Nghiên cứu nâng cao độ chính xác profile răng bánh răng phay lăn nano - Ngô Minh Tuấn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGÔ MINH TUẤN NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC PROFILE RĂNG CỦA BÁNH RĂNG TRỤ THÂN KHAI KHI PHAY LĂN RĂNG BẰNG ĐIỀU CHỈNH ĐỘ ĐẢO HƯỚNG KÍNH VÀ DÙNG DẦU BÔI TRƠN LÀM MÁT CÓ HẠT NANO LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGÔ MINH TUẤN NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC PROFILE RĂNG CỦA BÁNH RĂNG TRỤ THÂN KHAI KHI PHAY LĂN RĂNG BẰNG ĐIỀU CHỈNH ĐỘ ĐẢO HƯỚNG KÍNH VÀ DÙNG DẦU BÔI TRƠN LÀM MÁT CÓ HẠT NANO Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã số: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Hoàng Vĩnh Sinh PGS.TS Hoàng Vị Hà Nội – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Công trình được thực dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Hoàng Vĩnh Sinh và PGS.TS Hoàng Vị. Kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa công bố trên bất cứ một công trình nào khác. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 TẬP THỂ HƯỚNG DẪN Người hướng dẫn Người hướng dẫn Nghiên cứu sinh Khoa học 1 Khoa học 2 PGS.TS Hoàng Vĩnh Sinh PGS.TS Hoàng Vị i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.

ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU. v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT. vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU. viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.

viii MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu .2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Những đóng góp mới của luận án. Bố cục của luận án. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CẮT RĂNG CỦA BÁNH RĂNG TRỤ THÂN KHAI BẰNG PHAY LĂN RĂNG .1 Sơ lược về quá trình phay lăn răng .1 Sự hình thành biên dạng răng khi gia công bằng dao phay trục vít .2 Lực cắt khi phay lăn răng .3 Nhiệt cắt khi phay lăn răng .2 Dao phay lăn răng .1 Cấu tạo dao phay lăn răng .2 Độ chính xác dao phay lăn răng .3 Mòn dao phay lăn răng .1 Cấu tạo máy phay lăn răng .2 Độ chính xác máy phay lăn răng .4 Sai số profile răng của bánh răng trụ .1 Sơ lược về độ chính xác của bánh răng trụ .2 Sai số profile răng .3 Đo sai số profile răng của bánh răng trụ .1 Cơ sở lý thuyết đo sai số profile răng của bánh răng trụ .2 Một số phương pháp đo sai số profile răng .5 Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước về quá trình phay lăn răng .1 Tình hình nghiên cứu trong nước .2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước.

Khảo sát độ chính xác profile răng của bánh răng khi phay lăn răng trong điều kiện Việt Nam .1 Mục đích khảo sát .2 Đối tượng khảo sát .3 Điều kiện khảo sát .4 Kết quả và thảo luận. 28 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1. 31 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC PROFILE RĂNG .1 Cơ sở xác định sai số profile răng của bánh răng khi gia công .2 Một số thông số ảnh hưởng tới sai số profile răng khi phay lăn răng.1 Ảnh hưởng của độ chính xác dao phay lăn răng .2 Ảnh hưởng của sai số gá đặt dao phay lăn răng .3 Ảnh hưởng của điều kiện cắt tới sai số profile răng .4 Ảnh hưởng của chế độ bôi trơn làm mát tới sai số profile răng .3 Nghiên cứu phương pháp giảm sai số profile răng dạng nhấp nhô bề mặt .2 Điều kiện và tiến trình khảo sát.3 Xử lý kết quả và thảo luận .4 Nghiên cứu phương pháp giảm sai số profile răng dạng song hình sin của bánh răng sau khi phay lăn răng .2 Thí nghiệm kiểm chứng .1 Thiết bị thí nghiệm .2 Phương pháp điều chỉnh .3 Kết quả và thảo luận. 56 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2.

60 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ TỐI ƯU CỦA DẦU CÔNG NGHIỆP CÓ TRỘN BỘT NANO. Hệ thống thí nghiệm .3 Thiết kế thí nghiệm Taguchi .4 Tối ưu hóa nhiều mục tiêu sử dụng Fuzzy logic kết hợp với phương pháp Taguchi .1 Chuẩn hóa dữ liệu đầu vào .2 Thiết lập hàm mờ và các quy luật mờ .3 Kết quả và thảo luận. 102 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3. 103 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO QUÁ TRÌNH PHAY LĂN RĂNG TRONG THỰC TẾ SẢN XUẤT .2 Điều kiện thực nghiệm và chỉ tiêu đánh giá .1 Điều kiện thực nghiệm .2 Chỉ tiêu đánh giá .3 Kết quả thử nghiệm và thảo luận .1 Sai số profile răng của bánh răng .2 Mòn dụng cụ cắt .3 Topography bề mặt.

Đánh giá sự xâm nhập bột vào bề mặt phôi và dao. 114 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4. 115 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

119 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU fα Sai số profile tổng ffα Sai số dạng profile Độ lệch của profile răng fHα rb Bán kính vòng tròn cơ sở Z Số răng của bánh răng m Mô dul của bánh răng P Bước của thanh răng sinh e2, e1 Độ đảo hướng kính của trục dao PLR Ek là vị trí điểm Pk theo phương dọc trục dao Rk bán kính của điểm tạo hình Pk trên răng cắt thứ k θi Góc xoay của điểm Pk so với vị trí đường tâm tạo hình φ góc xoay của trục dao α góc áp lực của bánh răng cần gia công Sh chiều dày răng đo trên đường chia A Sai lệch lớn nhất của bước giữa các răng dao phay lăn răng (µm) Ψ Góc lệch của tâm tạo hình so với vị trí sai lệch lớn nhất ε1 , ε2 Góc lệch của vecto độ đảo so với đường tâm bao hình ∆R k Sai lệch bán kính của điểm Pk ∆k Độ đảo của trục dao tại vị trí răng cắt thứ k εk Góc lệch của vec tơ độ đảo tại vị trí răng thứ k so với đường tâm bao hình Smax Chiều dày phoi lớn nhất v lmax Chiều dài phoi lớn nhất Zf Số răng của bánh răng gia công β Góc xoắn của bánh răng d0 Đường kính ngoài của dao N Số rãnh thoát phoi f Lượng chạy dao vòng t Chiều sâu cắt θ Góc chắn cung phoi có chiều dài L μ hệ số ma sát F Hệ số Fisher Fy Lực cắt theo phương y Fz Lực cắt theo phương z Ra Độ nhám bề mặt vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VLGC Vật liệu gia công VLDCC Vật liệu dụng cụ cắt ISO Tiêu chuẩn ISO SCM420 Thép hợp kim crom và molipden Al2O3 Oxit nhôm PLR Phay lăn răng DCC Dụng cụ cắt FUTU1 Công ty cổ phần máy và phụ tùng số 1, TP Sông Công CNC Computer numerical control Điều khiển số bằng máy tính ANOVA Analysis of variance Phân tích phương sai S/N Signal-to-Noise ratio Tỷ số tín hiệu nhiễu DOF Degrees of freedom Bậc tự do Adj SS The adjusted sum of squares tổng bình phương điều chỉnh Seq SS Sequential sums of squares tổng bình phương liên tiếp Adj MS Adjusted mean squares bình phương trung bình điều chỉnh vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1 Thông số kỹ thuật của dao PLR (Dragon, Inc. 2 Chế độ công nghệ của quá trình phay lăn răng. 3 Sai số profile răng trong thí nghiệm khảo sát (µm).

1 Lượng mòn mặt sau và kết quả phân tích hồi quy. 2 Thông số cơ bản của dao PLR -05. 3 Độ đảo hướng kính của trục dao PLR khi gia công trên máy PLR CNC GE15A. 4 Độ đảo hướng kính của trục dao PLR khi gia công trên máy PLR YBS3120.

1 Thông số kỹ thuật của dao phay phay lăn răng dùng trong thí nghiệm. 2 Kích thước phoi lớn nhất khi phay lăn răng và chế độ cắt khi phay bằng dao phay đơn lưỡi cắt. 3 Kết quả đo độ nhớt (cSt) ở 400C của dầu công nghiệp khi trộn bột nano Al2O3 67 Bảng 3. 4 Kết quả đo độ dẫn nhiệt (W.m/K) của dầu công nghiệp khi trộn bột nano Al2O3.

5 Các thông số khảo sát và mức giá trị tương ứng. 6 Bậc tự do của ma trận thí nghiệm. 7 Thiết kế thí nghiệm L18[] Bảng 3. 8 Ma trận thí nghiệm.

9 Giá trị lực cắt, nhiệt độ cắt, độ nhám và tỷ số S/N tương ứng. 10 Phân tích ANOVA cho giá trị lực cắt tổng R. 11 Giá trị trung bình của lực cắt R và mức độ ảnh hưởng của các thông số tới giá trị lực cắt R. 12 Phân tích phương sai ANOVA cho giá trị S/N của lực cắt R.

13 Mức độ ảnh hưởng của các thông số tới tỷ số tín hiệu nhiễu S/N. 14 Phân tích phương sai ANOVA cho tỷ số Fz/Fy. 15 Mức độ ảnh hưởng của các thông số tới tỷ sỗ Fz/Fy. 16 Phân tích phương sai ANOVA cho tỷ số tín hiệu nhiễu S/N của Fz/Fy.

17 Mức độ ảnh hưởng của các thông số tới tỷ số tín hiệu nhiễu S/N của tỷ lệ Fz/Fy. 18 Phân tích phương sai ANOVA cho giá trị nhiệt độ cắt T. 19 Mức độ ảnh hưởng của các thông số khảo sát tới giá trị nhiệt độ cắt. 20 Phân tích phương sai ANOVA cho tỷ số S/N của giá trị nhiệt độ cắt T.

21 Mức độ ảnh hưởng của các thông số tới tỷ số S/N của giá trị nhiệt độ cắt T. 22 Phân tích phương sai ANOVA cho giá trị độ nhám trung bình. 23 Mức ảnh hưởng của các thông số tới giá trị độ nhám trung bình. 24 Phân tích phương sai ANOVA cho tỷ số tín hiệu nhiễu S/N của độ nhám Ra.

25 Mức độ ảnh hưởng của các thông số tới tỷ số S/N của giá trị độ nhám. 26 Dữ liệu chuẩn hóa cho các tỷ số S/N. 27 Quy luật mờ. 28 Hệ số mờ và xếp hạng ảnh hưởng của các bộ thông số thí nghiệm.

1 Chế độ công nghệ trong thí nghiệm đánh giá. 2 Sai số profile lớn nhất trong 03 thí nghiệm đánh giá. 108 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1. 1 Quá trình phay lăn răng.

2 Sơ đồ tính toán lực cắt khi phay lăn răng [23]. 3 Sơ đồ phân bố nhiệt trong vùng tạo phoi [32]. 4 Dao phay lăn răng. 5 Độ đảo hướng kính của dao phay lăn răng.

6 Độ thẳng mặt trước dao phay lăn răng. 7 Sơ đồ xác định sai số profile lưỡi cắt của dao phay lăn răng .