Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoayNghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoayNghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoayNghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoayNghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoayNghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoayNghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoayNghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CƠNG NGHỆ ĐẾN MỊN ĐÁ VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT KHI MÀI ĐỊNH HÌNH RÃNH TRỊN XOAY LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Anh Tuấn NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CƠNG NGHỆ ĐẾN MỊN ĐÁ VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CỦA CHI TIẾT KHI MÀI ĐỊNH HÌNH RÃNH TRỊN XOAY Ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS VŨ TOÀN THẮNG PGS.TS NGUYỄN VIẾT TIẾP Hà Nội – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học riêng Những nội dung, số liệu sử dụng phân tích luận án có nguồn gốc rõ ràng, công bố theo quy định Các kết nghiên cứu luận án tự tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan phù hợp với điều kiện Việt Nam Các kết chưa có tác giả cơng bố nghiên cứu khác Người hướng dẫn khoa học Nghiên cứu sinh LỜI CÁM ƠN Trong trình học tập nghiên cứu tơi nhận nhiều giúp đỡ, góp ý chia sẻ người Lời xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Cơ khí Đặc biệt tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới tập thể Thầy hướng dẫn PGS.TS Vũ Toàn Thắng, PGS.TS Nguyễn Viết Tiếp, Thầy hướng dẫn, bảo tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận án Tơi xin chân thành biết ơn sâu sắc tới Quý Thầy Cô Bộ môn Công nghệ chế tạo máy Bộ mơn Cơ khí Chính xác Quang Học bảo cho tơi ý kiến bổ ích, tạo điều kiện thuận lợi cho học tập nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn anh chị em công tác Bộ môn Công nghệ chế tạo máy Bộ mơn Cơ khí xác Quang Học, tập thể NCS Bộ môn chia sẻ tạo điều kiện giúp Tôi xin chân thành cảm ơn Cơng ty cổ phần Cơ khí Phổ n giúp đỡ tơi q trình thực nghiệm Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp, Ban lãnh đạo Khoa Cơ khí tạo điều kiện chế độ, thời gian, cơng việc giúp tơi hồn thành nhiệm vụ Cuối xin cảm ơn đến gia đình, người thân bạn bè chia sẻ, động viên giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Hà Nội, Ngày … tháng … năm 2018 Tác giả luận án Nguyễn Anh Tuấn MỤC LỤC Trang MỤC LỤC I DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT IV DANH MỤC HÌNH VẼ V DANH MỤC BẢNG BIỂU IX MỞ ĐẦU .1 Lý lựa chọn đề tài luận án Mục đích, đối tượng, phương pháp phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .2 Những đóng góp .3 Cấu trúc luận án .4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÀI ĐỊNH HÌNH 1.1 Đặc điểm chung trình mài định hình 1.2 Các phương pháp mài định hình .8 1.3 Các đại lượng đặc trưng q trình mài định hình rãnh trịn xoay 12 1.4 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 14 1.4.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 15 1.4.2 Tình hình nghiên cứu nước 23 1.5 Xác định nhiệm vụ nghiên cứu luận án .29 KẾT LUẬN CHƯƠNG 30 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CƠNG NGHỆ ĐẾN MỊN ĐÁ VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT KHI MÀI ĐỊNH HÌNH RÃNH TRỊN XOAY 31 2.1 Tổng quan mối quan hệ đại lượng trình mài định hình rãnh tròn xoay .31 2.2 Chất lượng bề mặt chi tiết mài định hình rãnh tròn xoay .31 2.2.1 Các tiêu đánh giá chất lượng bề mặt chi tiết mài định hình rãnh trịn xoay 31 2.2.2 Phân tích ảnh hưởng số yếu tố công nghệ đến độ nhám bề mặt chi tiết mài định hình rãnh trịn xoay 33 2.2.3 Phân tích ảnh hưởng số yếu tố công nghệ đến độ ô van chi tiết mài định hình rãnh trịn xoay 37 I 2.3 Mòn đá tuổi bền đá mài mài định hình rãnh trịn xoay .46 2.3.1 Bản chất chế trình mịn đá mài định hình rãnh trịn xoay .46 2.3.2 Sửa đá mài định hình rãnh trịn xoay .48 2.3.3 Tuổi bền đá mài mài định hình rãnh trịn xoay .50 2.3.4 Ảnh hưởng số yếu tố cơng nghệ đến mịn đá mài định hình rãnh trịn xoay 50 KẾT LUẬN CHƯƠNG 54 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM .55 3.1 Xây dựng mơ hình thực nghiệm 55 3.1.1 Sơ đồ thực nghiệm 55 3.1.2 Các đại lượng đầu vào 56 3.1.3 Các đại lượng đầu 56 3.1.4 Các đại lượng cố định 57 3.1.5 Các đại lượng nhiễu 57 3.2 Điều kiện thực nghiệm .57 3.2.1 Máy mài định hình 57 3.2.2 Phôi thực nghiệm 60 3.2.3 Đá mài .61 3.3 Các thiết bị đo .61 3.4 Thiết kế, chế tạo hệ thống đo khí nén để đo mịn đá mài định hình rãnh lăn vòng ổ bi 63 3.4.1 Nguyên lý phương pháp đo mòn đá hệ đo khí nén .63 3.4.2 Tính tốn thiết kế hệ đầu đo khí nén để đo mịn đá mài định hình rãnh lăn vịng ổ bi 69 3.4.3 Xây dựng đường đặc tính động hệ thống đo khí nén 75 3.4.4 Đặc điểm dòng khí nén xung quanh đá mài quay mài định hình rãnh lăn vịng ổ bi 81 3.4.5 Giải pháp thu nhận xử lý tín hiệu đo để đo trực tuyến độ mịn đá mài mài định hình rãnh lăn vịng ổ bi 83 KẾT LUẬN CHƯƠNG 93 II CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CƠNG NGHỆ ĐẾN MỊN ĐÁ, CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CỦA CHI TIẾT KHI MÀI ĐỊNH HÌNH RÃNH TRÒN XOAY 94 4.1 Xác định phương pháp tiến hành thực nghiệm .94 4.2 Thực nghiệm kiểm chứng khả làm việc hệ thống thí nghiệm 94 4.2.1 Trình tự bước tiến hành thí nghiệm 94 4.2.2 Kết thực nghiệm .97 4.3 Thực nghiệm thăm dò đánh giá ảnh hưởng số yếu tố cơng nghệ đến mịn đá chất lượng bề mặt chi tiết 101 4.4 Thực nghiệm xác định mối quan hệ chế độ công nghệ với mòn đá chất lượng bề mặt chi tiết 106 4.4.1 Xác định mối quan hệ chế độ cơng nghệ lượng mịn đá 108 4.4.2 Xác định mối quan hệ chế độ công nghệ độ nhám bề mặt chi tiết 114 4.4.3 Xác định mối quan hệ chế độ công nghệ độ ô van chi tiết 117 4.5 Ứng dụng giải thuật di truyền để xác định chế độ công nghệ tối ưu thời điểm sửa đá hợp lý 122 4.5.1 Xây dựng toán tối ưu mài định hình rãnh lăn vịng ổ bi 6208 122 4.5.2 Giải toán tối ưu đa mục tiêu mài định hình rãnh lăn vịng ổ bi 6208 máy mài 3MK136B 126 4.6 Ứng dụng kết nghiên cứu đề tài vào thực tiễn sản xuất 131 4.6.1 Thiết kế hệ thống giám sát độ nhám bề mặt chi tiết mài định hình rãnh lăn trịn xoay 131 4.6.2 Thực nghiệm đánh giá khả giám sát độ nhám bề mặt chi tiết hệ thống 135 KẾT LUẬN CHƯƠNG 138 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ HƯỚNG NGHIÊN CỨU .139 TÀI LIỆU THAM KHẢO .140 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 144 PHỤ LỤC …………………………………………………………………………………… III DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải nội dung Đơn vị Vs Tốc độ đá mài m/s Vw Tốc độ chi tiết m/ph ds Đường kính đá mài mm dw Đường kính chi tiết mm Shk Lượng chạy dao hướng kính m/s t Chiều sâu cắt m lc Độ dài cung tiếp xúc mm Ft Lực cắt tiếp tuyến N Fn Lực cắt pháp tuyến N Fa Lực cắt dọc trục N Ra Sai lệch profin trung bình cộng m Hz Lượng mịn đá mài m O Độ ô van m GA Giải thuật di truyền HTCN Hệ thống công nghệ GSTT Giám sát trực tuyến ĐKTN Điều khiển thích nghi NST Nhiễm sắc thể IV DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ mài định hình rãnh lăn vịng vịng ngồi ổ bi cầu Hình 1.2 Bản chất trình cắt đá mài mài định hình Hình 1.3 Phân bố hạt mài bề mặt đá hội tham gia cắt chúng Hình 1.4 Các thơng số hình học lưỡi cắt đá mài Hình 1.5 Sơ đồ biểu diễn ba giai đoạn hình thành phoi mài Hình 1.6 Các chuyển động cắt số phương pháp mài định hình Hình 1.7 Sơ đồ mài định hình rãnh lăn vịng bạc vịng bi cầu Hình 1.8 Sơ đồ mài định hình rãnh lăn vịng bạc ngồi vịng bi cầu 10 Hình 1.9 Sơ đồ mài định hình tiến dao ngang máy mài phẳng 10 Hình 1.10 Sơ đồ mài định hình bề mặt trụ máy mài trịn ngồi 11 Hình 1.11 Sơ đồ mài định hình bề mặt trụ mặt đầu máy mài trịn ngồi 11 Hình 1.12 Sơ đồ lực tác dụng lên phôi mài định hình vơ tâm chi tiết rãnh lăn vịng ổ bi cầu định vị giá đỡ cố định 16 Hình 1.13 Các thơng số đặc trưng mài tiến dao nghiêng máy mài trịn ngồi 17 Hình 1.14 Sơ đồ lực tác động lên phơi mài định hình vơ tâm chi tiết rãnh lăn vòng bạc ổ bi cầu định vị giá đỡ cố định 17 Hình 1.15 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm mài định hình máy mài phẳng để đánh giá khả cắt gọt đá mài CBN 20 Hình 1.16 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thí nghiệm đo diện tích mịn phẳng đá máy ảnh CCD camera 20 Hình 1.17 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm đo mòn đá mài phẳng cách sử dụng micromet khơng khí để đo thay đổi vận tốc luồng khơng khí xung quanh đá mài quay 21 Hình 1.18 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm đo mòn đá mài phẳng cách sử dụng ống Pilot để đo thay đổi vận tốc luồng khơng khí xung quanh đá mài quay 21 Hình 1.19 Sơ đồ nguyên lý đo mịn đá mài phẳng hệ đầu đo khí nén 21 Hình 1.20 Mối quan hệ độ nhám bề mặt chi tiết với thành phần lực tiếp tuyến riêng 22 Hình 1.21 Sơ đồ nguyên lý đo mòn đá đầu đo laze máy mài trịn ngồi 24 Hình 1.22 Đồ thị quan hệ tuổi bền đá mài với chế độ cơng nghệ mài 24 Hình 1.23 Đồ thị quan hệ độ nhám Ra với chế độ công nghệ mài thời điểm t=1 phút 24 Hình 1.24 Sơ đồ nguyên lý kết cấu hệ thống đo mịn đá mài đầu đo khí nén máy mài phẳng 25 Hình 1.25 Hình ảnh hệ thống đo mịn đá mài đầu đo khí nén máy mài phẳng 26 Hình 1.26 Sơ đồ đo lượng mịn đá mài mài phẳng mặt trụ đá 26 Hình 1.27 Hệ thống giám sát mịn đá cảnh báo online giới hạn sửa đá mài phẳng 27 Hình 2.1 Mơ hình tổng qt q trình mài định hình rãnh trịn xoay 31 Hình 2.2 Profin bề mặt chi tiết sau mài định hình 32 Hình 2.3 Ảnh hưởng lượng chạy dao ngang đến độ nhám bề mặt chi tiết mài định hình rãnh trịn xoay 33 V Hình 2.4 Ảnh hưởng thời gian mài tới độ nhám bề mặt 35 Hình 2.5 Ảnh hưởng tốc độ cắt đến đại lượng đặc trưng trình mài kết mài 36 Hình 2.6 Sơ đồ gá đặt mài vô tâm với bước tiến ngang 38 Hình 2.7 Mài định hình vơ tâm hai giá đỡ cố định 41 Hình 2.8 Ảnh hưởng chiều sâu cắt vòng quay đến sai lệch độ tròn mài định hình trịn ngồi 44 Hình 2.9 Ảnh hưởng lượng dư mài độ lệch tâm phôi so với tâm cực từ đến độ ô van độ đa cạnh chi tiết mài định hình vơ tâm giá đỡ 44 Hình 2.10 Ảnh hưởng phương pháp gá đặt phôi số chi tiết mài đến sai lệch độ tròn chi tiết mài định hình 45 Hình 2.11 Các dạng mịn đá mài 47 Hình 2.12 Các lưỡi cắt vết nứt tế vi hình thành sửa đá 48 Hình 2.13 Kết cấu cụm sửa đá mài có biên dạng trịn xoay máy mài định hình đường lăn 3MK136B 49 Hình 2.14 Mối quan hệ lượng mịn đá với thời gian cắt 51 Hình 2.15 Ảnh hưởng tốc độ chạy dao chiều sâu cắt đến đại lượng đặc trưng trình mài định hình 52 Hình 2.16 Thể tích cắt đơn vị thời gian ảnh hưởng đến dạng mòn tốc độ mòn 52 Hình 3.1 Sơ đồ thực nghiệm .55 Hình 3.2 Sơ đồ động học máy mài định hình đường lăn 3MK136B 58 Hình 3.3 Đồ thị chu trình làm việc máy mài định hình đường lăn 3MK136B 59 Hình 3.4 Sơ đồ trình mài 30 chi tiết chu trình máy mài định hình đường lăn 3MK136B 60 Hình 3.5 Bản vẽ thể yêu cầu kỹ thuật nguyên công mài tinh rãnh lăn vòng ổ bi 6208 60 Hình 3.6 Máy đo độ nhám SJ400 61 Hình 3.7 Hình ảnh sơ đồ nguyên lý kết cấu thiết bị kiểu D022 để đo đường kính rãnh lăn khoảng cách từ rãnh lăn đến mặt đầu vòng ổ bi cầu 62 Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý phương pháp đo mịn đá hệ đầu đo khí nén 63 Hình 3.9 Kết cấu mạch khí hệ thống đo khí nén 64 Hình 3.10 Kết cấu mạch điện tương đương với mạch khí hệ thống đo khí nén 64 Hình 3.11 Đường đặc tính chuyển đổi khí nén 67 Hình 3.12 Sơ đồ hệ thống đo khí nén 69 Hình 3.13 Kết cấu đột thắt d1 72 Hình 3.14 Kết cấu đầu đo d2 72 Hình 3.15 Kết cấu hệ đo khí nén 73 Hình 3.16 Sơ đồ hệ thống đo khí nén để đo mòn đá điểm khác biên dạng cung cong làm việc đá mài mài định hình rãnh lăn vịng ổ bi cầu 74 VI ... hưởng số yếu tố cơng nghệ đến độ nhám bề mặt chi tiết mài định hình rãnh trịn xoay 33 2.2.3 Phân tích ảnh hưởng số yếu tố công nghệ đến độ ô van chi tiết mài định hình rãnh tròn xoay ... 4: THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN MÒN ĐÁ, CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CỦA CHI TIẾT KHI MÀI ĐỊNH HÌNH RÃNH TRỊN XOAY 94 4.1 Xác định phương pháp tiến hành thực... ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CƠNG NGHỆ ĐẾN MỊN ĐÁ VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT KHI MÀI ĐỊNH HÌNH RÃNH TRỊN XOAY 31 2.1 Tổng quan mối quan hệ đại lượng trình mài định hình rãnh trịn xoay