Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số cắt đến hình dạng phoi của quá trình tiện trụ

Nội dung text: Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số cắt đến hình dạng phoi của quá trình tiện trụ

1. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ CẮT ĐẾN HÌNH DẠNG PHOI CỦA QUÁ TRÌNH TIỆN TRỤ Phạm Sơn Minh1, Phạm Trường Giang 1 1Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM Tóm tắt Hình dạng phoi trong quá trình tiện là một trong những thông số quan trọng, phản ánh chất lượng bề mặt và mức độ phù hợp của bộ thông số gia công. Trong nghiên cứu này, qua quá trình thực nghiệm với vận tốc cắt (vc) 230 m/phút, chiều sầu cắt (ap) thay đổi từ 1 mm đến 4 mm, và bước tiến dao (fn) tăng từ 0.15 mm/vòng đến 0.6 mm/vòng, các dạng phoi đã được thu thập và so sánh. Kết quả cho thấy khi giữ chiều sâu cắt 1.0 mm và tăng bước tiến dao từ 0.15 mm/vòng đến 0.6 mm/vòng, phoi sẽ có dạng xoắn, với bước tiến càng lớn, chiều dài phoi sẽ càng giảm. Ngoài ra, với bước tiến dao (fn) từ 0.3 mm/vòng đến 0.6 mm/vòng, phoi có dạng xoắn với chiều sâu cắt (ap) từ 2 mm đến 4 mm Từ khóa: Phôi, phoi, vận tốc cắt, chiều sâu cắt, bước tiến dao. EFFECT OF CUTTING PARAMETER ON THE CHIP GEOMETRY OF TURNING PROCESS. Abstract: The chip geometry is an important indicator to predict the surface quality of the turning part. In this research, base on experiment with the cutting speed of 230 m/min, the cutting depth varies from 1 mm to 4 mm and the feed rate increases from 0.15 mm/revolution to 0.6 mm/revolution, the chip geometries were collected and compared. Results show that with the cutting depth of 1.0 mm, when the feed rate increases from 0.15 mm/revolution to 0.6 mm/revolution, the chip will have the helical shape. With the higher feed rate, the length of chip will reduce. In addition, with the feed rate range of 0.3 mm/revolution to 0.6 mm/revolution, the chip also has the helical shape when the cutting depth increase from 2 mm to 4 mm. Keywords: workpiece, chip, cutting speed, cutting depth, feed rate. 1. Giới thiệu. Hiện nay,chi phí gia công sản phẩm cơ khí khá cao, do vậy nhu cầu giảm chi phí luôn được đặt ra cho các chuyên gia thiết kế qui trình công nghệ cắt gọt kim loại. Trong qui trình gia công cắt gọt kim loại nói chung và qui trình tiện nói riêng, với các thông số cắt gọt hợp lý, chi phí gia công, cũng như chi phí cho dụng cụ cắt sẽ được giảm đáng kể [1,2]. Ngoài ra, với bộ thông số cắt gọt hợp lý, các thiết hại như hư phôi, dụng cụ cắt bị phá hủy, cũng sẽ được giảm đáng kế. Trong lĩnh vực cắt gọt kim loại, mức độ phù hợp của các thông số cắt gọt được thể hiện khá rõ ở hình dáng của phoi[2]. Trong nghiên cứu của Mallock [3], hình dáng của phoi phản ánh mức độ ma sát tại bề mặt của dụng cụ cắt. Nghiên cứu này cho thấy có mối liên hệ khá chặt chẽ giữa hình dáng phoi và tuổi thọ của dụng cụ cắt trong quá trình tiện trụ dài. Tương tự như nghiên cứu này, Tresca. H. cũng 1
2. nghiên cứu về biến dạng dẻo của phoi trong quá trình tiện. Kết quả cho thấy hình dạng của phoi được quyết định bởi quá trình biến dạng dẻo cua kim loại trong quá trình bóc tách vật liệu [4]. Ngoài ra, quá trình bóc tách vật liệu cũng được nhiều nghiên cứu đề cập đến [2,5], các nghiên cứu này đều cho thấy hình dạng phoi là một trong những thông số quan trọng phản ảnh mức độ phù hợp của bộ thông số cắt đến chất lượng bề mặt sản phẩm. Tuy nhiên, với các nghiên cứu trong nước gần đây, hình dáng phoi là một trong những vấn đề chưa được đề cập nhiều. Các nghiên cứu chỉ tập trung vào mối liên hệ giữa thông số cắt và chất lượng bề mặt, và hình dáng phoi thường ít được phân tích. Vì vậy, đề tài này sẽ tập trung đề cập đến quá trình bóc tách vật liệu của qui trình tiện, trong đó, hình dạng phoi sẽ được phân tích nhằm mục đích tìm ra mối liên hệ giữa chế độ cắt đến quá trình hình thành phoi và hình dạng phoi với vật liệu thông dụng tại Việt Nam và các công cụ cắt tiên tiến nhằm đề ra các phương án n6ng cao năng suất bóc tách vật liệu. 2. Phương pháp thí nghiệm Trong bài báo này, hình dáng của phoi tiện trụ sẽ được thu thập với vận tốc cắt (vc)230 m/phút với bước cắt (fn) và chiều sâu cắt (ap) thay đổi như Bảng 1. Sau đó, phoi thu được từ quá trình cắt sẽ được tổng hợp và so sánh. Trong quá trình thí nghiệm, máy tiện CNC Maxxturn 65 sẽ được sử dụng cho quá trình tiện. Ngoài ra, lưỡi cắt hợp kim CNMG 120408 – WMX4325 cũng sẽ được sử dụng với phôi thép C45 có đường kính Ø50mm. Trong quá trình thí nghiệm, các điều kiện sau sẽ được đảm bảo: Thu thập toàn bộ phoi sau khi kết thúc 1 lần thí nghiệm bằng cách phủ giấy toàn bộ vùng thí nghiệm. Không tưới nguội trong quá trình gia công. Đảm bảo chi tiết được kẹp chặt và kẹp đúng kích thước để đảm bảo tính chính xác của kết quả đo được. Nhập số liệu chế độ cắt chính xác trong quá trình thí nghiệm Bảng 1. Thông số cắt Thông số Giá trị Bước cắt (fn) (mm/vòng) 0.15 0.30 0.45 0.60 Chiều sâu cắt (ap) (mm) 1.0 2.0 3.0 4.0 3. Kết quả và thảo luận Qua quá trình thực hiện thí nghiệm với các thông số như Bảng 1, phoi của quá trình cắt được tổng hợp và so sánh như Hình 1. Kết quả này cho thấy khi cắt với tốc độ 230 m/ph và bước tiến dao 0.15 mm/vòng, phoi sẽ có dạng dây với các chiều sâu cắt thay đổi từ 1 mm đến 4 mm. Khi giữ chiều sâu cắt 1.0 mm và tăng bước tiến dao từ 0.15 đến 0.6 mm/vòng, phoi sẽ có dạng xoắn, với bước tiến càng lớn, chiều dài cảu phoi sẽ càng giảm. Ngoài ra, với bước tiến dao (fn) từ 0.3 – 0.6 mm/vòng, phoi có dạng xoắn với chiều sâu cắt (ap) từ 2 mm đến 4 mm. Riêng bước tiến dao (fn) từ 0.45 mm/vòng và chiều sâu cắt (ap) từ 3 mm trở lên, do lực cắt quá mạnh nên phần kim loại bị tách ra khỏi chi tiết có xu 2
3. hướng đùng lại và xếp lên nhau trước khi thoát ra khỏi phôi và tạo thành phoi, do đó, hình dạng phoi sẽ chuyển qua dạng phoi xếp. Hình 1. Hình dạng phoi với sự thay đổi của bước tiến dao và chiều sâu cắt. Hình 2. So sánh hình dạng phoi ứng với các giá trị bước tiến dao và chiều sâu cắt. Quá trình thay đổi hình dạng của phoi có thể được giải thích theo hiện tượng biến dạng dẻo của kim loại. Do cắt gọt là quá trình biến dạng của phoi, nên phoi được tách ra khỏi chi tiết do bị nén sẽ có chiều dài ngắn hơn chiều dài cắt và theo định luật biến dạng khối Poisson thì bề dày sẽ dày hơn (Hình 3). Hiện tượng đó được gọi là sự co rút của phoi, và có thể nhận biết bằng cách quan sát hình dáng bên ngoài của phoi. Hệ số co rút của phoi có thể được tính theo công thức sau: 퐿 K = 표 퐿 Trong đó: - Lo là chiều dài cắt trên bề mặt gia công (quảng đường đi được của dao trên phôi) (mm). - L là chiều dài thực của phoi (mm). 3
4. Hình 3. Sự co rút của phoi Trong quá trình cắt gọt kim loại, các thông số gia công cần được xác định thích hợp nhằm tạo ra được các dạng phôi thuận lợi. Nhìn chung, phoi dài sẽ đưa đến khối lượng phoi lớn khó dẫn thoát khỏi không gian làm việc của máy, làm cản trở dụng cụ và có thể làm hỏng độ bóng bề mặt của chi tiết. Ngoài ra phoi sắc có thể làm tăng nguy cơ bị thương cho người gia công. Phoi quá ngắn tạo nguy cơ làm cho bộ lọc bôi trơn làm nguội bị bít. Nhìn chung, khi xác định thông sốtiện phải cố đạt được phoi cuộn ngắn hoặc phoi xoắn ốc ngắn 4. Kết luận Qua quá trình tiến hành thực nghiệm với vận tốc cắt 230 m/phút, chiều sâu cắt và bước tiến dao thay đổi, hình dạng của phoi trong quá trình tiện đã được thu thập và so sánh. Nhìn chung, có 2 dạng phoi cơ bản là phoi dây và phoi xếp được hình thành trong quá trình tiện. Trong nhóm phoi dây có các dạng phoi khác như: phoi dây rối và dây xoắn . Trong phoi xếp có các dạng khác như: phoi xếp xoắn và phoi xếp dính Ngoài ra, với các thông số thí nghiệm này, dạng phoi vụn hầu như không xuất hiện. Qua quá trình thu thập này, biểu đồ về hình dạng phoi khi chiều sâu cắt và bước tiến dao thay đổi đã được thiết lập. Tài liệu tham khảo [1] Prof. Dipl. –Ing. Rudolf Sautter, Fertigungsverfahren, 1997, Vogel Buchverlag. [2] Eberhard Paucksch, Zerspantechnik, 1996, Fachbücher der technik [3] Mallock, A. (1881 – 1882) The action of cutting tools. Proc. Roy. Soc. Lond [4] Tresca. H. (1878) On further applications of the flow of solids. Proc. I. Mech. E. Lond. [5] Childs, T. H. C. (1980) Elastic effects in metal cutting chip format-ion. Int. J. Mech. Sci. 4
5. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.