- ĐỖ TUẤN ANH NGHIÊN CỨU TÍNH GIA CÔNG VẬT LIỆU BẰNG MA TRẬN ĐỊNH HƯỚNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI. - ĐỖ TUẤN ANH NGHIÊN CỨU TÍNH GIA CÔNG VẬT LIỆU BẰNG MA TRẬN ĐỊNH HƯỚNG CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH. - Ngày 27 Tháng 9 năm 2016 Tác giả luận văn Đỗ Tuấn Anh iii LỜI NÓI ĐẦU Trong quá trình sản xuất một sản phẩm bao gồm rất nhiều giai đoạn, từ khâu thiết kế sản phẩm, lập quy trình công nghệ, đến gia công và cuối cùng là kiểm soát chất lƣợng. - Nhƣng hoạt động gia công cắt gọt vẫn luôn chiếm vai trò cốt lõi trong quá trình sản xuất. - Và trong hoạt động gia công thì tính gia công (hay thuộc tính gia công) của vật liệu có ảnh hƣởng rất lớn đến hoạt động gia công cắt gọt, cũng nhƣ quá trình thiết kế và lập quy trình công nghê. - Bởi nếu nhƣ biết trƣớc đƣợc các thuộc tính của vật liệu gia công thì ngƣời kĩ sƣ có thể lên kế hoạch chi tiết để gia công sản phẩm một các tối ƣu nhất. - Mặc dù vật liệu gia công không phải là yếu tố đƣợc ƣu tiên hàng đầu để gia công một sản phẩm, nhƣng nó có ảnh hƣởng trực tiếp đến chi phí của việc sản xuất. - Vậy nên việc nghiên cứu để nắm bắt đƣợc các thuộc tính của vật liệu trƣớc khi gia công là rất cần thiết. - Các thuộc tính gia công của vật liệu có thể hiểu đơn giản là khả năng làm việc của công cụ cắt (VD: Tuổi thọ, lực cắt, năng lƣợng tiêu hao, độ chính xác thu đƣợc trên bề mặt sản phẩm gia công. - Tuy nhiên phụ thuộc vào lợi ích của mỗi nhà sản xuất và một số tiêu chí khác(VD: Đôi khi họ đã có sẵn một số loại vật liệu và cần chọn một trong số đó) nên việc lựa chọn vật liệu gia công là không hề đơn giản. - Chẳng hạn có nhà sản xuất họ đặt ra tiêu chí độ bền của dao là thuộc tính gia công quan trọng nhất, và các thuộc tính khác là phụ nhƣng ngƣợc lại ở chỗ khác họ lại đặt tiêu chí chất lƣợng bề mặt làm thuộc tính gia công quan trọng nhất…vv. - Vậy nên cần phải đánh giá một cách tổng quát tất cả các tiêu chí để có thể lựa chọn ra đƣợc một vật liệu phù hợp nhất. - Với chuyên đề :”Nghiên cứu tính gia công cắt gọt của vật liệu bằng ma trận định hướng” sẽ cung cấp những kiến thức để có thể xây dựng phƣơng pháp đánh giá tổng hợp các thuộc tính của vật liệu gia công để từ đó có thể lựa chọn đƣợc vật liệu gia công tối ƣu nhất phù hợp với các tiêu chí lựa chọn mà nhà sản xuất đƣa ra. - iv Bằng kiến thức về các thuộc tính gia công của vật liệu, lí thuyết đồ thị và phƣơng pháp ma trận cùng với hộp công cụ đƣợc lập trình bằng matlap hi vọng sẽ giúp cho độc giả đọc, hiểu đƣợc một phần nào trong toàn bộ kiến thức chung và ứng dụng một cách thuận tiện nhất. - Quan hệ giữa mòn mặt sau và tốc độ cắt cùng kết quả đánh giá tính gia công của 3 loại vật liệu. - 28 Hình 2.1: Biểu đồ thuộc tính gia công của quy trình mài khối trụ. - 59 Hình 3.3.Sơ đồ các thuộc tính: Trong đó 1 - Năng lƣợng cắt, 2 - Độ nhám bề mặt, 3 – Chỉ số gia công cắt bỏ vật liệu. - 69 Hình 3.5: Sơ đồ các thuộc tính. - Chế độ gia công nhiệt thép kết cấu trƣớc gia công cắt gọt. - 50 Bảng 2.2: Tính quan trọng tƣơng đối của các thuộc tính gia công (aij. - 56 Bảng 3.2: Cơ tính của vật liệu. - 56 Bảng 3.3: Điều kiện gia công để tính toán. - 57 Bảng 3.5: Đánh giá mức độ của các giá trị liên quan của các thuộc tính gia công (aij. - 57 Bảng 3.6: Bảng thực nghiệm của hợp kim Ti6A14V sau khi gia công. - 59 Bảng 3.8: Giá trị các thuộc tính Di. - 62 Bảng 3.10: Bảng chỉ số các thuộc tính gia công. - 65 Bảng 3.13:Thông số chi tiết thuộc tính thực nghiệm các loại vật liệu gia công. - 66 Bảng 3.14:Thông số chi tiết thành phần các loại vật liệu gia công. - 67 Bảng 3.15: Giá trị các thuộc tính Di. - 70 Bảng 3.18: Bảng xếp loại vật liệu theo nhóm riêng. - 72 Bảng 3.20: Giá trị các thuộc tính Di. - vi CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÍNH GIA CÔNG CỦA VẬT LIỆU. - 1 1.KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TÍNH GIA CÔNG. - 1 2.NGHIÊN CỨU VỀ TÍNH GIA CÔNG VẬT LIỆU. - 2 2.1.NHỮNG QUAN ĐIỂM ĐÁNH GIÁ TÍNH GIA CÔNG VẬT LIỆU. - 3 2.1.1.Đánh giá tính gia công từ quan điểm tính chất cơ học của vật liệu. - 3 2.1.2.Đánh giá tính gia công từ quan điểm biến dạng và hình thành phoi. - 4 2.1.3.Đánh giá tính gia công từ quan điểm lực cắt. - 7 2.1.4.Đánh giá tính gia công từ quan điểm nhiệt cắt. - 8 2.1.5.Đánh giá tính gia công từ quan điểm tuổi bền của dụng cụ. - 10 2.1.6.Đánh giá tính gia công từ quan điểm vận tốc cắt vật liệu. - 11 2.1.7.Đánh giá tính gia công từ quan điểm chất lƣợng bề mặt gia công. - 13 2.1.8.Đánh giá tính gia công từ quan điểm độ chính xác gia công. - 14 2.2.QUAN HỆ GIỮA TÍNH GIA CÔNG VẬT LIỆU VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƢỞNG. - 15 2.2.1.Ảnh hƣởng của thành phần hóa học vật liệu đến tính gia công. - 15 2.2.2.Ảnh hƣởng của phƣơng pháp tạo phôi đến tính gia công. - 17 2.2.3.Ảnh hƣởng của phƣơng pháp gia công nhiệt đến tính gia công. - 19 2.2.4.Ảnh hƣởng của vật liệu làm dao đến tính gia công. - 20 2.2.5.Ảnh hƣởng của điều kiện cắt vật liệu đến tính gia công. - 22 2.3.CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÍNH GIA CÔNG. - 25 2.3.3.Đánh giá tính gia công khi tiện. - 29 2.3.4.Đánh giá tính gia công khi mài. - 34 2.4.1.Các biện pháp cải thiện tính gia công của vật liệu. - 34 2.4.2.Các biện pháp nâng cao tính gia công của vật liệu. - 36 3.KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 PHƢƠNG PHÁP XÁC LẬP BIỂU ĐỒ VÀ MA TRẬN XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TÍNH GIA CÔNG ĐƢỢC CỦA VẬT LIỆU. - 52 6.KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 NGHIÊN CỨ Ị ĐỂ XÁC ĐỊNH TÍNH GIA CÔNG VẬT LIỆU CHO MỘT SỐ NGUYÊN CÔNG. - 82 1 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÍNH GIA CÔNG CỦA VẬT LIỆU 1. - KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TÍNH GIA CÔNG Tính gia công (hay thuộc tính gia công) của vật liệu là tập hợp, những tính chất của vật liệu đƣợc gia công, từ quan điểm, sự thích hợp của nó đối với gia công các chi tiết, bằng một phƣơng pháp gia công cụ thể. - Mức độ tính gia công của vật liệu đã cho, là một kết quả kinh tế và chất lƣợng quá trình gia công. - Một vật liệu có tính gia công tốt hơn vật liệu khác khi thời gian tiêu tốn cho quá trình cắt gọt của nó càng ngắn, sự tiêu tốn dụng cụ, năng lƣợng về thiết bị sản xuất càng nhỏ với việc cùng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật về độ chính xác kích thƣớc hình dáng của sản phẩm và độ nhám bề mặt. - Một định nghĩa khác cũng nói rằng, tính gia công của vật liệu là tập hợp những tính chất của vật liệu gia công xác định sự thích hợp của nó với năng suất gia công. - Tính gia công của vật liệu không phải chỉ đặc trƣng bằng một số tính chất nhƣ độ bền, độ cứng mà còn là những tính chất công nghệ khác nhau của vật liệu mà với những tính chất đó có ảnh hƣởng đến độ mòn của dao cụ, lực cắt, độ nhám bề mặt, hình dạng của phoi...vv Tính gia công của vật liệu phụ thuộc một số nhân tố nhƣ: thành phần hóa học của vật liệu, phƣơng pháp sản xuất và gia công nhiệt, cấu trúc tế vi, độ lớn của hạt và mạng lƣới tinh thể. - Các nhân tố nêu trên nhiều khi ảnh hƣởng một cách tƣơng hỗ nhau đến tính gia công và không thể đánh giá độc lập, riêng lẻ nhau. - Tính gia công là một hàm số, không chỉ của riêng vật liệu gia công mà còn của phƣơng pháp gia công, loại vật liệu làm dao...vv. - 2 Tính gia công của vật liệu, có thể đánh giá chỉ tiêu nhƣ hình dạng của phoi, độ ổn định của kích thƣớc sau khi gia công, lực cắt, độ nhám bề mặt, độ mòn của dụng cụ cắt…vv. - Tùy theo các chỉ tiêu đánh giá mà có các khái niệm khác nhau: Tính gia công động học: Là khái niệm về tính gia công khi đánh giá tính gia công của vật liệu theo tốc độ cắt V. - Tính gia công động lực học: Là khái niệm về tính gia công khi đánh giá tính gia công của vật liệu theo lực cắt p. - Tính gia công hình học tế vi: Là khái niệm về tính gia công khi đánh gia tính gia công của vật liệu theo độ nhám . - Tính gia công tuyệt đối: Là khái niệm về tính gia công, khi đánh giá tính gia công của vật liệu, theo một chỉ tiêu nào đó, trong một điều kiện nhất định, đƣợc một giá trị cụ thể nào đó. - Tính gia công tƣơng đối: Là khái niệm về tính gia công khi đánh giá tính gia công của các vật liệu khác nhau cùng theo một chỉ tiêu nào đó với cùng một điều kiện nhƣ nhau. - Sau đó so sánh các vật liệu đó với nhau, hoặc với vật liệu đƣợc chọn làm chuẩn trên cơ sở giá trị chỉ tiêu đánh giá. - NGHIÊN CỨU VỀ TÍNH GIA CÔNG VẬT LIỆU Từ khi các phƣơng pháp gia công cắt gọt hình thành thi việc nghiên cứu tính gia công của các loại vật liệu đƣợc bắt đầu đƣợc nghiên cứu, cùng với sự phát triển của các vật liệu sản xuất, vấn đề tính gia công của vật luôn đƣợc quan tâm đúng mức, vì các lợi ích từ việc nghiên cứu nó cho ngành công nghiệp sản xuất và nền kinh tế là rất to lớn. - 3 Tính gia công của vật liệu là một khái niệm khá phức tạp do vậy việc nghiên cứu nó từ trƣớc đến nay cũng khá phức tạp có rất nhiều quan điểm và phƣơng pháp xác định tính gia công khác nhau. - Với một loại vật liệu và một phƣơng pháp gia công khác nhau, một điều kiện gia công khác nhau. - thì có một các xác định tính gia công khác. - NHỮNG QUAN ĐIỂM ĐÁNH GIÁ TÍNH GIA CÔNG VẬT LIỆU Hiện nay tồn tại nhiều phƣơng pháp hay nhiều tiêu chí đánh giá tính gia công của vật liệu. - Tuy nhiên có một số tiêu chí thƣờng đƣợc đƣa ra để đánh giá tính gia công của vật liệu bao gồm. - Tuổi thọ của dao, lực cắt, năng lƣợng tiêu thụ, độ chính xác thu đƣợc trên bề mặt sản phẩm gia công. - Đánh giá tính gia công từ quan điểm tính chất cơ học của vật liệu: Tính chất cơ lí của vật liệu gia công đƣợc đặc trƣng bởi : Độ bền (nhiệt, cơ học, hóa. - Vật liệu có độ bền, độ cứng càng cao thì sự ảnh hƣởng không tốt của nó tới quá trình gia công là rất lớn. - Vì vậy ta thấy rằng tính gia công sẽ tỷ lệ nghịch với tính chất cơ lý của vật liệu gia công. - Vật liệu chế tạo máy đều có tính chất cơ lý nhất định nó đƣợc xác định theo các chỉ số nhƣ (kéo, nén, uốn, xoắn. - Dựa trên cơ sở độ bền và độ cứng của vật liệu chuẩn (thép C45, gang xám), dựa theo cơ sở ban đầu ngƣời ta so sánh các vật liệu gia công bằng các hệ số từ đó đánh giá tính gia công thông qua các hệ số đó. - 4 Ví dụ: ảnh hƣởng của tính gia công tới vật liệu thông qua cơ lý tính vật liệu. - phmStTKvCvVcyvxvm Trong đó: Cv, m, Xv, Yv phụ thuộc vào điều kiện gia công. - Vật liệu gia công Dạng gia công Hệ số mũ Cv Xv Yv m Thép cacbon HK và thép đúc = 75 KG/mm² tiện dọc dao HKC Thép chịu nhiệt Cr18W9Ti HB 141 tiện dọc Khi gia công theo độ cứng thƣờng đƣợc dùng nhƣ phép đo tƣơng đối của tính gia công, vật liệu càng cứng, tính gia công càng kém. - Tuy nhiên, thép với thành phần cacbon thấp dẻo hơn và có xu hƣớng hình thành lẹo dao với tính gia công thấp hơn là dự đoán (việc thêm một lƣợng nhỏ lƣu huỳnh hay phốt pho có thể cải thiện đáng kể tính gia công. - Do đó thành phần hoá học có tính quan trọng tƣơng đƣơng trong ƣớc tính gia công của thép). - Ta thấy rằng, ảnh hƣởng của cơ lý tính của vật liệu gia công đến tính gia công của vật liệu chế tạo máy rất lớn, đôi khi nó quyết định đến tính gia công của vật liệu. - Đánh giá tính gia công từ quan điểm biến dạng và hình thành phoi: Khi cắt để có thể tạo phoi, lực tác dụng vào dao cần phải đủ lớn để tạo ra trong lớp kim loại bị cắt một ứng suất lớn hơn sức bền của vật liệu bị gia công. - 5 Việc nghiên cứu quá trình tạo phoi có một ý nghĩa rất quan trọng vì trị số của công cắt, độ mòn của dao và chất lƣợng bề mặt gia công phụ thuộc rõ rệt vào quá trình tạo phoi. - Giai đoạn phá huỷ là quá trình đứt các liên kết trong nội bộ cấu trúc vật liệu. - Các vết nứt xuất hiện và các phần vật liệu tách rời nhau vật liệu bị phá huỷ. - Trong quá trình cắt kim loại, vật liệu gia công (dƣới tác động của lực cắt) cũng bị biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo rồi bị phá Hình 1.1. - tác động khi kéo kim loại Dựa trên cơ sở biến dạng vật liệu (đàn hồi, dẻo, phá huỷ) khi có tác động của lực cắt cùng với sự xem xét hình thành phoi, ngƣời ta đánh giá tính gia công cho vật liệu khác nhau. - 0 a‟ a‟‟ L 0 a‟ a‟‟ L P P a a b b c c PP PP Pa Pa Pb Pb Tải trọng P Tải trọng P 6 Đánh giá biến dạng phoi dùng hệ số co giãn phoi: Hệ số co dãn phôi theo chiều dọc
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt