Thạc Sĩ Nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc cắt tới cơ chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua tôi

PHẦN MỞ ĐẦU


1. Tính cấp thiết của đề tài :

Tiện cứng là nguyên công tiện các chi tiết đã qua tôi (thường là thép hợp kim) có độ cứng cao khoảng từ 40  65 HRC được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp ô tô, chế tạo bánh răng, vòng ổ, dụng cụ, khuôn mẫu vv Tiện cứng được sử dụng thay mài khi gia công chính xác các chi tiết máy có tỉ số chiều dài trên đường kính nhỏ, các chi tiết có hình dáng phức tạp và không nhất thiết phải sử dụng dung dịch trơn nguội. Tiện cứng cho độ chính xác và nhám bề mặt tương đương với mài nhưng tiện cứng có khả năng tạo nên lớp bề mặt có ứng suất dư nén làm tăng tuổi thọ về mỏi của chi tiết máy trong các tiếp xúc lăn khi sử dụng, cho năng suất cao hơn mài với đầu tư ban đầu thấp hơn nhiều. Tiện cứng thường dùng trong nguyên công tiện tinh với độ chính xác ngang mài nên các yêu cầu về độ chính xác, độ cứng vững của hệ thống công nghệ rất khắt khe.
Vật liệu thường sử dụng làm dao tiện cứng là CBN (Cubic nitrit Bo). Đây là loại vật liệu tổng hợp sử dụng các hạt CBN với chất gắn kết l à TiC hoặc kim loại như Co.
Khi sử dụng mảnh dao với hàm lượng CBN thấp (CBN – L) và cao (CBN – H), mòn xuất hiện trên cả mặt trước và sau với ba cơ chế mòn khác nhau là mòn do dính, mòn do càoưxớc và mòn do nhiệt, trong đó mòn do nhiệt là cơ chế mòn chính. Mòn ảnh hưởng trực tiếp đến nhám bề mặt chi tiết gia công, do vậy nó phải được nghiên cúu để nắm vững và điều khiển nhằm giảm tác động của nó và nâng cao chất lượng của quá trình cắt gọt. Mòn của dụng cụ cắt là hiện tượng lý hoá phức tạp trong quá trình gia công cắt gọt các vật liệu. Cũng như mòn của các chi tiết máy, mòn của dụng cụ làm thay đổi các thông số hình học dụng cụ và giảm tuổi bền cũng như khả năng làm việc

của dụng cụ. Mòn của dụng cụ còn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và độ chính xác của bề mặt gia công. Đối với quá trình gia công loạt lớn và tự động hoá, độ mòn và tuổi bền của dụng cụ lại càng được quan tâm và chú ý hơn do các ảnh hưởng của nó tới năng suất và chất lượng của sản phẩm chế tạo. Do vậy, việc nghiên cứu quá trình mòn khi tiện cứng để nâng cao khả năng làm việc, nâng cao chất lượng bề mặt gia công là cần thiết đối với ngành cơ khí.
Khi tiện thép nhiệt luyện bằng dao nitritbo xuất hiện lực cắt đơn vị lớn, do đó ở vùng tiếp xúc nhiệt độ cắt tăng cao, gây ảnh hưởng đến tuổ i bền của dao và chất lượng lớp bề mặt của chi tiết gia công.
Xét về mặt mài mòn của dụng cụ cắt cần quan tâm tới nhiệt độ lớn nhất trên mặt trước và mặt sau, sự phân bố nhiệt trên các bề mặt này. Nhưng việc xác định nhiệt độ lớn nhất này rất khó khăn. Mặt khác nhiệt độ cắt chịu ảnh hưởng của vận tốc cắt lớn hơn so với lượng chạy dao. Khi tiện tinh, chiều sâu cắt nhỏ, vận tốc cắt lớn, áp lực lên dao nhỏ, nhiệt độ tập trung ở vùng mũi dao cao nên làm dao bị mềm ra và cùn nhanh.
Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn như thế nào khi tiện tinh thép hợp kim dụng cụ 9XC qua tôi một loại vật liệu có nhiều ưu điểm được dùng rộng rãi nhất để chế tạo dụng cụ cắt với vận tốc thấp nhằm thoả mãn các yêu cầu về khả năng làm việc đang là yêu cầu cần thiết của các nhà sản xuât.

Do vậy đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc cắt tới cơ chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua tôi” là cần thiết và cấp bách.


MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Mụclục

Danh mục các ký hiệu

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các hình vẽ và đồ thị

Danh mục các bảng biểu

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1. Tính cấp thiết của đề tài 1

2. Nội dung nghiên cứu 2

3. Phương pháp nghiên c ứu. 3

4. Dự định kết quả 3

CHƯƠNG I : BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA QUẢ TRÌNH CẮT VÀ MÒN 4
DỤNG CỤ

1.1. Bản chất vật lý 4

1.1.1. Quá trình cắt và tạo phoi 4

1.1.2. Đặc điểm quá trình tạo phoi khi tiện cứng 11

1.2. Lực cắt khi tiện 14

1.2.1. Lực cắt khi tiện và các thành phần lực cắt 14

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt khi tiện 18

1.2.2.1. Ảnh hưởng của vận tốc cắt 18

1.2.2.2. Ảnh hưởng của lượng chạy dao và chiều sâu cắt 20

1.2.2.3. Ảnh hưởng của vât liệu gia công 20

1.2.2.4. Ảnh hưởng của vật liệu làm dao và đặc điểm của vật liệu CBN 21

khi tiện cứng

1.2.2.5. Ảnh hưởng của bán kính đỉnh dao r 23

1.2.2.6. Ảnh hưởng của mòn dụng cụ cắt 24

1.3. Nhiệt cắt 24


1.3.1. Khá niệm chung 24
1.3.2. Trường nhiệt độ 29
1.3.3. Quá trình phát sinh nhi ệt 32
1.3.3.1. Nhiệt trong vùng biến dạng thứ nhất 32
1.3.3.2. Nhiệt trên mặt nước (QAC) và trường nhiệt độ 33
1.3.3.3. Nhiệt trên mặt tiếp xúc giữa mặt sau và bề mặt gia công (QAD) và 34

trường nhiệt độ
1.3.3.4. Ảnh hưởng của vận tốc cắt tới nhiệt cắt và trường nhiệt độ trong 35

dụng cụ
1.4. Kết luận 36
1.5. Mòn dụng cụ cắt 37
1.5.1. Dạng mòn 37
1.5.2. Các cơ chế mòn cơ bản của dụng cụ cắt 41
1.5.2.1 Mòn do dính 42
1.5.5.2. Mòn do hạt mài 43
1.5.5.3. Mòn do khuếch tán 44
1.5.2.4. Mòn do ôxy hóa 45
1.6. Mòn dụng cụ PCBN 45
CHƯƠNG II : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ MÒN DỤNG CỤ 54
PCBN VÀ NHÁM BỀ MẶT
2.1. Thí nghiệm 54
2.1.1. Yêu cầu đối với hệ thống thí nghiệm 54
2.1.2. Mô hình thí nghiệm 54
2.1.3. Thiết bị thí nghiệm 55
2.1.3.1. Máy 55
2.1.3.2. Dao 55
2.1.3.3. Phôi 56
2.1.3.4. Chế độ cắt 57
2.1.3.5. Thiết bị đo nhám bề mặt 58

2.1.3.6. Thiết bị phân tích bề mặt và kim tương 58
2.2. Trình tự thí nghiệm 58
2.3. Kết quả thí nghiệm 59
2.3.1. Tương tác ma sát giữ a phoi và mặt trước 59
2.3.2. Tương tác ma sát giữa phoi và mặt sau dụng cụ 64
2.3.3. Kết luận 64
2.4. Mòn dụng cụ PCBN và nhám bề mặt 64
2.4.1. Phân tích thí nghi ệm 64
2.4.2. Kết quả thí nghiệm mòn dụng cụ PCBN 65
2.4.3. Thảo luận kết quả 69
2.4.4. Kết luận 71
CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ẢNH HƯỞNG 72
CỦA VẬN TỐC CẮT ĐẾN CƠ CHẾ MÒN DỤNG CỤ PCBN
3.1. Nghiên cứu thực nghiệm 72
3.2. Thí nghiệm 72
3.2.1. Thiết bị thí nghiệm và dụng cụ đo 72
3.2.2. Trình tự thí nghiệm 73
3.3. Kết quả thí nghiệm 73
3.4. Phân tích kết quả thí nghiệm 78
3.5. Phương trình hồi quy 80
3.6. Kết luận 84
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN CHUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN 85
CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI
4.1. Kết luận chung 85
4.2. Phương pháp nghiên cứu tiếp theo 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO 87