1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG LỚP BỀ MẶT CỦA THÉP HỢP KIM QUA TÔI KHI TIỆN TINH BẰNG DAO PCBN TRẦN TIẾN 11/2009 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI Chương I BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH TIỆN CỨNG 1.1 Đặc điểm trình tạo phoi tiện cứng Trong tiện cứng, trình biến dạng vùng tạo phoi diễn phức tạp, chủ yếu độ cứng vật liệu gia công (sau tôi) nên giải pháp tốt sử dụng mảnh dao có độ cứng, khả chịu nhiệt cao Tiêu biểu cho nhóm mảnh CBN, PCBN… Theo Poulachon đồng nghiệp thường có hai chế tạo phoi gia công thép - Cơ chế thứ cho adiabatic shear gây không ổn định dẫn đến trượt mạnh vùng tạo phoi - Cơ chế thứ hai cho vết nứt xuất theo chu kỳ bề mặt tự phoi phía trước lưỡi cắt truyền dẫn đến lưỡi cắt Poulachon đồng nghiệp khẳng định tiện trực dao thép 100Cr6 dải độ cứng từ 10 ÷ 62 HRC tồn kiểu chế cắt Phoi dây tạo tiện thép có độ cứng từ 10 ÷ 50 HRC, lực cắt giảm tăng độ cứng dải Điều giải thích độ cứng vật liệu gia công tăng làm tăng nhiệt độ vùng tạo phoi dẫn đến tăng góc tạo phoi giảm chiều dài tiếp xúc phoi mặt trước Cả hai yếu tố có tác dụng giảm lực cắt Khi tăng độ cứng vật liệu gia công lên 50HRC, phoi chuyển từ phoi dây sang phoi dạng cưa lực cắt tăng lên Khi tăng độ cứng, góc tạo phoi tăng chiều dày phoi giảm Khi độ cứng tăng, tồn hai yếu tố trái ngược ảnh hưởng đến chế tạo phoi, tăng độ bền vật liệu gia công tăng độ cứng giảm độ bền vật liệu gia công tăng nhiệt độ vùng tạo phoi Khi độ cứng tiếp tục tăng, vật liệu gia cơng trở nên giịn u cần lượng cắt nhỏ Khi gia cơng vật liệu giịn, biến dạng nứt trở nên nhỏ nhỏ giới hạn định, nứt trở nên thịnh hành tượng trượt cục xảy gián đoạn vùng trượt Khi tượng xảy ra, nhiệt độ dụng cụ không tăng mà lại bắt đầu giảm Một điều cần lưu ý phoi dạng cưa xuất khi gia công phôi có độ cứng thấp với vận tốc cắt cao Điều chứng tỏ chế tạo phoi điều khiển cân vần tốc cắt độ cứng vật liệu gia công mối quan hệ hai yếu tố với nhiệt độ vùng cắt 1.2 Lực cắt tiện 1.2.1 Lực cắt tiện thành phần lực cắt Việc nghiên cứu lực cắt q trình gia cơng vật liệu có ý nghĩa lý thuyết lẫn thực tiễn Trong thực tế, nhận thức lực cắt quan trọng để thiết kế dụng cụ cắt, thiết kế đồ gá, tính tốn thiết kế máy móc, thiết bị … Dưới tác dụng lực cắt nhiệt cắt dụng cụ bị mòn, bị phá huỷ Muốn hiểu quy luật mài mòn phá huỷ phải hiểu quy luật tác động lực cắt Muốn tính cơng tiêu hao cắt cần phải biết lực cắt Những nhận thức lý thuyết lực cắt tạo khả xác hố lý thuyết trình cắt Trong trạng thái cân lượng trình cắt mối quan hệ lực cắt phải cân Điều có ý nghĩa mặt lực cản cắt tác dụng lên vật liệu chống lại tách phoi, mặt khác lực cắt dụng cụ cắt tác dụng lên lớp cắt bề mặt cắt [4], [7] Hệ thống lực cắt tiện mơ tả sơ hình 1.5 Lực tổng hợp phân tích thành ba thành phần lực bao gồm: Lực tiếp tuyến P Z , lực hướng kính PY, lực chiều trục PX (ngược hướng chuyển động chạy dao) PZ lực cắt Giá trị cần thiết để tính tốn cơng suất chuyển động chính, tính độ bền dao, chi tiết cấu chuyển động chi tiết khác máy cơng cụ Hình 1.5 Hệ thống lực cắt tiện Thành phần lực hướng kính PY có tác dụng làm cong chi tiết, ảnh hưởng đến độ xác gia cơng, độ cứng vững máy dụng cụ cắt Lực cắt tổng cộng xác định: P = Px2 + Py2 + Pz2 [1.5] 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt tiện Lực cắt q trình gia cơng nói chung q trình tiện nói riêng chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố khác như: vật liệu gia cơng, thơng số hình học dụng cụ cắt, chế độ cắt…Abdullah Ulvi [11] rằng, tiện cứng thép AISI 52100 (độ cứng 60 HRC) góc trước dao PCBN γ n có ảnh hưởng lớn đến lực cắt FC lực hướng kính FP Liu đồng nghiệp [9] tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng độ cứng thép Lực tiếp tuyến (N) ổ lăn GCr15 (tương đương với thép AISI E52100 SUJ12) đến nhiệt cắt mòn dụng cụ, độ cứng thép đo sau nhiệt luyện HRC30, 40, 50, 60, 64 5 Thí nghiệm chia làm hai nhóm, nhóm thứ lưỡi cắt không đổi, thay đổi tốc độ cắt , lượng chạy dao độ cứng phơi Nhóm thứ hai giữ nguyên tốc độ cắt, thay đổi lưỡi cắt, lượng chạy dao độ cứng phôi Kết thí ngiệm chứng tỏ độ cứng 50HRC độ cứng quan trọng Khi độ cứng phôi vượt 50HRC, ảnh hưởng nhiệt cắt đến độ cứng phôi giảm rõ rệt, độ cứng dụng cụ giảm chút nên khác độ cứng dao phôi tăng lên khiến cho việc gia cơng dễ dàng 1.3 Kết luận Q trình cắt tiện cứng tổng hợp nhiều yếu tố công nghệ Chủ yếu nhiệt cắt, lực cắt dẫn tới mịn dụng cụ nhanh chóng, ảnh hưởng tới suất, chất lượng giá thành sản phẩm Để đáp ứng yêu cầu trên, vật liệu dụng cụ đời dao thép gió, mảnh hợp kim cứng, kim cương nhân tạo, đặc biệt mảnh Nitrit Bo Đặc trưng mảnh CBN, chúng làm cho trình vật lý diễn tong q trình cắt thép có độ cứng cao trở nên đơn giản hơn, chí hầu hết không cần dùng tới dung dịch trơn nguội.Vậy chất vật lý q trình tiện cứng khơng khác nhiều tiện thông thường Tuy nhiên, người ta cố gắng chế tạo vật liệu dao, kết cấu mảnh, thơng số hình học … phù hợp để giải phóng nhiều nhiệt cắt khỏi vùng cắt có lợi cho tiện cứng 6 Chương II CHẤT LƯỢNG LỚP BỀ MẶT SAU GIA CÔNG CƠ 2.1 Khái niệm chung lớp bề mặt Bề mặt mặt phân cách hai môi trường khác Bề mặt kim loại tạo thành phương pháp gia công khác nên có cấu trúc đặc tính khác Để xác định đặc trưng bề mặt ta cần biết mô hình định luật kim loại ngun chất khơng có tương tác với môi trường khác khác xếp nguyên tử, tác dụng lực bề mặt so với bên Sau nghiên cứu thay đổi lớp bề mặt tác dụng môi trường để thiết lập khái niệm mơ hình bề mặt thực 2.2 Bản chất lớp bề mặt Bề mặt vật rắn hay xác mặt phân cách rắn – khí hay rắn - lỏng có cấu trúc tính chất phức tạp phụ thuộc vào chất chất rắn, phương pháp tạo nên bề mặt tương tác bề mặt với mơi trường xung quanh 2.3 Các tiêu đánh giá chất lượng bề mặt sau gia công 2.3.1 Độ nhám bề mặt phương pháp đánh giá 2.3.1.1 Độ nhám bề mặt 2.3.1.2 Phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt Để đánh giá nhám bề mặt người ta thường dùng phương pháp sau: Phương pháp quang học (dùng kính hiển vi Linich) Phương pháp đo bề mặt có độ nhẵn bóng cao (độ nhám thấp) thường từ cấp 10 đến cấp 14 7 Phương pháp đo độ nhám Ra, Rz, Rmax … máy đo prôfin Phương pháp sử dụng mũi dị để đo prơfin lớp bề mặt có cấp độ nhẵn tới cấp 11 Đây phương pháp tác giả sử dụng để đánh giá độ nhám bề mặt sau tiện cứng Tuy nhiên bề mặt lỗ thường phải in chất dẻo bề mặt chi tiết đo in máy đo độ nhám bề mặt Phương pháp so sánh, so sánh theo hai cách: - So sánh mắt: Trong phân xưởng sản xuất người ta mang vật mẫu so sánh với bề mặt gia công kết luận xem bề mặt gia cơng đạt cấp độ bóng Tuy nhiên phương pháp cho phép xác định cấp độ bóng từ cấp đến cấp có độ xác thấp, phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm người thực - So sánh kính hiển vi quang học 2.3.2 Độ sóng bề mặt 2.3.3 Tính chất lý lớp bề mặt sau gia công 2.3.3.1 Hiện tượng biến cứng lớp bề mặt Trong trình gia cơng cơ, tác dụng lực cắt, mạng tinh thể lớp kim loại bề mặt bị xô lệch gây biến dạng dẻo vùng trước vùng sau lưỡi cắt Phoi tạo biến dạng dẻo hạt kim loại vùng trượt Trong vùng cắt, thể tích riêng kim loại tăng mật độ kim loại giảm làm xuất ứng suất Khi nhiều tính chất lớp bề mặt thay đổi giới hạn bền, độ cứng, độ giịn nâng cao, ngược lại tính dẻo dai lại giảm… Kết lớp bề mặt kim loại bị cứng nguội có độ cứng tế vi cao Mức độ biến cứng chiều sâu lớp biến cứng phụ thuộc vào phương pháp gia công thơng số hình học dao Cụ thể phụ thuộc vào lực cắt, mức độ biến dạng dẻo kim loại nhiệt độ vùng cắt Lực cắt làm cho mức độ biến dạng dẻo tăng, kết mức biến cứng chiều sâu lớp biến cứng bề mặt tăng Nhiệt sinh vùng cắt hạn chế tượng biến cứng bề mặt Như mức độ biến cứng lớp bề mặt phụ thuộc vào tỷ lệ tác động hai yếu tố lực cắt nhiệt sinh vùng cắt Khả tạo mức độ chiều sâu lớp biến cứng lớp bề mặt phương pháp gia công khác thể bảng 2.2 2.3.3.2 Ứng suất dư lớp bề mặt Quá trình hình thành ứng suất dư bề mặt sau gia cơng phụ thuộc vào biến trị số, dấu chiều sâu phân bố ứng suất dư Trị số dấu phụ thuộc vào biến dạng đàn hồi vật liệu gia cơng, chế độ cắt, thơng số hình học dụng cụ cắt dung dịch trơn nguội * Các nguyên nhân chủ yếu gây ứng suất dư là: - Khi gia công, trường lực xuất gây biến dạng dẻo không lớp bề mặt Khi trường lực đi, biến dạng dẻo gây ứng suất dư lớp bề mặt - Biến dạng dẻo làm tăng thể tích riêng lớp kim loại mỏng ngồi Lớp kim loại bên giữ thể tích riêng bình thường khơng bị biến dạng dẻo Lớp kim loại gây ứng suất dư nén, lớp kim loại bên sinh ứng suất dư kéo để cân - Nhiệt sinh vùng cắt lớn nung nóng cục lớp mỏng bề mặt làm mô đun đàn hồi vật liệu giảm Sau cắt, lớp vật liệu sinh ứng suất dư kéo bị nguội nhanh co lại, để cân lớp kim loại bên phải sinh ứng suất dư nén - Trong q trình cắt thể tích kim loại có thay đổi kim loại bị chuyển pha nhiệt sinh vùng cắt làm thay đổi cấu trúc vật liệu Lớp kim loại hình thành cấu trúc tích riêng lớn sinh ứng suất dư nén ngược lại sinh ứng suất dư kéo để cân 2.3.3.3 Đánh giá mức độ, chiều sâu lớp biến cứng ứng suất dư * Đánh giá mức độ chiều sâu lớp biến cứng Để đánh giá mức độ chiều sâu lớp biến cứng người ta chuẩn bị mẫu kim cương đưa mẫu lên kiểm tra máy đo độ cứng 9 Nguyên lý kiểm tra sau: Dùng đầu kim cương tác động lên bề mặt mẫu lực P, sau xác định diện tích bề mặt mẫu đo đầu kim cương ấn xuống Độ biến cứng xác định theo cơng thức: Hv = P S [2.3] Trong đó: Hv độ biến cứng (N/mm2) P lực tác dụng đầu kim cương (N) S diện tích bề mặt đầu đo kim cương ấn xuống (mm2) Để đo chiều sâu biến cứng, người ta dùng đầu kim cương tác động xuống bề mặt mẫu từ vào Sau lần tác động lại xác định diện tích bị lún S diện tích S khơng thay đổi dừng lại đo chiều sâu biến cứng * Đánh giá ứng suất dư Để đánh giá (xác định) ứng suất dư người ta thường sử dụng phương pháp sau đây: Phương pháp tia Rơnghen Phương pháp tính tốn lượng biến dạng 2.4 Các nhân tố ảnh hưởng đến nhám bề mặt gia công 2.4.1 Ảnh hưởng thơng số hình học dụng cụ cắt 2.4.2 Ảnh hưởng tốc độ cắt Tốc độ cắt có ảnh hưởng lớn đến độ nhám bề mặt (hình 2.6) 10 Hình 2.6 Ảnh hưởng tốc độ cắt đến nhám bề mặt gia công thép Theo [6], cắt thép bon (kim loại dẻo) tốc độ thấp, nhiệt cắt không cao, phoi kim loại dễ tách, biến dạng lớp kim loại khơng nhiều, độ nhám bề mặt thấp Khi tăng tốc độ cắt lên khoảng 15 ÷ 20 m/phút nhiệt cắt lực cắt tăng gây biến dạng dẻo mạnh, mặt trước mặt sau dao kim loại bị chảy dẻo Khi lớp kim loại bị nén chặt mặt trước dao nhiệt độ cao làm tăng hệ số ma sát vùng cắt hình thành lẹo dao Lẹo dao làm tăng độ nhám bề mặt gia công Nếu tiếp tục tăng tốc độ cắt, lẹo dao bị nung nóng nhanh hơn, vùng kim loại bị phá huỷ, lực dính lẹo dao khơng thắng lực ma sát dòng phoi lẹo dao bị (lẹo dao biến ứng với tốc độ cắt khoảng 30 ÷ 60 m/phút) Với tốc độ cắt lớn (> 60m/phút) lẹo dao khơng hình thành nên độ nhám bề mặt gia công giảm Trong tiện cứng sử dụng mảnh CBN thường gia công với tốc độ cắt 100 ÷ 250 m/phút Trong khoảng tốc độ cắt lẹo dao khó hình thành tiện cứng cho phép giảm độ nhám bề mặt cách tăng tốc độ cắt 2.4.3 Ảnh hưởng lượng chạy dao Lượng chạy dao ngồi ảnh hưởng mang tính chất hình học cịn ảnh hưởng lớn đến mức độ biến dạng dẻo biến dạng đàn hồi bề mặt gia công làm cho độ nhám thay đổi Hình 2.7 biểu diễn mối quan hệ lượng chạy dao S với chiều cao nhấp nhô tế vi Rz gia công thép bon 11 Để đảm bảo độ nhẵn bóng bề mặt suất gia công, thép bon người ta thường chọn giá trị lượng chạy dao S khoảng từ 0,05 đến 0,12 mm/vòng 2.4.4 Ảnh hưởng chiều sâu cắt Ảnh hưởng chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt không đáng kể Tuy nhiên chiều sâu cắt lớn dẫn đến rung động q trình cắt tăng, làm tăng độ nhám Ngược lại, chiều sâu cắt nhỏ làm cho dao bị trượt bề mặt gia công xảy tượng cắt không liên tục lại làm tăng độ nhám Hiện tượng gây trượt dao thường ứng với giá trị chiều sâu cắt khoảng 0,02 ÷ 0,03 mm [6] 2.4.5 Ảnh hưởng vật liệu gia công Vật liệu gia công (hay tính gia cơng vật liệu) ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chủ yếu khả biến dạng dẻo Vật liệu dẻo dai (thép Các bon) dễ biến dạng dẻo làm cho nhám bề mặt tăng so với vật liệu cứng giòn [6] 2.4.6 Ảnh hưởng rung động hệ thống cơng nghệ Q trình rung động hệ thống cơng nghệ tạo chuyển động tương đối có chu kỳ dụng cụ cắt chi tiết gia công dẫn đến làm thay đổi điều kiện ma sát, gây nên độ sóng nhấp nhơ tế vi chi tiết gia công Sai lệch phận máy làm cho chuyển động máy không ổn định, hệ thống cơng nghệ có dao động cưỡng Điều có nghĩa phận máy làm việc có rung động với tần số khác gây sóng dọc sóng ngang bề mặt gia cơng với bước sóng khác Tình trạng máy có ảnh hưởng lớn đến độ nhám bề mặt gia cơng Vì muốn đạt độ nhám bề mặt gia công thấp trước hết cần phải đảm độ cứng vững cần thiết hệ thống công nghệ [4], [6] 2.4.7 Ảnh hưởng độ cứng vật liệu gia công Tugrul Ozel đồng nghiệp [15] ảnh hưởng độ cứng phơi hình dạng lưỡi cắt đến nhám bề mặt 12 Đặc tính độ cứng vật liệu phơi có ảnh hưởng đến chất lượng độ bền bề mặt gia công cuối Dụng cụ CBN phải phù hợp với loại vật liệu phôi khác để thuận tiện cho việc gia công lần cuối Ở đây, vật liệu gia công thường có độ cứng nằm khoảng từ 45 ÷ 70 HRC [12] Các nghiên cứu gần Chou đồng nghiệp, Thiele đồng nghiệp, Ozel đồng nghiệp với loại vật liệu khác cho thấy độ cứng phơi tăng nhám bề mặt giảm, ngồi độ cứng phơi cịn ảnh hưởng đến mịn tuổi bền dao [12] 2.5 Kết luận Chất lượng bề mặt tiện cứng bị ảnh hưởng nhiều yếu tố tình trạng máy, dao, khả cơng nghệ, tính vật liệu phơi chế độ cắt… Tuy nhiên phát triển khoa học kỹ thuật, máy CNC NC, mảnh dao lắp ghép có độ bền, độ cứng đồng thời khả chịu nhiệt đặc biệt cao làm tính cơng nghệ tiện cứng phần giảm tính phức tạp Nhiệm vụ nhà chuyên môn làm để chọn thông số chế độ cắt thích hợp ứng với khoảng độ cứng nhằm đạt hàm mục tiêu đề Trong luận văn tác giả nghiên cứu ảnh hưởng độ cứng phơi đến mịn dụng cụ chất lượng bề mặt nhằm tối ưu thơng số q trình cơng nghệ 13 Chương III QUAN HỆ GIỮA MỊN DỤNG CỤ CẮT VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT 3.1 Khái niệm chung mòn Mòn tượng phá huỷ bề mặt tách vật liệu từ hai bề mặt chuyển động trượt, lăn va chạm tương Eyre Davis định nghĩa mòn liên quan đến hao hụt khối lượng thể tích, dẫn đến thay đổi vượt giới hạn cho phép hình dạng topography bề mặt Nói chung mịn xảy tương tác nhấp nhô bề mặt Trong trình chuyển động tương đối, vật liệu bề mặt tiếp xúc bị biến dạng ứng suất đỉnh nhấp nhô vượt giới hạn dẻo, phần nhỏ không chút vật liệu tách ra, sau vật liệu bị tách từ bề mặt dính sang bề mặt đối tiếp tách thành hạt mài rời Trong trường hợp vật liệu dính từ bề mặt sang bề mặt khác, thể tích hay khối lượng mịn vùng tiếp xúc chung khơng bề mặt bị mòn Định nghĩa mòn nói chung dựa mát vật liệu, phá huỷ vật liệu biến dạng mà không kèm theo thay đổi khối lượng thể tích vật liệu dạng mòn 3.2 Các chế mòn dụng cụ cắt Theo Shaw mịn dụng cụ dính, hạt mài, khuếch tán, ơxy hóa mỏi Các chế mịn xày đồng thời q trình cắt nhiên tùy theo điều kiện cắt cụ thể mà chế chiếm ưu Ngồi dụng cụ bị phá hủy mẻ dăm, nứt biến dạng dẻo 14 3.2.1 Mịn dính Khi hai bề mặt rắn, phẳng trượt so với mòn dính xảy chỗ tiếp xúc đỉnh nhấp nhô tác dụng tải trọng pháp tuyến Khi trượt xảy vật liệu vùng bị trượt (biến dạng dẻo) dính sang bề mặt đối tiếp tạo thành mảnh mòn rời, số mảnh mịn cịn sinh q trình mịn mỏi đỉnh nhấp nhơ Giả thuyết mịn trượt trượt cắt xảy bề mặt tiếp xúc chung phía vùng yếu hai vật liệu chỗ tiếp xúc 3.2.2 Mòn hạt mài Trong nhiều trường hợp mịn bắt đầu dính tạo nên hạt mòn vùng tiếp xúc chung, hạt mòn sau bị ơxy hố biến cứng tích tụ lại nguyên nhân tạo nên mòn hạt cứng ba vật Trong số trường hợp hạt cứng sinh đưa vào hệ thống trượt từ môi trường 3.2.3 Mòn khuếch tán Nhiệt độ cao phát triển dụng cụ đặc biệt mặt trước cắt tạo phoi dây điều kiện thuận lợi cho tượng khuếch tán vật liệu dụng cụ vật liệu gia công Colwell đưa nghiên cứu Takeyama cho có tăng đột ngột tốc độ mòn nhiệt độ 9300C cắt dao hợp kim cứng Điều liên quan đến chế mịn khác tượng mịn khuếch tán, ơxy hố phân rã hố học vật liệu dụng cụ lớp bề mặt Theo Brierley Siekmann mòn khuếch tán chấp nhận rộng rãi dạng mòn quan trọng tốc độ cắt cao, họ quan sát Opitz cho thấy cấu trúc tế vi lớp phoi thép cắt dao hợp kim cứng chứa nhiều cacbon so với phơi Điều chứng tỏ cacbon từ cacbit volfram hợp kim hoá khuếch tán phoi làm tăng thành phần cacbon lớp 3.2.4 Mịn ơxy hố Dưới tác dụng tải trọng nhỏ vết mịn kim loại trơng nhẵn sáng, mòn xảy với tốc độ mòn thấp hạt mịn oxits nhỏ hình thành Bản chất 15 chế mòn bong lớp ơxy hố đỉnh nhấp nhơ trượt lên Sau lớp ơxy hố bị bong lớp khác lại hình thành theo trình liên tục Tuy nhiên theo Halling lớp màng oxit sản phẩm tương tác hố học với mơi trường bề mặt tiếp xúc có khả ngăn ngừa tượng dính đỉnh nhấp nhô Khi đôi ma sát trượt làm việc mơi trường chân khơng mịn dính xảy mạnh lớp màng oxits khơng thể hình thành 3.3 Mòn dụng cụ cách xác định 3.3.1 Mịn dụng cụ Trong q trình cắt, phoi trượt mặt trước chi tiết chuyển động tiếp xúc với mặt sau dao gây nên tượng mòn phần cắt dụng cụ Mòn dạng hỏng dụng cụ cắt Mòn dụng cụ trình phức tạp, xảy theo tượng lý hóa bề mặt tiếp xúc phoi chi tiết với dụng cụ gia cơng Trong q trình cắt, áp lực bề mặt tiếp xúc lớn nhiều so với áp lực làm việc chi tiết máy (khoảng 15 ÷ 20 lần) dụng cụ bị mòn theo nhiều dạng khác [1] (a) (b) (c) (d) Hình 3.2: Các dạng mịn phần cắt dụng cụ Phần cắt dụng cụ q trình gia cơng thường bị mòn theo dạng sau: - Mòn theo mặt sau, hình 3.2a - Mịn theo mặt trước, hình 3.2b 16 - Mịn đồng thời mặt trước mặt sau, hình 3.2c - Mịn tù lưỡi cắt, hình 3.2d 3.3.2 Cách xác định Theo mịn mặt trước mặt sau tính tốn gần sau: Thể tích mịn mặt sau: VW = VBaveb.tgα (3-1) Trong đó: VBave chiều cao trung bình vùng mịn Thể tích mịn mặt trước: Vcr = 2b( KB − KF ) KT (3-2) Hình 3.4: Các thơng số đặc trưng cho mịn mặt trước mặt sau – ISO3685 Các kích thước dùng để xác định mịn hình 3.3 đo kính hiển vi dụng cụ thiết bị quang học khác, phương pháp chụp ảnh Ngoài người ta đo khối lượng dụng cụ sử dụng phương pháp đo radiotracer (phương pháp đồng vị phóng xạ) để xác định 3.4 Mịn dụng cụ CBN Kevin Chou Evans [14] trình nghiên cứu mòn dụng cụ CBN tiện gián đoạn thép M50 xác định dạng mịn q trình Và đặc biệt, hai ơng ảnh hưởng hàm lượng CBN đến mòn Hai ông cho hàm lượng CBN dụng cụ thấp hay cao cho dạng mòn khác Trái 17 với công thức tuổi bền dao Taylor, tuổi bền dao CBN – L tối ưu hoá tốc độ cắt trung bình Ngược lại, với dao CBN – H tuổi bền dao giảm dần tăng tốc độ cắt Hơn nữa, dao CBN – H hỏng dao CBN – L trình tiện gián đoạn, cho thấy quán việc giảm tuổi bền dao tăng tần số gián đoạn Khi độ cứng độ bền cứng dụng cụ CBN – H cao phản lực lớn hơn, mịn học trở thành yếu tố q trình cắt gián đoạn Tuy nhiên, dính kết kim loại dụng cụ CBN – H có độ dính cao với vật liệu phơi, tăng nhiệt nhanh thúc đẩy mòn tốc độ cắt cao 3.5 Ảnh hưởng mòn dụng cụ đến chất lượng bề mặt gia công Khi mảnh CBN bị mịn, dạng thơng số hình học phần cắt dụng cụ bị thay đổi dẫn đến tượng vật lý sinh trình cắt thay đổi (như nhiệt cắt, lực cắt…) ảnh hưởng xấu đến chất lượng bề mặt gia cơng [1] Hạn chế mịn nâng cao tuổi bền mảnh dao tiện cứng vấn đề ln cần thiết q trình cắt gọt nói chung 3.6 Kết luận Trong hầu hết trình cắt kim loại, khả cắt dụng cụ giảm dần, đến lúc dụng cụ khơng cắt mịn hỏng hồn tồn Mịn dụng cụ tiêu đánh giá khả làm việc dụng cụ hạn chế tuổi bền dụng cụ Mòn dụng cụ ảnh hưởng trực tiếp đến độ xác gia cơng, chất lượng bề mặt tồn khía cạnh kinh tế q trình gia cơng Sự phát triển tìm kiếm vật liệu dụng cụ biện pháp công nghệ để tăng bền bề mặt nhằm mục đích làm tăng khả chống mòn dụng cụ [1] 18 Chương IV KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CỦA THÉP X12M QUA TÔI KHI TIỆN TINH BẰNG DAO PCBN I Xử lý kết thí nghiệm Độ xác gia cơng Độ xác chi tiết máy gia công tiêu khó đạt gây tốn trình xác lập quy trình chế tạo Trong thực tế không chế tạo chi tiết máy tuyệt đối xác mặt hình học kích thước vẽ thiết kế Việc xây dựng trường sai lệch giúp cho ta phương án Δ (mm) khác phục sai số gia cơng Số lần cắt Hình 4.11 Trường sai lệch hình dạng đường kính trục ví trí (L = 33) 19 - Kết luận: Khi sử dụng mảnh dao PCBN sai lệch hình dạng đường kính trục nhỏ (lớn 0,16 mm), độ xác đường kính trục đảm bảo chiều dài trục sau nhiều lần gia công Như cắt bẳng mảnh dao PCBN độ xác gia cơng cao ổn định Chất lượng bề mặt sau gia công a Nhám bề mặt Độ nhám bề mặt ảnh hưởng lớn đến khả làm việc bề mặt chi tiết máy Do với việc khảo sát độ nhám bề mặt cho ta đánh giá xác ảnh hưởng yếu tố đến chất lượng bề mặt Hình 4.14 Trường nhám ví trí (L = 33) b Khảo sát tổ chức tề vi lớp bề mặt Cùng với độ nhám bề mặt, lý tính lớp bề mặt có ảnh hưởng lớn đến khả làm việc bề mặt chi tiết máy Do với việc khảo sát độ nhám nghiên cứu cấu trúc bề mặt cho ta đánh giá xác chất lượng lớp bề mặt - Kết luận: Nhám bề mặt phôi sau gia công máy tiện vạn so với gia công máy tiện CNC Độ cứng vững cao nhám bề mặt giảm Tổ chức tế vi từ bề mặt vào bên lõi thép X12M sau gia công không thay đổi 20 Khảo sát lực cắt tiện Sử dụng phần mềm Dasylab ta thu biểu đồ lực cắt: + Phôi ngắn L = 100: Hình 17: Biều đồ lực cắt lần Đối với phôi ngắn số dùng mảnh dao để gia công Như nguyên nhân gây lực cắt tăng mịn dao Ảnh hưởng mòn dao tới giá trị lực cắt tăng đột biến lần cắt thứ + Phôi dài L = 400: Đối với phôi dài số dùng mảnh dao để gia công Mỗi mảnh dao cắt lần 21 Hình 27: Biều đồ lực cắt phôi dài số (Lực Z cộng thêm 132N) Lực cắt PY PZ lúc đầu có giá trị gần P Z có xu hướng tăng dần lớn PY sau cắt thời gian ngắn Lực PX nhỏ ổn định Như nguyên nhân gây nên lực cắt tăng mòn dao - Kết luận: Khi sử dụng mảnh dao để gia công nhiều lần lực cắt có xu hướng tăng dần Nguyên nhân gây lực cắt tăng mòn dao Lực cắt tăng khơng ảnh hưởng nhiều đến độ xác gia cơng Kết luận Đã xây dựng trường sai lệch hình dạng đường kính trục thép X12M qua chế độ cắt tiện tinh dao PCBN Điều cho phép ta đánh giá độ xác gia cơng dao PCBN thép X12M từ lựa chọn điều kiện cơng nghệ làm sở để tối ưu hóa q trình tiện Khảo sát giá trị lực cắt tiện để xây dựng biểu đồ lực cắt Tìm yếu tổ ảnh hưởng tới lực cắt làm sở để giảm lực cắt tiện Xác định tổ chức tế vi thép X12M sau nhiệt luyện tổ chức tế vi bề mặt với bên thép X12M sau tiện tinh dao PCBN, xây dựng 22 trường nhám bề mặt sau gia cơng Từ đánh giá chất lượng bề mặt sau gia công thép X12M II Kết luận chung hướng nghiên cứu tiếp đề tài 1.Kết luận chung Với nội dung “Khảo sát chất lượng lớp bề mặt thép hợp kim qua tiện tinh dao PCBN” qua bốn chương đề tài giải vấn đề sau: - Đề tài khảo sát chất lượng bề mặt tiện tinh thép X12M qua dao gắn mảnh PCBN thông qua tiêu sai lệch hình dạng đường kính trục, nhám bề mặt, lực cắt tiện, tổ chức tế vi - Thông qua giá trị thực nghiệm xây dựng trường sai lệch hình dạng đường kính, trường nhám bề mặt, biểu đồ lực cắt - Xác định thay đổi tổ chức tế vi lớp bề mặt sau gia công Hướng nghiên cứu tương lai Kết đề tài dừng lại khảo sát chất lượng bề mặt gia công thép X12M Do việc đánh giá chất lượng bề mặt thép hợp kim mang tính chất tương đối Vì cần phải khảo sát thêm số thép hợp kim khác từ đưa phương pháp gia cơng tối ưu cho thép hợp kim dao PCBN 23 ... ? ?Khảo sát chất lượng lớp bề mặt thép hợp kim qua tiện tinh dao PCBN” qua bốn chương đề tài giải vấn đề sau: - Đề tài khảo sát chất lượng bề mặt tiện tinh thép X12M qua dao gắn mảnh PCBN thông qua. .. tế vi lớp bề mặt sau gia công Hướng nghiên cứu tương lai Kết đề tài dừng lại khảo sát chất lượng bề mặt gia công thép X12M Do việc đánh giá chất lượng bề mặt thép hợp kim mang tính chất tương đối... biện pháp công nghệ để tăng bền bề mặt nhằm mục đích làm tăng khả chống mòn dụng cụ [1] 18 Chương IV KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CỦA THÉP X12M QUA TÔI KHI TIỆN TINH BẰNG DAO PCBN I Xử lý kết thí