Khảo sát độ nhám bề mặt trong công nghệ kỹ thuật cơ khí khi sử dụng cán dao tiện trụ có cơ cấu tạo biến dạng ban đầu

• Tác giả: Trần Ngọc Thuận
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Sơn Minh
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Khảo sát độ nhám bề mặt khi dùng cán dao tiện trụ có dùng cơ cấu tạo biến dạng ban đầu
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.2.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5.1. Cơ sở phương pháp luận
• 1.5.2. Phương pháp thu thập thông tin
• 1.5.3. Phương pháp phân tích số liệu thống kê
• 1.5.4. Phương pháp thực nghiệm
• 1.6. Kết cấu đồ án tốt nghiệp
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
• 2.1. Hình dáng hình học
• 2.2. Phân loại cán dao tiện lỗ
• 2.3. Một số lưu ý đối với cán dao tiện lỗ
• 2.4. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài
• 2.4.1. Các nghiên cứu trong nước
• 2.4.2. Các nghiên cứu ngoài nước
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 3.1. Cơ sở lý thuyết cắt gọt
• 3.1.1. Khái quát về quá trình cắt gọt kim loại
• 3.1.2. Lý thuyết về quá trình tiện
• 3.1.2.1. Các chuyển động khi tiện
• 3.1.2.2. Các yếu tố cắt khi tiện
• 3.1.3. Kết cấu dao tiện
• 3.1.4. Lực cắt khi tiện
• 3.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới rung động khi gia công tiện
• 3.2.1. Ảnh hưởng của kim loại gia công
• 3.2.2. Ảnh hưởng của chế độ cắt (t, S, V)
• 3.2.3. Ảnh hưởng của thông số hình học dao đến biến dạng
• 3.3. Chất lượng bề mặt gia công
• 3.3.1. Lý thuyết về độ nhám
• 3.3.1.1. Khái niệm độ nhám
• 3.3.1.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ nhám bề mặt
• 3.3.1.2.1. Sai lệch trung bình Ra
• 3.3.1.2.2. Chiều cao nhấp nhô Rz
• 3.3.1.3. Phương pháp đánh giá độ nhám
• 3.3.1.4. Ký hiệu nhám bề mặt trên bản vẽ
• 3.3.1.5. Ảnh hưởng của độ nhám đến tính chất làm việc và độ bền của chi tiết
• 3.4. Lý thuyết về rung động trong quá trình cắt gọt
• 3.4.1. Tổng quan về rung động
• 3.4.2. Các dạng rung động và nguyên nhân gây ra rung động
• 3.4.2.1. Rung động cưỡng bức
• 3.4.2.2. Rung động tự kích thích
• 3.4.2.3. Rung động riêng
• 3.4.3. Giải pháp để giảm rung động
• 3.4.3.1. Nhóm biện pháp liên quan tới cấu trúc máy
• 3.4.3.2. Nhóm biện pháp liên quan tới phôi và dụng cụ gia công
• 3.4.3.3. Các biện pháp liên quan tới quá trình cắt
• 3.5. Yêu cầu của đề tài
• 3.5.1. Nguyên lý giảm chấn của hãng Sandvik
• 3.5.1.1. Giới thiệu về hệ thống giảm chấn
• 3.5.1.2. Nguyên lý hoạt động
• 3.5.1.3. Cấu trúc và vật liệu
• 3.5.1.4. Lợi ích của hệ thống giảm chấn
• 3.5.2. Yêu cầu của đề tài
• 3.5.3. Phương hướng và giải pháp thực hiện
• 3.5.4. Lựa chọn phương án
• 3.5.5. Trình tự công việc tiến hành
• 5. CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO MÔ HÌNH CÁN DAO TIỆN LỖ CÓ GẮN CƠ CẤU TẠO BIẾN DẠNG
• 5.1. Cán dao thực nghiệm
• 5.1.1. Cán dao nguyên bản
• 5.1.2. Thiết kế cán dao thực nghiệm
• 5.2. Mảnh Insert được sử dụng trong thực nghiệm
• 5.3. Thiết kế khối C
• 5.4. Vít trí định vị khối C
• 5.6. Thanh ren giữ lò xo
• 5.7. Đai ốc giữ lò xo và thanh ren
• 5.8. Chế tạo thử nghiệm
• 6. CHƯƠNG 6: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
• 6.1. Trình tự tiến hành thực nghiệm
• 6.1.1. Xác định các yếu tố thực nghiệm
• 6.1.2. Điều kiện thí nghiệm
• 6.2. Phôi được sử dụng thí nghiệm
• 6.3. Thiết bị đo độ nhám
• 6.4. Cảm biến đo rung động DynaLogger TcAs
• 6.5. Xác định số lần đo độ nhám
• 6.6. Tiến hành thực nghiệm
• 6.6.1. Thí nghiệm với cán dao thường
• 6.6.2. Thí nghiệm với cán dao có gắn cơ cấu tạo biến dạng
• 6.7. Phân tích kết quả và đánh giá
• 6.7.1. Phân tích kết quả từ thí nghiệm
• 6.7.2. Đánh giá kết quả đạt được
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Độ nhám bề mặt và tiện trụ

Độ nhám bề mặt là một chỉ tiêu quan trọng trong gia công cơ khí, phản ánh chất lượng bề mặt sản phẩm. Trong quá trình tiện trụ, rung động là nguyên nhân chính gây ra độ nhám không đều. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng cán dao có cơ cấu tạo biến dạng ban đầu để giảm thiểu rung động, từ đó cải thiện độ bóng bề mặt. Các phương pháp đo độ nhám như Ra và Rz được áp dụng để đánh giá hiệu quả của cơ cấu này.

1.1. Phương pháp đo độ nhám

Các phương pháp đo độ nhám bao gồm sử dụng máy đo Mitutoyo – SJ201 để xác định các chỉ số Ra và Rz. Những chỉ số này giúp đánh giá mức độ mịn của bề mặt gia công. Kết quả đo được so sánh giữa cán dao thường và cán dao có cơ cấu tạo biến dạng ban đầu, cho thấy sự cải thiện đáng kể về độ nhám bề mặt khi sử dụng cơ cấu giảm chấn.

1.2. Ảnh hưởng của rung động

Rung động trong quá trình tiện trụ là nguyên nhân chính gây ra độ nhám bề mặt không đều. Cơ cấu tạo biến dạng giúp giảm thiểu rung động, ổn định quá trình cắt và cải thiện chất lượng bề mặt. Các thí nghiệm sử dụng cảm biến đo rung động DynaLogger TcAs đã chứng minh hiệu quả của cơ cấu này trong việc giảm chấn.

II. Cán dao và cơ cấu tạo biến dạng

Cán dao là bộ phận quan trọng trong quá trình tiện trụ, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng gia công. Nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế và chế tạo cán dao có cơ cấu tạo biến dạng ban đầu, giúp giảm rung động và cải thiện độ nhám bề mặt. Các thông số như vật liệu cán dao, kết cấu cơ cấu biến dạng và phương pháp lắp đặt được phân tích kỹ lưỡng.

2.1. Thiết kế cán dao

Cán dao được thiết kế với cơ cấu tạo biến dạng ban đầu, bao gồm các thành phần như lò xo, thanh ren và khối C. Cơ cấu này giúp hấp thụ rung động trong quá trình gia công, từ đó cải thiện độ nhám bề mặt. Các bản vẽ 3D và 2D được sử dụng để mô phỏng và kiểm tra hiệu quả của cơ cấu trước khi chế tạo.

2.2. Vật liệu cán dao

Vật liệu sử dụng cho cán dao được lựa chọn dựa trên độ bền và khả năng chịu lực. Thép C45 là vật liệu chính được sử dụng, đảm bảo độ cứng và độ bền trong quá trình gia công. Các thí nghiệm về độ mài mòn và tuổi thọ của cán dao cũng được thực hiện để đánh giá hiệu quả của vật liệu.

III. Tối ưu hóa quá trình tiện

Quá trình tối ưu hóa quá trình tiện được thực hiện thông qua các thí nghiệm với các thông số cắt gọt khác nhau. Các yếu tố như tốc độ cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt được điều chỉnh để đạt được độ nhám bề mặt tối ưu. Phương pháp Taguchi được áp dụng để xác định các thông số tối ưu, giúp cải thiện hiệu quả gia công.

3.1. Phương pháp Taguchi

Phương pháp Taguchi được sử dụng để xác định các thông số tối ưu trong quá trình tiện trụ. Các thí nghiệm được thực hiện với các mức độ khác nhau của tốc độ cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt. Kết quả phân tích bằng phần mềm Minitab cho thấy sự kết hợp tối ưu của các thông số này giúp giảm độ nhám bề mặt và tăng hiệu quả gia công.

3.2. Kết quả thực nghiệm

Các kết quả thực nghiệm cho thấy sự cải thiện đáng kể về độ nhám bề mặt khi sử dụng cán dao có cơ cấu tạo biến dạng ban đầu. Giá trị Ra và Rz giảm đáng kể so với cán dao thường, chứng minh hiệu quả của cơ cấu giảm chấn trong việc cải thiện chất lượng gia công.

IV. Ứng dụng trong sản xuất

Nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn cao trong việc áp dụng vào quy trình sản xuất cơ khí. Việc sử dụng cán dao có cơ cấu tạo biến dạng ban đầu giúp cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm chi phí bảo trì và tăng hiệu quả sản xuất. Các doanh nghiệp cơ khí có thể áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao năng lực cạnh tranh trên thị trường.

4.1. Cải thiện chất lượng sản phẩm

Việc áp dụng cán dao có cơ cấu tạo biến dạng ban đầu giúp cải thiện độ nhám bề mặt của sản phẩm, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cao trong ngành cơ khí chính xác. Điều này góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và tăng độ tin cậy của các chi tiết máy.

4.2. Giảm chi phí sản xuất

Sử dụng cơ cấu giảm chấn giúp giảm thiểu rung động và mài mòn của cán dao, từ đó kéo dài tuổi thọ của dụng cụ gia công. Điều này giúp giảm chi phí thay thế và bảo trì, đồng thời tăng hiệu quả kinh tế trong quá trình sản xuất.