Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sửa đá tới độ nhám bề mặt khi mài thép c45 thường hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN TRỌNG MAI NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ SỬA ĐÁ TỚI ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI MÀI THÉP C45 THƢỜNG HỐ Chun ngành: CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN TRỌNG HIẾU Hà Nội 11– Năm 2010 11 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa có tác giả cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn 22 CC K HIU CHNH Ký hiu ý nghĩa Đơn vị ChiỊu dµy phoi mm ChiỊu dµy phoi thùc tÕ mm B Chiều rộng đá mm Cct Mật độ l-ỡi cắt tĩnh đơn vị thể tích đá D Đ-ờng kính đá mài mm h Chiều cao biên dạng nhám bề mặt mm Chiều cao biên dạng l-ỡi cắt mm L Khoảng cách l-ỡi cắt động mm l Khoảng cách l-ỡi cắt tĩnh mm nđ Tốc độ quay đá v/ph nct Tốc ®é quay cđa chi tiÕt v/ph Pc Lùc c¾t tỉng mài N Pz Lực thành phần tiếp tuyến N Py Lực thành phần pháp tuyến N Px Lực thành phần theo ph-ơng dọc trục N Sd L-ợng chạy dao dọc mài Sn L-ợng chạy dao ngang mài Svg L-ợng chạy dao vòng m/p Ssđ L-ợng chạy dao dọc sửa đá m/p Ra Chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt m T Tuổi bền đá Phút t Chiều sâu cắt mài mm tsđ Chiều sâu cắt sửa đá mm Uhk L-ợng mòn h-ớng kính m Vđ Vận tốc đá m/s Vp Vận tốc ph«i m/s az a’z 33 1/mm3 m/p mm/htk DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Số bảng Nội dung Trang Bảng 1.1 Độ hạt mài phạm vi sử dụng 44 Bảng 1.2 Thể tích hạt mài phân bố theo cấp cấu trúc 46 Bảng 1.3 Kí hiệu độ cứng đá mài 47 Bảng 4.1 Bảng tổng hợp số liệu thí nghiệm 88 Bảng 4.2 Bảng Logarit biến thực nghiệm 89 Bảng 4.3 Bảng Logarit biến thực nghiệm 90 Bảng 4.4 Giá trị hồi quy thực nghiệm phƣơng 92 trình hàm 4.6 Bảng 4.5 Giá trị hồi quy thực nghiệm phƣơng trình hàm 4.10 44 92 Ghi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ-ĐỒ THỊ STT Số hình Nội dung Trang Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 13 14 16 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 1.12 Hình 1.13 Hình 1.14 Hình 1.15 Hình 1.16 Hình 1.17 Hình 1.18 Hình 1.19 20 21 Hình 1.20 Hình 1.21 22 23 24 Hình 1.22 Hình 1.23 Hình 1.24 25 Hình 1.25 Mài phẳng đá mài trụ Sơ đồ mài trịn ngồi Sơ đồ mơ tả quan hệ thơng số vào-ra q trình mài Q trình tạo phoi mài hạt mài Sơ đồ mô tả q trình tạo phoi hạt mài có bán kính đỉnh cắt  Các loại phoi mài Vật liệu bị cày xƣớc bề mặt mài Sự xâm nhập hạt mài vào vật liệu chi tiết qua vùng mài Biểu đồ mô tả lƣợng riêng trình mài đơn vị chiều rộng đá mài với chiều sâu lớn Sơ đồ tính tốn quỹ đạo cắt hạt mài Chiều dài cung tiếp xúc phƣơng pháp mài Lƣỡi cắt tĩnh lƣỡi cắt động Chiều dày hình dáng phoi Sơ đồ lực cắt mài tròn Giản đồ nhấp nhơ bề mặt Sự hình thành độ nhám bề mặt ảnh SEM bề mặt mài Hình dạng tế vi số loại vật liệu hạt mài Hình dạng hạt mài kim cƣơng với tỉ lệ chất phủ Nikel khác Hình dạng tế vi hạt mài Si3N4 phủ Nickel Hạt mài Si3N4 không đƣợc phủ Nickel (a) đƣợc phủ Nickel (b) Sự biến đổi lƣỡi cắt hạt mài Si3N4 Các hạt mài Cácbít Vơnfram đƣợc phủ bạc Các tính chất lý số loại vật liệu hạt mài thông dụng Cấu trúc đá mài 55 17 18 19 20 20 21 22 23 25 26 27 32 32 33 39 40 40 41 41 42 42 46 Ghi 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 Hình 1.26 Ký hiệu đá mài với hạt mài ơxít nhơm các-bít Silic theo tiêu chuẩn Mỹ Hình 1.27 Cơ chế mịn đá Hình 1.28 Các dạng mịn đá mài Hình 1.29 Mơ hình truyền nhiệt q trình mài Hình 1.30 Mơ hình nhiệt cắt q trình mài Hình 1.31 Ảnh hƣởng tốc độ chi tiết độ tăng nhiệt độ bề mặt mài Hình 1.32 Ảnh hƣởng chiều sâu mài độ tăng nhiệt độ bề mặt mài Hình 1.33 Thiết bị đo nhiệt mài Hình 2.1 Giản đồ nhấp nhơ bề mặt Hình 2.2 Sự hình thành độ nhám bề mặt Hình 2.3 ảnh SEM bề mặt mài Hình 2.4 Một số dụng cụ sửa đá kim cƣơng Hình 2.5 Phân loại dụng cụ sửa đá kim cƣơng Hình 2.6 Sửa đá bút chì kim cƣơng Hình 2.7 Sơ đồ lực cắt sửa đá Hình 2.8 Ảnh hƣởng chiều sâu sửa đá tsd đến nhiệt độ sửa đá Hình 2.9 Biên dạng bề mặt đá Hình 2.10 Topography bề mặt đá biên dạng 2D bề mặt Hình 2.11 Sự biến đổi Topography phụ thuộc vào dạng Topography khởi thủy tải trọng mài Hình 2.12 Ảnh hƣởng dụng cụ sửa đá đến chiều cao biên dạng Hình 2.13 Ảnh hƣởng Ssd sửa đá đến Topography Hình 3.1 Mơ hình thí nghiệm Hình 3.2 Mẫu phơi thí nghiệm Hình 4.1 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm ma trận thực nghiệm Hình 4.2 Đồ thị quan hệ độ nhám Ra bề mặt với thống số chế độ sửa đá Ssd , tsd có dạng sau: Hình 4.3 Đồ thị quan hệ độ nhám Rz bề mặt với thống số chế độ sửa đá Ssd , tsd có dạng sau 66 51 52 53 54 55 56 56 57 62 62 63 66 67 68 70 71 74 75 76 78 79 82 83 85 93 93 MỤC LỤC Trang phụ bìa 01 Lời cam đoan 02 Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt 03 Danh mục bảng 04 Danh mục hình vẽ, đồ thị 05 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài 10 Mục đích, đối tƣợng, nội dung phƣơng pháp nghiên cứu 11 2.1 Mục đích đề tài 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu 2.3 Nội dung nghiên cứu 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa đề tài 12 3.1 Ý nghĩa khoa học: 3.2 Ý nghĩa thực tiễn: CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÀI 1.1 Đặc điểm trình mài 1.2 Qúa trình tạo phoi mài 13 1.3 Động học trình mài 16 1.3.1 Quỹ đạo cắt hạt mài 1.3.2 Chiều dài cung tiếp xúc 1.3.3 Lƣỡi cắt 1.3.4 Chiều dày lớp cắt 1.4 Động lực học trình mài 27 1.4.1 Lực cắt mài 27 1.4.2 Phƣơng trình để xác định lực cắt 29 1.4.3 Xác định lực cắt thực nghiệm 28 1.4.4 Rung động mài 30 77 1.5 Chất lƣợng bề mặt chi tiết sau mài 31 1.5.1 Độ nhám bề mặt mài 31 1.5.2 Độ sóng bề mặt yếu tố ảnh hƣởng tới độ sóng bề mặt 34 1.5.3 Biến đổi cấu trúc lớp bề mặt kim loại mài 35 1.5.3.1 Biến dạng dẻo mài 1.5.3.2 Ứng suất dƣ lớp bề mặt 1.6 Cấu tạo đá mài 37 1.6.1 Vật liệu hạt mài 37 1.6.2 Vật liệu dính kết 42 1.6.3 Độ hạt đá mài 43 1.6.4 Cấu trúc đá mài 44 1.6.5 Độ cứng đá mài 46 1.6.6 Ký hiệu đá mài 48 1.6.7 Sự mài mòn hạt mài 51 1.7 Nhiệt cắt mài 53 1.7.1 Đặc điểm nhiệt cắt q trình mài: 53 1.7.2 Phân tích truyền nhiệt trình mài 54 1.7.3 Các hƣ hỏng nhiệt mài 58 1.7.4 Một số phƣơng pháp làm mát trình mài 58 1.8 Sửa đá mài 59 1.9 Các nghiên cứu mài 59 1.10 Giới hạn vấn đề nghiên cứu 60 CHƢƠNG 2: ĐỘ NHÁM BỀ MẶT MÀI THÉP C45 THƢỜNG HĨA VÀ CƠNG NGHỆ SỬA ĐÁ MÀI 2.1 Độ nhám bề mặt yếu tố ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt 61 2.2 Các phƣơng pháp đánh giá độ nhám bề mặt 64 2.3 Sửa đá mài 65 2.3.1 Dụng cụ sửa đá 65 2.3.2 Động lực học trình sửa đá 69 88 2.3.3 Topography đá mài 72 2.4 Kết luận chƣơng 80 Chƣơng 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM 3.1 Mơ hình thí nghiệm 82 3.1.1 Đặt vấn đề 3.1.2 Mơ hình thí nghiệm 3.1.3 Các thông số công nghệ hệ thống 3.1.4 Thiết bị đo nhám: 3.2 Kết luận 84 Chƣơng 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ 4.1 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm 85 4.2 Phƣơng pháp tiến hành thực nghiệm 85 4.2.1 Phƣơng pháp tiến hành thí nghiệm 4.2.2 Số liệu thí nghiệm 4.3 Xử lý số liệu thảo luận kết 86 4.3.1 Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm 4.3.2 Xử lý kết thí nghiệm với thép C45 thƣờng hóa 4.4 Thảo luận kết 94 4.5 Kết luận chƣơng 94 KẾT LUẬN CHUNG 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 99 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Gia cơng tinh giai đoạn quan trọng trình cơng nghệ gia cơng sản phẩm khí Gia cơng tinh cho phép đáp ứng địi hỏi chất lƣợng ngày cao loại máy thiết bị đại Vì vậy, ngồi biện pháp nhƣ sử dụng vật liệu mới, thiết kế kết cấu tối ƣu, việc nghiên cứu hồn thiện phƣơng pháp gia cơng tinh có ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật to lớn Mài phƣơng pháp gia công tinh cắt gọt thơng dụng Mài có nhiều ƣu điểm so với phƣơng pháp gia công cắt gọt khác Mài cho phép gia công với lƣợng dƣ nhỏ (đến vài m), lực cắt không lớn, yêu cầu vận tốc chi tiết không cao, điều chỉnh gá đặt vật mài đơn giản, không tốn nhiều thời gian, có khả thay đổi chế độ cắt q trình gia cơng Tuy vậy, mài q trình phức tạp, cịn nhiều vấn đề phải nghiên cứu Các thông số chất lƣợng đặc trƣng trình mài phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ đặc tính đá mài, tính chất vật liệu gia cơng, chất bơi trơn làm mát, độ xác độ cứng vững máy, chế độ mài chế độ sửa đá Quan hệ thông số chất lƣợng trình mài với yếu tố ảnh hƣởng phức tạp, khó xác định khơng ổn định theo thời gian Quy luật thay đổi tác động qua lại chúng phụ thuộc nhiều vào điều kiện gia cơng tình trạng cụ thể máy Việc chọn đá mài phù hợp để đạt độ xác gia cơng theo u cầu phụ thuộc vào vật liệu gia cơng, điều có nghĩa là: ứng với loại vật liệu khác ta phải lựa chọn loại đá mài phù hợp Đối với loại vật liệu cứng ta nên chọn đá mài “mềm” để tăng khả năng suất cắt gọt độ nhẵn bóng nhờ chế “tự làm sắc” đá mài Và ngƣợc lại: vật liệu mềm ta nên chọn đá mài “cứng” để tăng suất cắt gọt chống bám dính nên bề mặt đá mài vật liệu mài Mặt khác, sau thời gian mài định ứng với tuổi bền đá mài, đá bị mòn, độ nhám bề mặt tăng, xuất loại dao động, khả cắt đá 1100 3.1.3 Các thông số công nghệ hệ thống 3.1.3.1 Máy Máy mài trịn ngồi 3Ƃ153 với thơng số cơng nghệ sau: - Đƣờng kính lớn chi tiết gia công: 140 mm - Chiều dài lớn chi tiết gia cơng: 450 mm - Cơn mc ụ trƣớc ụ sau: NO - Kích thƣớc đá: 450 x 50 x 203 - Tốc độ quay trục đá: 1260 vg/ph - Tốc độ dịch chuyển dọc bàn máy: Vơ cấp 0,1 ÷ m/ph - Dịch chuyển ngang ụ đá sau vạch chia: 0,0025 mm/vạch - Tốc độ quay chi tiết: Vô cấp 80 ÷ 800 vg/ph - Cơng suất động quay đá: 5,5 KW 3.1.3.2 Đá mài Sử dụng đá mài CHLB Nga sản xuất có ký hiệu: 24A 40П CM1 K5 A- П П 400.203.35 m/s 3.1.3.3 Dụng cụ sửa đá Sử dụng đầu sửa đá kim cƣơng loại hạt có ký hiệu 88 – C6 – 8960 CHLB Nga sản xuất 3.1.3.4 Chi tiết gia công 270 220 -0,02 Ø45 Ø30 -0,02 50 1,25 Hình 3.2 Mẫu phơi thí nghiệm 8833 - Vật liệu chi tiết gia cơng: Thép C45 thƣờng hố đạt độ cứng HRC=20÷22 3.1.3.5 Phƣơng pháp mài: Mài có tâm chạy dao dọc với chế độ cắt không đổi: Vd = 35 m/s; nct = 160vg/ph; Sd = m/ph ; Sn = 0,01 mm/htđ 3.1.4 Thiết bị đo nhám: Máy đo Hommel Tester T1OOO ( CHLB Đức) Máy Mitsutoys SJ-201 (Nhật Banr0 Các thông số kỹ thuật bản: - Hiển thị LCD Tiêu chuẩn DIN, ISO, JIS, ANSI - Thông số đo đƣợc: Ra , Rz , Rt , Rq , Rp, Ry , R3z … - Độ phân giải: 0,32µm/300 µm; 0,08 µm/75 µm; 0,04 µm/9,4 µm - Bộ chuyển đổi A/D: RS – 232 - Phần mềm điều khiển sử lý số liệu MS TAT w32 4.0 3.2 Kết luận - Đã xây dựng đƣợc hệ thống thí nghiệm đáp ứng đƣợc nhu cầu cần nghiên cứu - Sử dụng hệ thống đo nhấp nhô tế vi bề mặt đạt yêu cầu kỹ thuật - Hệ thống làm việc ổn định, đảm bảo độ xác, độ tin cậy - Sử dụng tin học nhƣ công cụ hữu hiệu việc đo lƣờng, lƣu trữ xử lý thực nghiệm 8844 Chƣơng 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ 4.1 Sơ đồ quy hoạch thƣc nghiệm Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm, ma trạn thực nghiêm với thông số thay đổi đƣợc thể hình 4.1 Phƣơng trình quan hệ độ nhám bề mặt Ra Rz với thông số chế độ sửa đá: Ssd , tsd có dạng nhƣ phƣơng trình 4.1 [11] Ra (z) = f(Ssd ,tsd) (4.1) Ssd (m/ph) 1,5 + 1,0 P5 P6 P1 P4 0,5 - P2 P3 0,005 + 0,01 0,015 t sd(mm/htd) Ma trận thưc nghiệm Điểm thí nghiệm Ssd (m/ph tsd (mm/htđ) P1 (0) 1,0 (+) 0,015 P2 (-) 0,5 (+) 0,015 P3 (-) 0,5 (0) 0,010 P4 (0) 1,0 (-) 0,005 P5 (+) 1,5 (-) 0,005 P6 (+) 1,5 (0) 0,010 Hình 4.1 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm ma trận thực nghiệm 4.2 Phƣơng pháp tiến hành thí nghiệm 4.2.1 Phƣơng pháp tiến hành thí nghiệm Q trình tiến hành thí nghiệm đƣợc thực theo bƣớc sau: Bƣớc 1: Tại điểm thí nghiệm Pi ( i = 1,6 ) ứng với thông số công nghệ sửa đá Ssd , tsd ta tiến hành sửa đá Khoảng khảo sát trị số Ssd , tsd nhƣ 8855 hình (4.1) Khoảng khảo sát chế độ công nghệ sửa đá Ssd , tsd đƣợc xác định dựa sở: - Lý thuyết: vào điều kiện công nghệ cụ thể nhƣ đá mài (độ hạt, độ cứng, vật liệu hạt mài…), theo sổ tay mài xác định đƣợc khoảng khảo sát - Thực nghiệm: với HTCN cụ thể nhƣ sơ đồ thí nghiệm, ta tiến hành thí nghiệm thăm dị để tìm miền giới hạn khảo sát Kết cụ thể vể miền khảo sát trị số Ssd , tsd điểm thí nghiệm cho bảng ma trận thí nghiệm hình 4.1 Bƣớc 2: Tiến hành mài trịn ngồi chay dao dọc với chế độ công nghệ mài không đổi (Vd = 35 m/s ; nct = 160 v/ph ; Ssd = m/ph ; Sn=0,01 mm/htđ) đo đủ số điểm thí nghiệm cần thiết Trong trình mài tiến hành đo độ nhám bề mặt Ra Rz Số liệu thí nghiệm đƣợc ghi lƣu trữ modul Write 00 (hình 3.6a) Để giảm số lần đô nhấp nhô tế vi bề mặt nhƣng đảm bảo độ tin cậy cần thiết ta tiến hành đo nhấp nhô tế vi bề mặt Ra Rz sau hành trình đơn (gọi chu trình mài) Mỗi chu trình mài 85 giây Bƣớc 3: Đọc liệu thí nghiệm từ Modul Write 00 - Quá trình nghiên cứu xác quan hệ độ nhám với thông số công nghệ sửa đá mài thép C45 thƣờng hoá đạt độ cứng HRC = 20÷22 đá mài 24A 40П CM1 K5 A- П П 400.203.35 m/s 4.2.2 Số liệu thí nghiệm Kết đo điểm thí nghiệm (ứng với chế độ cơng nghệ sửa đá) đƣợc tính tốn tổng hợp bảng từ bảng 4.1 đến bảng 4.5 phụ lục 4.3 Xử lý số liệu thực nghiệm thảo luận kết 4.3.1 Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm Bƣớc 1: Tại điểm thí nghiệm Pi ( i = 1,6 ), ta tiến hành đo thông số đặc trƣng nhám bề mặt Ra , Rz với thông số chế độ sửa đá Ssd , tsd nhƣ sơ đồ quy hoạch thực nghiệm Xây dựng đồ thị hàm số Ra(z)= f (Ssd , tsd ) 8866 Bƣớc 2: Từ giá trị Ra , Rz xác định đƣợc bƣớc 1, đƣa vào sơ đồ quy hoạch thực nghiệm (hình 4.1) xác định đƣợc quan hệ Ra , Rz nhám bề mặt với chế độ công nghệ sửa đá Ssd , tsd : Ra(z)= f (Ssd , tsd ) (4.2) Phƣơng trình (4.2) kết luận văn 4.3.2 Xử lý kết thí nghiệm với thép C45 thƣờng hóa  Quan hệ độ nhám Ra bề mặt với thống số chế độ sửa đá có dạng Ra = A3 (4.3) Lấy logarit vế ta có: log Ra = A2.log Ssd + A4.log tsd + logA3 (4.4) log Ra = y; log Ssd =x1 ; log tsd = x2 ; logA3 = b0 ; A2=b1 ; A4 =b2 Suy ra: y=b0 +b1.x1 +b2.x2 (4.5) Trong phƣơng trình (4.5): y, x1 , x2 biết Vấn đề toán quy hoạch thực nghiệm xác định hệ số b0 , b1 , b2 Giải (4.5) phƣơng pháp ma trận ta có: [X].[B]=[Y]  [X]T.[X].[B]= [X]T.[Y] Đặt [M] = [X]T.[X], suy ta có nghiệm hệ [B]=[M]-1 [X]T.[Y] Trong ma trận 1 x11 x1j    1 x21 x2j [X ]   ;   1 x3j   x31  8877 y   1 b0  y    [Y ]    ; [ B ]  b1        b2   yj   Bảng 4.1 Bảng tổng hợp số liệu thí nghiệm Điểm P1 Điểm P2 Điểm P3 Điểm P4 Điểm P5 Điểm P6 Ra Rz Ra Rz Ra Rz Ra Rz Ra Rz Ra Rz (μm) (μm) (μm) (μm) (μm) (μm) (μm) (μm) (μm) (μm) (μm) (μm) 1.18 8.39 1.14 8.39 1.15 8.32 1.06 7.64 1.22 8.49 1.11 7.70 1.17 8.35 1.17 8.63 1.16 8.31 1.16 7.55 1.27 8.33 1.14 7.23 1.21 9.03 1.16 8.60 1.20 8.19 1.72 7.62 1.21 8.20 1.08 7.14 1.19 8.21 1.13 8.19 1.09 7.68 1.10 7.87 1.26 8.59 1.11 7.38 1.08 7.67 1.06 7.62 1.09 8.09 1.04 7.72 1.16 7.89 1.03 7.16 1.04 7.31 1.04 7.52 1.06 7.97 1.11 7.74 1.16 7.93 1.01 7.02 0.99 7.00 1.06 7.63 1.01 7.43 1.05 7.17 1.14 7.94 0.98 6.77 0.98 6.87 1.05 7.73 0.99 7.67 1.08 7.69 1.12 7.68 0.99 6.83 1.00 7.09 1.00 7.28 1.01 7.70 1.07 7.65 1.12 7.19 0.93 6.37 10 0.99 7.07 1.03 7.34 1.02 7.59 1.16 8.05 1.11 7.11 0.92 6.65 11 1.01 7.74 0.97 7.52 1.07 7.85 1.00 7.45 1.08 7.25 0.94 6.62 12 1.00 6.96 0.95 7.39 1.01 7.93 1.01 7.69 1.07 7.23 0.99 6.69 13 1.04 8.13 0.94 7.02 1.00 7.56 0.97 7.48 1.07 7.46 1.02 6.64 14 1.01 7.82 0.95 6.96 1.02 7.44 0.98 7.66 1.06 7.33 1.00 7.02 15 0.98 7.16 0.98 7.70 0.99 7.38 0.96 6.38 0.95 6.62 0.93 6.87 16 0.95 6.89 0.99 7.36 1.00 7.41 0.98 6.96 0.97 6.71 0.95 6.86 17 0.95 7.51 0.82 7.28 0.98 7.28 1.12 7.66 1.00 6.84 1.01 7.10 18 0.96 7.36 0.94 7.14 1.01 7.45 1.22 8.36 1.01 6.93 1.00 7.28 19 0.93 6.71 0.92 6.85 0.88 6.87 1.25 7.64 1.00 6.95 1.05 6.95 20 0.92 6.68 0.93 7.28 0.99 6.94 1.04 7.18 21 0.91 6.49 0.96 6.09 1.05 7.18 22 0.88 6.32 0.93 5.97 1.12 7.30 23 0.95 7.04 1.00 7.15 1.13 6.63 24 0.95 7.04 0.99 7.10 1.07 7.30 25 0.95 7.04 0.94 6.47 1.08 7.31 26 0.95 7.04 1.08 7.4 27 0.95 7.04 1.1 7.44 28 0.95 7.04 1.07 6.95 29 1.14 7.63 30 1.05 7.06 TT 8888 Bảng 4.2 Bảng Logarit biến thực nghiệm TT X1 X2 Ssd tsd (m/ph) (mm/htđ) (μm) 0,015 +1 1,0 -1 +1 0,5 log(Ssd) log(tsd) log 1,01 -1,824 0,004 0,015 1,02 -0,301 -1,824 0,008 a a -1 0,5 0,010 1,04 -0,301 -2 0,017 -1 1,0 0,005 1,07 -2,301 0,030 +1 -1 1,5 0,005 1,07 0,176 -2,301 0,028 +1 1,5 0,010 1,04 0,176 -2 0,012 Thay số ta có ma trận ; Sử dụng phần mềm Maple 12 giải hệ ta có nghiệm  Ra= 0,8055 (4.6)  Quan hệ độ nhám Rz bề mặt với thống số chế độ sửa đá có dạng: Rz = A3 (4.7) Lấy logarit vế ta có: log Rz = A2.log Ssd + A4.log tsd + logA3 (4.8) log Rz= y; log Ssd =x1 ; log tsd = x2 ; logA3 = b0 ; A2=b1 ; A4 =b2 Suy ra: y=b0 +b1.x1 +b2.x2 8899 (4.9) Trong phƣơng trình (4.9): y, x1 , x2 biết Vấn đề toán quy hoạch thực nghiệm xác định hệ số b0 , b1 , b2 Giải (4.9) phƣơng pháp ma trận [X].[B]=[Y]  [X]T.[X].[B]= [X]T.[Y] ta có: Đặt [M] = [X]T.[X], suy ta có nghiệm hệ [B]=[M]-1 [X]T.[Y] Trong ma trận 1 x11 x1j    1 x21 x2j [X ]   ;   1 x3j   x31  y   1 b0  y    [Y ]    ; [ B ]  b1        b2   yj   Bảng 4.3 Bảng Logarit biến thực nghiệm TT X1 X2 Ssd tsd (m/ph) (mm/htđ) (μm) 0,015 +1 1,0 -1 +1 0,5 log(Ssd) log(tsd) log 7,16 -1,824 0,855 0,015 7,57 -0,301 -1,824 0,879 z z -1 0,5 0,010 7,72 -0,301 -2 0,887 -1 1,0 0,005 7,54 -2,301 8,877 +1 -1 1,5 0,005 7,29 0,176 -2,301 0,863 +1 1,5 0,010 7,06 0,176 -2 8,849 Thay số ta có ma trận ; 9900 Sử dụng phần mềm Maple 12 giải hệ ta có nghiệm  Rz= 5,8988 (4.10) - Đánh giá độ tin cậy hàm hồi quy thực nghiệm:(4.6 ) (4.10) * Mơ hình tốn học: Ta có độ tin cậy hàm phi tuyến:  y2  Trong đó: r ^   y  y2 y (4.11) n ^2 ^ n  ( y i  y) ,  y   ( y i  y i ) n  i 1 n  i 1 n: Số thí nghiệm, yi: Giá trị thí nghiệm, ^ y i : Giá trị hàm hồi quy thực nghiệm, yi : Giá trị trung bình thí nghiệm n Suy ra: r  n ^  ( yi  y)   ( yi  y i ) i 1 i 1 n (y i 1 i  y) (4.12) Để thuận tiện cho việc đánh giá độ tin cậy theo công thức (4.12), sau tính tốn giá trị hồi quy thực nghiệm ta lập bảng (4.4) (4.5) 9911 Bảng 4.4 Giá trị hồi quy thực nghiệm phƣơng trình hàm 4.6 TT Rai Rˆ (Rai- Rai ) (Rai- Rˆ ) 1.01 1.010 0.000900 0.000000 1.02 1.018 0.000484 0.000004 1.04 1.041 0.000001 0.000001 1.07 1.072 0.001024 0.000004 1.07 1.068 0.000784 0.000004 1.04 1.028 0.000144 0.000144 0.003337 0.000157 Tổng 6.25 TB 1.04 Bảng 4.5 Giá trị hồi quy thực nghiệm phƣơng trình hàm 4.10 TT Rzi Rˆ zi (Rzi- Rzi ) (Rzi- Rˆ zi ) 7.16 7.162 0.051984 0.000004 7.57 7.569 0.032041 0.000001 7.72 7.712 0.103684 0.000064 7.54 7.535 0.021025 0.000025 7.29 7.295 0.009025 0.000025 7.06 7.065 0.105625 0.000025 0.323384 0.000144 Tổng 44.34 TB 7.39 Thay giá trị vào (4.12) ta có: rRa  0,003337 - 0,000157  0,95295 0,003337 rRz  0,323384 - 0,000144  0,99955 0,323384 Nhƣ hàm hồi quy thực nghiệm (4.6 ) (4.10) đảm bảo độ tin cậy Đồ thị quan hệ độ nhám Ra ,Rz bề mặt với thống số chế độ sửa đá Ssd , tsd có dạng nhƣ hình 4.2 4.3: 9922 Hình 4.2 Đồ thị quan hệ độ nhám Ra bề mặt với thống số chế độ sửa đá Ssd , tsd có dạng sau: Hình 4.3 Đồ thị quan hệ độ nhám Rz bề mặt với thống số chế độ sửa đá Ssd , tsd có dạng sau 9933 4.4 Thảo luận kết quả: Độ nhám bề mặt chi tiết gia công sau mài phụ thuộc khơng vào chế độ cắt mà cịn phụ thuộc nhiều vào chế độ sử đá Khi giảm Ssd , tsd nhấp nhơ tế vi bề mặt Ra , Rz tăng Nguyên nhân: sửa đá bề mặt đá mịn hơn, khơng gian phoi nhỏ làm ma sát đá bề mặt gia công tăng, lực cắt tăng nên biến dạng dẻo bề mặt chi tiết tăng, nhám bề mặt tăng Trong trƣờng hợp này, ảnh hƣởng biến dạng dẻo trội Khi giảm Ssd , tsd nhấp nhô tế vi bề mặt tăng mài thép 45 thƣờng hóa nên chọn Ssd , tsd lớn Chọn nhƣ làm tăng thể tích khơng gian chứa phoi, giảm ma sát vùng cắt, giảm lực cắt nên giảm đƣợc mức độ biến dạng dẻo bề mặt gia cơng, độ nhãn bóng bề mặt đạt đƣợc cao Ảnh hƣởng tsd tới độ nhám bề mặt thép C45 thƣờng hoá lớn nhiều so với Ssd nên sửa đá ngƣời ta quan tâm tới tsd nhiều 4.5 Kết luận chƣơng Đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm, thu nhận, lƣu trữ xử lý đƣợc số liệu thí nghiệm Số lƣợng thí nghiệm đủ lớn, đảm bảo độ tin cậy Các kết nghiên cứu thực nghiệm hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu lý thuyết Đã xây dựng đƣợc mối quan hệ thông số nhám bề mặt Ra , Rz với thông số chế độ sửa đá Ssd , tsd thép C45 thƣờng hoá đá mài 24A 40П CM1 K5 A- П П 400.203.35 m/s Chế độ công nghệ sửa đá ảnh hƣởng lớn đến Topography đá nên ảnh ƣởng lớn đến chất lƣợng bề mặt gia công Xuất phát từ điều kiện yêu cầu công nghệ cụ thể ta chọn đƣợc thông số công nghệ sửa đá Ssd , tsd hợp lý để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật nguyên công mài 9944 KẾT LUẬN CHUNG Đã đƣa đƣợc phƣơng pháp nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng chế độ công nghệ sửa đá Ssd , tsd tới thông số nhám bề mặt Ra , Rz hai phƣơng diện lý thuyết thực nghiệm dƣới dạng hàm Ra(z) = A3 Từ tìm đƣợc thơng số công nghệ sửa đá hợp lý đáp ứng yêu cầu công nghệ khác Xác định chế độ sửa đá hợp lý cho cặp đá mài – vật liệu gia cơng nhằm đạt đƣợc độ nhẵn bóng bề mặt cao nhất, góp phần nâng cao hiệu nguyên công mài Các kết đạt đƣợc làm tài liệu tham khảo cho nghiên cứu tiếp theo, hƣớng tới nâng cao hoàn thiện cho kết nghiên cứu mài 9955 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trọng Bình Tối ưu hố q trình cắt gọt, Nhà xuất giáo dục, 2003 [2] Trần Minh Đức, ảnh hưởng thông số công nghệ sửa đá đến tuổi bền đá mài mài trịn ngồi, MS.02.01.09, (2002) [3] Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Tuý, Nguyên lý gia công vật liệu, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật – Hà Nội, (2001) [4] GS.TS Trần Văn Địch, PGS.TS Nguyễn Trọng Bình, PGS.TS Nguyễn Thế Đạt, PGS.TS Nguyễn Viết Tiếp, PGS.TS Trần Xuân Việt tác giả, Công nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học kỹ thuật (2008) [5] Nguyễn Huy Ninh, Nghiên cứu xây dựng phương pháp đánh giá tính cắt gọt đá mài, MS.02.01.09, (1996) [6] Hà Nghiệp, Mài sắc dụng cụ cắt, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, (1980) [7] Lƣu Văn Nhang, Kỹ Thuật mài kim loại, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật – Hà Nội, (2003) [8] Thanh Khiết, Đình Chí, Kỹ thuật mài, Nhà xuất Cơng nghiệp, (1961) [9] Nguyễn Văn Tính, Kỹ Thuật mài, Nhà xuất công nhân kỹ thuật – Hà Nội, (1978) [10] Nguyễn Tiến Thọ, Nguyễn Thị Xuân Bảy, Nguyễn Thị Cẩm Tú, Kỹ thuật đo lƣờng – kiểm tra chế tạo khí, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội, (2001) [11] Nguyễn Dỗn Ý, Giáo trình Quy hoạch thực nghiệm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật – Hà Nội, (2000) [12].В.И.ОсТровсий (1981), Теореические основы процесса шлифования, ИэцаТельсТво ЛенинГраДскоГо универсиТеТа, ЛенинГраД [13] Е Н Маслов (1974), Теория шлифования материал, Машиностроение Москва [14] G.B Lure (1969), Mài kim loại, Nhà xuất chế tạo máy, Môxkva [15] Н Л Дубовик, В С Мендельсон (1982), Устройства для правки шлифовальных кругов алмаэными, Наукова думка, Киев 9966 [16] M.Kaiser, Fortschrittliches abrichten moderner schleifscheiben [17] M.Week (1994), Einfluss der schnittbedingugen auf den prozessverlauf begim schleifen, Dusseldorf [18] M.J Jackson, Fracture wear of vitrified CBN and Aluminium oxide grinding wheels, Center for Advanced Manufacturing, Purdue University, West Lafayette, Indiana, IN 47907-2021, United States of America [19] Professor Allen Yi (Spring 2004), GRINDING AND OTHER ABRASIVE PROCESS, The OHIO state University, ISE 311 Lecture [20] S.Markin (1989), “Grinding technology theory and applycation machining with abrasive” , Massachusetts [21 TS Trƣơng Hoành Sơn, “Bài giảng Phƣơng pháp gia công tinh hạt mài”, Đại Học Bách Khoa Hà Nội, (2009) 9977 ... 1.9 Các nghiên cứu mài 59 1.10 Giới hạn vấn đề nghiên cứu 60 CHƢƠNG 2: ĐỘ NHÁM BỀ MẶT MÀI THÉP C45 THƢỜNG HĨA VÀ CƠNG NGHỆ SỬA ĐÁ MÀI 2.1 Độ nhám bề mặt yếu tố ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt 61... thuyết tổng quan trình mài - Nghiên cứu q trình sửa đá ảnh hƣởng tới độ nhám bề mặt mài thép C45 thƣờng hóa - Xác định chế độ công nghệ sửa đá hợp lý để cao độ xác, chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công,... động (vì nhiệt cắt rung động tăng nhám bề mặt tăng) - Độ hạt chế độ sửa đá (Ssđ, tsđ) có ảnh hƣởng tƣơng tự đến nhám bề mặt mài: hạt mài có kích thƣớc lớn hơn, sửa đá thô dẫn đến độ nhám bề mặt