Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến chất lượng bề mặt của chi tiết khi mài tròn ngoài

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội Trần đức quý nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết mài tròn Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Mà số: 62.52.04.01 ln ¸n tiÕn sü kü tht ng­êi h­íng dÉn khoa học: PGS.TS Tăng Huy TS Nguyễn Huy Ninh hà nội - 2007 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận án trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả Trần Đức Quý -1- kí hiệu ý nghĩa Ký hiệu Đơn vị az Chiều dày phoi mm a z Chiều dày phoi thực tế mm B Chiều rộng đá mm C ct Mật độ lưỡi cắt tĩnh đơn vị thể tích đá D Đường kính đá mài mm h Chiều cao biên dạng nhám bề mặt mm Chiều cao biên dạng lưỡi cắt mm L Khoảng cách lưỡi cắt động mm l Khoảng cách lưỡi cắt tĩnh mm nđ Tốc độ quay đá v/ph n ct Tốc độ quay chi tiết v/ph Pc Lực cắt tổng mài N Pz Lực thành phần tiếp tuyến N Py Lực thành phần pháp tuyến N Px Lực thành phần theo phương dọc trục N Sd Lượng chạy dao dọc mài m/ph S sđ Lượng chạy dao dọc sửa đá m/ph Ra Chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt àm T Tuổi bền đá Phút t Chiều sâu cắt mài mm t sđ Chiều sâu cắt sửa đá mm U hk Lượng mòn hướng kính àm Vđ Vận tốc cắt đá m/s 1/mm3 -2- Danh mục bảng biểu TT Số bảng Nội dung Trang 1.1 Độ hạt mài phạm vi sử dụng 21 1.2 Thể tích hạt mài phân bố theo cấp cÊu tróc 22 1.3 KÝ hiƯu ®é cøng cđa đá 24 3.1 Kết đo mòn đá sau hành trình 98 4.1 Bảng quy hoạch thực nghiÖm 100 4.2 Sè liÖu thÝ nghiÖm 102 4.3 Phương trình mòn theo thời gian điểm thí nghiệm 104 4.4 Tuổi bền đá điểm thí nghiệm 104 4.5 Bảng Logarit biến thực nghiệm 105 10 4.6 Giá trị tính to¸n cđa c¸c biÕn håi quy thùc nghiƯm 106 11 4.7 Số liệu xử lý kết đo thời điểm = phút 108 12 4.8 Giá trị hồi quy thực nghiệm phương trình hàm 4.19 111 13 4.9 Giá trị hồi quy thực nghiệm phương trình hàm 4.20 111 14 4.10 Giá trị hồi quy thực nghiệm phương trình hàm 4.21 112 15 4.11 HƯ sè lùc c¾t P y /P z øng víi chế độ công nghệ mài theo thời gian 117 -3- Danh mục hình vẽ TT Số hình Nội dung Trang 1.1 Sơ đồ mài tròn 11 1.2 Mô hình trình mài tròn tiến dao dọc 12 1.3 Quá trình tạo phoi mài hạt mài 13 1.4 Sơ đồ mô tả trình tạo phoi hạt mài có bán kính đỉnh cắt p 14 1.5 Cấu trúc đá mài 23 1.6 Sơ đồ tính toán quỹ đạo cắt hạt mài 28 1.7 Chiều dài cung tiếp xúc phương pháp mài 30 1.8 Lưỡi cắt tĩnh lưỡi cắt động 31 1.9 Chiều dày hình dáng phoi 33 10 1.10 Sơ đồ lực cắt mài tròn 33 11 1.11 Mối quan hệ lượng mòn dao với thời gian cắt Tiện 38 12 1.12 Cơ chế mòn đá 40 13 1.13 Các dạng mòn đá mài 41 14 1.14 Hạt mài cắt chịu lực tiếp tuyến lực pháp tuyến 42 15 1.15 Sơ đồ quan hệ trình mài 46 16 2.1 Giản đồ nhấp nhô bề mặt 58 17 2.2 Độ nhám bề mặt phụ thuộc vào chế độ công nghệ 59 18 2.3 Mối quan hệ độ nhám bề mặt tốc độ mài 62 19 2.4 Độ nhấp nhô tế vi bề mặt phụ thuộc vào độ hạt 66 20 2.5 Sơ đồ hình thành sóng bề mặt đá mài 69 -4- 21 2.6 Sơ đồ tạo không đồng có quy luật nhám bề mặt chi tiết mài 69 69 22 2.7 Sự thay đổi chiều cao nhám đỉnh sóng 23 2.8 Biểu đồ biên dạng nhám bề mặt đá mô tả đỉnh sóng 70 24 2.9 Nhám bề mặt làm việc đá mài 72 25 2.10 Mối quan hệ mòn đá tốc độ mòn đá 72 26 2.11 Biên dạng bề mặt đá 77 27 2.12 Topography bề mặt đá biên dạng 2D bề mặt 78 28 3.1 Mô hình thí nghiệm đo lực 81 29 3.2 MÉu ph«i thÝ nghiƯm 82 30 3.3 Máy mài tròn GU-20.25A SHIGIYA 83 31 3.4 Máy đo độ nhám SJ402-Mitutoyo 83 32 3.5 Cấu trúc thân cảm biến phần tử biến dạng 84 33 3.6 Sơ đồ chức chuyển đổi tương tự Sè (ADC) 85 34 3.7 KiĨm nghiƯm chun vÞ cđa phần tử biến dạng sử dụng phần mềm ANSYS 35 3.8 86 Tính toán độ nhạy thiết lập mạch cầu cảm biến đo lực theo phương Y sử dụng phần mềm Transcalc1.11 87 88 36 3.9 Kiểm nghiệm độ nhạy cảm biến theo phương Y 37 3.10 Tính toán độ nhạy thiết lập mạch cầu cảm biến đo lực theo phương Z sử dụng phần mềm Transcalc1.11 88 38 3.11 Kiểm nghiệm độ nhạy cảm biến theo phương Z 89 39 3.12 Mạch cầu điện trở víi tem võa ®o võa tù bï trõ nhiƯt 90 40 3.13 Vị trí dán tem thân cảm biến 91 41 3.14 Sơ đồ chức thiết bị thu thËp tÝn hiƯu tõ c¶m biÕn 91 42 3.15 Hệ thống đo lực ghi liệu tự động máy tính 92 -5- 43 3.16 ảnh hệ thống đo lực máy mài tròn 44 3.17 Kết thí nghiệm đo lực mài hành trình máy mài tròn 45 3.18 3.19 94 Sơ đồ nguyên lý đo mòn đầu đo laze máy mài tròn 46 93 96 Đầu thu phát tín hiệu Laze LD-ZX30V khuyếch đại Ampliphier 97 47 3.20 Giao diện phần mềm SmartMonitor 97 48 3.21 ảnh thiết bị đo mòn máy mài tròn 99 49 4.1 Chương trình đọc liệu 101 50 4.2 Đồ thị quan hệ tuổi bền với chế độ công nghệ mài 107 51 4.3 Đồ thị quan hệ lực cắt P y với chế độ công nghệ mài, thời điểm = phút 52 4.4 Đồ thị quan hệ lực cắt P z với chế độ công nghệ mài, thời điểm = phút 53 4.5 4.6 113 Đồ thị quan hệ độ nhám R a với chế độ công nghệ mài, thời điểm = phút 54 112 113 Đồ thị hệ số lực cắt P y /P z thay đổi theo thời gian mài với chế độ công nghệ mài khác 117 -6- Mở đầu Như biết, bối cảnh cạnh tranh toàn cầu, doanh nghiệp muốn tồn phát triển cần phải đảm bảo yếu tố: Sản phẩm chất lượng cao, giá thành hạ đáp ứng nhanh nhu cầu khách hàng Động lực sản xuất thay đổi theo thời kỳ: từ năm thập kỷ 70-80 kỷ 20 suất lao động, từ thập kỷ 80-90 chất lượng sản phẩm, từ thập kỷ 90-2000 giá thành sản phẩm năm kỷ 21 khả đáp ứng nhanh nhu cầu thị trường Mặc dù thay đổi theo thời gian yếu tố chất lượng sản phẩm then chốt cho thời kỳ Chất lượng sản phẩm chế tạo máy phụ thuộc nhiều vào nguyên công gia công tinh mà mài công nghệ chủ lực Mài phương pháp gia công có vị trí quan trọng gia công khí đặc biệt khí xác, mài tạo chi tiết máy có độ xác cao, chất lượng bề mặt cao, gia công loại vật liệu có tÝnh cao (®é bỊn cao, ®é cøng cao v v ) Mài áp dụng để gia công lần cuối loại chi tiết máy mà áp dụng để gia công thô, nhiều trường hợp bề mặt mài thực mà không qua bước gia công trung gian nước công nghiệp phát triển việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ mài định hình, mài chép hình, mài xác, mài siêu xác vào sản xuất sử dụng dụng rộng rÃi thiếu ngành gia công khí Nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia công vấn đề quan trọng ngành công nghệ chế tạo máy nhằm tạo sản phẩm, máy móc thiết bị đạt độ xác cao, tuổi bền cao đảm bảo hiệu kinh tế kỹ thuật Việc nghiên cứu ứng dụng giải pháp công nghệ phương pháp gia công tinh lần cuối bề mặt chi tiết máy, đồng thời tìm biện pháp công nghệ hoàn thiện nhiệm vụ cấp bách -7- Chất lượng sản phẩm mài mà công nghệ tự động hoá, công nghệ tin học, công nghệ vật liệu phát triển vũ bÃo,sự phát triển ngành công nghệ ảnh hưởng lớn đến việc đảm bảo chất lượng sản phẩm mài Trước mài xong biết kết ngày người ta dự đoán, dự báo chí điều khiển thông số công nghệ để tạo kết mài mong muốn Hiện nay, xu hội nhập khu vực giới sản phẩm khí Việt Nam phải vươn lên đạt tiêu chất lượng khu vực quốc tế, việc nghiên cứu ứng dụng kết công nghệ mài để góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm khí vấn đề cấp thiết Để giải vấn đề cho việc đảm bảo chất lượng sản phẩm mài, đề tài luận án Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết mài tròn nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết mài, nghiên cứu mòn đá mài, lực mài Đây yếu tố cần thiết tiền đề để dựa vào mòn đá, lực mài để điểu khiển thích nghi trình mài đạt chất lượng cần thiết Mục đích đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ (s d ,t) trình mòn đá mài đến nhám bề mặt chi tiết gia công máy mài tròn Xây dựng mối quan hệ hàm số chế độ cắt (s d ,t) với độ nhám bề mặt chi tiết gia công, lực mài tuổi bền đá mài mài tròn Nội dung nghiên cứu: + Nghiên cứu tổng quan mài: Nghiên cứu sở lý thuyết mài vấn đề công nghệ mài; ảnh hưởng yếu tố công nghệ, trình mòn đá mài đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công máy mài tròn -8- + Nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời thông số công nghệ chiều sâu cắt t lượng chạy dao dọc s d tới chất lượng bề mặt chi tiết gia công theo thời gian mài Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ (s d , t) trình mòn đá đến độ nhám bề mặt gia công thép 45 sau nhiệt luyện đá mài K25CM2x305x50x127 máy mài tròn Phương pháp nghiên cứu: nghiên cứu tổng quan tài liệu, nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, nghiên cứu xử lý kết thí nghiệm thiết bị đo đại phần mềm chuyên dụng ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: + Dùng nghiên cứu thực nghiệm để làm sáng tỏ quy luật lý trình mài, góp phần xây dựng sở lý thuyết mài + Đánh giá ảnh hưởng yếu tố công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công mài tròn ngoài, điều kiện công nghệ cụ thể Xây dựng mèi quan hƯ to¸n häc vỊ c¸c u tè cđa chất lượng bề mặt với thông số công nghệ gia công + Việc thiết kế, tính toán kiểm nghiệm 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 + Kết nghiên cứu dùng làm tài liệu tham khảo cho giảng dạy, nghiên cứu, ứng dụng sản xuất cở sở lý thuyết cho nghiên cøu tiÕp theo Néi dung ln ¸n: KÕt cÊu cđa luận án gồm chương phần kết luận chung: Chương Giới thiệu tổng quan tài liệu trình mài Chương ảnh hưởng yếu tố công nghệ tới chất lượng bề mặt chi tiết mµi ... yếu tố công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết mài tròn nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết mài, nghiên cứu mòn đá mài, lực mài Đây yếu tố cần thiết tiền đề... nghệ mài; ảnh hưởng yếu tố công nghệ, trình mòn đá mài đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công máy mài tròn -8- + Nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời thông số công nghệ chi? ??u... hàm số chế độ cắt (s d ,t) với độ nhám bề mặt chi tiết gia công, lực mài tuổi bền đá mài mài tròn Nội dung nghiên cứu: + Nghiên cứu tổng quan mài: Nghiên cứu sở lý thuyết mài vấn đề công nghệ mài;