Nghiên cứu cơ cấu giảm chấn cho cán dao tiện trụ ngoài

NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Đơn vị công tác và lĩnh vực chuyên môn Nội dung nghiên cứu cụ thể được - Nghiên cứu lý thuyết cắt gọt kim loại theo phương pháp tiện - Tiến hà

Trang 1

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU CƠ CẤU GIẢM CHẤN CHO CÁN DAO TIỆN TRỤ NGOÀI

Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2020

SKC 0 0 6 9 2 7

MÃ SỐ: T2019-96TĐ

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM

CHO CÁN DAO TIỆN TRỤ NGOÀI

Chủ nhiệm đề tài: PGS TS Phạm Sơn Minh

TP HCM, 4/2020 NGHIÊN CỨU CƠ CẤU GIẢM CHẤN

Mã số: T2019-96TĐ

Trang 3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐƠN VỊ: Khoa Đào tạo chất lượng cao

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM

NGHIÊN CỨU CƠ CẤU GIẢM CHẤN CHO CÁN DAO TIỆN TRỤ NGOÀI

Mã số: T2019-96TĐ

Chủ nhiệm đề tài: PGS TS Phạm Sơn Minh

Thành viên đề tài: PGS.TS Đỗ Thành Trung

Trần Minh Thế Uyên

Nguyễn Hoàng Thiện

TP HCM, 4/2020

Trang 4

NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Đơn vị công tác

và lĩnh vực chuyên môn

Nội dung nghiên cứu cụ thể được

- Nghiên cứu lý thuyết cắt gọt kim loại theo phương pháp tiện

- Tiến hành thiết kế và chế tạo cơ cấu giảm chấn cho cán dao

- Thực nghiệm và kiểm tra độ bóng

bề mặt của chi tiết sau khi tiện với các thông số giảm chấn khác nhau

Trung

ĐH SPKT Tp.HCM – Cơ khí CTM

Thế Uyên

ĐH SPKT Tp.HCM – Cơ khí CTM

Hoàng

Thiện

ĐH SPKT Vĩnh Long – Cơ khí CTM

- Tổng hợp số liệu và viết báo cáo

ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH

diện đơn vị

Trang 5

trong và ngoài nước

- Đo độ bóng chi tiết

Trần Minh Thế Uyên

Trang 6

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC BẢNG 1

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 2

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 7

1.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng dụng cụ cắt trên thế giới 7

1.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng dụng cụ cắt trong nước 13

1.3 Tính cấp thiết đề tài 15

1.4 Nhiệm vụ, giới hạn và phương pháp nghiên cứu 16

1.4.1 Nhiệm vụ 16

1.4.2 Giới hạn đề tài 17

1.4.3 Phương pháp nghiên cứu 17

1.5 Nội dung nghiên cứu 18

CHƯƠNG 2: ĐỘ NHÁM VÀ RUNG ĐỘNG TRONG QUÁ TRÌNH CẮT GỌT 18

2.1 Lý thuyết về độ nhám 18

2.1.1 Khái niệm độ nhám 18

2.1.2 Ký hiệu nhám bề mặt trên bản vẽ 19

2.1.3 Ảnh hưởng của độ nhám đến tính chất làm việc và độ bền của chi tiết 20

2.1.4 Chỉ tiêu đánh giá nhám bề mặt 22

2.1.5 Phương pháp đánh giá độ nhám 25

2.2 Lý thuyết về rung động trong quá trình cắt gọt 26

2.2.1 Tổng quan về rung động trong quá trình cắt gọt 26

2.2.2 Các dạng rung động và nguyên nhân gây ra rung động 26

2.2.3 Giải pháp để giảm rung động 28

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT GỌT VÀ CÔNG NGHỆ TIỆN 29

3.1 Cơ sở lý thuyết cắt gọt 29

3.1.1 Khái quát về quá trình cắt gọt kim loại 29

3.1.2 Lý thuyết về quá trình tiện [13] 30

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới rung động khi gia công tiện 31

3.2.1 Ảnh hưởng của kim loại gia công 31

3.2.2 Ảnh hưởng của chế độ cắt (t, S, V) 31

3.2.3 Ảnh hưởng của thông số hình học dao đến biến dạng 32

Trang 7

CHƯƠNG 4: DỤNG CỤ CẮT GIẢM CHẤN TRONG CÔNG NGHỆ TIỆN 34

4.1 Cán dao giảm chấn của hãng Sandvik 34

4.1.1 Giới thiệu về cán dao giảm chấn 34

4.1.2 Cấu tạo cán dao giảm chấn 35

4.2 Tính kinh tế trong đầu tư dụng cụ cắt giảm chấn 37

4.3 Thiết kế cán dao giảm chấn 38

4.3.1 Mô hình toán học 38

4.3.1.1 Mô hình cơ cấu giảm chấn theo phương Z 38

4.3.1.2 Cán dao thiết kế theo phương án X 41

4.3.2 Chế tạo thử nghiệm 45

CHƯƠNG 5: THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 47

5.1 Trình tự tiến hành thí nghiệm 47

5.1.1 Mục tiêu thí nghiệm 47

5.1.2 Xác định các yếu tố thí nghiệm 47

5.1.3 Điều kiện thí nghiệm 48

5.1.4 Các bước thí nghiệm so sánh 51

5.2 Kết quả thí nghiệm 53

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 56

6.1 Kết luận 56

6.2 Hướng phát triển của đề tài 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

Trang 8

1

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Các giá trị thông số độ nhám bề mặt (TCVN 2511 – 95) 24

Bảng 2.2: Các giá trị tiêu chuẩn của Ravà Rz 25

Bảng 5.1: Thành phần hóa học thép C45 49

Bảng 5.2: Các giá trị L (mm) và giá trị quy đổi sang lực F (N) 61

Trang 10

Tp HCM, ngày tháng năm 2020

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Nghiên cứu cơ cấu giảm chấn cho cán dao tiện trụ ngoài

- Mã số: T2019-96TĐ

- Chủ nhiệm: PGS TS Phạm Sơn Minh

- Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP HCM

- Thời gian thực hiện: 12 tháng

2 Mục tiêu:

Trong quá trình tiện ngoài, luôn có sự khác biệt rất lớn về độ bóng bề mặt sản phẩm khi tiện dùng cán dao Trung Quốc và cán dao Nhật Vì vậy nhóm nghiên cứu cố gắng tìm hiểu và nghiên cứu về cơ cấu giảm chấn cho cán dao tiện Quá trỉnh nghiên cứu được tiến hành với mục tiêu chính như sau:

- Thiết kế và chế tạo cơ cấu giảm chấn cho cán dao tiện

- Thực nghiệm với các thông số khác nhau của cơ cấu giảm chấn

- Đưa ra nhận xét về thông số giảm chấn hợp lý nhầm nâng cao chất lượng bề mặt khi sử dụng cán dao tiện

3 Tính mới và sáng tạo:

- Thiết kế mới kết cấu cán dao tiện có giảm chấn

- Thực nghiệm tiện với cán dao tiện có giảm chấn

4 Kết quả nghiên cứu:

STT Nội dung nghiên cứu

theo Thuyết minh đề tài

Nội dung nghiên cứu đã thực hiện

Tự đánh giá

Trang 11

độ bóng bề mặt của chi tiết

sau khi tiện với các thông

5 Thông tin chi tiết sản phẩm:

Bài báo đã đăng: Pham Son Minh, Tran Minh The Uyen, Nguyen Hoang Thien, Thach Ngoc Phuc, Pham Dam Son Tung, Bui Chan Thanh, Effect of damping parameters on part quality during turning process, International Journal of Advanced Research in Science,Engineering and Technology, Vol 7, Issue 3 , March

2020, pp 13174 - 13179

6 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:

Các kết quả của đề tài sẽ được thảo luận với các công ty chuyên về gia công cơ khí

để chuyển giao các kết quả thu nhận được, từ đó, tìm hướng liên kết với các công ty trong quá trình nghiên cứu lâu dài về lĩnh vực gia công cơ khí

Trang 12

Coordinator: PGS TS Phạm Sơn Minh

Implementing institution: HCMC University of Technology and Education Duration: from 1/2019 to 12/2019

2 Objective(s):

In the external turning process, there is always a big difference in the surface gloss of the product when using a Chinese and Japanese turning tool, so tries to understand and research the damping mechanism for turning tool holder The research process is conducted with the following main objectives:

- Designing and manufacturing damper mechanism for turning tool holders

- Experiment with different parameters of the damping mechanism

- Making comments about reasonable damping parameters to improve surface quality when using lathe tool handles

3 Creativeness and innovativeness:

- New design of turn tool structure with damping

- Experimental turning with damping tools

Qualified

Trang 13

6

damper mechanism for the

turning tool

damping mechanism

Qualified

the surface roughness of the

different damping parameters

3 , March 2020, pp 13174 - 13179

6 Effects, transfer alternatives of research results and applicability:

The results of the project will be discussed with mechanical processing companies to transfer the obtained results, thereby, find a direction to link with companies in the long-term research process mechanical processing sector

Trang 14

7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng dụng cụ cắt trên thế giới

Hiện nay, các nước trên thế giới có xu hướng hội nhập, liên kết và thông thương với nhau Trong thời đại của nền kinh tế thị trường mang tính chất toàn cầu hóa, thời đại của khoa học kỹ thuật thì lĩnh vực cơ khí đóng vai trò then chốt, nền tảng cho tiến bộ khoa học của thế giới như hiện nay Các nghiên cứu trong lĩnh vực

cơ khí có các bước tiến mạnh mẽ đáp ứng nhu cầu xã hội Riêng trong lĩnh vực gia công cơ khí yêu cầu tăng năng suất, tăng độ chính xác và chất lượng bề mặt ngày càng cao Nhiều biện pháp đã được áp dụng để cải tiến quá trình gia công Khi đề cập đến chất lượng gia công, không thể không đề cập đến độ bóng bề mặt mặt chi tiết và

độ nhám là chỉ tiêu để đánh giá điều này Một trong số những đối tượng được nghiên cứu để giải quyết vấn đề này là dụng cụ cắt

Đã có rất nhiều công ty nghiên cứu và chế tạo dụng cụ cắt nổi tiếng trên thế

giới (hình 1.1, hình 1.2, hình 1.3) Điển hình là Công ty Kennametal, một công ty về

dụng cụ cắt hàng đầu của Mỹ chuyên cung cấp các dụng cụ cắt cho hoạt động gia công cơ khí trong nước và các nước Châu Âu Còn ở thị trường Châu Á, Mitsubishi lại là một trong những nhà sản xuất dụng cụ cắt hàng đầu của Nhật

(a) (b)

Hình 1.1: Dao tiện

Hình 1.2: Dao phay

Trang 15

8

Hình 1.3: Mũi khoan, khoét

Đặc biệt trong các công ty về dụng cụ cắt, Công ty Sandvik (Thụy Điển) đã tiên phong trong việc nghiên cứu và chế tạo cán dao giảm chấn, giảm rung động trong quá trình gia công khi cán dao gá dài nhằm cải thiện được chế độ cắt (hình 1.4, hình 1.5, hình 1.6) Những nghiên cứu của Sandvik mang tính chất tham khảo vì thí nghiệm hầu như được thực hiện trên các loại vật liệu tiêu chuẩn và trong điều kiện gia công khá hoàn hảo, nên những kết quả nhận được khá lý tưởng

(a) (b) (c)

(d) Hình 1.4: Dao tiện giảm chấn [1]

Trang 16

9

(a) (b) (c)

Hình 1.5: Dao phay giảm chấn [1]

Hình 1.6: Dao doa giảm chấn [1]

Nhiều nhà khoa học đã chứng minh và tìm ra được nhiều phương án để giảm rung động trong quá trình cắt gọt Bài báo “Improving performance of CBN cutting tools by increasing their damping properties” của L N Devin, A A Osadchii, năm

2012 [2]: Trong đề tài nghiên cứu nhóm tác giả tập trung thiết kế kết cấu dụng cụ cắt cải tiến bằng cách tích hợp các chi tiết đặc biệt với chức năng giảm chấn nhằm mục đích cải thiện độ ổn định dụng cụ cắt do dao động trong quá trình gia công Trên cơ

sở đó, đề tài nghiên cứu sự ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn đến biên độ dao động dụng cụ cắt, tuổi thọ dụng cụ cắt vật liệu CBN và chất lượng độ nhám bề mặt sau gia công Nhóm tác giả dựa trên các kết quả thí nghiệm giảm chấn tham khảo như sử dụng chi tiết giảm rung động, mạ phủ lớp vật liệu đặc biệt lên lưỡi cắt hoặc sử dụng cán dao với vật liệu giảm chấn đặc biệt Từ đó các tác giả đưa ra mô hình cơ cấu giảm chấn như hình 1.7, với các chi tiết chế tạo từ vật liêu giảm chấn đặc biệt Cấu tạo chính của cơ cấu gồm mảnh dao vuông CBN (1) được gá đặt và kẹp chặt giữa hai chi tiết giảm chấn (2) bằng cơ cấu gá dao (4) Một gia tốc kế (3) được lắp đặt ngay đầu cán dao có nhiệm đo gia tốc rung động của dao tiện trong quá trình gia công Trong quá trình thí nghiệm, nhóm tác giả tiến hành cắt gọt với các chế độ cắt khác nhau trên

Trang 17

35 – 45% Tóm lại việc sử dụng cơ cấu giảm chấn có khả năng sử dụng thích hợp cho quá trình gia công các vật liệu có độ cứng trên 60 HRC với tốc độ cắt lớn hơn 2 m/s

1 – insert cắt CBN; 2 – tấm đỡ giảm chấn; 3 – gia tốc kế; 4 – mỏ kẹp chặt

Hình 1.7: Cơ cấu giảm chấn dao tiện với tấm đỡ

Năm 2012, bài báo “Effect of magneto rheological damper on tool vibration during” của P Sam Paul [3] đã cho thấy kết quả làm giảm rung động của cán dao giảm chấn khi sử dụng dòng lưu biến điện từ (MR) khi tiện thép AISI 4340 với độ cứng 46HRC so với cán dao thường (Hình 1.8)

Trang 18

11

Hình 1.8: Sơ đồ lực cắt chính và lực giảm chấn của cơ cấu MR

Ba năm sau, P Sam Paul lại có công trình nghiên cứu khác - “Effect of nanoparticles on the performance of magnetorheological fluid damper during hard turning process” năm 2015 [4] Ở công trình lần này, tác giả làm giảm nhiệt độ và tăng độ nhớt của dòng MR bằng cách cho thêm các hạt nano với thành phần là aluminium oxide (0.1% ) và titanium oxide (0.2%), kết quả làm tăng khả năng cắt gọt (Hình 1.9)

Trang 19

12

Hình 1.9: Sơ đồ cơ cấu giảm chấn MR

Một công trình nghiên cứu khác, “Development of designs of damping cutting tools”

của nhóm tác giả V V Malyhin, E I Yatsun, Yu N Seleznev, and S G Novikov được công nhân năm 2016 [5] Trong đề tài nhóm tác giả tập trung nghiên cứu thiết

kế và đề xuất cơ cấu giảm chấn nhằm kiểm soát độ ổn định dụng cụ cắt trong quá trình cắt gọt và cải thiện chất lượng bề mặt gia công Cơ sở lý thuyết và mô hình thực nghiệm dụng cụ cắt dựa vào việc xác định sự thay đổi không theo quy luật của cấu trúc tế vi bề mặt sản phẩm Nhóm tác giả chế tạo mô hình cơ cấu giảm chấn dao tiện gồm hai nửa chi tiết bạc lót (4) và (5) lắp ghép với nhau Các vít điều chỉnh (7) được

sử dụng trên bạc lót nhằm điều chỉnh và cố định thân cán dao tiện (3) Cán dao tiện (3) sẽ được lắp bên trong chi tiết (6) được chế tạo từ vật liệu đặc biệt cho chức năng giảm chấn Cuối cùng là mảnh dao tiện hợp kim (1) được lắp trên cán dao và được cố định bằng cơ cấu đồ gá (2) như hình 1.10 dưới đây Chi tiết giảm chấn (6) có nhiệm

vụ cách ly cán dao tiện khỏi cơ cấu đồ gá trên máy tiện nhằm giảm biên độ dao động trong quá trình gia công Kết quả thí nghiệm cho thấy chất lượng bề mặt gia công được cải thiện rõ rệt và giá trị độ nhám bề mặt Ra giảm đến 20 – 40% khi gia công tiện có sử dụng cơ cấu giảm chấn Độ dao động cán dao tiện được khảo sát bằng thiết

bị chuyển đổi rung động cơ thành tín hiệu số với chức năng đo gia tốc dao động cho thấy cơ cấu giảm chấn giúp làm giảm dao động lên đến 30% so với các giá trị trung

Trang 20

13

bình khi gia công trên các dao tiện thông thường Trên cơ sở kết quả thực nghiệm nhóm tác giả khẳng định cơ cấu giảm chấn được sử dụng giúp giảm độ dao động cán dao cũng như giảm va đập trong quá trình gia công tiện

Hình 1.10: Dụng cụ cắt giảm chấn

1.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng dụng cụ cắt trong nước

Nền công nghiệp phát triển đi đôi với việc phát triển thiết bị, thiết bị phát triển thì quá trình sản xuất, dụng cụ cắt phải phát triển Chình vì vậy, cần phải có các biện pháp cải tiến để tăng năng suất, giảm giá thành và nâng chất lượng chi tiết gia công

Ngày nay, thiết bị sử dụng gia công cắt gọt phát triển mạnh mẽ, cụ thể là thiết

bị điều khiển chương trình số, các hệ thống tự động Do thiết bị phát triển kéo theo dụng cụ cắt phát triển, máy gia công và dụng cụ cắt có tương quan mật thiết với nhau Trong khi đó tại Việt Nam dụng cụ cắt chỉ có vài cơ sở chế tạo như: công ty cổ phần dụng cụ số 1, công ty Vạn Xuân, công ty TNHH dụng cụ An Mi… Chủ yếu, nước ta nhập khẩu và ứng dụng các nghiên cứu có sẵn vào sản xuất Dụng cụ cắt trong nước

Trang 21

Ngành cơ khí chế tạo có 3 hướng phát triển: phát triển về máy gia công, phát triển về công nghệ và phát triển về dụng cụ cắt Dựa vào tình hình thực tế trong nước, phát triển và ứng dụng dụng cụ cắt là phù hợp và cấp thiết

Hình 1.11: Dao tiện trong nước

Độ nhám bề mặt nói lên tính chất của quá trình gia công và tính chất làm việc của chi tiết Trong nước cũng có một số nghiên cứu về ảnh hưởng của yếu tố công nghệ đến chất lượng bề mặt gia công như:

- Luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng của cán dao giảm chấn đến độ bóng bề mặt trong quá trình phay mặt phẳng” của Nguyễn Văn Toàn – Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM – Năm 2016 [6]: Tác giả đã thực nghiệm sử dụng cán dao phay giảm chấn với các chế độ cắt khác nhau cho từng loại vật liệu cụ thể, từ đó tìm được chế độ cắt

Trang 22

- Luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn dao tiện đến độ nhám bề mặt” của Lê Hoàng Lâm - Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM – Năm 2017 [8] Tác giả tác giả trình bày nguyên lý giảm chấn cho cán dao tiện, sau đó tiến hành thực nghiệm với cán dao tiện gắn cơ cấu giảm chấn theo 3 phương án khác nhau kết hợp với 4 đối trọng có khối lượng tương ứng là 12.62 (g), 11.83 (g), 11.04 (g), 9.07 (g)

và 7 lò xo có độ cứng tương ứng là 400 (N/m), 500 (N/m), 1647 (N/m), 1806 (N/m),

2800 (N/m), 2947 (N/m), 3733 (N/m) Thông qua đề tài, tác giả chọn cán dao giảm chấn thiết kế theo phương án I (cơ cấu giảm chấn được trùng với phương của lực PZ) kết hợp với con trượt B có khối lượng mB = 11,62 g và độ cứng lò xo K từ 1000 ÷

2800 N/m để sử dụng trong gia công Tuy nhiên, trong đề tài này tác giả chưa thay đổi lực tác dụng của lò xo và chưa thí nghiệm cán dao giảm chấn có dầu nhờn

Các nghiên cứu trong nước về dụng cụ cắt còn hạn chế, đặc biệt nghiên cứu ảnh hưởng của các loại cơ cấu cán dao giảm chấn đến độ nhám bề mặt trong quá trình tiện Quá trình gia công được chú trọng nghiên cứu để đạt độ chính xác về kích thước, chất lượng bề mặt và nâng cao năng suất Kích thước và chất lượng bề mặt phản ánh quá trình gia công, độ nhám chi tiết ảnh hưởng đến quá trình lắp ráp, tính chất hoạt động và độ bền sản phẩm Độ nhám của chi tiết trong quá trình gia công chủ yếu do rung động sinh ra Rung động ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhám, chất lượng sản phẩm, năng suất và giá thành sản phẩm

Trang 23

16

loại nào mà hệ thống công nghệ không rung động Rung động là hiện tượng kèm theo trong quá trình gia công cắt gọt kim loại Trong những điều kiện cụ thể nhất định rung động có thể tăng mạnh trong quá trình gia công, do đó làm giảm các chỉ tiêu về kinh tế và chất lượng sản phẩm Cụ thể rung động có thể gây ra các hậu quả sau:

- Không cho phép sử dụng hết công suất của máy hoặc khả năng cắt của dụng cụ

- Tăng mức độ nguy hiểm phá huỷ cơ học lưỡi cắt của dụng cụ cắt

- Giảm độ chính xác hình học của chi tiết gia công, độ nhám bề mặt không tốt Tuy nhiên hiện nay, các nghiên cứu về dụng cụ cắt để giảm rung động rất ít Trên thế giới để giảm rung động chủ yếu nghiên cứu tăng độ cứng vững cán dao, vật liệu dụng cụ cắt, góc dao Các thí nghiệm công bố mang tính chất nghiên cứu và áp dụng chung Ở Việt Nam vấn đề nghiên cứu về giảm rung động, cơ cấu giảm chấn của cán dao còn mới Chưa có công trình nghiên cứu ứng dụng cho điều kiện gia công, thành phần vật liệu và thiết bị ở trong nước

- Vì vậy cần có nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực chống rung động trên dụng cụ cắt

mà cụ thể là cơ cấu giảm chấn của cán dao trên vật liệu cụ thể, máy móc thiết bị cụ thể phù hợp điều kiện sản xuất tại Việt Nam Vì những lý do trên nên tác giả chọn đề

tài: “Nghiên cứu cơ cấu giảm chấn cho cán dao tiện trụ ngoài” nhằm phục vụ sản

xuất, nghiên cứu và giáo dục Nghiên cứu cơ cấu giảm chấn của cán dao góp phần

phát triển ngành cơ khí, tạo điều kiện phát triển các ngành khác

1.4 Nhiệm vụ, giới hạn và phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Nhiệm vụ

Xuất phát từ đề tài và mục đích nghiên cứu, giải quyết những nội dung sau:

- Khái quát lý thuyết cắt gọt kim loại, nhám bề mặt

- Lý thuyết về rung động trong gia công bao gồm nguyên nhân gây ra rung động, rung động ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công và các giải pháp giảm rung động

- Nghiên cứu chế tạo cơ cấu giảm chấn cho cán dao tiện ngoài

- Thí nghiệm so sánh ưu và nhược điểm của các cơ cấu giảm chấn trên dao tiện ngoài

+ Chuẩn bị máy, phôi, các cơ cấu giảm chấn dao tiện và mảnh insert

+ Chuẩn bị thiết bị đo

Trang 24

17

+ Tiến hành thí nghiệm gia công trên các cơ cấu giảm chấn dao tiện ngoài

+ Xử lý số liệu, lập biểu đồ và phân tích đánh giá kết quả

- Máy đo độ nhám Mitutoyo SJ- 210

- Cân điện tử OHAUS

- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số giảm chấn trên cán dao tiện ngoài trong điều kiện có dầu và không có dầu đến độ nhám bề mặt chi tiết khi gia công trong cùng chế độ cắt để so sánh sự khác biệt

1.4.3 Phương pháp nghiên cứu

1.4.3.1 Phương pháp thu thập thông tin

Tiếp cận các tài liệu nghiên cứu, các thông tin cần thiết có liên quan đến đề tài có trên các tạp chí khoa học, tài liệu chuyên ngành, qua các nguồn tin từ báo, đài, internet

1.4.3.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Thực hiện tiến hành thực nghiệm, để có thể tối thiểu hóa số thí nghiệm cần thiết mà vẫn đảm bảo mức độ tin cậy

Tác giả tìm hiểu rung động và ảnh hưởng của rung động đến độ nhám, các phương pháp giảm rung động và công nghệ giảm rung của cán dao giảm chấn

Áp dụng môn học quy hoạch thực nghiệm tác giả tiến hành thí nghiệm, xử lý

số liệu thí nghiệm, lập biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa khối lượng con trượt, độ

Trang 25

18

cứng lò xo với rung động, độ nhám bề mặt khi gia công bằng các cơ cấu giảm chấn dao tiện để đưa ra kết luận

1.5 Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu chính bao gồm:

- Thực nghiệm và kiểm tra độ bóng bề mặt của chi tiết sau khi tiện với các thông số giảm chấn khác nhau

- Tổng hợp số liệu và viết báo cáo

CHƯƠNG 2: ĐỘ NHÁM VÀ RUNG ĐỘNG TRONG QUÁ TRÌNH CẮT GỌT 2.1 Lý thuyết về độ nhám

2.1.1 Khái niệm độ nhám

Bề mặt chi tiết sau khi gia công không bằng phẳng một cách lý tưởng mà có những nhấp nhô tế vi Những nhấp nhô này do rung động vết dao để lại trong quá trình gia công, nhấp nhô trên bề mặt có nhiều loại khác nhau [9]

Quan sát một phần bề mặt đã được khuếch đại, nhận thấy các loại nhấp nhô:

- Nhấp nhô có chiều cao h1 là sai lệch hình dạng hình học đại quang

- Nhấp nhô có chiều cao h2 là độ sóng bề mặt

- Nhấp nhô có chiều cao h3 là nhám bề mặt Đây là những nhấp nhô tế vi trên bề mặt xét trong phạm vi chiều dài chuẩn l rất nhỏ

- Để phân biệt độ sóng và độ nhám bề mặt, có thể dùng tỉ lệ tương đối giữa bước

Pi và chiều cao hi

Độ nhám: 𝑃𝑖

ℎ𝑖 = 0 ÷ 50 ; Độ sóng: 𝑃𝑖

ℎ𝑖 = 50 ÷ 100

Trang 26

19

Hình 2.1: Các loại nhấp nhô trên bề mặt chi tiết

2.1.2 Ký hiệu nhám bề mặt trên bản vẽ

- : Dùng cho bề mặt có yêu cầu gia công cắt gọt

- h : Chiều cao khổ chữ trong bản vẽ

Hình 2.2: Cách ghi ký hiệu nhám bề mặt [9]

+ Vị trí 1: ghi trị số Ra hoặc Rz Từ độ nhám cấp 1 ÷ 5 và cấp 13 ÷ 14 thường dùng thông số Rz (nếu dùng Rz thì ghi chữ “Rz” trong ký hiệu); từ cấp 6 ÷ 12 thường dùng thông số Ra (nếu dùng Ra thì không cần ghi chữ “Ra” trong ký hiệu)

+ Vị trí 2: Ghi phương pháp gia công lần cuối (nếu có) như cạo, đánh bóng… + Vị trí 3: Ghi trị số chiều dài chuẩn (nếu khác tiêu chuẩn)

+ Vị trí 4: Ghi ký hiệu hướng nhấp nhô (nếu có)

- Các loại hướng nhấp nhô bề mặt và ký hiệu

Trang 27

20

+ Hướng nhấp nhô song song: ký hiệu =

+ Hướng nhấp nhô vuông góc: ký hiệu ┴

+ Hướng nhấp nhô đan chéo: ký hiệu ×

+ Hướng nhấp nhô bất kỳ: ký hiệu M

+ Hướng nhấp nhô xoáy tròn: ký hiệu C

+ Hướng nhấp nhô xoáy hướng kính: ký hiệu R

2.1.3 Ảnh hưởng của độ nhám đến tính chất làm việc và độ bền của chi tiết Ảnh hưởng đến tính chống mòn: Đối với các chi tiết trong mối ghép động như

ổ trượt, sống dẫn, con trượt… Khi làm việc, các bề mặt của chi tiết tiếp xúc với nhau

ở một số đỉnh nhấp nhô nên diện tích tiếp xúc thực chỉ bằng một phần diện tích (hình 2.3 b) Nhám bề mặt sẽ đẩy dầu ra chỗ tiếp xúc làm giảm hiệu suất làm việc, tăng nhiệt độ, bề mặt tiếp xúc nhanh mòn, giảm thời gian sử dụng Độ nhẵn bóng càng cao thì khả năng chống mài mòn càng tốt [9] (hình 2.3 a)

(a) (b) Hình 2.3: Độ nhám ảnh hưởng đến tính chống mòn

Ảnh hưởng đến độ bền mỏi: Nhám bề mặt có ảnh hưởng lớn đến độ bền mỏi của

chi tiết đối với các chi tiết chịu tải trọng chu kỳ, tải trọng động Các nhấp nhô bề mặt càng lớn thì càng dễ tập trung ứng suất ở đáy các nhấp nhô, nhám bề mặt là nhân tố phát sinh rạng nứt làm giảm độ bền mỏi [9] (hình 2.4 b)

Trang 28

21

Hình 2.4: Độ nhám ảnh hưởng đến độ bền mỏi của chi tiết

Ảnh hưởng đến tính chống ăn mòn: Các chỗ lõm của nhấp nhô bề mặt là nơi dễ

chứa các axit, muối và các tạp chất khác có tác hại ăn mòn bề mặt (hình 2.5) Độ nhẵn bóng càng cao thì khả năng chống ăn mòn càng tốt [9]

Hình 2.5: Độ nhám ảnh hưởng đến tính chống ăn mòn [9]

Ảnh hưởng đến độ chính xác của mối lắp ghép: Đối với lắp ghép có độ hở, các

nhấp nhô bề mặt bị mòn rất nhanh trong thời gian ban đầu, làm cho khe hở lắp ghép tăng lên và độ chính xác lắp ghép bị phá hủy Đối với lắp ghép có độ dôi, lúc hai chi tiết ép với nhau, các nhấp nhô bề mặt sẽ bị san phẳng, làm cho độ dôi trong mối ghép giảm và ảnh hưởng đến độ bền chặt của mối ghép [9]

Trang 29

Với: Độ nhám cấp 13, chiều dài chuẩn l = 8 mm

Độ nhám cấp 46, chiều dài chuẩn l = 2,5 mm

Sai lệch trung bình số học của prôfin R a: là sai lệch trung bình số học các khoảng cách từ các điểm trên đường nhấp nhô đến đường trung bình lấy theo giá trị tuyệt đối trong phạm vi chiều dài chuẩn l (hình 2.7)

F1 + F3 + F5 +…+ Fn-1 = F2 + F4 + F6 +… + Fn (2.2)

Trang 30

23

Hình 2.7: Prôfin trên bề mặt xét theo Ra

Chiều cao trung bình của prôfin theo 10 điểm R z

Chiều cao trung bình của prôfin theo 10 điểm Rz là giá trị trung bình của 5 khoảng cách từ 5 đỉnh cao nhất đến 5 điểm đáy thấp nhất của prôfin trong phạm vi chiều dài chuẩn l (hình 2.8)

Hình 2.8: Prôfin trên bề mặt xét theo Rz

Theo TCVN 2511-95 và ISO quy định 14 cấp độ nhám được ký hiệu √ kèm theo các trị số Từ cấp 6 ÷ 12 chủ yếu dùng Ra; còn đối với các cấp 1 ÷ 5 và 13 ÷ 14 dùng Rz Khi ghi trên bản vẽ độ bóng theo Ra chỉ ghi giá trị, ghi theo Rz thì ghi chữ

Rz kèm theo giá trị như hình 2.9 Trong thực tế sản xuất, tuỳ theo các phương pháp gia công khác nhau sẽ đạt các cấp độ bóng khác nhau

Trang 31

Bề mặt mút, van, bi, con lăn, dụng cụ đo, căn mẫu

Trang 32

3,2

4,0 5,0

0,050

0,063 0,080

0,40

0,50 0,63

3,2

4,0 5,0

6,3

8,0 1,00

2.1.5 Phương pháp đánh giá độ nhám

Các phương pháp đánh giá nhám bề mặt:

- Phương pháp so sánh: Phương pháp này sử dụng mắt thường so sánh bề mặt gia công với mẫu nhám, cấp nhám bề mặt chọn theo cấp nhám mẫu Độ chính xác của phương pháp này thấp

- Phương pháp dùng máy dò prôfin: Phương pháp này sử dụng mũi dò để dò prôfin trên bề mặt, thường sử dụng đo độ nhám từ cấp 4 đến cấp 11 Độ chính xác của phương pháp này cao

- Phương pháp đo quang học (dùng kính hiển vi): Phương pháp này thường đo độ nhám từ cấp 10 đến cấp 14, đạt độ chính xác rất cao

- Đánh giá chất lượng bề mặt có các chỉ tiêu: đánh giá độ nhám; đánh giá độ biến cứng và chiều sâu lớp biến cứng; đánh giá ứng suất dư Trong đề tài này, tác giả chọn

Định dạng
Số trang	65
Dung lượng	3,55 MB