Luận văn Nghiên cứu ảnh huởng độ cứng cán dao tiện đến độ bóng bề mặt sản phẩm (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu ảnh huởng độ cứng cán dao tiện đến độ bóng bề mặt sản phẩm (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH GIANG NGHIÊN CỨU ẢNH HUỞNG ÐỘ CỨNG CÁN DAO TIỆN ÐẾN ÐỘ BĨNG BỀ MẶT SẢN PHẨM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 S KC 0 0 4 8 5 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH GIANG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỘ CỨNG CÁN DAO TIỆN ĐẾN ĐỘ BĨNG BỀ MẶT SẢN PHẨM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Hướng dẫn khoa học: TS. PHẠM SƠN MINH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2016
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Nguyễn Thanh Giang Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 05/12/1977 Nơi sinh: Vĩnh Long Quê quán: Vĩnh Long Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 376 ấp Tân Vĩnh Thuận, Tân Ngãi, Tp.Vĩnh Long Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: Fax: E-mail: giang0512@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: 2.5 năm Nơi học (trường, thành phố): Trường Trung học Kỹ Thuật Cao Thắng TP.HCM Ngành học: Sửa Chữa & Khai Thác Thiết Bị Cơ Khí 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ: 2001 - 2005 Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh. Ngành học: Cơ Khí Chế Tạo Máy Ngày & nơi thi tốt nghiệp: 28/04/2005 Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM III. QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC CHUYÊN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Cơng việc đảm Thời gian Nơi cơng tác nhiệm 2005- 2006 Công Ty CP Kinh Doanh Thiết Bị Công Nghiệp Nhân viên 2006 –2008 Trung Tâm Phát Triển & Công Nghệ Thực Phẩm Giám sát 2009 –2010 Công Ty Quân Đạt Giám sát 2010 - nay Trường Trung Cấp Nghề Củ Chi Giáo viên i
4. LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tơi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 09 năm 2016 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nguyễn Thanh Giang ii
5. LỜI CẢM ƠN Qua quá trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn, tơi kính gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến: - Thầy TS .Phạm Sơn Minh - Thầy hướng dẫn thực hiện luận văn đã tận tình chỉ dạy, tạo điều kiện và động viên tơi trong suốt quá trình thực hiện. - Thầy Th.S. Nguyễn Nhựt Phi Long - Thầy hướng dẫn tận tình trong quá trình nhiệt luyện và đo độ cứng cán dao tại phịng thí nghiệm vật liệu học bộ mơn cơng nghệ kim loại – khoa cơ khí máy. - Thầy Th.S.Hồ Ngọc Thế Quang - Thầy hướng dẫn tận tình trong quá trình gia cơng cán dao tiện và gia cơng thí nghiệm. - Thầy Th.S. Trần Minh Thế Uyên- Thầy hỗ trợ giúp đỡ tận tình trong quá trình sử dụng trang thiết bị đo độ cứng phịng đo lường 3 của Trung Tâm Cơng Nghệ Cao. - Quý Thầy, Cơ giảng dạy tại khoa trung tâm cơng nghệ cao, phịng Đào tạo – bộ phận sau đại học – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ người thực hiện trong thời gian học tập và nghiên cứu tại trường. - Kính gửi lời cảm ơn BGH trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho cho các học viên tại trường được học tập và nghiên cứu. - Gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ và đĩng gĩp ý kiến xây dựng giúp tơi vượt qua mọi khĩ khăn để hồn thành luận văn. Một lần nữa tơi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, hỗ trợ và động viên quí báu của tất cả mọi người. Xin trân trọng cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 09 năm 2016 Học viên Nguyễn Thanh Giang iii
6. TĨM TẮT Đề tài “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỘ CỨNG CÁN DAO TIỆN ĐẾN ĐỘ BĨNG BỀ MẶT SẢN PHẨM” được tiến hành nghiên cứu và thí nghiệm tại Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM và Trường Trung Cấp Nghề Đơng Sài Gịn. Sau quá trình nghiên cứu đề tài đã giải quyết được những vấn đề sau: - Hệ thống hĩa lý thuyết cơ bản về cắt gọt kim loại. - Khái niệm, định nghĩa và phương pháp đo đạt đánh giá độ nhám chi tiết sau khi gia cơng. - Tìm hiểu về những yếu tố cơ bản của dụng cụ cắt gọt kim loại, vật liệu làm cán dao và vật liệu gia cơng thí nghiệm. - Xác định được sự ảnh hưởng của 5 độ cứng cán dao tiện đến độ bĩng của chi tiết gia cơng sau khi tiến hành thí nghiệm.Sau đĩ so sánh kết quả của 5 độ cứng này: 40HRC, 45HRC, 50HRC, 55HRC, 60HRC với nhau trong cùng điều kiện cắt gọt tương tự. Kết quả đạt được của cơng trình đã đánh giá được độ cứng của cán dao tiện ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt sản phẩm. Học viên Nguyễn Thanh Giang iv
7. ABSTRACT Thesis "RESEARCH OF EFFECT OF HARDNESS OF TURNING SHANK ON SURFACE FINISH OF PART" was conducted and experimented in Ho Chi Minh City University of Technology and Education and East Sai Gon Vacational College .The research has solved the following issues: - Systemized theoretical background of metal cutting. - Presented concepts, definitions and measurement methods to determine roughness of part after machining process. - Studies about the fundamental factors of metal cutting tools, shank and experimental machining materials. - Determind effect of 5 hardness of turning shank on surface finish by performing experiment .the results of 5 hardness was then compared to gether as :40HRC, 45HRC, 50HRC, 55HRC, 60HRC in the same cutting conditions. The obtained results of this research shows that effect of hardness of turning shank on the surface finish of part can be evaluated. Author Nguyen Thanh Giang v
8. MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TĨM TẮT iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT x DANH MỤC HÌNH ẢNH xi DANH MỤC BẢNG xv CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1 1.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT 2 1.2.1. Ảnh hưởng của vật liệu gia cơng 2 1.2.2. Ảnh hưởng phương pháp gia cơng 2 1.2.3. Ảnh hưởng chế độ cắt 3 1.2.4. Ảnh hưởng độ cứng vững của hệ thống cơng nghệ 4 1.2.5. Ảnh hưởng thơng số hình học của dao 4 1,2.6. Ảnh hưởng dung dịch trơn nguội 5 1.3. CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC ĐÃ CƠNG BỐ 5 1.4. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI. 7 1.5. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 8 1.5.1. Nhiệm vụ đề tài 8 1.5.2. Giới hạn đề tài 9 1.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 9 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT GỌT KIM LOẠI 12 2.1.1. Đặc điểm và vai trị của gia cơng cắt gọt [1- 2], [7], [11] 12 2.1.2. Các chuyển động cơ bản khi cắt gọt [1- 2], [7] 13 2.2. RUNG ĐỘNG TRONG GIA CƠNG CƠ KHÍ – CÁC BIỆN PHÁP GIẢM RUNG ĐỘNG 15 vi
9. 2.2.1. Rung động trong quá trình cắt [1- 2]. 15 2.2.2. Các dạng rung động và nguyên nhân gây ra rung động [1- 2]. 16 2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến rung động trong gia cơng [1- 2]. 27 2.2.4. Giải pháp để giảm rung động [1- 2]. 35 2.2.5. Phương pháp đạt độ bĩng bề mặt 36 2.3. NHỮNG YẾU TỐ CƠ BẢN CỦA DỤNG CỤ CẮT KIM LOẠI 36 2.3.1. Kết cấu của dụng cụ cắt kim loại [1-2], [7- 8] 36 2.3.2. Độ cứng và các nhân tố ảnh hưởng 36 2.4. VẬT LIỆU LÀM CÁN DAO TIỆN 38 2.4.1. Đặc điểm làm việc và yêu cầu đối với vật liệu dao 38 2.4.2. Các loại vật liệu chế tạo dao [1-2], [7- 9], [12] 39 2.4.3. Thép C50 42 2.5. VẬT LIỆU GIA CƠNG THÍ NGHIỆM 42 2.5.1. Thép C10 42 2.5.2. Thép C30 43 2.5.3. Thép C45 44 2.5.4. Nhơm 6061 44 2.5.5. Gang xám 45 CHƯƠNG 3 : MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM 47 3.1. QUY TRÌNH GIA CƠNG 10 CÁN DAO TIỆN CĨ 5 ĐỘ CỨNG KHÁC NHAU 47 3.1.1. Ủ mẫu và ủ phơi 50 3.1.2. Quy trình gia cơng thơ 10 cán dao tiện ngồi 52 3.1.3. Tơi mẫu 54 3.1.4. Tơi cán dao tiện ngồi 59 3.1.4.8. Gia cơng tinh rãnh 10 cán dao tiện ngồi 63 3.2. GIA CƠNG THÍ NGHIỆM CÁC CÁN DAO CĨ ĐỘ CỨNG KHÁC NHAU ĐỐI VỚI VẬT LIỆU THÉP C10 63 3.2.1. Gia cơng vật liệu thép C10 bằng cán dao H cĩ độ cứng 60 HRC 64 3.2.2. Gia cơng vật liệu thép C10 bằng cán dao C cĩ độ cứng 55 HRC 68 3.2.3. Gia cơng vật liệu thép C10 bằng cán dao I cĩ độ cứng 50 HRC 69 3.2.4. Gia cơng vật liệu thép C10 bằng cán dao A cĩ độ cứng 45 HRC 70 3.2.5. Gia cơng vật liệu thép C10 bằng cán dao B cĩ độ cứng 40 HRC 72 vii
10. 3.3. GIA CƠNG THÍ NGHIỆM CÁC CÁN DAO CĨ ĐỘ CỨNG KHÁC NHAU ĐỐI VỚI VẬT LIỆU THÉP C30 74 3.3.1. Gia cơng vật liệu thép C30 bằng cán dao H cĩ độ cứng 60HRC 74 3.3.2. Gia cơng vật liệu thép C30 bằng cán dao C cĩ độ cứng 55 HRC 77 3.3.3. Gia cơng vật liệu thép C30 bằng cán dao I cĩ độ cứng 50 HRC 78 3.3.4. Gia cơng vật liệu thép C30 bằng cán dao A cĩ độ cứng 45 HRC 80 3.3.5. Gia cơng cơng vật liệu thép C30 bằng cán dao B cĩ độ cứng 40HRC 81 3.4. GIA CƠNG THÍ NGHIỆM CÁC CÁN DAO CĨ ĐỘ CỨNG KHÁC NHAU ĐỐI VỚI VẬT LIỆU THÉP C45 82 3.4.1. Gia cơng vật liệu thép C45 bằng cán dao H cĩ độ cứng 60 HRC 83 3.4.2. Gia cơng vật liệu thép C45 bằng cán dao C cĩ độ cứng 55 HRC 84 3.4.3. Gia cơng vật liệu thép C45 bằng cán dao I cĩ độ cứng 50 HRC 85 3.4.4. Gia cơng vật liệu thép C45 bằng cán dao A cĩ độ cứng 45 HRC 87 3.4.5. Gia cơng cơng vật liệu thép C45 bằng cán dao cĩ độ cứng 40HRC 88 3.5. GIA CƠNG THÍ NGHIỆM CÁC CÁN DAO CĨ ĐỘ CỨNG KHÁC NHAU ĐỐI VỚI NHƠM 6061 90 3.5.1. Gia cơng nhơm 6061 bằng cán dao H cĩ độ cứng 60HRC 90 3.5.2. Gia cơng nhơm 6061 bằng cán dao C cĩ độ cứng 55HRC 93 3.5.3. Gia cơng nhơm 6061 bằng cán dao I cĩ độ cứng 50HRC 94 3.5.4. Gia cơng nhơm 6061 bằng cán dao A cĩ độ cứng 45HRC 96 3.5.5. Gia cơng nhơm 6061 bằng cán dao B cĩ độ cứng 40HRC 97 3.6. GIA CƠNG THÍ NGHIỆM CÁC CÁN DAO CĨ ĐỘ CỨNG KHÁC NHAU ĐỐI VỚI GANG XÁM 99 3.6.1. Gia cơng gang xám bằng cán dao H cĩ độ cứng 60HRC 99 3.6.2. Gia cơng gang xám bằng cán dao C cĩ độ cứng 55HRC 100 3.6.3. Gia cơng gang xám bằng cán dao I cĩ độ cứng 50HRC 101 3.6.4. Gia cơng gang xám bằng cán dao A cĩ độ cứng 45HRC 103 3.6.5. Gia cơng gang xám bằng cán dao B cĩ độ cứng 40HRC 104 3.6. GIA CƠNG THÍ NGHIỆM CÁC VẬT LIỆU KHÁC NHAU BẰNG CÁN DAO TRUNG QUỐC 105 3.6.1. Gia cơng thép C10 bằng cán dao Trung Quốc cĩ độ cứng 50 HRC 105 3.6.2. Gia cơng thép C30 bằng cán dao Trung Quốc cĩ độ cứng 50 HRC 106 3.6.3. Gia cơng thép C45 bằng cán dao Trung Quốc cĩ độ cứng 50 HRC 107 3.6.4. Gia cơng nhơm 6061 bằng cán dao Trung Quốc cĩ độ cứng 50 HRC 107 viii
11. 3.6.5. Gia cơng gang xám bằng cán dao Trung Quốc cĩ độ cứng 50 HRC 108 CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT THÍ NGHIỆM 109 4.1. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 109 4.1.1. Kết quả đo độ bĩng sản phẩm vật liệu thép C10 109 4.1.2. Kết quả đo độ bĩng sản phẩm vật liệu thép C30 119 4.1.3. Kết quả đo độ bĩng sản phẩm vật liệu thép C45 130 4.1.4. Kết quả đo độ bĩng sản phẩm vật liệu nhơm 6061 139 4.1.5. Kết quả đo độ bĩng sản phẩm vật liệu gang xám 142 4.1.6. Kết quả tổng hợp đo độ bĩng sản phẩm bằng cán dao gia cơng 145 4.1.7. Kết quả đo độ bĩng sản phẩm dùng cán dao Trung Quốc 146 4.1.8. Kết quả tổng hợp đo độ bĩng sản phẩm bằng cán dao gia cơng với cán dao Trung Quốc 148 4.2. NHẬN XÉT THÍ NGHIỆM 150 4.2.1. Nhận xét kết quả đo độ bĩng sản phẩm vật liệu thép C10 150 4.2.2. Nhận xét kết quả đo độ bĩng sản phẩm vật liệu thép C30 150 4.2.3. Nhận xét kết quả đo độ bĩng sản phẩm vật liệu thép C45 150 4.2.4. Nhận xét kết quả đo độ bĩng sản phẩm vật liệu nhơm 6061 150 4.2.5. Nhận xét kết quả đo độ bĩng sản phẩm vật liệu gang xám 151 4.2.6. Nhận xét kết quả tổng hợp đo độ bĩng sản phẩm vật liệu cán dao gia cơng 151 4.2.7. Nhận xét kết quả đo độ bĩng sản phẩm vật liệu với cán dao Trung 151 Quốc . 151 4.2.8. Nhận xét kết quả đo độ bĩng sản phẩm vật liệu với cán dao Trung Quốc với cán dao tự chế 152 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 153 5.1. KẾT LUẬN 153 5.2. HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THÉO 153 TÀI LIÊU THAM KHẢO 154 ix
12. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CAD: Computer Aided Design CAM: Computer Aided Manufacturing CNC: Computer Numerical Control HRC: Độ cứng Rockwell C PID: Proportional Integral Derivative PPNC: Phương pháp nghiên cứu m: mét ph: phút m: Micromet TCVN: Tiêu chuẩn việt nam S: Lượng chạy dao t: chiều sâu cắt (mm) Vc: vận tốc cắt ( m/ph) Ra, Rz: Độ bĩng hay độ nhám bề mặt khi tiện H: cán dao cĩ độ cứng là 60 HRC C: cán dao cĩ độ cứng là 55 HRC I: cán dao cĩ độ cứng là 50 HRC A: cán dao cĩ độ cứng là 45 HRC B: cán dao cĩ độ cứng là 40 HRC GC: Cán dao gia cơng T.Quốc : Cán dao Trung Quốc BDD: Biến dạng dẻo x
13. DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ các bước thực hiện mơ hình thí nghiệm cán dao tiện ngồi 11 Hình 2. 1: Hệ thống cơng nghệ 12 Hình 2. 2 : Chuyển động cơ bản khi tiện 14 Hình 2. 3 : Ảnh hưởng chiều dày cắt a và bề rộng cắt b đến tần số dao động f và biên độ dao động A khi tiện. 20 Hình 2. 4 : Ảnh hưởng của tốc độ cắt V và gĩc trước đến biên độ dao động A khi tiện. 20 Hình 2. 5 : Ảnh hưởng của gĩc nghiêng chính đến tần số f và biên độ dao động A khi tiện 21 Hình 2. 6 : Lẹo dao ổn định và lẹo dao chu kỳ 22 Hình 2. 7 : Dạng lẹo dao và quan hệ giữa tốc độ cắt và chiều cao lẹo dao 22 Hình 2. 8 : Rung động tự kích thích do hiệu ứng tái sinh 25 Hình 2. 9 : Ảnh hưởng của gĩc đến chiều dày cắt 26 Hình 2. 10a : Mơ tả rung động tự kích thích khơng tái sinh 27 Hình 2. 11: Ảnh hưởng của hướng lực cắt đến rung động của máy 28 Hình 2. 12 : Ảnh hưởng của độ mềm dẻo của phơi đến chiều sâu cắt tới hạn khi tiện 29 Hình 2. 13 : Ảnh hưởng của b đến A 29 Hình 2. 14 : Ảnh hưởng của S đến A 30 Hình 2. 15 : Ảnh hưởng của V đến A Hình 2. 16 : Ảnh hưởng của V đến A 30 Hình 2. 17 . Ảnh hưởng của gĩc sau đến chiều sâu cắt tới hạn 31 Hình 2. 18: Sự phụ thuộc của chiều rộng cắt tới hạn vào gĩc điều chỉnh tới hạn đạt được là nhỏ nhất. 32 Hình 2. 19 : Ảnh hưởng của gĩc nghiêng của quá trình cắt 32 Hình 2. 20 : Sự phụ thuộc của chiều sâu cắt tới hạn vào thời gian cắt của dao. 33 Hình 2. 21 : Ảnh hưởng của chiều sâu cắt và bán kính đỉnh dao đến hướng của lực cắt động lực học 34 Hình 3. 1: Bản vẽ cán dao tiện ngồi 47 Hình 3. 2: Phơi cán dao tiện ngồi 47 Hình 3. 3: Máy kiểm tra thành phần hĩa học thép C50 48 xi
14. Hình 3. 4: Hình kết quả kiểm tra thành phần hĩa học thép C50 48 Hình 3. 5: Máy cắt dây 49 Hình 3. 6: Cán dao tiện đã được gia cơng thơ 49 Hình 3. 7: Mẫu đã được tơi 49 Hình 3. 8: Mẫu đã được ram 50 Hình 3. 9: Cán dao tiện đã được gia cơng tinh 50 Hình 3. 10: Lị nung 1110 O C ủ mẫu 51 Hình 3. 11: Lị nung 1110 O C ủ phơi cán dao tiện 51 Hình 3. 12: Bản vẽ 3D cán dao tiện 52 Hình 3. 13: Phay nghiêng mặt 5 cán dao tiện 52 Hình 3. 14: Phay nghiêng mặt 6 cán dao tiện 53 Hình 3. 15: Phay nghiêng mặt 7 cán dao tiện 53 Hình 3. 16: Mối quan hệ giữa độ cứng và chế độ tơi thép C50 54 Hình 3. 17: Lị nung tơi mẫu thép C50 54 Hình 3. 18: Mối quan hệ giữa độ cứng và chế độ ram thép C50 55 Hình 3. 19: Lị ram mẫu 55 Hình 3. 20: Máy đo độ cứng HRD100 56 Hình 3. 21: Bộ giũa kiểm tra độ cứng 58 Hình 3. 22: Mối quan hệ giữa độ cứng và chế độ tơi thép C50 59 Hình 3. 23: Mối quan hệ giữa độ cứng và chế độ ram thép C50 59 Hình 3. 24: Bộ giũa đo độ cứng 63 Hình 3. 25: Gia cơng tinh rãnh miếng kẹp dao 63 Hình 3. 26: Cán dao cĩ độ cứng khác nhau 64 Hình 3. 27: Cán dao tiện đã gắn mảnh hợp kim Insert 60 o 65 Hình 3. 28: Gá phơi thép C10 vào mâm cặp 65 Hình 3. 29: Gá lắp cán dao tiện vào ổ gá dao máy tiện CNC 65 Hình 3. 30: Lập trình gia cơng tiện trụ ngồi 66 Hình 3. 31: Tiện bỏ lớp trụ ngồi t = 0.5mm 66 Hình 3. 32: Mở lục giác, chọn lưỡi cắt khác 66 Hình 3. 33: Tiện thêm lớp trụ ngồi thứ 2 67 Hình 3. 34: Máy do dộ nhám Mitutoyo SJ-301 67 Hình 3. 35: Sơ đồ gia cơng vật liệu thép C10 bằng cán dao H cĩ độ cứng 60 HRC 68 xii
15. Hình 3. 36: Sơ đồ gia cơng vật liệu thép C10 bằng cán dao C cĩ độ cứng 55 HRC 69 Hình 3. 37: Sơ đồ gia cơng vật liệu thép C10 bằng cán dao I cĩ độ cứng 50 HRC 70 Hình 3. 38: Sơ đồ gia cơng vật liệu thép C10 bằng cán dao A cĩ độ cứng 45 HRC 72 Hình 3. 39: Sơ đồ gia cơng vật liệu thép C10 bằng cán dao B cĩ độ cứng 40 HRC 73 Hình 3. 40: Cán dao tiện cĩ 5 độ cứng khác nhau 74 Hình 3. 41: Cán dao tiện đã gắn mảnh hợp kim Insert 60 o 74 Hình 3. 42: Gá lắp phơi nhơm C30 vào mâm cặp máy CNC 74 Hình 3. 43: Gá lắp cán dao tiện vào ổ gá dao máy tiện CNC 75 Hình 3. 44: Tiện trơn bỏ lớp ngồi thứ 1 với t = 0.5mm 75 Hình 3. 45: Mở lục giác chọn lưỡi cắt khác 75 Hình 3. 46: Tiện trơn thêm lớp ngồi thứ 2 76 Hình 3. 47: Sơ đồ gia cơng vật liệu thép C30 bằng cán dao H cĩ độ cứng 60HRC 77 Hình 3. 48: Sơ đồ gia cơng vật liệu thép C30 bằng cán dao C cĩ độ cứng 55 HRC 78 Hình 3. 49: Sơ đồ gia cơng vật liệu thép C30 bằng cán dao I cĩ độ cứng 50 HRC 80 Hình 3. 50: Sơ đồ gia cơng vật liệu thép C30 bằng cán dao A cĩ độ cứng 45 HRC 81 Hình 3. 51: Sơ đồ gia cơng vật liệu thép C30 bằng cán dao B cĩ độ cứng 40 HRC 82 Hình 3. 52: Đo độ bĩng sản phẩm thí nghiệm 83 Hình 3. 53: Sơ đồ gia cơng vật liệu thép C45 bằng cán dao H cĩ độ cứng 60 HRC 84 Hình 3. 54: Sơ đồ gia cơng vật liệu thép C45 bằng cán dao C cĩ độ cứng 55 HRC 85 Hình 3. 55: Sơ đồ gia cơng vật liệu thép C45 bằng cán dao I cĩ độ cứng 50 HRC 87 Hình 3. 56: Sơ đồ gia cơng vật liệu thép C45 bằng cán dao A cĩ độ cứng 45 HRC 88 Hình 3. 57: Sơ đồ gia cơng vật liệu thép C45 bằng cán dao B cĩ độ cứng 40 HRC 90 Hình 3. 58: Gá lắp phơi nhơm 6061 vào mâm cặp máy CNC 91 Hình 3. 59: Tiện trơn bỏ lớp ngồi thứ 1 với t = 0.5mm 91 Hình 3. 60: Tiện trơn thêm lớp ngồi thứ 2 91 Hình 3. 61: Đo độ bĩng sản phẩm thí nghiệm 92 Hình 3. 62: Sơ đồ gia cơng vật liệu nhơm 6061 bằng cán dao H cĩ độ cứng 60 HRC 92 Hình 3. 63: Sơ đồ gia cơng vật liệu nhơm 6061 bằng cán dao C cĩ độ cứng 55 HRC 94 Hình 3. 64: Sơ đồ gia cơng vật liệu nhơm 6061 bằng cán dao I cĩ độ cứng 50 HRC 95 Hình 3. 65: Sơ đồ gia cơng vật liệu nhơm 6061 bằng cán dao A cĩ độ cứng 45 HRC 97 Hình 3. 66: Sơ đồ gia cơng vật liệu nhơm 6061 bằng cán dao B cĩ độ cứng 40 HRC 98 Hình 3. 67: Đo độ bĩng sản phẩm thí nghiệm 99 xiii
16. Hình 3. 68: Sơ đồ gia cơng vật liệu gang xám bằng cán dao H cĩ độ cứng 60 HRC 100 Hình 3. 69: Sơ đồ gia cơng vật liệu gang xám bằng cán dao C cĩ độ cứng 55 HRC 101 Hình 3. 70: Sơ đồ gia cơng vật liệu gang xám bằng cán dao I cĩ độ cứng 50 HRC 102 Hình 3. 71: Sơ đồ gia cơng vật liệu gang xám bằng cán dao A cĩ độ cứng 45 HRC 104 Hình 3. 72: Sơ đồ gia cơng vật liệu gang xám bằng cán dao B cĩ độ cứng 40 HRC 105 Hình 3. 73: Cán dao Trung Quốc 106 Hình 4. 1: Sản phẩm vật liệu thép C10 đã được đo độ bĩng 109 Hình 4. 2: Đồ thị độ bĩng sản phẩm vật liệu thép C10 119 Hình 4. 3 : Sản phẩm vật liệu thép C30 đã được đo độ bĩng 120 Hình 4. 4 : Đồ thị độ bĩng sản phẩm vật liệu thép C30 129 Hình 4. 5: Sản phẩm vật liệu thép C45 đã được đo độ bĩng 130 Hình 4. 6: Đồ thị độ bĩng sản phẩm vật liệu thép C45 139 Hình 4. 7: Sản phẩm vật liệu nhơm 6061 đã được đo độ bĩng 140 Hình 4. 8: Đồ thị độ bĩng sản phẩm vật liệu nhơm 6061 142 Hình 4. 9: Sản phẩm vật liệu gang xám đã được đo độ bĩng 142 Hình 4. 10: Đồ thị độ bĩng sản phẩm vật liệu gang xám 144 Hình 4. 11: Đồ thị tổng hợp độ bĩng sản phẩm cán dao gia cơng 146 Hình 4. 12: Đồ thị độ bĩng sản phẩm cán dao Trung Quốc 148 Hình 4. 13 : Đồ thị độ bĩng sản phẩm tổng hợp cán dao gia cơng và Trung Quốc 149 xiv
17. DANH MỤC BẢNG Bảng 2. 1: Thành phần hĩa học thép C50 42 Bảng 2. 2: Cơ tính của thép C50 42 Bảng 2. 3: Thành phần hĩa học thép C10 42 Bảng 2. 4: Cơ tính của thép C10 42 Bảng 2. 5: Thành phần hĩa học thép C30 43 Bảng 2. 6: Cơ tính của thép C30 43 Bảng 2. 7: Thành phần hĩa học thép C45 44 Bảng 2. 8: Cơ tính của thép C45 44 Bảng 2. 9: Thành phần hĩa học nhơm 6061 44 Bảng 2. 10: Thành phần hĩa học gang xám 46 Bảng 3. 1: Kết quả thí nghiệm đo độ cứng của mẫu sau khi ram lần 1 56 Bảng 3. 2: Kết quả thí nghiệm đo độ cứng của mẫu sau khi ram lần 2 58 Bảng 3. 3: Kết quả thí nghiệm đo độ cứng của cán dao tiện sau khi ram lần 1 60 Bảng 3. 4: Kết quả thí nghiệm đo độ cứng của cán dao tiện sau khi ram lần 2 62 Bảng 3. 5: Bảng tổng hợp độ cứng của 10 cán dao tiện 64 Bảng 4. 1: Kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm thép C10 với cán dao H 109 Bảng 4. 2: Kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm thép C10 với cán dao C 110 Bảng 4. 3: Kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm thép C10 với cán dao I 111 Bảng 4. 4: Kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm thép C10 với cán dao A 111 Bảng 4. 5: Kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm thép C10 với cán dao B 112 Bảng 4. 6: Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm thép C10 113 Bảng 4. 7 : Kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm thép C30 với cán dao H 120 Bảng 4. 8: Kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm thép C30 với cán dao C 121 Bảng 4. 9: Kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm thép C30 với cán dao I 121 Bảng 4. 10: Kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm thép C30 với cán dao A 122 Bảng 4. 11: Kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm thép C30 với cán dao B 123 Bảng 4. 12: Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm với thép C30 123 Bảng 4. 13: Kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm thép C45 với cán dao H 130 xv
18. Bảng 4. 14: Kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm thép C45 với cán dao C 131 Bảng 4. 15: Kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm thép C45 với cán dao I 131 Bảng 4. 16: Kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm thép C45 với cán dao A 132 Bảng 4. 17: Kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm thép C45 với cán dao B 132 Bảng 4. 18: Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm với thép C45 133 Bảng 4. 19: Bảng kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm vật liệu nhơm 6061 140 Bảng 4. 20: Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm vật liệu nhơm 6061. 141 Bảng 4. 21: Bảng kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm vật liệu gang xám 142 Bảng 4. 22: Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm gang xám 144 Bảng 4. 23: Bảng tổng hợp so sánh kết quả thí nghiệm đo độ bĩng sản phẩm của các cán dao gia cơng 145 Bảng 4. 24 : Bảng kết quả thí nghiệm đo độ bĩng dùng cán dao Trung Quốc 146 Bảng 4. 25 : Bảng kết quả thí nghiệm đo độ bĩng dùng cán dao Trung Quốc 147 Bảng 4. 26: Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm đo độ bĩng dùng cán dao Trung Quốc 147 Bảng 4. 27 : Bảng tổng hợp so sánh kết quả thí nghiệm đo độ bĩng dùng cán dao Trung Quốc với cán dao gia cơng 148 xvi
19. CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Ngày nay khi trình độ sản xuất được tự động hĩa ở mức độ cao, khi các lĩnh vực cơng nghệ hiện đại được tổ hợp với nhau để hình thành một cơng nghệ mới cao hơn như tổ chức cơ khí, điện, điện tử, tin học thì khoa học gia cơng vật liệu đã cĩ những bước phát triển mới. Một trong những minh chứng rõ nhất là việc gia cơng vật liệu trong sản xuất tổ hợp điều khiển bằng máy vi tính CAD/CAM/CNC đã đem lại hiệu quả kinh tế và cải thiện được chất lượng bề mặt chi tiết [7 – 9]. Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, sự bùng nổ thơng tin khiến cho cơng nghệ cao trở thành cuộc cách mạng thời đại với các loại máy tiện hiện đại, máy tổ hợp, máy điều khiển theo chương trình. Nhưng bất kỳ một phương án cơng nghệ, một phương án kết cấu, một phương án tự động hĩa quá trình gia cơng hay một phương án tổ chức làm việc nào đều phải được đánh giá trên quan điểm hiệu quả kinh tế và chất lượng sản phẩm [10]. Chất lượng bề mặt của chi tiết bị ảnh hưởng bởi các yếu tố: hệ thống cơng nghệ [11], các yếu tố ngoại cảnh, vật liệu [12], tưới nguội [13] ngồi ra, cơng nghệ ngày càng cĩ sự thay đổi đáng kể về cả dao, máy gia cơng và vật liệu gia cơng. Khi đề cập đến chất lượng gia cơng, khơng thể khơng đề cập đến độ bĩng bề mặt mặt chi tiết và độ nhám là chỉ tiêu để đánh giá điều này [14]. Đến thời điểm hiện tại đã cĩ khá nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng các phương pháp cắt gọt, thơng số cắt gọt, hệ thống cơng nghệ đến độ nhám bề mặt trong quá trình gia cơng trên máy vạn năng cũng như máy CNC [8 – 10]. Tuy nhiên việc nghiên cứu độ cứng của cán dao tiện ảnh hưởng đến độ bĩng bề mặt sản phẩm thì chưa cĩ cơng trình nào nghiên cứu chuyên sâu do cơng nghệ này chưa được phổ biến ở Việt Nam. Xuất phát từ nhu cầu như vậy người nghiên cứu chọn đề tài : “Nghiên cứu ảnh hưởng độ cứng cán dao tiện đến độ bĩng bề mặt sản phẩm ”. 1
20. 1.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT Độ nhám bề mặt chi tiết là bề mặt sau khi gia cơng khơng bằng phẳng một cách lý tưởng như trên bản vẽ mà cĩ độ nhấp nhơ .Những nhấp nhơ này là do : - Ảnh hưởng của vật liệu gia cơng - Ảnh hưởng phương pháp gia cơng (tiện, bào, phay, mài ) - Ảnh hưởng chế độ cắt (S,V,t) - Ảnh hưởng độ cứng vững của hệ thống cơng nghệ - Ảnh hưởng thơng số hình học của dao - Ảnh hưởng dung dịch trơn nguội 1.2.1. Ảnh hưởng của vật liệu gia cơng Vật liệu gia cơng ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chủ yếu là do khả năng biến dạng dẻo ( BDD) vì BDD lớp bề mặt ảnh hưởng rất lớn đến nhám bề mặt.BDD lớp bề mặt tăng làm tăng nhám bề mặt .Vì vậy, tất cả các nguyên nhân làm tăng BDD lớp bề mặt đều làm tăng nhám bề mặt. Vật liệu dẻo và dai (thép ít cacbon),càng dễ BDD sẽ làm cho Rz tăng. Vật liệu càng cứng, càng khĩ BDD và độ hạt càng nhỏ thì Rz giảm. Độ cứng của vật liệu gia cơng tăng thì sẽ hạn chế được ảnh hưởng của tốc độ cắt tới nhám bề mặt. Vd : Khi gia cơng kim loại giịn (gang) các mảnh kim loại bị trượt và vỡ ra khơng theo thứ tự do đĩ làm tăng độ nhám bề mặt. Tăng tốc độ cắt sẽ giảm được hiện tượng vỡ vụn của kim loại và như vậy làm tăng độ nhám bề mặt. 1.2.2. Ảnh hưởng phương pháp gia cơng Chất lượng bề mặt gia cơng, một yếu tố quan trong khi nĩi đến chất lượng của một sản phẩm. Nĩ phụ thuộc vào vật liệu gia cơng, phương pháp gia cơng (tiện, bào, phay, mài ) và chế độ cơng nghệ khi gia cơng cơ khí. Điển hình một số độ chính xác của gia cơng cơ khí. 1.2.2.1. Tiện - Thơ : độ chính xác từ 13 – 12 , độ nhám bề mặt : Rz = 80 μm ( độ nhám cấp 3 ) 2
21. - Bán tinh : độ chính xác từ 11 – 10 , độ nhám bề mặt : Rz = (40 – 20) μm ( độ nhám cấp 4-5). - Tinh: độ chính xác từ 9 – 8, độ nhám bề mặt: Ra = ( 2,5 - 1,25 ) μm (cấp 6 – 7) 1.2.2.2. Phay - Thơ : độ chính xác từ 14 – 11, độ nhám bề mặt : Rz = (160 – 40) μm (cấp 2- 4) - Tinh: độ chính xác từ 10 – 8, Độ nhám bề mặt : Rz = 20 đến Ra = 1,25 μm (cấp 7) 1.2.2.3. Bào - Thơ : độ chính xác từ 13 – 12 , độ nhám bề mặt : Rz = 80 μm ( độ nhám cấp 3 ) - Bán tinh : độ chính xác từ 11 – 10 , độ nhám bề mặt : Rz = (40 – 20) μm (cấp 4- 5) - Tinh: độ chính xác từ 9 – 8, độ nhám bề mặt: Ra = 2,5 - 1,25 μm (cấp 6 – 7) 1.2.2.4. Mài Thơ: độ chính xác cấp 9, độ nhám bề mặt : Ra = 3,2 μm Tinh: độ chính xác cấp 7, độ nhám bề mặt : Ra = 1,6 – 0,4 μm Siêu tinh: độ chính xác cấp 6, độ nhám bề mặt : Ra = 0,2 – 0,1 μm Mài Nghiền: độ chính xác cấp 6 – 5, độ nhám bề mặt : Ra = 0,2 – 0,1 μm Mài Khơn: độ chính xác cấp 7 – 6, độ nhám bề mặt : Ra = 0,4 – 0,05 μm 1.2.3. Ảnh hưởng chế độ cắt 1.2.3.1. Ảnh hưởng của tốc độ cắt v Tốc độ cắt v ảnh hưởng rất lớn đến BDD lớp bề mặt do đĩ ảnh hưởng rất lớn đến nhám bề mặt . - Khi tốc độ cắt v thấp, nhiệt cắt khơng cao, BDD lớp bề măt nhỏ vì vậy nhám bề mặt Rz khá nhỏ. - Khi tăng tốc độ cắt v lên khoảng 20 - 60 m/phút thì nhiệt cắt lớn, lực cắt lớn , biến dạng dẻo lớp bề mặt lớn và trong khoảng vận tốc này lẹo dao xuất hiện nên nhám bề mặt Rz lớn. - Nếu tiếp tục tăng tốc độ cắt v > 60m/ph, tốc độ cắt lớn hơn tốc độ hình thành BDD, do đĩ BDD khơng kịp hình thành và do ở khỏang vận tốc cắt này lẹo dao khơng hình thành được nên nhám bề mặt Rz giảm. 3
22. S K L 0 0 2 1 5 4