nội dung nghiên cứu của luận văn Ngoài lời nói đầu, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính gồm 3 chương và phần kết luận chung Chương 1: Tổng quan về quá trình cắt – mòn dao thép gió khi phay Chương 2: Ảnh hưởng của dung dịch bôi trơn làm nguội tới các thông số cơ bản của quá trình phay Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của dầu Emusil có trộn bột Al2O3 vào dầu Emusil khi phay rãnh sử dụng dao phay thép gió Phần Kết luận chung 11 8. Lời cảm ơn: Luận văn này đối với Tôi là một cơ hội lớn để rèn luyện khả năng thực hiện một đề tài phục vụ thực tiễn sản xuất dựa trên cơ sở các lý thuyết khoa học và công nghệ. Luận văn này được hoàn thành là nhờ có rất nhiều sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của cá nhân và tập thể. Lời cảm ơn sâu sắc nhất Tôi xin gửi đến giáo viên hướng dẫn khoa học, thầy giáo PGS.TS. Hoàng Vị đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Tôi xin cám ơn Ban giám hiệu, phòng Đào tạo sau đại học, các thầy cô giáo trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập. Tôi xin chân thành cảm ơn sự động viên khích lệ của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp trong suốt thời gian tôi học tập và làm luận văn. Thái Nguyên, tháng 3 năm 2018 Người thực hiện Lê Văn Thiện 12 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CẮT – MÒN DAO THÉP GIÓ KHI PHAY 1.1 Quá trình phay và phay rãnh 1.1.1 Khái niệm về quá trình phay Phay là một phương pháp gia công cắt đi một lớp kim loại (hay còn gọi là lượng dư gia công để tạo thành phoi) trên bề mặt của phôi để được chi tiết có hình dáng, kích thước, độ chính xác, độ bóng theo yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ. Quá trình đó được thực hiện trên các máy phay. Phay là phương pháp gia công kim loại, có độ chính xác không cao hơn cấp 3-4 và độ bóng không hơn cấp 6, là một trong những phương pháp gia công đạt năng suất cao nhất. Bằng phương pháp phay người ta có thể gia công mặt phẳng, định hình phức tạp, rãnh then, cắt đứt, gia công mặt tròn xoay, trục then hoa, cắt ren, bánh răng… Phay có thể dùng để gia công tinh, gia công lần cuối để đạt được độ bóng, độ chính xác cao, dễ cơ khí hoá, tự động hoá, cho năng suất cao, dùng trong sản xuất đơn chiếc, sản xuất hàng loạt và hàng khối. Số lượng nguyên công gia công cắt gọt đạt tới 60% - 70% công việc gia công cơ khí thì nguyên công phay cũng chiếm một tỷ lệ lớn. Máy phay có số lượng nhiều, chiếm tỷ lệ lớn và giữ một vị trí quan trọng trong các Nhà máy, Phân xưởng cơ khí. Dao phay là loại dụng cụ cắt có nhiều lưỡi, trong quá trình cắt ngoài những đặc điểm giống quá trình cắt khi tiện, còn có những đặc điểm sau: - Dao phay có một số lưỡi cắt cùng tham gia cắt, nên năng suất cắt khi phay cao hơn khi bào. - Lưỡi cắt của dao phay làm việc không liên tục, cùng với khối lượng thân dao phay thường lớn nên điều kiện truyền nhiệt tốt. - Diện tích cắt khi phay thay đổi, do đó lực cắt thay đổi gây rung động trong quá trình cắt. - Do lưỡi cắt làm việc gián đoạn, gây va đập và rung động, nên khả năng tồn tại lẹo dao ít. 13 1.1.2 Quá trình cắt khi phay Quá trình cắt kim loại thực chất là sử dụng dụng cụ hình chêm để hớt đi một lớp kim loại từ phôi. Lực tác dụng sinh ra do sự tương tác giữa dụng cụ cắt và phôi, đối với phương pháp phay thì sự tương tác đó là chuyển động quay của dao phay và sự cản trở lại chuyển động quay của phôi. Như vậy, lực tác dụng phải đủ lớn để tạo ra trong kim loại bị cắt một ứng suất lớn hơn sức bền của vật liệu gia công (khả năng liên kết giữa các tinh thể kim loại), đồng thời phải thắng được lực cản do ma sát trong quá trình gia công bao gồm: - Ma sát giữa các tinh thể kim loại khi trượt lên nhau; - Ma sát giữa phoi và mặt trước của dao trong quá trình tạo phoi; - Ma sát giữa bề mặt đã gia công với mặt sau của dao. Quá trình hình thành phoi đã được nhiều tác giả như: Trent, Wright [15], Zorev N.N và các đồng nghiệp [16], Doyle E.D [17], nghiên cứu với nhiều cách tiếp cận khác nhau. Tất cả các nghiên cứu đó đều kết luận rằng khi chịu tác dụng của lực, kim loại bị biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo rồi biến dạng phá huỷ. Hình 1.1 Quá trình hình thành phoi [13] Khi quá trình cắt xảy ra, trước tiên là các tinh thể kim loại bị dồn ép (nén), khi lực tác dụng vượt quá giới hạn bền của vật liệu thì các tinh thể kim loại bị trượt lên nhau và tách ra khỏi vật gia công tạo thành phoi. Quá trình biến dạng đó xảy ra trong một vùng mà ta có thể gọi là vùng tạo phoi (giới hạn bởi đường cong OA, OE, 14 hình 1.1) [13]. Trong vùng này có những mặt trượt OA, OB, OC, OD, OE. Vật liệu gia công trượt theo những mặt đó, các tinh thể kim loại bị xếp chồng lên nhau. Tuỳ theo cấu trúc của vật liệu gia công, chế độ cắt mà có thể tạo ra phoi vụn, phoi xếp hay phoi dây. Như vậy, kết quả của biến dạng kim loại là tách ra khỏi phôi một phần vật liệu, phần còn lại chính là chi tiết gia công. Tuy nhiên, do vùng biến dạng của kim loại xảy ra ở cả phần vật liệu giữ lại (phía dưới điểm O) nên bề mặt chi tiết sau khi gia công có tính chất khác hẳn trước khi gia công và thường có độ cứng cao hơn. Hiện tượng đó chính là hiện tượng biến cứng lớp bề mặt. Ngoài ra trong vùng cắt còn có rất nhiều hiện tượng vật lý khác xảy ra mà ta sẽ nghiên cứu cụ thể ở các phần sau. Quá trình cắt kim loại khi phay về nguyên tắc không khác quá trình cắt khi tiện. Ở đây tập trung nghiên cứu một số hiện tượng xảy ra trong quá trình cắt. Lớp kim loại được cắt gọi là phoi, có thể có nhiều dạng khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện gia công. Theo giáo sư I.A.Time thì phoi có các dạng sau đây: Phoi dây, phoi xếp và phoi vụn. - Phoi vụn: Là phoi tồn tại ở dạng hạt, thường nhận được khi gia công vật liệu có tính dẻo thấp như gang, đồng thau, hình 1.2a. Hình 1.2 Các dạng phoi khi gia công cắt gọt kim loại [13] Quá trình biến dạng của vật liệu trong vùng cắt thường không qua giai đoạn biến dạng dẻo (vì các vật liệu đó có tính dẻo rất thấp). Khi cắt tạo thành phoi vụn thì có một số đặc điểm như: Chiều cao nhấp nhô bề mặt không cao, tính chất lớp bề mặt ít thay đổi, lực cắt không ổn định, ít gây mất an toàn [13]. 15 - Phoi xếp: Là phoi tồn tại ở dạng đoạn ngắn, mặt dưới của phoi (mặt tiếp xúc với mặt trước của dao) nhẵn, mặt trên xù xì như răng cưa. Dạng phoi này thường có khi gia công vật liệu dẻo như thép có lượng các bon thấp, được gia công với chiều dày cắt lớn, vận tốc cắt không cao, hình 1.2b. Khi cắt tạo thành phoi xếp có một số đặc điểm: Chiều cao nhấp nhô bề mặt không cao lắm, bề mặt chi tiết gia công bị biến dạng dẻo nên có tính chất cơ lý khác một ít so với tính chất của vật liệu gia công. Phoi xếp thu được sau khi gia công thép, có độ cứng cao hơn độ cứng của vật liệu gia công từ 2÷3 lần. Điều đó chứng tỏ vật liệu đã được hoá bền ở mức độ cao. - Phoi dây: Là phoi tồn tại ở dạng dây dài, bề dày không lớn. Tuỳ theo vật liệu gia công, hình dáng hình học đầu dao và chế độ công nghệ mà phoi tồn tại ở dạng dây dài hay xoắn lò xo. Dạng phoi này thường có khi gia công vật liệu có tính dẻo với tốc độ cắt cao, hình 1.2c. Khi cắt hình thành phoi dây có đặc điểm: Chiều cao nhấp nhô bề mặt gia công cao, lực cắt đơn vị nhỏ và ít thay đổi. Tuy nhiên cần chú ý tìm biện pháp bẻ phoi vì phoi dây đặc biệt là dây dài rất dễ gây mất an toàn [14]. Khi gia công các vật liệu có tính dẻo cao như thép và nhôm, trên mặt trước của dao (ngay gần mũi dao) thường xuất hiện những lớp kim loại có cấu trúc khác hẳn so với cấu trúc của phoi và vật liệu gia công. Lớp kim loại này bám rất chắc vào dao và tham gia cắt gọt như một mũi dao vì nó có độ cứng rất cao. Hiện tượng này còn được gọi là hiện tượng lẹo dao (built up edge). Hiện tượng lẹo dao được phân tích xem xét dưới nhiều góc độ khác nhau nhưng đều có điểm thống nhất chung về nguyên lý hình thành. Khi cắt, do nhiệt phát sinh nên một lớp mỏng kim loại nằm giữa mặt trước của dao và mặt dưới của phoi bị nóng chảy; lớp kim loại này hầu hết chuyển động theo phoi ra ngoài. Tuy nhiên, do bề mặt dao không tuyệt đối nhẵn nên có lực ma sát cản trở chuyển động đó làm cho nó di chuyển chậm lại và trong một điều kiện nhất định, khi lực cản lớn hơn lực liên kết giữa lớp kim loại đó với phoi thì nó bị giữ lại bám rất chắc vào mũi dao gây ra hiện tượng lẹo dao [13]. Chiều cao của lớp kim loại bám trên bề mặt càng ngày càng lớn nhưng nó không tồn tại mãi 16 mà đến một lúc nào đó nó lại bị cuốn theo phoi ra ngoài, tiếp tục hình thành lớp kim loại bám tiếp theo. Hiện tượng lẹo dao hình thành trong quá trình cắt có ưu điểm bảo vệ đầu mũi dao và làm tăng khả năng thoát phoi (do góc trước của dao được tăng lên). Tuy nhiên, sự xuất hiện lẹo dao lúc gia công có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình gia công và chất lượng bề mặt chi tiết. Lẹo dao làm thay đổi các thông số hình học của dụng cụ cắt (góc cắt) do đó làm tăng lực cắt. Lực cắt thay đổi, kéo theo các ảnh hưởng khác như tăng nhiệt cắt và rung động. Do đó, mọi biện pháp để hạn chế sự xuất hiện của lẹo dao khi gia công tinh sẽ là yếu tố rất quan trọng nhằm nâng cao chất lượng chi tiết gia công. Để khử lẹo dao, cần phải mài bóng mặt trước của dao thật cẩn thận hoặc thay đổi tốc độ cắt (thường thường tăng tới 30m/phút hoặc cao hơn), đồng thời cũng có thể sử dụng dung dịch trơn nguội trong từng điều kiện gia công cụ thể. - Sự co rút phoi: Trong quá trình cắt phoi bị biến dạng và ngắn hơn so với phần chi tiết được cắt ra. Hiện tượng phoi bị ngắn theo chiều dài được gọi là sự co rút của phoi theo chiều dài. Thể tích của kim loại khi bị biến dạng thực tế không thay đổi. Vì vậy, trong khi chiều dài của phoi giảm thì diện tích tiết diện ngang của phoi tăng. Diện tích tiết diện ngang của phoi tăng được gọi là sự co rút của phoi theo chiều ngang. - Hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt: Trong quá trình cắt chi tiết gia công, dụng cụ cắt và phoi bị nung nóng. Khi tăng tốc độ cắt, đặc biệt là khi cắt các phoi mỏng, nhiệt độ trong vùng cắt sẽ tăng tới 600oC. Nếu tốc độ cắt tiếp tục tăng, trong nhiều trường hợp phoi cắt sẽ bị nung nóng tới 900oC (màu đỏ sáng). Nhiệt độ ở vùng cắt tăng là do có hiện tượng cơ năng chuyển thành nhiệt năng trong quá trình cắt. Nhiệt cắt xuất hiện bằng sự chuyển đổi từ công cắt, gần như tất cả công cần thiết trong quá trình cắt đều biến thành nhiệt trừ công biến dạng đàn hồi và công kín (tổng của hai loại công này nhỏ, không vượt quá 5%), phần còn lại chuyển thành nhiệt trong quá trình cắt. Khoảng 97 - 98% công suất cắt biến thành nhiệt. Khi sử dụng dung dịch trơn nguội thì thông thường nhiệt độ cắt giảm nhanh vì ngoài tác 17 dụng làm nguội, dung dịch còn có tác dụng bôi trơn làm giảm ma sát trong quá trình cắt. Hiệu quả làm nguội càng lớn thì nhiệt cắt càng giảm nhiều. 1.1.3 Các chuyển động cơ bản khi phay Chuyển động cơ bản là các chuyển động để thực hiện quá trình cắt gọt, hình thành các bề mặt chi tiết gia công, bao gồm: - Chuyển động chính (chuyển động cắt): là chuyển động chủ yếu thực hiện quá trình cắt tạo ra phoi, ký hiệu là V hoặc n. Chuyển động chính khi phay là chuyển động quay tròn của dao phay được truyền dẫn qua trục chính. - Chuyển động chạy dao S là chuyển động để thực hiện quá trình cắt tiếp tục và cắt hết chiều dài chi tiết. Đó là chuyển động dọc, ngang hoặc thẳng đứng của bàn máy phay có gá phôi. Chúng thường vuông góc với trục dao. 1.1.4. Các thành phần của lớp bề mặt bị cắt khi phay Các thông số của yếu tố cắt và chế độ cắt khi phay bao gồm chiều sâu lớp cắt to, lượng chạy dao S, vận tốc cắt V, chiều sâu phay t, chiều rộng phay B, chiều dày cắt a. Khi phay các yếu tố này ảnh hưởng đến tuổi bền của dao, chất lượng bề mặt gia công, công suất cắt và năng suất cắt. - Chiều sâu cắt to: Chiều sâu cắt là kích thước lớp kim loại được cắt đi ứng với một lần chuyển dao, đo theo phương vuông góc với bề mặt gia công (mm). - Lượng chạy dao S: Được phân làm 3 loại: + Lượng chạy dao răng Sz: là lượng dịch chuyển của bàn máy (mang chi tiết gia công) sau khi dao quay được một góc răng (mm/răng). + Lượng chạy dao vòng Sv: là lượng dịch chuyển của bàn máy khi dao quay được một vòng (mm/vòng). Sv= Sz.Z (1-1) + Lượng chạy dao phút Sph: là lượng dịch chuyển của bàn máy sau thời gian 1 phút (mm/phút). Sph= Sz.Zn (1-2) Tốc độ cắt: Tốc độ cắt khi phay được biểu diễn: (1-3) (1-4) 18 Dấu (+) ứng với trường hợp phay nghịch, dấu (-) ứng với trường hợp phay thuận. Trong đó: Vn= π.D.n/1000 (m/phút) (1-5) Vs= SzZn(mm/phút) (1-6) Thực tế giá trị Vs rất nhỏ so với Vn khi tính toán chế độ cắt người ta thường bỏ qua lượng Vs, khi đó công thức 1-3 có dạng: Vc= Vn= π.D.n/1000 (m/phút) (1-7) - Chiều sâu phay t Chiều sâu phay là kích thước lớp kim loại được cắt đi, đo theo phương vuông góc với trục của dao phay ứng với góc tiếp xúc ψ Khi phay rãnh bằng dao phay ngón thì chiều sâu phay bằng đường kính dao, khi phay bề mặt vuông góc thì chiều sâu phay bằng chiều sâu cắt to. - Chiều rộng phay B Chiều rộng phay là kích thước lớp kim loại được cắt theo phương chiều trục của dao phay. Khi phay bằng dao phay ngón thì chiều rộng phay bằng chiều sâu rãnh, khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu thì chiều rộng phay bằng chiều sâu cắt to (B = to). - Góc tiếp xúc ψ Là góc ở tâm của dao chắn cung tiếp xúc t giữa dao và chi tiết. Khi phay bằng dao phay trụ, dao phay ngón, dao phay đĩa và dao phay định hình góc tiếp xúc được tính theo công thức sau: ( 1- 8) Hình 1.3: Góc tiếp xúc khi phay bằng dao phay mặt đầu, dao phay ngón 19 Khi phay đối xứng bằng dao phay mặt đầu thì: (1-9) Khi phay không đối xứng bằng bằng dao phay mặt đầu, dao phay ngón thì: (1-10) Hình 1.4: Phay không đối xứng bằng dao phay mặt đầu, dao phay ngón - Chiều dày cắt a khi phay Chiều dày cắt khi phay là một trong những yếu tố quan trọng của quá trình phay. Chiều dày cắt khi phay là khoảng cách giữa hai vị trí kế tiếp của quỹ đạo chuyển động của một điểm trên lưỡi cắt ứng với lượng chạy dao răng Sz. Coi gần đúng quỹ đạo chuyển động tương đối của lưỡi cắt là đường tròn, do đó chiều dày cắt a được đo theo phương đường kính của dao. Trong qúa trình phay, chiều dày cắt a biến đổi từ trị số amin đến amax hoặc từ amax đến amin tuỳ theo phương pháp phay. 20 Hình 1.5 Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay ngón, dao phay mặt đầu Chiều dày cắt tại điểm C: aC = AC Gần đúng, coi ΔACB vuông tại C, ta có Công thức tổng quát: (1-11) Với là góc tiếp xúc tức thời giữa đường vuông góc với mặt gia công và bán kính tại điểm tiếp xúc của đỉnh răng dao với chi tiết gia công. Do góc thay đổi từ 0 đến nên aC cũng thay đổi theo Với ψ = 00 có a = amin = 0. Với ψ = φ có amax = SZ . sinφ Vì chiều dày cắt a thay đổi từ a =0 đến amax = SZ . sinφ nên diện tích cắt và lực cắt cũng bị thay đổi theo.
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan