Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt chi tiết khi gia công trên máy mài phẳng (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN TUẤN NHÂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY MÀI PHẲNG Chuyên ngành : Cơ khí chế tạo máy Mã số : 60.52.04 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2014 Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS LƯU ĐỨC BÌNH Phản biện 1: PGS.TS Trần Xuân Tùy Phản biện 2: PGS.TS Phạm Đăng Phước Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 29 tháng 11 năm 2014 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mài nguyên cơng gia cơng tinh gia cơng nhiều dạng bề mặt khác như: mặt trụ ngoài, mặt trụ (lỗ), mặt phẳng, mặt định hình Mài gia công vật liệu cứng lại không gia công vật liệu mềm Khi mài vấn đề gá đặt chi tiết, việc chọn đá mài, chế độ mài đóng vai trò định chất lượng sản phẩm Các thông số công nghệ bao gồm: vận tốc đá mài, vận tốc chi tiết mài, lượng chạy dao ngang, chiều sâu cắt, lực cắt, topography đá mài… Trong đó, thông số công nghệ: vận tốc đá mài, vận tốc chi tiết mài, lượng chạy dao ngang , chiều sâu cắt, gọi chế độ mài Ở Việt Nam, gia cơng tinh có chiều hướng phát triển, nhiều quốc gia giới đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất khí xác mà ngun cơng mài Nhưng việc nghiên cứu lý thuyết mài chưa đáp ứng nhu cầu xã hội Trên sở đó, tác giả lựa chọn nghiên cứu sâu vấn đề Mài: “Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công máy mài phẳng” Mục tiêu nghiên cứu Qua việc xử lý kết độ nhám mẫu thí nghiệm mài chế độ mài khác phương pháp thực nghiệm, tác giả đánh giá khả cơng nghệ máy mài, từ đưa cơng thức tính độ nhám vật liệu cụ thể mài với chế độ cắt cụ thể Dùng làm tài liệu tham khảo cho sản xuất nhà máy, xí nghiệp sản xuất nói chung làm tài liệu nghiên cứu, giảng dạy, học tập trường Cao đẳng Cơng nghiệp Huế nói riêng Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu:  Thép Carbon sử dụng để sản xuất học tập trường Cao đẳng Công nghiệp Huế,  Máy mài phẳng ARCA,  Đá mài hình trụ, mài chu vi đá,  Chế độ mài ( bao gồm: vận tốc đá mài, vận tốc chi tiết mài (lượng chạy dao dọc, lượng chạy dao ngang, chiều sâu cắt…) * Phạm vi nghiên cứu: Ảnh hưởng lượng chạy dao ngang chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt gia công mài thép máy mài phẳng ARCA Phương pháp nghiên cứu * Lý thuyết  Nghiên cứu sở lý thuyết mài,  Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ mài máy mài phẳng, * Thực nghiệm  Tiến hành thí nghiệm sử lí số liệu thí nghiệm,  Phân tích đánh giá kết quả, rút phương trình thực nghiệm,  Xử lý kết thực nghiệm phần mềm Matlap Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài  Đề tài tài liệu tham khảo hữu ích cho quan tâm đến lĩnh vực mài yếu tố ảnh hưởng trình mài đến chất lượng bề mặt chi tiết mài Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để xác định mối quan hệ ảnh hưởng thông số công nghệ mài với đầu chất lượng bề mặt chi tiết mài  Từ kết nghiên cứu người đọc ứng dụng kết thực nghiệm trường hợp cụ thể để dự đốn gần xác kết độ nhám bề mặt chi tiết mài sử dụng thông số công nghệ để gia công sản phẩm  Kết nghiên cứu góp phần hồn thiện thêm lý thuyết công nghệ mài Làm sở tài liệu cho nghiên cứu sau Cấu trúc luận văn Luận văn gồm: phần mở đầu bốn chương mục Chương Tổng quan Chương Các thông số cơng nghệ q trình mài phẳng Chương Nghiên cứu ảnh hưởng chiều sâu cắt lượng chạy dao ngang đến độ nhám bề mặt Chương Kết luận kiến nghị CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÀI 1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển công nghệ mài Mài người sử dụng từ lâu Những người Ai cập cổ sử dụng mài để gia công kim loại từ năm 2000 trước công nguyên viên đá đẽo gọt từ kết tủa Năm 1500 Leonardo Devinci thiết kế cỗ máy có nguyên lý giống với máy mài tròn Tuy nhiên phải đến năm 1859 máy mài tròn vạn chế tạo hãng Brown- Shappe Cũng năm này, loạt đá mài có chất dính kết keramíc xuất xưỡng Năm 1891 nhà hoá học tổng hợp cácbit silic Năm 1901 nhà máy Anh, Pháp, Đức bắt đầu sản xuất Côranhđông thường Năm 1910 Côranhđông điện trắng tổng hợp Nhưng phát minh quan trọng, thực làm thay đổi cơng nghệ mài phát minh chất dính kết thuỷ tinh hãng Norton vào năm 1920 Đến năm 1923 chất dính kết Bakelit tổng hợp đưa vào sử dụng Do độ cứng vật liệu gia công ngày cao, nhu cầu sử dụng loại vật liệu mài có độ cứng khả cắt cao dẫn tới việc phát minh đá mài kim cương với chất dính kết kim loại vào năm 1940 Năm 1951 cổng ty General Electric tổng hợp Nitrit Bo lập thể, loại vật liêu mài có độ cứng tương đương kim cương có ưu điểm hẳn chúng khơng bị Graphit hố nhiệt độ cao Bắt đầu từ năm 1980 hãng chế tạo máy công cụ lớn cho đời hệ máy mài điều khiển theo chương trình số đầu tiên, đánh dấu bước phát triển nhảy vọt cơng nghệ mài Các thiết bị mài có trợ giúp hệ thống máy tính, thực q trình gia cơng theo ngun tắc điều khiển tự động, tạo hệ thống mài vạn năng, thông minh đáp ứng tính thay đổi nhanh đòi hỏi cao kỹ thuật gia công đại Do máy mài ngày hoàn thiện, chất lượng đá mài cao, nên phương pháp mài ngày có vị trí quan trọng q trình sản xuất khí Nó phương pháp gia cơng tinh có suất độ xác cao công nghệ gia công cắt gọt 1.1.2 Các nghiên cứu công nghệ gia công phương pháp mài Do vị trí quan trọng cơng nghệ mài q trình gia cơng cắt gọt, nên từ khoa học công nghệ chế tạo máy bắt đầu hình thành, nhà cơng nghệ đặc biệt trọng tới việc nghiên cứu hoàn thiện phương pháp mài Từ năm 1950, số nhà khoa học hàng đầu công nghệ mài giới Maxlốp, Iaserýsin Nga, Backer Mỹ, Brammertz.p, Bruckner K, Solje.E Đức, Muller Anh, Watanabe.K Nhật thực nghiên cứu nhằm tìm hiểu chất vật lý chế hình thành bề mặt mài Các nghiên cứu cho phép xây dựng loạt công thức thực nghiệm để sử dụng cho điều kiện gia công khác Tuy nhiên kết nghiên cứu thời kỳ có tính ứng dụng thấp, độ xác khơng cao Trong năm từ 1960 đến 1970, kỹ thuật điện tử phát triển mạnh, dụng cụ đo ngày hoàn thiện hơn, nên nghiên cứu mài tiến hành rộng có chiều sâu Các cơng trình nghiên cứu rung động mài Petersl người Anh vào năm 1966, Takegama.H người Nhật vào năm 1975 cho phép ghép nối học ứng dụng với công nghệ mài Đặc biệt nghiên cứu nhiệt cắt mài thời gian nghiên cứu mạnh Bắt đầu từ năm 1975 nhu cầu loại vật liệu chịu mòn, có độ cứng cao tăng mạnh nên nghiên cứu ứng dụng đá mài kim cương sản xuất triển khai nhiều nước Các công trình cơng bố tác giả L.L.Misnắpxki, H.B.Nơvíckốp Nga, Emerson.G Mỹ, Griffith Anh, Konig.W Đức Yuhta.T; Kobayashi.A Nhật cho thấy công nghệ mài chuyển sang giai đoạn với việc sử dụng đá mài kim cương cho phép nâng cao đáng kể suất độ xác mài Các nghiên cứu giai đoạn khơng bó gọn nghiên cứu thực nghiệm đơn Một loạt cơng trình nghiên cứu lý thuyết mài mơ hình hóa q trình mài thực Kết nghiên cứu tác giả Samuel.B, Xun Chen, Brian Rowe.W người Mỹ, Katsushi Fututani, Suto.T, Sata.T, Inasaki.I người Nhật, Steffens.K, Konig người Đức A.Gxuxlốp người Nga cho phép nhà chế tạo hãng chế tạo máy công cụ giới cho đời hệ máy mài CNC vào năm 1980 Tại Việt nam, nghiên cứu mài thực từ sớm Trong năm 1970 đến 1985, nhiều chuyên gia nghiên cứu mài đào tạo nước Đông Âu T.S Nguyễn Thế Đạt, T.S Nguyễn Đắc Lộc, T.S Nguyễn Tiến Thọ, ThS Nguyễn Trọng Bình, T.S Đỗ Trọng Hùng ThS Lưu Văn Nhang trường ĐHBK Hà Nội Trong vài năm trở lại đây, nhiều đề tài nghiên cứu mài số trường Đại học lớn nước thực Các cơng trình công bố T.S Trần Minh Đức, Đại học công nghiệp Thái nguyên, T.S Nguyễn Huy Ninh Đại học Bách khoa Hà Nội cho thấy tính đa dạng nghiên cứu công nghệ mài triển khai thực Việt nam a Nghiên cứu chất lượng chi tiết gia công tối ưu hóa thơng số cơng nghệ Đây lĩnh vực tập trung nhiều nghiên cứu gia công phương pháp mài Về chất lượng bề mặt chi tiết gia công, nghiên cứu tập trung vào phân tích ảnh hưởng thơng số cơng nghệ đến độ nhám bề mặt chi tiết Một nghiên cứu lĩnh vực nghiên cứu ảnh hưởng lượng chạy dao dọc Vs đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công loại vật liệu thép SUS304 Ở nội dung này, tác giả nghiên cứu lượng chạy dao dọc ba chế độ cắt khác là: Vw = 9m/p; Vw = 12m/p; Vw = 15m/p; Kết nghiên cứu tác giả đưa hàm biểu diễn ảnh hưởng lượng chạy dao dọc đến độ nhám thép SUS304 Từ so sánh kết kết luận mài thép SUS304 nên sử dụng chế độ cắt mà cụ thể lượng chạy dao dọc để gia cơng thép SUS304 tối ưu [9] Một nghiên cứu khác nghiên cứu ảnh hưởng lượng chạy dao dọc Vw ; vận tốc đá mài V; chiều sâu cắt t đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công loại vật liệu thép SUJ2 Và tác giả sử dụng hai loại đá cắt khác nghiên cứu Đó loại đá cắt sử dụng hạt mài CBN loại đá cắt sử dụng hạt mài phủ Al2O3 Ở nội dung này, tác giả sử dụng thông số công nghệ để nghiên cứu là: Vw = ÷ 20,5m/p; V = 1700 ÷ 1905m/p; t = 0,002 ÷ 0,012mm; Kết nghiên cứu tác giả đưa hàm biểu diễn ảnh hưởng ba thông số Vw, V, t đến độ nhám thép SUJ2 mài hai loại đá khác Từ so sánh kết kết luận mài thép SUJ2 nên dùng loại đá để gia cơng tối ưu [10] b Nghiên cứu đá mài Các nghiên cứu lĩnh vực chủ yếu nâng cao khả cắt gọt đá mài; đánh giá so sánh chất lượng loại đá mài Đáng ý lĩnh vực có đề tài nghiên cứu lĩnh vực mẽ Đó nghiên cứu chế độ công nghệ sửa đá đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công Trong vấn đề nghiên cứu này, tác giả tập trung nghiên cứu cấu tạo đá mài, chất kết dính, topography đá, tác giả lựa chọn thông số công nghệ cho trình sửa đá là: lượng chạy dao dọc Ssd = 0,5 ÷ 1,5 (m/p) chiều sâu cắt tsd = 0,005 ÷ 0,015mm.Tác giả rút hàm quan hệ trình sửa đá với độ nhám chi tiết Và kết luận ảnh hưởng trình sửa đá đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công.[4] Một vấn đề tác giả nghiên cứu q trình mòn đá mài ảnh hưởng tượng mòn đá đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công Trong vấn đề nghiên cứu này, tác giả tiến hành thực nghiệm hai loại vật liệu thép C45 nhiệt luyện gang GX18-36 Bộ thông số công nghệ sử dụng nghiên cứu là: - Chế độ sửa đá, chiều sâu cắt sau hành trình ngang, t = 0,02mm; lượng chạy dao ngang đá Sngđ = 0,5m/ p Loại đầu sửa C9 - Chế độ cắt mài thép: Vs = 47m/s; t = 0,01 ÷ 0,04; Sng = ÷ 8mm/ htk; Vw = 15 ÷ 25m/p - Chế độ cắt mài gang: Vs = 47m/s; t = 0,006 ÷ 0,016; Sng = ÷ 6mm/ htk; Vw = 20 ÷ 25m/p Từ kết thực nghiệm tác giả xác định quan hệ lượng mòn tuyệt đối tương đối đá mài với chế độ cắt; Xác định quan hệ lượng mòn tuyệt đối tương đối đá mài với thời gian mài; Xác định quan hệ lượng mòn tuyệt đối tương đối đá mài với độ nhám bề mặt chi tiết mài Xác định quan hệ mòn lực cắt với thời gian.[11] c Nghiên cứu lực cắt mài Một số nghiên cứu lĩnh vực đưa kết luận ảnh hưởng lực cắt mài đến tuổi bền đá mài Trong vấn đề nghiên cứu này, tác giả sử dụng vật liệu nghiên cứu 10 Nâng cao chất lượng chế tạo đá mài, hoàn thiện kết cấu đá; Nâng cao vận tốc cắt mài Các nghiên cứu nhà khoa học giới khẳng định rằng, phát triển lý thuyết mài không nghiên cứu sở vật lý q trình mòn phá hủy đá mài Do việc nghiên cứu thiết lập mơ hình mơ tả q trình mài dựa sở lý thuyết thực nghiệm có tính thời 1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH MÀI 1.3 ĐÁ MÀI VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐÁ MÀI 1.3.1 Cấu trúc chung đá mài 1.3.2 Kí hiệu đá mài 1.3.3 Vật liệu hạt mài 1.3.4 Chất kết dính 1.4 CÁC SƠ ĐỒ CẮT KHI MÀI PHẲNG 1.4.1 Mài phẳng đá mài mặt đầu 1.4.2 Mài phẳng đá mài hình trụ 1.5 ĐỘNG HỌC Q TRÌNH CẮT KHI MÀI Hình 1.7: Hình dạng lớp cắt hạt mài Trên hình 1.7 mơ hình hình học mơ tả q trình cắt hạt mài Trong trình mài, số lượng hạt mài tham gia đồng thời vào 11 trình cắt lớn Hình dáng hình học số lưỡi cắt hạt mài không xác định phân bố không bề mặt làm việc đá Sau số thơng số mơ hình hình học mơ tả q trình cắt mài 1.5.1 Chiều dài tiếp xúc đá mài phôi 1.5.2 Đường cắt 1.5.3 Chiều dày cắt lớn 1.5.4 Chiều dày thể tích lớp cắt 1.5.5 Hình học bề mặt đá mài 1.5.6 Phoi mài 1.6 ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH MÀI 1.7 NĂNG LƯỢNG TẠO PHOI KHI MÀI 1.8 ỨNG SUẤT DƯ KHI MÀI 1.9 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 Mài trình phức tạp Mặc dù có nhiều cơng trình nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm mài nhiều khía cạnh khác nhau, đến nhiều nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu mài Nghiên cứu tổng quan trình mài nhằm tổng quát hoá nghiên cứu mài liên quan đến nội dung luận văn, đặc điểm mài, đá mài thông số nó, sơ đồ cắt mài, động học động lực học trình mài, ứng suất dư hướng nghiên cứu mài cơng bố Kết qủa nghiên cứu giúp ta có cách nhìn đầy đủ cụ thể nghiền cứu mài, đặc biệt giúp cho việc khẳng định mục tiêu nghiên cứu luận văn thực cần thiết 12 CHƯƠNG CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CỦA Q TRÌNH MÀI PHẲNG 2.1 CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH MÀI 2.1.1 Lực cắt mài 2.1.2 Nhiệt cắt phân bố lượng 2.1.3 Topography đá mài a) Định nghĩa: Tập hợp tất lồi lõm bề mặt đá gọi Topography đá b) Tính chất Topography: - Topography phụ thuộc vào thông số đặc trưng đá mài như: độ cứng, độ hạt, cấp cấu trúc, vật liệu hạt mài, vật liệu chất kết dính.v.v… - Topography phụ thuộc vào điều kiện chế độ công nghệ sửa đá - Topography biến đổi trình mài Sự biến đổi Topography phụ thuộc vào dạng Topography khởi thủy đạt sau sửa đá, vào tải trọng nhiệt tác động hạt mài, chất kết dính, có nghĩa phụ thuộc chế độ công nghệ mài c) Ý nghĩa Topography: Topography đá đặc trưng cho cấu trúc hình học tế vi bề mặt đá mài Đặc điểm hình học dụng cụ mài phức tạp nhiều so với dụng cụ cắt có lưỡi cắt xác định Dụng cụ mài có số lưỡi cắt lớn, hạt mài có hình dạng khác thường không hợp lý, hạt mài phân bố ngẫu nhiên đá mài.v.v… Tất điều làm cho trình nghiên cứu đánh giá Topoghaphy gặp nhiều khó khăn 2.1.4 Ảnh hưởng thơng số đặc trưng đá mài 2.1.5 Ảnh hưởng dụng cụ sửa đá 2.1.6 Ảnh hưởng chế độ cắt sửa đá 2.2 ẢNH HƯỞNG CỦA DUNG DỊCH TƯỚI NGUỘI 2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA VẬN TỐC ĐÁ MÀI 2.4 ẢNH HƯỞNG CỦA LƯỢNG CHẠY DAO 13 2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG Qua việc nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ mài đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công như: vận tốc cắt Vs , lượng chạy dao dọc Vw , lượng chạy dao ngang Sng, chiều sâu cắt t… số yếu tố khác ảnh hưởng đến trình mài độ xác, độ nhám bề mặt chi tiết mài Ta rút số kết luận sau đây: Chất lượng bề mặt chi tiết mài bị tác động nhiều yếu tố Việc khảo sát đánh giá ảnh hưởng tất yếu tố đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công mà cụ thể tác động đến độ nhám chi tiết gia cơng cơng việc khó khăn Bởi tốn mà hàm chất lượng bề mặt chi tiết biến phong phú đa dạng Mỗi yếu tố lại bị ảnh hưởng nhiều yếu tố khác Việc khảo sát ảnh hưởng yếu tố kể đến chất lượng bề mặt chi tiết gia cơng đòi hỏi người nghiên cứu cần có kiến thức tổng quát nhiều ngành khác cần thiết thiết bị thí nghiệm, thiết bị đo cơng nghệ cao thực Do việc nghiên cứu chủ yếu xoay quanh thông số công nghệ là: vận tốc cắt Vs , lượng chạy dao dọc Vw , lượng chạy dao ngang Sng, chiều sâu cắt t… Nhưng chúng thực điều kiện thực nghiệm khác nhau, giá trị công nghệ khác vấn đề mang tính định góp thêm phần vào việc hoàn thiện lý thuyết tổng quát chế độ cắt mài Sử dụng thông số công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết mài độ mòn tương đối độ mòn tuyệt đối đá mài, thay đổi Topography đá mài… để đánh giá chất lượng bề mặt chi tiết mài số thông số xuất trình mài lực cắt, nhiệt cắt… Tuy nhiên điều kiện Việt Nam nói chung việc đo Topography số thơng số cơng nghệ khác việc làm tương đối khó Vì luận văn trình bày ảnh hưởng lượng chạy dao ngang Sng chiều sâu cắt t để khảo sát đánh giá ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công 14 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU SÂU CẮT VÀ LƯỢNG CHẠY DAO NGANG ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT 3.1 MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM 3.1.1 Loại máy Máy mài phẳng: ACRA Sản xuất Nhật Kích thước bàn từ: 300x600 mm Tốc độ quay trục mang đá: 2850 vòng/ phút Tốc độ dịch chuyển dọc bàn máy: Vơ cấp từ 0.1 ÷ 25m/p Tốc độ dịch chuyển ngang bàn máy: Vô cấp từ 0.02 ÷ 15 mm/ HTK Động mang đá: Công suất 2.2KW Động chạy dọc: Công suất 0.7KW Động chạy ngang: Công suất 0.4KW 3.1.2 Vật liệu gia công: Thép C40 Kích thước 30mmx40mmx10mm Thành phần hóa học: Xem bảng 3.1 C Cr Mn P S Si 0,38 - 0,44 < 0,25 0,5 - 0,8 < 0,035 < 0,04 0,17-0,37 Bảng 3.1 Thành phần hóa học vật liệu gia công 3.1.3 Dụng cụ cắt Đá mài Hải Dương Kích thước: Đường kính đường kính ngồi: Ø250mm Đường kính lắp trục Ø25mm Bề rộng đá B = 32mm Kí hiệu đá mài: Sx80TB2G 15 Hình 3.1 Đá mài 3.1.4 Thiết bị đo Máy đo độ nhám Taylor - Hobson Hình 3.2 Máy đo độ nhám Taylor - Hobson 16 Thông số đo được: Ra, Rz 3.1.5 Chế độ cơng nghệ Phần khơng đổi + Số vòng quay trục mang đá: 2850 vòng/ phút + Vận tốc bàn máy theo phương dọc: 15m/ phút + Dung dịch tưới nguội: Dầu emuxi 2.5%, lưu lượng 20 lít/ phút Phần thay đổi + Chiều sâu cắt: t = 0.02 ÷ 0.17 mm + Lượng chạy dao theo phương ngang Sng: 0.05 ÷ 1.5 mm/ HTK 3.2 SƠ ĐỒ QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM Cấu trúc quy hoạch quay gồm có : - Phần trực giao TNT ( k < ) TNR ( k > ) - Thêm 2.k thí nghiệm điểm * - Có n0 thí nghiệm tâm ( n0 có ý nghĩa quan trọng, xác định đặc tính phân bố bề mặt ) Giá trị α n0 với số biến k khác cho bảng : Số yếu tố k Cánh tay đòn α 1,414 1,682 2,378 Số thí Tại nhân n1 16 nghiệm Tại điểm * Tại tâm n0 Tổng cộng 13 (#) : TNR 5(#) 6(#) 7(#) 2,828 2,378 3,333 2,828 32 16 64 32 128 64 10 10 15 12 14 14 10 12 21 14 20 31 52 32 91 53 163 92 k-1 Bảng 3.2 Bảng tra giá trị α n0 với số biến k 17 Ma trận quy hoạch quay bậc với yếu tố TT x0 x1 x2 x1x2 x12 x22 + - - + + + + + - - + + + - + - + + + + + + + + + -1,414 0 + +1,414 0 + - 1,414 0 + +1,414 0 + 0 0 10 + 0 0 11 + 0 0 12 + 0 0 13 + 0 0 Bảng 3.4 Ma trận quy hoạch quay bậc với yếu tố 3.3 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM Q trình tiến hành thí nghiệm thực theo bước sau: Bước 1: Gia công khỏa láng bề mặt chi tiết máy phay vạn Bước 2: Tại mẫu thí nghiệm Pi (i = 1÷ 13) ứng với thơng số cơng nghệ Sng, t cho mẫu, ta tiến hành sửa đá Khoảng khảo sát chế độ công nghệ xác định trình bày phần đầu chương Lặp lại bước cho mẫu lặp lần Bước 3: Tiến hành đo đọc giá trị đo máy đo độ nhám Ghi lại kết đo vào bảng số liệu 18 Hình 3.5 Quá trình gia cơng mẫu thí nghiệm 3.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM Số thí nghiệm cần thực hiện: - Tại nhân: - Tại điểm (*): - Tại tâm: Kết đo 26 mẫu thí nghiệm ứng với 26 chế độ công nghệ mài tổng hợp bảng 3.5 Hình 3.6 Các mẫu thí nghiệm sau gia công 19 STT X0 X1 (t) X2 (Sng) X1X2 X1^2 X2^2 Y1(Ra) Y2(Ra) + 0.05 0.16 0.008 0.0025 0.0256 0.32 0.36 + 0.15 0.16 0.024 0.0225 0.0256 0.18 0.2 + 0.05 0.48 0.024 0.0025 0.2304 0.33 0.31 + 0.15 0.48 0.072 0.0225 0.2304 0.32 0.35 + 0.03 0.32 0.0096 0.0009 0.1024 0.35 0.43 + 0.17 0.32 0.0544 0.0289 0.1024 0.21 0.22 + 0.1 0.094 0.0094 0.01 0.00884 0.19 0.18 + 0.1 0.546 0.0546 0.01 0.29812 0.2 0.21 + 0.1 0.95 0.095 0.01 0.9025 0.21 0.2 10 + 0.1 0.95 0.095 0.01 0.9025 0.18 0.19 11 + 0.1 0.95 0.095 0.01 0.9025 0.22 0.19 12 + 0.1 0.95 0.095 0.01 0.9025 0.21 0.2 13 + 0.1 0.95 0.095 0.01 0.9025 0.22 0.25 Bảng 3.5 Kết thực nghiệm đo độ nhám Ra 3.5 XỬ LÝ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ 3.6 XÂY DỰNG QUAN HỆ GIỮA ĐỘ NHÁM VỚI CHIỀU SÂU CẮT t VÀ LƯỢNG CHẠY DAO NGANG Sng 3.6.1 Xác định mơ hình tốn thực nghiệm 3.6.2 Kiểm tra ý nghĩa tham số mô hình tốn: a Kiểm tra tính đồng phương sai b Tính phương sai tái sinh c Kiểm tra tính có nghĩa hệ số bij Giải phương trình (3.27), ta được: b0 = 0,21108; b1 = -0,04781; b2 = 0,01916; b12 = 0,04125; b11 = 0,058877; Như phương trình quy hồi tạm thời có dạng: Y = f( t, Sng) = 0,21108 - 0,04781x1 + 0,01916x2 + 0,04125x12 + 0,058877𝑥12 (Ra) 3.28 d Kiểm tra tính tương thích phương trình quy hồi: Tính tương thích mơ hình tốn kiểm định theo tiêu chuẩn Fisher Chuẩn Fisher tính theo cơng thức: 𝑆𝑑𝑢 0.0018751 𝐹𝑡 = 𝑆 = 0.00032 = 5.8596235 3.33 𝑡𝑠 20 Tra bảng Fissher với Fbảng(fts, fdu, α) = F(4,5,0.05) = 6.2561 So sánh kết quả, ta thấy: Ft < Fbảng Do vậy, phương trình hồi quy thích hợp Trả biến thực từ biến ảo theo công thức: 𝑆 −0.32 𝑡−0,1 𝑥1 = ; 𝑥2 = 𝑛𝑔 ; 3.34 0,05 0.16 Ta thu phương trình hồi quy biểu diễn mối quan hệ thông số công nghệ (t, Sng) đến độ nhám Ra mài thép Carbon C40 là: Ra = f( t, Sng) = 0,173 - 0,00639t + 0,0019Sng + 0,0002 t.Sng + 0,00015t2 3.35 3.6.3 Kết xử lý số liệu phần mềm Matlap Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn quan hệ Sng t đến Ra Hình 3.8 Bảng tra giá trị Sng t 21 3.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG Kết phương trình hồi quy cho biết quan hệ độ nhám bề mặt chi tiết gia công với chế độ cắt mài thép C40 đá mài S80xTB2G máy mài phẳng Ra = f( t, Sng) = 0,173 - 0,00639t + 0,0019Sng + 0,0002 t.Sng + 0,00015t2 Như hai thông số lượng chạy dao ngang Sng chiều sâu cắt t có ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công mức độ khác Chiều sâu cắt t ảnh hưởng nhiều nhất, lượng chạy dao ngang Sng có ảnh hưởng khơng đáng kể Nhám bề mặt chi tiết mài hình thành chủ yếu vết cào xước chồng lên điểm cắt hạt mài có chiều cao không Về mặt lý thuyết, chiều sâu mài t lớn chiều cao nhô lên mặt đá hạt mài việc thay đổi chiều sâu mài t không làm thay đổi chiều sâu cắt hạt mài Do độ nhám bề mặt khơng đổi Tuy nhiên từ phương trình hồi quy lại cho thấy chiều sâu mài t có ảnh hưởng nhiều đến độ nhám bề mặt chi tiết mài Sở dĩ chiều sâu mài t, tăng cao sinh yếu tố ảnh hưởng khác như: rung động, nhiệt cắt lực cắt … mà lại yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhám bề mặt chi tiết gia cơng Tăng chiều sâu mài rung động tăng, lực cắt tăng, nhiệt cắt tăng đồng thời việc tưới dung dịch trơn nguội vào vùng cắt khó khăn làm cho nhiệt cắt tăng, tăng mức độ biến dạng dẻo lớp kim loại bề mặt kết độ nhám bề mặt gia công tăng Khi chọn chiều sâu cắt bé chiều cao hạt mài lớn chiều sâu cắt t, lúc hạt mài dễ cắt gọt hơn, rung động giảm, nhiệt cắt giảm đồng thời việc tưới dung dịch tưới nguội vào vùng cắt dễ dàng Do nhám bề mặt dễ dàng đạt Nhưng giảm chiều sâu cắt t nhiều làm cho hạt mài không cắt gọt Bây vùng cắt xảy tượng trược làm bề mặt chi tiết bị cào xước dẫn đến độ nhám giảm Từ phương trình hồi quy phân tích tích cho thấy ảnh hưởng chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công 22 ảnh hưởng theo hàm bậc hai Đường parabol thể chọn chiều sâu cắt khoảng từ 0,08 đến 0,12 cho độ nhám tối ưu Vì khoảng độ nhám đạt cực trị tương ứng độ đạt u cầu Còn ngồi khoảng độ nhám cao Tăng lượng chạy dao ngang Sng làm tăng diện tích tiếp xúc đá mài chi tiết gia công điều làm sinh số ảnh hưởng khác lực cắt tăng, nhiệt cắt tăng, việc tưới nguội vào vùng cắt khó khăn hơn Mặt khác, tăng lượng chạy dao ngang làm tăng “xếp chồng” hạt cắt làm độ nhám bề mặt chi tiết tăng Từ phương trình hồi quy phân tích mặt lý thuyết cho thấy ảnh hưởng lượng chạy dao ngang Sng đến độ nhám bề mặt chi tiết gia cơng ảnh hưởng tuyến tính tính Trong phương trình hồi quy ảnh hưởng lượng chạy dao ngang ảnh hưởng hàm bậc Sng đến độ nhám Ra Tức tăng lượng chạy dao ngang Sng nhám bề mặt chi tiết tăng ngược lại Nhưng việc lượng chạy dao ngang Sng phải lựa chọn hợp lý Do tăng lượng chạy dao ngang lớn tác động yếu tố phát sinh trình mài lớn làm giảm chất lượng bề mặt chi tiết mài Trong phương trình quy hồi ta thấy xuất tích hai yếu tố chiều sâu cắt t lượng chạy dao ngang Sng Như thấy ảnh hưởng hai yếu tố q trình mài khơng độc lập mà chúng có mối tác động tương hổ đến nhau, thay đổi yếu tố có ảnh hưởng đến thay đổi yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chi tiết mài Như từ kết thực nghiệm thu so sánh với kết nghiên cứu lý thuyết ta nhận thấy hai kết trùng khớp Qua đó, thêm lần khẳng định trình mài trình phức tạp Tất yếu tố công nghệ mài yếu tố phát sinh q trình mài, dù dù nhiều có tác động trực tiếp hay gián tiếp lên trình mài trực tiếp ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chi tiết mài 23 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A KẾT LUẬN Với nội dung nghiên cứu “Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công máy mài phẳng” qua ba chương, đề tài giải vấn đề sau: Tìm hiểu lịch sử phát triển ngành công nghệ mài, vấn đề nghiên cứu nước nước ngồi Tập trung tìm hiểu ảnh hưởng chế độ cắt đến độ nhám bề mặt mài, lý thuyết sở công nghệ gia công phương pháp mài Từ lựa chọn mơ hình nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng chế độ cắt đến nhám bề mặt với biến (Sng; t) Qua phương pháp thực nghiệm, xác định phương trình mơ tả ảnh hưởng chế độ cắt đến độ nhám bề mặt mài Nêu mối quan hệ ảnh hưởng chế độ cắt (Sng; t) tới độ nhám bề mặt Phương trình mơ tả ảnh hưởng chế độ cắt (Sng; t) tới độ nhám bề mặt với biến ảo: Ra = f( t, Sng) = 0,173 - 0,00639t + 0,0019Sng + 0,0002 t.Sng + 0,00015t2 Giá trị nhám bề mặt đạt nhỏ Ra = 0,1329μm Sng = 0,54mm/ htk t = 0,06mm Kết nghiên cứu xác định điều kiện thực nghiệm định, cụ thể Chưa xét đến yếu tố khác như: mòn đá, tính chất vật liệu gia cơng khác nhau, độ cứng vững hệ thống công nghệ, dung dịch tưới nguội… Do sử dụng kết cần tham khảo số yếu tố có liên quan nêu luận văn 24 B KIẾN NGHỊ Để tiếp tục hoàn thiện nghiên cứu lĩnh vực này, cho cần tiếp tục theo số hướng sau: - Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt mài với đầy đủ thông số (Vs, Vw, Sng , t) đến độ nhám bề mặt, - Nghiên cứu ảnh hưởng việc sử dụng nhiều loại đá cắt khác với nhiều loại vật liệu khác đến độ nhám bề mặt - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng khác như: dung dịch tưới nguội, lực cắt mài, độ cứng vững hệ thống công nghệ… - Tiếp tục nghiên cứu chất vật lý đá mài chế mài mòn đá mài ... dạng nghiên cứu công nghệ mài triển khai thực Việt nam 7 a Nghiên cứu chất lượng chi tiết gia cơng tối ưu hóa thông số công nghệ Đây lĩnh vực tập trung nhiều nghiên cứu gia công phương pháp... pháp mài Về chất lượng bề mặt chi tiết gia công, nghiên cứu tập trung vào phân tích ảnh hưởng thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt chi tiết Một nghiên cứu lĩnh vực nghiên cứu ảnh hưởng lượng chạy... Trên sở đó, tác giả lựa chọn nghiên cứu sâu vấn đề Mài: Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công máy mài phẳng” Mục tiêu nghiên cứu Qua việc xử lý kết