BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------------------
Nguyễn Văn Cừ
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN TỐI THIỂU
TỚI NHẤP NHÔ BỀ MẶT VÀ TUỔI BỀN MŨI KHOAN KHI
KHOAN THÉP CT3 BẰNG MŨI KHOAN THÉP GIÓ Ф12
DO NHÀ MÁY DỤNG CỤ CẮT HÀ NỘI CHẾ TẠO
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHẾ TẠO MÁY
Vũng Tàu-2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------------------
Nguyễn Văn Cừ
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN TỐI THIỂU
TỚI NHẤP NHÔ BỀ MẶT VÀ TUỔI BỀN MŨI KHOAN KHI
KHOAN THÉP CT3 BẰNG MŨI KHOAN THÉP GIÓ Ф12
DO NHÀ MÁY DỤNG CỤ CẮT HÀ NỘI CHẾ TẠO
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHẾ TẠO MÁY
Luận văn thạc sỹ
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
00
Lời cam đoan
0
Mục lục
1
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
7
Danh mục các bảng
10
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
22
1.1.3.3.Ảnh hưởng của chiều dày cắt
22
1.1.4.Sự co rút phoi
23
1.1.4.1. Ảnh hưởng của vật liệu gia công
24
1.1.4.2. Ảnh hưởng của góc cắt
24
Trang 1
Luận văn thạc sỹ
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
1.1.4.3. Ảnh hưởng của góc nghiêng chính
24
1.1.4.4. Ảnh hưởng của chế độ cắt
1.2.2. Sự phân bố của nhiệt cắt
33
1.2.2.1. Nhiệt truyền vào chi tiết gia công
33
1.2.2.2. Nhiệt truyền vào dụng cụ
34
1.2.2.3. Nhiệt truyền vào phoi
34
1.2.2.4. Nhiệt truyền vào môi trường
34
1.3. QUÁ TRÌNH MÒN DAO KHI GIA CÔNG
36
1.3.1. Qúa trình mòn của dụng cụ
36
1.3.2. Các dạng mài mòn phần cắt dụng cụ
1.3.3.2. Mòn tiếp xúc
38
1.3.3.3. Mòn khuếch tán
38
1.3.3.4. Mòn ô-xy hóa
38
1.3.3.5. Mòn chảy dính
39
1.3.4. Quy luật mài mòn của dụng cụ
39
1.3.5. Các chỉ tiêu đánh giá sự mài mòn của dụng cụ
40
1.4.
1.3.5.1. Mòn tối ưu
41
50
1.4.2.3. Lực cắt khi khoan
51
1.4.2.4. Các nhân tố ảnh hưởng đến lực cắt khi khoan
54
1.4.2.5. Sự mài mòn của dao khoan
56
1.4.3. Mô hình quá trình khoan
57
Trang 3
Luận văn thạc sỹ
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
1.4.4. Những ảnh hưởng của các thông số tới tuổi bền của dao khoan
57
1.4.4.1. Mòn và tuổi bền của dao khoan
64
CHƯƠNG II - CÔNG NGHỆ BÔI TRƠN LÀM NGUỘI
65
2.1. VAI TRÒ CỦA CÔNG NGHỆ BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TRONG GIA CÔNG
CẮT GỌT
65
2.1.1. Tác dụng bôi trơn của dung dịch
65
2.1.2. Tác dụng làm nguội của dung dịch
66
2.1.3. Tác dụng làm sạch thiết bị
67
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP BÔI TRƠN-LÀM NGUỘI
67
2.2.1. Gia công khô
67
70
CHƯƠNG III - NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN LÀM NGUỘI
TỐI THIỂU TỚI NHẤP NHÔ BỀ MẶT VÀ TUỔI BỀN MŨI KHOAN KHI
KHOAN BẰNG THỰC NGHIỆM
72
3.1. XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM
72
3.1.1. Mô hình thí nghiệm
72
3.1.1.1. Đặt vấn đề
72
3.1.1.2. Sơ đồ thí nghiệm
72
3.1.1.3. Mô hình thí nghiệm
73
3.1.2. Điều kiện thí nghiệm
79
3.2.2.3. Số liệu thí nghiệm và xử lý các số liệu thí nghiệm
79
3.2.3. Nhận xét
84
3.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG III
84
Trang 5
Luận văn thạc sỹ
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
CHƯƠNG IV - KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 86
4.1. Kết luận của luận văn
86
4.1.1. Mục tiêu của luận văn
86
92
PHỤ LỤC C:
BẢNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
93
Trang 6
Luận văn thạc sỹ
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Số tt
Ký hiệu
Ý nghĩa
Đơn vị tính
1
kbd
Mức độ biến dạng của phoi
Công sinh ra trong quá trình cắt
Nm
7
Pz
Lực tiếp tuyến
N
8
V
Tốc độ cắt
m/ph
9
Vs
Tốc độ trượt
m/ph
10
14
Q
Nhiệt cắt
k.cal/ph
15
θ
Nhiệt độ cắt
o
16
δ
Độ bền của vật liệu
N/mm2
17
HB
Độ cứng Brinen
Dòng nhiệt hướng mặt sau
kcal/ph
22
Qc
Nhiệt truyền vào chi tiết
kcal/ph
23
Qd
Nhiệt truyền vào dao
kcal/ph
24
Qm
Nhiệt truyền vào môi trường
kcal/ph
25
Kml
Số lần mài lại của dụng cụ
28
D
Đường kính của dao
mm
29
n
Tốc độ quay của dụng cụ
v/ph
30
m
Chỉ số mũ ảnh hưởng tới tuổi bền của dao
31
xv
Hệ số ảnh hưởng của vật liệu gia công
37
Knv
Hệ số ảnh hưởng trạng thái của phôi
38
Kuv
Hệ số ảnh hưởng của vật liệu làm dao
39
Klv
Hệ số ảnh hưởng chiều sâu gia công
40
Sz
Lượng chạy dao răng
mm/răng
41
(Độ)
45
ψ
Góc nghiêng của lưỡi cắt ngang dao khoan
0
(Độ)
46
φ1
Góc nghiêng phụ
0
(Độ)
47
λ
Góc nâng của lưỡi cắt chính
0
Mx
Mô-men xoắn
Nm
52
CM
Hệ số đặc trưng cho điều kiện khoan
53
CP
Hệ số đặc trưng cho vật liệu gia công
54
KM, KP
Hệ số tính đến diều kiện gia công khác
nhau
55
A1, A2
Hệ số phụ thuộc vào thực nghiệm
Qp
Nhiệt truyền vào phoi
kcal/ph
60
α
Góc sau phụ
0
61
Q
Lưu lượng chất làm mát
Lít/phút
(Độ)
Trang 9
Luận văn thạc sỹ
Bảng góc nghiêng chính của dao khoan
55
4
2.1
Thành phần của một số dung dịch trơn nguội
66
5
3.1
Thành phần hóa học của thép gió
73
6
3.2
Thành phần hóa học và cơ tính của thép CT3 ở trạng thái
74
thường hóa
82
11
3.7
Bảng tổng hợp tuổi bền và áp suất
82
12
3.8
Phương trình hồi quy thực nghiệm dạng α = f(P) và T =
83
f(P)
13
C.1
Kết quả thí nghiệm đo độ mòn ∆ ở điểm P1
93
(P = 3 Kg/cm2)
14
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
STT
Số hình
Nội dung
Trang
1
1.1
Quá trình tạo phoi
18
2
1.2
Xét sự biến dạng phoi
19
3
7
1.7
Ảnh hưởng của góc cắt đến co rút phoi
24
8
1.8
Nhiệt ma sát giữa dụng cụ và chi tiết
28
9
1.9
Ảnh hưởng của tôc độ cắt đến nhiệt độ
30
10
1.10
Nhiệt độ ở các loại vật liệu
Quy luật mài mòn của dụng cụ
40
15
1.15
Các chỉ tiêu đánh giá sự mài mòn
41
16
1.16
Các thông số cơ bản của dao khoan
42
17
1.17
Kết cấu hình học của dao khoan
45
18
22
1.22
Sự mài mòn mũi khoan
56
23
1.23
Mô hình quá trình khoan
57
24
1.24
Ảnh hưởng của vật liệu và hình dáng hình học đến tuổi
59
bền của dao
Trang 11
Luận văn thạc sỹ
Sơ đồ thí nghiệm
72
29
3.2
Mô hình thí nghiệm
73
30
3.3
So sánh bôi trơn tưới tràn và bôi trơn tối thiểu với P = 5
78
Kg/cm2
31
3.4
Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm
79
32
36
A.2
Thiết bị ổn định và điều chỉnh áp suất
91
37
A.3
Hệ thống vòi phun
91
38
B
Sản phẩm sau thực nghiệm
92
Trang 12
Luận văn thạc sỹ
Trang 13
Luận văn thạc sỹ
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
tính cắt của dung dịch cắt gọt. Nghiên cứu xác định áp suất và lưu lượng tối ưu. Cải
tiến kết cấu của dụng cụ để thích hợp với BTLNTT. Cải tiến kết cấu đầu phun
và hệ thống bôi trơn. Nghiên cứu ứng dụng BTLNTT trong gia công cứng và gia
công tốc độ cao....
Trên thế giới có một số tài liệu đã công bố nghiên cứu về BTLNTT như: các
tác giả Nikhil Ranjan Dhar, Sumaiya Islam, Mohamad Kamruzzaman nghiên cứu
Ảnh hưởng của BTLNTT đến mòn dao, độ nhám bề mặt và sai lệch kích thước khi
tiện AISI-4340. Tác giả Steven Y. Liang đã nghiên cứu BTLNTT trong tiện cứng.
Tổng công ty Master Chemical đã tổng kết các Ứng dụng của BTLNTT trong công
nghệ kim loại. Tác giả Jim Lorincz đã nêu Các giải pháp đúng đối với chất làm
nguội trong đó có nêu những thành công của BTLNTT trong gia công cắt gọt và
ứng dụng BTLNTT vào thiết kế máy công cụ.
Ở Việt Nam, công nghệ BTLNTT mới chỉ mới tiếp cận vài năm gần đây. Hiện
nay mới chỉ có một số nghiên cứu áp dụng BTLNTT trong gia công cắt gọt, hơn
nữa việc áp dụng vào sản xuất thực sự còn rất hạn chế. Như vậy, việc nghiên cứu và
ứng dụng công nghệ mới này thực sự mới chỉ ở giai đoạn bắt đầu và tác giả đã chọn
hướng nghiên cứu về công nghệ mới này trong đề tài nghiên cứu của mình.
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Cùng với sự phát triển của xã hội nói chung và sự phát triển mạnh mẽ của
khoa học kỹ thuật, quá trình sản xuất đặt ra nhu cầu cấp thiết phải phát triển theo
hướng giảm chi phí gia công và nâng cao chất lượng sản phẩm trong quá trình chế
tạo những sản phẩm cơ khí.
2. MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI
Mục đích của đề tài là nghiên cứu và ứng dụng công nghệ MQL vào khoan
thép tấm bằng mũi khoan thép gió trong điều kiện cụ thể của cơ sở sản xuất ở đơn vị.
Đối tượng nghiên cứu là mòn và cơ chế mòn dao, độ nhấp nhô bề mặt chi tiết
khi khoan bằng mũi khoan thép gió khi gia công theo công nghệ bôi trơn tưới tràn và
gia công MQL, từ đó so sánh được hiệu quả của phương pháp gia công MQL so với
gia công bôi trơn tưới tràn.
Trong khuôn khổ của đề tài, tác giả tập trung nghiên cứu các vấn đề sau:
+ Tổng quan về gia công cắt gọt
- Bản chất của quá trình tạo phoi.
- Nhiệt cắt và sự phân bố của nhiệt cắt trong quá trình gia công
Trang 15
Luận văn thạc sỹ
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
- Quá trình mòn dao khi gia công
- Đặc điểm của quá trình khoan
+Công nghệ bôi trơn làm nguội
- Vai trò của bôi trơn – làm nguội trong gia công cắt gọt
- Tổng quan về các phương pháp bôi trơn – làm nguội
- Đặc điểm của quá trình bôi trơn – làm nguội khi khoan
- Sơ lược bôi trơn làm nguội tối thiểu khi khoan
+ Nghiên cứu bôi trơn làm nguội tối thiểu khi khoan bằng thực nghiệm
- Xây dựng mô hình thí nghiệm
kiến thức và kinh nghiệm về bôi trơn làm nguội trong gia công cắt gọt, đặc biệt là
kiến thức và công nghệ MQL đang còn mới lạ ở Việt Nam
-Ý nghĩa thực tiễn : Kết quả thực nghiệm của đề tài có thể áp dụng vào quá
trình sản xuất của đơn vị, đảm bảo chất lượng chi tiết gia công ổn định, giảm chi phí
dọn thải và làm sạch thiết bị; tăng tuổi bền của dụng cụ, tăng năng suất lao động.
Trong quá trình thực hiện luận văn, có nhiều vấn đề liên quan như: lý thuyết
tổng quan về gia công cắt gọt, các vấn đề về thực nghiệm, tổng hợp quá trình, do đó
khó tránh khỏi các sai sót. Tác giả rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của các
thầy, cô và các đồng nghiệp để hoàn thiện đề tài cũng như để áp dụng vào quá trình
sản xuất.
Vũng Tàu, ngày 22 tháng 09 năm 2011
Người thực hiện
Nguyễn Văn Cừ
Trang 17
Luận văn thạc sỹ
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH GIA CÔNG CẮT GỌT
1.1. BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH TẠO PHOI
1.1.1. Quá trình tạo phoi
Để
tạo ra phoi
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
Trong quá trình cắt, vùng tạo phoi 1 luôn di chuyển cùng với dao, những lớp
kim loại liền kề với mặt trước của dao chịu biến dạng lớn hơn các lớp phía trên, các
hạt tinh thể bị kéo dài theo một hướng nhất định.
Mức độ biến dạng của phoi:
Kp = Kbd + Kms (1.1)
Trong đó: Kbd – mức độ biến dạng của phoi trong miền tạo phoi;
Kms – mức độ biến dạng của phoi do ma sát với mặt trước của dao.
-
Vùng ma sát mặt trước: Vùng này là vùng vật liệu phoi tiếp xúc với mặt
trước của dao (vùng 2).
-
Vùng ma sát mặt sau: là vùng vật liệu phôi tiếp xúc với mặt sau của
dao.
-
Vùng tách: là vùng bắt đầu quá trình tách kim loại ra khỏi phôi để tạo
thành phoi.
Mức độ biến dạng phần kề với mặt trước của dao lớn hơn mức độ biến dạng các
lớp phía trên. Vậy phoi cắt ra chịu biến dạng không đều.
Chiều rộng của miền tạo phoi phụ thuộc vào tính chất của vật liệu gia công và
điều kiện cắt (thông số hình học của dao, chế độ cắt, …).
Ngoài ra tốc độ cắt cũng ảnh hưởng
đến chiều rộng của miền tạo phoi. Khi
Loại phoi này chịu biến dạng lớn, do vậy vật liệu gia công bị mất tính dẻo và
được hóa bền. Phoi xếp thu được khi gia công thép, có độ cứng cao hơn độ cứng
của vật liệu gia công từ 2÷3 lần.
-
Phoi dây: phoi thu được khi gia công vật liệu dẻo với tốc độ cắt cao, chiều
dày cắt nhỏ. Phoi kéo dài liên tục. Mức độ biến dạng dẻo của phoi dây thấp hơn so
với phoi xếp và gia công phoi dây dễ hơn (hình 1.3b).
Như vậy phoi thu được khi gia công kim loại dẻo có thể dùng làm tiêu chuẩn để
đánh giá điều kiện cắt.
-
Phoi vụn: phoi thu được khi gia công vật liệu giòn (gang, đồng …).
Trong quá trình cắt không xảy ra hiện tượng trượt giữa dao và phoi. Loại phoi
này khi gia công lớp kim loại bị cắt không qua giai đoạn biến dạng dẻo dưới tác
dụng của dao, trong vật liệu gia công phát sinh biến dạng đàn hồi và ứng suất nén
theo phương chuyển động của dao, phương thẳng góc với chuyển động xuật hiện
ứng suất kéo.
Góc cắt càng lớn, chiều dày cắt càng bé thì biến dạng của phoi càng lớn, nên bán
kính cuộn phoi càng nhỏ.
Dạng mặt trước của dao cũng ảnh hưởng rất lớn đến bán kính của cuộn phoi.
Trang 20
Luận văn thạc sỹ
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
Trang 21
Luận văn thạc sỹ
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
Tốc độ cắt còn ảnh hưởng đến nhấp nhô của bề mặt gia công (hình 1.5). Khi
tăng tốc độ cắt đến một giá trị nào đó thì độ nhám đạt giá trị max, sau đó giảm dần
khi tiếp tục tăng tốc độ cắt.
1.1.3.2. Ảnh hưởng của vật liệu gia công
Trong quá trình tạo phoi vật liệu gia công cũng ảnh hưởng đến chiều cao lẹo
dao.
Khi vật liệu gia công càng dẻo thì chiều cao lẹo dao càng cao.
Khi tăng lượng cacbon trong thép thì chiều cao lẹo dao giảm.
1.1.3.3. Ảnh hưởng của chiều dày cắt
Khi chiều dày càng lớn thì tốc độ hình thành lẹo dao càng thấp, chiều cao lẹo
dao tăng.
Qua nghiên cứu trên thì lẹo dao sẽ làm giảm chất lượng bề mặt gia công, gây
ra rung động. Lẹo dao có thể bám vào bề mặt gia công làm cho độ bóng bề mặt gia
công giảm.
Trang 22
Copyright: Tài liệu đại học ©