Luận án nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt răng và lượng mòn

BỘ CÔNG THƯƠNG 15 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ---------o0o--------- HOÀNG XUÂN THỊNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT RĂNG VÀ LƯỢNG MÒN DAO KHI CẮT TINH BÁNH RĂNG CÔN CUNG TRÒN BẰNG ĐẦU DAO HỢP KIM CỨNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - Năm 2021 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ---------o0o--------- HOÀNG XUÂN THỊNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT RĂNG VÀ LƯỢNG MÒN DAO KHI CẮT TINH BÁNH RĂNG CÔN CUNG TRÒN BẰNG ĐẦU DAO HỢP KIM CỨNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 9.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. PHẠM VĂN ĐÔNG PGS. TRẦN VỆ QUỐC Hà Nội - Năm 2021 i LỜI CẢM ƠN Tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành và biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn khoa học PGS.TS Phạm Văn Đông và PGS.TS Trần Vệ Quốc đã hướng dẫn và hỗ trợ tận tình cho tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu. Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Trung tâm đào tạo sau đại học, phòng Tổ chức Hành chính đã tạo điều kiện tốt nhất và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.

Tôi xin được gửi lời cảm ơn các nhà khoa học, tập thể giảng viên Khoa Cơ khí, Trung tâm Cơ khí, Trung tâm Việt Nhật Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã tư vấn, hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt quá trình làm luận án. Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến Trung tâm đào tạo kỹ thuật HaUI- Foxconn, công ty TNHH YAMAHA Việt Nam, công ty TNHH KEYENCE Việt Nam, Viện khoa học vật liệu, Viện vũ khí, Công ty TNHH SANDVIK Việt Nam đã tư vấn, hỗ trợ tôi trong quá trình thực nghiệm của luận án. Cuối cùng tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bố, mẹ, vợ, con, anh, chị, em đã luôn động viên, giúp đỡ tôi về vật chất và tinh thần trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày 08 tháng 06 năm 2021 Tác giả luận án Hoàng Xuân Thịnh ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận án là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Phạm Văn Đông và PGS.TS Trần Vệ Quốc.

Kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Hà Nội, ngày 08 tháng 06 năm 2021 Tác giả luận án Hoàng Xuân Thịnh iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. i LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC.

iii DANH MỤC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT. vi DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ. ix DANH MỤC BẢNG. xiii PHẦN MỞ ĐẦU.

1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BÁNH RĂNG CÔN CUNG TRÒN. Đặc điểm, phân loại và phạm vi sử dụng bánh răng côn cung tròn. Phạm vi sử dụng. Thông số cơ bản của bánh răng côn cung tròn.

Nguyên lý tạo hình bề mặt răng côn cung tròn. Các phương pháp cắt bánh răng côn cung tròn. Thiết bị và dụng cụ sử dụng để gia công bánh răng côn cung tròn. Máy gia công bánh răng côn cung tròn.

Đầu dao phay bánh răng côn cung tròn. Vật liệu làm dụng cụ cắt bánh răng côn cung tròn. Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng bộ truyền bánh răng côn cung tròn. Độ chính xác vết tiếp xúc.

Độ chính xác truyền động. Độ ổn định khi làm việc. Độ chính xác khe hở cạnh răng. Nhám bề mặt răng.

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước. Tình hình nghiên cứu ngoài nước. Tình hình nghiên cứu trong nước. 31 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1.

33 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT RĂNG VÀ LƯỢNG MÒN DAO. Chất lượng bề mặt răng bánh răng côn cung tròn. Tính chất hình học bề mặt gia công. Sự hình thành nhám trên bề mặt sườn răng.

Tính chất cơ lý lớp bề mặt. Các yếu tố ảnh hưởng đến nhám bề mặt. Mòn dụng cụ cắt. Đặc điểm quá trình mòn dao khi gia công cắt gọt kim loại.

Các dạng mài mòn phần cắt của dụng cụ cắt. Các yếu tố ảnh hưởng đến mòn dụng cụ cắt. 57 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2. 70 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM.

Mô hình thực nghiệm. Chỉ tiêu đánh giá. Chọn thông số đầu vào. Các yếu tố điều khiển được.

Nhiễu khi phay bánh răng côn cung tròn. Hệ thống thí nghiệm. Yêu cầu chung đối với hệ thống thí nghiệm. Thiết bị gia công bánh răng côn cung tròn chuyên dùng.

Vật liệu và mẫu thí nghiệm. Dụng cụ cắt thí nghiệm. Dung dịch trơn nguội. Xây dựng quy hoạch thực nghiệm.

Cơ sở lựa chọn dạng quy hoạch thực nghiệm. Quy hoạch thực nghiệm dạng Box - Behnken. Thiết kế thí nghiệm. Mô hình hồi quy thực nghiệm.

Tiến trình thí nghiệm. Thu thập số liệu thực nghiệm. 102 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3. 105 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN ĐÁNH GIÁ.

Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của chế độ cắt đến nhám bề mặt răng và lượng mòn dao. Kết quả thí nghiệm đối với hàm mục tiêu Ra. Kết quả thí nghiệm đối với hàm mục tiêu U. Tối ưu thông số công nghệ.

Thực nghiệm xác định tuổi bền của dụng cụ cắt……………………. Thông số thực nghiệm. Kết quả thực nghiệm. 130 KẾT LUẬN CHUNG.

133 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ. 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 161 vi DANH MỤC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT Ký TT Ý nghĩa Đơn vị hiệu 1 V Vận tốc cắt. m/phút 2 S Lượng chạy dao.

giây/răng 3 t Chiều sâu cắt. mm 4 Ra Sai lệch profin trung bình của bề mặt chi tiết. m 5 Rz Chiều cao nhấp nhô trung bình của bề mặt chi tiết. m 6 𝜔𝑒 Góc nâng trên vành ngoài của bánh răng.

độ 7 𝜔𝑠 Góc nâng trên vành trung bình của bánh răng. độ 8 𝜔𝑖 Góc nâng trên vành trong của bánh răng. độ 9 βe Góc xoắn răng tại vành ngoài của bánh răng. độ 10 βs Góc xoắn răng tại vành trung bình của bánh răng.

độ 11 βi Góc xoắn răng tại vành trong của bánh răng. độ Góc áp lực trong tiết diện mặt đầu trên vành tròn độ 12 𝛼𝑐𝑒 chia tại vành ngoài của bánh răng. Góc áp lực trong tiết diện mặt đầu trên vành tròn độ 13 𝛼𝑐𝑠 chia tại vành trung bình của bánh răng. Góc áp lực trong tiết diện mặt đầu trên vành tròn độ 14 𝛼𝑐𝑖 chia tại vành trong của bánh răng.

15 𝑚𝑐𝑒 Mô đun mặt đầu tại vành ngoài của bánh răng. mm 16 𝑚𝑐𝑠 Mô đun mặt đầu tại vành trung bình của bánh răng. mm 17 𝑚𝑐𝑖 Mô đun mặt đầu tại vành trong của bánh răng. mm 18 dr1, dr2 Đường kính vòng chia của bánh răng.

mm 19 𝛿𝑟1 , 𝛿𝑟2 Góc côn chia của bánh răng. độ 20 𝑅𝑑𝑒 Chiều dài côn chia. mm vii 21 𝑏 Chiều rộng vành răng. mm 22 h Chiều cao răng.

mm 23 ha Chiều cao làm việc của răng. mm 24 hh1, hh2 Chiều cao đầu răng. mm 25 hp1, hp2 Chiều cao chân răng. mm 26 fce, fcs Hệ số chiều cao răng tại mặt đầu.

27 𝜈ℎ1 , 𝜈ℎ2 Góc đỉnh bánh răng. độ 28 𝜈𝑝1 , 𝜈ℎ2 Góc chân bánh răng. độ Chiều dày răng của bánh răng nhỏ trên cung côn chia 30 𝑆𝑟1𝜋 trong tiết diện pháp tuyến trên khoảng cách bất kỳ mm của đường sinh côn chia. Chiều dày răng trên cung côn chia tại tiết diện pháp 31 𝑆𝑟1𝑠 mm tuyến trung bình.

32 𝑚𝑛𝑠 Mô đun pháp tuyến trung bình. mm 33 ξ Hệ số dịch chỉnh chiều cao. 34 ξφ Hệ số dịch chỉnh tiếp tuyến. 35 hh1k, hh2k Chiều cao đầu răng (đối với bánh răng điều chỉnh).

mm 36 hp1k, hp2k Chiều cao chân răng (đối với bánh răng điều chỉnh). mm 37 HB Đơn vị đo độ cứng theo phương pháp Brinell. HB 38 HRC Đơn vị đo độ cứng theo phương pháp Rockwell C. HRC 39 K Hệ số mài mòn tương đối dụng cụ cắt.

40 hf Lượng mòn mặt trước dụng cụ cắt. m 41 U Lượng mòn mặt sau dụng cụ cắt. m 42 T Tuổi bền dụng cụ cắt theo thời gian. phút 43 MQL Lưu lượng của dung dịch tưới nguội ở mức tối thiểu.

viii Central Composite Design - Dạng kế hoạch hỗn hợp 44 CCD tâm xoay. 45 GA Genetic Algorithm – Thuật toán di truyền. 46 NM Thuật toán Nelder – Mead. Generalized Reduced Gradient – Thuật toán giảm 47 GRG gradient tổng quát.

48  Góc sắc lưỡi dao. độ 49  Góc trước lưỡi dao. độ 51 az Lượng dư gia công. mm ix DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.

Nguyên lý truyền động ổ trục sau ô tô. Các bánh răng côn làm việc trong các bộ phận máy bay. Chân vịt tàu thủy. Thông số cơ bản của bánh răng côn cung tròn.

Sự hình thành profin răng theo nguyên lý bao hình. Sơ đồ nguyên lý cắt bánh răng côn cung tròn. Máy gia công bánh răng côn 527B. Máy gia công bánh răng côn Phoenix- Gleason.

Máy gia công bánh răng côn Oelikon-Klingelnberg. Kết cấu đầu dao phay tinh 9 inch kẹp bằng cơ khí. Thông số hình học dao cắt trong. Thông số hình học dao cắt ngoài.

Đầu dao phay Klingelnberg. Đầu dao phay Oerlicon. Các điều kiện của sự ăn khớp cong. Sơ đồ xác định độ nhấp nhô tế vi của bề mặt chi tiết máy.

Sự hình thành profin răng khi gia công bằng nguyên lý bao hình. Sự hình thành nhám trên bề mặt răng. Đo nhám bằng phương pháp đầu dò. Đo nhám bằng máy quang học.

Nhám bề mặt phụ thuộc vào tốc độ cắt. Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến nhám bề mặt khi phay thép hợp kim Ti-6242S. Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến nhám bề mặt khi phay hợp kim Ti-6242S. Ảnh hưởng của vận tốc cắt và lượng chạy dao đến nhám bề mặt khi phay AISI 316L SS.

Ảnh hưởng của vận tốc cắt và lượng chạy dao đến nhám bề mặt khi phay thép 42CrMo4 trong trường hợp chiều sâu cắt tăng dần. Ảnh hưởng của vận tốc cắt và lượng chạy dao đến nhám bề mặt khi phay thép 42CrMo4 trong trường hợp chiều sâu cắt cố định bằng 1. Ảnh hưởng tương tác giữa vận tốc cắt và chiều sâu cắt đến nhám bề mặt khi phay SKD11. Ảnh hưởng tương tác giữa vận tốc cắt và lượng chạy dao đến nhám bề mặt khi phay SKD11 .