Luận văn Nghiên cứu nâng cao năng suất khi gia công ren trong trên máy tiện CNC sử dụng cán dao giảm chấn (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu nâng cao năng suất khi gia công ren trong trên máy tiện CNC sử dụng cán dao giảm chấn (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 LÂM THANH BÌNH NGHIÊN CỨU NÂNG CAO NĂNG SUẤT KHI GIA CÔNG REN TRONG TRÊN MÁY TIỆN CNC SỬ DỤNG CÁN DAO GIẢM CHẤN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 S KC 0 0 4 8 6 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM THANH BÌNH NGHIÊN CỨU NÂNG CAO NĂNG SUẤT KHI GIA CÔNG REN TRONG TRÊN MÁY TIỆN CNC SỬ DỤNG CÁN DAO GIẢM CHẤN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 / 2016
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM THANH BÌNH NGHIÊN CỨU NÂNG CAO NĂNG SUẤT KHI GIA CÔNG REN TRONG TRÊN MÁY TIỆN CNC SỬ DỤNG CÁN DAO GIẢM CHẤN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ THÀNH TRUNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 / 2016
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ & tên: Lâm Thanh Bình Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 13/4/1989 Nơi sinh: Quảng Ngãi Quê quán: xã Nhơn Hòa, huyện An Nhơn, tỉnh Bình Định Dân tộc: Kinh Chỗ hiện tại: 137/4 Lê Đình Thám, P. Tân Quý, Q. Tân Phú, Tp. HCM Điện thoại: 0903583442 E-mail: lamthanhbinhspkt@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1. Đại học Hệ đào tạo: Đại học chính quy Thời gian đào tạo từ 9/2007 đến 1/2013 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh Ngành học: Công Nghệ Tự Động Tên đồ án tốt nghiệp: Thiết kế, chế tạo khuôn thổi chai Twister 330ml. Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: Khoa cơ khí – Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Sơn III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 5/2013 Công ty TNHH Đại Châu Nhân viên phòng kỹ thuật 4/2016 Công ty TNHH Elektrim Nhân viên phòng kỹ thuật i
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm Học viên (Ký tên và ghi rõ họ tên) Lâm Thanh Bình ii
6. LỜI CẢM TẠ Qua quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, em xin kính gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến: Thầy PGS.TS Đỗ Thành Trung - thầy hƣớng dẫn thực hiện luận văn đã tận tình chỉ dạy, tạo điều kiện và động viên em trong suốt quá trình thực hiện. Thầy TS Phạm Sơn Minh và Th.S Trần Minh Thế Uyên đã tận tình giúp đỡ, cũng nhƣ chỉ dẫn em trong quá trình làm thực nghiệm. Quý thầy cô tham gia công tác giảng dạy và hƣớng dẫn em cũng nhƣ lớp cao học kỹ thuật cơ khí 2014B. Quý thầy, cô giảng dạy tại khoa Cơ khí Chế tạo máy, phòng Đào tạo – bộ phận sau đại học – Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ ngƣời thực hiện trong thời gian học tập và nghiên cứu tại trƣờng. Kính gửi lời cảm tạ tới BGH trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho cho các học viên tại trƣờng đƣợc học tập và nghiên cứu. Kính chúc Quý thầy, cô dồi dào sức khỏe. Học viên Lâm Thanh Bình iii
7. TÓM TẮT Cán dao giảm chấn là một giải pháp hiệu quả về tính kỹ thuật lẫn tính kinh tế cho việc tăng năng suất trong sản xuất. Đối với những chi tiết, linh kiện đòi hỏi việc sử dụng các cán dao dài (6-14 x D) thì cán dao giảm chấn là lựa chọn tối ƣu để gia công giảm rung động nhằm đảm bảo chất lƣợng bề mặt chi tiết. Nâng cao năng suất, nâng cao chất lƣợng bề mặt luôn là vấn đề quan trọng trong gia công cơ khí. Đề tài: “Nghiên cứu nâng cao năng suất gia công ren trong trên máy tiện CNC sử dụng cán dao giảm chấn”, nghiên cứu và ứng dụng cán dao giảm chấn vào gia công tiện ren trong đối với các vật liệu phổ biến tại Việt Nam. Trong phạm vi nghiên cứu đề tài, tác giả đã tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của cán dao giảm chấn. Tiến hành gia công với vật liệu thép C45, nhôm 6061 và gang xám bằng cán dao giảm chấn, so sánh với cán dao thƣờng. Dựa vào kết quả so sánh tác giả đề xuất sử dụng cán dao giảm chấn cho gia công tiện ren trong nhằm tăng năng suất, chất lƣợng bề mặt. Đồng thời có thể mở rộng áp dụng cho các loại hình gia công tiện lỗ khác. iv
8. ABSTRACT A silent tool is an efficient solution in the aspect of technique and economy to increase the productivity in production. Specifically, for details and components required long blades (6-14 x D), the silent tool is the excellent choice to reduce the vibration and ensure the quality of surfaces. Improvement of productivity and quality of surfaces is a crucial factor of mechanical machining. In the thesis, “Research of Productivity Improvement Internal Thread Machining on CNC Lathe Using Silent Tool”, we focus on applications of the silent tool to the internal thread machining for conventional materials in Vietnam. Within the scope of the thesis, we research the structure and operating principles of a silent tool and we conduct experiments to compare the effectiveness of the silent tool and regular tools. Our experiments are done with materials such as C45 steel, alloy aluminum 6061 and cast iron. Based on the results of the comparison, we propose to use the silent tool for internal thread turning of productivity, which helps to improve the quality of surfaces. Also, the silent tool may useful for turning other holes. v
9. MỤC LỤC LÍ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM TẠ iii TÓM TẮT iv MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC HÌNH ix DANH SÁCH CÁC BẢNG xii Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đã đƣợc công bố 1 1.3. Mục đích của đề tài 4 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn của đề tài 4 1.4.1. Nhiệm vụ nghiên cứu 4 1.4.2. Giới hạn của đề tài 5 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu 5 1.6. Giá trị thực tiễn của đề tài 6 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7 2.1. Cơ sở lý thuyết cắt gọt 7 2.1.1. Giới thiệu chung 7 2.1.2. Khái niệm về chuyển động cắt gọt[1] 8 2.1.3. Các phƣơng pháp cắt gọt kim loại 9 2.1.4. Khái niệm về các bề mặt hình thành khi gia công chi tiết 10 2.1.5. Khái niệm cơ bản về dụng cụ cắt 11 2.1.6. Thông số hình học của dao ở trạng thái tĩnh[1] 11 2.1.7. Hiện tƣợng lực cắt[1] 13 2.2. Cơ sở lý thuyết ren 16 2.2.1. Khái niệm chung về ren[7] 16 2.2.2. Ren tam giác hệ Met[14] 17 vi
10. 2.2.3. Một số cách phân loại ren[7] 19 2.2.4. Các dạng phế phẩm và các phƣơng pháp đo kiểm ren[7] 21 2.3. Cơ sở lý thuyết độ nhám bề mặt 24 2.3.1. Khái niệm[3] 24 2.3.2. Chỉ tiêu đánh giá độ nhám bề mặt[3] 24 2.3.3. Ảnh hƣởng của độ nhám đến khả năng làm việc của chi tiết[3] 29 2.3.4. Phƣơng pháp đạt độ nhám bề mặt và đánh giá độ nhám bề mặt 33 2.4.3. Rung động riêng 36 2.4.4. Rung động tự kích thích 37 2.5. Cán dao giảm chấn (silent tool) cấu tạo và khả năng giảm chấn 54 2.5.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động[9] 54 2.5.2. Khả năng chống rung động của cán dao giảm chấn 54 2.5.3. Ƣu nhƣợc điểm của cán dao giảm chấn 55 2.5.4. Ứng dụng của cán dao giảm chấn trong sản xuất 56 Chƣơng 3 MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 58 3.1. Vật liệu và các dụng cụ thí nghiệm 58 3.1.1. Vật liệu mẫu dùng trong thí nghiệm 58 3.1.2. Máy CNC dùng trong thí nghiệm 61 3.1.3. Dụng cụ cắt gọt trong thí nghiệm 63 3.1.4. Dụng cụ đo kiểm trong thí nghiệm 68 3.2. Mô tả thí nghiệm 69 3.3. Tiến hành thí nghiệm 75 3.3.1. Gia công trên hai loại cán dao 75 3.3.2. Kết quả sau khi gia công 75 Chƣơng 4 PHÂN TÍCH & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 79 4.1. Kết quả thí nghiệm 79 4.2. Mối quan hệ giữa vận tốc cắt và độ nhám bề mặt 85 Chƣơng 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99 5.1. Kết luận 99 vii
11. 5.2. Kiến nghị 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 viii
12. DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Hệ thống công nghệ 7 Hình 2.2: Chuyển động cơ bản khi gia công tiện 8 Hình 2.3: Các bề mặt hình thành khi gia công chi tiết 10 Hình 2.4: Thông số hình học của dao ở trạng thái tĩnh 12 Hình 2.5: Lực tác dụng lên dao 13 Hình 2.6: Các phƣơng lực cắt 14 Hình 2.7: Quá trình hình thành ren và cắt ren 16 Hình 2.8: Profile cơ bản của ren tam giác hệ Met 17 Hình 2.9: Phân loại ren theo mặt cắt của ren 20 Hình 2.10: Phân loại ren theo hƣớng xoắn 20 Hình 2.11: Phân loại ren theo số đầu mối 21 Hình 2.12: Kiểm tra ren bằng thƣớc lá 23 Hình 2.13: Kiểm tra ren bằng dƣỡng đo ren 23 Hình 2.14: Kiểm tra ren bằng calip 24 Hình 2.15: Bề mặt của chi tiết sau khi gia công 24 Hình 2.16: Chiều cao nhấp nhô bề mặt 25 Hình 2.17: Ký hiệu độ bóng theo Ra và Rz 25 Hình 2.18: Ảnh hƣởng của Ra đến độ mòn U của chi tiết 29 Hình 2.19: Ảnh hƣởng đến tính chống mài mòn 30 Hình 2.20: Ảnh hƣởng đến độ bền mỏi 30 Hình 2.21 : Ảnh hƣởng đến tính chống ăn mòn hóa học 31 Hình 2.22: Ảnh hƣởng đến độ chính xác lắp ghép 31 Hình 2.23: Ảnh hƣởng chiều dày cắt a và bề rộng cắt b đến tần số dao động f và biên độ dao động A khi tiện. 38 Hình 2.24 : Ảnh hƣởng của tốc độ cắt V và góc trƣớc đến biên độ dao động A khi tiện. 38 Hình 2.25 : Lẹo dao ổn định và lẹo dao chu kỳ 39 ix
13. Hình 2.26 : Rung động tự kích thích do hiệu ứng tái sinh 41 Hình 2.27: Mô tả rung động tự kích thích không tái sinh 42 Hình 2.28: Mô tả rung động tự kích thích không tái sinh 42 Hình 2.29 : Ảnh hƣởng của hƣớng lực cắt đến rung động của máy 43 Hình 2.30 : Ảnh hƣởng của độ mềm dẻo phôi đến chiều sâu cắt tới hạn khi tiện 44 Hình 2.31 : Ảnh hƣởng của b đến A 45 Hình 2.32 : Ảnh hƣởng của S đến A 45 Hình 2.33. Ảnh hƣởng của V đến A 46 Hình 2.34 : Sự phụ thuộc của chiều rộng cắt tới hạn vào góc điều chỉnh tới hạn. 47 Hình 2.35 : Ảnh hƣởng của góc nghiêng của quá trình cắt 47 Hình 2.36 : Sự phụ thuộc của chiều sâu cắt tới hạn vào thời gian cắt của dao. 48 Hình 2.37 : Ảnh hƣởng của chiều sâu cắt và bán kính đỉnh dao 48 đến hƣớng của lực cắt động lực học 48 Hình 2.38 : Cán dao carbide 51 Hình 2.39 : Cán dao carbide cƣờng lực 51 Hình 2.40 : Cán dao giảm chấn 51 Hình 2.41 : Mối liên hệ bán kính lƣỡi dao và lực cắt 52 Hình 2.42 : Thoát phoi trong quá trình tiện lỗ 53 Hình 2.43: Cấu tạo cán dao giảm chấn 54 Hình 2.44: Đồ thị thể hiện rung động giữa cán dao thƣờng và cán dao giảm chấn 55 Hình 2.45: Linh kiện thông dụng 56 Hình 2.46: Bộ phận trong ngành năng lƣợng 57 Hình 2.47: Linh kiện trong hàng không, vũ trụ 57 Hình 3.1: Máy tiện CNC Takamaz EX-12 61 Hình 3.2: Ổ dao của máy tiện CNC Takamaz EX-12 62 Hình 3.3: Hệ thống dẫn phôi tự động 63 Hình 3.4: Mảnh insert R166.0L – 11VM01 – 001 64 Hình 3.5: Cán dao giảm chấn 570-3C-16-156 66 Hình 3.6: Đầu dao R566.0KFC-162012-11 67 x
14. Hình 3.7: Cán dao R154.0KF-16-1220-11B 67 Hình 3.8: Thƣớc cặp điện tử 68 Hình 3.9: Dƣỡng đo ren 68 Hình 3.10: Máy đo độ nhám SJ-301 69 Hình 3.11: Mẫu sau khi đƣợc gia công 69 Hình 3.12: Tốc độ cắt của insert với các loại vật liệu 70 Hình 3.13: Gia công trên cán dao thƣờng 75 Hình 3.14: Gia công trên cán dao giảm chấn 75 Hình 3.15: Mẫu sau khi gia công xong 76 Hình 3.16: Mẫu thí nghiệm sau khi cắt 76 Hình 3.17: Độ nhám bề mặt đƣợc đo trên máy SJ-301 của Mitutoyo. 76 Hình 3.18: Kết quả đo từ máy đo độ nhám SJ-301 77 Hình 3.19: Biên dạng ren bị sai khi gia công thép C45 ở Vc = 110 (m/phut) 77 Hình 3.20: Kiểm tra bằng dƣỡng đo ren 78 Hình 4.1: Mối quan hệ giữa vận tốc cắt và độ nhám bề mặt thép C45 85 Hình 4.3: Mối quan hệ giữa vận tốc cắt và độ nhám bề mặt gang xám 90 Hình 4.4: Mối quan hệ giữa vận tốc cắt và độ nhám khi gia công 92 Hình 4.5: Mối quan hệ giữa vận tốc cắt và độ nhám khi gia công 94 Hình 4.6: Bề mặt ren sau khi gia công trên 2 cán dao 96 Hình 4.7: Biên dạng 3D của ren sau khi quét bằng máy 3D ATOS Blue light 96 Hình 4.8: Đo profin ren tam giác bƣớc 2.0 97 xi
15. DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1: Phối hợp giữa đƣờng kính danh nghĩa và bƣớc ren hệ Met (trích tiêu chuẩn ASME B1.13M-2005) 17 Bảng 2.2: Các dạng phế phẩm khi gia công ren trên máy tiện, nguyên nhân và biện pháp khắc phục 21 Bảng 2.3: Giá trị quy đổi cấp độ nhám bề mặt Rz và Ra 26 Bảng 2.4 : Các giá trị thông số độ nhám bề mặt (TCVN 2511 - 78) 27 Bảng 2.5 : Bảng độ chính xác gia công khi tiện 28 Bảng 3.1: Thành phần hóa học thép C45 (đơn vị %) 58 Bảng 3.2: Cơ tính của thép C45 58 Bảng 3.3: Thành phần hóa học của nhôm 6061 (đơn vị %) 59 Bảng 3.4: Thành phần hóa học của gang xám (đơn vị %) 60 Bảng 3.5: Cơ tính của các loại gang xám 60 Bảng 3.6: Những thông số kỹ thuật máy tiện CNC Takamaz EX-12 62 Bảng 3.7: Đặc tính mảnh insert R166.0L – 11VM01 – 001 64 Bảng 3.8: Chế độ cắt khi tiện ren trong bƣớc 2,0 65 Bảng 3.9: Bảng thí nghiệm chi tiết với vật liệu thép C45 71 Bảng 3.10: Bảng thí nghiệm chi tiết với vật liệu nhôm 6061 72 Bảng 3.11: Bảng thí nghiệm chi tiết với vật liệu gang xám 74 Bảng 4.1: Kết quả thì nghiệm với vật liệu thép C45 79 Bảng 4.2: Kết quả thì nghiệm với vật liệu nhôm 6061 81 Bảng 4.3: Kết quả thì nghiệm với vật liệu gang xám 83 xii
16. Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Gia công tiện ren là một phƣơng pháp gia công ren chủ yếu trong ngành cơ khí chế tạo máy. Phƣơng pháp này đƣợc áp dụng rộng rãi để gia công trục truyền động, các trục chịu tải, các chi tiết lắp ghép, đai ốc Trong gia công tiện ren thì gia công tiện ren trong là một nguyên công đòi hỏi sự chính xác cao về gá đặt và điều kiện gia công. Đối với gia công tiện ren trong, nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến năng suất gia công ren trong nhƣ vận tốc cắt, lƣợng chạy dao, chiều sâu cắt và dụng cụ gia công. Hiện nay cũng đã nhiều công trình nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ cắt, dụng cụ cắt đến năng suất trong gia công. Tuy nhiên, việc nghiên cứu và ứng dụng cán dao giảm chấn (một công nghệ mới) đến năng suất trong gia công thì chƣa có nhiều nghiên cứu, đặc biệt là ở Việt Nam. Vì vậy việc nghiên cứu và ứng dụng cán dao giảm chấn để nâng cao năng suất là cần thiết, đáp ứng nhu cầu của các doanh nghiệp. Bên cạnh việc tăng năng suất gia công, thì chất lƣợng bề mặt vẫn phải đƣợc đảm bảo, vì chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công là một trong những vấn đề rất quan trọng nhằm tạo ra các sản phẩm, máy móc thiết bị đạt độ chính xác cao, tuổi bền cao đảm bảo hiệu quả về kinh tế kỹ thuật. Xuất phát từ nhu cầu đó tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu nâng cao năng suất khi gia công ren trong trên máy tiện CNC sử dụng cán dao giảm chấn” 1.2. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đã đƣợc công bố Hiện nay các hãng sản xuất dao cụ cắt gọt cơ khí cũng đã phát triển về công nghệ cán giảm chấn rất nhiều. Và cũng đã có một số công trình nghiên cứu đến ảnh hƣởng của yếu tố công nghệ đến chất lƣợng chi tiết, cụ thể nhƣ: 1
17. - Đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi gia công trên máy phay CNC” của tác giả Trƣơng Thị Ngọc Thƣ, kết quả nghiên cứu đã xây dựng đƣợc phƣơng trình mô tả ảnh hƣởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi phay bằng dao phay ngón thép gió HSS-Eco8. Và xây dựng mối quan hệ ảnh hƣởng của chế độ cắt (S,t) đến độ nhám bề mặt[15] - 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” của Nguyễn Thị Thanh Vân, kết quả nghiên cứu đề tài đã chỉ ra đƣợc khi tiện tinh thép 9CX bằng dao PCBN thì mòn mặt trƣớc và mặt sau là hai dạng mòn chủ yếu, và giải thích đƣợc vì sao gây ra hai dạng mòn trên[16]. - Đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ cắt đến lực cắt khi phay bằng dao phay ngón trên máy CNC” của thạc sỹ Vũ Thành Hƣng. Kết quả đã thiết kế và chế tạo đƣợc mô hình đo lực cắt, xây dựng đƣợc quan hệ giữa chế độ cắt (V, S, t) với lực cắt theo phƣơng chuyển động theo trục x và trục y dƣới dạng hàm số mủ đối với loại dao phay ngón bằng thép P18 trên vật liệu gia công là hợp kim nhôm 6061 trong điều kiện không có tƣới nguội[17]. - Đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim CR12MOV” của Phạm Văn Hiển. Kết quả đã đáng giá đƣợc ƣu điểm, khả năng ứng dụng của dao phay cầu trong việc gia công các bề mặt phức tạp, xác định đƣợc mối quan hệ giữa chế độ cắt và tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN khi cắt ở đỉnh dao để gia công thép hợp kim CR12MOV thông qua các chỉ tiêu về độ nhám bề mặt[18]. - Đề tài: “Nghiên cứu nâng cao chất lƣợng bề mặt chi tiết máy khi phay tinh” của Hoàng Trọng Hiếu. Kết quả đề tài đã xây dựng đƣợc hàm thực nghiệm và biểu đồ về mối quan hệ giữa chế độ cắt và nhám bề mặt, đƣa ra các biện pháp về công nghệ, vật liệu và dụng cụ cắt để nâng cao chất lƣợng bề mặt khi phay tinh[19]. 2
18. - Đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng của rung động đến chất lƣợng của chi tiết khi mài phẳng” của tiến sĩ Phùng Xuân Sơn. Kết quả của luận án là cơ sở khoa học góp phần định hƣớng giúp các nhà công nghệ lựa chọn đƣợc chế độ mài tối ƣu, xác định tuổi bền của đá mài, tăng độ bóng, độ chính xác và năng suất[20]. - Đề tài: “Nghiên cứu bằng thực nghiệm đặc tính rung động tự kích thích và ảnh hƣởng bƣớc tiến dao đến sự tăng trƣởng của nó trong quá trình cắt kim loại với sự trợ giúp của máy tính” của Th.S Ngô Đức Hạnh. Kết quả đề tài đã giải thích đƣợc rung động kích thích trong gia công, chứng minh đƣợc ảnh hƣởng của bƣớc tiến dao đến chiều sâu cắt tới hạn và mối quan hệ giữa bƣớc tiến dao và chiều sâu cắt tới hạn tuân theo quy luật của một hàm số mũ[21]. - Bài báo:“A simple approach to analyze process damping in chatter vibration” của Erol Türkeş và Süleyman Neşeli công bố ngày 28/9/2013. Với phƣơng pháp mô phỏng quá trình rung động của hệ thống khi sử dụng cán dao giảm chấn, sau đó tiến hành thực nghiệm để kiểm định. Kết quả cho thấy các kết quả thu đƣợc qua thí nghiệm phù hợp với việc mô phỏng[22]. - Bài báo: “Analyzing the design of vibration reduction with the rubber- layered laminates in the precision turning with a diamond cutting tool” của Chih-Cherng Chen và Ko-Ta Chiang công bố ngày 6/4/.2011. Với việc ứng dụng cao su vào việc giảm rung động khi gia công tiện với lƣỡi căt hình thoi. Kết quả rung động tác động lên cán dao có gắn cao su có xu hƣớng ổn định hơn và đem lại bề mặt tốt hơn với độ tin cậy cao (95%). Khi sử dụng các dụng cụ cắt kết hợp với cao su SBR và cao su SI trong cùng điều kiện cắt đem lại độ nhám bề mặt tốt hơn 5,77 % và 13,22 % so với cán dao không có gắn cao su[23]. - Bài báo: “Investigation into effect of particle impact damping (PID) on surface topography in boring operation” của C.V.Biju & M.S.Shunmugam công bố ngày 15/8/2014. Sử dụng các hạt giảm chấn (PID) trong gia công khoan đã đem lại kết quả là nâng cao khoảng 25% chất lƣợng bề mặt trong 3
19. gia công khoan khi sử dụng PID từ 3,12 µm (không sử dụng hạt PID) xuống 2,29 µm (khi sử dụng hạt PID)[24]. - Bài báo: “In-process surface roughness prediction system using cutting vibrations in turning” của D.R.Salgado, F.J.Alonso, I. Cambero, A. Marcelo công bố ngày 6/9/2008. Đã xây dựng một hệ thống tiên đoán độ nhám bề mặt bằng cách sử dụng các điều kiện gia công (V, S, t), bán kính lƣỡi cắt và cảm biến đo rung động trong gia công tiện. Kết quả hệ thống đã dự báo chính xác đƣợc độ nhám bề mặt dựa trên những giá trị đầu vào và rung động trong gia công[25]. Ngoài những đề tài nghiên cứu trên thì hầu hết các thử nghiệm với dao lên chất lƣợng bề mặt đều đã đƣợc thực hiện bởi các hãng dao tên tuổi trên thế giới nhƣ Sandvik, Kennametal, Mitsubishi, Kyocera, Iscar, Walter, Những thử nghiệm này đƣợc thực hiện trên các loại vật liệu tiêu chuẩn và trong điều kiện gia công hoàn hảo cho nên những kết quả nhận đƣợc là lý tƣởng, tất nhiên những nghiên cứu này cũng phục vụ cho mục đích thƣơng mại. Các thông số đó dễ dàng bắt gặp trong các catologue của nhà sản xuất, trong các hội chợ thƣơng mại biểu diễn công nghệ . Tuy nhiên, chƣa có công trình nghiên cứu nào về ảnh hƣởng của cán dao giảm chấn lên độ bóng bề mặt chi tiết tiện ren trong đƣợc công bố. 1.3. Mục đích của đề tài - Nhằm tiếp cận công nghệ mới của cán dao giảm chấn. - Nghiên cứu nâng cao năng suất tiện ren trong đối với thép C45, nhôm 6061, gang xám thông qua sử dụng cán dao giảm chấn nhằm tăng vận tốc cắt nhƣng vẫn đảm bảo chất lƣợng bề mặt chi tiết. 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn của đề tài 1.4.1. Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu lý thuyết về cắt gọt kim loại, chất lƣợng bề mặt gia công và các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng bề mặt gia công ren. Nhƣ rung động, dụng cụ cắt và giải pháp khắc phục. 4
20. - Xây dựng quy trình và tiến hành thí nghiệm về vận tốc cắt ren trong đối với vật liệu thép C45, nhôm 6061, gang xám bằng 2 loại cán dao: cán dao thƣờng và cán dao giảm chấn. - Xử lý số liệu và phân tích đánh giá kết quả. 1.4.2. Giới hạn của đề tài Đề tài giới hạn các thí nghiệm đƣợc thực hiện trong điều kiện: - Mẫu đƣợc cắt thử trên máy tiện CNC Takamaz EX-12. - Thí nghiệm tiến hành trên 2 loại cán dao của hãng Sandvik: cán dao bình thƣờng và cán dao giảm chấn. - Dụng cụ cắt gọt là mảnh insert của hãng Sandvik : R166.0L–11VM01-001 - Chỉ sử dụng 3 loại vật liệu để tiến hành thí nghiệm : Thép C45, gang xám và nhôm 6061, tất cả vật liệu này đều sản xuất tại Việt Nam. - Chỉ tập trung nghiên cứu nâng cao năng suất tiện ren trong thông qua sử dụng cán dao giảm chấn nhằm tăng vận tốc cắt nhƣng vẫn đảm bảo chất lƣợng bề mặt chi tiết. - Chỉ nghiên cứu đến độ nhám bề mặt Ra, vì Ra và Rz có mối liên hệ với nhau, và ren thƣờng có cấp độ nhám bề mặt từ cấp 6 – 8, nên chọn giá trị đo là Ra là hợp lý hơn. - Bỏ qua các thông số gia công khác: lƣợng chạy dao (S), chiều sâu cắt (t) vì chiều sâu cắt ít ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt, lƣợng chạy dao dễ gây ra sai lệch biên dạng ren. - Môi trƣờng thí nghiệm: nhiệt độ phòng 30 – 35 0C. 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu Đề tài nghiên cứu đƣợc thực hiện theo phƣơng pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm. - Nghiên cứu lý thuyết cơ sở cắt gọt kim loại, kỹ thuật gia công ren, lý thuyết nhám bề mặt và lý thuyết rung động trong gia công. 5
21. - Thu thập dữ liệu về cán dao giảm chấn, insert gia công của hãng sandvik. - Nghiên cứu thực nghiệm với cán dao giảm chấn của hãng sandvik trên máy tiện CNC Takamaz EX-12 tại xƣởng cơ khí Thế Hải, Trƣờng Trung Cấp Nghề Đông Sài Gòn, Quận 9, Tp. Hồ Chí Minh. - Phân tích, xử lý số liệu thực nghiệm và đƣa ra các kết luận. 1.6. Giá trị thực tiễn của đề tài - Kết quả của luận văn đƣợc dùng hỗ trợ quá trình thiết kế qui trình gia công ren trong hiệu quả hơn thông qua việc thay đổi vận tốc cắt nhƣng vẫn đảm bảo đƣợc chất lƣợng bề mặt và thông số hình học của ren. - Dùng làm tài liệu tham khảo cho các sinh viên, học viên ngành cơ khí, đặc biệt trong chuyên ngành gia công chính xác - Kết quả nghiên cứu đƣợc chuyển giao cho công ty Sandvik VietNam góp phần định hƣớng vận tốc cắt tối ƣu nhằm nâng cao năng suất và chất lƣợng sản phẩm tiện ren trong. 6
22. S K L 0 0 2 1 5 4