BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
NGUYỄN THỊ THUÝ HẰNG
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ðỘ CẮT
KHI TIỆN THÉP C45 VÀ LỚP HÀN ðẮP
TRÊN MÁY TIỆN T616
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí
Mã số : 60 52 01. 03
Người hướng dẫn khoa học: TS. TỐNG NGỌC TUẤN HÀ NỘI – 2012
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………
ii
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng cảm ơn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, xin
trân trọng cảm ơn Viện ñào tạo Sau ñại học, Khoa Cơ ñiện Trường ðại học
Nông nghiệp Hà Nội.
Tôi xin ñược tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến TS Tống Ngọc Tuấn, thầy là người
ñã trực tiếp hướng dẫn tận tình, chỉ bảo tôi hoàn thành bản luận văn này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo của Khoa Cơ ñiện
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội nơi tôi ñang công tác, ñã tạo mọi ñiều
kiện tốt nhất có thể ñể tôi hoàn thành khóa học này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn ñến gia ñình tôi, người thân, bạn bè, ñồng
nghiệp…họ là nguồn ñộng lực và là nguồn ñộng viên giúp tôi hoàn thành
khóa học và luận văn này.
Trong quá trình thực hiện ñề tài chắc chắn không tránh khỏi những
thiếu sót, rất mong nhận ñược ý kiến ñóng góp của các thầy, cô giáo và các
bạn ñồng nghiệp.
Tôi xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả Nguyễn Thị Thuý Hằng
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………
ii
1.7. Hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt 20
1.7.1. Nhiệt cắt 20
1.7.2. Các yếu tố ảnh hưởng ñến nhiệt cắt 22
1.8. Rung ñộng trong quá trình cắt 23
1.8.1. Các dạng rung ñộng 23
1.8.2. Các yếu tố ảnh hưởng ñến rung ñộng 24
CHƯƠNG II ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27
2.1. ðối tượng nghiên cứu 27
2.2. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 27
2.3. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 28
2 3.1. Chuẩn bị thí nghiệm 28
2.3.2. Phương pháp tiến hành thí nghiệm 28
2.3.3. Phương pháp xử lý số liệu 29
CHƯƠNG III CỞ SỞ LÝ THUYẾT 34
3.1. Chọn chế ñộ cắt khi tiện 34
3.1.1 Thông số cắt hợp lý 34
3.1.2. Xác ñịnh chế ñộ cắt. 34
3.2. ðộ chính xác gia công 37
3.2.1. Khái niệm ñộ chính xác gia công 37
3.2.2. Các phương pháp ñạt ñộ chính xác gia công trên máy 39
3.2.3 Các nguyên nhân gây ra sai số gia công 42
3.2.4 Các phương pháp xác ñịnh ñộ chính xác gia công 53
3.3. Kiểm tra trong phục hồi, chế tạo máy 54
Chương 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 56
4.1. Chế tạo phôi và tiến hành thí nghiệm 56
4.1.1. Tạo phôi thí nghiệm 56
4.1.2. Phương pháp tiến hành thí nghiệm 56
v
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.2. Cấu tạo chung của máy tiện ren vit vạn năng T616 10
Hình 1.3. Sơ ñồ ñộng máy tiện ren vít vạn năng T616 11
Hình 1.4. Giản ñồ nén kim loại 14
Hình 1.5. Sơ ñồ tạo phoi (theo TIME) 15
Hình 1.6. Các loại phoi tiện 15
Hình 1.7. Sơ ñồ co rút phoi 16
Hình 1.8. Sơ ñồ xác ñịnh hệ số co rút phoi 16
Hình 1.9. Sơ ñồ tác dụng của lực khi tiện 17
Hình 1.10. sơ ñồ lực cắt khi tiện 18
Hình 1.11. Sơ ñồ hình thành và lan toả nhiệt 19
Hình 1.12. Ảnh hưởng của V ñến cường ñộ rung ñộng 24
Hình 1.13. Ảnh hưởng của t,S ñến cường ñộ rung ñộng 24
Hình 3.1 Phương pháp tự ñộng ñạt kích thước trên máy phay 41
vi
Hình 4.7. ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của lượng chạy dao S ñến sai số kích
thước
60
Hình 4.8. ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của lượng chạy dao S ñến kích
thước chi tiết
60
Hình 4.9. ðồ thi biểu diễn ảnh hưởng của lượng chạy dao S ñến sai số kích
thước
61
Hình 4.10. ðồ thi biểu diễn ảnh hưởng của lượng chạy dao S ñến kích
thước chi tiết
61
Hình 4.11. ðồ thi biểu diễn ảnh hưởng của lượng chạy dao S ñến sai số
kích thước
62
Hình 4.12. ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của lượng chạy dao S ñến kích
thước chi tiết ở 4 vị trí
62
Hình 4.13. ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của lượng chạy dao S ñến sai số
kích thước chi tiết ở 4 vị trí
63
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………
vii
tiết
Hình 4.22. ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của chiều sâu cắt t ñến sai số
kích thước tương ñối
69
Hình 4.23. ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của chiều sâu cắt t ñộ ô van, ñộ
côn của chi tiết
69
Hình4.24. ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của S ñến kích thước ñường kính chi
tiết
71
Hình4.25. ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của S ñến sai số kích thước
ñường kính chi tiết
71
Hình 4.26. ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của lượng chạy dao S ñến ñộ ô
van, ñộ côn của chi tiết
73
Hình4.27. ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của chiều sâu cắt t ñến sai số kích
thước ñường kính chi tiết
74
Hình4.28. ðồ thị ñộ côn, ô van 74
ñộ chính xác về hình dáng kích thước ñúng yêu cầu kỹ thuật như chi tiết ban
ñầu là rất khó khăn, nhất là với ñiều kiện trang thiết bị là các máy vạn năng
như máy tiện, phay thông thường. Vì vậy ñược sự hướng dẫn của TS Tống
Ngọc Tuấn tôi thực hiện ñề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế ñộ cắt khi
tiện thép C45 và lớp hàn ñắp trên máy tiện T616”
Mục ñích của ñề tài
ðưa ra chế ñộ cắt hợp lý ñể tiện các chi tiết ñược phục hồi bằng
phương pháp hàn ñắp. Khuyến cáo cho nha sản xuất biết ñược với máy tiện
vạn năng thông thường ñạt ñộ chính xác gia công cấp mấy
ðể ñạt ñược mục ñích trên, nội dung của ñề tài gồm
Chương I: Tổng quan về vấn ñề nghiên cứu
Chương II: Phương pháp nghiên cứu
Chương III: Cơ sở lý thuyết
Chương IV: Kết quả nghiên cứu thực nghiệm
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………
2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình phát triển cơ khí ở nước ta
Những năm ñầu của thế kỷ XXI, nhân loại ñược chứng kiến nhiều biến
ñổi sâu rộng lớn của thế giới, nhất là sự phát triển như vũ bão của cuộc cách
mạng công nghệ và khoa học hiện ñại, trong ñó có ngành cơ khí chế tạo.
Ngày nay nhiều nhà sản xuất có thể chế tạo ra ñược các chi tiết có ñộ chính
xác cao, gọn nhẹ, tiêu hao ít vật liệu, năng lượng thân thiện với môi trường.
Cơ khí là lĩnh vực quan trọng tạo nên sự phát triển ñó, là cầu nối giữa các nền
kinh tế và ñạt ñược nhiều thành tựu to lớn.
Hiện nay, phong trào ñưa máy móc cơ giới vào sản xuất nông nghiệp
ñang phát triển mạnh mẽ, việc chế tạo và sản xuất thành công một số bộ phận
Tuy vậy ñể các chi tiết phục hồi ñược khách hàng chấp nhận, rõ ràng
chúng phải có chất lượng tốt.
1.2.2. Các phương pháp phục hồi chi tiết máy
Các hư hỏng của chi tiết máy có thể ñược chia thành ba nhóm: mòn; hư
hỏng cơ học và hư hỏng hoá nhiệt.
Mòn là dạng hư hỏng hay gặp nhất. Dựa vào mức ñộ mòn, mòn lại có
thể chia thành ba nhóm: mòn ñều; mòn không ñều sinh ra ôvan, côn (ñây là
loại thường gặp nhất ở các bề mặt làm việc và bề mặt chính của chi tiết); các
vết xước và sây sát nhỏ.
Hư hỏng cơ học (cơ khí) gồm: các vết nứt, thủng, gãy, vỡ, uốn, xoắn,
các vết xước và sây sát lớn.
Hư hỏng hoá - nhiệt gồm: gỉ, rỗ do bị ăn mòn (hoá học và ñiện hoá),
cháy, tạo cặn dầu, cặn nước, cong vênh (do giãn nở vì nhiệt).
Trên cơ sở phân loại hư hỏng như trên, các phương pháp phục hồi (loại
bỏ hư hỏng) ñược chia thành ba nhóm: loại bỏ mòn (hồi phục cặp lắp ghép);
loại bỏ hư hỏng hoá - nhiệt và loại bỏ hư hỏng cơ học (hình 2.1).
Từ hình thấy một hư hỏng có thể ñược loại bỏ bằng nhiều phương pháp
khác nhau. ðể hồi phục hoàn toàn một chi tiết (khi chi tiết có nhiều loại hư
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………
4
hỏng) thường phải sử dụng tổ hợp nhiều phương pháp phục hồi khác nhau.
Hiệu quả phục hồi chi tiết phụ thuộc ñáng kể vào phương pháp gia công
chúng và lựa chọn phương pháp hay tổ hợp phương pháp phục hồi hợp lý.
Việc chọn phương pháp phục hồi hợp lý trong một số trường hợp còn
làm tăng chất lượng (tuổi thọ) của chi tiết phục hồi so với chi tiết mới.
ðể xây dựng quy trình công nghệ phục hồi chi tiết máy cần qua tâm
ñến những số liệu ban ñầu sau:
- Bản vẽ của chi tiết mới với các chỉ dẫn về kích thước, yêu cầu cấp
phòng ngừa và khắc phục thích ñáng các khuyết tật gây ra sau này:
Trong các phương pháp phục hồi kể trên thì hồi phục bằng phương
pháp hàn ñược sử dụng rộng rãi nhất. Mục sau trình bày một số vấn ñề liên
quan ñến phương pháp phục hồi này.
Loại bỏ mòn
(hồi phục cặp lắp ghép)
Hình 4.1. Hình vẽ mẫu
trục thép C45
H
Ồ
I PH
Ụ
C CHI
TI
Ế
T
(loại bỏ hư hỏng)
Loại bỏ hư hỏng
cơ học (cơ khí)
Sử dụng vật
liệu của
chính chi
ti
ế
tGhép thêm
chi tiết phụ,
- Sử dụng polime;
- ðúc kim loại lỏng
-
…
GC
C
Ơ
K
H
Í
GC
N
G
U
Ô
I
GC
N
H
I
Ê
T
Biến
dạng
dẻo
H
À
Chuẩn bị, gồm việc chọn loại hàn và thiết bị; chuẩn bị mối hàn (như
việc xẻ rãnh, kích thước rãnh, hình thức tiếp xúc của hai phần chi tiết tại mỗi
nối); các biện pháp ñảm bảo cho chi tiết khỏi biến dạng khi hàn;
Chọn các số liệu, ñiều kiện kỹ thuật; chọn que hàn, thuốc hàn và các
chế ñộ (thông số công nghệ), ñiều kiện kỹ thuật khác;
Kỹ thuật hàn, cách bố trí mối hàn, phương pháp ñưa que hàn
Vấn ñề gia công cơ khí sau khi hàn
Một số chi tiết sau khi hồi phục bằng hàn cần tiến hành gia công cơ khí
ñể ñảm bảo kích thước, hình dáng và ñộ bóng cần thiết. Do vậy khi quyết
ñịnh hồi phục bằng phương pháp hàn và kỹ thuật tiến hành hàn cụ thể, cần
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………
7
quan tâm ñến ñiều này, sao cho sau khi hàn, việc gia công cơ khí ñược thuận
tiện. Trong thực tế nếu không ñược quan tâm ñầy ñủ có trường hợp sau khi
hàn, việc gia công sẽ không thực hiện ñược. Ví dụ ñối với các chi tiết bằng
gang, khi hàn nếu không chú ý ñến tốc ñộ làm nguội (cho nguội quá nhanh), ở
mối hàn kim loại có kết cấu gang trắng, ñộ cứng cao, không những chất lượng
hàn không ñảm bảo mà còn gây khó khăn cho gia công cơ khí, việc sử dụng
dụng thuốc hàn ñúng ñể lấy hết các oxit kim loại (ñặc biệt là oxit crôm) ra
khỏi mối hàn cũng có tác dụng làm dễ dàng cho việc gia công sau này. Ngoài
ra việc ñảm bảo lớp hàn có bề dày nhất ñịnh ñể ñủ lượng dự trữ cho lượng dư
gia công sau này cũng cần phải chú ý.
1.3. Tính chất lớp hàn ñắp và thép C45
1.3.1. Khái niệm về hàn ñắp kim loại
- Hàn ñắp là một quá trình ñem phủ lên bề mặt chi tiết một lớp kim loại
bằng các phương pháp hàn,
- Hàn ñắp có thể sử dụng ñể chế tạo chi tiết mới. Dùng hàn ñắp ñể tạo
nên một lớp bimetal với các tính chất ñặc biệt hoặc tạo ra một lớp kim loại có
ứng suất.
Hàn ñắp cánh tuốc bin: do vật liệu cánh tuốc bin ñược chế tạo từ thép
hợp kim thấp nên có thể sử dụng dây hàn hay dãi vật liệu 1X18H9T
(1Cr18Ni9Ti) hàn dưới lớp thuốc dạng AH-26; ñể tránh bị nứt trong thuốc
hàn cho thêm 80-85% A1 + 15-20% Fe. (chiều rộng dãi kim loại ñắp B=70
mm, S= 0,6-0,8 mm, I = 700-750 A, U = 30-34 V, V
h
= 9,6 m/h)
Hàn ñắp trục tàu có ñường kính khoảng 200 mm thì cần nung ở nhiệt ñộ
200-300
0
C.
ðặc ñiểm chung
Thông thường hay dùng phương pháp hàn hồ quang ñiện ( xoay chiều, 1
chiều, chỉnh lưu ) hàn khí, hàn trong môi trường bảo vệ (dưới lớp thuốc hay
C0
2
, Ar, He …) Công nghệ ñơn giản, năng suất cao chất lượng ñảm bảo song
nhược ñiểm: dễ gây biến dạng nứt ( thô ñại và tế vi), ứng suất nhiệt và một số
khuyết tật khác …
ðối với chi tiết bằng thép: tính hàn tốt, thép hàm lượng cacbon và
nguyên tố hợp kim bổ sung, dây hàn, chuẩn mép hàn, kỹ thuật hàn, kiểm tra
chất lượng …
ðể năng suất và chất lượng cao dùng hàn tự ñộng hoặc bán tự ñộng dưới
lớp thuốc hay trong môi trường khí bảo vệ cho bảo vệ cho phép dùng dây hàn
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………
9
trần, tổn thất nhiệt và tổn thất vật liệu hàn ít, chất lượng mối hàn tốt … Hàn
tiến của dao song song, vuông góc hoặc tạo với ñường trục của máy (của trục
chính) một góc yêu cầu.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………
10
Quá trình thoát phoi là quá trình hở - răng dao cắt liên tục trong một lần
chạy dao
Khả năng công nghệ: có thể ñạt cấp chính xác kích thước và cấp ñộ
nhám bề mặt chi tiết như sau:Khi tiện thô ñạt cấp chính xác IT12 – IT13 và
cấp ñộ nhám: cấp 3 - cấp 4 (chiều cao nhấp nhô R
z
= 80 ÷40µm). Khi tiện bán
tinh ñạt cấp chính xác IT10 – IT11 và cấp ñộ nhám: cấp 4 - cấp 5 (chiều cao
nhấp nhô R
z
= 40 ÷20µm). Khi tiện tinh ñạt cấp chính xác IT7 – IT9 và cấp
ñộ nhám: cấp 6 - cấp 8 (chiều cao nhấp nhô R
a
= 2,5 ÷0,63µm). Khi tiện
mỏng ñạt cấp chính xác IT5 ÷IT6 và cấp ñộ nhám: cấp 7 - cấp 9 (chiều cao
nhấp nhô R
a
= 0,63 ÷0,32µm).
Một trong những loại máy tiện vạn năng mà các xưởng sản xuất sửa chữa
thường dùng là máy tiện T616.
1.4.2. Máy tiện T616
a) Cấu tạo chung
Hình 1.2. Cấu tạo chung của máy tiện ren vit vạn năng T616
1- Thân máy; 2- Hộp tốc ñộ; 3- Mâm cập; 4- Ụ ñộng; 5- Giá ñỡ; 6- Bàn dao; 7-
Dọc : 0,06
÷
3,34mm/vòng
Ngang : 0,04
÷
2,47mm/vòng
Ren cắt ñược trên máy:
Quốc tế : 0,5
÷
9mm
Modul : 0,5
÷
9
π
Anh : 38
÷
2 vòng ren/1”
1.4.3. Cơ cấu ñộng học của máy
a) Truyền ñộng cắt: chuyển ñộng tạo ra tốc ñộ cắt là chuyển ñộng quay
của trục chính mang phôi, tốc ñộ quay của trục chính là n
tc1000.
tc
v
n
d
π
13
- Chuyển ñộng chạy dao dọc ñể tiện ren. Yêu cầu khi cắt ren: trục chính
mang phôi quay vòng thì bàn máy mang dao chuyển ñộng một lượng bằng
bước ren cần cắt (mm). Thực hiện biến ñổi chuyển ñộng dùng vít me ñai ốc
có bước ren cần cắt tc (mm). Thực hiện biến ñổi chuyển ñộng dùng vít me
ñai ốc có bước tm1
Xích chuyển ñộng chạy dao (k í hiệu Us) ñi từ trục chính qua hộp chạy
dao ñến bàn máy.
Phương trình xích chạy dao (kí hiệu Us) ñi từ trục chính qua hộp chạy
dao ñến bàn máy
Phương trình xích chạy dao cắt ren
1 vòng tc . Us.t
m1
= t
c
→
min max
1
1.
c c
m
t t
Us
t
÷
=
(1.3)
- chuyển ñộng chạy dao tiện trơn: ñường truyền lấy từ trục chính (1 vòng
trục chính) qua hộp chạy dao không qua trục vít me mà qua bàn xe dao dọc
14
1.5. Cơ sở vật lý của quá trình cắt gọt
1.5.1. Biến dạng của kim loại
Biến dạng là quá trình thay ñổi hình dạng của lớp kim loại dưới tác
dụng của các hiện tượng vật lý từ bên ngoài.
a) Biến dạng ñàn hồi
Dưới tác dụng của tải trọng, một
vật sẽ bị biến dạng. Nếu dỡ bỏ tải trọng
mà hình dạng ban ñầu ñược phục hồi thì
biến dạng này gọi là biến dạng ñàn hồi.
Biến dạng ñàn hồi ứng với ñoạn OP
(Hình 1.4).
b)Biến dạng dẻo
Nếu dỡ bỏ tải trọng mà hình dạng
ban ñầu vẫn bị thay ñổi, biến dạng chỉ
ñược phục hồi một phần thì ta gọi biến
dạng này là biến dạng dẻo, tức là kim loại không trở về theo ñường biến dạng
ban ñầu OP mà theo ñường aa’ song song với OP. Kết quả mẫu bị kéo dài
thêm một ñoạn Oa’.
Sau khi vật bị biến dạng dẻo, cơ tính của kim loại thay ñổi. ðộ bền và ñộ
cứng tăng lên, còn ñộ dẻo và ñộ dai lại giảm ñi.
c) Biến dạng vĩnh cửu (biến dạng phá hủy)
Là quá trình làm ñứt liên kết giữa các liên kết trong mạng khiến cho các
phần kim loại bị rời nhau ra.
1.5.2. Quá trình tạo phoi
a) Quá trình cắt kim loại và việc tạo phoi
Thực chất quá trình cắt gọt kim loại là quá trình lấy ñi khỏi bề mặt chi
tiết gia công một lớp kim loại ñể tạo thành một chi tiết có hình dạng, kích
Hình 1.4. Giản ñồ nén kim loại
tính dẻo và hóa bền. Phoi xếp thu ñược khi
Hình 1.5. Sơ ñồ tạo phoi (theo TIME)
Hình 1.6. Các loại phoi tiện
a)Phoi xếp; b) phoi bậc;
c,d) phoi dây; e) phoi vụn
Copyright: Tài liệu đại học ©