- 9 1.1 Phƣơng pháp gia công mài và mài phẳng. - 9 1.1.1 Phƣơng pháp gia công mài. - 9 1.1.2 Phƣơng pháp mài phẳng bằng chu vi đá. - 12 1.2 Đá mài gián đoạn và các ƣu điểm của nó so với đá mài thƣờng. - 12 1.2.1 Giới thiệu về đá mài gián đoạn. - 12 1.2.2 Ƣu điểm khi gia công bằng đá mài gián đoạn. - 15 1.3 Hiện tƣợng nhiệt trong quá trình mài. - 18 1.3.1 Hiện tƣợng nhiệt trong quá trình cắt gọt. - 18 1.3.2 Hiện tƣợng nhiệt trong quá trình gia công mài phẳng. - 24 CHƢƠNG 2 ẢNH HƢỞNG CỦA HIỆN TƢỢNG NHIỆT ĐẾN CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG VÀ MÔ PHỎNG TRƢỜNG NHIỆT ĐỘ TRÊN PHÔI TRONG QUÁ TRÌNH MÀI PHẲNG SỬ DỤNG ĐÁ MÀI THƢỜNG GIA CÔNG VẬT LIỆU THÉP LÀM KHUÔN SKD61. - 25 2.1 Các ảnh hƣởng của nhiệt cắt tới chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công và các yếu tố ảnh hƣởng tới nhiệt cắt. - 25 2.1.1 Các ảnh hƣởng của nhiệt cắt tới bề mặt của chi tiết gia công. - 25 2.1.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến nhiệt cắt của quá trình mài. - 26 2.1.2.1 Ảnh hƣởng của dụng cụ cắt và vật liệu chi tiết gia công. - 28 2.2 Mô phỏng trƣờng nhiệt độ trong phôi khi mài phẳng. - 28 2.2.1 Trƣờng nhiệt độ trong chi tiết khi gia công cắt gọt. - 28 2.2.2 Mô phỏng trƣờng nhiệt độ trong quá trình mài phẳng. - 29 2.2.2.2 Lƣu trình mô phỏng. - 31 2.2.2.3 Tính toán các thông số cần thiết cho mô phỏng quá trình. - 32 2.2.2.4 Mô phỏng trƣờng nhiệt độ trên chi tiết gia công sử dụng ANSYS TRANSIENT THERMAL. - 34 2.3 Mô phỏng trƣờng nhiệt độ của chi tiết gia công trong quá trình mài phẳng khi gia công vật liệu thép làm khuôn SKD61 bằng đá mài thƣờng . - 37 2.3.1 Các thông số đầu vào của mô phỏng. - 38 2.3.2 Tính toán các thông số cần thiết cho quá trình mô phỏng. - 40 2.3.3 Kết quả mô phỏng. - 44 CHƢƠNG 3 KIỂM CHỨNG MÔ PHỎNG, XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN NHIỆT CẮT VỚI ĐÁ MÀI GIÁN ĐOẠN VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GIẢM NHIỆT CẮT CỦA ĐÁ MÀI GIÁN ĐOẠN SO VỚI ĐÁ MÀI THƢỜNG KHI GIA CÔNG THÉP SKD61. - 45 3.2 Thí nghiệm kiểm chứng mô phỏng và xây dựng công thức xác định nhiệt độ cắt khi gia công bằng đá mài gián đoạn. - 46 3.2.1.1 Vật liệu chi tiết và đá mài thí nghiệm. - 55 3.2.4 Kiểm chứng kết quả mô phỏng. - 66 3.2.6 Khả năng làm giảm nhiệt cắt khi sử dụng đá mài gián đoạn so với đá mài thƣờng. - 76 1 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến các thầy cô giảng viên ở Bộ môn Gia công Vật Liệu và Dụng cụ Công nghiệp, đặc biệt là TS. - Hà Nội, 2016 2 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác, trừ những phần tham khảo đã đƣợc ghi rõ trong luận văn Tác giả Nguyễn Công Hồng Phong 3 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1.Thông số của đá mài. - 32 Bảng 2.2.Các thông số cần thiết cho mô phỏng. - 35 Bảng 2.3.Chế độ cắt sử dụng trong mô phỏng. - 38 Bảng 2.5.Thông số của đá mài. - 39 Bảng 2.6.Bảng các thông số cần thiết cho quá trình mô phỏng. - 40 Bảng 2.7.Kết quả mô phỏng trƣờng nhiệt độ khi gia công mài thép SKD61 bằng đá mài thƣờng. - 47 Bảng 3.2.Thông số chung của đá mài. - 47 Bảng 3.3.Thông số của đá mài gián đoạn. - 53 Bảng 3.7.Kết quả đo nhiệt độ cắt. - 55 Bảng 3.8.So sánh giữa nhiệt độ mô phỏng và nhiệt độ đo với đá mài thƣờng. - Bảng số liệu sử dụng để xác định công thức thực nghiệm cho đá mài gián đoạn. - Phƣơng pháp mài tròn ngoài. - Phƣơng pháp mài tròn trong. - Phƣơng pháp mài phẳng bằng chu vi đá. - Phƣơng pháp mài vô tâm. - Hình dáng hình học đá mài gián đoạn. - Hình ảnh đá mài gián đoạn thực. - 15 Hình 1.8.Thể tích kim loại đƣợc bóc ra trong một đơn vị thời gian khi chiều sâu cắt thay đổi[11. - 16 Hình 1.9.Sự tiếp cận của dung dịch trơn nguội vào bề mặt gia công khi sử dụng đá mài liên tục và đá mài gián đoạn[11. - 17 Hình 1.10.Hiện tƣợng nhiệt trong quá trình cắt gọt. - 19 Hình 1.11.Các hƣớng nghiên cứu về nhiệt của quá trình mài. - 21 Hình 1.12.Lƣu trình thực hiện đề tài. - 22 Hình 1.13. - Công thức thực nghiệm xác định nhiệt độ cắt [9. - Lƣu đồ mô phỏng. - Lƣu trình sử dụng ANSYS TRANSIENT THERMAL để giải bài toán trƣờng nhiệt trong gia công. - 36 Hình 2.6 .Kết quả trƣờng nhiệt độ. - 37 Hình 2.7.Kích thƣớc phôi thí nghiệm. - Sơ đồ thí nghiệm đo nhiệt độ cắt. - 49 Hình 3.3.Gá đặt bộ thí nghiệm trên máy. - Vị trí xác định nhiệt độ trong mô phỏng để so sánh với thực nghiệm. - 58 Hình 3.7.Đồ thị so sánh nhiệt độ đo và nhiệt độ mô phỏng ở lƣợng chạy dao s = 12m/ph. - 59 Hình 3.8.Đồ thị so sánh nhiệt độ đo và nhiệt độ mô phỏng ở lƣợng chạy dao s = 15m/ph. - Đồ thị so sánh nhiệt độ đo và nhiệt độ mô phỏng ở lƣợng chạy dao s = 20m/ph. - 60 Hình 3.10. - Sự thay đổi nhiệt cắt khi thay đổi số rãnh đá mài gián đoạn ở các chiều sâu cắt khác nhau với lƣợng chạy dao dọc s = 12m/ph. - 69 Hình 3.11. - Sự thay đổi nhiệt cắt khi thay đổi số rãnh đá mài gián đoạn ở các chiều sâu cắt khác nhau với lƣợng chạy dao dọc s =15m/ph. - 69 Hình 3.12. - Sự thay đổi nhiệt cắt khi thay đổi số rãnh đá mài gián đoạn ở các chiều sâu cắt khác nhau với lƣợng chạy dao dọc s = 20m/ph. - 70 Hình 3.13. - So sánh nhiệt độ cắt trung bình giữa các đá mài gián đoạn có số rãnh gián đoạn khác nhau. - 70 6 PHẦN MỞ ĐẦU - Tính cấp thiết và lý do lựa chọn đề tài: Xu thế phát triển của ngành cơ khí – chế tạo máy hiện đại đó là nghiên cứu cải tiến các phƣơng pháp gia công giúp tăng năng suất, chất lƣợng của sản phẩm cơ khí, song song với đó là giảm thời gian và chi phí gia công mà phần lớn là dành cho vật liệu và năng lƣợng sử dụng trong quá trình gia công. - Chính bởi lẽ đó, song song với việc tối ƣu quá trình tạo phôi để giảm lƣợng dƣ gia công cơ thì việc nghiên cứu các phƣơng pháp gia công tinh nhằm tăng năng suất, giảm năng lƣợng tiêu thụ cũng đƣợc đẩy mạnh. - Một trong các phƣơng pháp gia công tinh đang đƣợc tập trung nghiên cứu và đẩy mạnh đó là gia công mài. - Phƣơng pháp gia công này thực ra đã đƣợc phát triển từ lâu, tuy nhiên với các yêu cầu ngày càng cao về chất lƣợng và tiết kiệm năng lƣợng và vật liệu thì các nghiên cứu về mài đang đƣợc đẩy mạnh. - Các nghiên cứu này không chỉ tập trung vào tối ƣu các thông số công nghệ hay nâng cao độ nhám bề mặt đạt đƣợc mà còn hƣớng tới cải thiện tuổi bền của dụng cụ, giảm lực cắt, nhiệt cắt và nghiên cứu nâng cao chất lƣợng cơ lý tính lớp bề mặt của chi tiết gia công trên các nhóm vật liệu khác nhau. - Trong các vấn đề này thì nhiệt cắt của quá trình, một trong những vấn đề cơ bản của gia công cắt gọt, có liên hệ trực tiếp tới chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công và năng lƣợng tiêu tốn của quá trình là một vấn đề quan trọng cần đƣợc lƣu tâm tới. - Trong các nghiên cứu về nhiệt cắt của quá trình gia công cắt gọt nói chung là gia công mài nói riêng, xác định trƣờng nhiệt độ trong chi tiết gia công và liên hệ giữa nhiệt cắt đến chất lƣợng bề mặt của chi tiết gia công đóng vai trò quan và cần phải quan tâm tới khi nghiên cứu nhiệt cắt của quá trình mài. - Đề tài “Tính toán mô phỏng trƣờng nhiệt độ trên bề mặt chi tiết khi mài phẳng bằng đá mài xẻ rãnh” đƣợc lựa chọn nhằm mục đích xây dựng mô hình xác định trƣờng nhiệt độ cắt làm cơ sở để nghiên cứu ảnh hƣởng của nó tới chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công khi gia công bằng đá mài xẻ rãnh. - Kết quả này giúp đánh 7 giá khả năng làm việc của đá mài xẻ so với đá mài thƣờng cùng loại. - Ngoài ra, đây cũng là một hƣớng nghiên cứu phát triển của các nghiên cứu về đá mài xẻ rãnh chế tạo tại Việt Nam đã đƣợc công bố. - Đây là vật liệu đƣợc sử dụng trong ngành chế tạo khuôn mẫu và thƣờng xuyên sử dụng phƣơng pháp mài để gia công chi tiết. - Đối tượng, phạm vi nghiên cứu: Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là trƣờng nhiệt độ trong quá trình gia công mài, khả năng giảm nhiệt cắt và ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công. - Việc nghiên cứu đƣợc thực hiện trong phạm vi nhƣ sau: o Vật liệu gia công: là thép làm khuôn SKD61. - o Đá mài sử dụng là đá mài gián đoạn và đá mài thƣờng Ký hiệu đá: Cn46 MV2 350x40x127-35m/s Số rãnh gián đoạn của đá mài: Z o Máy mài: máy mài phẳng o Dạng chi tiết gia công: dạng hình hộp chữ nhật. - Nội dung nghiên cứu: Phần nội dung của luận văn đƣợc trình bày trong 3 chƣơng nhƣ sau: Chƣơng 1: Tổng quan o Trình bày tổng quan về phƣơng pháp gia công mài, đá mài gián đoạn, hiện tƣợng nhiệt trong quá trình mài. - Chƣơng 2: Ảnh hƣởng của hiện tƣợng nhiệt tới chất lƣợng bề mặt gia công, xây dựng mô hình và mô phỏng trƣờng nhiệt độ trên phôi trong 8 quá trình mài phẳng sử dụng đá mài thƣờng gia công vật liệu thép làm khuôn SKD61 o Trình bày các ảnh hƣởng của hiện tƣợng nhiệt trong quá trình gia công tới chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công trong quá trình mài. - o Xây dựng mô hình và mô phỏng trƣờng nhiệt độ trong chi tiết gia công trong quá trình mài bằng đá mài thƣờng trên vật liệu thép làm khuôn SKD61. - Chƣơng 3: Thực nghiệm kiểm chứng kết quả mô phỏng và xây dựng mô hình tính toán nhiệt độ cắt với đá mài gián đoạn o Sử dụng phƣơng pháp thực nghiệm để kiểm chứng mô phỏng trƣờng nhiệt độ trên đá mài thƣờng. - o Xây dựng mô hình tính toán nhiệt độ cắt với đá mài gián đoạn. - o Sử dụng phƣơng pháp phân tích phần tử hữu hạn để mô phỏng trƣờng nhiệt độ của chi tiết gia công o Thực nghiệm đƣợc sử dụng để kiểm chứng mô hình mô phỏng, xây dựng quan hệ giữa nhiệt cắt và các yếu tố công nghệ và đánh giá khả năng giảm nhiệt cắt của đá mài gián đoạn. - 9 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Phƣơng pháp gia công mài và mài phẳng: 1.1.1 Phƣơng pháp gia công mài Mài là một phƣơng pháp gia công kim loại đã đƣợc biết đến từ lâu nhƣng phải tới thế kỷ 19 thì phƣơng pháp gia công này mới có những bƣớc phát triển nhảy vọt. - Khi gia công tinh, mài có thể đạt độ bóng Ra µm với độ chính xác kích thƣớc cao mm). - So với các dạng gia công khác, mài có một số đặc điểm khác biệt sau. - Đá mài là loại dụng cụ cắt nhiều lƣỡi, gồm các hạt mài lien kết với nhau bằng chất dính kết. - Do tốc độ cắt cao và góc cắt lớn nên khi mài nhiệt độ thƣờng rất cao. - Trong quá trình mài, đá mài có khả năng tự mài sắc một phần. - Đối với các đá mài bằng vật liệu tổng hợp còn có thêm thông số là mật độ hạt mài trong một đơn vị thể tích Các dạng gia công mài gồm có. - Phương pháp mài phẳng bằng mặt đầu đá - Mài dây - Mài vô tâm
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt