Nghiên cứu xác định miền ổn định khi gia công trên máy phay CNC tốc độ cao

1 I uận v n " Nghiên cứu xác định miền ổn định gia công máy phay CNC tốc độ cao " đƣợc hoàn thành tác giả Hồ Văn Thái học viên khóa học 2013B Trƣờng ại học Bách Khoa Hà ội T i xin cam đoan luận v n đề tài nghiên cứu riêng t i Phần sở lý thuyết đƣợc tham khảo tài liệu có chọn lọc nghiệm, sản phẩm đƣợc thực máy phay tâm thực hành c ng nghệ trƣờng ại học ác th ng số thí Super MC 500 Trung ng nghiệp Hà ội ác kết nêu luận v n hoàn toàn trung thực chƣa đƣợc c ng bố c ng trình khác Hà ội, ngày 15 tháng 09 n m 2015 Học viên Hồ V n Thái I Ả Ơ ghiên cứu khoa học phục vụ cho c ng “ ng nghiệp hoá, đại hoá ất nƣớc” việc làm v quan trọng nƣớc ta ề tài “ ghiên cứu xác định miền ổn định gia c ng máy phay tốc độ cao” để xác định miền ổn định gia c ng máy phay nhằm mục đích nâng cao hiệu khai thác, tìm th ng số tối ƣu để nâng cao chất lƣợng tính n ng sử dụng máy với giúp đỡ nhiều cá nhân tổ chức ời t i xin đƣợc cám ơn TS Phan V n Hiếu, Viện khí Trƣờng ại học Bách Khoa Hà ội, thầy Hƣớng dẫn khoa học thứ t i định hƣớng đề tài hƣớng dẫn cụ thể Thầy trình t i làm luân v n, viết giúp t i hoàn chỉnh luận v n T i muốn bày tỏ lòng biết ơn đến hà giáo nhân dân GS.TSKH Bành Tiến Long, - Viện khí Trƣờng ại học Bách Khoa Hà ội, thầy Hƣớng dẫn Khoa học thứ hai t i tận tình dành cho t i nghiên cứu, đóng góp quý báu Thầy nghiên cứu viết luận v n T i xin chân thành cám ơn Ban lãnh đạo hà trƣờng, Viện đào tạo sau đại học Viện khí Trƣờng ại học Bách Khoa Hà ội, Trƣờng ại học ng nghiệp Hà ội, tạo điều kiện để t i hoàn thành luận v n Do hạn chế thời gian n ng lực thân tài liệu nghiên cứu, trang thiết bị nên luận v n kh ng tránh khỏi sai sót, t i mong đƣợc đóng góp ý kiến Thầy, giáo, nhà khoa học bạn đồng nghiệp để luận v n đƣợc hoàn thiện T i xin cảm ơn! gày 15 tháng 09 n m2015 Học viên Hồ V n Thái MỤC LỤC - ời cam đoan ………………………………………………………………… ……1 - ời cảm ơn ……………………………………………………………… …… - ục lục……………………………………………………………………… … - Danh mục thuật ngữ từ viết tắt………………………………………… - Danh mục bảng biểu……………………………………………………………8 - Danh mục hình vẽ đồ thị……………………………………………….… Ở ẦU………………………………………… …………………………………12 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC TỐC ĐỘ CAO……………………………………………… …… …… .16 1.1.Giới thiệu gia c ng phay tốc độ cao………………… ……………… 16 1.1.1 Khái niệm……………………………………………………………… 16 1.1.2 So sánh phay tốc độ cao với phay truyền thống ……………… …17 1.1.3 Ứng dụng………………………………………………….………… .19 1.2.Khái niệm ổn định…………………………………………………………… …19 1.2.1 Khái niệm ổn định ổn định trình cắt………………… 19 1.2.2 Biểu đồ ổn định…………………………………………………… …… 20 1.2.3 Nguyên nhân gây ổn định…………………………………… …… 21 1.2.4 ác dạng ổn định trình cắt……………………………… ….23 1.2.5 ác yếu tố ảnh hƣởng đến ổn định trình cắt………………………… 26 1.2.6 ác biện pháp nâng cao ổn định trình cắt………………….…… 28 1.3 hững thành tựu hạn chế c ng trình nghiên cứu trong, nƣớc ổn định gia c ng phay ……………………………………………… .29 1.4 ục tiêu luận v n……………………………………………………….… 32 1.5 Kết luận chƣơng 1………………………………………………………… …32 Chương 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH PHAY CNC TỐC ĐỘ CAO………………………………………………………………………….… .34 2.1 Máy kết cấu máy phay CNC tốc độ cao………………………………… …34 2.1.1 Yêu cầu chung …………………………………… ……………… 34 2.1.2 Các kết cấu máy phay CNC tốc độ cao………… ……………….… 34 2.1.3 Máy máy phay CNC tốc độ cao thƣờng dùng………………… …… 38 2.2 Dụng cụ cắt …………………………………………………………………….39 2.3 Quá trình tạo phoi …………………………………………… ………….… 40 2.4 Mơ hình lực cắt phay CNC tốc độ cao ……………………………….… 43 2.4.1 Các thông số quỹ đạo cắt 43 2.4.2 Nghiên cứu hệ thống lực cắt phay CNC tốc độ cao ………….…… 45 2.5 Rung động phay CNC tốc độ cao……………………………………… …49 2.5.1 Khái niệm rung động phay………………………………… … 49 2.5.2 Quá trình phát triển rung động……………………………………… …50 2.6 Âm phay CNC tốc độ cao……………………………………………53 2.6.1 ịnh nghĩa âm ………………………… ………………….… 53 2.6.2 Phân loại âm thanh………………… ………………………….…… …53 2.6.3 ác đặc tính vật lý âm thanh………………………………… … …53 2.6.4 Âm phay CNC tốc độ cao ……………………………… ……54 2.7 ác phƣơng pháp nghiên cứu ổn định trình phay tốc độ cao……….59 2.6.1 2.7.1 Phƣơng pháp phân tích………………………………………………… 59 2.7.2 Phƣơng pháp số……………………………………………………… …62 2.8 Các thông số ảnh hƣởng đến tính ổn định………………………………… ….64 2.8.1 Ảnh hƣởng hệ số giảm chấn……………………………………….…64 2.8.2 Ảnh hƣởng tần số dao động tự nhiên………………………….…… 66 2.8.3 Ảnh hƣởng số r ng cắt……………………………………… ………67 2.8.4 Ảnh hƣởng chiều rộng n dao…………………………………… …68 2.9 ác tiêu chí đánh giá ổn định……………………………………………….… 69 210 Kết luận… ………………………………………………………………….…69 Chương 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB XÁC ĐỊNH MIỀN ỔN ĐỊNH KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC TỐC ĐỘ CAO …………………………………………………… 79 3.1 Xây dựng mơ hình nghiên cứu tính ổn định q trình phay……………… …70 3.1.1 Mơ hình tốn nghiên cứu ổn định q trình phay……………………70 3.1.2 Các thơng số hệ thống ảnh hƣởng tới biểu độ ổn định………………70 3.2 Xây dựng phƣơng pháp đo đo độ cứng k, hệ số giảm chấn c hệ thống máy phay CNC tốc độ cao… ……………………………………………… …….…….71 3.2.1 Kết tác dụng xung lực theo hai phƣơng ox oy……………… … 72 3.2.2 Kết trình đa rung động……………………………… … 73 3.3 Xử lý số liệu thực nghiệm…………………………………………………… 74 3.3.1 Tính tốn độ cứng……………………………………………………… 74 3.3.2 Tính tốn khối lƣợng quy đổi…………………………………… … …75 3.3.3 Tính tốn hệ số giảm chấn ………………………………………… …75 3.4 Chỉ tiêu đánh giá th ng số đầu ra…………………………………… … 77 3.4.1 Nhận biết rung động âm thanh………………………………… …78 3.4.2.Nhận biết rung động đo dao động đầu trục trục chính………….… 80 3.4.3 Nhận biết rung động phay sai số hình dáng……………………81 3.4.4.Lực cắt………………………………………………………………….…85 3.5 Ứng dụng phần mềm T B xác định miền ổn định gia công máy phay CNC tốc độ cao……………………………………………………………….88 3.5.1 Các thông số đầu vào chính…………………………………… ……….88 3.5.2 Tiêu chí đánh giá ổn định dựa phần mềm……………………… 89 3.5.3 Xây dựng biểu đồ ổn định phần mềm matlab…………………… 93 3.5.4 Kết tính biểu đồ ổn định………………………………………… 93 3.5.5 ánh giá độ tin cậy phần mềm phƣơng pháp so sánh…………94 3.6 Kết luận: …………………………………………………………………….…96 Chương 4: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH MIỀN ỔN ĐỊNH KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC TỐC ĐỘ CAO BẰNG TIÊU CHÍ ÂM THANH……97 4.1 Xây dựng mơ hình thực nghiệm…………………………………………………97 4.1.1 Phân tích thiết kế mơ hình thực nghiệm……………………………… ….97 4.1.2 Thiết bị thơng số kỹ thuật thực nghiệm……………………………… 98 4.1.3.Thiết lập, cài đặt thiết bị đo………………………………………………101 4.2 Nội dung thực nghiệm…………………………………………………………110 4.3 Kết đo xử lý số liệu thực nghiệm………………………………………112 4.4 So sánh đánh giá kết thực nghiệm………………………………… …114 4.5 Kết luận……………………………………………………………………… 116 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ… …………………………………… …… … 117 TÀI LIỆU THAM KHẢ ………………………………………………… … .120 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT b chiều rộng cắt (m) hệ số giảm chấn theo phƣơng x,y,z ( s/m) lực hƣớng tâm ( ) lực tiếp tuyến( ) fz tốc độ chạy dao r ng(m/r ng) hàm tác động dao ph i chiều dày phoi (m) Hxx j hệ số cắt ( / số r ng cắt j Kr hệ số lực cắt hƣớng tâm ( / Kt hệ số lực cắt tiếp tuyến ( / ) ) khối lƣợng dụng cụ cắt theo phƣơng x, y,z (kg) n tốc độ vòng quay (vòng/phút) t T số r ng dụng cụ cắt thời gian (s) chu kỳ chuyển động r ng(s) a x y z chiều sâu cắt (mm) dịch chuyển dụng cụ cắt theo phƣơng chạy dao x(m) dịch chuyển dụng cụ cắt theo vu ng góc phƣơng chạy dao y(m) dịch chuyển dụng cụ cắt theo phƣơng dọc trục (m) vị trí góc r ng thứ j (deg) vị trí góc bắt đầu cắt (deg) vị trí góc kết thúc cắt (deg)  thời gian lặp lại vị trí r ng (s) hệ số giảm chấn tƣơng đối tần số tự nhiên (rad/s) CNC (Computer Numerical Control) - iều khiển số có hỗ trợ máy tính Px - ực hƣớng trục ( ) Py - ực hƣớng kính ( ) Pz - ực tiếp tuyến (lực cắt chính) ( ) T U - Tuổi bền dụng cụ - ƣợng mòn dao  - Thời gian gia c ng R - Sai số gia c ng theo bán kính H - Hệ số biến cứng bề mặt  - Hiệu suất f - Hệ số ma sát  - Góc sau dao  - Góc cắt dao  - Góc trƣớc dao  - Góc lệch chớnh dao 1 - Góc lệch phụ dao  - hiệt cắt DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Bảng 1.1 Tên bảng So sánh gia c ng tốc độ cao gia c ng thƣờng Trang 18 Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật máy Super MC 500 98 Bảng 4.2 Số liệu thực nghiệm chiều sâu cắt tốc độ quay trục 111 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình1.10 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 Hình 2.13 Hình 2.14 Hình 2.15 Hình 2.16 Hình 2.17 Hình 2.18 Hình 2.19 Hình 2.20 Hình 2.21 Hình 2.22 Hình 2.23 Hình2.24 Hình 2.25 Hình 2.26 Hình 2.27 Hình 2.28 Hình 2.29 Tên hình vẽ hƣơng áy phay cao tốc Super 500 Vùng tốc độ gia c ng tốc cao số loại vật liệu thị trình phay ổn định ổn định Hình dạng biểu đồ ổn định trình phay Hiệu ứng tái sinh tả rung kh ng tái sinh tả động lực học r ng cắt Biểu đồ ổn định dạng túi ặc tính vật lý máy hình điều kiện đầu vào hƣơng Kết cấu máy gia công tốc độ cao Các loại truyền động trục Trục máy gia cơng tốc độ cao Ổ với bi làm ceramic Vít me- đai ốc bi Bàn xoay máy CNC Mảnh hợp kim có CBN, PCBN, PCD, TiTN Dao phay hợp kim cứng NACHI GS MILL GS 10-LIST9384 Sơ đồ trình hình thành phoi Sự biến dạng kim loại vùng cắt Các góc phoi Các dạng phoi cắt Phƣơng trình đƣờng xicloit (trên) phƣơng trình xấp xỉ đƣờng trịn (dƣới) ƣợng chạy dao phay Góc dao vào, góc dao phay nghịch (a) phay thuận (b) ực cắt phay tốc độ cao : a) phay nghịch ;b) Khi phay thuận Mơ hình q trình phay tốc độ cao Bề mặt gia công ứng với chế độ cắt ổn định không ổn định Tần số rung động dụng cụ cắt chế độ ổn định Tần số rung động dụng cụ cắt biên giới ổn định Tần số rung động dụng cụ cắt chế độ ổn định thị dao động âm phổ âm Biểu đồ ổn định mối quan hệ chiều sâu cắt tốc độ cắt Biểu đồ miền dao động cƣỡng dao động tự kích thích thị ổn định tiêu chí âm hình đơn giản trình cắt dụng cụ cắt ph i Sơ đồ hàm truyền lực hệ thống Sơ đồ hàm truyền lực rút gọn Biểu diễn hàm truyền hệ tọa độ ảo Trang 16 17 20 21 24 25 30 30 30 31 35 35 36 36 36 37 40 40 40 41 42 43 44 44 45 46 47 50 51 51 52 54 55 56 58 59 59 59 60 10 Hình 2.30 Biểu diễn cắt Hình 2.31 thị ổn định đƣợc xây dựng từ đƣờng biên ổn định Hình 2.32 Biểu đồ ổn định hệ số giảm chấn theo phƣơng x y thay đổi lần lƣợt 0.01, 0.02, 0.04 Hình 2.33 Biểu đồ ổn định tần số dao động tự nhiên thay đổi lần lƣợt 750*2, 1000*2, 1500*2 rad/s Hình 2.34 Biểu đồ ổn định số r ng cắt dao phay thay đổi lần lƣợt 1,2,4 Hình 2.35 Biểu đồ ổn định hệ số chiều rộng n dao đổi lần lƣợt 0.1, 0.3, 0.5 hƣơng Hình 3.1 hình xây dựng biểu đồ ổn định Hình 3.2 Phƣơng pháp gõ thử để đo th ng số động học hệ Hình 3.3 ửa sổ nhận tín hiệu đo đƣợc Hình 3.4 Biểu đồ phổ lực Hình 3.5 Biểu đồ phổ gia tốc Hình 3.6 Biểu đồ phổ chuyển vị Hình 3.7 Biểu đồ chuyển vị theo phƣơng ox Hình 3.8 Phƣơng pháp tính độ giảm chấn Bandwidth Hình 3.9 áp ứng tần số dao động theo phƣơng x Hình 3.10 Sơ đồ nghiên cứu trình cắt Hình 3.11 Bài tốn xây dựng biểu đồ ổn định Hình 3.12 Sơ đồ thiết lập microphone, accelerometers Hình 3.13 Biểu đồ PSD tín hiệu microphone tốc độ 24000 v/p hiều sâu cắt 4,5; 4,7; 4,9; 5,0 mm cho hình a, b, c, d Hình 3.14 Biểu đồ PSD accelerometers tốc độ quay 20000v/p hiều sâu cắt 4,5; 4,7; 4,9; 5,0 mm cho hình a, b, c, d Hình 3.15 Sai số hình dáng Hình 3.16 ác yếu tố hình học lớp bề mặt.1- Sóng bề mặt, 2-nhấp nh bề mặt Hình 3.17 Thuật giải tốn xây dựng biểu đồ sóng bề mặt Hình 3.18 thị sóng bề mặt Hình 3.19 thị sóng bề mặt chế độ gia c ng ổn định Hình 3.20 Biểu đồ sóng bề mặt ứng với chế độ gia cơng ổn định Hình 3.21 Thuật giải tốn xây dựng biểu đồ lực cắt Hình 3.22 thị lực cắt Fx(N) theo thời gian lần cắt Hình 3.23 thị lực cắt Fx( ) theo thời gian lần cắt Hình 3.24 thị lực cắt Fy( ) theo thời gian lần cắt 27 Hình 3.25 Biểu đồ sóng bề mặt ứng với chế độ gia cơng ổn định Hình 3.26 Biểu đồ sóng bề mặt ứng với chế độ gia công ổn định Hình 3.27 Rung động theo phƣơng x y lực cắt tác dụng lên dao cắt trƣờng hợp ổn định Hình 3.28 Rung động theo phƣơng x, y lực cắt tác dụng lên dao cắt trƣờng hợp ổn định Hình 3.29 Rung động theo phƣơng x, y lực tác dụng lên dao cắt trƣờng hợp ổn định 61 62 65 66 67 68 70 72 72 73 73 74 74 75 76 77 77 78 79 80 81 82 83 84 84 84 85 86 86 87 89 89 90 91 92 107 B4: Trong tab WhiteBoard chuột phải vào Working.Input.3D-time FFT.Autospectrum/Autospectrum (Signal x) – Input sau chọn show as lassic display chuột phải vào vùng đồ thị chọn properties tab Graph type chọn Waterfall ote 4: Khi sử dụng gia tốc kế 3D cột Basic/ nalysis chọn FFT ote 5: uốn ghi lại đồ thị right click on graph and chose Save ctive urve Trong phần đồ thị 3D click vào phần title đồ thị để chuyển đồ thị sang giá trị ghi trục khác (X, Y, Z) từ đồ thị trục ghi giá trị nhƣ đầu note ote 6: ổi tên tín hiệu gia tốc kế chiều Trong tab Setup/Analysis/Basic/Signal name -> đổi tên Bước 8: Hiển thị liệu dạng 3D - - hấp chuột phải vào vùng đồ thị -> chọn Properties Vào Graph type -> Waterfall 108 Kết thúc phần kết nối thử gia tốc kế 1D 3D 4.1.3.4 Kết nối thử microphone 4189 Bƣớc 1: iệt kê thiết bị Các thiết bị cần có + Microphone Type 4189 + áy tính cài phần mềm PU SE với dongle + LAN – XI + Dây cáp AO 0426-D-030 ( ối cổng vào Microphone Type 4198) Bƣớc 2: Tạo project Khởi động abShop hình Bƣớc 3: ài đặt th ng số phần cứng - lick chuột K – XI với 109 Bƣớc 4: Thiết lập thiết bị th ng số kết nối: họn Transducer Family: Microphone họn Transducer Type: 4189 A 21 hấn F2 - ƣu ý: loại 4189 21 loại có sensitive 49.9 mV/Pa Bƣớc 5: hạy hệ thống - hấn F2 để lƣu cấu hình hệ thống hấn F5 để chạy hệ thống Bƣớc 6: Hiện thị kết - hấn vào nút Display taskbar (bên trái hình) 110 Bƣớc 7: Kết thúc thử icrophone 4.2 Nội dung thực nghiệm ể kiểm chứng lại độ tin cậy việc xây dựng biểu đồ ổn định phần mềm matlab, tác giả tiến hành gia c ng thực nghiệm, đo biểu đồ âm gia c ng để từ đánh giá xây dựng biểu đồ ổn định thực nghiệm Mô-đun thu nhập liệu -XI đƣợc dùng để thu thập thập liệu, có khả n ng theo dõi phát sóng âm q trình loại bỏ kim loại tập hợp liệu miền thời gian ó microphone đƣợc đặt bên buồng Phép biến đổi nhanh Fourier tín hiệu âm theo thời gian đƣợc tính tốn trực tuyến để nhận đƣợc phổ miền tần số tiếng động phay Tín hiệu âm đƣợc in trực tuyến hình máy tính biểu đồ miền tần số thời điểm đƣợc thu nhận, đƣợc lƣu lại file để phân tích sau Hình4.11 cho ta thấy cách bố trí thí nghiệm dành cho mục đích thu thập liệu Hình 4.11: Sơ đồ tiến hành thực nghiệm 111 Hình4.12:Biều đồ ổn định qua mối quan hệ chiều sâu cắt biên độ âm - Tác giả tiến hành cắt thử chế độ khác Số lƣợng thí nghiệm tiến hành cắt thử 190 thí nghiệm - hạy dao dọc theo chiều rộng ph i với chiều sâu thay đổi tốc độ lƣợt chạy t ng tốc độ lên 1000vg/ph - Với chiều dày cắt ta thay đổi tốc độ vòng quay lần lƣợt từ 2000vg/ph tới 20000vg/ph, với bƣớc thay đổi lần 1000vg/ph (19 tốc độ) - Với dao ta thay đổi chiều dày cắt từ 0,15 mm với bƣớc thay đổi lần 0,15mm, đến chiều dày cắt 1,5 mm (10 chiều sâu cắt) Với chiều dày cắt ta tiến hành cắt đến tƣợng mòn dao khốc liệt gẫy dao xảy dừng chuyển sang gia c ng chiều dày cắt Bảng chế độ gia c ng tiến hành thí nghiệm đƣợc m tả theo bảng sau: Bảng 4.2 Số liệu thực nghiệm chiều sâu cắt tốc độ quay trục TT 10 11 12 n(vg/ph) 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 hiều sâu cắt t(mm) Dao Dao Dao Dao Dao Dao Dao Dao Dao Dao 10 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 112 13 14 15 16 17 18 19 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 4.3 Kết đo thực nghiệm xử lý số liệu thực nghiệm Khi gia c ng với chế độ cắt, tác giả tiến hành đo biểu đồ âm theo phƣơng ox, tiến hành đo biểu đồ rung động theo phƣơng oy, oz Sau có đƣợc th ng số đo trên, dựa vào lý thuyết ổn định trình phay trình bày chƣơng trình, tác giả tiến hành xây dựng đƣợc biểu đồ ổn định thực nghiệm Dƣới trích dẫn biểu đồ âm chế độ gia c ng mà tác giả tiến hành thí nghiệm hế độ gia c ng với vận tốc n = 12000vg/ph, chiều sâu c t t = 1,35 mm + Biểu đồ âm vận tốc n =12000vg/ph, chiều sâu c t t = 1,35 m Autospectrum(X) - File (Real) \ FFT [dB/20u Pa] 90 Cursor values X: 3.200k Hz Y: 51.915 dB/20u Pa Z: 1.334 s Iteration 50 10 -30 800 1.6k [Hz] 2.4k 3.2k [s] (Relati Hình 4.13 Biểu đồ âm với vận tốc n = 12000vg/ph, chiều sâu căt t = 1,35 mm Hình 4.13 biểu diễn âm theo phƣơng ox màu đỏ Trục tung biểu diễn giá trị âm thanh, trục hoành biểu diễn tần số ác biểu đồ có cƣờng độ âm giảm dần theo thời gian + Biểu đồ rung động theo phƣơng ox: vận tốc n = 12000vg/ph, chiều sâu c t t = 1,35 mm 113 Autospectrum(Z) - File (Real) \ FFT [m/s²] 10m 100u 1u Cursor values X: 3.200k Hz Y: 63.910m m/s² Z: 34.001 s Iteration 800 1.6k [Hz] 2.4k [s] ( 3.2k + Biểu đồ rung động theo phƣơng oy: vận tốc n = 12000vg/ph, chiều sâu c t t = 1,35 mm Autospectrum(Y) - File (Real) \ FFT [m/s²] 0.1 Cursor values X: 1.938k Hz Y: 119.959u m/s² Z: 1.334 s Iteration 1m 10u 800 1.6k [Hz] 2.4k 3.2k [s] (Rel Hình 4.14.a,b Biểu đồ rung động với vận tốc n= 12000vg/ph, chiều sâu căt t = 1,35 mm Dựa kết phổ rung động biểu đồ âm tác giả đƣa kết luận với chế độ gia c ng hế độ n = 12000vg/ph, chiều sâu c t t = 1,35 mm chế độ phay ổn định Dựa vào biểu đồ rung động theo phƣơng kết hợp với biểu đồ âm để xây dựng biểu đồ thực nghiệm đạt đƣợc độ xác cao Kết biểu đồ ổn định thực nghiệm có dạng nhƣ sau: Hình 4.15 Biểu đồ âm chế độ gia công thực nghiệm 114 * hận xét: Biểu đồ ổn định thực nghiệm cho ta kết nhƣ sau: gia c ng vật liệu thép 50C dao phay ngón 10; r ng cắt, vật liệu làm dao hợp kim cứng ( HI GS I GS 10- IST9384), với chiều dài c ng x n 40mm máy Super MC 500 chế độ gia c ng cho n ng suất cao chất lƣợng bề mặt đƣợc đảm bảo n = 12000vg/ph chiều sâu cắt t = 1,35 mm 4.4 So sánh đánh giá kết thực nghiệm Ở chƣơng 3, biểu đồ ổn định máy Super MC 500 đƣợc tác giả xây dựng phƣơng pháp sử dụng phần mềm matlab Trong chƣơng 4, biểu đồ ổn định máy đƣợc xây dựng lại thực nghiệm để chứng minh lại độ tin cậy phần mềm xây dựng Kết cho thấy tƣơng đồng kết lý thuyết thực nghiệm - Biểu đồ xây dựng phần mềm matlab Hình 4.16 Biểu đồ miền ổn định theo phương pháp mô số Hình 4.17 Biểu đồ miền ổn định thực nghiệm 115 * Đánh giá sai số biểu đồ lý thuyết thực nghiệm Xây dựng lại đồ thị miền ổn định máy hệ trục tọa độ ta có đƣợc kết sau: Hình 4.18 So sánh kết lý thuyết cắt thử Dựa vào kết biểu diễn biểu đồ ổn định máy phay Super MC 500 đƣợc dự đoán phần mềm biểu đồ thực nghiệm, Sai lệch lớn đồ thị miền ổn định lý thuyết thực nghiệm điểm cao nhất, sai lệch lớn δmax=1,35 1,2 = 0,15(mm) Kết thực nghiệm so với phƣơng pháp tính tốn lý thuyết sai lệch khoảng 10% chấp nhận đƣợc * hận xét: Biểu đồ ổn định xây dựng thực nghiệm phần mềm có tƣơng đồng về: - Hình dạng, cụ thể số túi - ả hai biểu đồ đêu cho thấy đƣợc chiều sâu cắt lớn với máy vào khoảng 1,35 mm, vận tốc vòng quay 12000vg/ph - Biểu đồ ổn định thực nghiệm phần mềm đƣa đƣợc chế độ cắt tối ƣu giống Tuy hai biểu đồ chƣa thật trùng khớp nhƣng khẳng định đƣợc độ tin cậy phƣơng pháp số 116 4.5 Kết luận chương Trong chƣơng này, tác giả lập quy trình nghiệm để tiến hành gia c ng với khoảng 190 chế độ gia c ng khác ác chế độ gia c ng đƣợc tiến hành với tất điều kiện khác thay đổi hai th ng số tốc độ vòng quay trục chiều sâu cắt Q trình thí nghiệm đƣợc tiến hành với máy Super MC 500 trƣờng ại học ng nghiệp Hà ội Sau gia c ng xong, kết đƣờng gia c ng đƣợc xuất biểu đồ âm biểu đồ rung động ác kết đo đƣợc dùng để xây dựng biểu đồ ổn định thực nghiệm Dựa kết đo đƣợc lý thuyết ổn định gia c ng dựa tiêu âm biểu đồ rung động, tác giả tiến hành xây dựng đƣợc biểu đồ ổn định thực nghiệm Sau đó, biểu đồ thực nghiệm đƣợc đối chiếu với biểu đồ lý thuyết đánh giá đƣợc sai lệch hai biểu đồ, sai lệch nằm giới hạn chấp nhận đƣơc Vậy, phƣơng pháp xây dựng biểu đồ miền ổn định có đƣợc độ xác cao 117 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1.Kết luận - ặc dù hệ thống lu n có hệ số giảm chấn định nhƣng q trình phay xảy trƣờng hợp dao động ổn định - Hệ thống trở nên ổn định t ng chiều sâu hay chiều rộng cắt - Ta thay đổi miền ổn định cách thay đổi th ng số nhƣ, số r ng cắt, chiều rộng hay chiều sâu cắt, độ giảm chấn, độ cứng vững - Kh ng có khác biệt nhiều đồ thi ổn định phƣơng pháp phân tích với phƣơng pháp số - Ta nâng cao đƣợc n ng suất đảng kể chọn đƣợc điểm làm việc hợp lý 1.1 Kết luận phương pháp luận để xây dựng đồ thị ổn định Với tốc độ cắt định (tốc độ trục chính) tồn chiều sâu cắt lớn mà tƣợng rung động xảy làm cho chất lƣợng bề mặt gia công giảm Vậy chiều sâu cắt lớn dẫn tới giảm chất lƣợng bề mặt gia c ng nhƣng lại giúp t ng n ng suất gia công Mục tiêu luận v n tìm đƣợc chiều sâu cắt tối ƣu mà n ng suất cắt cao chất lƣợng bề mặt gia c ng đƣợc đảm bảo Trong q trình gia cơng, dụng cụ cắt ln ln chịu ảnh hƣởng lực cắt thay đổi, hệ thống dao động cƣỡng bức, dao động hệ thống đƣợc mô tả dƣới dạng hệ dao động hai bậc tự theo hai phƣơng ox oy hính rung động mạnh đầu trục làm ảnh hƣởng trục tiếp tới chất lƣợng gia c ng dựa vào rung động đầu dao để nhận biết đƣợc chế độ gia công ổn định không ổn định Chế độ gia công ổn định hay kh ng đƣợc thể dƣới tƣợng khác nhƣ: độ sóng bề mặt gia cơng, biểu đồ lực cắt theo phƣơng, biên độ dao động đầu dao (rung động), biểu qua âm (tiếng ổn gia cơng) ác tiêu chí đánh giá chế độ gia cơng ổn định hay kh ng có điểm chung biểu đồ sóng bề mặt biểu đồ lực, biểu đồ âm thanh, đồ thị dao động đầu dao đồ thị mật độ phỏ điện hội tụ phân kỳ Các biểu đồ thể chế độ gia công ổn định biểu đồ hội tụ ngƣợc lại biểu đồ không hội tụ ứng với chế độ gia công ổn định 118 ó hai phƣơng pháp để xây dựng đƣợc biểu đồ miền ổn định hệ thống sử dụng phần mềm atlab phƣơng pháp cắt thử Trong hai phƣơng pháp này, phƣơng pháp sử dụng phần mềm nhanh hơn, tiết kiệm đƣợc thời gian nhƣng có sai lệch định Phƣơng pháp cắt thử cho độ xác cao nhƣng tốn thời gian tính kinh tế khơng cao 1.2 Các kết đạt - Kết đo th ng số hệ thống phƣơng pháp taptest ộ cứng theo hai phƣơng ox oy k x=ky=14156 ( /m), Khối lƣợng quy đổi theo phƣơng là: mx  m y  0, 014156( kg ) Hệ số giảm chấn theo hai phƣơng lần lƣợt là:  x   y  0, 0243 , ác th ng số đầu vào để xây dựng biểu đồ ổn định phần mềm atlab Với thiết bị đo thực nghiệm, th ng số hệ th ng đƣợc xác định với độ tin cậy cao - Kết biểu đồ miền ổn định đƣợc xây dựng phần mềm Matlab ác th ng số hệ thống đo thực nghiệm đƣợc lấy làm đầu vào gồm: độ cứng hệ thống máy (k), khối lƣợng quy đổi hệ thống (m) hệ số giảm chấn tƣơng đối (ξ) Bằng phần mềm T B tác giả xây dựng đƣợc chƣơng trình dự đốn biểu đồ ổn định Phƣơng pháp dự đoán hệ thống dựa sở tiêu độ sóng dựa biểu đồ lực cắt hƣơng trình đƣợc xây dựng dựa việc m tả hệ thống máy dƣới dạng hệ dao động hai bậc tự Từ lý thuyết dao động hệ hai bậc tự tác giả dựa vào dấu hiệu để xác định ổn định từ biết chế độ gia c ng ổn định rung động Với việc sử dụng chƣơng trình dự đốn biểu đồ ổn định cho phép nhanh chóng xây dựng đƣợc biểu đồ ổn định Giúp tìm đƣợc chế độ gia c ng cho n ng suất cao mà đảm bảo chất lƣợng gia c ng ộ tin cậy phần mềm đƣợc kiểm tra lại gia công thực nghiệm Trong chƣơng 4, tác giả tiến hành xây dựng biểu đồ ổn định thực nghiệm - Kết biểu đồ miền ổn định thực nghiệm máy ể chứng minh lại đƣợc lý thuyết xây dựng ổn định máy hợp lý độ tin cậy phần mềm (ho c sai số phần mềm tính tốn atlab), tác giả lập quy trình 119 nghiệm để tiến hành gia c ng với khoảng 190 chế độ gia c ng khác ác chế độ gia c ng đƣợc tiến hành với tất điều kiện khác thay đổi hai th ng số tốc độ vịng quay trục chiều sâu cắt với máy Super MC 500 Sau gia c ng xong, kết đƣờng gia c ng đo xuất đƣợc biểu đồ pr phin bề mặt gia c ng biểu đồ lực cắt ác kết đo đƣợc dùng để xây dựng biểu đồ ổn định thực nghiệm Dựa kết đo đƣợc lý thuyết ổn định gia c ng dựa tiêu âm biểu đồ lực, tác giả tiến hành xây dựng đƣợc biểu đồ ổn định thực nghiệm Sau đó, biểu đồ thực nghiệm đƣợc đối chiếu với biểu đồ lý thuyết đánh giá đƣợc sai lệch hai biểu đồ, sai lệch nằm giới hạn chấp nhận đƣợc Vậy, phƣơng pháp xây dựng biểu đồ miền ổn định có đƣợc độ xác cao - Kiểm chứng, đánh giá độ tin cậy phƣơng pháp sử dụng phần mềm thị ổn định đƣợc xây dựng phƣơng pháp sử dụng phần mềm đồ thị thực ổn định thực nghiệm trùng gần khít với (sai số 10% chấp nhận đƣợc) Vậy chƣơng trình dự đốn ổn định máy áp dụng để tìm chế độ gia công tối ƣu - Phạm vi áp dụng luận v n Phƣơng pháp nghiên cứu áp dụng để dự đốn miền ổn định cho hệ thống máy phay tƣơng tự Nghiên cứu có đóng góp lớn sản xuất máy công cụ nƣớc việc đƣa đƣợc chế độ gia công hợp lý với máy Kiến nghị phương hướng phát triển - ghiên cứu phƣơng pháp phát giảm rung động đo cƣờng độ âm đo biên độ rung động 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bành Tiến ong, Trần Thế ực, Trần Sỹ Túy (2001), Nguyên lý gia công vật liệu NXB khoa học kỹ thuật [2] Trần Hữu à, guyễn V n Hùng, ao Thanh Long (1998), Cơ sở chất lượng trình cắt ại học kỹ thuật c ng nghiệp Thái guyên [3] T ng Huy, guyễn ng Bình, Dƣơng Phúc Tý (2001), Nghiên cứu đặc tính tự rung phương pháp thực nghiệm với trợ giúp máy tính Tạp chí khoa học c ng nghệ - ại học Thái guyên số 18 – tháng 2-2001 [4] guyễn ng Bình, Dƣơng Phúc Tý, T ng Huy (2001), Tự rung ổn định máy phay theo quan điểm lượng trỡnh cắt Tạp chí khoa học c ng nghệ trƣờng ại học kỹ thuật số 29 – 2001 [5] Dƣơng Phúc Tý, guyễn ng Bỡnh, T ng Huy (2001), Độ ổn định thực máy phay Tạp chí khoa học c ng nghệ trƣờng đại học kỹ thuật số 29/2001 [6] T ng Huy, Dƣơng Phúc Tý, guyễn ng Bỡnh (2001), Sự biến đổi hai vùng bước tiến dao họ đường cong ổn định máy phay Tạp chí khoa học c ng nghệ trƣờng đại học kỹ thuật số 30 – 31/2001 [7] Dƣơng Phúc Tý (2001), Nghiên cứu xác định chế độ cắt hợp lý để ổn định q trình gia cơng phay [8] uận án Tiến sỹ kỹ thuật – 2001 Vũ Hồi Ân (1994), Nhập mơn gia cơng CNC Trung tâm đào tạo thực hành D/ - Viện máy dụng cụ c ng nghiệp [9] Hoàng Việt Hồng (2002), Mơ hình q trình cắt phay máy phay CNC uận án tiến sỹ kỹ thuật – 2002 [10] Phan Chí Chính (1998), Nghiên cứu ứng dụng máy phay điều khiển theo chương trình số máy tính vào việc chế tạo khuôn uận án Tiến sỹ kỹ thuật, ại học bách khoa Hà ội [11] guyễn Phùng Quang (2005) MATLAB Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động.NXB khoa học kỹ thuật [12] guyễn V n Khang (2005), Dao động kỹ thuật XB Khoa học kỹ thuật [13] guyễn Doón Phƣớc(2005), Lý thuyết điều khiển tuyến tính, XB Khoa học kỹ thuật [14] David A Stephenson and John Agapiou (1997), Metal cutting Theorie and Praxis (Machining Dinamic) Marcel Dekker – New york [15] Milberg J (1971), Analytische und exrimentelle Untersuchulg Stabilitaetsgrenze bei der Drehbearbeitung Dissertation TU Berlin [16] S A Tobias (1965), Machin Tool Vibrations Blackie and Son, London 121 [17] J Tlusty and F.Ismail (1980), Dynamic Strustural Identification Tasks and Methods CIRP Annals 29 – 1980 [18] S.A Tobias and Fish wick (1958), The chatter of taches tools under orthogonal cutting conditions ASME Trans 80 1985 [19] X K Luo (2005), A Simulated Investigation on the machining instability and dynamic surface generation International Journal of Advanced Manufaceturing Technology – 2005 – Vol – pp 457-465 [20] Ronal Fassen (2007), Chatter Prediction and Control for High- Speed Milling University Press Facilities Eindhoven, the Netherlands [21] Modification of concrete damping properties for vibration control in technology facilities (Proceedings Paper), Hal Amick; Paulo J M Monteiro [22] Kai L Cheng (2008), Machining Dynamics – Fundamentals, Aplication and Practices Springer [23] Janet Gradis (2005), On stability prediction for milling International Journal of Machines Tools & Manufaceture 45 –[s.l.]:Elsevier Ltd [24] Tony L Schmitz (2001), Stability in High –speed Machining National institute of Standards and Technology Gaithersburg ... hình nghiên cứu tính ổn định gia c ng máy phay CNC tốc độ cao - Ứng dụng phần mềm matlab xác định miền ổn định gia c ng máy phay CNC tốc độ cao - Thực nghiệm xác định miền ổn định gia c ng máy phay. .. Nội dung nghiên cứu: ội dung nghiên cứu gồm chƣơng hƣơng 1: Tổng quan ổn định gia công máy phay CNC tốc độ cao hƣơng góc nhìn tổng quan gia công phay CNC tốc độ cao, thành tựu nghiên cứu đạt giới... (rung động ít, âm đều– chế độ gia công ổn định) ề tài ? ?Nghiên cứu xác định miền ổn định gia công máy phay CNC tốc độ cao? ?? ây lĩnh vực đƣợc nhà khoa học giới quan tâm có nhiều cơng trình nghiên cứu