Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.
BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ - *** - TRẦN ĐÌNH HIẾU NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ MÀI TRỤC VÍT ACSIMET THÉP HỢP KIM ĐẾN NHÁM BỀ MẶT VÀ LƯỢNG TIÊU HAO ĐÁ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã số: 9520103 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội - 2023 Cơng trình hồn thành Viện nghiên cứu Cơ khí – Bộ Cơng Thương Người hướng dẫn khoa học 1: PGS TS Trần Vệ Quốc Người hướng dẫn khoa học 2: TS Đỗ Đình Lương Phản biện 1: PGS TS Lê Hồng Kỳ Phản biện 2: PGS TS Phạm Văn Đơng Phản biện 3: PGS TS Hồng Văn Gợt Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Viện Họp tại: Viện nghiên cứu khí Số – Đường Phạm Văn Đồng – Cầu Giấy – Hà Nội Vào hồi … giờ, Ngày … tháng … năm 2023 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Quốc gia Việt Nam Thư viện Viện nghiên cứu Cơ khí Thư viện trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vinh MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong công nghệ mài có nhiều cơng trình nghiên cứu cơng bố mài trịn trong, mài trịn ngồi, mài vơ tâm mài định hình mài trục vít Acsiet thép hợp kim nghiên cứu chưa có cơng trình cơng bố thiết thực giảng dạy thực tiễn sản xuất Từ yêu cầu việc thực đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ mài trục vít acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt lượng tiêu hao đá” mang tính cấp thiết, phục vụ cho trình gia cơng chế tạo làm tài liệu giảng dạy cho ngành khí Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc đá, vận tốc quay phôi lượng chạy dao hướng trục đến nhám bề mặt mài trục vít Acsimet thép 40Cr, 35CrMo 38CrMo - Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc đá, vận tốc quay phôi lượng chạy dao hướng trục đến lượng tiêu hao đá tương đối mài trục vít Acsimet thép 40Cr, 35CrMo 38CrMo - Tối ưu hóa chế độ cắt: Vận tốc quay phôi, vận tốc đá lượng chạy dao hướng trục đến nhám bề mặt mài trục vít Acsimet thép 40Cr, 35CrMo 38CrMo - Tối ưu hóa chế độ cắt: Vận tốc quay phôi, vận tốc đá lượng chạy dao hướng trục đến hệ số tiêu hao đá tương đối mài trục vít Acsimet thép 40Cr, 35CrMo 38CrMo Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu q trình mài trục vít Acsimet thép 40Cr, 35CrMo 38CrMo, đo độ nhám vết tiếp xúc bề mặt trục vít Acsimet thép 38CrMo sau mài đá mài cho thép sau nhiệt luyện Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến nhám bề mặt mài lượng tiêu hao đá Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu truyền trục vít – bánh vít, tính chất, cơng dụng Nghiên cứu yêu cầu kỹ thuật trục vít để đảm bảo vận hành cho truyền kinh tế tuổi thọ - Nghiên cứu tổng quan q trình mài, cơng trình nghiên cứu cơng bố ngồi nước Nghiên cứu sở lý thuyết mài vấn đề công nghệ mài; ảnh hưởng thông số công nghệ, đặc trưng đá mài q trình mịn đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công máy mài - Xây dựng mơ hình thí nghiệm: Xác định chi tiết để thí nghiệm, xác định phương pháp thí nghiệm, lựa chọn thiết bị gia công, thiết bị đo kiểm từ xây dựng bước tiến hành thí nghiệm - Nghiên cứu thực nghiệm: Đo thông số cần thiết phục vụ cho trình nghiên cứu, đánh giá kết đo kiểm, xử lý hoàn thiện số liệu Phương pháp nghiên cứu: Kết hợp nghiên cứu lý thuyết sử dụng phần mềm chuyên dụng để xử lý kết thực nghiệm thực nghiệm chế tạo để kiểm chứng sở lý thuyết Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài a Ý nghĩa khoa học - Dùng nghiên cứu thực nghiệm để làm sáng tỏ quy luật lý trình mài, góp phần làm phong phú thêm sở lý thuyết mài - Xây dựng mối quan hệ thông số công nghệ gia công trục vít với độ nhám bề mặt - Xây dựng phương pháp số để xác định biên dạng đá mài - Việc thiết kế, tính tốn thiết bị đo sử dụng kỹ thuật tiên tiến, phần mềm chuyên dụng, hệ thống thí nghiệm làm việc ổn định độ tin cậy cao b Ý nghĩa thực tiễn - Kết nghiên cứu dùng ứng dụng vào thực tế sản xuất, làm tài liệu tham khảo cho giảng dạy, nghiên cứu, làm sở cho nghiên cứu tiếp theo: Xác định chế độ cắt tối ưu mài trục vít thép hợp kim lượng tiêu hao đá vị trí tối ưu Cấu trúc luận án Kết cấu luận án gồm chương phần kết luận: - Chương Tổng quan mài ren trục vít - Chương Cơ sở lý thuyết mài trục vít Acsimet phương pháp đánh giá chất lượng sau mài - Chương Nghiên cứu thực nghiệm mài trục vít - Chương Thực nghiệm mài trục vít Acsimet tối ưu hóa Kết luận kiến nghị Các kết luận án - Đề xuất chế độ cắt tối ưu mài trục vít Acsimet thép 40Cr, 35CrMo 38CrMo theo độ nhám - Xây dựng biên dạng đá mài trục vít Acsimet theo phương pháp kỹ thuật số - Xác định chế độ mài tối ưu hoá lượng tiêu hao đá mài trục vít Acsimet thép 40Cr, 35CrMo 38CrMo - Thực nghiệm kiểm tra vết tiếp xúc trục vít bánh vít để đánh giá kết tối ưu hóa phương pháp tâm xoay CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÀI VÀ GIA CƠNG TRỤC VÍT ACSIMET 1.1 Tình hình nghiên cứu trục vít giới Tạo hình biên dạng truyền trục vít nhiều nhà khoa học quan tâm giải nhiều vấn đề để đưa vào ứng dụng sản xuất Năm 2010, Б.М Бржозовский sử dụng khái niệm lý thuyết bao hình để thiết lập phương trình đường tiếp xúc biên dạng trục vít hình thành dụng cụ mài, tính tốn biên dạng dụng cụ tạo hình từ biên dạng trục vít Năm 2005, Jing Wei cộng sử dụng khái niệm tương tự để xây dựng mơ hình tốn học máy cắt cơng cụ tạo hình để gia cơng trục vít Năm 2010, Wu cộng xây dựng mô hình tốn học cho biên dạng đá CBN để gia cơng trục vít phát triển dựa lý thuyết ăn khớp Năm 2012, Haiyue Yu cộng đề xuất phương pháp thiết kế tạo hình biên dạng cơng cụ để gia cơng xoắn vít biên dạng trục vít tùy ý (hoặc dạng phân tích dạng rời rạc biên dạng xoắn vít) đưa - Năm 2015 Stosic cộng áp dụng đồ họa kỹ thuật số cho phương pháp quét (DGS) dựa đồ họa máy tính để tạo biên dạng cho dụng cụ tạo hình mài trục xoắn vít - Năm 2010 Wu, Y.R cộng đề xuất phương pháp bắn tia sáng mơ q trình mài cho ống xoắn hình trụ ren Ví dụ bánh xoắn ốc, … Các nghiên cứu có ý nghĩa nhiều thực tiễn áp dụng cho số trục vít cụ thể máy nén khí, máy bơm, … chưa có nghiên cứu trục vít Acsimet 1.2 Tình hình nghiên cứu trục vít nước - Nước ta gần có số cơng trình nghiên cứu lý thuyết ăn khớp, xác định profil đối tiếp epitrochoid cặp bơm dầu máy nén khí Các cơng trình nghiên cứu lý thuyết ăn khớp theo phương pháp giải tích, hình học vi phân - Trong luận án nghiên cứu năm 2017 Nguyễn Thanh Tú nghiên cứu phương pháp gia cơng trục vít Cycloit cách xác định mặt khởi thuỷ dụng cụ dạng đĩa - Trong luận án năm 2018 Nguyễn Anh Tuấn nghiên cứu ảnh hưởng chế độ gia cơng đến lượng mịn đá, mối quan hệ chế độ công nghệ độ nhám bề mặt, mối quan hệ chế độ công nghệ độ ô van chi tiết mài định hình rãnh trịn xoay - Trong báocảu tác giả Nguyễn Quốc Dũng Bùi Lê Gôn ứng dụng cơng nghệ CAD/CAM tạo hình bề mặt xoắn vít Acsimet máy CNC trục Chế tạo trục vít xác định độ nhám bề mặt sau gia công, gia công thép Cacbon thông thường - Nghiên cứu Nguyen Huy Kien cộng Khảo sát ảnh hưởng chế độ cắt thông số đá mài đến độ nhám bề mặt mài mặt cong Acsimet vật liệu HSS P18 máy chuyên dùng Các nghiên cứu mài mặt phẳng, mài trịn trong, mài trịn ngồi … Nhưng chưa có nghiên cứu mài trục vít Acsimet 1.3 Xác định nhiệm vụ nghiên cứu luận án - Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ mài đến bề mặt chi tiết mài - Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số cơng nghệ mài đến lượng bóc tách kim loại mài - Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng thông số công nghệ đến nhám bề mặt chi tiết mài trục vít Acsimet thép hợp kim 35CrMo; 38CrMo; 40Cr - Xác lập mối quan hệ nhám bề mặt với chế độ cắt - Xác lập mối quan hệ lượng tiêu hao đá mài với chế độ cắt - Đánh giá độ xác tối ưu hóa thơng số cơng nghệ mài thép 35CrMo; 38CrMo; 40Cr thực nghiệm vết tiếp xúc trục vít bánh vít - Áp dụng kết vào thực tiễn 1.4 Kết luận chương Qua việc nghiên cứu tổng quan trình mài, tìm hiểu cơng trình nghiên cứu nước giới Kết hợp với việc nghiên cứu thông số công nghệ ảnh hưởng đến bề mặt chi tiết mài, nhận thấy: Nghiên cứu ảnh hưởng thơng số cơng nghệ q trình mài tới chất lượng bề mặt chi tiết mài sở để tìm biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết mài Các thông số công nghệ n (Vận tốc quay phôi), v (Vận tốc đá), S (Lượng chạy dao hướng trục) có ảnh hưởng lớn đến chất lượng bề mặt chi tiết mài Xác định ảnh hưởng thơng số cơng nghệ q trình mài đến chất lượng bề mặt chi tiết mài cho phép lựa chọn cho thông số giá trị tối ưu Và chất lượng bề mặt chi tiết mài nâng cao Đặc biệt trình mài với bề mặt có hình dạng phức tạp bề mặt trục vít Việc nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết mài góp phần đảm bảo cho máy móc, thiết bị có chứa chi tiết mài đạt độ xác cao hơn, q trình hoạt động tốt hơn, tăng độ xác cho sản phẩm CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÀI RĂNG TRỤC VÍT ACSIMET VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SAU KHI MÀI 2.1 Công nghệ chế tạo truyền trục vít - bánh vít 2.1.1 Đặc điểm truyền trục vít – bánh vít Theo phương pháp hình thành bề mặt xoắn vít trục vít hình trụ có loại thơng dụng: mặt xoắn Acsimet mặt xoắn thân khai 2.1.2 Chế tạo trục vít bánh vít Độ xác trục vít bánh vít: Tiêu chuẩn Г OCT TCVN chia truyền động trục vít bánh vít (hay gọi tắt truyền động bánh vít) hai nhóm: (1) Bộ truyền động học qui định điều chỉnh vị trí trục vít bánh vít theo khoảng cách tâm vị trí mặt phẳng trung bình bánh vít (2) Bộ truyền lực khơng qui định điều chỉnh nhóm Các tiêu chuẩn Г OCT TCVN qui định truyền động học cho modun hướng trục m = ÷ 16 mm đường kính vịng chia bánh vít ≤ 5000 mm, truyền động học có cấp xác: 3, 4, Các tiêu chuẩn Г OCT TCVN qui định truyền lực cho modun m = ÷ 30 mm đường kính vịng chia trục vít ≤ 400 mm đường kính vịng chia bánh vít ≤ 2000 mm Bộ truyền lực có cấp xác: 5, 6, 7, 2.2 Kiểm tra độ xác gia cơng độ tiếp xúc ăn khớp cho truyền trục vít - bánh vít Vết tiếp xúc kiểm tra cách bôi lên bề mặt lớp sơn cho trục vít – bánh vít quay ăn khớp với nhau, sau dừng máy xác định vị trí diện tích vết tiếp xúc 2.3 Kiểm tra độ nhám bề mặt Sử dụng máy đo có đầu dị kèm với biến đổi vị trí kéo di trượt bề mặt đá mài để nhận vết hình dạng Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý đo Hình 2.2 Sử dụng thiết bị đo Hình 2.3 Nguyên lý đo nhám bề theo biên dạng độ nhám bề mặt: mặt trục vít Acsimet 2.4 Đánh giá độ tiêu hao đá Để đánh giá tuổi bền đá mài dùng tiêu đánh giá độ tiêu hao đá mài trục vít Acsimet Thực nghiệm cho thấy, tuổi bền đá mài phụ thuộc vào chế độ mài, đặc tính đá mài, điều kiện mài, yêu cầu độ xác chất lượng bề mặt gia công 2.5 Xác định biên dạng đá để mài trục vít Acsimet 2.5.1 Cơ sở lý thuyết Mơ hình tốn học mài trục vít Acsimet xác định sau: Chọn hệ trục tọa độ Oxyz : – Trục Ox trùng với hướng trượt bàn dao ngang máy – Trục Oy hướng thẳng đứng theo chiều từ tâm máy xuống – Trục Oz trùng với đường tâm máy hướng từ mâm cặp ụ động – Tâm O nằm tiết ngang phôi – Ở vị trí mặt cắt qua tiết diện ren mài Hình 2.4 Mơ hình mài trục vít Acsimet Xác định phương trình mặt + Gọi (1) mặt mài thuận phải: - Phương trình mặt ren là: { x=r cos φ y =r sin φ (1) B z=( r−r f )tgα +aφ+ Với r f ≤ r r e ; =0 ữ ì2 (6 vòng ren) + Gọi (2) mặt răngkhi mài thuận trái: - Phương trình mặt ren x=r cos φ y=r sin φ (2) B z=−( r−r f )tgα +aφ− Với r f ≤ r ≤ r e; =0 ữ ì2 (6 vũng ren) + Mặt phẳng tiết diện ngang đá mài: chứa trục Ox , nghiêng so với trục Oz góc Khi mài ren xoắn phải - góc có hướng từ chiều dương trục Oz quay ngược chiều kim đồng hồ; mài ren xoắn trái - góc có hướng quay ngược lại Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục đá là: - Gọi (3*) Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục mài mặt ren phía bên phải: y=−z tg - Gọi (3**) Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục mài mặt ren phía bên trái: y=−z tg m z Ở đây: + góc nghiêng đường ren: tg= với m modun đường xoắn ren, z số đầu D mối, D đường kính chia trục vít + α góc tiết diện ren (góc profin) α =20 ° π m z + a hệ số a= 2π + Góc φ góc cực, tính theo radian (rad), trục tọa độ Oxy, tính từ hướng dương Ox + r là bán kính cực, mm + r f ,r e : bán kính đáy ren, đỉnh ren tương ứng,mm + Df , D e : đường kính đáy ren, đỉnh ren tương ứng, mm Biên dạng đá mài (profin đá): Khi mài mặt ren bên phải giao tuyến mặt (1) với mặt (3*); Khi mài mặt ren bên trái giao tuyến mặt (2) với mặt (3**) Đây mục tiêu cần tìm : + Đối với ren xoắn trái cần làm sau: - Gọi (4): Mặt ren bên phải có phương trình: x=r cos φ y=r sin φ (4 ) B z=( r−r f )tgα−aφ+ - Gọi (5): Mặt ren bên trái có phương trình: x=r cos φ y=r sin φ (5) B z=−(r−r f )tgα −aφ− + Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục đá: - Gọi (6*) Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục mài mặt ren bên phải: y=z tg - Gọi (6**) Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục mài mặt ren bên trái: y=z tg Biên dạng đá mài (profin đá): Khi mài mặt ren bên phải giao tuyến mặt số với mặt số 6*; Khi mài mặt ren bên trái giao tuyến mặt số với mặt số 6** – Đây mục tiêu cần tìm: { { { Nhận thấy phương trình mặt đối xứng nên cần xác định biên dạng mặt mặt khác tương tự 2.5.2 Xác định biên dạng đá để mài trục vít Acsimet Quy trình thực hiện: Xác định biên dạng đá cho mài mặt phải sau: Cho phương trình biên dạng phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục đá chạy phần mềm matlap, có biến φ r sau: r = r f - re với gia số ∇ = 0,2 mm Đối với trục vít m = 3; z = có 35 khoảng φ xét khoảng – 90 ∆ = 30 Từ phần mềm cho biên dạng đá cần tìm Các mặt khác tương tự Có thể dùng phương pháp xác định điểm toạ độ cho biến r hay φ thay đổi sau khử biến Sơ đồ thuật tốn sau: Mặt Acsimet có dạng: - Khi mài mặt ren phía bên phải: Hình 2.5 Biên dạng mài y=−z tg có dạng: Mat -1.5 -2 z -2.5 -3 -3.5 -4 -4.5 0.8 0.6 0.4 0.2 -ztg 10 12 14 16 18 20 r cosφ Hình 2.6 Mặt phẳng giao tuyến phương trình cân Như giao tuyến mặt số mặt số 3* biên dạng đá cần tìm, giao tuyến có dạng: Hình 2.7 Biên dạng đá mài Khi ta xác định biêng dạng sau: Theo phương pháp xác định tọa độ điểm giao tuyến Sử dụng matlap vẽ biên dạng sau: Hình 2.8 Kích thước biên dạng đá mài Từ biên dạng ta xác định chiều cao biên dạng là: Chiều cao biên dạng đá Chọn h = mm Chiều rộng biên dạng đá Chọn l = mm Từ đưa biên dạng đá mài sau: Hình 2.9 Biên dạng đá mài để gia công + Phương pháp mài thuận mặt bên trái Như giao tuyến mặt số mặt số 3** biên dạng đá cần tìm, giao tuyến có dạng: Hình 2.10 Biên dạng đá mài bên trái Có biên dạng tương tự đối xứng mặt mài thuận phải - Chiều cao biên dạng đá: Chọn h = mm - Chiều rộng biên dạng đá: Chọn l = mm 2.6 Kết luận chương Nghiên cứu đề xuất loại đá để mài thép hợp kim loại thép khác Xác định biên dạng cho đá mài dùng để mài trục vít Acsimet cung trịn đá mài sử dụng đá mài thép hợp kim có độ hạt 80 Xây dựng sở đo độ nhám bề mặt, lượng tiêu hao đá kiểm tra vết tiếp xúc sau tối ưu hoá Phân tích đặc điểm biên dạng xoắn vít để thực gia cơng mài trục vít Acsimet Các thiết bị đo khác gắn trực tiếp máy gia công lưu lại qua biến tần xử lý điều chỉnh thơng số đầu vào 3.6.2 Trình tự thí nghiệm: Mục đích việc lấy 20 thí nghiệm để thực tối ưu hố q trình thực nghiệm phương pháp tâm xoay - Lựa chọn phôi vật liệu chế tạo trục vít Acsimet Theo tính tốn mục 1.2.1 chọn phơi thép có đường kính ∅40 mm x 220 mm Vật liệu thép hợp kim 35CrMo 38CrMo 40 Cr - Các thông số đầu vào a Vận tốc quay phơi n (Vịng/phút): Biến thiên khoảng từ 2,8 – 5,6 vòng/phút b Vận tốc đá v (m/s): Biến thiên khoảng từ 22 – 26 m/s c Lượng chạy dao hướng trục S (µm/hành trình): Biến thiên khoảng từ – 10 µm/hành trình 3.7 Quy trình chế tạo trục vít Acsimet Hình 3.10 Gia cơng trục vít Hình 3.11 Gia cơng bánh vít Hình 3.12 Mẫu dùng thí nghiệm Hình 3.13 kiểm tra vết tiếp xúc Hình 3.14 Quá trình mài trục vít 3.8 Kết luận chương Ở thí nghiệm trên, tiến hành mài tinh mẫu trục vít Acsimet thép 35CrMo, 38CrMo 40Cr qua nhiệt luyện máy mài chuyên dùng Từ thí nghiệm đó, ta xây dựng số thực nghiệm biểu thị mối quan hệ độ nhám bề mặt chi tiết gia công với chế độ cắt mài trục vít Acsimet thép 35CrMo, 38CrMo 40Cr Mơ hình cho phép đánh giá mức độ ảnh hưởng chế độ cắt tới độ nhám bề mặt gia công ứng với điều kiện công nghệ cụ thể sở để lựa chọn chế độ hợp lý tối ưu, từ đánh giá tối ưu thông số công nghệ gia công chi tiết máy Bên cạnh có thơng số quan hệ v, n, S tới lượng tiêu hao đá tương đối để nghiên cứu độ mòn đá gia công tinh chi tiết thép 35CrMo, 38CrMo 40Cr qua nhiệt luyện để tính tốn lượng dư gia công mài tuổi thọ đá mài Từ làm sở để đánh giá chất lượng bề mặt gia công mài thép 38CrMo nhiệt luyện để mài trục vít Acsimet qua thơng số độ nhám bề mặt CHƯƠNG THỰC NGHIỆM MÀI TRỤC VÍT ACSIMET VÀ TỐI ƯU HĨA Hiện nay, có nhiều phương pháp quy hoạch thực nghiệm khác để nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đầu vào đến yếu tố đầu ra, phương pháp có ưu nhược điểm khác cách thức tiến hành khác Trong nghiên cứu này, luận án sử dụng phương pháp đáp ứng bề mặt (RS – Response Surface) mà cụ thể quy hoạch tâm quay (CCR – Central Composite) để nghiên cứu xây dựng hàm hồi quy toán học biểu diễn mối quan hệ yếu tố đầu vào yếu tố đầu Phù hợp với phạm vi nghiên cứu, luận án tập trung nghiên cứu ảnh hưởng ba thông số công nghệ: + Vận tốc quay phôi, n (v/ph); + Lượng chạy dao hướng trục, S (µm/hành trình); + Vận tốc đá, v (m/s) tới độ nhám Ra lượng tiêu hao đá tương đối k mài trục vít Acsimet thép hợp kim 4.1 Mơ hình kế hoạch thí nghiệm Bảng 4.1 Giá trị mức thơng số thí nghiệm khởi đầu Thơng số Ký hiệu Đơn vị Vận tốc quay phôi n Lượng chạy dao hướng trục S Giá trị mức -1 vịng/phút 2,8 4,2 5,6 µm/hành trình 10 Vận tốc đá v m/s 22 24 26 N =6 Tiếp theo thí nghiệm bề mặt tiêu với số thí nghiệm thí nghiệm, mục đích giai đoạn thí nghiệm bề mặt tiêu mở rộng vùng khảo sát thông số đầu vào để giá trị tối ưu thông số đầu ra, đạt giá trị tối ưu toàn cục (tránh xảy tình trạng cực trị địa phương) Việc mở rộng vùng khoảng khảo sát thông số xác định theo công thức α =√4 23= 4√ ≈ 1,682 Trong đó, α giá trị mã hóa cần mở rộng thơng số đầu vào Như vùng cần mở rộng khoảng khảo sát thông số đầu vào mức (± α ≈ ± 1,682), giá trị thực hai mức mã hóa ± α trình bày (bản 4.2) Bảng 4.2 Giá trị mức thơng số thí nghiệm bề mặt tiêu Giá trị mức Ký Thông số Đơn vị hiệu -α -1 +α Vận tốc quay n vòng/phút 1,845 2,8 42 5,6 6,554 Lượng chạy dao S µm/hành trình 1,955 10 12,045 Tốc độ chạy dao v m/s 20,636 22 24 26 27,364 Ma trận thí nghiệm giai đoạn kết hợp ma trận giai đoạn thí nghiệm khởi đầu bổ sung thêm thí nghiệm mức giá trị mở rộng (± α Như số điểm thí nghiệm nghiên cứu N = 20 điểm trình bày (bảng 4.3) Q trình mài cho mẫu thí nghiệm thực theo thứ tự quy luật ngẫu nhiên, với mục tiêu làm giảm thiểu sai số nhiễu sai số lặp lại điểm thí nghiệm có thơng giống Bảng 4.3 Ma trận thí nghiệm giá trị yếu tố thí nghiệm TT Quy luật Các biến thực nghiệm Các biến mã hóa Ngẫu S v Chuẩn n (vịng/phút) nhiên (µm/hành trình) (m/s) 14 2,8 22 -1 -1 -1 56 22 -1 -1 2,8 10 22 -1 -1 5,6 10 22 1 -1 11 2,8 26 -1 -1 16 5,6 26 -1 20 2,8 10 26 -1 1 5,6 10 26 1 TT Quy luật Các biến thực nghiệm Các biến mã hóa Ngẫu S v Chuẩn n (vịng/phút) nhiên (µm/hành trình) (m/s) 19 1,845 24 -α 0 10 12 6,555 24 +α 0 11 17 4,2 1,955 24 -α 12 4,2 12,045 24 +α 13 4,2 20,636 0 -α 14 10 4,2 27,364 0 +α 15 18 4,2 24 0 16 15 4,2 24 0 17 4,2 24 0 18 4,2 24 0 19 4,2 24 0 20 13 4,2 24 0 4.2 Tối ưu hóa chế độ cơng nghệ mài trục Acsimet thép 35 CrMo 40 Cr 4.2.1 Thép 35 CrMo 4.2.1.1 Kết thí nghiệm Nghiên cứu thực nghiệm tiến hành với tiêu gồm độ nhám xác định thơng qua sai lệch trung bình Ra (µm) lượng tiêu hao đá tương đối ktd mài trục vít Acsimet Kết tính tốn sau đo thu thập số liệu tiêu đầu cần đánh giá thống kê trình bày (bảng 4.4) Bảng 4.4 Ma trận thực nghiệm kết tính tốn sau đo tiêu Kết tính tốn sau Thơng số thay đổi mài đo mẫu TT n S v Ra ktd (vịng/phút) (µm/hành trình) (m/s) (µm) 2,8 22 1,126 89,01 5,6 22 1,063 81,2 2,8 10 22 1,267 84,44 5,6 10 22 1,204 76,55 2,8 26 1,04 93,14 5,6 26 1,115 67,12 2,8 10 26 1,248 98,33 5,6 10 26 1,274 71,88 1,845 24 1,195 99,15 10 6,555 24 1,135 72,76 11 4,2 1,955 24 1,084 77,13 12 4,2 12,045 24 1,288 75,31 13 4,2 20,636 1,066 82,76 14 4,2 27,364 1,204 83,13 15 4,2 24 1,045 65,47 16 4,2 24 1,032 65,12 17 4,2 24 1,055 64,34 18 4,2 24 1,039 64,31 19 4,2 24 1,088 64,22 20 4,2 24 1,075 65,13 4.2.1.2 Ảnh hưởng thông số mài đến độ nhám Sử dụng phần mềm Minitab 19, tiến hành phân tích kết độ nhám (Ra) (bảng 4.4) Kết phân tích phương sai (ANOVA) hàm mục tiêu (Ra) thống kê trình bày (bảng 4.5) Đồ thị phản ánh mức độ ảnh hưởng bậc thông số chế độ cắt đến độ nhám Ra hình 4.1, ảnh hưởng bậc thống số chế độ cắt đến độ nhám Ra hình 4.2, ảnh hưởng chéo thơng số chế độ cắt đến độ nhám Ra hình 4.3 Bảng 4.5 Kết phân tích phương sai hàm mục tiêu Ra Yếu tố Bậc tự Tổng bình phương độ lệch (DF) (Seq SS) Trung bình bình phương (Adj MS) Giá trị thống kê (F-Value) Giá trị xác suất (P-Value) Mơ hình bậc n S V Bậc n*n S*S 1 1 0,1383 0,0778 0,0012 0,0721 0,0045 0,0529 0,0212 0,0302 0,0154 0,0259 0, 0012 0,0721 0,0045 0,0176 0,0212 0,0302 15, 68 26,46 1,18 73,55 4,64 17,98 21,66 30,85 0 0,302 0,057 0,001 V*V Tác động chéo n*S n*V S*V 0,0111 0,0111 11,34 0,007 1 0,0076 0,0003 0,0064 0,0009 0,0025 0,0003 0,0064 0,0009 2,6 0, 31 6,57 0,92 0,11 0,592 0,028 0,36 0,0098 0,0010 0,0074 0,0015 3,13 0,118 10 Sai số Độ tương thích Hệ số tương quan: R2 = 97,38% Hình 4.1 Đồ thị ảnh hưởng Hình 4.3 Đồ thị ảnh hưởng Hình 4.2 Đồ thị ảnh hưởng bậc bậc thông số hai thông số chế độ cắt chéo thông số chế độ chế độ cắt đến độ nhám cắt đến độ nhám mài trục đến độ nhám mài trục vít mài trục vít Acsimet vít Acsimet Acsimet Từ kết phân tích ANVAO (bảng 4.7) đồ thị từ 4.1 đến 4.3 cho thấy, giá trị xác suất (P) mức độ ảnh hưởng thông số mài (n, S, v) mơ hình bậc 1, bậc tác động chéo, với mức ý nghĩa xác suất chuẩn α = 0,05, giá trị P n , v , n∗S S∗v lớn 0,05, chúng ảnh hưởng đến tiêu Ra; giá trị P S , n2 , S2 , v n∗v nhỏ 0,05, chúng ảnh hưởng lớn đến tiêu Ra Trong đó, yếu tố S (lượng chạy dao) ảnh hưởng mạnh đến độ nhám Ra, khoảng khảo sát, lượng chạy dao tăng làm cho Ra tăng, S tăng từ đến µm/hành trình, mức độ tăng Ra nhỏ, S tăng từ đến 10 µm/hành trình, Ra tăng nhanh Trong khi, yếu tố n , v ảnh hưởng yếu đến tiêu Ra Khi n tăng khoảng từ 2,8 đến 4,2 vòng/phút, Ra giảm, n tăng khoảng từ 4,2 đến 5,6 vòng/phút Ra tăng, mức tăng giảm khoảng gần nhau, giá trị n vùng khảo sát làm cho Ra giảm Yếu tố tốc độ chạy dao v ảnh hưởng tới tiêu Ra gần giống với yếu tố n , Khi v tăng khoảng từ 22 đến 24 m/s, Ra giảm, v tăng khoảng từ 24 đến 26 m/s, Ra tăng, mức tăng giảm khoảng gần nhau, nhiên giá trị v vùng khảo sát lại làm tăng Ra Mặt khác, từ đồ thị ảnh hưởng bậc ảnh hưởng chéo cho thấy, vùng khảo sát thông số chế độ cắt, tồn điểm cực trị hàm mục tiêu độ nhám Ra Điều cho thấy, tìm giá trị thông số chế độ cắt để mức độ tối ưu độ nhám Ra với mong muốn Ra nhỏ tốt Sử dụng phần mềm Minitab 19, xây dựng phương trình hồi hàm mục độ nhám Ra theo thông số công nghệ (n , S , v ) phương trình (4.1): Ra =6 , 565−0 , 404 n−0 , 0834 S−0 , 3791 v−0 , 00146 n S+0 , 01013 n v +0 , 00177 v S+0 , 0196 n2 +0 , 005 (4.1) Phương trình (4.1) có hệ số xác định R = 93,38% gần với 1, điều khẳng định phương trình có khả tương thích cao với số liệu thực nghiệm Phương trình hàm hồi quy R a (4.1) sở cho việc lựa chọn giá trị thông số chế độ cắt (n, S, v) nhằm đảm bảo độ nhám giá trị nhỏ Từ hàm hồi quy, xây dựng biểu đồ ảnh hưởng yếu tố chế độ cắt đến độ nhám Ra hình 4.4 đồ thị 3D ảnh hưởng cặp thơng số đến độ nhám R a trình bày hình 4.5 - 4.7 Hình 4.4 Biểu đồ ảnh hưởng thông số chế độ cắt đến độ nhám Ra Hình 4.5 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng thông số n, S tới độ nhám Ra Hình 4.6 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng thông số n, v tới độ nhám Ra Hình 4.7 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng thơng số S, v tới độ nhám Ra Ngồi ra, phương trình hàm hồi quy sử dụng để tính độ nhám bề mặt mài trục vít Acsimet, kết so sánh độ nhám dự đoán với kết đo thực nghiệm mơ tả biểu đồ (hình 4.8) Hình 4.8 Biểu đồ so sánh kết dự đoán với kết thực nghiệm tiêu Ra Hình 4.9 Đồ thị tối ưu hóa hàm mục tiêu độ nhám Ra Kết so sánh rằng, độ nhám tính từ mơ hình dự đốn sát với kết đo thực nghiệm, độ sai lệch trung bình 2,14% có điểm sai lệch lớn 2,56% Như vậy, thấy phương trình hàm hồi quy hàm mục tiêu Ra kiểm tra thành công dùng để dự đốn độ nhám Ra mài trục vít trục vít Acsimet chế tạo thép hợp kim 35 CrMo Giải toán tối ưu hàm mục tiêu Ra với mong muốn nhỏ tốt Kết chạy chức tối ưu hóa phần mềm Minitab đạt đồ thị (hình 4.9) Từ kết đạt (hình 4.9), giá trị tối ưu thông số chế độ cắt kết dự đoán hàm mục tiêu Ra thống kê (bảng 4.6) Bảng 4.6 Giá trị tối ưu hóa thông số chế độ cắt giá trị hàm mục tiêu Ra Giá trị thông số chế độ cắt tối ưu Giá trị tối ưu độ nhám Ra n S v (µm) (vịng/phút) ( µm/hành trình) (m/s) 4,412 4,727 23,495 1,025 4.2.1.3 Sự ảnh hưởng thông số mài đến lượng tiêu hao đá a Khái niệm lượng tiêu hao đá tương đối Lượng tiêu hao đá tương đối ktd tính tỷ số lượng kim loại tách lượng đá tách Ta có cơng thức: n td mtd Trong đó: ktd: Lượng tiêu hao đá tương đối ntd: Lượng kim loại tách mtd: Lượng đá tách b Mục đích nghiên cứu Ảnh hưởng q trình mài có nhiều yếu tố khác nêu phần Các yếu tố số khắc phục nhờ chất lượng thiết bị gia công, số yếu tố khác chọn đá, chế độ sửa đá tác giả kế thừa nghiên cứu cơng trình khác nghiên cứu cơng bố luận văn báo Nhưng tác giả nhận thấy yếu tố để chi tiết sau mài đạt kết cao cần xác định lượng dư để mài cách xác c Trình tự thí nghiệm - Lựa chọn phơi vật liệu chế tạo trục vít Acsimet Vật liệu thép hợp kim có mác thép 35 CrMo - Các thơng số đầu vào Vận tốc quay phơi n (Vịng/phút): Biến thiên khoảng từ 2,8 – 5,6 vòng/phút Vận tốc đá v (m/s): Biến thiên khoảng từ 22 – 26 m/s Lượng chạy dao hướng trục S (µm/hành trình): Biến thiên khoảng từ – 10 µm/hành trình d Kết nghiên cứu Sử dụng phần mềm Minitab 19, tiến hành phân tích kết lượng tiêu hao đá (k td) (bảng 4.4) Kết phân tích phương sai (ANOVA) hàm mục tiêu k td thống kê trình bày (bảng 4.7) Đồ thị phản ánh mức độ ảnh hưởng bậc thống số chế độ cắt đến lượng tiêu hao đá ktd hình 4.10, ảnh hưởng bậc thống số chế độ cắt đến k td hình 4.11, ảnh hưởng chéo thống số chế độ cắt đến ktd Bảng 4.7 Kết phân tích phương sai hàm mục tiêu Ra Bậc tự Tổng bình phương Giá trị xác Trung bình bình Giá trị thống Yếu tố độ lệch suất phương (Adj MS) kê (F-Value) (DF) (Seq SS) (P-Value) Mô hình 2534,13 281,57 635,68 k td = bậc n S V Bậc n*n S*S V*V Tác động chéo n*S n*V S*V Sai số 10 Độ tương thích Hệ số tương quan: R2 = 99,83% 928 927,6 0,4 1391,16 807,7 235,75 594,39 214,97 0,03 169 45,94 4,43 2,99 Hình 4.10 Đồ thị ảnh hưởng bậc 309,332 927,598 0,398 0, 001 463,721 807,697 235,746 594,388 71,658 0,033 169,004 45,936 0,443 0,598 Hình 4.11 Đồ thị ảnh hưởng 698,36 2094, 18 0,9 1046,91 1823,48 532,23 1341,91 161,78 0,07 381,55 103,71 0 0,366 0,966 0 0 0,792 0 2,07 0,221 Hình 4.12 Đồ thị ảnh thơng số chế độ cắt đến lượng tiêu hao đá mài trục vít Acsimet bậc hai thơng số chế độ cắt đến lượng tiêu hao đá mài trục vít Acsimet hưởng chéo thơng số chế độ cắt đến lượng tiêu hao đá mài trục vít Acsimet Từ kết phân tích ANOVA (bảng 4.7) đồ thị từ 4.1 đến 4.3 cho thấy, giá trị xác suất (P) mức độ ảnh hưởng thông số chế độ cắt (n , S , v ) mơ hình bậc 1, bậc tác động chéo, với mức ý nghĩa xác suất chuẩn α = 0,05, giá trị P S , v n∗S lớn 0,05, chúng ảnh hưởng đến tiêu ktd; giá trị P n , n2 , S , v , S∗v n∗v nhỏ 0,05, chúng ảnh hưởng lớn đến tiêu ktd Trong đó, yếu tố n (tốc độ quay) ảnh hưởng mạnh đến lượng tiêu hao đá ktd, khoảng khảo sát, tốc độ quay tăng làm cho ktd giảm, n tăng từ 2,8 đến 4,2 vòng/phút, mức độ giảm Ra mạnh, cịn khí n tăng từ 4,2 đến 5,6 vịng/phút, k td tăng yếu Trong khi, yếu tố S , v ảnh hưởng yếu đến tiêu ktd Khi S tăng khoảng từ đến µm/hành trình, k td giảm, cịn S tăng khoảng từ đến 10 µm/hành trình k td tăng, mức tăng giảm khoảng gần Yếu tố tốc độ chạy dao v ảnh hưởng tới tiêu ktd gần giống với yếu tố S, Khi v tăng khoảng từ 22 đến 24 m/s, ktd giảm, v tăng khoảng từ 24 đến 26 m/s, ktd tăng, mức tăng giảm khoảng gần nhau, nhiên giá trị v vùng khảo sát lại làm tăng ktd nhẹ Mặt khác, từ đồ thị ảnh hưởng bậc ảnh hưởng chéo cho thấy, vùng khảo sát thông số chế độ cắt, tồn điểm cực trị hàm mục tiêu k td Điều cho thấy, tìm giá trị thông số chế độ cắt để mức độ tối ưu lượng tiêu hao đá k td với mong muốn ktd nhỏ tốt Sử dụng phần mềm Minitab 19, xây dựng phương trình hồi hàm mục tiêu lượng tiêu hao đá k theo thông số công nghệ (n , S , v ) phương trình (4.2): 2 k td =1005 , 4+1 , 53 n−15 , 87 S−72, 97 V +3 , 82 n +0 , 45 S +1 ,605 v −0 , 015 n S−1 ,6415 n v +0 , 399 S v (4.2) Phương trình (4.2) có hệ số xác định R = 99, 83% gần với 1, điều khẳng định phương trình có khả tương thích cao với số liệu thực nghiệm Phương trình hàm hồi quy k td (4.2) sở cho việc lựa chọn giá trị thông số chế độ cắt ( n , S , v )nhằm đảm bảo lượng tiêu hao đá giá trị nhỏ Từ hàm hồi quy, xây dựng biểu đồ ảnh hưởng yếu tố chế độ cắt đến lượng tiêu hao đá ktd hình 4.13 đồ thị 3D ảnh hưởng cặp thông số đến lượng tiêu hao đá k td trình bày hình 4.14 - 4.17 Hình 4.13 Biểu đồ ảnh Hình 4.14 Đồ thị 3D Hình 4.15 Đồ thị 3D Hình 4.16 Đồ thị 3D hưởng thông số biểu diễn ảnh hưởng biểu diễn ảnh hưởng biểu diễn ảnh hưởng thông số n,v chế độ cắt đến lượng thông số S, v thông số n, S tới lượng hao đá tiêu hao đá tới lượng hao đá tới lượng hao đá Ngồi ra, phương trình hàm hồi quy sử dụng để tính lượng tiêu hao đá mài trục vít Acsimet thép hợp kim 35 CrMo, kết so sánh lượng tiêu hao đá với kết đo thực nghiệm mơ tả biểu đồ (hình 4.18) Hình 4.18 Đồ thị tối ưu hóa hàm Hình 4.17 Biểu đồ so sánh kết dự mục tiêu lượng tiêu hao đá đoán với kết thực nghiệm tiêu Kết so sánh rằng, lượng tiêu hao đá tính từ mơ hình dự đốn sát với kết đo thực nghiệm, độ sai lệch trung bình 0,57% có điểm sai lệch lớn 1,08% Như vậy, thấy phương trình hàm hồi quy hàm mục tiêu ktd kiểm tra thành cơng dùng để dự đốn lượng tiêu hao đá k mài trục vít trục vít Acsimet chế tạo thép hợp kim 35 CrMo Giải toán tối ưu hàm mục tiêu ktd với mong muốn nhỏ tốt Kết chạy chức tối ưu hóa phần mềm Minitab đạt đồ thị (hình 4.19) Hình 4.19 Đồ thị tối ưu hóa hàm mục tiêu lượng tiêu hao đá Từ kết đạt (hình 4.17), giá trị tối ưu thông số chế độ cắt kết dự đoán hàm mục tiêu ktd thống kê (bảng 4.8) Bảng 4.8 Giá trị tối ưu hóa thông số chế độ cắt giá trị hàm mục tiêu ktd Giá trị thông số chế độ cắt tối ưu Giá trị tối ưu lượng tiêu hao n S v đá ktd (vịng/phút) (µm/hành trình) (m/s) 5,063 6,848 24,465 62,21 4.2.2 Thép 38CrMo 4.2.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến nhám bề mặt mài trục vít acsmet mài thép 38CrMo Bảng 4.9: Kết đo thực nghiệm thép 38CrMo S (Lượng chạy dao n (Vận tốc quay phôi) v (Vận tốc đá) hướng trục) TT Ra ktd vòng/ phút m/s µm/hành trình 10 11 12 13 14 2.8 5.6 2.8 5.6 2.8 5.6 2.8 5.6 2.8 8.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4 10 10 4 10 10 7 12 7 22 22 22 22 26 26 26 26 24 24 24 24 21 27 1,126 1,063 1,267 1,204 1,040 1,115 1,248 1,274 1,195 1,135 1,084 1,288 1,066 1,204 89,01 81,2 84,44 76,55 93,14 67,12 98,33 71,88 99,15 72,76 77,13 75,31 82,76 83,13 15 4.0 24 1,045 65,47 16 4.0 24 1,032 65,12 17 4.0 24 1,055 64,34 18 4.0 24 1,039 64,31 19 4.0 24 1,088 20 4.0 24 1,075 Làm tương tự trên, nhận hàm hồi quy tương thích có dạng là: 64,22 65,13 Ra = 1,056 +0,073S + 0,018v + 0,028nv + 0,038n2 +0,046S2 + 0,028v2 Giá trị Ra tối ưu nhỏ đạt từ hàm hồi quy xây dựng R amin = 1,0253 (µm), Giá trị đạt thông số công nghệ sau: n = 4,5 (vịng/phút); S = 4,72 (µm/hành trình); v = 23,51 (m/s) 4.2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến lượng tiêu hao đá tương đối (ktd) mài trục vít acsmet mài thép 38CrMo Tiến hành thực nghiệm theo bảng ma trận trên, thu kết sau: Bảng 4.10 Kết đo độ nhám ktd sau thí nghiệm No x0 x1 x2 x3 ktd 1 -1 -1 -1 89,01 1 -1 -1 81,2 -1 -1 84,44 1 -1 76,55 -1 -1 93,14 1 -1 67,12 -1 1 98,33 1 1 71,88 - 1,682 0 99,15 10 1,682 72,76 11 -1,682 77,13 12 1,682 75,31 13 0 -1,682 82,76 14 0 1,682 83,13 15 0 65,47 16 0 65,12 17 0 64,34 18 0 64,31 19 0 64,22 20 0 65,13 Tương tự trên, phương trình hồi quy biểu diễn mối quan hệ k td thông số công nghệ sau: k = 64,77 – 8,242n – 4,596nv + 2,396Sv + 7,484n2 + 4,043S2 + 6,42v2 Giá trị ktd tối ưu nhỏ đạt từ hàm hồi quy xây dựng là: ktdmin = 97,84, Giá trị đạt thông số công nghệ sau: n = 2,8 (vịng/phút) ; S = 10 µm/hành trình); v = 26 (m/s), Bảng 4.11 Kết tối ưu hoá mài thép 35CrMo 38CrMo n v S Ramin ktdmin (vịng/phút) (m/s) (µm/hành trình) (µm) Thép 35CrMo 5,063 4,412 Thép 38CrMo Thép 35CrMo Thép 38CrMo Thép 35CrMo Thép 38CrMo Thép 35CrMo Thép 38CrMo Thép 35CrMo Thép 38CrMo 2,8 24,465 26 6,848 10 62,21 97,84 4,5 23,495 23,51 4,727 4,72 1,025 1,0253 Nhận thấy: Với loại thép có hàm lượng hợp kim gần tương đồng mài độ nhám bề mặt đạt tương tự chế độ cắt khác nhau, mà dẫn đến lượng tách kim loại tách đá khác nên hệ số tiêu hao đá không giống 4.2.3 Thép 40 Cr 4.2.3.1 Kết thí nghiệm Với phương pháp tương tự có Bảng 4.13 Ma trận thực nghiệm kết tính tốn sau đo tiêu Kết tính tốn sau Thông số thay đổi mài đo mẫu TT n S v Ra ktd (vịng/phút) (µm/hành trình) (m/s) (µm) 2,8 22 1,146 90,56 5,6 22 1,090 80,33 Thông số thay đổi mài TT n (vịng/phút) S (µm/hành trình) v (m/s) Kết tính tốn sau đo mẫu Ra ktd (µm) 2,8 10 22 1,206 5,6 10 22 1,166 2,8 26 1,065 5,6 26 1,072 2,8 10 26 1,255 5,6 10 26 1,220 1,845 24 1,209 10 6,555 24 1,172 11 4,2 1,955 24 1,05 12 4,2 12,045 24 1,211 13 4,2 20,636 1,085 14 4,2 27,364 1,110 15 4,2 24 1,052 16 4,2 24 1,048 17 4,2 24 1,065 18 4,2 24 1,082 19 4,2 24 1,078 20 4,2 24 1,055 4.2.2.2 Ảnh hưởng thông số mài đến độ nhám Tương tự nhận hàm hồi quy có dạng: Ra=1 , 063−0 ,014 n+0 , 055 S +0 , 003 v−0 ,003 nS +0 , 009 nv+ , 025 Sv (4.3) + , 047 n2+ , 026 S 2+ , 014 v 85,39 76,60 94,00 66,68 98,16 72,45 99,09 73,17 77,62 75,32 82,37 83,41 65,24 66,34 64,51 64,12 65,11 66,03 Kết đánh giá tối ưu hình sau: Giá trị Ra tối ưu nhỏ đạt từ hàm hồi quy xây dựng R amin = 1,0255 Giá trị đạt thông số công nghệ sau: n = 4,34; S = 4; v = 25,63 a Ảnh hưởng S v đến Ra Hình 4.20 Ảnh hưởng S v đến Ra v = 25,63 m/s ta tìm S = µm/hành trình Ra = Ramin = 1,0255 b Ảnh hưởng n v đến Ra Hình 4.21 Ảnh hưởng n v đến Ra Tại n = 4,34 vòng/phút, v = 25,63 m/s có Ramin = 1,0255 c Ảnh hưởng n S đến Ra Hình 4.22 Ảnh hưởng n S đến Ra Từ đồ thị ta xác định Ramin = 1,0255 Tại: n = 4,34 vòng/phút; S = µm/hành 4.2.2.3 Sự ảnh hưởng thơng số mài đến lượng tiêu hao đá Từ kết thí nghiệm ta làm tương tự trên, phương trình hồi quy biểu diễn mối quan hệ ktd thông số công nghệ sau: 2 k td =65 , 22−8 , 468 n−4 ,251 nv +2 ,354 Sv +7 , 428 n + , 013 S + , 282 v (4.4) Điều chứng tỏ ảnh hưởng thông số công nghệ đến độ nhám Ra xếp theo thứ tự giảm dần là: Vận tốc quay, lượng tiến dao vận tốc đá hay (n, S, v) Giá trị Ra tối ưu nhỏ đạt từ hàm hồi quy xây dựng ktd = 97,44 Giá trị đạt thông số công nghệ sau: n = 2,8; S = 10; v = 26 Hình 4.25 Ảnh hưởng Hình 4.24 Ảnh hưởng n n S đến ktd v đến ktd Xác định chế độ mài ổn định là: n = 2,8; S = 10; v = 26 ktd = 97,4 Thực nghiệm loại thép hợp kim có kết quả: Bảng 4.14 Kết tối ưu hoá mài thép 40 Cr, 38CrMo 35CrMo n (vòng/phút) v (m/s) S (µm/hành trình) Hình 4.23 Ảnh hưởng S v đến ktd Thép 35CrMo Thép 38CrMo Thép 40Cr Thép 35CrMo Thép 38CrMo Thép 40Cr Thép 35CrMo Thép 38CrMo Thép 40Cr 5,063 4,412 2,8 4,5 2,8 4,34 24,465 23,495 26 23,51 26 25,63 6,848 4,727 10 4,72 10 ktdmin Thép 38CrMo 97,84 Thép 40Cr 97,44 Thép 35CrMo Ramin Thép 38CrMo Thép 40Cr Thép 35CrMo 62,21 1,025 1,0253 1,0255 Từ kết nhận thấy đạt độ nhám bế mặt tối ưu giá trị R amin = 1,025 (µm) có sai khác lớn chế độ cắt thông số n, S ,v cho loại Điều chứng tỏ hàm lượng hợp kim thép có ảnh hưởng đến chế độ gia công lượng tiêu hao đá mài qua nhiệt luyện có độ cứng giống 4.3 Thảo luận kết - Từ kết thực nghiệm xử lý số liệu ta thấy tăng chế độ cắt (v, n, S) mài độ nhám bề mặt giảm đến thời điểm định tức chế độ cắt cụ thể độ nhám bề mặt bắt đầu tăng lên tiếp tục tăng thêm chế độ cắt theo phương pháp nội suy dẫn đến tượng phá hủy bề mặt chi tiết cần mài - Lượng bóc kim loại ban đầu tăng lên sau giảm dần thời điểm khác - Hàm hồi quy ảnh hưởng v, n, S đến độ nhám bề mặt: + Thép 35CrMo: Ra = 6,565 – 0,404.n – 0,0834.s – 0,3791.v – 0,00146.n.S + 0,01013.n.v + 0,00177.v.S + 0,0196.n2 2 + 0,0051.S + 0,00694.v (*) Đạt tối ưu tại: Ramin = 1,025 (µm), n = 4, 412 (vịng/phút); S = 4,727 (µm/hành trình); v = 23,495 (m/s) + Thép 38CrMo Ra = 1,056 +0,073S + 0,018v + 0,028nv + 0,038n2 +0,046S2 + 0,028v2 Đạt tối ưu tại: Ramin = 1,0253 (µm), n = 4,5 (vịng/phút); S = 4,72 (µm/hành trình); v = 23,51 (m/s) + Thép 40Cr: Ra=1 , 063−0 ,014 n+0 , 055 S +0 , 003 v−0 ,003 nS +0 , 009 nv+ , 025 Sv + , 047 n2+ , 026 S 2+ , 014 v Đạt tối ưu tại: Ramin = 1,0255 (µm) n = 4,34 (vịng/phút); S = (µm/hành trình); v = 25,63 (m/s) - Hàm hồi quy ảnh hưởng v, n, S đến hệ số ktd + Thép 35CrMo: 2 k td =1005 , 4+1 , 53 n−15 , 87 S−72, 97 V +3 , 82 n +0 , 45 S +1 ,605 v −0 , 015 n S−1 ,6415 n v +0 , 399 S v (**) Đạt tối ưu ktdmin = 62,21; n = 5,063 (vịng/phút); S = 6,848 (µm/hành trình); v = 24,465 (m/s) + Thép 38CrMo ktd = 64,77 – 8,242n – 4,596nv + 2,396Sv + 7,484n2 + 4,043S2 + 6,42v2 Đạt tối ưu ktdmin = 97,84; n = 2,8 (vịng/phút); S = 10 (µm/hành trình); v = 26 (m/s) + Thép 40Cr: k td =65 , 22−8 , 468 n−4 ,251 nv +2 ,354 Sv +7 , 428 n2 + , 013 S 2+ , 282 v (4.5) Đạt tối ưu tại: ktdmin = 97,44 khi: n = 2,8 (vịng/phút); S = 10 (µm/hành trình); v = 26 (m/s) Nhận thấy giá trị tối ưu Ra khơng trùng với k điều chứng tỏ chế độ làm việc tối ưu đạt để Ramin khơng phải chế độ để lượng bóc kim loại mài nhỏ Như muốn xác định lượng bóc kim loại mài để xác định lượng dư gia cơng hay lượng mịn đá chế độ tối ưu (Ramin) phải tính sau: Từ (*) có điểm tối ưu n, v, S Thay điểm vào (**) tính k Từ kết tính k mà ta tùy điều kiện thực tế để xác định đại lượng lại 4.4 Thực nghiệm đánh giá kết trình tối ưu hóa vết tiếp xúc Kết thực nghiệm Hình 4.26 Quá trình đo kiểm tra vết Hình 4.27 Kết thí nghiệm: - Xét theo chiều dài: a1 = 16,9; a2 = 18,1; a3 = 18,6 Chiều dài vết trung bình: atb = (a1 + a2 + a3)/3 = (16, + 18,1 + 18,6)/3 = 17,86 Ta có: Vd = atb/a =17,86/22 = 0,812 = 81,2% - Xét theo chiều rộng: h1 = 5,3; h2 = 4,2; h3 = 4,5 Chiều rộng vết trung bình: htb = (h1 + h2 + h3)/3 = (5,3 + 4,2 + 4,5)/3 = 4,67 Ta có: Vr = htb/hlv = 4, 677/7 = 0,667 = 66,7% Kết luận: Vậy vết thí nghiệm đạt yêu cầu 4.5 Kết luận chương Đã tiến hành thực nghiệm đo độ nhám bề mặt trục vít Acsimet thép 35CrMo sau mài, cân lượng kim loại hạt mài sau mài, điều chỉnh thơng số công nghệ phù hợp cho phương pháp quy hoạch Số liệu thí nghiệm phong phú, phương pháp xử lý và kết quả xử lý số liệu đảm bảo độ tin cậy Xây dựng quan hệ hàm số đại lượng đầu trình mài Ra k với đại lượng vào n, S, v dạng hàm số mũ Ứng dụng kỹ thuật điều khiển, đo lường đại tin học vào việc thí nghiệm xử lý kết đảm bảo ổn định tin cậy Chế tạo mơ hình kiểm tra độ xác quy hoạch cách kiểm tra vết tiếp xúc bánh vít trục vít Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm tâm xoay cho nghiên cứu tối ưu hóa KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Đề xuất được chế độ tối ưu ba thông số vận tốc quay phôi, vận tốc đá, lượng chạy dao hướng trục đến độ nhám bền mặt (Ra) lượng tiêu hao đá tương đối (k) mài trục vít Acsimet thép 35CrMo, 38CrMo 40Cr Xây dự ng đượ c phương phá p thực nghiệm, thiế t bị chế tạo mà i trục vít Acsimet để có kết xác Nghiên cứu làm rõ được ảnh hưởng của vận tốc quay phôi, vận tốc đá, lượng chạy dao hướng trục đến độ nhám bề mặt lượng tiêu hao đá tương đối Đưa được mối quan hệ giữa vận tốc quay phôi, vận tốc đá, lượng chạy dao hướng trục với độ nhám bề mặt dưới dạng hàm hồi quy giá trị tối ưu: - Hàm hồi quy ảnh hưởng v, n, S đến hệ số Ra + Thép 35CrMo: Ra = 6,565 – 0,404.n – 0,0834.s – 0,3791.v – 0,00146.n.S + 0,01013.n.v + 0,00177.v.S + 0,0196.n2 + 0,0051.S2 + 0,00694.v2 (*) Đạt tối ưu tại: Ramin = 1,025, n = 4, 412 (vịng/phút); S = 4,727 (µm/hành trình); v = 23,495 (m/s) + Thép 38CrMo Ra = 1,056 +0,073S + 0,018v + 0,028nv + 0,038n2 +0,046S2 + 0,028v2 Đạt tối ưu tại: Ramin = 1,0253, n = 4,5 (vòng/phút); S = 4,72 (µm/hành trình); v = 23,51 (m/s) + Thép 40Cr: Ra=1 , 063−0 ,014 n+0 , 055 S +0 , 003 v−0 ,003 nS +0 , 009 nv+ , 025 Sv 2 + , 047 n + , 026 S + , 014 v Đạt tối ưu tại: Ramin = 1,0255 n = 4,34 (vịng/phút); S = (µm/hành trình); v = 25,63 (m/s) - Hàm hồi quy ảnh hưởng v, n, S đến hệ số ktd + Thép 35CrMo: 2 k td =1005 , 4+1 , 53 n−15 , 87 S−72, 97 V +3 , 82 n +0 , 45 S +1 ,605 v −0 , 015 n S−1 ,6415 n v +0 , 399 S v (**) Đạt tối ưu ktd = 62,21; n = 5,063 (vịng/phút); S = 6,848 (µm/hành trình); v = 24,465 (m/s) + Thép 38CrMo ktd = 64,77 – 8,242n – 4,596nv + 2,396Sv + 7,484n2 + 4,043S2 + 6,42v2 Đạt tối ưu ktdmin = 97,84; n = 2,8 (vịng/phút); S = 10 (µm/hành trình); v = 26 (m/s) + Thép 40Cr: k td =65 , 22−8 , 468 n−4 ,251 nv +2 ,354 Sv +7 , 428 n2 + , 013 S 2+ , 282 v (4.5) Đạt tối ưu tại: ktd = 97,44 khi: n = 2,8 (vịng/phút); S = 10 (µm/hành trình); v = 26 (m/s) Kiến nghị nghiên cứu Với kết nghiên cứu có được, tiếp tục thực đề tài mở nhiều hướng nghiên cứu tiến tới đánh giá xác đầy đủ trình mài Nâng cao hiệu q trình mài Các nội dung phát triển là: - Nghiên cứu quan hệ nhám bề mặt với thông số xuất trình mài trục vít như: lực, nhiệt mịn đá mài, chế độ sửa đá… - Ảnh hưởng thông số cơng nghệ mài trục vít có chất làm mát tới nhám bề mặt - Ảnh hưởng vật liệu hạt mài đặc tính lý tới nhám bề mặt - Nghiên cứu ảnh hưởng tượng di truyền công nghệ nhám sóng bề mặt chi tiết, đá mài trước mài tới nhám sau mài - Ảnh hưởng rung động tới nhám bề mặt chi tiết gia công … - Ảnh hưởng thành phần hoá học thép hợp kim mài DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ Study on influence of workpiece rotation speed, radial feed rate and grinding wheel speed on surface roughness when grinding Acsimet steel 35 CrMo screw shafts - RCTEMME2021 Hanoi University of Science and Technology, Hanoi, Vietnam Kết thực nghiệm ảnh hưởng vận tốc đá lượng chạy dao hướng trục đến lượng tiêu hao đá tương đối mài trục vít Acsimet thép 40Cr – Tạp chí khí Việt Nam – 2021 Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc quay phôi lượng chạy dao hướng trục đến độ nhám bề mặt mài trục vít Acsimet thép 40Cr - Tạp chí khí Việt Nam – 2021 Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc quay phôi, vận tốc đá lượng chạy dao hướng trục đến độ nhám bề mặt mài trục vít Acsimet thép 35CrMo - Tạp chí khí Việt Nam – 2023