Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.
Trang 1BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ
Trang 2Công trình được hoàn thành tại Viện nghiên cứu Cơ khí – Bộ Công Thương
Người hướng dẫn khoa học 1: PGS TS Trần Vệ Quốc
Người hướng dẫn khoa học 2: TS Đỗ Đình Lương
Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Viện
Họp tại: Viện nghiên cứu cơ khí
Số 4 – Đường Phạm Văn Đồng – Cầu Giấy – Hà Nội
Vào hồi … giờ, Ngày … tháng … năm 2023
Có thể tìm hiểu luận án tại các thư viện:
Thư viện Quốc gia Việt Nam Thư viện Viện nghiên cứu Cơ khí Thư viện trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vinh
Trang 3MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài.
Trong công nghệ mài đã có nhiều công trình nghiên cứu và công bố về mài tròn trong, mài trònngoài, mài vô tâm và mài định hình nhưng mài trục vít Acsiet trên thép hợp kim là một nghiên cứu mớichưa có công trình công bố và thiết thực trong giảng dạy cũng như trong thực tiễn sản xuất
Từ những yêu cầu trên việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vítacsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá” mang tính cấp thiết, phục vụ cho quá trìnhgia công chế tạo hiện nay và làm tài liệu giảng dạy cho ngành cơ khí
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Nghiên cứu quá trình mài răng trục vít Acsimet thép 40Cr, 35CrMo và 38CrMo, đo độ nhám vếttiếp xúc bề mặt răng trục vít Acsimet thép 38CrMo sau khi đã mài bằng đá mài cho thép sau nhiệt luyện.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến nhám bề mặt khi mài và lượng tiêu hao đá
4 Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu về bộ truyền trục vít – bánh vít, tính chất, công dụng Nghiên cứu yêu cầu kỹ thuậtcủa trục vít để đảm bảo vận hành cho bộ truyền cũng như về kinh tế và tuổi thọ của nó
- Nghiên cứu tổng quan về quá trình mài, các công trình nghiên cứu đã được công bố trong vàngoài nước Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về mài và những vấn đề cơ bản của công nghệ mài; ảnh hưởngcủa các thông số công nghệ, các đặc trưng của đá mài và quá trình mòn của nó đến chất lượng bề mặtchi tiết gia công trên máy mài
- Xây dựng mô hình thí nghiệm: Xác định chi tiết để thí nghiệm, xác định phương pháp thínghiệm, lựa chọn thiết bị gia công, thiết bị đo kiểm từ đó xây dựng các bước tiến hành thí nghiệm
- Nghiên cứu thực nghiệm: Đo các thông số cần thiết phục vụ cho quá trình nghiên cứu, đánh giákết quả đo kiểm, xử lý và hoàn thiện số liệu
5 Phương pháp nghiên cứu:
Kết hợp nghiên cứu lý thuyết và sử dụng phần mềm chuyên dụng để xử lý kết quả thực nghiệm vàthực nghiệm chế tạo để kiểm chứng cơ sở lý thuyết
6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
- Xây dựng phương pháp số để xác định biên dạng đá mài
- Việc thiết kế, tính toán thiết bị đo sử dụng các kỹ thuật tiên tiến, các phần mềm chuyên dụng, hệthống thí nghiệm làm việc ổn định và độ tin cậy cao
b Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu được dùng ứng dụng vào thực tế sản xuất, làm tài liệu tham khảo cho giảngdạy, nghiên cứu, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo: Xác định được chế độ cắt tối ưu khi mài trụcvít thép hợp kim và lượng tiêu hao đá tại vị trí tối ưu
Trang 47 Cấu trúc của luận án.
Kết cấu của luận án gồm 4 chương và phần kết luận:
- Chương 1 Tổng quan về mài ren trục vít
- Chương 2 Cơ sở lý thuyết về mài răng trục vít Acsimet và phương pháp đánh giá chất lượng saukhi mài
- Chương 3 Nghiên cứu thực nghiệm mài răng trục vít
- Chương 4 Thực nghiệm mài trục vít Acsimet và tối ưu hóa
Kết luận và kiến nghị
8 Các kết quả mới của luận án.
- Đề xuất được chế độ cắt tối ưu khi mài trục vít Acsimet thép 40Cr, 35CrMo và 38CrMo theo độnhám
- Xây dựng được biên dạng đá mài trục vít Acsimet theo phương pháp kỹ thuật số
- Xác định được chế độ mài tối ưu hoá lượng tiêu hao đá khi mài trục vít Acsimet thép 40Cr,35CrMo và 38CrMo
- Thực nghiệm kiểm tra vết tiếp xúc giữa trục vít và bánh vít để đánh giá kết quả tối ưu hóa bằngphương pháp tâm xoay
Trang 5CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÀI VÀ GIA CÔNG TRỤC VÍT ACSIMET
1.1 Tình hình nghiên cứu về trục vít trên thế giới
Tạo hình biên dạng răng của bộ truyền trục vít được nhiều nhà khoa học quan tâm và đã giải quyếtđược nhiều vấn đề cơ bản để đưa vào ứng dụng trong sản xuất
Năm 2010, Б.М Бржозовский đã sử dụng khái niệm lý thuyết bao hình để thiết lập phương trìnhcủa đường tiếp xúc giữa biên dạng răng trục vít và hình thành dụng cụ mài, và tính toán biên dạng dụng
- Năm 2015 Stosic và các cộng sự đã áp dụng đồ họa kỹ thuật số cho phương pháp quét (DGS) dựatrên đồ họa máy tính để tạo biên dạng cho dụng cụ tạo hình khi mài trục xoắn vít
- Năm 2010 Wu, Y.R và cộng sự đã đề xuất phương pháp bắn tia sáng mô phỏng quá trình mài chomột ống xoắn hình trụ ren Ví dụ như bánh răng xoắn ốc, …
Các nghiên cứu có ý nghĩa rất nhiều trong thực tiễn nhưng chỉ áp dụng cho một số trục vít cụ thểtrong các máy nén khí, máy bơm, … nhưng chưa có nghiên cứu về trục vít Acsimet
1.2 Tình hình nghiên cứu về trục vít trong nước
- Nước ta gần đây đã có một số công trình nghiên cứu về lý thuyết ăn khớp, xác định profil đối tiếpepitrochoid của cặp bơm dầu và máy nén khí Các công trình này đã nghiên cứu lý thuyết ăn khớp theophương pháp giải tích, hình học vi phân
- Trong luận án của nghiên cứu năm 2017 Nguyễn Thanh Tú đã nghiên cứu về phương pháp giacông trục vít Cycloit bằng cách xác định mặt khởi thuỷ dụng cụ dạng đĩa
- Trong luận án năm 2018 Nguyễn Anh Tuấn đã nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ gia công đếnlượng mòn đá, mối quan hệ giữa chế độ công nghệ và độ nhám bề mặt, mối quan hệ giữa chế độ côngnghệ và độ ô van của chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay
- Trong bài báocảu tác giả Nguyễn Quốc Dũng và Bùi Lê Gôn đã ứng dụng công nghệCAD/CAM trong tạo hình bề mặt xoắn vít Acsimet trên máy CNC 5 trục Chế tạo được trục vít nhưngchỉ xác định độ nhám bề mặt sau khi gia công, và gia công trên thép Cacbon thông thường
- Nghiên cứu của Nguyen Huy Kien và các cộng sự đã Khảo sát ảnh hưởng của chế độ cắt và
thông số đá mài đến độ nhám bề mặt khi mài mặt cong Acsimet vật liệu HSS P18 bằng máy chuyên
dùng
Các nghiên cứu về mài mặt phẳng, mài tròn trong, mài tròn ngoài … Nhưng chưa có nghiên cứu
về mài trục vít Acsimet
1.3 Xác định nhiệm vụ nghiên cứu của luận án
- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ khi mài đến bề mặt chi tiết mài
- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ khi mài đến lượng bóc tách kim loại khimài
- Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến nhám bề mặt chi tiết khi màitrục vít Acsimet thép hợp kim 35CrMo; 38CrMo; 40Cr
- Xác lập mối quan hệ giữa nhám bề mặt với chế độ cắt
- Xác lập mối quan hệ giữa lượng tiêu hao đá khi mài với chế độ cắt
- Đánh giá độ chính xác khi tối ưu hóa các thông số công nghệ khi mài trên thép 35CrMo; 38CrMo;40Cr bằng thực nghiệm vết tiếp xúc giữa trục vít và bánh vít
- Áp dụng các kết quả vào thực tiễn
1.4 Kết luận chương 1
Qua việc nghiên cứu tổng quan về quá trình mài, tìm hiểu các công trình nghiên cứu trong nước vàtrên thế giới Kết hợp với việc nghiên cứu các thông số công nghệ ảnh hưởng đến bề mặt chi tiết mài,nhận thấy:
Trang 61 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ trong quá trình mài tới chất lượng bề mặtchi tiết mài là cơ sở để tìm ra các biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết mài
2 Các thông số công nghệ như n (Vận tốc quay phôi), v (Vận tốc đá), S (Lượng chạy dao hướngtrục) có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng bề mặt của chi tiết mài Xác định được ảnh hưởng của cácthông số công nghệ của quá trình mài đến chất lượng bề mặt chi tiết mài cho phép có thể lựa chọn chocác thông số các giá trị tối ưu Và chất lượng bề mặt chi tiết mài sẽ được nâng cao Đặc biệt là trong quátrình mài với bề mặt có hình dạng phức tạp như bề mặt răng của trục vít
3 Việc nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết mài sẽ góp phần đảm bảo cho các máy móc, thiết bị cóchứa chi tiết mài đó sẽ đạt độ chính xác cao hơn, quá trình hoạt động tốt hơn, tăng độ chính xác cho sảnphẩm
Trang 7CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÀI RĂNG TRỤC VÍT ACSIMET VÀ PHƯƠNG PHÁP
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SAU KHI MÀI 2.1 Công nghệ chế tạo bộ truyền trục vít - bánh vít
2.1.1 Đặc điểm của bộ truyền trục vít – bánh vít
Theo phương pháp hình thành bề mặt xoắn vít thì trục vít hình trụ có các loại thông dụng: mặt xoắnAcsimet và mặt xoắn thân khai
2.1.2 Chế tạo trục vít và bánh vít
Độ chính xác của trục vít và bánh vít: Tiêu chuẩn ГOCT và TCVN chia truyền động trục vít bánh vít (hay gọi tắt là truyền động bánh vít) ra hai nhóm:
-(1) Bộ truyền động học trong đó qui định điều chỉnh vị trí của trục vít và bánh vít theo khoảng cách tâm
và vị trí của mặt phẳng trung bình của bánh vít
(2) Bộ truyền lực không qui định điều chỉnh như ở nhóm 1 Các tiêu chuẩn ГOCT và TCVN qui định
bộ truyền động học cho các modun hướng trục m = 1 ÷ 16 mm và đường kính vòng chia của bánh vít ≤
5000 mm, bộ truyền động học có 4 cấp chính xác: 3, 4, 5 và 6
Các tiêu chuẩn ГOCT và TCVN qui định bộ truyền lực cho các modun m = 1 ÷ 30 mm và đườngkính vòng chia của trục vít ≤ 400 mm và đường kính vòng chia của bánh vít ≤ 2000 mm Bộ truyền lực
có 5 cấp chính xác: 5, 6, 7, 8 và 9
2.2 Kiểm tra độ chính xác gia công bằng độ tiếp xúc ăn khớp cho bộ truyền trục vít - bánh vít
Vết tiếp xúc được kiểm tra bằng cách bôi lên bề mặt răng một lớp sơn rồi cho trục vít – bánh vítquay ăn khớp với nhau, sau đó dừng máy và xác định vị trí và diện tích của vết tiếp xúc
2.3 Kiểm tra độ nhám bề mặt
Sử dụng máy đo có một đầu dò đi kèm với bộ biến đổi vị trí được kéo di trượt trên bề mặt đá mài
để nhận được các vết hình dạng
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý đo
theo biên dạng Hình 2.2 Sử dụng thiết bị đo độ nhám bề mặt: Hình 2.3 Nguyên lý đo nhám bề mặt trục vít Acsimet
2.4 Đánh giá độ tiêu hao đá
Để đánh giá tuổi bền của đá khi mài dùng chỉ tiêu đánh giá độ tiêu hao đá khi mài trục vítAcsimet Thực nghiệm cho thấy, tuổi bền của đá mài phụ thuộc vào chế độ mài, đặc tính đá mài, điềukiện mài, yêu cầu độ chính xác và chất lượng của bề mặt gia công
2.5 Xác định biên dạng đá để mài trục vít Acsimet
2.5.1 Cơ sở lý thuyết
Mô hình toán học mài trục vít Acsimet được xác định như sau:
1 Chọn 1 hệ trục tọa độ Oxyz:
– Trục Ox trùng với hướng trượt bàn dao ngang của máy
– Trục Oy hướng thẳng đứng theo chiều từ tâm máy xuống dưới
– Trục Oz trùng với đường tâm của máy hướng từ mâm cặp ra ụ động
– Tâm O nằm tại tiết ngang của phôi
– Ở vị trí mặt cắt đi qua chính giữa tiết diện ren đang được mài
Hình 2.4 Mô hình mài trục vít Acsimet
Trang 82 Xác định phương trình các mặt răng.
+ Gọi (1) là mặt răng khi mài thuận phải:
- Phương trình của mặt ren này là:
{ x=r cos φ y =r sin φ
z=(r−r f)tgα +aφ+ B
2(1)
Với r f ≤ r ≤ r e ; φ=0 ÷ 6 ×2 π (6 vòng ren)
+ Gọi (2) là mặt răngkhi mài thuận trái:
- Phương trình của mặt ren này là
{ x=r cos φ y=r sin φ
z=−(r−r f)tgα +aφ− B
2(2)
Với r f ≤ r ≤ r e; φ=0 ÷ 6 ×2 π (6 vòng ren)
+ Mặt phẳng tiết diện ngang của đá mài: chứa trục Ox, nghiêng so với trục Oz một góc Khi mài renxoắn phải - góc có hướng từ chiều dương trục Oz quay ngược chiều kim đồng hồ; khi mài ren xoắn trái
- góc có hướng quay ngược lại
Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục của đá là:
- Gọi (3*) là Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục khi mài mặt ren phía bên phải: y=−z tg
- Gọi (3**) là Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục khi mài mặt ren phía bên trái:
y=−z tg
Ở đây: + là góc nghiêng của đường ren: tg= m z
D với m là modun của đường xoắn ren, z là số đầu
mối, D đường kính chia của trục vít
+ α góc tiết diện ren (góc profin) ở đây α=20 °
+ a là hệ số a= π m z
2 π
+ Góc φ là góc cực, tính theo radian (rad), trong một trục tọa độ Oxy, tính từ hướng dương Ox + r là là bán kính cực, mm
+ r f ,r e : bán kính đáy ren, đỉnh ren tương ứng,mm
+ D f , D e : đường kính đáy ren, đỉnh ren tương ứng, mm
3 Biên dạng đá mài (profin đá): Khi mài mặt ren bên phải là giao tuyến của mặt (1) với mặt (3*); Khi mài mặt ren bên trái là giao tuyến của mặt (2) với mặt (3**) Đây là mục tiêu cần tìm :
+ Đối với ren xoắn trái cần làm như sau:
- Gọi (4): Mặt ren bên phải có phương trình:
{ x=r cos φ y=r sin φ
z=(r−r f)tgα−aφ+ B
2(4 )
- Gọi (5): Mặt ren bên trái có phương trình:
{ x=r cos φ y=r sin φ
z=−(r−r f)tgα −aφ− B
2(5)
+ Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục của đá:
- Gọi (6*) là Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục khi mài mặt ren bên phải: y=z tg
- Gọi (6**) là Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục khi mài mặt ren bên trái: y=z tg
4 Biên dạng đá mài (profin đá): Khi mài mặt ren bên phải là giao tuyến của mặt số 4 với mặt số 6*; Khimài mặt ren bên trái là giao tuyến của mặt số 5 với mặt số 6**
– Đây là mục tiêu cần tìm:
Trang 9Nhận thấy các phương trình của các mặt là đối xứng nên chỉ cần xác định biên dạng của 1 mặt còn các mặt khác tương tự.
2.5.2 Xác định biên dạng đá để mài trục vít Acsimet
Quy trình thực hiện: Xác định biên dạng đá cho mài mặt răng phải như sau: Cho 2 phương trìnhbiên dạng răng và phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục của đá chạy trên phần mềm matlap,trong đó có 2 biến φ và r như sau: r = rf - re với gia số ∇ = 0,2 mm Đối với trục vít m = 3; z = 1 thì có
35 khoảng vậy φ xét trong khoảng 0 – 900 do đó ∆ = 30 Từ phần mềm sẽ cho ra biên dạng đá cần tìm.Các mặt khác tương tự như trên Có thể dùng phương pháp xác định các điểm toạ độ khi cho 1 biến rhay φ thay đổi sau khi khử đi 1 trong 2 biến trên Sơ đồ thuật toán như sau:
Mặt răng Acsimet có dạng:
Hình 2.5 Biên dạng răng khi mài
- Khi mài mặt ren phía bên phải: y=−z tg có dạng:
-4.5 0.8 -4 -3.5
16
r cosφ
-1.5
14 0.2 12
0 10
Hình 2.6 Mặt phẳng giao tuyến của phương trình cân bằng
Như vậy giao tuyến giữa mặt số 1 và mặt số 3* chính là biên dạng đá cần tìm, giao tuyến đó có dạng:
Hình 2.7 Biên dạng đá mài
Khi đó ta xác định được biêng dạng như sau: Theo phương pháp xác định tọa độ điểm của giaotuyến Sử dụng matlap vẽ biên dạng như sau:
Trang 10Hình 2.8 Kích thước của biên dạng đá mài
Từ biên dạng đó ta xác định được chiều cao của biên dạng là:
Chiều cao biên dạng đá Chọn h = 8 mm
Chiều rộng biên dạng đá Chọn l = 4 mm
Từ đó đưa ra được biên dạng đá mài như sau:
Hình 2.9 Biên dạng đá mài để gia công
+ Phương pháp mài thuận mặt bên trái
Như vậy giao tuyến giữa mặt số 1 và mặt số 3** chính là biên dạng đá cần tìm, giao tuyến đó có dạng:
Hình 2.10 Biên dạng đá mài bên trái
Có biên dạng tương tự nhưng đối xứng nhau của mặt mài thuận phải
- Chiều cao biên dạng đá: Chọn h = 8 mm
- Chiều rộng biên dạng đá: Chọn l = 4 mm
2.6 Kết luận chương 2
1 Nghiên cứu và đề xuất được các loại đá để mài thép hợp kim và các loại thép khác
2 Xác định được biên dạng cho đá mài dùng để mài trục vít Acsimet là một cung tròn và đá mài được sử dụng là đá mài thép hợp kim có độ hạt 80
3 Xây dựng được cơ sở đo độ nhám bề mặt, lượng tiêu hao đá và kiểm tra vết tiếp xúc sau tối ưuhoá
4 Phân tích đặc điểm của các biên dạng xoắn vít để thực hiện gia công và mài trục vít Acsimet
Trang 11CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MÀI RĂNG TRỤC VÍT VÀ GIA CÔNG BÁNH
VÍT 3.1 Quá trình nghiên cứu thực nghiệm
a Phương pháp chế tạo trục vít
- Chế tạo trục vít bằng phương pháp tiện:
Đối với ren Acsimet (và ren thang) khoảng hở tiêu chuẩn giữa vít và đai ốc tương đối rộng Ví dụ,ren đường kính 5/8 inch x8 ren/inch, chiều sâu ren vít là 0,0725 inch, để lại đường kính chân ren 0,480inch, do đó lỗ đai ốc sẽ là 0,500 inch (tương ứng 1,63 mm), trừ khi biên dạng ren vít Acsimet, góc ren
300 có các quy định khác Tương tự, đường kính đỉnh ren của ta rô ren thô 5/8 inch x 8 ren/inch là 0,654,nghĩa là lớn hơn đường kính đỉnh ren của vít đến 0,029 inch, tạo ra khoảng hở “hình khuyên” đến 14,5phần ngàn inch (khoảng 0,37 mm) dùng cho bôi trơn
Hình 3.1 Biên dạng ren Acsimet, góc ren 30 o
b Chế tạo bánh vít bằng phương pháp phay trên máy thông thường
Trên máy phay ngang, đứng vạn năng có thể phay bánh răng vít theo hai cách:
- Phay chép hình sơ bộ rồi phay tinh bằng dao phay hình trục vít
- Phay bào hình bằng dao “bay”
Làm nóng từ từ tới 8500C và cho phép thời gian đủ để tạo hình thép thông qua quá trình nhiệt Sau
đó làm chậm từ từ trong lò Thép có thể đạt độ cứng tối đa 250HB
( a−c B 100%) Theo chiều cao – tỷ số chiều cao trung bình của vết dính vàchiều cao làm việc của răng:
Trang 12( h tb
h lv 100%)
Chú thích: Trong trường hợp có vát hai biên của mặt cạnh răng, chiều dài và chiều cao tổng cộng cần trừ bớt chiều dài vàchiều cao của đoạn vát
3.3 Lượng tiêu hao đá (k td )
Với lượng tiêu hao đá là tỷ số của lượng kim loại tách ra khi mài và lượng đá tách ra khi mài
Được xác định là hiệu số khối lượng khi cân khối lượng đá trước khi mài và sau khi mài.
k td=n td
m td
ntd: Lượng tách kim loại khi mài
mtd: Lượng tách đá khi mài
3.4 Tiêu chuẩn về nhám bề mặt khi mài
Chỉ tiêu Ra thường dùng để đánh giá độ nhám bề mặt cấp 5 đến cấp 11
+ Chiều cao trung bình của profil Rz, cũng được đo bằng µm
Là trị số trung bình của tổng các giá trị tuyệt đối của chiêu cao 5 đỉnh cao nhất (ti) và chiều sâu của
5 đáy thấp nhất (ki) của profil trong khoảng chiều dài chuẩn (L)
3.5 Xây dựng quá trình thực nghiệm.
Để nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc quay phôi, vận tốc đá, lượng chạy dao hướng trục đến độnhám bề mặt chi tiết khi mài trục vít Acsimet thép 35CrMo; 38CrMo và 40 Cr, dựa vào công nghệ chếtạo chi tiết máy ta có sơ đồ khối quá trình thực nghiệm như trên hình 3.14
Hình 3.2 Sơ đồ khối quá trình thực nghiệm
3.6 Phương pháp xây dựng công thức thực nghiệm
3.6.1 Lấy mẫu và trang thiết bị sử dụng trong thực nghiệm
Để tiến hành thí nghiệm, các mẫu thí nghiệm mài là trục vít Acsimet được làm từ thép 35CrMo
38CrMo và 40Cr đã qua nhiệt luyện tôi cao tần + ram đạt độ cứng 42 – 44 HRC Sau khi nhiệt luyện,mẫu được làm sạch rồi tiến hành đo độ nhám ban đầu Mẫu thí nghiệm mài trục vít Acsimet
Hình 3.3 Mẫu thí nghiệm Hình 3.4 Đá mài Hình 3.5 Máy tiện CNC
Trang 13Các thiết bị đo khác được gắn trực tiếp trên máy gia công hoặc lưu lại qua biến tần khi xử lý điềuchỉnh thông số đầu vào.
3.6.2 Trình tự thí nghiệm:
Mục đích của việc lấy 20 thí nghiệm là để thực hiện tối ưu hoá quá trình thực nghiệm bằngphương pháp tâm xoay
- Lựa chọn phôi và vật liệu chế tạo trục vít Acsimet
Theo tính toán ở mục 1.2.1 chọn phôi thép có đường kính ∅40 mm x 220 mm Vật liệu là théphợp kim 35CrMo 38CrMo và 40 Cr
- Các thông số đầu vào
a Vận tốc quay phôi n (Vòng/phút): Biến thiên trong khoảng từ 2,8 – 5,6 vòng/phút
b Vận tốc đá v (m/s): Biến thiên trong khoảng từ 22 – 26 m/s
c Lượng chạy dao hướng trục S (µm/hành trình): Biến thiên trong khoảng từ 4 – 10 µm/hành trình
3.7 Quy trình chế tạo trục vít Acsimet
Hình 3.10 Gia công trục vít Hình 3.11 Gia công bánh vít Hình 3.12 Mẫu dùng trong thí nghiệm
Hình 3.13 kiểm tra vết tiếp xúc Hình 3.14 Quá trình mài trục vít
3.8 Kết luận chương 3
1 Ở các thí nghiệm trên, tiến hành mài tinh các mẫu trục vít Acsimet thép 35CrMo, 38CrMo và40Cr đã qua nhiệt luyện trên máy mài chuyên dùng
2 Từ các thí nghiệm đó, ta xây dựng được bộ số thực nghiệm biểu thị mối quan hệ giữa độ nhám
bề mặt chi tiết gia công với chế độ cắt khi mài trục vít Acsimet thép 35CrMo, 38CrMo và 40Cr Môhình cho phép đánh giá mức độ ảnh hưởng của chế độ cắt tới độ nhám bề mặt gia công ứng với các điềukiện công nghệ cụ thể và là cơ sở để lựa chọn chế độ hợp lý hoặc tối ưu, từ đó đánh giá được tối ưu cácthông số công nghệ gia công chi tiết máy
3 Bên cạnh đó cũng có được các thông số quan hệ giữa v, n, S tới lượng tiêu hao đá tương đối đểnghiên cứu độ mòn đá khi gia công tinh chi tiết là thép 35CrMo, 38CrMo và 40Cr đã qua nhiệt luyện đểtính toán lượng dư gia công khi mài và tuổi thọ đá mài
4 Từ đó làm cơ sở để đánh giá chất lượng bề mặt gia công khi mài thép 38CrMo đã nhiệt luyện
để mài răng trục vít Acsimet qua thông số độ nhám bề mặt