Khảo sát mòn dao khi bôi trơn, làm mát quá trình phay bằng dầu nano

1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LÊ VĂN THIỆN

KHẢO SÁT MÒN DAO KHI BÔI TRƠN, LÀM MÁT

QUÁ TRÌNH PHAY BẰNG DẦU NANO

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Thái Nguyên, tháng 3 năm 2018

2

MỤC LỤC

Trang

Mục lục 1

Lời cam đoan 3

Danh mục các bảng số liệu 4

Bảng các ký hiệu và chữ viết tắt 5

Danh mục các hình vẽ, đồ thị, ảnh chụp 6

Lời nói đầu 8

Chương 1: Tổng quan về quá trình cắt – mòn dao thép gió khi phay 11

1.1. Quá trình phay và phay rãnh 11

1.1.1 Khái niệm về quá trình phay 11

1.1.2 Quá trình cắt khi phay 12

1.1.3 Các chuyển động cơ bản khi phay 16

1.1.4. Các thành phần của lớp bề mặt bị cắt khi phay 16

1.1.5. Các thành phần lực cắt và công suất cắt khi phay 21

1.2. Mòn và tuổi bền của dụng cụ 23

1.2.1 Khái niệm chung về mòn 23

1.2.2 Các cơ chế mòn của hai bề mặt trượt tương đối 24

1.2.3 Mòn dụng cụ và cách xác định 27

1.2.4 Quy luật mòn của dụng cụ cắt 30

Chương 2: Ảnh hưởng của dung dịch bôi trơn làm nguội tới các thông

số cơ bản của quá trình phay

31

2.1 Sơ lược về bôi trơn làm nguội khi gia công cắt gọt 31

2.2 Dung dịch bôi trơn làm nguội quá trình cắt gọt kim loại 31

2.2.1 Yêu cầu đối với dung dịch trơn nguội 31

2.2.2 Các loại dung dịch bôi trơn làm nguội dùng trong gia công cắt gọt 32

2.2.3 Cách sử dụng dung dịch trơn nguội khi phay 36

2.3 Các phương pháp bôi trơn – làm nguội 39

2.3.1. Phương pháp bôi trơn – làm nguội tưới tràn 39

3

2.3.2 Phương pháp gia công khô 40

2.3.3. Phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu 41

2.4 Ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tới quá trình phay sử dụng dao thép

gió

42

2.4.1 Ảnh hưởng đến nhiệt cắt 42

2.4.2 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến lực cắt 44

2.4.3 Ảnh hưởng đến mòn và tuổi bền dụng cụ cắt 44

2.4.4. Ảnh hưởng đến chiều cao nhấp nhô bề mặt 45

Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của dầu Emusil có trộn bột Al2O3

vào dầu Emusil khi phay rãnh sử dụng dao phay thép gió

47

3.1 Đặt vấn đề 47

3.2 Hệ thống thí nghiệm 48

3.2.1 Trang thiết bị thí nghiệm 48

3.2.2 Chế độ công nghệ 51

3.3 Thiết kế thí nghiệm Taguchi 62

3.3.1 Xây dựng ma trận thí nghiệm 63

3.3.2 Chỉ tiêu đánh giá 65

3.3.3 Phân tích kết quả 66

3.4 Xử lý kết quả và phân tích 69

3.4.1 Kết quả thí nghiệm 69

3.4.2 Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát tới lượng mòn mặt sau 70

3.4.3 Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát tới độ nhám bề mặt gia công 75

3.5 Kết luận 79

KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

PHỤ LỤC 85

4

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Lê Văn Thiện

Học viên lớp cao học khóa K17 - Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí - Trường

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.

Hiện đang công tác tại Nhà máy Z131/Tổng cục CNQP/BQP.

Tôi xin cam đoan những kết quả có được trong luận văn là do bản thân tôi

thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS. Hoàng Vị. Ngoài thông tin

trích dẫn từ các tài liệu tham khảo đã được liệt kê, các kết quả và số liệu thực

nghiệm là do tôi thực hiện và chưa được công bố trong bất cứ công trình nào khác.

Thái Nguyên, tháng 3 năm 2018

Người thực hiện

Lê Văn Thiện

5

DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU

TT Số

bảng

Phụ

lục Nội dung Trang Ghi chú

1 1 1

Phiếu báo kết quả đo độ dẫn nhiệt của

các dung dịch dầu của Trung tâm phát

triển công nghệ cao/Viện Hàn lâm

KH&CN Việt Nam

86

2 1 2

Phiếu kết quả phân tích kiểm tra mật độ

hạt trong dầu của Viện Hóa học công

nghiệp Việt Nam

87

3 1 3

Phiếu báo kết quả thử nghiệm, thí

nghiệm đo độ nhớt dung dịch ở các nhiệt

độ khác nhau của Nhà máy Z131/Tổng

cục CNQP

88

4 1 4

Phiếu báo kết quả thử nghiệm, thí

nghiệm đo độ nhớt dung dịch của Nhà

máy Z131/Tổng cục CNQP

89

5 1 5

Văn bản cho phép thực hiện thí nghiệm

đề tài tại Nhà máy Z131/Tổng cục

CNQP

90

6

BẢNG CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiÖu Tên các đại lượng

V hoặc n Chuyển động chính

S Chuyển động chạy dao

t, B, a Chiều sâu, chiều rộng và chiều dày cắt

Sz, Sv, Sph Lượng chạy dao răng, vòng và phút

Vc Vận tốc cắt

R Lực cắt tổng

ψ Góc tiếp xúc

P, f Lực cắt, tiết diện ngang

η , Kn, M Hiệu suất của máy, hệ số quá tải tức thời, mô men xoắn

Q Lượng mòn trên một đơn vị chiều dài quãng đường trượt

N Số lượng giá trị được kiểm tra

Giá trị trung bình của các kết quả kiểm tra

Ai Giá trị tại mức i của thí nghiệm.

NK Số lượng kiểm tra tại trạng thái i.

T Tổng giá trị kiểm tra.

F Hệ số Fisher

S/N Tỷ số tín hiệu nhiễu

7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ - ẢNH CHỤP

TT Hình Nội dung Trang

1 1.1 Quá trình hình thành phoi 12

2 1.2 Các dạng phoi khi gia công cắt gọt kim loại 13

3 1.3 Góc tiếp xúc khi phay bằng dao phay mặt đầu, dao phay ngón 17

4 1.4 Phay không đối xứng bằng dao phay mặt đầu, dao phay ngón 18

5 1.5 Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay ngón, dao phay mặt đầu 19

6 1.6 Các phương pháp phay 20

7 1.7 Khi phay bằng dao phay trụ răng thẳng 21

8 1.8 Sơ đồ thể hiện các khả năng tương tác của hạt mài với bề

mặt của vật liệu, vết mòn và mặt cắt ngang của nó.

26

9 1.9 Các dạng mòn phần cắt của dụng cụ 28

10 1.10 Các thông số đặc trưng cho mòn mặt trước và mặt sau 29

11 1.11 Quan hệ giữa độ mòn và thời gian làm việc của dao 30

12 2.1 Các phần tử hoà tan trong nước 33

13 2.2 Các phần tử tích tụ khối và phần tử hoà tan trong nước 33

14 2.3 Các phân tử hoà tan dưới dạng thể sữa 34

15 2.4 Các phân tử hoà tan trong hợp chất hoá học 35

16 2.5 Các phần tử hoà tan trong hợp chất dầu 35

17 2.6 Dẫn dung dịch vào hai mặt bên dao phay 37

18 2.7 Dẫn dung dịch vào mặt trước và mặt sau dao phay 37

19 2.8 Dẫn dung dịch vào tất cả các lưỡi cắt 38

20 2.9 Gia công bằng phương pháp tưới tràn trên máy phay 40

21 2.10 Phương pháp gia công khô trên máy phay 41

22 2.11 Gia công bằng phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu 42

23 2.12 Các vùng sinh nhiệt chủ yếu khi tiện 43

24 3.1 Máy phay vạn năng X63W/1 49

25 3.2 Thiết kế dao phay chi tiết loa phụt 50

26 3.3 Dao phay chi tiết loa phụt phục vụ cho thí nghiệm 51

27 3.4 Phôi hoàn chỉnh phục vụ cho thí nghiệm 52

28 3.5 Sản phẩm sau khi phay rãnh 53

29 3.6 Máy khuấy dung dịch 55

30 3.7 Dung dịch 0,1% Al2O3 56

31 3.8 Dung dịch 0,2% Al2O3 56

8

TT Hình Nội dung Trang

32 3.9 Dung dịch 0,3% Al2O3 57

33 3.10 Dung dịch 0,5% Al2O3 58

34 3.11 Dung dịch 1,0% Al2O3 58

35 3.12 Dung dịch 2,0% Al2O3 59

36 3.13 Thiết bị đo độ nhớt TV250, xuất xứ Hà lan 60

37 3.14

Biểu đồ kết quả đo độ nhớt (cSt) ở 400C, 600C, 800C,

1000C của dầu bôi trơn làm mát khi trộn bột nano Al2O3

61

38 3.15

Biểu đồ kết quả đo độ dẫn nhiệt (W.m/K) của dầu emusil khi trộn bột

nano Al2O3

62

39 3.16 Đo độ nhám sản phẩm 66

40 3.17

Thiết lập các thông số trong mô hình thí nghiệm

TAGUCHI 69

41 3.18 Phay rãnh loa phụt 69

42 3.19 Mẫu sản phẩm và dao sau khi phay 70

43 3.20

Giá trị trung bình của lượng mòn mặt sau và mức độ ảnh hưởng của các

thông số 71

44 3.21 Ảnh hưởng tới giá trị trung bình của lượng mòn mặt sau 72

45 3.22

Ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ hạt và vận tốc cắt tới lượng

mòn mặt sau 73

46 3.23

Tỷ số S/N trung bình của lượng mòn mặt sau và mức độ ảnh hưởng của

các thông số 73

47 3.24

Ảnh hưởng của các thông số tới tỷ số S/N của lượng mòn

mặt sau 74

48 3.25

Ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ hạt nano và vận tốc cắt tới

tỷ số S/N của lượng mòn mặt sau răng cắt 75

49 3.26

Giá trị độ nhám trung bình và mức độ ảnh hưởng của các

thông số 75

50 3.27 Ảnh hưởng của các thông số tới giá trị độ nhám trung bình 76

51 3.28

Ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ hạt nano và vận tốc cắt tới

giá trị độ nhám trung bình 77

52 3.29

Tỷ số S/N của độ nhám trung bình và mức độ ảnh hưởng

của các thông số 78

53 3.30

Ảnh hưởng của các thông số tới tỷ số S/N của độ nhám

trung bình 78

54 3.31

Ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ hạt nano và vận tốc cắt tới

tỷ số S/N của độ nhám trung bình 79