(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu phương pháp giảm rung bằng cơ cấu công xôn cho cán dao phay

1

Tính cấp thiết của đề tài

Khi sản xuất được tự động hóa, các lĩnh vực công nghệ hiện đại liên kết để tạo ra một tổ chức công nghệ cao hơn Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và bùng nổ công nghệ thông tin đã khiến công nghệ cao trở nên thiết yếu trong thời đại hiện nay, với sự ra đời của các loại máy tiện phay hiện đại đáp ứng nhu cầu mới Tuy nhiên, mọi phương án công nghệ và thiết bị hiện đại cần được đánh giá dựa trên hiệu quả kinh tế và chất lượng sản phẩm.

Chất lượng sản phẩm gia công cơ khí chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố như hệ thống công nghệ, môi trường, vật liệu và điều kiện gia công Đặc biệt, độ bóng bề mặt và độ nhám của chi tiết gia công là những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra tác động của các phương pháp cắt gọt, thông số cắt gọt, vật liệu, dung dịch tưới nguội và hệ thống công nghệ lên độ nhám bề mặt trong quá trình gia công Tuy nhiên, nghiên cứu về ảnh hưởng của cán phay dao giảm chấn đến độ bóng bề mặt vẫn còn hạn chế, đặc biệt là tại Việt Nam Do đó, việc khảo sát và phân tích vấn đề này là rất cần thiết để nâng cao chất lượng gia công.

Xuất phát từ nhu cầu thực tế nên người nghiên cứu chọn Đề tài: “Nghiên cứu phương pháp giảm rung bằng cơ cấu công xôn cho cán dao phay”.

Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố

1.2.1 Kết quả nghiên cứu ngoài nước

+ Bài báo “Effect of magneto rheological damper on tool vibration during hard turning” của P Sam Paul, năm 2012 [1

+ Bài báo “Effect of nanoparticles on the performance of magnetorheological fluid damper during hard turning process” của P Sam Paul, năm 2015 [2

+ Bài báo “Development of designs of damping cutting tools” của V V Malyhin, E I Yatsun, Yu N Seleznev, and S G Novikov, năm 2016 [3]

+ Bài báo “Improving performance of CBN cutting tools by increasing their damping properties” của L N Devin, A A Osadchii, năm 2012 [4]

+ Bài báo “Bifurcation analysis of milling process with tool wear and process damping: regenerative chatter with primary resonance” của Hamed Moradi, Mohammad R Movahhedy, Gholamreza Vossoughi, năm 2012 [5

1.2.2 Kết quả nghiên cứu trong nước

Những công trình nghiên cứu về vấn đề ảnh hưởng của yếu tố công nghệ đến chất lượng chi tiết trong nước liên quan đề tài của tôi như:

Đề tài nghiên cứu của Trương Thị Ngọc Thư từ Đại Học Đà Nẵng tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt trong quá trình gia công trên máy phay CNC Nghiên cứu này nhằm cung cấp cái nhìn sâu sắc về mối quan hệ giữa các thông số cắt và chất lượng bề mặt sản phẩm, từ đó đưa ra những giải pháp cải thiện hiệu suất gia công Kết quả nghiên cứu sẽ có ý nghĩa quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm trong ngành công nghiệp chế tạo.

- Luận văn: “Đánh giá ảnh hưởng của rung động tích cực đến tiện cứng” của Nguyễn Thị Lệ Hằng - Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên

Luận văn của Ngô Đức Hạnh tại Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên nghiên cứu thực nghiệm đặc tính của rung động tự kích thích và ảnh hưởng của bước tiến dao đến sự tăng trưởng của rung động trong quá trình cắt kim loại, sử dụng sự trợ giúp của máy tính.

- Đề tài: “Nghiên cứu nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết máy khi phay tinh” của Hoàng Trọng Hiếu – Đại Học Đà Nẵng

Luận văn của Nguyễn Văn Toàn, thuộc Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, năm 2016, nghiên cứu ảnh hưởng của cán dao giảm chấn đến độ bóng bề mặt trong quá trình phay mặt phẳng Nghiên cứu này đóng góp vào việc cải thiện chất lượng bề mặt sản phẩm gia công, đồng thời tối ưu hóa quy trình phay trong ngành cơ khí.

Luận văn của Nguyễn Trường Sinh, được thực hiện tại Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM vào năm 2015, nghiên cứu ảnh hưởng của cán dao giảm chấn đến độ bóng bề mặt của chi tiết tiện lỗ Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện chất lượng sản phẩm gia công cơ khí.

Luận văn của Lê Hoàng Lâm tại Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM vào năm 2017 nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn trong quá trình tiện đến độ nhám bề mặt Nghiên cứu này cung cấp những hiểu biết quan trọng về mối liên hệ giữa cơ cấu giảm chấn và chất lượng bề mặt sản phẩm, từ đó góp phần nâng cao hiệu quả trong gia công cơ khí.

Luận văn của Nguyễn Thanh Giang tại Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM nghiên cứu ảnh hưởng của độ cứng cán dao tiện đến độ bóng bề mặt sản phẩm Nghiên cứu này nhằm xác định mối liên hệ giữa độ cứng của dao và chất lượng bề mặt, từ đó cung cấp thông tin hữu ích cho quá trình gia công cơ khí Kết quả cho thấy rằng độ cứng của dao tiện có tác động đáng kể đến độ bóng bề mặt, góp phần nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm.

Bài báo của thạc sỹ Phạm Văn Bổng từ ĐH Công Nghiệp Hà Nội nghiên cứu sự ảnh hưởng của bán kính dao đến chất lượng bề mặt gia công trên máy tiện CNC Nghiên cứu chỉ ra rằng bán kính dao có vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ nhẵn và độ chính xác của bề mặt gia công Các kết quả cho thấy rằng việc lựa chọn bán kính dao phù hợp có thể tối ưu hóa quá trình gia công và nâng cao hiệu suất sản xuất Bài viết cung cấp những kiến thức hữu ích cho các kỹ sư và chuyên gia trong lĩnh vực gia công cơ khí, giúp họ áp dụng hiệu quả vào thực tiễn.

- Đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi gia công trên máy phay CNC” của tác giả Trương Thị Ngọc Thư

Tuy nhiên chưa có công trình nghiên cứu nào về ảnh hưởng của cán dao giảm chấn lên độ bóng bề mặt chi tiết phay mặt được công bố.

Mục đích của Đề tài

- Tìm hiểu về công nghệ giảm chấn cho cán dao phay

Nghiên cứu này tập trung vào việc chế tạo và thử nghiệm cán dao phay giảm chấn, nhằm đánh giá tác động của nó đến độ bóng bề mặt chi tiết khi thay đổi các thông số chế độ cắt và chiều dài thanh công xôn trên vật liệu thép C45 tại Việt Nam Kết quả sẽ được so sánh với hiệu suất của cán dao phay bình thường để xác định hiệu quả và ưu điểm của phương pháp mới này trong gia công cơ khí.

Tổng hợp và phân tích số liệu là bước quan trọng để đưa ra những nhận xét chính xác về các thông số hợp lý, từ đó nâng cao chất lượng bề mặt khi sử dụng dao phay giảm chấn Việc tối ưu hóa các thông số này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất gia công mà còn đảm bảo độ bền và độ chính xác của sản phẩm.

Nhiệm vụ của Đề tài và giới hạn Đề tài

1.4.1 Nhiệm vụ của Đề tài

Xuất phát từ tên đề tài và mục đích nêu trên thì hướng nghiên cứu bao gồm các nhiệm vụ sau:

Hệ thống lý thuyết về cắt gọt kim loại đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng bề mặt gia công Chất lượng này chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm tốc độ cắt, độ sâu cắt và loại dụng cụ cắt Việc hiểu rõ mối liên hệ giữa các yếu tố này giúp cải thiện hiệu suất gia công và đạt được bề mặt hoàn thiện tốt hơn.

- Lý thuyết về sự rung động trong quá trình gia công

- Thiết kế và chế tạo cán dao phay giảm chấn

- Lập quy trình thí nghiệm

- Phân tích số liệu, lập biểu đồ so sánh

- Nhận xét và kết luận

Do còn nhiều hạn chế về thời gian cũng như trang thiết bị nên phạm vi nghiên cứu như sau:

- Mẫu được cắt thử trên máy phay cnc MVC955

- Thí nghiệm chỉ được tiến hành trên một loại cán dao phay ngón BAP400R-25-160- C25-2T của hãng Mitsubishi

- Sử dụng một loại mảnh insert: APMT1604PDET-M2 VP15TF

- Tiến hành thí nghiệm trên vật liệu thép C45

- Nghiên cứu sự ảnh hưởng các thông số cắt gọt (n, s, t) đến độ bóng bề mặt chi tiết gia công khi thay đổi chiều dài thanh công xôn.

Phương pháp nghiên cứu

- Tìm hiểu các tài liệu nghiên cứu có liên quan đến đề tài có trên mạng internet, các tạp chí khoa học, đề tài nghiên cứu trước đó

- Đề tài nghiên cứu được thực hiện theo phương pháp thực nghiệm lấy kết quả thực tế và so sánh

- Thiết kế chế tạo cán dao phay giảm chấn

- Gia công trên vật liệu thép C45

- Gia công trên máy phay CNC MVC 955

- Đo độ nhám bằng máy đo độ nhám Mitutoyo SJ-210

Bảng kết quả và biểu đồ so sánh độ nhám bề mặt giữa phay bằng dao thường và dao giảm chấn đã được lập Cả hai phương pháp được thực hiện dưới cùng một chế độ cắt Kết quả cho thấy độ nhám bề mặt khi sử dụng dao giảm chấn thấp hơn đáng kể so với dao thường Nhận xét cho thấy dao giảm chấn mang lại bề mặt mịn hơn, giúp cải thiện chất lượng sản phẩm Kết luận cho thấy việc áp dụng dao giảm chấn trong phay có thể nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong gia công.

6

Cơ sở lý thuyết cắt gọt kim loại

2.1.1 Đặc điểm và vai trò của gia công cắt gọt

Hiện nay, có nhiều phương pháp gia công kim loại như đúc, rèn, cán và hàn, nhưng các phương pháp này thường chỉ tạo ra phôi hoặc sản phẩm thô sơ với độ chính xác và độ bóng không cao Để nâng cao độ bóng và độ chính xác của các chi tiết theo yêu cầu kỹ thuật, cần phải áp dụng gia công cắt gọt kim loại.

Các phương pháp cắt gọt kim loại cơ bản: tiện, phay, bào, khoan, khoét, doa, chuốt, mài

Phương pháp gia công bằng cắt gọt chiếm 30% khối lượng công việc gia công cơ khí và trong tương lai có thể nhiều hơn

Hệ thống thiết bị dùng để hoàn thành nhiệm vụ cắt gọt được gọi là hệ thống công nghệ, bao gồm: Máy – Đồ gá – Dao – Chi tiết

Hình 2 1: Hệ thống công nghệ

- Máy có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình cắt gọt

Đồ gá đóng vai trò quan trọng trong việc xác định và giữ vị trí chính xác giữa dao, máy và chi tiết gia công, đảm bảo quá trình gia công diễn ra hiệu quả và chính xác.

Dao thực hiện nhiệm vụ cắt bỏ lớp "kim loại thừa" trên chi tiết bằng cách sử dụng năng lượng từ máy thông qua các chuyển động tương đối.

- Chi tiết gia công là đối tượng của quá trình cắt gọt Mọi kết quả của quá trình cắt đều được phản ảnh lên chi tiết gia công

2.1.2 Các chuyển động cơ bản khi cắt gọt

Mỗi một loại máy cắt kim loại có quỹ đạo chuyển động tương đối giữa dao và chi tiết khác nhau Người ta phân ra ba loại chuyển động:

Chuyển động chính, hay còn gọi là chuyển động cắt chính, là chuyển động cơ bản của máy cắt, được thực hiện thông qua dụng cụ cắt hoặc chi tiết gia công Chuyển động này có thể là quay, tịnh tiến khứ hồi hoặc kết hợp nhiều dạng chuyển động khác nhau.

Chuyển động chạy dao: là chuyển động của dao hay chi tiết gia công nó kết hợp với chuyển động chính tạo nên quá trình cắt gọt

Chuyển động chạy dao có thể liên tục hay gián đoạn Chuyển động này thường được thực hiện trong xu hướng vuông góc với chuyển động chính, cụ thể:

- Khi tiện, chuyển động chạy dao là chuyển động ngang-dọc của bàn dao khi cắt

- Khi phay là chuyển động ngang-dọc-đứng của bàn máy mang phôi

- Khi bào là chuyển động ngang (đứng) của bàn máy và chuyển động lên xuống của đầu dao

- Khi mài là chuyển đông tịnh tiến ngang (dọc) của bàn máy mang phôi hay trục của đá mài

- Khi khoan là chuyển động ăn xuống của mũi khoan

Chuyển động phụ: là chuyển động không trực tiếp tạo ra phoi như chuyển động tịnh tiến, lùi dao (không cắt vào phôi)

Trong quá trình cắt, có hai loại chuyển động chính: quá trình tiện và quá trình phay Chuyển động cắt chính được ký hiệu là V, trong khi chuyển động chạy dao được ký hiệu là S Để đặc trưng cho chuyển động chính, chúng ta sử dụng hai đại lượng này.

- Số vòng quay n (hoặc số hành trình kép) trong đơn vị thời gian

Ta có công thức mối liên hệ giữa V và n như sau:

D: Đường kính chi tiết gia công (mm)

Khi thực hiện các quá trình gia công, đường kính D có ý nghĩa khác nhau: trong tiện lỗ, D là đường kính lỗ sau khi gia công; trong khoan, D là đường kính mũi khoan; trong phay, D là đường kính của dao phay; và trong mài, D là đường kính của đá mài Thêm vào đó, n là số vòng quay của chi tiết gia công trong một phút (vòng/phút).

2.1.3 Chuyển động chạy dao và lượng chạy dao

Lượng chạy dao là quãng đường mà lưỡi cắt di chuyển so với chi tiết trong quá trình gia công, được tính theo thời gian, số vòng quay của phôi hoặc hành trình kép Nó có thể được biểu thị dưới dạng lượng chạy dao vòng, lượng chạy dao phút hoặc lượng chạy dao răng.

Khi tiện, lượng chạy dao S là lượng dịch chuyển của dao theo phương chạy dao dọc theo bề mặt gia công sao một vòng quay của phôi (mm/vg)

Khi bào và xọc lượng chạy dao S là lượng dịch chuyển của dao hoặc bàn máy sau một hành trình kép của bàn máy (hoặc dao) tính bằng mm/h.t kép Đối với dao phay có nhiều lưỡi cắt, có thể tính lượng chạy dao sau một răng dao (mm/phg), sau một vòng quay của dao (mm/vg) và sau một phút làm việc của dao (mm/ph).

2.1.4 Chuyển động phụ và chiều sâu cắt

Chiều sâu lớp kim loại bị hớt đi sau một lần cắt là khoảng cách giữa hai bề mặt đã và chưa gia công, được đo theo phương vuông góc với phương chạy dao.

=> Tập hợp các yếu tố vận tốc cắt V, chiều sâu cắt t, lượng chạy dao S gọi là chế độ cắt.

Cơ sở lý thuyết công nghệ phay

2.1.1 Tổng quan về phương pháp gia công phay

Phay là một kỹ thuật gia công kim loại sử dụng dao cắt với nhiều lưỡi cắt Trong quá trình phay, dao thực hiện chuyển động quay tròn, trong khi bàn máy điều khiển chuyển động chạy dao theo các phương ngang, dọc và thẳng đứng.

Tốc độ cắt khi phay được tính theo công thức: v= (π.D.n)/1000 (m/ph) (2.2) Trong đó: D – đường kính của dao phay [mm] n- số vòng quay của dao [vòng/phút]

Lượng chạy dao khi phay được xác định bằng một trong ba yếu tố:

- Lượng chạy dao răng (Sph) là lượng dịch chuyển của bàn máy khi dao phay quay được một góc (360/z), đơn vị là mm/răng

Lượng chạy dao vòng (Sv) là đại lượng thể hiện sự dịch chuyển của bàn máy khi dao phay quay một vòng, được ký hiệu là Sv và đo bằng đơn vị mm/vòng.

- Lượng chạy dao phút là lượng dịch chuyển của bàn máy sau thời gian một phút, ký hiệu là Sm và đơn vị là mm/phút

Như vậy mối quan hệ giữa các loại lượng chạy dao trên như sau:

Sm = Sv n = Sph.Z.n [mm/phút] (2.3) Trong đó:

Z – số răng (số lưỡi cắt) của dao phay n- số vòng quay của dao sau một phút

Khi phay có thể thực hiện theo hai phương pháp:

-Phay thuận là phương pháp phay khi lưỡi cắt tham gia cắt vào phôi từ chiều dày cắt amax sang chiều dày cắt amin

-Phay nghịch là phương pháp phay khi lưỡi cắt tham gia cắt vào phôi từ chiều dày cắt amin sang chiều dày cắt amax

Khi phay thuận, chiều dày phần cắt thay đổi từ amax đến không, tạo lực ép phôi xuống bàn máy mà không gây trượt, giúp bề mặt sản phẩm bóng hơn so với phay nghịch Phương pháp này cũng tạo ra sự va đập lớn giữa dao và chi tiết, phù hợp cho gia công tinh Ngược lại, phay nghịch ít xảy ra va đập, giảm thiểu hỏng hóc cho máy và dao, do đó thích hợp hơn cho phay thô.

Khác với dao tiện, dao phay sở hữu nhiều lưỡi cắt, có thể chế tạo liền với thân dao hoặc riêng biệt gọi là răng chắp Các lưỡi cắt được sắp xếp trên mặt trụ, mặt đầu hoặc cả hai Tùy thuộc vào hình dạng, vị trí và cấu tạo của lưỡi cắt, dao phay được phân loại thành nhiều loại khác nhau.

Hình 2 5: Dao phay mặt trụ

Dao phay mặt trụ là loại dao có lưỡi cắt được bố trí trên mặt trụ, bao gồm hai loại chính: dao phay răng thẳng và dao phay răng nghiêng Dao phay răng thẳng có lưỡi cắt chính song song với trục dao, trong khi dao phay răng nghiêng có lưỡi cắt chính tạo với trục dao một góc nhất định.

Trong Đề tài này chúng ta nghiên cứu về dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng như hình 2.9

Hình 2 9: Dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim

2.2.3 Khả năng công nghệ phay

Phay là một phương pháp gia công linh hoạt, có khả năng tạo ra nhiều dạng bề mặt khác nhau Trong bài viết này, chúng ta sẽ tập trung vào hai loại bề mặt chính: mặt phẳng và then hoa Đặc biệt, phay bánh răng sẽ được thảo luận chi tiết trong chương sau về gia công bánh răng.

Các mặt phẳng gia công trên máy phay bao gồm mặt phẳng nằm ngang, mặt phẳng thẳng đứng và mặt phẳng nghiêng Để gia công các loại mặt phẳng này, có thể sử dụng dao phay hình trụ, dao phay mặt đầu, dao phay ngón hoặc dao phay đĩa Trong sản xuất loạt lớn, dao phay mặt đầu thường được ưa chuộng hơn dao phay hình trụ vì nhiều lý do.

Độ nhám bề mặt chi tiết máy

Bề mặt chi tiết sau gia công thường không hoàn toàn phẳng mà xuất hiện nhiều nhấp nhô khác nhau Khi quan sát một phần bề mặt được phóng đại, có thể nhận diện nhiều loại nhấp nhô khác nhau.

- Nhấp nhô có chiều cao h1 là sai lệch hình dạng hình học đại quang

- Nhấp nhô có chiều cao h2 là độ sóng bề mặt

- Nhấp nhô có chiều cao h3 là nhám bề mặt Đây là những nhấp nhô tế vi trên bề mặt xét trong phạm vi chiều dài chuẩn l rất nhỏ

14 Để phân biệt độ sóng và độ nhám bề mặt, có thể dùng tỉ lệ tương đối giữa bước pi và chiều cao hi sau: Độ nhám: 𝑝 𝑖

Hình 2 11: Các loại nhấp nhô trên bề mặt chi tiết 2.3.2 Ảnh hưởng của nhám bề mặt

Tính chống mòn của bề mặt chi tiết bị ảnh hưởng bởi sự tiếp xúc giữa các đỉnh nhấp nhô, dẫn đến diện tích tiếp xúc thực tế chỉ chiếm một phần nhỏ so với diện tích tính toán Áp suất lớn tại các điểm này làm gián đoạn dòng chảy tầng của dầu bôi trơn, đẩy dầu ra khỏi khu vực tiếp xúc và khiến bề mặt nhanh chóng bị mòn Do đó, độ nhẵn bóng cao sẽ cải thiện khả năng chống mài mòn của bề mặt.

Hình 2 12: Ảnh hưởng đến tính chống mòn

Nhám bề mặt có tác động đáng kể đến độ bền mỏi của chi tiết, đặc biệt khi chi tiết phải chịu tải trọng chu kỳ đổi dấu và tải trọng động Các nhấp nhô trên bề mặt càng lớn thì khả năng tập trung ứng suất tại đáy các nhấp nhô càng cao, dẫn đến nguy cơ nứt gãy của chi tiết.

Hình 2 13: Ảnh hưởng đến độ bền mỏi của chi tiết

Ảnh hưởng đến tính chống ăn mòn của bề mặt là rất quan trọng, vì các chỗ lõm và nhấp nhô dễ dàng tích tụ axit, muối và tạp chất gây ăn mòn Độ nhẵn bóng cao giúp cải thiện khả năng chống ăn mòn, bảo vệ bề mặt hiệu quả hơn.

Hình 2.14 thể hiện ảnh hưởng đến tính chống ăn mòn Đối với các mối lắp ghép có độ hở, độ chính xác bị ảnh hưởng nghiêm trọng do các nhấp nhô trên bề mặt bị mòn nhanh chóng trong giai đoạn đầu, dẫn đến việc gia tăng khe hở lắp.

Hình 2 15: Ảnh hưởng đến tính chống ăn mòn

Ghép tăng lên và độ chính xác của lắp ghép có thể bị phá hủy khi hai chi tiết được ép lại với nhau Khi đó, các nhấp nhô trên bề mặt sẽ bị san phẳng, dẫn đến việc giảm độ dôi trong mối ghép, từ đó ảnh hưởng đến độ bền chắt của mối ghép.

2.3.3 Chỉ tiêu đánh giá Để đánh giá nhám bề mặt, người ta dùng một số yếu tố hình học của những nhấp nhô làm chỉ tiêu, nhưng phải xét trong một phạm vi nhỏ của bề mặt, giới hạn bằng chiều dài l Chiều dài chuẩn là chiều dài một khoảng bề mặt dùng để đo nhấp nhô tế vi của bề mặt mà không tính đến dạng nhấp nhô khác có bước lớn hơn nó Giá trị của chiều dài chuẩn được quy định phụ thuộc vào nhám bề mặt

Sai lệch trung bình số học của profile R a là giá trị trung bình của khoảng cách tuyệt đối giữa các điểm trên đường nhấp nhô và đường trung bình OO’, được tính trong phạm vi chiều dài chuẩn l (xem hình 3.23).

𝑖=1 Đường trung bình là đường chia các nhấp nhô bề mặt thành hai phần sao cho diện tích của hai phần đó bằng nhau

Hình 2 16: Profile bề mặt Chiều cao trung bình của profile theo 10 điểm R z :

Chiều cao trung bình của profile theo 10 điểm Rz được tính bằng giá trị trung bình của 5 khoảng cách giữa 5 đỉnh cao nhất và 5 điểm đáy thấp nhất trong phạm vi chiều dài chuẩn l.

Từ lớp 6 đến 12, sử dụng độ bóng Ra, trong khi từ lớp 1 đến 5 và 13 đến 14, áp dụng độ bóng Rz Trên bản vẽ, độ bóng được thể hiện như hình 2.17 Trong sản xuất thực tế, các phương pháp gia công khác nhau dẫn đến các cấp độ bóng khác nhau.

Hình 2 18: Kí hiệu độ bóng theo Ra và Rz Bảng 2 1: Các giá trị thông số độ nhám bề mặt (TCVN 2511 - 78)

Trị số nhám Chiều dài chuẩn L (mm)

Phương pháp gia công Ứng dụng

Tiện thô, cưa, dũa, khoan

Các bề mặt không tiếp xúc, không quan trọng: giá đỡ, chân máy v.v

4 40 - 20 2,5 Tiện tinh, dũa tinh, phay

Bề mặt tiếp xúc tĩnh, động, trục vít, bánh răng

Bề mặt tiếp xúc động: mặt răng, mặt pittông, xi lanh, chốt v.v

9 0,32-0,16 0,8 Mài tinh mỏng, nghiền, rà, gia công đặc biệt, ph pháp khác

Bề mặt mút, van, bi, con lăn, dụng cụ đo, căn mẫu v.v

13 0,1 - 0,05 0,08 Bề mặt làm việc chi tiết chính xác, dụng cụ đo

Bảng 2 2: Các giá trị tiêu chuẩn của Ra và Rz

2.3.4 Chọn trị số nhám bề mặt:

Mức độ nhám bề mặt cần được lựa chọn dựa trên điều kiện làm việc cụ thể và yêu cầu sử dụng của chi tiết máy, đồng thời phải phù hợp với cấp chính xác về kích thước và sai lệch hình dạng bề mặt Việc chọn trị số nhám bề mặt quá nhỏ có thể gây khó khăn trong quá trình chế tạo.

Bảng 2 3: Chọn trị số nhám bề mặt theo cấp chính xác kích thước

Cấp chính xác kích thước

Kích thước danh nghĩa, mm Đến 50 Trên 50 đến 120 Từ 120 đến 500 Giỏ trị Ra, àm

IT5 Từ 0,1 đến 0,2 Từ 0,2 đến 0,4 Từ 0,4 đến 0,8

2.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bóng

- Yếu tố hình học của dao cắt

- Các yếu tố phụ thuộc biến dạng dẽo của kim loại

- Rung động của hệ thống công nghệ

2.3.6 Phương pháp đạt độ bóng bề mặt

- Chọn phương pháp gia công thích hợp

- Chọn chế độ cắt thích hợp

- Sử dụng dao giảm chấn trong gia công

2.3.7 Phương pháp đánh giá độ bóng bề mặt

- Sử dụng máy đo độ nhám

Rung động trong quá trình cắt gọt

2.4.1 Tổng quan về rung động trong cắt gọt

Rung động là hiện tượng tự nhiên và kỹ thuật phổ biến, xảy ra khi các vật thể có khối lượng và tính đàn hồi chịu tác động của lực kích thích Trong quá trình gia công, máy công cụ, với đặc tính là một hệ đàn hồi, sẽ rung động do ảnh hưởng của ngoại lực và lực cắt Không có quá trình cắt gọt kim loại nào không có rung động, và trong một số điều kiện nhất định, rung động này có thể gia tăng đáng kể, dẫn đến ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu quả kinh tế và chất lượng sản phẩm Cụ thể, rung động có thể gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng.

- Không cho phép sử dụng hết công suất của máy hoặc khả năng cắt của dụng cụ

- Gây mòn nhanh các bộ phận chính của máy, làm giảm độ chính xác của máy

- Tăng mức độ nguy hiểm phá huỷ cơ học lưỡi cắt của dụng cụ cắt

- Phá huỷ cơ học dụng cụ cắt (gãy răng dao dụng cụ có nhiều lưỡi cắt) hoặc một số chi tiết máy

- Giảm độ chính xác hình học của chi tiết gia công cũng như độ bóng bề mặt, đặc biệt là đối với các nguyên công gia công tinh

- Gây ồn cho môi trường làm việc

2.4.2 Các dạng rung động và nguyên nhân gây ra rung động

Rung động trong quá trình cắt thường bao gồm các loại sau:

- Rung động tự kích thích

Rung động cưỡng bức xuất hiện khi ngoại lực kích thích động lực học tác động lên hệ thống công nghệ: máy - dụng cụ cắt - chi tiết gia công

Nguyên nhân gây ra rung động cưỡng bức: a Nhiễu từ bên ngoài truyền qua móng máy b Nhiễu bên trong hệ thống công nghệ do:

- Các chi tiết quay nhanh không cân bằng

- Các bộ truyền động ăn khớp được chế tạo không chính xác hoặc bị mòn gây va đập trong quá trình ăn khớp

- Ổ bi mà đặc biệt là ổ trục chính bị mòn

- Các sống trượt bị mòn

Tải trọng động xuất hiện khi tăng tốc hoặc hãm các bộ phận nặng, do lực cắt thay đổi khi cắt các bề mặt không liên tục hoặc do va chạm của răng dao trong quá trình gia công.

Rung động cưỡng bức có tác động tiêu cực đến chất lượng gia công, đặc biệt trong nguyên công gia công tinh Hiện tượng này xảy ra mạnh mẽ khi tần số kích thích gần với tần số riêng của hệ thống Trong quá trình phay, rung động cưỡng bức có thể gây mất ổn định khi tốc độ quay của dao đạt đến mức mà tần số cắt của răng dao trùng với tần số riêng của hệ.

Hầu hết các rung động cưỡng bức có thể được giảm thiểu hoặc loại bỏ bằng cách khử nguồn kích thích hoặc điều chỉnh tần số kích thích để nó không gần với tần số riêng của hệ thống cụ thể.

- Xây dựng bệ máy tốt

- Loại bỏ sai sót trong truyền động máy

- Cân bằng tĩnh và cân bằng động các chi tiết chuyển động quay

- Chọn tốc độ quay trục chính và số răng dao hợp lý

- Sử dụng thiết bị thu giảm rung

Rung động riêng trong hệ thống máy và dụng cụ cắt thường phát sinh do va đập, như khi đóng ly hợp hoặc khi dụng cụ bắt đầu vào cắt Mặc dù phần lớn ảnh hưởng của rung động này trong quá trình cắt là không đáng kể do nó tắt dần rất nhanh, nhưng việc xác định đặc tính của quá trình dao động lại có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu hiện tượng rung động trong quá trình cắt.

2.4.2.3 Rung động tự kích thích

Rung động tự kích thích là hiện tượng rung động phát sinh từ chính quá trình cắt Hiện tượng này xảy ra do nhiều nguyên nhân khác nhau trong quá trình cắt.

Sự biến động của lực cắt được ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm tốc độ cắt, tiết diện lớp cắt và các thông số hình học của dao Những thay đổi trong những yếu tố này có thể dẫn đến sự thay đổi đáng kể trong lực cắt, ảnh hưởng đến hiệu suất gia công.

- Do sự hình thành và phá huỷ lẹo dao

- Sự biến động trong thành phần của vật liệu làm phôi

- Do hiệu ứng tái sinh

- Do liên kết vị trí (Rung động tự kích thích không tái sinh)

Các nhân tố ảnh hưởng đến rung động:

Khi tăng tốc độ cắt, biên độ dao động sẽ gia tăng, đặc biệt trong khu vực dễ xảy ra lẹo dao Tuy nhiên, khi biên độ dao động đạt đến một giá trị cực đại nhất định, việc gia tăng tốc độ cắt sẽ dẫn đến sự giảm biên độ dao động.

- Khi chiều sâu cắt tăng thì biên độ dao động tăng vì lực cắt tăng ảnh hưởng đến hệ thống công nghệ

Góc φ có ảnh hưởng đáng kể đến rung động, khi góc φ tăng lên, mức độ rung động sẽ giảm Lực cắt Py, được tính bằng công thức Py = PN.cosφ, là yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến rung động trong hệ thống.

Khi gia công gang, việc cắt tạo ra phoi vụn dẫn đến sự biến đổi của lực cắt, làm tăng rung động Đối với vật liệu dẻo, khi điều kiện hình thành lẹo dao lớn, rung động cũng sẽ gia tăng đáng kể.

- Ngoài ra sự rung động còn chịu ảnh hưởng rất lớn của hệ thống công nghệ Nếu hệ thống này càng cứng vững thì rung động càng giảm

Để đạt hiệu quả tối ưu trong gia công, việc lựa chọn chế độ cắt phù hợp là rất quan trọng Bên cạnh đó, cần tăng cường độ cứng vững cho hệ thống máy, dao, đồ gá và chi tiết Sử dụng các dụng cụ giảm rung chuyên dụng cũng là một biện pháp hữu hiệu để cải thiện chất lượng gia công.

2.4.3 Giải pháp để giảm rung động

2.4.3.1 Nhóm biện pháp liên quan tới cấu trúc máy

Để nâng cao độ cứng vững tĩnh của máy, cần đảm bảo độ cứng vững của móng máy thông qua các giải pháp lắp đặt hiệu quả, bao gồm cả các biện pháp giảm chấn.

Lựa chọn vị trí làm việc tối ưu của các bộ phận máy quan trọng như bàn trượt, bàn dao

Thay đổi tốc độ vòng quay trục chính cho phù hợp để giảm hiệu ứng tái sinh

Nâng cao khả năng giảm chấn của máy

Dùng biện pháp định hướng sao cho lực cắt vuông góc với hướng của máy có độ mềm dẻo động lực học là lớn nhất

2.4.3.2 Nhóm biện pháp liên quan tới phôi và dụng cụ gia công

Dùng các bộ phận đỡ làm tăng độ cứng vững của chi tiết gia công

Giảm trọng lượng của phôi

Sử dụng dao có tác dụng giảm chấn Giảm trọng lượng của dụng cụ cắt

Chọn dao có bán kính nhỏ

Chọn vật liệu chống ăn mòn tốt

Nếu chiều dài phần gá nhô ra là 4xD tới 6xD thì chọn cán dao carbide

Nếu dài hơn 6xD thì chọn “Dao giảm chấn “

Chọn insert với góc cắt bén

Chọn dao có bán kính mũi nhỏ hơn chiều sâu cắt

2.4.3.3 Các biện pháp liên quan tới quá trình cắt

- Lựa chọn những vật liệu gia công có lực cắt riêng phù hợp

- Tăng góc sau của dao

- Cố gắng sử dụng dao có góc trước

Hạn chế chiều dài tham gia cắt của lưới cắt để tối ưu hóa hiệu suất Tăng giá trị của lượng chạy dao nhằm nâng cao chất lượng cắt Sử dụng tốc độ cắt rất thấp hoặc rất cao giúp tránh hiện tượng ổn định cực tiểu, từ đó cải thiện hiệu quả quá trình gia công.

- Với những dụng cụ cắt có nhiều lư ỡi cắt thì nên thì nên sử dụng, dụng cụ có bước răng phân chia không đồng đều

- Sử dụng chế độ cắt tối ưu

2.4.3.4 Vấn đề gá đặt và kẹp chặt cán dao Đối với cán dao giảm chấn, một điều quan trọng cần chú ý là không kẹp lên phần giảm chấn của thanh.

Chế tạo cán dao có tích hợp hệ giảm chấn (silent tool milling)

2.5.1 Giới thiệu về cán dao giảm chấn

Cán dao giảm chấn là một thương hiệu nổi tiếng trong lĩnh vực dụng cụ cắt gọt kim loại, được thiết kế để giảm rung động trong quá trình cắt nhờ hệ thống giảm chấn bên trong Sản phẩm này thường được sử dụng trong các trường hợp khó tiếp cận bề mặt làm việc, yêu cầu gá dao dài để nâng cao năng suất cắt gọt và cải thiện chất lượng bề mặt Việc sử dụng gá dao ngắn cũng mang lại hiệu quả làm việc rõ rệt.

Cán dao giảm chấn không hoàn toàn loại bỏ rung động trong quá trình cắt kim loại, nhưng là biện pháp hiệu quả giúp giảm thiểu hiện tượng này Hướng dẫn sử dụng dưới đây sẽ hỗ trợ bạn nâng cao năng suất và hiệu quả làm việc bằng cách giảm thiểu rung động trong quá trình cắt.

Cán dao giảm chấn được thiết kế với hệ thống giảm chấn điều chỉnh trước, bao gồm một phần thân nặng làm đối trọng và thanh công xôn có chiều dài thay đổi Đặc biệt, một loại dầu chuyên dụng được bơm vào bên trong để nâng cao khả năng giảm chấn Kết cấu của cán dao phay tích hợp hệ giảm chấn mang lại hiệu quả tối ưu trong quá trình sử dụng.

Hình 2 19: Bản vẽ thiết kế dao giảm chấn

Hệ thống giảm chấn bao gồm đối trọng gắn với thanh công xôn Để lắp đặt thanh công xôn từ trên xuống, cần sử dụng bulong M12, trong khi thanh công xôn gắn từ phía dưới lên sẽ được kết nối với bạc lót, được cố định bằng 2 bulong M3 Các chi tiết của cán dao phay tích hợp hệ giảm chấn được trình bày trong hình 2.20.

Hình 2 20: Các chi tiết cán dao giảm chấn

2.5.1.3 Nguyên lý giảm chấn trong cán dao

Trong gia công, việc gá dao dài là điều không thể tránh khỏi, dẫn đến rung động trong quá trình gia công và ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng bề mặt Sử dụng dao giảm chấn giúp giảm thiểu rung động, từ đó cải thiện đáng kể chất lượng bề mặt sản phẩm.

2.5.1.4 Ưu-Nhược điểm Ưu điểm:

- Bề mặt tinh tốt hơn

- Tránh hư hỏng dao do rung động

- Thay đổi linh hoạt với chiều dài công xôn khác nhau

- Có thể gia công nhiều loại vật liệu khác nhau

- Sử dụng đa dạng thiết bị

- Chi phí chế tạo cao hơn so với dao thường

- Chiều dài công xôn chỉ thích hợp với một chế độ cắt thích hợp

2.5.2 Giới thiệu về dung dịch giảm chấn Độ nhớt là khả năng chống lại chuyển động của dầu nhớt Độ nhớt được chia làm 2 loại:

- Độ nhớt động lực là lực cần thiết để làm trượt một lớp dầu này trên một lớp dầu khác Đơn vị thường dùng là Centipoise (1cP = 1mPa.s)

Độ nhớt động học được xác định bằng thời gian mà một thể tích dầu nhớt tiêu chuẩn chảy qua ống chuẩn ở nhiệt độ 40°C hoặc 100°C Đơn vị đo độ nhớt thường sử dụng là Centistokes, với 1 cSt tương đương 1 mm²/s.

Độ nhớt cao giúp dầu chịu tải tốt hơn, nhưng cũng làm giảm công suất do ma sát nội tại trong dầu Độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ, áp suất và tốc độ.

Hình 2 21: So sánh độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ

Chỉ số độ nhớt (Viscosity index) phản ánh sự biến đổi của độ nhớt dầu nhờn theo nhiệt độ Dầu nhờn có chỉ số VI cao sẽ có tính chất tốt hơn, giúp dầu dễ dàng lỏng khi khởi động và duy trì độ ổn định ở nhiệt độ cao.

Dầu nhờn có độ nhớt biến đổi lớn theo nhiệt độ VI thấp

Dầu nhờn có độ nhớt biến đổi nhỏ theo nhiệt độ VI cao

Trong đồ thị ASTM: độ dốc của đường thẳng biểu thị độ nhớt so với nhiệt độ chỉ ra tính chất của VI:

Hình 2 22: Tầm quan trọng của độ nhớt và chỉ số độ nhớt

Để cải thiện chỉ số độ nhớt cho sản phẩm, chúng ta cần lựa chọn dầu gốc có chỉ số VI cao hoặc sử dụng phụ gia cải thiện độ nhớt (VII - Viscosity Index Improver) Ngoài ra, có thể kết hợp cả hai phương pháp này để đạt hiệu quả tốt nhất.

Bảng 2 4: Giới hạn độ nhớt khi thay đổi nhiệt độ

2.5.3 Công nghệ phay với cán dao giảm chấn

2.5.3.1 Các vấn đề quan tâm chính

+ Chiều dài dao tối thiểu

+ Trọng lượng tối thiểu của dụng cụ cắt để giảm rung động

Hình 2 23: Quá trình gia công 2.5.3.2 Giảm rung động

Phương pháp gá đặt và độ cứng vững của thiết bị sẽ là giảm thiểu rung động trong gia công

- Phôi phải được gá đặt hợp lý và phải tối ưu nguyên công trong quá trình gia công

Máy phải trong tình trạng hoạt động tốt sẽ làm giảm ảnh hưởng rung động trong gia công

Hình 2 24: Giảm rung động khi gia công bằng dao giảm chấn

2.5.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới rung động

Có 4 yếu tố cơ bản ảnh hưởng tới rung động:

- Góc cắt và lực cắt

- Mối liên hệ giữa đường kính dao và chiều sâu cắt

- Hình dáng hình học của mảnh dao ghép

- Bước cắt a/ Góc cắt và lực cắt

Hình 2 25: Cách tăng tính ổn định khi thay đổi góc cắt b/ Mối quan hệ giữa đường kính dao và chiều sâu cắt

Với đường kính dao nhỏ sẽ làm giảm yêu cầu về công suất chạy máy và moment xoắn, cũng như lực cắt c/ Hình dáng hình học của mảnh insert

Mảnh insert loại Hight và Medium nên dùng nhất

Hình 2 26: Các loại mảnh insert

- Mảnh insert và thông số hình học: Nên sử dụng mảnh có bán kính mũi dao nhỏ, cạnh mài sắc sẽ cho hiệu quả tốt hơn

Hình 2 27: Cạnh cắt của mảnh insert

- Góc cắt: góc cắt càng nhỏ sẽ giảm rung động trong gia công

Hình 2 28: Góc cắt khi gia công

- Bước răng của dao: bước răng lớn sẽ ít thay đổi hướng của lực cắt dẫn đến giảm rung tốt hơn

- Lượng ăn dao răng: Lượng ăn dao răng phải phù hợp với tốc độ cắt để giảm thiểu ma sát tạo rung động trong gia công

- Sự vào và ra của dao

Vào và ra dao trong gia công phay rất quan trọng vì nó gây ra va đập tức thời cho dao làm hư dao và gây rung động

Hình 2 29: Cách sử dụng mảnh insert.

Vật liệu gia công Thép C45

Vật liệu C45 là thép cacbon trung bình Theo TCVN có ký hiệu là C45, trong đó chữ

C ký hiệu thép cacbon, 45 chỉ phần trăm cacbon trung bình (tương đương 0,45%C)

Bảng 2 5: Các thông số thành phần hóa học cơ bản của vật liệu C45

Mác thép C Si Mn Cr Mo Ni P Mo

Hợp kim cứng làm dụng cụ cắt

Vật liệu HKC, được tạo thành từ hỗn hợp cacbit có độ cứng và nhiệt độ nóng chảy cao như WC, TiC, TaC kết hợp với chất kết dính như coban, sắt, niken, nổi bật với khả năng chống mài mòn, chịu ăn mòn và chịu nhiệt tốt HKC được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất dụng cụ cắt, khuôn mẫu, khoan địa chất và nhiều lĩnh vực đặc thù khác Tại Việt Nam, việc sản xuất HKC đã bắt đầu từ những năm 1960.

Thành phần chủ yếu là:

Các-bít Tantan (TaC) được chế biến dưới dạng hạt mịn, kết hợp với Côban (Co) và sau đó trải qua quá trình ép và thiêu kết ở nhiệt độ và áp suất cao Kết quả là độ cứng của hợp kim này đạt trên 70HRC.

HKC có thể làm việc ở nhiệt độ 8000 đến 10000 C với tốc độ cắt lớn hơn 400 m/ph Hợp kim cứng chia làm 3 nhóm: 1 cacbit; 2 cacbit; 3 cacbit

Ký hiệu: BK (con số sau chữ K chỉ lượng Coban còn lại là lượng WC)

Ví dụ: BK8 (có 8%Co: 92%WC)

Nhóm BK có độ dẻo cao, giúp tăng khả năng chịu va đập và chịu nhiệt tốt, thường được sử dụng trong gia công gang, các loại thép cứng như thép đã tôi, thép không rỉ, thép chịu nóng, và kim loại màu.

Tổ chức: WC + TiC +Co

Ký hiệu: TK (con số sau chữ T chỉ lượng TiC, con số sau chữ K chỉ lượng Coban, còn lại là lượng WC)

Ví dụ: T15K6 (có 15% TiC, 6% Co, 79%WC)

Nhóm TK có độ cứng và tính chịu nhiệt tốt hơn, đồng thời ở nhiệt độ cao thì hệ số ma sát giảm Thường dùng gia công thép

Tổ chức: WC + TiC + TaC + Co

Ký hiệu: TTK (con số sau chữ TT chỉ lượng TiC+TaC, con số sau chữ

K chỉ lượng Coban, còn lại là lượng WC)

Ví dụ: TT7K12 (có7% TiC+TaC, 12%Co, 81%WC)

Nhóm TTK dùng gia công vật liệu có độ cứng và độ bền cao

Theo ISO, tất cả các loại HKC được phân làm 3 nhóm: P, K và M

Nhóm P được dùng gia công thép đúc, gang dẻo (cho ra phoi dây)

Nhóm K được dùng gia công gang xám, kim loại màu (cho ra phoi vụn, xếp lớp)

Nhóm M chuyên gia công các vật liệu khó như thép chịu nhiệt, thép không rỉ và gang cứng Mỗi nhóm được chia thành các nhóm nhỏ để tối ưu hóa quy trình Để tiết kiệm chi phí, HKC thường được chế tạo thành các mảnh có kích thước cố định, sau đó được gắn lên thân dao bằng phương pháp hàn hoặc ghép cơ khí Phương pháp lắp ghép này mang lại ưu điểm là dễ dàng thay đổi lưỡi cắt khi bị mòn.

Khuyết điểm chính của hợp kim cứng là sức bền uốn kém nên khi làm việc có va đập dễ bị mẻ

37

Quy trình thí nghiệm

Lập quy trình thí nghiệm như sau: Điều kiện thí nghiệm

- Máy: Phay CNC Top Winner MVC 955

- Cán dao: BAP400R-25-160-C25-2T (Hãng Mitsubishi)

- Insert: APMT1604PDER-M2 VP15TF (Hãng Mitsubishi)

- Vật liệu gia công: Thép C45

3.1.1 Máy phay CNC Top Winner

Hình 3 1: Máy phay CNC Top Winner

Tâm trục chính đến mặt bàn làm việc 600 mm

Trục chính đến mặt bàn 150~680 mm

Thể tích bàn làm việc 1000 x 510 mm

Tải trọng lớn nhất 600 kg Độ côn trục chính BT40

Phương thức truyền động Belt

Tốc độ trục chính 10000 rpm

Bước tiến dao nhanh X, Y, Z 12 / 12 / 12 m/min

Quy cách vít me bi X, Y, Z 40 x 12B2 (dia x pitch) Chiều dài lớn nhất của dao 250 / 9.8 x 89 / 3.5 mm/inch Trọng lượng năng nhất của dao 6 / 13.2 kg/lbs

Số lượng dao cụ 16 / 20 pcs

Thời gian thay dao 10 / 4 sec

Phương thức chọn dao Bi-direction & min path Áp suất lớn / nhỏ nhất 4 / 6 kg/cm2

Dung lượng thùng nước làm mát 250 l

Thể tích bên ngoài 266 x 228 x 255 cm

Hình 3 2: Cán dao giảm chấn 3.1.3 Phôi:

Hình 3 3: Kích thước phôi 3.1.4 Dụng cụ đo: máy đo độ nhám SJ-210 của Mitutoyo

Hình 3 4: Máy đo độ nhám Mitutoyo SJ-210

3.1.5 Thông số thí nghiệm về chế độ cắt

- Chế độ cắt: ứng với mỗi chiều dài thanh công xôn tiến hành thay đổi từng thông số cắt gọt để kiểm tra độ nhám

+ Thay đổi t giữ nguyên Vc và fz

+ Thay đổi Vc giữ nguyên t và fz

+ Thay đổi fz giữ nguyên Vc và t

Mỗi yếu tố ta lấy 3 giá trị trung bình (tham khảo chế độ cắt của dao mà nhà sản xuất khuyến cáo sử dụng) để tiến hành thí nghiệm

Ta được bảng số liệu sau:

Bảng 3 1: Các thông số khi thí nghiệm

Vc (m/phút) n ( vòng/phút) t (mm) S (mm/phút)

Kết quả thí nghiệm

Hình 3 5: Kết quả thí nghiệm Chú thích: Thanh L+ ứng với thanh công xôn được gắn với bạc

Thanh L- ứng với thanh công xôn được gắn với bulông

Bảng 3 2: Kết quả thí nghiệm ứng với thanh L30+

N(vũng/ph) t(mm) S(mm/phỳt) Ra(àm) Ra

TB(àm) cấp độ bóng

Bảng 3 3: Kết quả thí nghiệm ứng với thanh L30-

Bảng 3 10: Kết quả thí nghiệm ứng với dao thường

Bảng 3 11: Kết quả thí nghiệm ứng với thanh L90+ ( nhớt loại 2 )

Bảng 3 12: Kết quả thí nghiệm ứng với thanh L90- ( nhớt loại 2 )

Bảng 3 13: Kết quả thí nghiệm ứng với thanh L90+ ( dầu )

Bảng 3 14: Kết quả thí nghiệm ứng với thanh L90- ( dầu )

Nhận xét và đánh giá

3.3.1 Thay đổi chiều dài thanh công xôn

Các kết quả thu được như hình 3.6

Dao giảm chấn Dao thường

Hình 3 6: Biểu đồ độ nhám bề mặt của thực nghiệm với mẫu 1

Biểu đồ cho thấy sự ảnh hưởng của rung động khi thay đổi công xôn; việc sử dụng công xôn dài mang lại kết quả tốt hơn.

Dao giảm chấn Dao thường BIỂU ĐỒ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM CỦA MẪU 2

Loại cán dao giảm chấn có gắn cơ cấu công xôn

Trị số độ nhỏm Ra(àm)

Biểu đồ cho thấy sự thay đổi chiều dài thanh công xôn ảnh hưởng rõ rệt đến độ nhám bề mặt Khi sử dụng cán dao phay tích hợp hệ giảm chấn với chiều dài thanh công xôn 70 và 90 mm, chất lượng bề mặt đạt được tốt hơn so với cán dao thông thường Đặc biệt, thanh công xôn L90+ cho độ nhám Ra đạt cấp 8, vượt trội hơn hẳn so với dao thường.

Biểu đồ cho thấy sự thay đổi chiều dài thanh công xôn ảnh hưởng rõ rệt đến độ nhám bề mặt Khi sử dụng cán dao phay tích hợp hệ giảm chấn với chiều dài thanh công xôn 70 và 90 mm, chất lượng bề mặt được cải thiện đáng kể so với cán dao thông thường Đặc biệt, thanh công xôn L90+ đạt độ nhám Ra cấp 8, vượt trội hơn hẳn so với dao thường.

Các kết quả thu được như hình 3.9.

Biểu đồ cho thấy sự thay đổi chiều dài thanh công xôn ảnh hưởng rõ rệt đến độ nhám bề mặt Đặc biệt, thanh công xôn L90 với độ nhám Ra đạt cấp 9 nổi bật hơn hẳn so với dao thường.

Kết quả thực nghiệm như hình 3.10

Kết quả từ biểu đồ cho thấy rằng cán dao phay giảm chấn vượt trội hơn so với cán dao thường khi áp dụng cho các loại công xôn Điều này chứng minh rằng chế độ cắt này giúp giảm rung động một cách đáng kể.

Kết quả thực nghiệm như hình 3.11

Kết quả từ biểu đồ cho thấy rằng hiệu quả của cán dao phay giảm chấn vượt trội so với cán dao thông thường khi áp dụng cho các loại công xôn Điều này chứng tỏ rằng chế độ cắt này giúp giảm đáng kể rung động trong quá trình gia công.

Kết quả từ biểu đồ cho thấy rằng hiệu quả của cán dao phay giảm chấn vượt trội hơn so với cán dao thường trong các loại công xôn Điều này chứng tỏ rằng với chế độ cắt này, cán dao có khả năng giảm rung động một cách đáng kể.

Bảng 3 15: Trị số độ nhỏm Ra trung bỡnh (àm)

L30+ L30- L50+ L50- L70+ L70- L90+ L90- Dao thường Mẫu 1 1.094 1.002 1.260 1.015 0.998 1.090 0.871 0.640 0.765 Mẫu 2 1.053 1.016 0.983 1.093 0.655 0.728 0.521 0.652 0.841 Mẫu 3 0.797 1.203 1.322 0.967 1.099 0.670 0.552 0.545 0.807 Mẫu 4 0.713 0.833 1.155 1.137 0.797 1.053 0.696 0.262 0.572 Mẫu 5 0.414 0.488 1.030 0.522 0.770 1.031 0.481 0.821 1.329 Mẫu 6 0.607 0.575 0.838 0.591 0.986 0.972 0.421 0.716 1.292 Mẫu 7 0.623 0.684 0.898 0.715 0.779 0.912 0.444 0.643 1.540

Hình 3.13 minh họa độ nhám bề mặt gia công theo sự thay đổi chiều dài thanh công xôn Nhận định cho thấy, khi sử dụng cán dao giảm chấn và thay đổi chiều dài thanh công xôn trong một chế độ cắt cụ thể, các mẫu 5, 6 và 7 cho kết quả bóng bề mặt gia công vượt trội hơn so với cán dao thông thường.

Cán dao giảm chấn kết hợp với thanh công xôn dài 90 mm mang lại hiệu suất cắt tốt hơn, giúp cải thiện độ bóng bề mặt so với cán dao thông thường.

Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Mẫu 6 Mẫu 7

3.3.2 Thay đổi chỉ số độ nhớt (Viscosity Index – VI)

Bảng 3 16: Trị số độ nhỏm Ra (àm) đối với nhớt và dầu

Dầu Nhớt loại 2 Nhớt loại 1 L90- L90+ L90- L90+ L90- L90+

Hình 3 14: Biểu đồ thể hiện độ nhám do sự thay đổi chỉ số độ nhớt (Viscosity

Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Mẫu 6 Mẫu 7

Dầu L90- Dầu L90+ Nhớt loại 2 L90-Nhớt loại 2 L90+ Nhớt loại 1 L90- Nhớt loại 1 L90+

Trong thí nghiệm so sánh độ bóng bề mặt gia công, chúng tôi đã chọn cán dao giảm chấn với thanh công xôn dài 90 mm, cho kết quả bề mặt gia công tốt nhất Biểu đồ thể hiện độ nhám bề mặt cho thấy, khi sử dụng nhớt loại 1 có chỉ số độ nhớt cao nhất kết hợp với chế độ cắt đã chọn, độ bóng bề mặt đạt được là tốt nhất Ngược lại, khi chỉ số độ nhớt giảm, độ nhám bề mặt cũng giảm theo.

64

Kết luận

Sau thời gian nghiên cứu, chế tạo và tiến hành thí nghiệm khảo sát quá trình cắt gọt, đề tài đã đạt được những kết quả quan trọng.

- Nhận biết được các yếu tố ảnh hưởng và sự phát triển của sự rung động trong quá trình gia công

- Ảnh hưởng của rung động đến chất lượng bề mặt gia công

- Ảnh hưởng của bề mặt gia công đến khả năng làm việc của chi tiết

- Thiết kế và chế tạo được cán dao giảm chấn

Để đạt được kết quả tốt trong các thí nghiệm khảo sát, cần tìm hiểu cách sử dụng hiệu quả và lựa chọn chế độ cắt hợp lý, đồng thời đảm bảo an toàn cho người sử dụng và thiết bị máy móc.

- Lập bảng biểu so sánh độ nhám bề mặt giữa bề mặt khi phay bằng cán dao thường và cán dao giảm chấn

- Xây dựng được biểu đồ về mối quan hệ giữa chế độ cắt và độ nhám bề mặt ( sai lệch prôfin trung bình cộng Ra )

Để cải thiện chất lượng bề mặt chi tiết khi phay, cần áp dụng các biện pháp công nghệ tiên tiến, lựa chọn dụng cụ cắt phù hợp và thiết lập chế độ cắt tối ưu Đồng thời, cũng cần nhận diện và tránh những chế độ cắt nguy hiểm có thể gây ảnh hưởng xấu đến bề mặt sản phẩm.

Các kết quả thực nghiệm cho thấy mục tiêu của đề tài đã được đạt được thông qua việc chế tạo cán dao giảm chấn Phương pháp sử dụng cán dao giảm chấn đã được xác định, cùng với chế độ cắt hợp lý Cách xây dựng này có thể được tham khảo và áp dụng để gia công các vật liệu khác nhau, từ đó nâng cao chất lượng bề mặt trong quá trình phay.

4.2 Hướng nghiên cứu tiếp theo

- Nghiên cứu hướng vào dao và quỹ đạo cắt của dao để đạt được độ bóng bề mặt tốt nhất

- Nghiên cứu trên các vật liệu khác (Nhôm, thép, )

- Nghiên cứu sâu hơn về công nghệ giảm chấn của cán dao

[1] Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình, Phan Minh Thanh, Cở sở công nghệ chế tạo máy, NXB Đại học quốc gia TP.HCM, 2004

[2] Hồ Viết Bình, Công nghệ chế tạo máy, NXB Đại học quốc gia TP.HCM, 2008

[3] ThS Trần Quốc Hùng, Giáo trình dung sai kỹ thuật đo, NXB Đại học quốc gia TP.HCM, 2012

[4] Catalogue của một số hãng dao

[5] Bài báo “Effect of magneto rheological damper on tool vibration during hard turning” của P Sam Paul, năm 2012

[6] Bài báo “Effect of nanoparticles on the performance of magnetorheological fluid damper during hard turning process” của P Sam Paul, năm 2015

[7] Bài báo “Development of designs of damping cutting tools” của V V Malyhin,

E I Yatsun, Yu N Seleznev, and S G Novikov, năm 2016

Bài báo “Improving performance of CBN cutting tools by increasing their damping properties” của L N Devin, A A Osadchii, năm 2012

[8] Bài báo “Bifurcation analysis of milling process with tool wear and process damping: regenerative chatter with primary resonance” của Hamed Moradi, Mohammad R Movahhedy, Gholamreza Vossoughi, năm 2012

Đề tài nghiên cứu của Trương Thị Ngọc Thư tại Đại Học Đà Nẵng tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi gia công trên máy phay CNC Nghiên cứu này nhằm mục đích cải thiện chất lượng sản phẩm và tối ưu hóa quy trình gia công, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất trong ngành cơ khí.

[10] Luận văn: “Đánh giá ảnh hưởng của rung động tích cực đến tiện cứng” của Nguyễn Thị Lệ Hằng - Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên

Luận văn của Ngô Đức Hạnh tại Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên nghiên cứu thực nghiệm đặc tính của rung động tự kích thích và ảnh hưởng của bước tiến dao đến sự tăng trưởng của nó trong quá trình cắt kim loại với sự hỗ trợ của máy tính.

[12] Đề tài: “Nghiên cứu nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết máy khi phay tinh” của Hoàng Trọng Hiếu – Đại Học Đà Nẵng

Luận văn của Nguyễn Văn Toàn tại Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM năm 2016 nghiên cứu tác động của cán dao giảm chấn đến độ bóng bề mặt trong quá trình phay mặt phẳng Nghiên cứu này đóng góp vào việc cải thiện chất lượng bề mặt trong gia công cơ khí.

Luận văn của Nguyễn Trường Sinh tại Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM năm 2015 nghiên cứu ảnh hưởng của cán dao giảm chấn đến độ bóng bề mặt của chi tiết tiện lỗ Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về mối liên hệ giữa thiết kế cán dao và chất lượng bề mặt sản phẩm, góp phần nâng cao hiệu quả trong gia công cơ khí.

Luận văn của Lê Hoàng Lâm tại Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM năm 2017 nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn dao tiện đến độ nhám bề mặt Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng và ứng dụng của cơ cấu giảm chấn trong quá trình gia công, nhằm cải thiện chất lượng bề mặt sản phẩm.

Nghiên cứu của Nguyễn Thanh Giang tại Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM tập trung vào ảnh hưởng của độ cứng cán dao tiện đến độ bóng bề mặt sản phẩm Luận văn này phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố kỹ thuật và chất lượng bề mặt, từ đó cung cấp những thông tin quý giá cho ngành gia công cơ khí Kết quả nghiên cứu sẽ giúp cải thiện quy trình sản xuất và nâng cao hiệu quả làm việc của dao tiện.

Bài báo của thạc sỹ Phạm Văn Bổng từ ĐH Công Nghiệp Hà Nội nghiên cứu ảnh hưởng của bán kính dao đến chất lượng bề mặt gia công trên máy tiện CNC Nghiên cứu chỉ ra rằng bán kính dao có vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ nhẵn và độ chính xác của bề mặt sản phẩm Các kết quả cho thấy rằng việc lựa chọn bán kính dao phù hợp sẽ tối ưu hóa quy trình gia công và nâng cao hiệu suất sản xuất.

[18] Đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi gia công trên máy phay CNC” của tác giả Trương Thị Ngọc Thư

Định dạng
Số trang	106
Dung lượng	7,08 MB