Tài liệu Mòn và tuổi bền dụng cụ cắt

  • Số trang: 89 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 101 |
  • Lượt tải: 0
bangnguyen-hoai

Đã đăng 3509 tài liệu

Mô tả:

Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 2 Chuyên ngành: Công nghệ CTM LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn bộ luận văn này do chính bản thân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Quốc Tuấn. Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định. Người thực hiện Phạm Văn Hiển Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 3 Chuyên ngành: Công nghệ CTM MỤC LỤC Nội dung Trang Trang 1 1 Lời cam đoan 2 Mục lục 3 Danh mục các bảng số liệu 7 Danh mục các hình vẽ, đồ thị, ảnh chụp. 10 Phần mở đầu 15 1. Tính cấp thiết của đề tài 16 2. Mục đích nghiên cứu 16 3. Đối tƣợng nghiên cứu 16 4. Phƣơng pháp nghiên cứu 16 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 5.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài 16 5.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài CHƢƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ DAO PHAY CẦU 17 1.1. Khả năng ứng dụng của dao phay cầu. 17 1.2. Nhám bề mặt khi gia công bằng dao phay cầu 18 1.3. Các dạng dao phay cầu 19 1.3.1. Dao phay cầu liền khối 19 1.3.1.1. Dao phay cầu liền khối không phủ 20 1.3.1.2. Dao phay cầu liền khối phủ 20 a. Dạng 1: Dao có lƣỡi cắt trên cả phần trụ và phần cầu. 20 b. Dạng 2: Dao chỉ có lƣỡi cắt trên phần cầu 25 1.3.2. Dao cầu ghép mảnh 26 1.4. Thông số hình học của dao phay cầu. 35 1.5. Đặc điểm quá trình cắt của dao phay cầu 35 1.5.1. Vận tốc cắt khi phay 35 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 4 Chuyên ngành: Công nghệ CTM 1.5.2. Điều kiện để tránh cắt ở đỉnh dao 37 1.5.3. Sự hình thành phoi và thông số hình học của phoi khi phay bằng dao phay cầu 1.6. Kết luận chƣơng 1 39 41 CHƢƠNG 2: MÒN VÀ TUỔI BỀN DỤNG CỤ CẮT 43 2.1. Mòn dụng cụ cắt 43 2.1.1. Khái niệm chung về mòn 43 2.1.2. Mòn dụng cụ cắt: 44 2.1.2.1. Các dạng mòn của dụng cụ cắt 45 a. Mòn mặt sau 45 b. Mòn mặt trƣớc 45 c. Mòn đồng thời mặt trƣớc và mặt sau 46 d. Cùn lƣỡi cắt 46 2.1.2.2. Các cơ chế mòn của dụng cụ cắt 46 a. Mòn do cào xƣớc 47 b. Mòn do dính 48 c. Mòn do hạt mài 48 d. Mòn do khuếch tán 49 e. Mòn do ôxy hoá 50 f. Mòn do nhiệt 50 2.1.3. Mòn của dụng cụ phủ bay hơi 50 2.1.4. Cách xác định mòn dụng cụ cắt 51 2.1.5. Ảnh hƣởng của mòn dụng cụ đến chất lƣợng bề mặt gia công 53 2.1.6. Mòn của dao phay cầu phủ 53 2.2. Tuổi bền dụng cụ cắt 54 2.2.1. Khái niệm chung về tuổi bền của dụng cụ cắt 54 2.2.2. Các nhân tố ảnh hƣởng đến tuổi bền của dụng cụ cắt 55 2.2.2.1. Ảnh hƣởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dụng cụ cắt 55 2.2.2.2. Vai trò của lớp phủ cứng trong việc tăng tuổi bền của dụng cụ 56 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 5 Chuyên ngành: Công nghệ CTM 2.2.3. Phƣơng pháp xác định tuổi bền dụng cụ cắt 58 2.2.4. Tuổi bền của dao phay cầu phủ 60 2.3. Kết Luận chƣơng 2 61 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN TUỔI BỀN CỦA DAO PHAY CẦU 10 PHỦ TiAlN KHI GIA CÔNG THÉP HỢP KIM CR12MOV 3.1. Sơ lƣợc về thép hợp kim 62 3.2. Cơ sở xác định tuổi bền của dao bằng thực nghiệm. 64 3.2.1. Lựa chọn chỉ tiêu xác định tuổi bền của dao 64 3.2.2. Độ nhám bề mặt và phƣơng pháp đánh giá 65 3.2.2.1. Độ nhám bề mặt 66 3.2.2.2. Phƣơng pháp đánh giá độ nhám bề mặt 67 3.3. Thiết kế thí nghiệm. 68 3.3.1. Các giới hạn của thí nghiệm 68 3.3.2. Mô hình thí nghiệm 69 3.3.3. Mô hình toán học 69 3.3.4. Điều kiện thí nghiệm 70 3.3.4.1.Máy. 70 3.3.4.2. Dao. 71 3.3.4.3. Phôi. 71 3.3.4.4. Dụng cụ đo kiểm. 72 3.4. Thực nghiệm để xác định tuổi bền của dao phay cầu 10 phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim CR12MOV. 72 3.4.1. Nội dung: 72 3.4.2. Các thông số đầu vào của thí nghiệm: 72 3.4.3. Thực nghiệm xác định tuổi bền: 73 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 6 Chuyên ngành: Công nghệ CTM 3.4.3.1. Tính các hệ số của phƣơng trình hồi quy 75 3.4.3.2. Kiểm định các tham số aj 76 3.4.3.3. Kiểm định sự phù hợp của mô hình 77 3.4.3.4. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa v, s và tuổi bền dao khi t = 0,5 mm 78 3.4.3.5. Một số hình ảnh chụp lƣỡi cắt của dao khi gia công. 78 3.5. Kết luận chƣơng 3 85 CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 86 4.1. Kết luận 86 4.2. Một số kiến nghị. 86 Tài liệu tham khảo 88 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 7 Chuyên ngành: Công nghệ CTM DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU TT Bảng số 1 Bảng 1.1 2 Bảng 1.2 Nội dung Trang Trích bảng thông số kích thƣớc của dao phay cầu kiểu 1 ký kiệu BZD25G hãng Missubishi Nhật Bản Trích bảng thông số kích thƣớc của dao phay cầu kiểu 1 ký kiệu GLB2000SF hãng Sumitomo 22 23 - Nhật Bản 3 Bảng 1.3 Trích bảng thông số kích thƣớc của dao phay cầu kiểu 1 ký kiệu VC-2XLB hãng Missubishi 24 Trích bảng thông số kích thƣớc của dao phay 4 Bảng 1.4 cầu kiểu 1 ký kiệu GSBN 2 hãng Sumitomo - 25 Nhật Bản Trích bảng thông số kích thƣớc của dao chỉ có 5 Bảng 1.5 lƣỡi cắt trên phần cầu ký kiệu BNBP 2 R hãng 27 Sumitomo - Nhật Bản Trích bảng thông số kích thƣớc thân dao ký 6 Bảng 1.6 hiệu SRFHSMW, SRFHSLW ghép một mảnh 28 cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản Trích bảng thông số kích thƣớc mảnh dao ký 7 Bảng 1.7 hiệu SRFT vật liệu VP10MF, VP15TF dùng cho 29 dao một mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản Trích bảng thông số kích thƣớc thân dao ký 8 Bảng 1.8 hiệu WBMF 1000 ghép một mảnh cắt hãng 30 Sumitomo - Nhật Bản Trích bảng thông số kích thƣớc mảnh dao ký 9 Bảng 1.9 hiệu ZPGU vật liệu ACZ 120 dùng cho dao một 30 mảnh cắt hãng Sumitomo-Nhật Bản 10 Bảng 1.10 Trích bảng thông số kích thƣớc thân dao ký Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM 8 hiệu TRM4 ghép nhiều mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản Trích bảng thông số kích thƣớc mảnh dao ký hiệu UPE45, UPE50, UPM40, UPM50, 11 Bảng 1.11 UPM50P0, UPM40P1, UPM50P1 vật liệu 32 VP15TF, GP20M, AP20M dùng cho dao nhiều mảnh cắt hãng Mitssubishi -Nhật Bản Trích bảng thông số kích thƣớc thân dao ký 12 Bảng 1.12 hiệu BES ghép nhiều mảnh cắt hãng Sumitomo 33 - Nhật Bản Trích bảng thông số kích thƣớc mảnh dao ký 13 Bảng 1.13 hiệu BEST dùng cho dao nhiều mảnh cắt hãng 33 Sumitomo -Nhật Bản Trích bảng thông số kích thƣớc thân dao ký 14 Bảng 1.14 hiệu SRM ghép nhiều mảnh cắt hãng 35 Mitssubishi - Nhật Bản Trích bảng thông số kích thƣớc mảnh dao ký hiệu SRG40C, SRG50C, SRG50E, SRG50E, 15 Bảng 1.15 APMT1604PDER-M2, APMT1604PDER-H2 35 dùng cho dao nhiều mảnh cắt hãng Mitssubishi Nhật Bản 16 Bảng 3.1 17 Bảng 3.2 18 Bảng 3.3 19 Bảng 3.4 20 Bảng 3.5 Các giá trị Ra, Rz và chiều dài chuẩn l ứng với các cấp độ nhám bề mặt Thông số kỹ thuật cơ bản của máy Thành phần các nguyên tố hoá học thép CR12MOV Giá trị tính toán giá trị thông số chế độ cắt v,s cho thực nghiệm Bảng quy hoạch và kết quả thực nghiệm xác Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 67 71 72 74 74 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 9 Chuyên ngành: Công nghệ CTM định tuổi bền của dao 21 Bảng 3.6 22 Bảng 3.7 Bảng kết quả đo độ nhám theo thời gian và chế độ cắt Bảng kết quả tính toán giá trị (yi- ŷ i )2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 75 78 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM 10 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ - ẢNH CHỤP TT Hình Nội dung Trang 1 Hình 1.1 Phay mặt cong phức tạp bằng dao phay cầu 19 2 Hình 1.2 Sự hình thành bề mặt khi gia công bằng dao phay cầu 20 Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao phay cầu 3 Hình 1.3. (a) kiểu 1 ký kiệu BZD25G hãng Missubishi - Nhật 22 Bản Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao phay cầu 4 Hình 1.3. (b) kiểu 1 ký kiệu BLG2000SF hãng Sumitomo - 23 Nhật Bản 5 Hình 1.4. (a) Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao phay cầu kiểu 2 ký kiệu VC-2XLB hãng Missubishi - Nhật 24 Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao phay cầu 6 Hình 1.4. (b) kiểu 2 ký kiệu GSBN 2 hãng Sumitomo - Nhật 25 Bản Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao chỉ có 7 Hình 1.5 lƣỡi lƣỡi cắt trên phần cầu ký hiệu BNBP 2 R của 26 hãng SUMITOMO - Nhật Bản Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký 8 Hình 1.6. (a) hiệu SRFHSMW, SRFHSLW và mảnh ghép ký hiệu SRFT vật liệu VP10MF, VP15TF của dao 28 một mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký 9 Hình 1.6. (b) hiệu WBMF 1000 và mảnh ghép ký hiệu ZPGU vật liệu ACZ 120 của dao một mảnh cắt 29 hãng Sumitomo- Nhật Bản 10 Hình 1.6. (c) Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký hiệu TRM4 và mảnh ghép ký hiệu UPE45,UPE50, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 31 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 11 Chuyên ngành: Công nghệ CTM UPM40, UPM50, UPM50P0, UPM40P1, UPM50P1 vật liệu VP15TF, GP20M, AP20M của dao ghép nhiều mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký 11 Hình 1.6. (d) hiệu BES và mảnh ghép ký hiệu BEST của dao 2 32 mảnh cắt hãng Sumitomo - Nhật Bản 12 Hình 1.6. (e) Hình dạng của thân dao ký hiệu SRMdùng để ghép nhiều mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản 33 Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký hiệu SRM và mảnh ghép ký hiệu SRG40C, 13 Hình 1.6. (f) SRG50C, SRG50E, SRG50E, APMT1604PDER-M2, 34 APMT1604PDER-H2 của dao nhiều mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản 15 Hình 1.7 Thông số hình học cơ bản của dao phay cầu 36 16 Hình 1.8 Thông số tính vận tốc cắt của dao phay cầu 37 17 Hình 1.9. a 39 18 Hình 1.9. b 19 Hình 1.10. a 20 Hình 1.10. b 21 Hình 1.11 Phƣơng thức chuyển dao khi phay bằng dao phay cầu chuyển dao từ dƣới lên. Phƣơng thức chuyển dao khi phay bằng dao phay cầu chuyển dao từ trên xuống. Hình chiếu bằng của phoi khi dao tiến lên với một số giá trị θy (0o, 15o, 30o, 45o, 60o, 75o) Hình chiếu bằng của phoi khi dao tiến xuống với một số giá trị θy (0o, 15o, 30o, 45o, 60o, 75o) Cơ chế tạo phoi 22 Hình 1.12 23 Hình 1.13 Tiết diện của phoi phụ thuộc vào góc 42 24 Hình 1.14 Hình ảnh của phoi khi không có biến dạng 42 25 Hình 2.1 Mòn mặt sau 46 Thông số hình học của phoi khi phay bằng dao phay cầu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 39 39 40 41 41 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM 12 26 Hình 2.2 Mòn mặt trƣớc 46 27 Hình 2.3 Mòn đồng thời mặt trƣớc và mặt sau 47 28 Hình 2.4 Cùn lƣỡi cắt 47 29 Hình 2.5 30 Hình 2.6 31 Hình 2.7 Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn khi cắt liên tục Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn khi cắt gián đoạn Sơ đồ thể hiện 3 giai đoạn mòn mặt trƣớc của dụng cụ thép gió phủ TiN 48 48 52 Quan hệ giữa một số dạng mòn của dụng cụ hợp 32 Hình 2.8 33 Hình 2.9 kim cứng với thể tích Vc .t10,6 , trong đó V tính bằng m/ph; t1 tính bằng mm/vg Các thông số đặc trƣng cho mòn mặt trƣớc và mặt sau – ISO3685 53 54 Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến mòn mặt trƣớc và mặt sau của dao thép gió S 12-1-4-5 dùng tiện thép AISI C1050, với t = 2mm. Thông số hình học của 34 Hình 2.10 dụng cụ: =80, =100, =40, =900, = 600, r=1mm, 57 thời gian cắt T =30 phút [4]. Quan hệ V.T-V và V.T.a khi cắt thép 40Cr bằng 35 Hình 2.11 dao T15K6 với hs = 0,6 mm.(1) s = 0,037 mm/v: (2) s = 0,3 mm/v 58 (3) s = 0,1 mm/v; (4) s = 0,5 mm/v. 36 Hình 2.12 (a) Quan hệ tuổi bền của dao thép gió phủ PVD theo vận tốc cắt dao tiện dùng để phay thép cácbon tôi cải thiện. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 59 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 13 Chuyên ngành: Công nghệ CTM Quan hệ tuổi bền của dao thép gió phủ PVD theo 37 Hình 2.12 (b) vận tốc cắt dao phay mặt đầu dùng để phay thép 59 cácbon tôi cải thiện. 38 Hình 2.13 Quan hệ giữa thời gian, tốc độ và độ mòn của dao 60 39 Hình 2.14 Quan hệ giữa tốc độ cắt V và tuổi bền T của dao 60 40 Hình 2.15 Quan hệ giữa V và T (đồ thị lôgarit) 61 41 Hình 3.1 42 Hình 3.2 Đồ thị thể hiện quan hệ giữa lƣợng mòn và thời gian Độ nhám bề mặt 65 66 Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa vận tốc cắt v, lƣợng chạy dao s với tuổi bền của dao phay cầu 43 Hình 3.3 10 phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim 79 CR12MOV qua tôi đạt độ cứng 40 – 45 HRC khi chiều sâu cắt không đổi t = 0,5 mm. 44 Hình 3.4 45 Hình 3.5. a 46 Hình 3.5.b 47 Hình 3.6.a 47 Hình 3.6.b 48 Hình 3.6.b 49 Hình 3.7.a 50 Hình 3.7.b Hình ảnh đỉnh dao khi chƣa gia công Hình ảnh đỉnh dao sau 3 phút khi gia công với v = 50 (m/phút), s = 0,1(mm/ răng) Hình ảnh đỉnh dao sau 6,0 phút khi gia công với v = 50 (m/phút), s = 0,1(mm/ răng) Hình ảnh đỉnh dao sau 3,5 phút khi gia công với v = 110 (m/phút), s = 0,1(mm/ răng) Hình ảnh đỉnh dao sau 4,5 phút khi gia công với v = 110 (m/phút), s = 0,1(mm/ răng) Hình ảnh đỉnh dao sau 4,5 phút khi gia công với v = 110 (m/phút), s = 0,1(mm/ răng) Hình ảnh đỉnh dao sau 4,0 phút khi gia công với v = 50 (m/phút), s = 0,3(mm/ răng) Hình ảnh đỉnh dao sau 5,0 phút khi gia công với v = 50 (m/phút), s = 0,3(mm/ răng) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 79 80 80 81 81 82 82 83 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 51 Hình 3.8.a 52 Hình 3.8.b 53 Hình 3.9.a 54 Hình 3.9.b 55 Hình 3.10 14 Chuyên ngành: Công nghệ CTM Hình ảnh đỉnh dao sau 3,0 phút khi gia công với v = 110 (m/phút), s = 0,3(mm/ răng) Hình ảnh đỉnh dao sau 4,1 phút khi gia công với v = 110 (m/phút), s = 0,3(mm/ răng) Hình ảnh đỉnh dao sau 6,1 phút khi gia công với v = 80 (m/phút), s = 0,2(mm/ răng) Hình ảnh đỉnh dao sau 6,0phút khi gia công với v = 80 (m/phút), s = 0,2(mm/ răng) Hình ảnh phôi sau khi gia công Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 83 83 84 79 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 15 Chuyên ngành: Công nghệ CTM PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật nói chung và đặc biệt là công nghệ vật liệu nói riêng. Đã góp phần vào việc nghiên cứu và chế tạo nhiều chủng loại dụng cụ cắt với vật vùng cắt có nhiều tính năng ưu việt. Một trong những ứng dụng mang tính phổ biến trong lĩnh vực gia công cắt gọt đó là vật liệu dụng cụ được phun, phủ để làm tăng khả năng cắt gọt của chúng. Với những dụng cụ cắt có kết cấu phức tạp, việc chế tạo khó khăn thì ứng dụng đó là một trong những giải pháp mang tính đột phá. Dao phay đầu cầu phủ TiAlN là một loại dụng cụ như vậy. Có thể nói rằng sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ khuôn, mẫu đã góp phần tạo nên sự linh hoạt và hiệu quả trong lĩnh vực cơ khí chế tạo. Trong việc chế tạo khuôn thì thép hợp kim CR12MOV là một trong những loại vật liệu điển hình. Ngoài ra vật liệu này còn được dùng để chế tạo nhiều dạng chi tiết khác nhau phục vụ trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội. Thực tế việc gia công thép hợp kim CR12MOV bằng dao phay đầu cầu phủ TiAlN là một giải pháp đang được rất nhiều nhà máy, cơ sở sản xuất áp dụng để gia công nhiều dạng bề mặt phức tạp. Trước đây những bề mặt phức tạp này được gia công bằng các phương pháp không truyền thống như là: Gia công bằng điện hoá, gia công bằng xung điện, gia công bằng siêu âm nhưng những phương pháp này có một số nhược điểm: Giá thành đầu tư cao, năng suất gia công thấp. Quá trình cắt bằng dao phay cầu có cơ chế gia công rất phức tạp vì lưỡi cắt của dao phay được bố trí trên mặt cầu. Trong đó có thể nhận thấy rằng đỉnh dao là nơi có điều kiện cắt gọt khốc liệt nhất, cơ chế cắt gọt phức tạp nhất, mòn dao diễn ra nhanh nhất. Nhưng trong nhiều trường hợp không thể tránh được hiện tượng đỉnh dao tham ra cắt. Vì vậy, một trong nhưng vấn đề cần được nghiên cứu để có thể khai thác hiệu quả hơn nữa việc sử dụng dao phay đầu cầu phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 16 Chuyên ngành: Công nghệ CTM CR12MOV đó là: Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dao tại đỉnh dao. 2. Mục đích nghiên cứu Đánh giá ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dao phay cầu Ø10 phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim CR12MOV. Trên cơ sở đó có thể sử dụng dụng cụ cắt một cách hợp lý. 3. Đối tượng nghiên cứu Xác định mối quan hệ giữa chế độ cắt và góc nghiêng của phôi với tuổi bền của dụng cụ cắt khi cắt ở đỉnh dao. Vật liệu gia công là thép hợp kim CR12MOV. Dao phay đầu cầu Ø10 phủ TiAlN hãng MITSUBISHI - Nhật Bản 4. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp nghiên cứu bằng thực nghiệm. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 5.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài Về mặt khoa học, đề tài phù hợp với xu thế phát triển khoa học và công nghệ trong nước cũng như khu vực và thế giới. Xây dựng được quan hệ giữa các thông số của chế độ cắt với tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN khi cắt ở đỉnh dao để gia công thép hợp kim CR12MOV qua tôi đạt độ cứng 40 – 45 HRCdưới dạng các hàm thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở khoa học cho việc tối ưu quá trình phay. Đồng thời cũng góp phần đánh giá khả năng cắt của mảnh dao phay cầu phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim CR12MOV qua tôi đạt độ cứng 40 – 45 HRC. 5.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể dùng làm cơ sở cho việc lựu chọn bộ thông số v, s với t = 0,5 khi gia công thép hợp kim CR12MOV qua tôi đạt độ cứng 40 – 45 HRC bằng dao phay cầu phủ TiAlN trong những yêu cầu cụ thể. 6. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu bằng thực nghiệm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 17 Chuyên ngành: Công nghệ CTM CHƢƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ DAO PHAY CẦU 1.1. Khả năng ứng dụng của dao phay cầu. Trong ngành chế tạo máy và ngành công nghiệp khuôn mẫu nhiều chi tiết có bề mặt cong phức tạp được sử dụng, không những là bề mặt phức tạp mà những bề mặt này còn làm bằng vật liệu khó gia công như thép hợp kim có độ bền cao, thép chịu nhiệt, thép không gỉ, thép đã tôi...Hiện nay, việc gia công những bề mặt phức tạp này có một số phương pháp như: Gia công bằng điện hoá, gia công bằng siêu âm, gia công bằng tia lửa điện [11]. Những phương pháp gia công này tồn tại một số nhược điểm đó là: Giá thành đầu tư cao, năng suất gia công thấp dẫn đến giá thành của chi tiết gia công cao. Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật nói chung và lĩnh vực máy cắt kim loại nói riêng. Sự xuất hiện và khả năng ứng dụng của các máy công cụ CNC đã ngày càng được khẳng định. Đặc biệt hơn là khả năng gia công với độ chính xác, năng xuất cao và ngày càng được cải thiện. Song song với sự phát triển đó là một lĩnh vực không thể tách rời. Đó là lĩnh vực dụng cụ cắt trên máy CNC để có thể đáp ứng những yêu cầu cao hơn như: Khả năng nâng cao năng suất và chất lượng gia công, tuổi bền cao và ổn định với chế độ cắt lựa chọn. Sự đa dạng của dụng cụ cắt về chủng loại, kết cấu và hơn nữa là sự xuất hiện của nhiều loại dụng cụ cắt với vật liệu vùng cắt có khả năng cắt cao hơn, chất lượng và hiệu quả gia công cao hơn đã góp phần tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành cơ khí. Việc chế tạo ra Dao phay cầu, đặc biệt là sử dụng Dao phay cầu phủ các vật liệu CBN, TiAlN, TiN...trên các máy CNC nhiều trục cho phép gia công các bề mặt phức tạp, với năng suất gia công cao hơn rất nhiều so với các phương pháp gia công không truyền thống. Quá trình cắt bằng dao phay cầu có cơ chế gia công rất phức tạp vì lưỡi cắt của dao phay được bố trí trên mặt cầu. Khi gia công bề mặt phức tạp bằng dao phay cầu, bề mặt gia công được hình thành như ở hình 1.1. Dao phay được quay với tốc độ của trục chính là n, chuyển động tiến của dao có thể được thực hiện theo hai trục liên tục với lượng chạy dao và một trục gián đoạn, có thể thực hiện theo ba trục. Nhưng lưỡi cắt của dao được xác định trên chỏm cầu vì thế trên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 18 Chuyên ngành: Công nghệ CTM bề mặt gia công sẽ còn một dải kim loại không cắt được tạo nên giữa hai đường chuyển dao. Dao phay cầu Đường chạy dao trước Đỉnh nhấp nhô Bề mặt chưa gia công Chiều sâu cắt Phôi Lượng dịch dao ngang Bề mặt mong muốn Hình 1.1. Phay mặt cong phức tạp bằng dao phay cầu 1.2. Nhám bề mặt khi gia công bằng dao phay cầu Một trong những nhược điểm khi gia công bằng dao phay cầu đó là nhám bề mặt lớn. Bởi vì ngoài việc chịu ảnh hưởng của những yếu tố: Như độ cứng vững của hệ thống công nghệ, quá trình mòn của dao….độ nhám bề mặt chi tiết gia công còn phụ thuộc vào chiều cao phần kim loại bị bỏ lại sau mỗi lần chuyển dao hth và do kết cấu của đầu dao. Bằng phương pháp phân tích hình học 2 đường chuyển dao liên tiếp với lượng dịch chuyển là ae khi gia công mặt phẳng có thể biết được giá trị của hth như hình 1.2. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM 19 D ae hth ap R De/2 Hình 1.2. Sự hình thành bề mặt khi gia công bằng dao phay cầu hth = R - 4R 2 a 2 e 2 (1 - 1) Trong đó: hth là chiều cao nhấp nhô bề mặt ae là lượng dịch dao ngang R là bán kính của dao Có thể nhận thấy rằng R > 4R 2 a 2 e vì thế giá trị của hth > 0 2 Nếu như xét cho trường hợp gia công mặt cong phức tạp bất kỳ thì công thức (1-1) vẫn đúng khi xét tại từng tiết diện vuông góc với hướng tiến của dao. Vì vậy có thể khẳng định rằng khi gia công bằng dao phay cầu muốn giảm giá trị hth thì có thể áp dụng một hoặc đồng thời hai giải pháp:  Sử dụng dao có bán kính lớn nhất trong điều kiện có thể  Giảm lượng dịch chuyển dao ngang ae 1.3. Các dạng dao phay cầu 1.3.1. Dao phay cầu liền khối Khi đường kính dao nhỏ (Ddao < 10 mm) thì hầu hết dao cầu được chế tạo liền khối. Để thuận lợi cho việc chế tạo và hạ giá thành của dao, với dạng dao này thì kết cấu đầu dao về cơ bản là giống nhau còn phần thân dao được chế tạo với kết cấu phù hợp với mục đích sử dụng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 20 Chuyên ngành: Công nghệ CTM 1.3.1.1. Dao phay cầu liền khối không phủ Thực tế dao phay cầu liền khối không phủ được các hãng sản xuất chế tạo bằng những chủng loại vật liệu làm dao phổ biến như thép gió thường, thép gió chịu nhiệt, hợp him cứng….để gia công những chi tiết được làm từ những loại vật liệu có độ cứng thấp như đồng, thép chưa tôi, nhôm hợp kim… hoặc được làm từ vật liệu phi kim loại như nhựa cứng, gỗ… 1.3.1.2. Dao phay cầu liền khối phủ Có thể nhận thấy rằng dao phay cầu liền khối không phủ vẫn còn có những hạn chế như chỉ gia công được những vật liệu có độ cứng thấp, tuổi bền của dao ngắn, năng suất gia công thấp,… Nhưng khi những dụng cụ này được phủ CBN, TiAlN, TiN...thì chúng có nhiều ưu điểm hơn so với dao phay cầu liền khối không phủ thông thường đó là:  Tuổi thọ cao hơn.  Cải tiến được độ bền.  Cải tiến được cơ chế thoát phoi.  Ngăn chặn vỡ dao.  Làm chậm quá trình mòn dao.  Tăng tính chịu nhiệt.  Tăng độ chính xác và độ bóng của chi tiết gia công. a. Dạng 1: Dao có lƣỡi cắt trên cả phần trụ và phần cầu. Đặc điểm của dạng dao này là cả phần lưỡi cắt cầu và trụ đều có thể tham gia cắt đồng thời. Nhưng tuỳ theo mục đích sử dụng mà phần thân dao được chế tạo theo một trong hai kiểu sau:  Kiểu 1: Dao có đường kính danh nghĩa phần cắt và phần chuôi bằng nhau như hình 1.3. a, b Đây là dạng dao có ưu điểm trong gia công mặt cong lồi và hốc sâu vì kết cấu dao không ảnh hưởng đến việc tiến sâu của dao. Nhưng độ cứng vững của dao sẽ kém nếu gá dao quá dài, đặc biệt với những dao có đường kính gia công nhỏ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM 21 Hình 1.3. a. Hình dạng - kích thước chế tạo của dao phay cầu kiểu 1 ký kiệu BZD25G hãng Missubishi - Nhật Bản [6]. Bảng 1.1. Trích bảng thông số kích thước của dao phay cầu kiểu 1 ký kiệu BZD25G hãng Missubishi (hình 1.3. a) [7]. Số hiệu dao R D1 ap L1 D4 BSD2004SG 0.2 0.4 0.8 40 3 Số me cắt N 2 2005SG 0.25 0.5 1.0 40 3 2 2006SG 0.3 0.6 1.2 40 3 2 2008SG 0.4 0.8 1.6 40 3 2 2010SG 0.5 1.0 2.5 45 4 2 2015SG 0.75 1.5 4.0 45 4 2 2020SG 1.0 2.0 6.0 60 6 2 2025SG 1.25 2.5 6.0 60 6 2 2030SG 1.5 3.0 8.0 60 6 2 2040SG 2.0 4.0 8.0 60 6 2 2050SG 2.5 5.0 12 60 6 2 2060SG 3.0 5.0 12 80 6 2 2070SG 3.5 7.0 14 90 8 2 2080SG 4.0 8.0 14 90 8 2 2090SG 4.5 9.0 18 100 10 2 2100SG 5.0 10 18 100 10 2 2110SG 5.5 11 22 110 12 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Xem thêm -