Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sửa đá tới lực cắt khi mài thép c45 thường hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGÔ TRỌNG NỘI ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ SỬA ĐÁ TỚI LỰC CẮT KHI MÀI THÉP C45 THƯỜNG HĨA LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH: CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: NGUYỄN TRỌNG BÌNH HÀ NỘI – 2010 CÁC KÝ HIỆU CHÍNH Ký hiệu az a’z B Cct D h L l Nd nct P Pz Py Px Sd Sn Svg Ssd Ra Rz tsd λ vc vp ρ  Qw Qw Tm Nch HTCN Ý nghĩa Chiều dày phoi Chiều dày phoi thực tế Chiều rộng đá Mật độ lưỡi cắt tĩnh đơn vị thể tích đá Đường kính đá mài Chiều cao biên dạng nhám bề mặt Chiều cao biên dạng lưỡi cắt Khoảng cách lưỡi cắt động Khoảng cách lưỡi cắt tĩnh Tốc độ quay đá Tốc độ quay chi tiết Lực cắt tổng mài Lực thành phần tiếp tuyến Lực thành phần pháp tuyến tuyến Lực thành phần Theo phương dọc trục Lượng chạy dao dọc mài Lượng chạy dao ngang mài Lượng chạy dao vòng Lượng chạy dao dọc sửa đá Chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt Chiều cao nhấp nhô Profin trung bình bề mặt Chiều sâu cắt sửa đá Hệ số truyền nhiệt Vận tốc cắt đá Vận tốc phơi Bán kính lưỡi cắt Hệ số lực cắt Thể tích cắt theo thời gian Thể tích cắt theo thời gian đơn vị chiều rộng đá Nhiệt độ mài Công suất mài ngưỡng cháy bề mặt Hệ thống công nghệ (Máy – Đồ gá – Dao – Chi tiết) Đơn vị mm mm mm 1/mm3 mm mm mm mm mm v/ph v/ph N N N N m/p mm/htk m/p m/p m m mm m/s m/s mm mm3/s mm3/s C W DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TT Số bảng Nội dung 1.1 Hệ số truyền nhiệt vật liệu phụ thuộc vào hàm lượng hợp kim 21 4.1 Bảng ma trận quy hoạch thực nghiệm 68 4.2 Bảng tổng hợp số liệu thí nghiệm lực cắt 70 4.3 4.4 4.5 4.6 Bảng logarit hóa biến thực nghiệm Bảng logarit hóa biến thực nghiệm Giá trị hồi quy thực nghiệm phương trình hàm 4.6 Giá trị hồi quy thực nghiệm phương trình hàm 4.10 Trang 72 73 75 75 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT Số hình 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 10 1.10 11 1.11 12 1.12 13 1.13 14 1.14 15 1.15 16 1.16 17 1.17 18 19 20 21 22 23 24 1.18 1.19 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 25 2.6 26 2.7 Nội dung Mài phẳng đá mài Sơ đồ mô tả quan hệ thơng số vào - q trình mài Quá trình tạo phoi mài hạt mài Sơ đồ mơ tả q trình tạo phoi hạt mài có bán kính đỉnh cắt ρ Các dạng phôi mài Nhiệt phân bố lượng mài Giản đồ nhấp nhơ bề mặt Sự hình thành độ nhám bề mặt Ảnh SEM bề mặt Hình dạng tế vi số vật liệu hạt mài Hình dạng hạt mài kim cương với tỷ lệ chất phủ Nikel khác Hình dạng tế vi hạt mài Si3N4 phủ Nikel Hạt mài Si4N4 không phủ Nikel (a) phủ Nikel (b) Sự biến đổi lưỡi cắt hạt mài Si3N4 Các hạt mài Cácbít Vơnfram phủ bạc Các tính chất cơi lý số hạt mài thông dụng Ký hiệu đá mài với hạt mài oxit nhơm cácbít Silic theo tiêu chuẩn Mỹ Cơ chế mòi đá Các dạng mòi đá mài Sơ đồ lực cắt mài trịn ngồi Một số dụng cụ sửa đá kim cương Phân loại dụng cụ sửa đá kim cương Sừa đá bút chì kim cương Sơ đồ lực cắt sửa đá Ảnh hưởng chiều sâu sửa đá tsđ đến nhiệt độ sửa đá Sự biến đổi Topography phụ thuộc vào dạng Topography khởi thủy tải Trang 12 15 16 17 19 20 23 24 25 30 31 31 32 32 33 33 36 39 40 43 48 49 50 52 53 56 27 2.8 28 2.9 29 30 3.1 3.2 31 3.3 32 3.4 33 4.1 34 4.2 trọng mài Ảnh hưởng dụng cụ sửa đá đến chiều cao biên dạng Ảnh hưởng Ssđ sửa đá đến Topography Mô hình thí nghiệm đo lực Mẫu phơi thí nghiệm Cấu trúc thân cảm biến phần tử biến dạng Sơ đồ chức chuyển đổi tương tự số (ADV) Đồ thị quan hệ Pz với Ssđ, tsđ – Thép C45 thường hóa Đồ thị quan hệ Py với Ssđ, tsđ – Thép C45 thường hóa 58 59 63 64 65 65 76 76 MỤC LỤC Danh mục ký hiệu Danh mục bảng biểu Dạnh mục hình vẽ đồ thị PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục đích, đối tượng, nội dung phương pháp nghiên cứu 2.1 Mục đích đề tài 2.2 Đối tượng nghiên cứu 2.3 Nội dung nghiên cứu 2.4 Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Kếu cấu luận văn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Q TRÌNH MÀI 1.1 Đặc điểm q trình mài 1.2 Quá trình tạo phoi mài 1.3 Nhiệt cắt phân bố lượng 1.4 Chất lượng bề mặt chi tiết sau mài 1.4.1 Độ nhám bề mặt mài 1.4.2 Độ sóng bề mặt yếu tố ảnh hưởng tới độ sóng bề mặt 1.4.3 Biến đổi cấu trúc lớp bề mặt kim loại mài 1.5 Đá mài thông số đá mài 1.5.1 Cấu trúc chung đá mài 1.5.2 Ký hiệu đá mài 1.5.3 Vật liệu hạt mài 1.5.4 Chất kết dính 1.6 Sự mài mịn hạt mài chất kết dính 1.7 Sửa đá mài 1.8 Các nghiên cứu mài CHƢƠNG 2: LỰC CẮT KHI MÀI THÉP C45 THƢỜNG HĨA VÀ CƠNG NGHỆ SỬA ĐÁ MÀI 2.1 Lực cắt mài 2.2 Phương trình để xác định lực cắt 2.3 Xác định lực cắt thực nghiệm 2.4 Sửa đá mài 2.4.1 Dụng cụ sửa đá 2.4.2 Động lực học trình sửa đá 2.4.3 Topography đá mài 2.4.3.1 Định nghĩa 9 9 10 10 10 11 12 15 20 22 23 26 27 29 29 34 37 38 38 40 41 43 45 46 47 47 51 54 54 2.4.3.2 Tính chất Topography 2.4.3.3 Ý nghĩa Topography 2.4.3.4 Sự biến đổi Topography đá mài 2.4.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến Topography đá mài 2.4.3.5.1 Ảnh hưởng thông số đặc trưng đá mài 2.4.3.5.2 Ảnh hưởng dụng cụ sửa đá 2.4.3.5.3 Ảnh hưởng chế độ cắt sửa đá a Ảnh hưởng Ssd b Ảnh hưởng chiều sâu sửa đá tsd c Ảnh hưởng vận tốc cắt sửa đá 2.5 Kết luận chương CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM 3.1 Mơ hình thí nghiệm 3.1.1 Đặt vấn đề 3.1.2 Mơ hình thí nghiệm đo lực 3.1.3 Các thơng số công nghệ hệ thống 3.1.3.1 Máy 3.1.3.2 Đá mài 3.1.3.3 Dụng cụ sửa đá 3.1.3.4 Chi tiết gia công 3.1.3.5 Phương pháp mài 3.1.3.6 Thiết bị đo 3.2 Kết luận CHƢƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ 4.1 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm 4.2 Phương pháp tiến hành thí nghiệm 4.2.1 Phương pháp tiến hành thí nghiệm 4.2.2 Số liệu thí nghiệm 4.3 Xử lý kết thí nghiệm thảo luận kết 4.3.1 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 4.3.2 Xử lý kết thí nghiệm với thép C45 thường hóa 4.3 Thảo luận kết 4.4 Kết luận chương Kết luận chung Tài liệu tham khảo 54 55 55 57 57 57 58 58 59 60 60 62 62 62 63 63 64 64 64 64 64 66 67 67 67 69 71 71 71 77 77 79 80 PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài 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 cơng nghệ hoàn thiện nhiệm vụ cấp bách Mài phương pháp gia cơng có vị trí quan trọng gia cơng 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 tính cao (độ bền cao, độ cứng cao v v ) Mài áp dụng để gia công lần cuối loại chi tiết máy mà cịn áp dụng để gia cơng thơ, 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 cơng nghệ mài định hình, mài chép hình, mài xác, mài siêu xác vào sản xuất sử dụng rộng rãi thiếu ngành gia cơng khí 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 cơng nghệ mài để góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm khí vấn đề cấp thiết Tuy nhiên, việc chọn đá mài phù hợp để đạt độ xác gia cơng theo yêu cầu phụ thuộc vào vật liệu gia công, 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 ngược 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 Ở nước phát triển trình sản xuất hàng loạt, hàng khối nên trình lựa chọn đá mài cho phù hợp với vật liệu mài đơn giản Tuy nhiên Việt Nam, hoạt động sản xuất khí chưa phát triển, cịn mang tính chất riêng lẻ, quy mô sản xuất loạt nhỏ loạt vừa chí đơn nên việc lựa chọn đá mài cho phù hợp gặp nhiều khó khăn, khơng phải khơng lựa chọn đá mà vấn đề toán kinh tế, giá thành sản phẩm Điều ảnh hưởng không nhỏ đến hoạt động sản xuất, phát triển tồn doanh nghiệp thời buổi kinh tế thị trường, cạnh tranh khốc liệt Vì vấn đề đặt mở rộng khả mài đá mài, giảm tối đa số chủng loại đá mài hoạt động sản xuất mà đảm bảo suất, độ nhẵn bóng độ xác gia cơng, từ giảm chi phí thay đá mài làm sở hạ giá thành sản phẩm, tăng khả cạnh tranh lớn cho doanh nghiệp Mặt khác, sau thời gian mài định ứng với tuổi bền đá mài, đá bị mòn, lực cắt tăng, độ nhám bề mặt tăng, xuất loại dao động, khả cắt đá giảm nhanh, đá mài phải sửa lại Nhiều cơng trình nghiên cứu trước cho thấy tốc độ cắt (bước tiến S, vận tốc cắt V chiều sâu cắt t) có ảnh hưởng tới lực cắt, nhiệt cắt, rung động dẫn đến ảnh hưởng tới độ xác gia cơng độ nhẵn bóng bề mặt quan hệ thể hàm số cụ thể ứng với loại vật liệu gia công cụ thể Tuy nhiên, khoảng 10 năm trở lại người ta thấy rẳng không tốc độ cắt có ảnh hưởng đến thơng số đặc trưng cho trình cắt (lực cắt, nhiệt cắt, rung động, nhám bề mặt ) mà tốc độ độ xác sửa đá ảnh hưởng đến yếu tố Vì q trình sửa đá đóng vai trò quan trọng định đến lực cắt, rung động dẫn đến ảnh hưởng tới độ xác gia cơng độ nhẵn bóng bề mặt Trước yêu cầu em chọn đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ sửa đá tới lực cắt mài thép C45 thường hóa ” Mục đích, đối tƣợng, nội dung phƣơng pháp nghiên cứu 2.1 Mục đích đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ sửa đá (s sđ,tsđ) đến lực cắt mài trịn ngồi thép C45 thường hóa Xây dựng mối quan hệ hàm số thông số công nghệ sửa đá (ssđ,tsđ) với lực cắt khi mài trịn ngồi Từ nghiên cứu điều khiển trình sửa đá để đạt Topography đá thích hợp nhằm cải thiện tính cắt gọt đá, giảm rung động lực cắt gây ra, nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao tuổi bền đá mài, mở rộng khả công nghệ đá mài, góp phần nâng cao hiệu kinh tế - kỹ thuật đá mài Dùng làm tài liệu tham khảo cho sản xuất, giảng dạy học tập 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu Đá mài corun điện với chất kết dính keramit gia cơng thép kết cấu C45 thường hóa Những kết nghiên cứu đạt dụng hiệu trình nghiên cứu ứng dụng thực tiễn mài loại vật liệu khác nhau, loại đá mài khác 2.3 Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết tổng quan trình mài Nghiên cứu công nghệ sửa đá lực cắt mài thép C45 thường hóa Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ công nghệ sửa đá tới lực cắt mài mở rộng khả công nghệ đá mài 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm: - Nghiên cứu sở lý thuyết - Tiến hành thí nghiệm xử lý số liệu thí nghiệm - Phân tích đánh giá kết 67 Chƣơng 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ 4.1 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm Sơ đồ quy thực nghiệm, ma trận thực nghiêm với thông số thay đổi thể hình 4.1 Phương trình quan hệ lực cắt Pz py với thông số chế độ sửa đá: Ssd , tsd có dạng hàm mũ phương trình 4.1 [16], [22] Pz (y) = A3 4.2 (4.1) Phƣơng pháp tiến hành thực nghiệm 4.2.1 Phƣơng pháp tiến hành thí nghiệm Q trình tiến hành thí nghiệm thực theo bước sau: Bước 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 thể bảng 4.1 S sd (m/ph) 1,5 + 1,0 P5 P6 P1 P4 0,5 - P3 0,005 0,01 P2 + 0,015 t sd (mm/htd) 68 Bảng 4.1 Bảng ma trận quy hoạch thực nghiệm Biến mã hố Biến thực nghiệm Điểm thí nghiệm x1 x2 Ssđ (m/ph) tsđ (mm/htđ) P1 +1 1,0 0,015 P2 -1 +1 0,5 0,015 P3 -1 0,5 0,010 P4 -1 1,0 0,005 P5 +1 -1 1,5 0,005 P6 +1 1,5 0,010 Khoảng khảo sát chế độ công nghệ sửa đá Ssd , tsd xác định dựa sở: - Lý thuyết: vào điều kiện công nghệ cụ thể đá mài (độ hạt, độ cứng, vật liệu hạt mài…), theo sổ tay mài xác định khoảng khảo sát - Thực nghiệm: với HTCN cụ thể 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 Bước 2: Tiến hành mài trịn ngồi chạy dao dọc với chế độ công nghệ mài không đổi ( Vd = 35 m/s ; nct = 160 v/ph ; Sd = m/ph ; Sn=0,01 mm/htđ ) đo đủ số điểm thí nghiệm cần thiết Trong q trình mài tiến hành đo đồng thời thành phần Pz Py Số liệu thí nghiệm ghi lưu trữ modul Write 00 Bước 3: Đọc liệu thí nghiệm từ Modul Write 00 - Số liệu thí nghiệm ghi lưu trữ modul Write 00 Sau kết nối hiển thị máy tính nên dễ dàng đọc và lưu trữ số liệu 69 - Quá trình nghiên cứu xác định ảnh hưởng chế độ công nghệ sửa đá đến lực cắt mài thực gia cơng thép C45 thường hóa đạt độ cứng HRC = 20 ÷ 22 4.2.2 Số liệu thí nghiệm Kết đo điểm thí nghiệm (ứng với chế độ cơng nghệ sửa đá) tính tốn tổng hợp bảng 4.2 70 Bảng tổng hợp số liệu thí nghiệm lực cắt - Thép 45 thƣờng hóa Điểm P1 TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Pz (N) 24.71 24.82 25.70 26.11 27.85 30.35 30.60 31.20 30.29 29.1 30.98 31.53 31.20 30.24 30.46 27.56 29.90 30.84 30.34 28.28 31.12 30.38 29.06 31.3 30.6 31.6 29.1 28.7 Py (N) 28.59 34.04 40.26 38.03 41.80 42.60 50.72 48.53 49.06 46.68 46.68 46.53 48.54 46.76 49.72 47.08 53.80 50.72 47.50 47.64 50.89 49.84 49.7 52.2 52.9 53.9 54.5 56.1 Điểm P2 Pz Py (N) (N) 25.62 40.31 27.26 41.24 27.20 42.90 27.20 43.65 26.96 43.78 31.05 53.00 31.26 54.06 33.32 56.39 36.31 61.04 31.15 56.96 31.57 49.86 32.94 56.98 32.15 54.61 33.97 67.93 32.46 56.93 38.43 69.52 33.90 60.70 36.92 69.45 33.05 68.33 30.55 72.60 Điểm P3 Pz Py (N) (N) 35.60 62.80 34.02 62.07 34.38 62.30 36.73 65.73 37.71 66.38 37.88 69.42 33.51 65.63 33.73 68.84 31.84 60.71 37.88 76.81 35.88 76.72 40.37 83.01 31.74 59.74 39.06 73.27 34.58 59.41 39.25 74.86 32.06 65.77 35.48 79.03 31.72 80.43 Điểm P4 Pz Py (N) (N) 39.36 77.90 43.73 86.25 48.34 90.60 41.09 80.33 41.76 76.96 43.91 81.45 39.60 77.49 42.12 80.46 43.42 81.33 44.20 88.80 44.04 85.78 43.69 87.92 43.16 86.64 42.36 86.08 37.02 79.48 39.99 85.91 38.89 81.07 40.51 86.78 40.91 87.65 Điểm P5 Pz Py (N) (N) 37.12 67.51 36.95 66.87 36.91 71.71 38.10 68.26 36.99 66.32 44.15 82.48 40.81 74.23 46.02 87.62 37.24 71.33 42.13 81.94 40.46 76.57 39.02 77.20 40.92 75.56 42.05 77.59 34.86 65.35 41.96 82.96 36.06 63.93 39.85 75.01 38.65 73.97 42.51 81.21 40.67 78.58 41.41 80.31 38.30 77.16 37.51 84.83 36.1 79.3 Bảng 4.2 Điểm P6 Pz Py (N) (N) 24.48 56.35 40.09 57.38 28.24 45.19 29.1 36.16 23.12 41.82 32.42 24.87 22.05 41.55 31.32 59.79 39.98 61.22 28.94 59.15 36.15 53.85 39.79 54.23 41.03 58.07 30.75 50.63 27.05 50.00 25.32 38.65 22.23 50.96 38.22 56.69 42.61 70.89 38.27 57.96 37.49 50.47 40.10 54.41 39.84 64.49 34.96 50.28 28.32 50.9 23.9 45.4 23.5 60.7 28.6 62.8 29 52.8 25.3 67.6 71 4.3 Xử lý số liệu thí nghiệm thảo luận kết 4.3.1 Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm Bước 1: Tại điểm thí nghiệm Pi ( i = 1,6 ), ta tiến hành đo thành phần lực cắt Pz , Py ứng với thông số chế độ sửa đá Ssd , tsd bảng 4.1 sơ đồ quy hoạch thực nghiệm Xây dựng đồ thị hàm số Pz(y)= f (Ssd , tsd ) Bước 2: Từ giá trị Pz , Py xác định bước ứng với điểm thí nghiệm khác nhau, ta tiến hành lập ma trận quy hoạch thực nghiệm Sau tiến hành giải ma trận xác định quan hệ thành phần lực cắt Pz, Py với chế độ công nghệ sửa đá Ssd , tsd : Pz(y)= f (Ssd , tsd ) (4.2) Phương trình (4.2) hàm số thể quan hệ giữa thành phần lực cắt Pz, Py với chế độ công nghệ sửa đá Ssd , tsd kết luận văn 4.3.2 Xử lý kết thí nghiệm với thép C45 thƣờng hóa  Quan hệ độ nhám Pz bề mặt với thống số chế độ sửa đá có dạng: Pz = A3 (4.3) Lấy logarit số 10 (log hóa) vế ta có: log Pz = A2.log Ssd + A4.log tsd + logA3 (4.4) Đặt log Pz = y; log Ssd = x1 ; log tsd = x2 ; logA3 = b0 ; A2 = b1 ; A4 = b2 Suy ra: y = b0 + b1.x1 + b2.x2 (4.5) Trong phương trình (4.5): y, x1 , x2 giá trị ứng với điểm thí nghiệm cụ thể xác định việc thí nghiệm Vấn đề tốn quy hoạch thực nghiệm xác định hệ số b0 , b1 , b2 Giải (4.5) phương 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] 72 1 x11 x1j    1 x21 x2j [X ]   ;   1 x3j   x31  Trong ma trận 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) +1 1,0 -1 +1 0,5 -1 z (N) log(Ssd) log(tsd) log z 0,015 29,41 -1,824 1,468 0,015 32,72 -0,301 -1,824 1,515 0,5 0,010 32,95 -0,301 -2 1,572 -1 1,0 0,005 42,00 -2,301 1,623 +1 -1 1,5 0,005 39,46 0,176 -2,301 1,596 +1 1,5 0,010 31,52 0,176 -2 1,499 Thay số ta có ma trận ; Sử dụng phần mềm Maple 12 giải hệ ta có nghiệm Từ ta suy ra: Pz = 7,5383 (4.6) 73  Quan hệ lực cắt Py bề mặt với thống số chế độ sửa đá có dạng: Py = A3 (4.7) Lấy logarit số 10 (log) vế ta có: log Py = A2.log Ssd + A4.log tsd + logA3 (4.8) Đặt log Py = y; log Ssd = x1 ; log tsd = x2 ; logA3 = b0 ; A2 = b1 ; A4 = b2 Suy ra: y = b0 + b1.x1 + b2.x2 (4.9) Trong phương trình (4.9): y, x1 , x2 giá trị ứng với điểm thí nghiệm cụ thể xác định việc thí nghiệm Vấn đề toán quy hoạch thực nghiệm xác định hệ số b0 , b1 , b2 Giải (4.9) phương pháp ma trận ta có:  [X]T.[X].[B]= [X]T.[Y] [X].[B]=[Y] Đặt [M] = [X]T.[X], suy ta có nghiệm hệ [B]=[M]-1 [X]T.[Y] 1 x11 x1j    1 x21 x2j [X ]   ;   1 x3j   x31  Trong ma trận y   1 b0  y    [Y ]    ; [ B ]  b1        b2   yj   Bảng 4.4 Bảng Logarit biến thực nghiệm TT X1 X2 Ssd tsd (m/ph) (mm/htđ) +1 1,0 -1 +1 0,5 -1 y (N) log(Ssd) log(tsd) log y 0,015 47,33 -1,824 1,675 0,015 56,02 -0,301 -1,824 1,748 0,5 0,010 69,10 -0,301 -2 1,839 -1 1,0 0,005 83,60 -2,301 1,922 +1 -1 1,5 0,005 75,75 0,176 -2,301 1,879 +1 1,5 0,010 52,91 0,176 -2 1,724 74 Thay số ta có ma trận ; Sử dụng phần mềm Maple 12 giải hệ ta có nghiệm:  Py = 5,3977 (4.10) - Đánh giá độ tin cậy hàm hồi quy thực nghiệm: (4.6) (4.10) * Mô hình tốn học: Ta có độ tin cậy hàm phi tuyến: Trong đó:  y2  r ^   y y  y2 (4.11) n ^2 ^ n  ( y i  y i )  ( y i  y) ,  y  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 cơng thức (4.12), sau tính tốn giá trị hồi quy thực nghiệm ta lập bảng (4.5) (4.6) 75 Bảng 4.5 Giá trị hồi quy thực nghiệm phương trình hàm 4.6 TT Pzi P zi (Pzi- P zi ) (Pzi- P zi ) 29.41 29.416 35.928036 0.000036 32.72 32.728 7.193124 0.000064 37.32 37.325 3.667225 0.000025 42.00 42.002 43.454464 0.000004 39.46 39.461 16.410601 0.000001 31.52 31.519 15.139881 0.000001 Tổng 212.43 121.793331 0.000131 TB 35.41 ^ ^ Bảng 4.6 Giá trị hồi quy thực nghiệm phương trình hàm 4.10 TT Pyi P yi (Pyi- P y ) (Pyi- P yi ) 47.33 47.334 281.769796 0.000016 56.02 55.965 66.504025 0.003025 69.10 69.019 24.000201 0.006561 83.60 83.530 376.748100 0.004900 75.75 75.732 134.838544 0.000324 52.91 52.923 125.372809 0.000169 Tổng 384.71 1009.233475 0.014995 TB 64.12 ^ Thay giá trị vào (4.12) ta có: rP  z rPy  ^ 121,793331 - 0,000131  0,99999 ; 121,793331 6081,945955 - 0,014995  0,99999 ; 6081,945955 76 - Đồ thị biểu diễn quan hệ thành phần lực cắt Pz , Py với chế độ công nghệ sử đá (Ssđ, tsđ) thể hình 4.1 hình 4.2 Hình 4.1 Đồ thị quan hệ Pz với Ssđ, tsđ – Thép C45 – Thường hóa Hình 4.2 Đồ thị quan hệ Py với Ssđ, tsđ – Thép C45 – Thường hóa 77 4.3 Thảo luận kết quả: Như lực cắt mài không phụ thuộc vào chế độ cắt mà phụ thuộc nhiều vào chế độ công nghệ sửa đá Khi giảm Ssd, tsd thành phần lực cắt Pz , Py tăng Trong ảnh hưởng tsd lớn ảnh hưởng Ssd Kết hoàn toàn phù hợp với lý thuyết nghiên cứu Nguyên nhân: sửa đá tinh tiêu làm cùn bề mặt lưỡi cắt µt tăng, bán kính lưỡi cắt tăng, mật độ lưỡi cắt tăng bề mặt đá “bằng phẳng” nên ma sát đá mài bề mặt gia công tăng, không gian chứa phoi nhỏ nên ma sát đá mài (ma sát chất kế dính, hạt mài) với bề mặt gia công tăng, lực cắt tăng Khi giảm Ssd, tsd thành phần lực cắt Pz , Py tăng tính vật liệu thấp nên lực tạo phoi nhỏ Lúc thành phần lực cắt Pz chủ yếu làm tăm lực ma sát vùng gia công nên biến dạng dẻo bề mặt chi tiết tăng nên nhám bề mặt tăng Mặt khác lực cắt tăng rung động tăng làm cho nhám bề mặt tăng Vì giảm Ssd, tsd lực cắt tăng dẫn đến biến dạng hệ thống công nghệ tăng, rung động tăng nên độ xác gia cơng giảm Vì mài tinh thép 45 thường hóa nên chọn giá trị Ssd, tsd lớn Chọn làm tăng thể tích không gian chứa phoi, giảm ma sát vùng cắt, giảm lực cắt nên giảm mức độ biến dạng dẻo bề mặt gia cơng, độ nhãn bóng bề mặt đạt cao , tuổi bền đá cao Tuy nhiên tăng Ssd, tsd lớn thời gian để Topography đạt trạng thái ổn định kéo dài 4.4 Kết luận chương Đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm, thu nhận, lưu trữ xử lý số liệu thí nghiệm Số lượng thí nghiệm đủ lớn, đảm bảo độ tin cậy Các kết nghiên cứu thực nghiệm hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu lý thuyết 78 Đã xây dựng mối quan hệ thông số lực cắt Pz , Py với thông số chế độ sửa đá Ssd , tsd mài thép C45 thường hoá đá mài CHLB Nga sản xuất có ký hiệu: 24A 40П CM1 K5 A- П П 400.203.35 m/s Chế độ công nghệ sửa đá ảnh hưởng lớn đến Topography đá nên ảnh ưởng lớn đến thành phần lực cắt ảnh hưởng đến chất lượng gia cơng Xuất phát từ điều kiện yêu cầu công nghệ cụ thể ta chọn thông số công nghệ sửa đá Ssd , tsd hợp lý để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật nguyên công mài Cùng vật liệu đá mài thay đổi chế độ cơng nghệ sửa đá ta mài vật liệu có độ cứng, độ bền khác đảm bảo chất lượng yêu cầu Như ta khẳng định rằng: thay đổi chế độ công nghệ sửa đá mở rộng khả gia cơng đá mài, cho phép mở rộng tính linh hoạt nguyên công mài phù hợp với điều kiện sản xuất Việt Nam Chẳng hạn với viên đá có độ hạt, độ cứng cố định (thường chọn độ hạt độ cứng trung bình), điều khiển chế độ công nghệ sửa đá để tạo Topography hợp lý, ta mài số loại vật liệu khác mà không cần phải thay đá giảm thời gian chi phí gia cơng sản xuất đơn 79 KẾT LUẬN CHUNG Đã nghiên cứu tổng quan trình mài, việc sửa đá mài nghiên cứu, phân tích thành phần lực căt mài Đã đưa phương pháp nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng chế độ công nghệ sửa đá Ssd , tsd tới thông số lực cắt Pz , Py hai phương diện lý thuyết thực nghiệm dạng hàm mũ Pz(y) = A3 Từ tìm thông 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 công nhằm đạt độ nhẵn bóng bề mặt cao nhất, góp phần nâng cao hiệu nguyên công mài Kết thu làm tài liệu tham khảo cho nghiên cứu tiếp theo, hướng tới nâng cao hoàn thiện cho kết nghiên cứu mài Ví dụ nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ sửa đá đến lực cắt mài loại vật liệu khác hay nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ sửa đá đến nhám bề mặt đến tuổi bền đá 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trọng Bình, Tối ưu hố q trình cắt gọt, Nhà xuất giáo dục (2003) [2] Nguyễn Trọng Bình, Nguyễn Thế Đạt, Trần Văn Địch tác giả khác, Công nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học kỹ thuật (2008) [3] Trần Văn Địch , Nghiên cứu độ xác gia cơng thực nghiệm, NXB Khoa học kỹ thuật (2003) [4] Nguyễn Văn Tính , Kỹ Thuật mài, Nhà xuất công nhân kỹ thuật – Hà Nội (1978) [5] Nguyễn Dỗn ý , Giáo trình Quy hoạch thực nghiệm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật – Hà Nội (2000) [6] Lưu Văn Nhang , Kỹ Thuật mài kim loại, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật – Hà Nội (2003) [7] Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Tuý, Nguyên lý gia công vật liệu, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật – Hà Nội (2001) [8] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học kỹ thuật (2001) [9] Thanh Khiết, Đình chí , Kỹ thuật mài, Nhà xuất Công nghiệp (1961), [10] Trương Hồnh Sơn, Bài giảng Phương pháp gia cơng tinh hạt mài, Đại Học Bách Khoa Hà Nội (2009) [11] Trần Minh Đức, Ảnh hưởng thông số công nghệ sửa đá đến tuổi bền đá mài mài trịn ngồi, MS.02.01.09, (2002) [12] Phan Bá, Đào Mộng Lâm, Đo lường-sen xơ, Nhà xuất Quân đội Nhân dân (2001) [13] Nguyễn Quốc Phô, Nguyễn Đức Chiến Giáo trình Cảm biến, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật – Hà Nội (2000) [14] Wilfried Konig, Fertigungsverfahren Band 2, VDI Verlag (1989) [15].S.Malkin, Grinding Technology Theory and Applications of Machining 81 With Abrasives, University of Massachusetts (2000) [16] S.Markin , Grinding technology theory and applycation machining with abrasive, Massachusetts (1989) [17] Professor Allen Yi , GRINDING AND OTHER ABRASIVE PROCESS, The OHIO state University, ISE 311 Lecture (Spring 2004) [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] Е Н Маслов, Теория шлифования материал, Машиностроение Москва (1974) [20] В И ОсТровсий, Теореические основы процесса шлифования, ИэцаТельсТво ЛенинГраДскоГо универсиТеТа, ЛенинГраД (1981) [21] Н Л Дубовик, В С Мендельсон, Устройства для правки шлифовальных кругов алмаэными, Наукова думка, Киев (1982) [22] H.Popke, Planung, Aus – und Bewertung von, Expenment mit hilfe der mathematischen statistik, T.U Magdenburg (1994) ... trình mài Nghiên cứu cơng nghệ sửa đá lực cắt mài thép C45 thường hóa Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ công nghệ sửa đá tới lực cắt mài mở rộng khả công nghệ đá mài 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu. .. định đến lực cắt, rung động dẫn đến ảnh hưởng tới độ xác gia cơng độ nhẵn bóng bề mặt 9 Trước yêu cầu em chọn đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ sửa đá tới lực cắt mài thép C45 thường hóa ”... Topography đá mài 2.4.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến Topography đá mài 2.4.3.5.1 Ảnh hưởng thông số đặc trưng đá mài 2.4.3.5.2 Ảnh hưởng dụng cụ sửa đá 2.4.3.5.3 Ảnh hưởng chế độ cắt sửa đá a Ảnh hưởng