Thiết kế và chế tạo máy mài bề mặt cầu ứng dụng chất lỏng phi newton 4

59 CHƯƠNG 4 LẮP RÁP, VẬN HÀNH VÀ GIA CÔNG THỬ NGHIỆM 4 1 Bản vẽ tháo lắp máy Hình 4 1 Bản vẽ tháo và lắp máy mài 4 2 Quy trình tháo và lắp máy 4 2 1 Quy trình lắp máy Đối chiếu với bản vẽ lắp ở phần trước ta có trình tự ráp máy được thực hiện theo thứ tự sau • Bước 1 Lắp 4 chén tăng đưa vào đế máy mài và cân chỉnh cho cân bằng 60 • Bước 2 Lắp bạc đạn vào trục sau đó lắp vào trục đỡ, lắp buli vào đầu trục ta sẽ được cụm chi tiết máy có trục có thể quay được trong trục đỡ • Bước 3 Lắp motơ vào gối.

CHƯƠNG LẮP RÁP, VẬN HÀNH VÀ GIA CÔNG THỬ NGHIỆM 4.1 Bản vẽ tháo lắp máy Hình 4.1 Bản vẽ tháo lắp máy mài 4.2 Quy trình tháo lắp máy 4.2.1 Quy trình lắp máy Đối chiếu với vẽ lắp phần trước ta có trình tự ráp máy thực theo thứ tự sau : • Bước 1: Lắp chén tăng đưa vào đế máy mài cân chỉnh cho cân 59 • Bước 2: Lắp bạc đạn vào trục sau lắp vào trục đỡ, lắp buli vào đầu trục ta cụm chi tiết máy có trục quay trục đỡ • Bước 3: Lắp motơ vào gối đỡ sau lắp buli vào trục động cớ lắp lên đế máy mài • Bước 4: Lắp cụm gối đỡ chứa trục bước lên đế máy mài sau lắp dây đai vào puli Ở bước quan trọng phải canh cho dây đai puli trục động trục máy mài phải ăn khớp với Sau canh chỉnh vừa ý ta lắp thêm cấu tăng đai để đai có lực căng lớn Đảm bảo đai khơng bị rớt ngồi q trình vận hành • Bước 5: Lắp đỡ lên trụ đỡ máy mài • Bước 6: Lắp thùng chứa vào trục đỡ • Bước 7: Lắp cụm chi tiết điều khiển theo trục X, Y, Z, U • Bước 8: Lắp khung máy mài lên đế máy mài sau lắp đá hoa cương lên khung • Bước 9: Lắp đế đĩa mài vào đầu côn trục sau lắp đế thùng chứa dung dịch mài lên cho khớp với chốt định vị đế đĩa mài 4.2.2 Quy trình tháo máy Để tạo điều kiện thuận lợi đơn giản trình bảo trì, sửa chữa vệ sinh máy quy trình tháo, lắp máy phải đơn giản hóa Thao tác tháo máy dễ cơng việc thuận lợi tăng tuổi thọ cho máy Thao tác tháo máy tiến hành ngược lại với quy trình lắp máy 4.2.3 Kiểm tra hoạt động máy Hoạt động máy tiến hành chạy kiểm tra chưa có tải có tải trọng - Khi chưa có tải trọng: trục chuyển động máy hoạt động ổn định, đáp ứng nhanh với tín hiệu điều khiển Đặc biệt trục X, Y chuyển động êm, rung động đảm bảo u cầu thiết kế đặt 60 - Khi có tải trọng: Chi tiết chuyển động quay với nhiều tốc độ khác nhau, với chuyển động quay thùng chứa dung dịch Các chuyển động q trình gia cơng đáp ứng tốt với tín hiệu điều khiển đảm bảo chịu tải trọng động suốt trình gia công 4.3 Gia công thử nghiệm Để tiến hành kiểm nghiệm khả gia cơng máy mài bóng bề mặt cầu sau chế tạo, q trình gia cơng thử nghiệm thực với vật liệu chi tiết thép hợp kim SKD11, dung dịch hạt mài bao gồm ơxít nhơm (Al2O3) cho gia cơng tinh, silicon carbit (SiC) cho q trình gia cơng mài thơ Dung dịch mài khuấy trộn theo tỷ lệ nồng độ thích hợp, dung dịch mài bao gồm chất kết dính hạt mài trộn lẫn với 4.3.1 Máy thử nghiệm Máy mài q trình gia cơng bao gồm phần sau: dung dịch mài, thùng chứa dung dịch mài, đầu giữ chi tiết gia công, chi tiết gia công Chi tiết dùng trình gia cơng thử nghiệm thép SKD11 Hình 4.2 Máy mài sau thiết kế sau chế tạo 61 • Cấu tạo phận máy 11 10 13 Hình 4.3 Máy mài sau thiết kế sau chế tạo Bảng 4.1 Bảng thống kê chi tiết máy STT Tên chi tiết Số lượng Trục vit me (trục Y): 25BLK 2525-7.2 Gối đỡ 10 Khớp nối size 19 Đường kính 40mm Dài 66mm Loại trục vit me : 10BTK 2010-2.6 (trục X) Đường kính trục: 20 mm Bước vít: 10 mm Chiều dài: 1000mm 62 Thơng số Đường kính trục: 25 mm Bước vít: mm Chiều dài: 760mm Hình minh họa Loại trục vit me : 10BTK 2010-2.6 (trục Z) Đường kính trục: 20 mm Bước vít: 10 mm Chiều dài: 520mm Thanh ray trượt dẫn hướng trượt (trục X) Chiều dài: 800mm Thanh ray trượt dẫn hướng trượt (trục Y) Chiều dài: 700mm Thanh ray trượt dẫn hướng trượt (trục Z) Chiều dài: 500mm Động HA-FH43 (trục Y) Tốc độ quay lớn 3000 v/ph Output: 400W 10 Động HC-KFS23 (trục X) Tốc độ quay lớn 3000 v/ph Output: 200W 11 Động HA-FH43 (trục Z) Tốc độ quay lớn 3000 v/ph Output: 400W 12 Động HC-KFS23 (trục U) Tốc độ quay lớn 3000 v/ph Output: 200W 13 Thân máy, trục đỡ thân máy, bàn máy, đế máy Thép C45 63 - Thông số kỹ thuật máy thể bảng đây: Bảng 4.2 Bảng thông số kỹ thuật máy Đơn vị Giá trị mm 900 x 800 x 1400 vịng /phút ÷ 950 mm 400 vịng /phút ÷ 950 Chiều dài hành trình trục X mm ÷ 500 Chiều dài hành trình trục Y mm ÷ 500 Chiều dài hành trình trục Z mm ÷ 300 Góc quay trục U độ -300 ÷ 300 Trọng lượng kg 500 Đường kính chi tiết gia cơng mm ÷ 150 Thơng số kỹ thuật Kích thước tổng thể (dài x rộng x cao) Tốc độ quay trục Đường kính thùng chứa dung dịch mài Tốc độ quay thùng dung dịch mài 4.3.2 Dụng cụ đo Trong trình thực nghiệm, để đánh giá khả gia công máy sau chế tạo độ nhám bề mặt chi tiết thực đo máy đo độ nhám bề mặt SJA301 Máy đo độ nhám có độ xác ±0,015μm Trong q trình đo, tiến hành đo đỉnh bề mặt cầu lấy giá trị trung bình lần đo Hình 4.4 Máy đo độ nhám bề mặt SJ – A301 64 4.3.3 Dung dịch mài Dung dịch mài hỗn hợp chất kết dính hạt mài trộn lẫn với với nước khống Hạt mài dùng thí nghiệm bao gồm ơxít nhơm (Al2O3), silicon carbit (SiC) để thực nghiệm gia cơng thơ tinh Q trình thực nghiệm chia thành 02 giai đoạn gia công: gia công thô gia cơng tinh, kích thước hạt mài thay đổi q trình thực nghiệm Đặc tính dung dịch hạt mài cho bảng sau: Bảng 4.3 Đặc tính dung dịch hạt mài Dung dịch hạt mài Trọng lượng riêng Độ cứng (kg/m3) (GPa) Modul đàn hồi Đường kính hạt (GPa) (μm) Silicon carbide (SiC) 3220 28 428 3,5 ; 5; 7.5; 15 Nhơm ơxít (Al2O3) 3980 23 390 3,5 ; 5; 7.5; 15  Nồng độ dung dịch mài: Hỗn hợp dung dịch mài bao gồm hạt mài, chất kết dính nước pha trộn theo tỷ lệ định Nồng độ dung dịch tính theo cơng thức sau: C% = (mct / mdd) *100% Trong đó, tỷ lệ pha trộn hạt mài chất kết dính 1:4 khối lượng nước tương ứng theo tỷ lệ bảng sau: Bảng 4.4 Tỷ lệ pha trộn dung dịch mài Nồng độ dung dịch hạt mài Hạt mài Chất kết dính Nước (g) (g) (g) Khối lượng dung dịch (g) 10% 40 160 1800 2000 20% 40 160 800 1000 30% 40 160 467 667 35% 40 160 372 572 65 4.3.4 Chi tiết gia công Chi tiết dùng thực nghiệm thép hợp kim SKD11 có đặc tính cơ, lý hóa bảng sau: Bảng 4.5 Thành phần hóa học thép SKD11 Mác thép SKD11 Thành phần hóa học (%) C Si Mn P S Cr Ni 1.43 0.23 0.23 0.019 0.011 12.1 0.09 Bảng 4.6 Cơ – lý tính thép SKD11 Mác thép SKD11 Cơ - lý tính Độ giãn dài tương đối Độ cứng Lực Giới hạn chảy chảy Tính dẫn nhiệt (kN) (MPa) (W/m0C) (kN) (MPa) (%) (HRC) 1.43 0.23 0.23 0.019 0.011 12.1 25 Lực kéo Giới hạn đứt bền kéo Chi tiết dùng trình thử nghiệm gia cơng tạo hình phương pháp tiện máy CNC Sau gia cơng mài thơ để đạt độ nhỏm Ra khong t 0.16àm ữ 0.18àm trc c đưa vào gia công mài tinh cách ứng dụng chất lỏng phi Newton Hình 4.5 Chi tiết thử nghiệm 66 4.3.5 Thơng số q trình gia cơng Q trình thực nghiệm tiến hành dung dịch mài phi Newton có kích thước hạt mài khác Dung dịch gia công bao gồm hạt mài; chất kết dính nước khuấy trộn thành hỗn hợp dung dịch Hỗn hợp điều khiển quay tròn động Các thơng số q trình gia cơng đường kính chi tiết, tốc độ quay trục chính, tốc độ quay thùng dung dịch liệt kê bảng 4.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt bao gồm tốc độ gia cơng, nồng độ dung dịch mài kích thước hạt mài hỗn hợp dung dịch mài thiết lập nghiên cứu Thơng số q trình thực nghiệm liệt kê bảng sau: Bảng 4.7 Thông số máy chi tiết gia công Thông số Giá trị Đường kính chi tiết (mm) 40 Tốc độ quay trục (vịng /phút) - 950 Đường kính thùng dung dịch mài (mm) 400 Tốc độ quay thùng dung dịch mài (vòng/phút) - 200 Hạt mài sử dụng q trình gia cơng tinh Al2O3 gia công thô silicon carbit (SiC) Chi tiết sử dụng thực nghiệm mặt cầu có đường kính 40 mm Các thơng số q trình thực nghiệm gia cơng thơ tinh trình bày bảng 4.5 bảng 4.6 Độ nhám bề mặt sau gia công ứng với thông số khác tiến hành máy đo độ nhám SJ-310 Bảng 4.8 Thơng số q trình gia công thô Thông số Giá trị Hạt mài SiC Đường kính hạt mài (µm) 3.5, 5, 7.5, 15 Nồng độ dung dịch mài (wt%) 10, 20, 30, 35 Tốc độ quay thùng dung dịch mài (vòng/phút) Tốc độ quay chi tiết (vòng/phút) 50, 80, 120, 150 300 Thời gia gia công (phút) 60 67 Bảng 4.9 Thơng số q trình gia cơng tinh Thơng số Giá trị Hạt mài Al2O3 Đường kính hạt mài (µm) 3.5, 5, 7.5, 15 Nồng độ dung dịch mài (wt%) 10, 20, 30, 35 Tốc độ quay thùng dung dịch mài (vòng/phút) Tốc độ quay chi tiết (vịng/phút) Thời gia gia cơng (phút) 4.4 50, 80, 120, 150 200 60 Kết thực nghiệm Quá trình mài tinh bề mặt cầu thép SKD11 thực với dung dịch mài phi Newton Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt bao gồm tốc độ quay thùng dung dịch mài, nồng độ dung dịch mài kích thước hạt mài thiết lập qua trình thực nghiệm Sau q trình gia cơng bề mặt chi tiết đo kiểm độ nhám bề mặt để đánh giá chất lượng bề mặt sau gia công khả cơng nghệ máy Q trình thực nghiệm với dung dịch hạt mài silicon carbit (SiC) nhôm oxit (Al2O3) tương ứng với gia công thô tinh 4.4.1 Q trình gia cơng thơ với dung dịch hạt mài: silicon carbit (SiC) 4.4.1.1 Ảnh hưởng tốc độ thùng dung dịch mài Quá trình thực nghiệm ảnh hưởng tốc độ thùng dung dịch mài đến độ nhám bề mặt thực với hạt mài có đường kính hạt mài trung bình 7.5µm nồng độ dung dịch hạt mài 30% Kết ảnh hưởng tốc độ quay thùng dung dịch mài đến độ nhám bề mặt hình 4.6 Ở kết thực nghiệm, độ nhám bề mặt chi tiết giảm tăng tốc độ gia công thời gian gia công Độ nhám bề mặt giảm nhanh khoảng gia cơng đầu tiên, cịn sau độ nhám bề mặt có thay đổi tốc độ giảm tương đối Ở thời gian gia công đến độ nhám bề mặt khơng thay đổi nhiều Với tốc độ gia cơng 150 (vịng/phút) sau gia cơng độ nhám bề mặt đạt cao khoảng 52nm 68 Hình 4.6 Quan hệ tốc độ thùng dung dịch mài độ nhám bề mặt 4.4.1.2 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch mài Với kết hình 4.7 cho thấy rằng, độ nhám bề mặt chi tiết giảm rõ rệt tương thích với thay đổi nồng độ dung dịch mài Độ nhám bề mặt giảm nhanh chóng gia công với nồng độ dung dịch mài 30 % 35 % Độ nhám bề mặt đạt giá trị tốt khoảng 67nm với nồng độ dung dịch mài 35 % Tuy nhiên, với nồng độ dung dịch mài 10 % độ nhám thay đổi theo thời gian gia cơng Điều có nghĩa là, tỷ lệ hạt mài so với chất kết dính dung dịch chiếm tỷ lệ ít, khả tạo ứng suất cắt thấp Kết chất lượng bề mặt gia công thấp không thay đổi theo thời gian Hình 4.7 Quan hệ nồng độ dung dịch mài độ nhám bề mặt 69 4.4.1.3 Ảnh hưởng kích thước hạt mài Như kết hình 4.8, ảnh hưởng kích thước hạt mài đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công không đáng kể Độ nhám bề mặt giảm xuống nhanh chóng gia cơng Sau đó, độ nhám không thay đổi thời gian gia công tăng lên Độ nhám bề mặt đạt sau gia cơng giảm từ 61 nm đến 50 nm với kích thước hạt mài từ 3.5 µm đến 15 µm Điều cho thấy rằng, kích thước hạt mài ảnh hưởng khơng đáng kể đến độ nhám bề mặt Hình 4.8 Quan hệ kích thước hạt mài độ nhám bề mặt Kết q trình gia cơng thơ dung dịch hạt mài silicon carbit (SiC) thể hình 4.9 70 Ra = 0.05µm = 50nm Hình 4.9 Chi tiết sau mài thơ 4.4.2 Q trình gia cơng tinh với dung dịch hạt mài: Nhôm oxit (Al2O3) Sau chi tiết gia công thô dung dịch hạt mài silicon carbit (SiC) để đạt độ nhám khoảng 50 nm – 64nm tiếp tục gia công tinh dung dịch hạt mài nhôm oxit (Al2O3) Ảnh hưởng tốc độ thùng dung dịch mài, nồng độ dung dịch mài kích thước hạt mài đến độ nhám bề mặt khảo sát 4.4.2.1 Ảnh hưởng tốc độ thùng dung dịch mài Quá trình thực nghiệm ảnh hưởng tốc độ thùng dung dịch mài đến độ nhám bề mặt thực với hạt mài Nhơm oxit (Al2O3) có đường kính hạt mài trung bình 7.5µm nồng độ dung dịch hạt mài 30% Kết ảnh hưởng tốc độ thùng dung dịch mài đến độ nhám bề mặt hình 4.10 Ở kết thực nghiệm, độ nhám bề mặt chi tiết giảm tăng tốc độ gia công thời gian gia công Độ nhám bề mặt giảm nhanh gia công đầu tiên, cịn sau độ nhám bề mặt có thay đổi tốc độ giảm tương đối Ở thời gian gia cơng đến độ nhám bề mặt không thay đổi giống gia cơng thơ 71 Hình 4.10 Quan hệ tốc độ thùng dung dịch mài độ nhám bề mặt 4.4.2.2 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch mài Với kết hình 4.11 cho thấy rằng, độ nhám bề mặt chi tiết giảm rõ rệt tương thích với thay đổi nồng độ dung dịch mài Độ nhám bề mặt giảm nhanh chóng gia công với nồng độ dung dịch mài 30 % 35 % Độ nhám bề mặt đạt giá trị tốt khoảng 28nm với nồng độ dung dịch mài 35 % Tuy nhiên, với nồng độ dung dịch mài 10 % độ nhám thay đổi theo thời gian gia cơng Điều có nghĩa là, nồng độ dung dịch thấp tỷ lệ hạt mài dung dịch ít, khả tạo ứng suất cắt, kết dính đơng đặc dung dịch giảm xuống Kết chất lượng bề mặt gia công giảm xuống không thay đổi nhiều theo thời gian 72 Hình 4.11 Quan hệ nồng độ dung dịch mài độ nhám bề mặt 4.4.2.3 Ảnh hưởng kích thước hạt mài Như kết hình 4.12, ảnh hưởng kích thước hạt mài đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công không đáng kể Độ nhám bề mặt giảm xuống nhanh chóng gia cơng Sau đó, độ nhám không thay đổi thời gian gia công tăng lên Độ nhám bề mặt đạt sau gia cơng khoảng từ 36 nm đến 28 nm với kích thước hạt mài từ 3.5 µm đến 15 µm Điều cho thấy rằng, kích thước hạt mài ảnh hưởng không đáng kể đến độ nhám bề mặt Hình 4.12 Quan hệ kích thước hạt mài độ nhám bề mặt 73 4.4.3 So sánh kết gia công thô tinh 4.4.3.1 Ảnh hưởng tốc độ thùng dung dịch mài Ảnh hưởng tốc độ đĩa mài đến độ nhám bề mặt gia công thô dung dịch hạt mài silicon carbit (SiC) gia công tinh với dung dịch hạt mài nhôm oxit (Al2O3) hình 4.13 Kết so sánh thực với hạt mài có đường kính hạt mài trung bình 7.5µm, tốc độ quay đĩa mài 150 (vòng/phút) nồng độ dung dịch hạt mài 30% Kết cho thấy rằng, độ nhám bề mặt giảm xuống nhanh chóng gia cơng Độ nhám bề mặt đạt sau gia công đạt cao với gia công tinh khoảng 28nm gia cơng thơ 52 nm Hình 4.13 Quan hệ tốc độ thùng dung dịch mài độ nhám bề mặt 4.4.3.2 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch mài Ảnh hưởng nồng độ dung dịch hạt mài đến độ nhám bề mặt gia công thô dung dịch hạt mài silicon carbit (SiC) gia công tinh với dung dịch hạt mài nhôm oxit (Al2O3) hình 4.14 Kết so sánh thực với hạt mài có đường kính hạt mài trung bình 7.5µm, tốc độ quay đĩa mài 150 (vịng/phút) nồng độ dung dịch hạt mài 35% Kết cho thấy rằng, độ nhám bề mặt đạt sau gia công đạt cao với gia công tinh khoảng 27nm gia công thô 50 nm 74 Hình 4.14 Quan hệ nồng độ dung dịch mài độ nhám bề mặt 4.4.3.3 Ảnh hưởng kích thước hạt mài Ảnh hưởng kích thước hạt mài đến độ nhám bề mặt gia công thô dung dịch hạt mài silicon carbit (SiC) gia công tinh với dung dịch hạt mài nhôm oxit (Al2O3) hình 4.15 Kết so sánh thực với hạt mài có đường kính hạt mài trung bình 15µm, tốc độ quay đĩa mài 150 (vòng/phút) nồng độ dung dịch hạt mài 30% Kết cho thấy rằng, độ nhám bề mặt đạt sau gia công đạt cao với gia công tinh khoảng 30nm gia công thơ 50nm Hình 4.15 Quan hệ kích thước hạt mài độ nhám bề mặt 75 Kết q trình gia cơng tinh dung dịch hạt mài nhơm oxit (Al2O3) thể hình 4.15 Hình 4.16 Chi tiết sau mài tinh 4.5 Kết luận Q trình mài bóng bề mặt cầu thép SKD11 chất lỏng phi Newton thực nghiệm thông qua nguyên công mài thô với hạt mài silicon carbit (SiC) mài tinh với hạt mài nhôm oxit (Al2O3) máy mài chế tạo Kết thực nghiệm với loại dung dịch hạt mài, nồng độ dung dịch hạt mài, tốc độ quay thùng dung dịch mài kích thước hạt mài khác cho ta thấy rằng: • Tốc độ quay thùng dung dịch mài có ảnh hưởng lớn đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công Tốc độ quay thùng dung dịch mài tăng chất lượng bề mặt trở nên tốt Với tốc độ quay thùng dung dịch mài 150 (vịng /phút) độ nhám bề mặt chi tiết đạt Ra = 28 nm với gia công tinh dung dịch hạt mài nhôm oxit (Al2O3) độ nhám bề mặt đạt Ra = 52 nm gia công thô dung dịch hạt mài silicon carbit (SiC) 76 • Nồng độ dung dịch mài nhân tố quan trọng định độ nhám bề mặt chi tiết gia công Khi nồng độ dung dịch tăng chất lượng bề mặt tốt Tuy nhiên, nồng độ dung dịch lớn ứng suất cắt lại khơng tăng theo hiệu gia công không đạt yêu cầu • Kích thước hạt mài dung dịch mài phi Newton không ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công Độ nhám bề mặt giảm xuống nhanh chóng gia cơng Sau đó, độ nhám khơng thay đổi thời gian gia công tăng lên 77 ... đỉnh bề mặt cầu lấy giá trị trung bình lần đo Hình 4. 4 Máy đo độ nhám bề mặt SJ – A301 64 4.3.3 Dung dịch mài Dung dịch mài hỗn hợp chất kết dính hạt mài trộn lẫn với với nước khống Hạt mài dùng... hình 4. 15 Hình 4. 16 Chi tiết sau mài tinh 4. 5 Kết luận Q trình mài bóng bề mặt cầu thép SKD11 chất lỏng phi Newton thực nghiệm thông qua nguyên công mài thô với hạt mài silicon carbit (SiC) mài. .. 0.18àm trc c đưa vào gia công mài tinh cách ứng dụng chất lỏng phi Newton Hình 4. 5 Chi tiết thử nghiệm 66 4. 3.5 Thơng số q trình gia cơng Q trình thực nghiệm tiến hành dung dịch mài phi Newton có kích