LỜI CẢM TẠ Qua quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, học trò kính gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến: Thầy TS. Phạm Sơn Minh – thầy hướng dẫn thực hiện luận văn đã tận tình chỉ dạy, thầy ThS. Trần Minh Thế Uyên, thầy ThS. Huỳnh Đỗ Song Toàn, thầy ThS.
Nguyễn Văn Sơn đã tạo điều kiện và động viên học trò trong suốt quá trình thực hiện. Quý thầy, cô đã tham gia công tác giảng dạy, hướng dẫn học trò và các thành viên trong lớp Cao học chuyên ngành Cơ khí Máy khóa 2013B trong toàn bộ khóa học. Quý thầy, cô giảng dạy tại khoa Cơ khí Chế tạo máy, phòng Đào tạo – bộ phận sau đại học – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ người thực hiện trong thời gian học tập và nghiên cứu tại trường.
Kính gửi lời cảm tạ tới BGH trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho các học viên tại trường được học tập và nghiên cứu. Kính chúc Quý thầy, cô dồi dào sức khỏe. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2015.
Học viên Phạm Trƣờng Giang iv LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2015. Học viên Phạm Trƣờng Giang v TÓM TẮT Đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng của thông số cắt đến hình dạng phoi của quá trình tiện thô trụ ngoài bằng máy CNC” được tiến hành nghiên cứu và thí nghiệm tại Đại học sư phạm kỹ thuật TPHCM.
Sau quá trình nghiên cứu đề tài đã giải quyết được những vấn đề sau: - Hệ thống hóa lý thuyết cơ bản về cắt gọt kim loại - Khái quát các khái niệm, kiến thức cơ bản về CNC - Tìm hiểu về quá trình hình thành phoi. - Xác định hình dạng phoi với các thông số: vận tốc cắt vc (m/phút), lượng chạy dao fn (mm/vòng) và chiều sâu cắt ap (mm). - Tìm ra được vùng cắt gọt tương ứng với từng dạng phoi cụ thể. Học viên Phạm Trƣờng Giang vi ABSTRACT Thesis: "Research the effect of cutting parameters to chip shape the process turning rough outer cylindrical CNC machine" is conducting research and experiments in University City pedagogical techniques.
Subjects solved the following issues: - Systemize the theoretical basics of metal cutting - Overview of concepts, basic knowledge of CNC - Learn about the formation of shavings. - Identification chip shape with parameters: cutting speed vc (m/min), feed fn (mm/round) and depth of cut ap (mm). - Find out the cutting corresponding to the specific form of shavings. Author Phạm Trƣờng Giang vii MỤC LỤC A.
PHẦN GIỚI THIỆU Trang bìa Quyết định giao đề tài Xác nhận của cán bộ hướng dẫn LÝ LỊCH KHOA HỌC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ.i LỜI CẢM TẠ .iv LỜI CAM ĐOAN .vi MỤC LỤC. viii DANH MỤC HÌNH VẼ .xii DANH MỤC BẢNG BIỂU. PHẦN NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN. Tổng quan về hướng nghiên cứu.
Các kết quả nghiên cứu trong nước. Các công trình nghiên cứu ngoài nước. Mục đích của đề tài. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn của đề tài.
Nhiệm vụ của đề tài. Giới hạn của đề tài. Hướng nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.
Giá trị thực tiễn của đề tài. Giới thiệu thiết bị thí nghiệm trong đề tài. Máy tiện CNC Maxxturn 65. Dụng cụ cắt gọt.
11 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT GỌT KIM LOẠI. Những khái niệm và định nghĩa cơ bản. Chuyển động trong quá trình cắt gọt. Các phương pháp cắt gọt kim loại.
Khái niệm về các bề mặt hình thành khi gia công chi tiết. Khái niệm cơ bản về dụng cụ cắt. Các mặt phẳng cơ bản của dao cắt kim loại. Thông số hình học của dao ở trạng thái tĩnh.
Thông số hình học của dao trong quá trình cắt. Sự thay đổi giá trị các góc và 1 khi gá trục dụng cụ cắt không thẳng góc với đường tâm chi tiết. Sự thay đổi giá trị các góc khi mũi dao gá không ngang tâm máy. Sự thay đổi giá trị các góc dao khi có thêm chuyển động phụ.
Các thông số của lớp kim loại bị cắt. Quá trình tạo phoi trong gia công cắt gọt. Quá trình tạo phoi trong gia công cắt gọt. Quá trình hình thành phoi.
Sự co rút của phoi. 34 ix CHƢƠNG 3: LÝ THUYẾT VỀ XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM. Cơ sở lý thuyết về xác suất và đánh giá kết quả quan sát. Biến cố ngẫu nhiên và xác suất.
Đại lượng ngẫu nhiên. Phương sai. Sai số ngẫu nhiên và đáng giá kết quả quan sát. Khái niệm sai số ngẫu nhiên.
Luật phân phối chuẩn. Xác định phương sai theo các dữ kiện thí nghiệm. Phương pháp bình phương nhỏ nhất. Xử lý số liệu quan sát thực nghiệm.
Lựa chọn dạng phương trình thực nghiệm. Xác định giá trị tham số (Hệ số hồi qui). Phương pháp xấp xỉ đều. Phương pháp xấp xỉ theo những điểm lựa chọn riêng biệt.
Phương pháp xấp xỉ trung bình. Phương pháp bình phương nhỏ nhất. Qui hoạch thực nghiệm. Nội dung cơ bản của qui hoạch thực nghiệm.
Thông số thực nghiệm. Phương sai lặp lại. Khoảng tin cậy và xác xuất tin cậy. Kiểm tra giả thuyết thống kê.
Phân tích tương quan và hồi qui. Phân tích tương quan.2 Phân tích hồi qui. Qui hoạch thực nghiệm yếu tố từng phần. 59 CHƢƠNG 4: BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM.
Bố trí thí nghiệm. Tiến hành thí nghiệm. Giai đoạn chuẩn bị. Những chú ý trong quá trình thí nghiệm.
Kết thúc thí nghiệm. Kết quả thu được. 69 CHƢƠNG 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ NHẬN XÉT. Xử lý số liệu.
Phân tích các biểu đồ hình dạng phoi. 83 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN. Kết quả đạt được:. Hướng phát triển của đề tài:.
85 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 86 xi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.2: Các thành phần trong máy tiện Maxxturn 65.3: Hộp 10 mảnh hợp kim CNMG 120408 – WMX4325.4: Mảnh hợp kim CNMG 120408 – WMX4325.5: Thông số chế độ cắt của mảnh insert.1: Chế độ cắt gọt.2: Các phương pháp cắt gọt kim loại.3: Các bề mặt hình thành khi gia công chi tiết.4: Cấu thành các dụng cụ cắt cơ bản từ dao tiện.5: Kết cấu của dao tiện ngoài.6: Mặt phẳng cơ bản của dao cắt kim loại.7: Thông số hình học của dao ở trạng thái tĩnh.8: Sự thay đổi góc và 1.14: Thông số lớp kim loại bị cắt.15: Quan sát sự thoát phoi.16: Quá trình hình thành phoi.19: Sự co rút của phoi.21: Đánh giá phoi.1: Đồ thị hàm tuyến tính.1: Gá phôi và gá mảnh insert.2: Mảnh Insert thí nghiệm.3: Cách lấy phoi sau khi tiện.4: Mẫu phôi sau khi tiện thô.5: 64 mẫu thí nghiệm để tính toán.6: Mẫu thí nghiệm thu được.1: Hình dạng phoi thực tế với vc = 230 m/min.2: Biểu đồ hình dạng phoi với vc = 230 m/min.3: Hình dạng phoi thực tế với vc = 280 m/min.4: Biểu đồ hình dạng phoi với vc = 280 m/min.5: Hình dạng phoi thực tế với vc = 330 m/min.6: Biểu đồ hình dạng phoi với vc = 330 m/min.7: Hình dạng phoi thực tế với vc = 380 m/min.8: Biểu đồ hình dạng phoi với vc = 380 m/min.9: Sự khác biệt giữ fn = 0.10: Sự khác biệt giữ ap = 2 mm và ap = 3 mm.11: Biểu đồ hình dạng phoi với fn = 0.12: Biểu đồ hình dạng phoi với fn = 0. 84 xiii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Bảng đánh giá phoi.1: Các mức thí nghiệm .2: Bảng bố trí thí nghiệm với vc = 230 m/phút và vc = 280 m/phút.3: Bảng bố trí thí nghiệm với vc = 330 m/phút và vc = 380 m/phút.1: Bảng đánh giá thí nghiệm với vc = 230 m/min và vc = 280 m/min.2: Bảng đánh giá thí nghiệm với vc = 330 m/min và vc = 380 m/min. 76 xiv CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.
Tổng quan về hƣớng nghiên cứu. Hiện nay, giá thành sản phẩm cơ khí khá cao, do vậy những người làm công nghệ phải thường xuyên quan tâm làm cách nào để giảm chi phí cho một đơn vị sản phẩm, việc tính toán và chọn chế độ gia công hợp lý cho hệ thống công nghệ tại Việt Nam phải đáp ứng được yêu cầu đó. Trong ngành cơ khí, gia công cắt gọt kim loại là công đoạn chính và quan trọng của hệ thống sản xuất. Trong đó, phoi cắt liên tục được tạo ra trong quá trình gia công, nó là nguy cơ tiềm ẩn gây cản trở công việc và gây ra mối nguy hiểm cho người vận hành.
Kiểm soát phoi có hiệu quả là cần thiết cho hệ thống sản xuất tự động vì bất kỳ sự thất bại trong việc kiểm soát phoi có thể gây ra sự giảm năng suất và gây nguy hiểm cho người vận hành cũng như cho thiết bị gia công. Vì vậy, trong quá trình công nghệ hiện đại, tối ưu hóa các thông số gia công là một trong những nhu cầu quan trọng. Việc tính toán và chọn chế độ cắt hợp lý giúp cho việc gia công dễ dàng và thuận lợi, tránh gây ra những thiệt hại cho phôi cũng như cho dụng cụ cắt. Việc chế độ cắt hợp lý hay chưa hợp lý, ta có thể đánh giá sơ bộ qua “phoi” và chất lượng bề mặt gia công.
Việc hình thành phoi cũng một phần phản ánh lên được quá trình gia công tại thời điểm đó. Các kết quả nghiên cứu trong nƣớc. Hiện nay, chưa có công trình nghiên cứu nào nghiên cứu về hình dạng phoi cụ thể, chỉ có thông tin về dạng phoi thuận lợi và dạng không thuận lợi được nói trong sổ tay cơ khí như: Chuyên Ngành Cơ Khí, Nhà Xuất Bản Trẻ, Tp Hồ Chí Minh 2013 hay trong những cuốn cẩm nang của các hãng dao như Sandvik… 1. Các công trình nghiên cứu ngoài nƣớc.
(1881 – 1882) The action of cutting tools. : bài báo nghiên cứu chủ yếu về hoạt động của dụng cụ cắt trong quá trình gia công, Trang 1 ông lập luận rằng lực ma sát giữa phoi và công cụ cắt gọt có tầm quan trọng rất lớn trong việc xác định các biến dạng trong phoi. (1878) On further applications of the flow of solids. : bài báo của Tresca hai trong số những yếu tố chính của lý thuyết cắt gọt kim loại, cụ thể là biến dạng dẻo và tầm quan trọng của sự tương tác ma sát giữa phoi và công cụ.
(1980a) Elastic effects in metal cutting chip format-ion. : bài báo nói về việc hình thành phoi trong quá trình cắt.