Nghiên cứu đặc tính cắt của mảnh dao thay thế nhiều cạnh hợp kim cứng chế tạo tại việt nam khi gia công thép không gỉ SUS304 trên máy tiện CNC tt

MỞ ĐẦU

o

m.
“Nghiên cứu đặc tính
cắt của mảnh dao thay thế nhiều cạnh hợp kim cứng chế tạo tại Việt Nam
khi gia công thép không gỉ SUS304 trên máy tiện CNC”
- Mục tiêu nghiên cứu của luận án:
ỹ
-X


- Đối tượng nghiên cứu:
Nam.
- Phương pháp nghiên cứu:
+ Lý
Lý
Lý
ý
+

P

- Ý nghĩa khoa học luận án:
-P
ý
ý
-X
-X

- Ý nghĩa thực tiễn luận án:
-X
2


- Những đóng góp mới của luận án:
-X
ý

-X
X

thi
-X

- Cấu trúc luận án: L
Chương 1:
Chương 2:
Chương 3:
Chương 4:
Chương 1: T N QU N V T N CNC T
1 1 Đ c đi m ti n CNC
1 1 1 Pro in chi ti t trong gia c ng ti n

P

N

3

nh
1 1 2 Đư ng ụng cụ trong ti n pro in
ỹ

t

1.1.3 Sự tha đ i các góc đ ng khi ti n pr phin
n

1 1 4 nh hư ng của đư ng ụng cụ trong ti n pr phin đ n chất lượng
gia c ng
1 2 Đ c đi m ao ti n trên má CNC
1.2 1 Cấu t o cơ n

ỗ

5-

nh 7 Cấu
a
1.2.2 Vật li u ch t o phần c t ụng cụ
t

ệ CNC
c ch
t, do v y v t
4

li u ch t

ng ph
c ch t

kim d ng c , HKC,..
n v t li u ch t o
n v t li u ch t o ph
1.2.3 Vật li u gia c ng th p kh ng g SUS3 4
V
1.2.4 Lớp phủ ề m t m nh ao

Ti(B, N), Ti(C, N) ...;
1.2.5
hi u v phương pháp lựa chọn m nh ao
1.2.5
ý
1.2.5 P
1.3 Đ ch nh ác h nh học chi ti t gia c ng ti n
1.3.1 Đ nhám ề m t khi ti n pr phin
μ
1.3.2 Đ ch nh ác k ch thước
1 4 Cơ s l thu t về đ ng lực học v m n ụng cụ khi ti n CNC
1 4 1 Lực c t

1 4 2 M n ụng cụ

1.5 Đ c đi m gia c ng th p kh ng g SUS3 4
1.5.1 Đ c đi m th p kh ng g SUS3 4

5


nh 3

a

ỉ

ý

ấu ú

-

%
%
1.5.2 T nh gia c ng của th p kh ng g SUS3 4

g.
1 6 Các c ng tr nh nghiên cứu trong v ngo i nước
t luận chương 1

N

ý

6

Chương 2: T
N QU N
PR P N
C N V
T
T
M N
O
P
M C N TT1
N C O
T N PR P N T P
N
SUS3 4
2 1 Nghiên cứu tương quan giữa pr phin gia c ng với th ng số h nh học
ụng cụ v chất lượng gia c ng khi ti n CNC
2 1 1 Sự i n thiên góc nghiêng ch nh góc nghiêng phụ khi ti n pr phin
v điều ki n kh ng c t l m

 *    arctg  f ' ( x) 



 *
'



1  1  arctg  f ( x) 

’

* Điều ki n kh ng c t l m
*
min
   arctg  f '  x max   0

 *



1min  1  arctg  f '  x min   0

(2.3)

2.1.2 Sự i n thiên góc sau đ ng khi ti n pr phin
s.cos 
 '
 x   x  arctg 2 y 


(2.10)
 '    arctg s.sin 
y
 y
2 y
2.1.3 Sự i n thiên góc trước đ ng khi ti n pr phin

s.cos
 '

 x   x  2 y 


 y'   y  s.sin 

2 y

(2.16)

2 2 Sự phụ thu c của đ nhám ề m t gia c ng khi ti n ng m i ao
nh v ước ti n ao
2 2 1 Sự phụ thu c của đ nhám ề m t gia c ng khi ti n ng m i ao
nh
sCNC
(2.18)
Ra  h 
cot g (  arctg  f '  x )  cot g (1  arctg  f '  x )
2 2 2 Sự phụ thu c của đ nhám ề m t gia c ng v o ước ti n dao
7



2 y tg  x   x 
 s1 
cos 

(2.20)




2

y
tg




y
 y
 s2 
sin 

2 3 Nghiên cứu thực nghi m thi t k m nh ao
C đ gia c ng th p
kh ng g
2 3 1 Phương pháp thực nghi m Taguchi
2.3.2 Nghiên cứu thi t k hợp l ph i m nh ao
C
ỹ





nh

C

a

L
=

o

φ
L

φ
o
o

L
o

.

2 3 4 Nghiên cứu thi t k hợp l các th ng số h nh học của m nh ao

C

4

8


ảng 3
Th ng số

TT
1
2
3
4

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

a
Các mức thực nghi m

-10 / -5 / 0
10 / 12 / 14
0,2 / 0,4 / 0,6
-6 / 0 / 6

γ, ( )
α, (o)
o

, (mm)
λ ()
o

ảng
TT

ệ

γ
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-5
-5

-5
-5
-5
-5
-5
-5
-5
-10
-10
-10

nh
4

5

ng trực giao
α
r
10
0.2
10
0.2
10
0.2
12
0.4
12
0.4
12

0.4
14
0.6
14
0.6
14
0.6
10
0.4
10
0.4
10
0.4
12
0.6
12
0.6
12
0.6
14
0.2
14
0.2
14
0.2
10
0.6
10
0.6
10

0.6

u

SUS304 au

a

u
λ
-6
-6
-6
0
0
0
6
6
6
6
6
6
-6
-6
-6
0
0
0
0
0

0

N
RaTB
μ
1.385
1.367
1.371
1.227
1.203
1.231
1.113
1.112
1.117
1.019
1.013
1.012
0.933
0.862
0.901
1.127
1.122
1.112
1.397
1.391
1.397

S/NRa
-2.8290
-2.7154

-2.7407
-1.7769
-1.6053
-1.8052
-0.9299
-0.9221
-0.9611
-0.1635
-0.1122
-0.1036
0.6024
1.2899
0.9055
-1.0385
-0.9999
-0.9221
-2.9039
-2.8665
-2.9039

Δ
(mm)
0.0510
0.0505
0.0513
0.0341
0.0327
0.0312
0.0437
0.0432

0.0414
0.0350
0.0311
0.0330
0.0213
0.0242
0.0211
0.0411
0.0392
0.0363
0.0513
0.0524
0.0532

S/NΔ
25.8486
25.9342
25.7977
29.3449
29.7090
30.1169
27.1904
27.2903
27.6600
29.1186
30.1448
29.6297
33.4324
32.3237
33.5144

27.7232
28.1343
28.8019
25.7977
25.6134
25.4818

9


TT
22
23
24
25
26
27

ng trực giao
α
r
12
0.2
12
0.2
12
0.2
14
0.4
14

0.4
14
0.4
T ng

γ
-10
-10
-10
-10
-10
-10

RaTB
μ
1.313
1.282
1.243
1.112
1.113
1.125

λ
6
6
6
-6
-6
-6

S/NRa
-2.3653
-2.1578
-1.8894
-0.9221
-0.9299
-1.0231
-34.789

Δ
(mm)
0.0573
0.0533
0.0521
0.0432
0.0423
0.0441

S/NΔ
24.8369
25.4655
25.6632
27.2903
27.4732
27.1112
756.448

α2 (12o
γ2(-5o α2(12o), r2

λ1(-6o)
ng 2.12:
u a

ảng 9

Th ng số h nh học
δ
φ

iá tr
5-0,05
0,4
93
35
-5
12
-6

o

)

o

,( )
)

o

γ
o

α

)

λ

a

o

)

2.4 Thực nghi m ch t o m nh ao
2.4 1 Thực nghi m ch t o ph i m nh ao

nh

0 ơ

ệ

a H C
10


2.4.2 Thực nghi m ch t o m nh ao ho n ch nh

nh

5 ơ

nh 30
a
t luận chương 2

(HRA)

sau α: 0 (o)
λ: -6 (o)

ệ

au

ỉ

a

ỉ

13,7 (g/cm3
(MPa)

(mm)
λ: -6 (o)
 : 93 (o)

%

: 35 (o)
γ: -5 (o)

δ: 5-0,05 (mm)
γ: 7 (o)
α: 0 (o)
ý

Chương 3: N
N C U T C N
M Đ C TN C T C
M N
O
P MC N C
T OT V TN M
3.1 Các phương pháp ác đ nh mối quan h thực nghi m
3.1.1 M h nh h i qu ậc nhất
3 1 2 Phương pháp ề m t ch tiêu
32
ựng m h nh th nghi m
3 2 1 Sơ đ th nghi m

11


nh 3 3 ơ
u u
3 2 2 Các điều ki n đầu v o

/
≤ ≤
/
≤ ≤
/
3 2 3 Các đ i lượng đầu ra
Ra (µ);

ệ CNC

ệ
/

;B
≤ ≤
Δ (mm); L

Px , Py ,

hs (mm)

Pz (N);

3 2 4 Các đ i lượng cố đ nh
3 2 5 Các đ i lượng kh ng điều khi n được nhiễu
3 3 Điều ki n thực nghi m
3 3 1 Má ti n CNC
3 3 2 Mẫu th nghi m
3.3.3 ụng cụ c t
3.3.4 Các thi t đo

3 4 Thực nghi m ác đ nh m t số đ c t nh c t của m nh ao
3 4 1 nh hư ng của các th ng số c ng ngh đ n lực c t

C

Φ
a

(
a

ú)
(
(mm)
a

ò )

12


nh 3 9
a
u

a

a

u

nh 3 0
a

a

u

u

nh 3 1

a

u

u
.

/
/
;
Trụ th ng

.
Pr phin cong l i

, B
Pr phin cong l m

13


nh 3 4 ơ

a

3 4 2 nh hư ng của th ng số c ng ngh đ n đ nhám chi ti t có iên
ng c n
n

k

k

i 1

i 1

i 1

y  bo   bi xi   xi2  

nh 3 5
ảng 3 5

u

1
2

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

b x x
j 1

ệ

ij i

s
/

t
(mm)

0,04
0,08
0,06
0,04

0,08
0,04
0,06
0,06
0,08
0,06
0,06
0,06
0,08
0,06

0,4
0,4
0,2
0,6
0,2
0,4
0,4
0,4
0,6
0,6
0,6
0,4
0,4
0,2

j

(3.4)

ó

ụ

ệ

Th ng số ch đ c t
TT

i 1

u
Đ nhám (μ )

1

2

(o )
133
133
113
123
123
113
123
123
123
133
113

123
113
133

(o )
73
73
73
63
63
53
63
63
63
53
73
63
53
53

Ra1

Ra 2

1,12
1,82
1,37
1,16
1,65
0,81

1,23
1,22
2,03
1,89
1,43
1,21
1,37
1,69

0,66
1,29
1,28
1,15
1,56
1,03
1,16
1,11
1,96
1,79
1,31
1,17
1,71
1,61

14


Đ nhám (μ )

Th ng số ch đ c t

TT

s
/

15

0,04

t
(mm)
0,2
iá tr trung nh

1

2

(o )
123

(o )
63

Ra1

Ra 2

1,26
1,42

1,19
1,33

=

/

=

Ra1
Ra 2

1

2

o

o

3.5 M h nh thực nghi m nh hư ng của ch đ c t đ n chất lượng ề
m t gia c ng m n ao v các th nh phần lực c t khi ti n th p SUS3 4
trên má ti n CNC
351
ựng m h nh h i qu m t quan h giữa ch đ c t v nhám
ềm t
(3.8)
Ra  1.2955.v0.07403 .s 0,26946 .t 0,07444 (μ )

Ra
nh 3 0
ua ệ
ệ
352
ựng m h nh h i qu m t quan h ch đ c t v đ sai l ch
k ch thước
D  0, 0564.v 0,024 .s 0,052 .t 0,144 (mm)
(3.9)
15


nh 3

ua

ệ

D

ệ

a ệ

353
ựng m h nh h i qu m t quan h giữa ch đ c t v m n
th o m t sau ụng cụ
(3.10)
hs  0,1771.v0,090 .s0,075 .t 0,049 (mm)

nh 3

ua ệ
ệ
ò
au hs
354
ựng m h nh h i qu m t quan h giữa ch đ c t v các
th nh phần lực c t

16


X

Px

nh 3 3

ua

ệ

ệ

Px

X

Py

Py  148, 413.v0,0151.s0,0541.t 0,0859 (N)

nh 3 4

ua

ệ

(3.12)

ệ

Py

X

Pz
Pz  340,658.v0,00935 .s 0,0313 .t 0,07278

(N)

(3.13)

Pz
nh 3 5
ua ệ
ệ
Chương 4: TỐ
U OÁ C

ĐỘ C T
T N CNC T
N
ẰN M N
O
CC
T OT V TN M
4 1 Ch tiêu tối ưu v h m mục tiêu
4 1 1 Đ t vấn đề

P

17


412

m mục tiêu

Q  v.s.t 

 ( D12  D22 )
4

s ph 

(

-

: Error! Reference source not found.
 ( D12  D22 )
(mm3 ú )
s.n

4

ú)
(

ò )

s ph - L

(

ú)

( ò
ú)
(mm)

-

D1 -

D2 -

(mm)

v.s.t →
4 1 3 Các h m r ng u c
( )C
uấ
:

v0,99065.s0,0313.t 0,07278  B1
( )C

v

0,9859

uấ

v

( )

.t

0,0838

.t

0,0859

.s

( )C

0,9849

a

1,0532

uấ

.s

 B2
a

1,0541

ấ
a

ấ

 B3

ò

ua
ấ
ấ
v  B4 ; v  B5
( )
a

ấ
ấ
s  smax  B6 ; s  smin  B7
( )C u u
ấ
ấ
t  tmax  B8 ; t  tmin  B9
( ) ò a
au

v0,090 .s0,075.t 0,049  B10
(8) C
ấ ợ
a
0,07403 0,26946 0,07444
- Đ nhám ề m t: v
.s
.t
 B11
0,024 0,052 0,144
- Đ ch nh ác k ch thước: v
.s .t
 B12
18


( )C

u

ệ

a u

4 2 Phương pháp gi i

i toán tối ưu

fo  f  v, s, t   max

=

=
L

= X 1 ; lg(100s) = X 2 ; lg(100t) = X 3
=

mm; [ Ra ] =1,25μm;  D  =0,1mm; N đc =5,5kW; N đc1 = N đc 2 =

0,75kW, η=0,9; Dmax  21,8mm ; Dmin  15,5mm ; nmax =100 ò

nmin = 6000 ò

ú;

ú

fo  ( X1  X 2  X 3 )  max


1000,1040.60.1020.Nđc.
)  3,157
0, 99065 X 1  0, 0313 X 2  0, 07278 X 3  lg(
340, 658

1,137

100
.60.1020. .D.Nđc1.
)  6, 670
0, 9859 X 1  1, 0532 X 2  0, 0838 X 3  lg(
113, 4088


1001,14.60.1020. .D.Nđc 2.
)  6, 559
0, 9849 X 1  1, 0541X 2  0, 0859 X 3  lg(
148, 413


  .Dmin .nmin 
 3,14.15, 5.100 
 X 1  lg 
  0, 687
  lg 
1000
1000







  .Dmax .nmax 
 3,14.21, 8.6000 
 X 1  lg 

lg

  2, 613

1000
1000






 X 2  lg(100.0, 08)  0, 903

 X 2  lg(100.0, 02)  0, 301
 X  lg 100.0, 6  1, 778


 3
 X 3  lg 100.0, 02   0, 301


1000,124. hs 

)  0, 301
0, 090 X 1  0, 075 X 2  0, 049 X 3  lg(
0,1771


1000,3439. Ra 
)  0, 672
 0, 07403 X 1  0, 26946 X 2  0, 07444 X 3  lg(
1, 2955

0,196

100
. D 
 0, 024 X 1  0, 052 X 2  0,144 X 3  lg(
)  0, 641

0, 0564


19


L

ước 1: X
ước 2: X
ước 3:
Microsoft excel):
ảng 4

ệu

ụ

u

X1 , X 2 , X 3
ước 4:
ảng 4

-

(
a

ệ

ụ

).

– Microsoft Excel

L
20


-

-

X1 , X 2 , X 3

- Subject to t
ỹ
ảng 4 3

ệu

v = 42,062 (

ụ

u

ú ); s = 0,07998 (

ò ); t = 0,5997 (mm)

L
v = 42 (

ú ); s = 0,08 (

ò ); t = 0,6 (mm)
ỹ
PL =

(

ú ); s = 0,08 (

Ra =

μ

ò ); t = 0,6 (mm).
3
=
/
Δ =

=

=
/
=

=
/

=

/
21


T LU N V
t luận

N N

NC UT

PT

O

T
1ý
ý

US304.
-

φ1: 113o

o
a1
o

φ2: 53

φ1=113o

= 0,83μ
o
a1

φ2=73o.

-

(HRA)

= 0,67μ

g/cm3
(MPa)

%
22


δ: 5-0,05 (mm)
γ: 7 (o)
c sau α: 0 (o)

c
(o)
γ: -5 (o)
4-

α: 0 (o)

(mm)
λ: -6(o)
 : 93 (o)

λ: -6 (o).

Ra  1.2955.v 0.07403 .s 0,26946 .t 0,07444

-

D  0,0564.v

-

hs  0,1771.v

-

0,024

0,090

.s

.s

0,052

0,075

.t

.t

Py  148, 413.v

0,0151

Pz  340,658.v

0,00935

.s

0,0541 0,0859

.s

0,144

0,049

Px  113, 4088.v 0,0141.s 0,0532 .t 0,0838

-L

: 35

.t

0,0313 0,07278

.t

µ
(mm)

(mm)
(N)
(N)
(N)

-X

=

/

=

/

=

ướng nghiên cứu ti p th o

23


-

-

-X

24