nghiên cứu sự ảnh hưởng của loại dung dịch bôi trơn làm nguội tối thiểu đến lực cắt và nhám bề mặt khi tiện cứng thép 9 xc

60 664 2
nghiên cứu sự ảnh hưởng của loại dung dịch bôi trơn làm nguội tối thiểu đến lực cắt và nhám bề mặt khi tiện cứng thép 9 xc

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT THAI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGHÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƢỞNG CỦA LOẠI DUNG DỊCH BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI THIỂU ĐẾN LỰC CẮT VÀ NHÁM BỀ MẶT KHI TIỆN CỨNG THÉP 9XC NGUYỄN TRỌNG ANH TUẤN THÁI NGUYÊN-2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ KÝ HIỆU TT Tên gọi Ký hiệu Thứ nguyên 1 Lƣu lƣợng tƣới Q l/ph 2 Áp lực tƣới p KG/cm 2 3 Số vòng quay trục chính n v/ph 4 Lƣợng chạy dao vòng S mm/vg 5 Lƣợng chạy dao phút S mm/ph 6 Chiều sâu cắt t mm 7 Lƣợng mòn của dao u μm 8 Tốc độ mòn của dao  Μm/ph 9 Nhám bề mặt R a μm 10 Tuổi bền của dụng cụ cắt T Phút CÁC BẢNG BIỂU TT Tên bảng Nội dung 1 Bảng 1 Hằng số lực cắt Cp khi cắt vật liệu dẻo 2 Bảng 2 Hằng số lực cắt Cp khi cắt vật liệu dòn 3 Bảng 3 Lực cắt và độ nhám khi tiện khô. 4 Bảng 4 Lực cắt và độ nhám khi tiện có MQL , DDTN-Emusil 10% 5 Bảng 5 Lực cắt và độ nhám khi tiện có MQL , DDTN-Dầu Lạc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT Tên hình Nội dung 1 Hình 1.1 Qúa trình hình thành phoi khi tiện thƣờng 2 Hình 1.2 Sơ đồ quá trình hình thành phoi thép 3 Hình 1.3 Các loại phoi 4 Hình 1.4 Sơ đồ nguồn gốc của lực cắt. 5 Hinh 1.5 Nguồn gốc và sự phân bố lực cắt 6 Hình 1.6 Quan hệ giữa θ và v 7 Hình 1.7 Quan hệ giữa chiều dày cắt và nhiệt cắt 8 Hình 1.8 Quan hệ giữa nhiệt cắt với b 9 Hình 1.9 Các dạng mài mòn của dung cụ cắt 10 Hình 1.10 Mài mòn mặt sau 11 Hình 1.11 Mài mòn Crater 12 Hình 1.12 Các dạng mài mòn khi tiện 13 Hình 1.13 Chi tiết bề mặt vật rắn 14 Hình 1.14 Qúa trình hình thành phoi khi tiện cứng 15 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý đầu phun 16 Hình 3.2 Đầu Phun 17 Hình 3.3 Máy nén khí 18 Hình 3.4 Máy đo nhám Mitutoyo SJ-201 19 Hình 3.5 Dao và cán dao 20 Hình 3.6 Mảnh dao CBN 21 Hình 3.7 Lực cắt Py ở ba chế độ bôi trơn 22 Hình 3.8 Lực cắt trung bình P y 23 Hình 3.9 Lực cắt P z ở ba chế độ bôi trơn 24 Hình 3.10 Lực cắt trung bình P z 25 Hình 3.11 Độ nhám Ra của ba chế độ bôi trơn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Phần phụ lục Danh mục các Ký hiệu, bảng biểu và các hình vẽ LỜI NÓI ĐẦU LỜI CÁM ƠN 1. Tính cấp thiết của đề tài. 2. Mục đích và phƣơng pháp nghiên cứu 3. Đối tƣợng nghiên cứu 4.Nội dung nghiên cứu 5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. 5.1. Ý nghĩa khoa học 5.2. Ý nghĩa thực tiễn. 6. Nội dung luận văn. Mở đầu Chƣơng 1: Tổng quan về tiện cứng và bôi trơn làm nguội khi tiện cứng Chƣơng 2: Nghiên cứu ứng dụng bôi trơn tối thiểu vào quá trình tiện cứng Chƣơng 3: Nghiên cứu thực nghiệm Phần kết luận chung - Kết luận chung cả luận văn - Hƣớng nghiên cứu tiếp theo, các kiến nghị Phần phụ lục Tài liệu tham khảo CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIỆN CỨNG VÀ LÀM NGUỘI TỐI KHI TIỆN CỨNG 1.1. Khái niện, ƣu nhƣợc điểm và phạm vi ứng dụng 1.1.1. Khái niệm 1.1.2. Ƣu nhƣợc điểm 1.1.3. Phạm vi ứng dụng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.2. Cơ sở vật lý của quá trình cắt khi tiện 1.2.1. Khái niệm 1.2.2. Qúa trình tạo phoi và phân loại phoi 1. Quán trình tạo phoi 2. Phân loại phoi 1.2.3. Lực cắt 1. Lực cắt khi tiện và các thành phần của lực cắt 2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến lực cắt khi tiện a) Ảnh hƣởng của chi tiết gia công đến lực cắt b) Ảnh hƣởng của điều kiện gia công đến lực cắt 1.2.4. Nhiệt cắt 1. Qúa trình hình thành nhiệt khi tiện 2. Ảnh hƣởng của nhiệt cắt đến quá trình cắt khi tiện 3. Các yếu tố ảnh hƣởng của nhiệt cắt khi tiện 4. Ảnh hƣởng của dung dịch trơn nguội dến nhiệt cắt 1.2.5. Mòn dụng cụ 1. Các dạng mài mòn 2. Ảnh hƣởng của dung dịch trơn nguội đến mòn dụng cụ 1.2.6. Chất lƣợng bề mặt 1. Khái niệm chung của lớp bề mặt 2. Bản chất của lớp bề mặt 3. Tính chất hóa lý của lớp bề mặt 1.3. Qúa trình cắt khi tiện cứng 1.3.1. Qúa trình tạo phoi khi tiện cứng 1. Quá trình tạo phoi và phân loại phoi 1.3.2 Lực cắt 1.3.3. Nhiệt cắt 1.3.4. Mòn dụng cụ 1.3.5. Chất lƣợng bề mặt 1.4. Bôi trơn làm nguội khi tiện cứng 1.4.1. Khái niệm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 4.2. Dung dịch bôi trơn làm nguội trong gia công cắt gọt 1. Yêu cầu và tác dụng của chất làm dung dịch bôi trơn-làm nguội 2. Một số hóa chất thƣờng dùng trong bôi trơn làm nguội 1.4.3. Các phƣơng pháp bôi trơn làm nguội 1.4.4. Bôi trơn làm nguội khi tiện cứng 1.5. Khái quát tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 1.5.1. Khái quá về tình hình nghiên cứu trên thế giới 1.5.2. Khai quát tình hình nghiên cứu ở Việt Nam Kết luận chƣơng 1 CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI THIỂU ( MQL ) VÀO QUÁ TRÌNH TIỆN CỨNG 2.1. Bôi trơn làm nguội tối thiểu ( MQL ) 2.1.1. Bản chất của MQL 2.1.2. Ƣu nhƣợc điểm 1. Ƣu điểm 2. Nhƣợc điểm 2.1.3. Phạm vi ứng dụng 2.2 Ảnh hƣởng các thông số công nghệ đến MQL 2.2.1. Vị trí vòi phun 2.2.2. Loại dung dịch 2.2.3. Các phƣơng pháp gia công 2.2.4. Áp lực Lƣu lƣợng dòng khí 2.3. Ứng dụng MQL vào tiện cứng 2.3.1. Lý do 2.3.2. Mục đích nghiên cứu 2.3.3. Giới hạn vấn đề nghiên cứu Kết luận chƣơng 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG 3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 3.1. Xây dựng hệ thống thí nghiệm 3.1.1. Yêu cầu hệ thống thí nghiệm 3.1.2. Trang thiế t bị thí nghiệ m 3.2. Nghiên cứu thực nghiệm 3.2.1. Qúa trình thí nghiệm 3.2.2. Số liệu thí nghiệm 3.2.3. Sử lý số liệu thí nghiệm 1. Lực cắt P X , 2. Lực cắt P Z 3. Độ nhám - Thảo luận kết quả Kết luận chƣơng 3 Phần kết luận chung - Kết luận chung cả luận văn - Hƣớng nghiên cứu tiếp theo, các kiến nghị Tài liệu tham khảo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI NÓI ĐẦU LỜI CÁM ƠN Đầu tiên tôi xin gởi đến TS. Trần Minh Đức lời cám ơn sâu sắc. Thầy đã tận tình hƣớng dẫn tôi để thục hiện đề tài này, định hƣớng đề tài và sự hƣớng dẫn tận tình của thầy để tôi đƣợc tiếp cận và khai thác các tài liệu chuyên môn cũng nhƣ những chỉ bảo trong quá trình viết luận văn và làm thực nghiệm. Ngoài ra tôi cũng hết sức cám ơn các anh em công nhân, nghiên cứu sinh: Cao Thái Sơn đã giúp tôi hoàn thành tốt luận văn này. Và cũng không thể quên nói lời cám ơn đến gia đình của tôi. Tôi xin chúc mọi ngƣời sức khõe, hạnh phúc và thành đạt. Huế, ngày Tháng Năm 2010 Học viên Nguyễn Trọng Anh Tuấn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1. Tính cấp thiết của đề tài. - Tiện cứng có nhiều lợi thế so với mài. Lợi thế đáng kể nhất của tiện cứng là có thể dùng cùng một dụng cụ mà vẫn gia công đƣợc nhiều chi tiết có hình dáng khác nhau bằng cách thay đổi đƣờng chạy dao. Trong khi đó muốn mài đƣợc hình dạng chi tiết khác thì phải sửa lại đá hoặc thay đá khác. Đặc biệt tiện cứng có thể gia công đƣợc biên dạng phức tạp mà mài khó có thể thực hiện đƣợc. Nếu xét về chi phí đầu tƣ thì một máy tiện CNC chỉ bằng khoảng 1/2 đến 1/10 máy mài CNC. - Tiện cứng là phƣơng pháp tiện sử dụng dao bằng vật liệu siêu cứng CBN (Cubic Boron Nitride), PCBN (Polycrystal cubic boron nitride - nitrit bo lập phƣơng đa tinh thể), PCD (Polycrystalline Diamond – Kim cƣơng đa tinh thể) hoặc ceramic tổng hợp thay thế cho mài để gia công thép đã tôi (có độ cứng lớn hơn 45HRC). Phƣơng pháp này có thể gia công khô và hoàn thành chi tiết trong cùng một lần gá. Cấp chính xác khi tiện cứng đạt IT6 và độ bóng bề mặt (Rz = 2 – 4 micromet), có thể so sánh với chất lƣợng khi mài.Thông thƣờng các chi tiết bằng thép đƣợc gia công sau đó nhiệt luyện rồi chuyển qua công đoạn mài. Thời gian cho nguyên công mài hơn nhiều lần so với tiện cứng và mài cũng đắt hơn so với tiện cứng trên máy tiện. Một hạn chế nữa là chi phí cho dung dịch trơn nguội của các công đoạn mài khá cao. Mặc khác, chất thải ra khi mài ngày càng gây ô nhiễm môi trƣờng, thúc đẩy các nhà sản xuất loại dần khâu mài trong quy trình công nghệ gia công chi tiết. Trong khi đó, tiện cứng có thể đƣợc thực hiện mà không sử dụng dung dịch trơn nguội. Vì những lí do nói trên, tiện cứng đã dần thay thế cho mài trong gia công lần cuối. - Khi tiện cứng nhiệt sinh ra trong vùng cắt gọt khi tiện cứng khá cao, có thể lên đến khoảng 930 o C. Thông thƣờng khi tiện cứng ngƣời ta dùng phƣơng pháp gia công khô. Để thay thế phƣơng pháp gia công khô bằng phƣơng pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu. Dung dịch bôi trơn đƣợc đƣa và vùng cắt dƣới áp suất dòng khí. Phƣơng pháp này mang lại các ƣu điểm giảm lực cắt, tạo lớp bảo vệ bề mặt chi tiết, làm tăng tuổi thọ của dụng cụ cắt v v. mặt khác phƣơng pháp này không làm ô nhiễm môi trƣờng, không gây tác hại cho công nhân,.chi phí thấp vì lƣợng phun rất Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn nhỏ và không cần tái chế sau khi đã sử dụng. Từ đó chúng ta thấy rằng: sử dụng bôi trơn làm nguội vào tiện cứng sẽ làm cải thiện quá trình cắt khi tiện Với các ƣu điểm trên nên việc nghiên cứu ảnh hƣởng loại dung dịch bôi trơn làm nguội tối thiểu đến lực cắt và nhám bề mặt gia công khi tiện cứng thép 9XC là cần thiết 2. Mục đích và phƣơng pháp nghiên cứu a) Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu ứng dụng bôi trơn làm nguội tối thiểu ( MQL) vào tiện cứng. Nghiên cứu ảnh hƣởng của dung dịch bôi trơn làm nguội tối thiểu khi tiện cứng để từ đó xác định đƣợc loại dung dịch hợp lý trong bôi trơn làm nguội tối thiểu. - Tìm loại dầu thực vật sẵn có ở Việt Nam sử dụng làm dung dịch bôi trơn làm nguội tối thiểu ( MQL ). Loại dung dịch mà tác giả chọn là dầu Lạc và dầu Emusil b) Phƣơng pháp nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu giữa lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm, trong đó chủ yếu là nghiên cứu thực nghiệm 3. Đối tƣợng nghiên cứu - Vật liệu gia công: Thép 9XC qua tôi có độ cứng 58 ÷62 HRC - Dao: CBN ( Cubic Boron Nitride) - Dung dịch trơn nguội: Gia công khô, MQLvới Dầu lạc, Emusil 4. Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu so sánh giữa các phƣơng pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu ( MQL ) khi tiện thép 9XC đến lực cắt và độ nhám bề mặt chi tiết khi tiện khô, tiện có bôi trơn làm nguội tối thiểu và dung dịch trơn nguội là Dầu Lạc, Emusil 5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. 5.1. Ý nghĩa khoa học Góp phần bổ sung một phần kiến thức cơ bản về MQL ứng dụng vào tiện cứng và một số đánh giá thực nghiệm để tối ƣu hóa khi chọn loại dung dịch trong bôi trơn tối thiểu đến lực cắt và độ nhám bề mặt gia công khi tiện cứng thép 9XC [...]... bởi mài mòn và microchipping tại cạnh cắt sắc 1.4 Bôi trơn làm nguội khi tiện 1.4.1 Khái niệm Thật chất, bản chất của bôi trơn làm nguội là dung dịch làm nguội đƣợc đƣa vào vùng gia công để nhằm cải thiện quá trình gia công 1.4.2 Dung dịch bôi trơn - làm nguội trong gia công cắt gọt 1 Yêu cầu và tác dụng của chất làm dung dịch bôi trơn - làm nguội ( DDTN ) * Yêu cầu đối với DDTN Một dung dịch muốn đƣợc... gốc của lực cắt Trên đây hệ lực đƣợc xét là hệ lực phẳng, nhƣng nói chung trong cắt gọt thực tế thì lực cắt là một hệ lực không gian Để tiện cho việc nghiên cứu, tính toán, đo đạc và kiểm tra, ta có thể nghiên cứu lực cắt thông qua các thành phần của chúng 2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến lực cắt khi tiện a) Ảnh hƣởng của chi tiết gia công đến lực cắt Bản chất biến dạng và ma sát của quá trình cắt kim loại. .. xúc của mặt sau dao và mặt cắt của chi tiết gia công Nhiệt sinh ra do sự chuyển đổi công ma sát: Qms + Nhiệt sinh ra do công đứt phoi: Qdp 2 Ảnh hƣởng của nhiệt cắt đến quá trình cắt khi tiện Ảnh hƣởng của nhiệt cắt đến quá trình cắt thƣờng đƣợc nghiên cứu theo 3 quan điểm: - Theo độ chính xác gia công - Theo chất lƣợng bề mặt đã gia công - Theo khả năng cắt của dao a) Ảnh hưởng của nhiệt cắt đến độ... và Pt có dạng nhƣ trên Các giá trị hằng số lực cắt Cp, các số mũ xp, yp và các hệ số điều chỉnh K đƣợc cho trong các sổ tay tra cứu về cắt gọt - Ảnh hƣởng của dung dịch trơn nguội đến lực cắt Nhiều nghiên cứu cho thấy sử dụng dung dịch trơn nguội cho phép giảm lực cắt xuống 30%, thậm chí xuống 45% khi cắt ren bằng tarô sử dụng dung dịch trơn nguội thì lực cắt phải càng giảm rõ rệt nếu vật liệu gia... nhiệt 4 Ảnh hƣởng của dung dịch trơn nguội đến nhiệt cắt Dung dịch trơn nguội có ảnh hƣởng rất lớn tới nhiệt cắt Dung dịch trơn nguội có tác dụng: - Giảm ma sát trong vùng tạo phoi, giảm ma sát giữa phoi với mặt trƣớc của dao, giữa phôi với mặt sau của dao do đó sẽ làm giảm nhiệt cắt - Tải nhiệt ra khỏi vùng cắt, hạn chế tác dụng xấu của nhiệt độ đối với dụng cụ cắt Đảm bảo nhiệt độ làm việc của môi... giữa dao và phôi cũng nhƣ giữa gao và bề mặt gia công, nên có thể làm giảm mòn một cách đáng kể Hơn nữa, dung dịch trơn nguội còn có khả năng làm giảm lực cắt và nhiệt cắt nhƣ đã nói ở phần trên Nên việc sử dụng trơn nguội vào quá trình cắt để làm tăng tuổi thọ của dao hay để giảm lƣợng mòn dao là rất cần thiết 1.2.6 Chất lƣợng bề mặt khi tiện 1 Khái niệm chung của lớp bề mặt Chất lƣợng bề mặt là tập... về cắt gọt Tóm lại, nhiệt cắt ngoài ảnh hƣởng trực tiếp đến độ chính xác gia công, chất lƣợng lớp bề mặt gia công và khả năng cắt gọt của dao, còn ảnh hƣởng đáng kể đến máy và đồ gá trong hệ thống công nghệ 3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến nhiệt cắt khi tiện a) Ảnh hưởng của vật liệu gia công đến nhiệt cắt khi tiện Các tính chất về cơ học và nhiệt của vật liệu gia công có ảnh hƣởng đáng kể đến nhiệt cắt. .. f) Ảnh hưởng của các thông số hình học của dao đến lực cắt khi tiện Góc nghiêng chính φ, bán kính mũi dao R cũng ảnh hƣởng tới độ lớn của nhiệt cắt, ta dễ dàng nhận biết qua sự thay đổi của chiều dày cắt a và chiều rộng cắt b dẫn đến sự thay đổi mức độ biến dạng và khả năng tản nhiệt Để đặc trƣng các ảnh hƣơng này đến nhiệt cắt ta dùng các hệ số điều chỉnh nhiệt cắt Kφθ và KRθ Ngoài ra sự mài mòn của. .. về tiện cứng và bôi trơn làm nguội khi tiện cứng Chƣơng 2: Nghiên cứu ứng dụng bôi trơn tối thiểu vào quá trình tiện cứng Chƣơng 3: Nghiên cứu thực nghiệm Phần kết luận chung - Kết luận chung cả luận văn - Hƣớng nghiên cứu tiếp theo, các kiến nghị Phần phụ lục Tài liệu tham khảo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIỆN CỨNG VÀ LÀM NGUỘI... lực ma sát giữa dao và phoi tăng, do đó hiệu quả của việc sử dụng dung dịch trơn nguội càng phải cao Trong thực tế sử dụng dung dịch trơn nguội trong mọi trƣờng hợp (kể cả gia công tốc độ cao) có ƣu điểm vì khi có dung dịch trơn nguội, dụng cụ cắt làm việc êm hơn, tuổi bền dụng cụ cao hơn, ngoài ra độ chính xác và độ nhám bề mặt cũng đƣợc cải thiện đáng kể Qua thực tế thì khi ta sử dụng dung dịch trơn . - Nghiên cứu ứng dụng bôi trơn làm nguội tối thiểu ( MQL) vào tiện cứng. Nghiên cứu ảnh hƣởng của dung dịch bôi trơn làm nguội tối thiểu khi tiện cứng để từ đó xác định đƣợc loại dung dịch. phƣơng pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu ( MQL ) khi tiện thép 9XC đến lực cắt và độ nhám bề mặt chi tiết khi tiện khô, tiện có bôi trơn làm nguội tối thiểu và dung dịch trơn nguội là Dầu Lạc, Emusil. cứu ảnh hƣởng loại dung dịch bôi trơn làm nguội tối thiểu đến lực cắt và nhám bề mặt gia công khi tiện cứng thép 9XC là cần thiết 2. Mục đích và phƣơng pháp nghiên cứu a) Mục đích nghiên cứu

Ngày đăng: 08/10/2014, 11:39

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan