Nghiên cứu rung động cụm ổ trục chính máy tiện CNC trên cơ sở mòn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - QUÁCH TRƢỜNG GIANG NGHIÊN CỨU RUNG ĐỘNG CỤM Ổ TRỤC CHÍNH MÁY TIỆN CNC TRÊN CƠ SỞ MÒN LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội – Năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - QUÁCH TRƢỜNG GIANG NGHIÊN CỨU RUNG ĐỘNG CỤM Ổ TRỤC CHÍNH MÁY TIỆN CNC TRÊN CƠ SỞ MÒN Mã đề tài : CTM15B-18 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS BÙI TUẤN ANH Hà Nội – Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đuợc công bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan thơng tin trích dẫn luận văn đuợc rõ nguồn gốc Hà Nội, Ngày 14 tháng 09 năm 2018 Tác giả luận văn QUÁCH TRƢỜNG GIANG LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết, tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hƣớng dẫn khoa học TS Bùi Tuấn Anh tận tình hƣớng dẫn, nghiêm khắc bảo suốt trình làm luận văn, định hƣớng giải vấn đề khoa học cho luận văn Đổng thời chỉnh sửa cấu trúc luận văn, để luận văn hoàn thành thời hạn Tôi xin cảm ơn Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, Phịng Đào tạo, Viện Cơ khí, tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình làm luận văn Tơi xin bày tỏ lịng cám ơn Ban lãnh đạo Công ty TNHH Xây dựng kỹ thuật Thƣơng mại Hà nội tạo điều kiện để hoàn thành luận văn đảm bảo tiến độ Đặc biệt cảm ơn anh Phạm Minh Tâm – Nghiên cứu sinh Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội (2011-2018) cho phép tham gia nghiên cứu thiết bị thực nghiệm Tác giả bày tỏ lòng biết ơn nghiệp, góp ý kiến xây dựng để luận văn có chất lƣợng cao MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC I DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .III DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU IV DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VI DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VIII MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài .1 Mục đích nghiên cứu Luận văn Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Phƣơng pháp nghiên cứu Nội dung Luận văn Các kết .3 Chƣơng TỔNG QUAN I.1 Đặc điểm, vai trò cụm trục máy CNC I.1.1 Vỏ trục I.1.2 Động I.1.3 Trục 10 I.1.4 Ổ trục 11 I.2 Các yêu cầu kỹ thuật cụm trục máy CNC 18 I.2.1 Các yêu cầu kỹ thuật cụm trục máy CNC 18 I.2.2 Nguyên tắc thiết kế cụm trục máy CNC .19 I.3 Rung động trục máy cơng cụ .22 I.4 Tổng quan đánh giá chất lƣợng cụm trục máy cơng cụ CNC 28 I.4.1 Các nghiên cứu nƣớc 28 I.4.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 37 Kết luận chƣơng 39 Chƣơng CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG LÀM VIỆC CỤM Ổ TRỤC CHÍNH MÁY CNC .40 II.1 Tuổi thọ độ tin cậy cụm ổ trục máy CNC 40 II.1.1 Tuổi thọ cụm ổ trục máy CNC 40 II.1.1.1 Tải trọng động hƣớng kính danh định Cr 40 I II.1.1.2 Tải trọng động hƣớng kính tƣơng đƣơng 43 II.1.1.3 Tuổi thọ sửa đổi danh định 46 II.1.2 Độ tin cậy cụm ổ trục máy CNC 51 II.1.2.1 Khái niệm 51 II.1.2.2 Đặc trƣng độ tin cậy 52 II.1.3 Xác định tuổi thọ ổ lăn theo độ tin cậy 52 II.2 Đánh giá cụm tuổi thọ cụm ổ trục máy CNC theo tiêu chí mịn .53 II.3 Đánh giá chất lƣợng cụm trục máy CNC sở rung động 55 II.3.1 Tổng quan rung động 55 II.3.2 Cấu trúc tín hiệu rung động .56 II.3.3 Phân tích xử lý tín hiệu đo 57 II.3.3.1 Các giá trị tín hiệu đặc trƣng .57 II.3.3.2 Phép lọc tín hiệu 58 Kết luận chƣơng 60 Chƣơng THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 61 III.1 Thiết bị Điều kiện thí nghiệm: 61 III.2 Lựa chọn thông số thực nghiệm .62 III.3 Thực nghiệm xác định tƣơng quan mòn  rung động a 63 III.3.1 Kết thí nghiệm 63 III.3.2 Đồ thị biểu diễn quan hệ mòn  gia tốc a rung động 64 III.3.3 Xác định tƣơng quan qua hàm hồi quy Tdc với a .66 III.3.4 Xác định quan hệ Tdc [a] theo tải P .67 Kết luận chƣơng 68 KẾT LUẬN 69 KHUYẾN NGHỊ 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO .70 II DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CNC Computer Numerical Control (máy công cụ điều khiển số) RMS Root Mean Square (giá trị trung bình hiệu dụng) DB Double back Bacsk to Back ISO International Organization for Standardization TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam AC Alternating Current CBM Condition Based Maintenance LTSC Long Time STSC Short Time DIN Deutsches Institut für Normung AM Ampitude Modulation FM Frequency Modulation rpm Round per minute III DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ý nghĩa Ký hiệu a Gia tốc rung động Đơn vị mm/s2 rms [a] Giá trị trung bình hiệu dụng giới hạn cho phép gia tốc Tdc Thời gian điều chỉnh máy Lƣợng mịn tổng cộng µm [] Lƣợng mịn tổng cộng giới hạn cho phép µm PPreload Tải trƣớc tác dụng lên cụm ổ trục N  mm/s2 L10 Tuổi thọ ổ Cr Khả tải động ổ N Pr Tải trọng động tƣơng đƣơng N P Tải tƣơng đƣơng q Số mũ phƣơng trình tuổi thọ ổ lăn bm triệu vịng Hệ số danh định thép ổ lăn chất lƣợng cao fc Hệ số phụ thuộc vào hình học phận vật liệu i Số dãy lăn α Góc tiếp xúc danh nghĩa Z Số lƣợng lăn ổ lăn dãy độ Đƣờng kính trung bình qua bi mm d Đƣờng kính ổ lăn mm D Đƣờng kính ngồi ổ lăn mm C0 Khả tải tĩnh X Hệ số Y Hệ số Fr Tải hƣớng kính N Fa Tải dọc trục N aiso Hệ số tuổi thọ sửa đổi a1 Hệ số tuổi thọ sửa đổi với độ tin cậy Dw Lnm u N Tuổi thọ sửa đổi triệu vòng Ứng suất mỏi giới hạn IV  Ứng suất thực eC Hệ số nhiễm bẩn κ Tỷ số độ nhớt  Độ nhớt động thực tế 1 Độ nhớt động chuẩn n Tốc độ R(t) vịng/phút Xác suất khơng hỏng thời gian hoạt động T Tuổi thọ ổ lăn t Thời gian làm việc (t) Cƣờng độ hỏng Tốc độ mòn theo thời gian m Số lần điều chỉnh, bảo dƣỡng ổ trục k Hệ số tuổi thọ bôi trơn tiêu chuẩn không bôi trơn l Hệ số gia tốc giới hạn cho phép trạng thái có bơi trơn không bôi trơn Tuổi thọ xác định theo thực nghiệm J Độ cứng vững N/µm Py Lực tác dụng theo phƣơng hƣớng kính bề mặt gia cơng y Lƣợng dịch chuyển trục theo phƣơng lực ̃ Tín hiệu rung động trung bình N µm x(t) Tín hiệu rung động Fa Tải dọc trục N Fr Tải hƣớng kính N pa Áp suất qua van điều chỉnh lực dọc trục bar pr Áp suất qua van điều chỉnh lực hƣớng kính bar A Diện tích f Tần số Hz fmax Tần số cực đại Hz fmin Tần số cực tiểu Hz Nhiệt độ độ t0 mm2 V DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ kết cấu động học máy tiện CNC Hình 1.2 Cụm trục máy tiện CNC Hình 1.3 Các phƣơng pháp dẫn động trục .6 Hình 1.4 Trục tích hợp Hình 1.5 Cấu tạo cụm trục máy CNC Hình 1.6 Hình dạng vỏ trục máy cơng cụ .9 Hình 1.7 Tích hợp động trục 10 Hình 1.8 Hệ thống làm mát cho động trục vịng bi 10 Hình 1.9 Cấu tạo điển hình trục máy CNC truyền động đai 11 Hình 1.10 Các phận ổ lăn 12 Hình 1.11 Ảnh hƣởng góc tiếp xúc khả chịu tải 12 Hình 1.12 Các kiểu bố trí vịng bi khác 13 Hình 1.13 Back – to – back 13 Hình 1.14 Cách bố trí trƣớc - sau 13 Hình 1.15 Cách bố trí mặt đối mặt trƣớc - sau 14 Hình 1.16 Một số phƣơng pháp bơi trơn ổ lăn 14 Hình 1.17 Sự ảnh hƣởng nhiệt độ đến kích thƣớc số phần trục 14 Hình 1.18 Làm mát khơng khí .15 Hình 1.19 Trục điều khiển đai máy tiện CNC .16 Hình 1.20 Sơ đồ hệ thống bơi trơn trục .16 Hình 1.21 Ngun lý bơi trơn khơng khí .17 Hình 1.22 Hệ thống bôi trơn Macro 17 Hình 1.23 Hệ thống bơi trơn Micro-Fog .18 Hình 1.24 Sơ đồ bố trí trục 19 Hình 1.25 Máy phay CNC trục kiểu đứng 20 Hình 1.26 Máy phay CNC trục kiểu quay 20 Hình 1.27 Đầu trục bố trí kiểu động học song song 21 Hình 1.28 Đầu trục có nhiều cụm trục .21 Hình 1.29 Kết cấu cụm trục máy CNC 22 Hình 1.30 Kết cấu phần lắp ổ bi với cụm trục động liền trục 22 Hình 1.31 Đốm gây cân 23 Hình 1.32 Đáp ứng biên độ roto không cân 24 VI Bảng 2.6 Giá trị tín hi ặ rư g c Giá trị r g ng [9] Tín hiệu liên tục Giá trị trung bình (Mean) ∫ ( ) √ ∫ ( ) ̅ Tín hiệu rời rạc ̅ ∑ [ ] Giá trị trung bình hiệu dụng RMS ̃ ̃ √ ∑ [ ] Giá trị lớn (maximum) ( ( )) ( [ ]) Giá trị nhỏ (maximum) ( ( )) ( [ ]) ̃ ̃ Giá trị đỉnh kép (peak to peak) Hệ số Crest (Crest factor) Hệ số K(t) ( ) ̃( ) ̃( ) ( ) ( ) II.3.3.2 Phép l c tín hi u Tín hiệu đo đƣợc thƣờng chứa nhiều thành phần tín hiệu có tần số khác Mỗi thành phần tần số đặc trƣng cho nguồn kích động đó, ví dụ nhƣ thành phần tín hiệu với tần số quay đặc trƣng cho kích động cân Trong nhiều trƣờng hợp, ta quan tâm tới dải tần số tƣơng đối hẹp Do đó, cần lọc bỏ phần tín hiệu không cần thiết để đánh giá kết đo dải tần số mong muốn Phép lọc tín hiệu đựợc thực theo hai cách; sử dụng lọc tƣơng tự thiết bị phần cứng nhƣ mạch lọc, sử dụng lọc số với thuật toán đƣợc thực nhờ chƣơng trình phần mềm Quá trình lọc số thao tác, xử lý nhằm thay đổi phân bố tần số tín hiệu nhờ lọc số Trong đó, lọc số đƣợc hiểu hệ thông dùng để làm biến đổi phân bổ tần số tín theo tiêu chí định trƣớc Các lọc số đƣợc phân loại theo chức lọc tín hiệu thành kiểu sau: - Bộ lọc thông thấp (low - pass filter): có chức loại bỏ thành phần tín hiệu lớn tần số biên định trƣớc (fmax) - Bộ lọc thơng cao (high - pass filter): có chức loại bỏ thành phần tín hiệu nhỏ tần số biên định trƣớc (fmin) - Bộ lọc thơng dải (band — pass filter): có chức loại bỏ thành phần tín hiệu bên ngồi dải tần số định trƣớc [fmin, fmax] 58 - Bộ lọc chắn dải (band - stop filter): có chức loại bỏ thành phần tín hiệu bên dải tần số định trƣớc [fmin, fmax] Hiện nay, thuật tốn lọc tín hiệu số thiết kế lọc số đƣợc tích hợp phần mềm chuyên dụng xử lý tín hiệu số, ví dụ phần mềm tốn MATLAB vói cơng cụ Signal Processing Toolbox Căn vào thuật toán, lọc số đƣợc phân chia thành hai loại: lọc số có đáp ứng xung hữu hạn (Finite Impulse Response filter — FIR filter) lọc số có đáp ứng xung vơ hạn (Infinite Impulse Response filter — HR filter) Để xác định xác thông số đặc trƣng rung động đo đƣợc, sử dụng phần mềm Microlog Analysis hãng SKF, kết tính tốn thực phần mềm Matlab (hình 2.5) a) b) Giá trị RMS Hình 2.4 a – Đ thị r g ng vẽ phần mềm Microlog Analysis; b – Ứng d ng tính giá trị ặ rư g r g ng Matlab 59 Kết luận chƣơng Chƣơng trình bày sở tính toán độ tin cậy tuổi thọ cụm ổ trục máy tiện CNC; lý thuyết độ tin cậy tuổi thọ theo tiêu chí mịn tổng cộng; mối quan hệ lƣợng mòn tổng cộng đến chất lƣợng làm việc cụm ổ trục chính; Các phƣơng pháp, kỹ thuật đo phân tích rung động sử dụng để đánh giá chất lƣợng cụm trục máy tiện CNC, phƣơng pháp giám sát chất lƣợng làm việc cụm ổ trục máy tiện CNC sở khảo sát rung động Cũng chƣơng này, phần mềm phân tích xử lý tín hiệu rung động đƣợc xây dựng tảng phần mềm Matlab Đây sở cho tính tốn độ tin cậy, tuổi thọ cụm ổ trục thơng số đặc trƣng rung động đƣợc xây dựng phần luận văn 60 Chƣơng THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ III.1 Thiết bị Điều kiện thí nghiệm: - Thiết bị thí nghiệm BK-CT17 tích hợp cụm ổ trục với kết cấu có cụm ổ chịu lực 02 ổ lăn 7210B hãng NSK lắp kiểu DB Thông số kỹ thuật đƣợc thể nhƣ bảng 3.1 Bảng 3.1 Thống số ổ tr c thí nghi m Thơng số d (mm) D (mm) Cr (N) Co (N)  (0) Giá trị 50 90 60500 57000 15 Trong đó: Cr - Khả tải động ổ (N); α góc tiếp xúc danh nghĩa, tính độ Co - Khả tải tĩnh ổ (N); Sơ đồ khối thiết bị đƣợc mô tả hình 3.1 dƣới Hình 3.1 khối thi t bị thí nghi m - Thiết bị thí nghiệm đƣợc làm mát khí nén đảm bảo nhiệt độ cụm ổ trục phạm vi làm việc bình thƣờng (t0 < 600C) - Điều chỉnh áp suất qua van tƣơng ứng với chế độ tải trọng TN - Mỗi thí nghiệm thực cặp ổ lăn - Phép đo rung động cụm trục máy công cụ theo ISO/TR 1086-1, - Phép đo lƣợng mòn tổng cộng theo TCVN 7681-1-2013 (ISO 13041 - 1:2004); 61 Hình ảnh tổng thể thiết bị đo đƣợc thể hình 3.2 Hình 3.2 Hình ảnh Thi t bị thực nghi m máy ti n CNC Eclipse 300 III.2 Lựa chọn thông số thực nghiệm Với đặc tính kỹ thuật máy tiện CNC Elclipse 300, điều kiện làm việc thực tế xƣởng, phôi liệu thông số chế độ cắt đƣợc lựa chọn nhƣ sau: Vật liệu phơi: thép C45; Đƣờng kính: 22 Vật liệu dao: T15K6 Bƣớc tiến dao: 0,6 (mm/vòng) Chiều sâu cắt: 1,5 (mm) Theo ―Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập (Chủ Biên: Nguyễn Đắc Lộc; Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2000)‖, tính đƣợc tốc độ cắt tối ƣu tải trọng tác dụng lên trục nhƣ sau: - Tải tƣơng đƣơng: P = 1915 (N) - Tốc độ quay: n = 1791 (vịng/phút) Quy hoạch thực nghiệm lấy giá trị tính đƣợc làm giá trị tâm Hàm mục tiêu lƣợng mòn theo tải hàm gia tốc dao động theo tải Các thơng số thí nghiệm đƣợc thể bảng 3.2 Thực thí nghiệm với thơng số thể bảng 3.2 62 Bảng 3.2 Thông kỹ thuật c a thí nghi m Thí nghiệm TN1 TN2 TN3 Tải P1300; n1800 P1900; n1800 P2500; n1800 Thời gian cho lần thực thu thập liệu t: đƣợc xác định từ phép chạy thử nghiệm sau chế tạo thành công hệ thống thiết bị thí nghiệm BK-CT-2017 Ta chọn thời gian tổng chu kỳ lấy liệu t = 6h III.3 Thực nghiệm xác định tƣơng quan mòn  rung động a III.3.1 Kết thí nghiệm Tổng hợp kết đo lƣợng mịn tổng cộng  (µm) giá trị đặc trƣng rung động a (mm/s2 rms) nhƣ bảng 3.2 Bảng 3.3 K t (giờ) T lư ng mịn  (µ ) r ng a (mm/s2 rms) g 12 (giờ) 18 (giờ) 24 (giờ) 30 (giờ) 36 (giờ) 42 (giờ)  a  a    N  a  a 1 0,582 0,753 1,252 1,756 0,694 1,016 1,510 2,168 0,802 1,269 1,762 2,492 63 a 2,04 2,70 3,34 4 a 2,66 3,51 4,31 5 a 3,57 4,90 6,02 III.3.2 Đồ thị biểu diễn quan hệ mòn  gia tốc a ung động Đồ thị biểu diễn tổng hợp lƣợng mòn tổng cộng  gia tốc a rung động nhƣ hình 3.3 Thí nghiệm (P=1300N, n=1800vg/ph) 1 = 0.1072t + 0.4286 Giá trị a1 = 0.00128t2 + 0.0195t + 0.4147 1 Thời gian 64 Thí nghiệm (P = 1900N, n=1800vg/ph) Giá trị 2 = 0.1310t + 0.2857 a2 = 0.00215t2 + 0.0089t + 0.6561 Thời gian Thí nghiệm (P=2500N, n=1800vg/ph) 3 = 0.13095t + 0.4286 Giá trị a3 = 0.0029t2 - 0.001483t + 0.7881 1 Thời gian Hình 3.3 Đ thị tổng h p giữ lư ng mòn gia tốc thí nghi m Từ đồ thị hình 3.3, xác định đƣợc giá trị giới hạn [a] từ giới hạn mòn tổng cộng cho phép đƣợc xác định theo TCVN 7681-1-2013 (ISO 13041 1:2004) sử dụng phƣơng pháp toán đồ nhƣ sau: Đƣờng thẳng giá trị mòn giới hạn 65 [] cắt đƣờng lƣợng mòn (t) điểm A, từ A chiếu xuống trục thời gian xác định đƣợc Tdc –là thời điểm phải dừng máy để điều chỉnh, bảo trì phục hồi, đƣờng chiếu cắt đồ thị a(t) điểm B, từ điểm B chiếu vào trục a xác định đƣợc giá trị [a] thí nghiệm III.3.3 Xác địn ương quan qua àm ồi quy Tdc với a Từ phƣơng trình hồi quy thực nghiệm lƣợng mòn tổng cộng  theo thời gian: (t) = b11t + b12 t  (t )  b12 Suy ra: Tdc  Từ đó: (3.1) b11 (3.2)    b12 b11 (3.3) Và phƣơng trình hồi qui thực nghiệm giá trị gia tốc a(t) theo thời gian: a(t) = b21 t2 + b22 t + b23 (3.4) Rút đƣợc phƣơng trình xác định [a]:     b12      b12   a   b21    b22    b23  b11   b11  (3.5) Trong đó: b11, b12 hệ số thực nghiệm lƣợng mòn dọc trục (t); b21, b22, b23 hệ số thực nghiệm giá trị a(t) Từ công thức 4.5, với lƣợng mòn tổng cộng giới hạn cho phép [] (µm) đƣợc xác định theo TCVN 7681-1-2013 (ISO 13041 - 1:2004), ta hồn tồn xác định đƣợc thời gian điều chỉnh dự kiến Tdc (giờ) xác định đƣợc giá trị giới hạn cho phép đặc trƣng rung động [a] (mm/s2 rms) Lập bảng tính phần mềm Microsoft Exel cho thí nghiệm, thu đƣợc giá trị Tdc [a] nhƣ bảng 3.3 Bảng 3.4 Giá trị c a Tdc [a] []=5µm Giá trị b11 b12 b21 0,1072 0,1310 0,1310 0,4286 0,2857 0,4286 0,0013 0,0021 0,0029 b22 b23 TN 0,0195 0,4147 0,0089 0,6561 -0,0015 0,7881 66 Tdc (giờ) [a] [] (µm) 42,64 35,99 34,90 3,610 3,696 4,267 5 III.3.4 Xác định quan hệ Tdc [a] theo tải P Từ kết thực nghiệm giá trị Tdc, [a] bảng 3.3 – tƣơng ứng với thơng số điều kiện thí nghiệm bảng 3.2 Sử dụng phƣơng pháp bình phƣơng nhỏ [33] để xác định hàm hồi quy: - Hàm hồi quy thời gian điều chỉnh máy (Tdc) theo tải P: Tdc = 76,122 – 0,0358 P + 8,07 10-10 P2 (3.6) - Hàm hồi quy gia tốc dao động cho phép [a] theo tải P: [a] = 5,0875 – 0,002 P + 7,041 10-11 P2 [3.7] Nhận thấy: - Các kết thực nghiệm thể đồ thị tổng hợp lƣợng mòn tổng cộng  gia tốc a gia tốc rung động cho thấy mối tƣơng quan lƣợng mịn [] (µm) [a] (mm/s2 rms) Tdc (giờ) với thông số đầu vào - Các kết thực nghiệm thu đƣợc máy thí nghiệm điều kiện phịng thí nghiệm, với giá trị [] theo ISO 10816 TCVN 7681-1-2013 giá trị [a] giá trị Tdc hoàn toàn xác định đƣợc - Trong điều kiện thử nghiệm cụ thể nghiên cứu cho thấy giá trị đặc trƣng RMS gia tốc rung động a đo đƣợc chế độ không tải theo (ISO 10816 TCVN 7681-1-2013) từ 3,5-4,5 (mm/s2) cần phải dừng máy điều chỉnh lại độ dôi ban đầu cụm trục trì độ xác gia công độ tin cậy nhƣ thiết kế - Giá trị gia tốc rung động giới hạn [a] quan trọng để xác định đƣợc thời điểm dừng máy để điều chỉnh độ dôi cụm ổ trục trạng thái ban đầu hay nói cách khác cụm trục đƣợc phục hồi chu kỳ bảo dƣỡng, sửa chữa 67 Kết luận chƣơng Từ kết thí nghiệm giá trị đặc trƣng gia tốc rung động a (mm/s2 rms) với lƣợng mịn tổng cộng cụm ổ trục có quan hệ đồng biến hồn tồn xác định đƣợc thơng qua thực nghiệm thiết bị BK-CT-2017 Giá trị gia tốc giới hạn cho phép [a] cụm ổ trục để xác định thời điểm điều chỉnh, bảo dƣỡng đƣợc tính từ lƣợng dịch chuyển cho phép [] cụm trục máy tiện CNC Kết thực nghiệm cho thấy, giá trị lƣợng mòn dọc trục tăng đến giá trị giới hạn cho phép [], giá trị giới hạn cho phép [a] rung động cụm ổ trục mức 3,5-4,5 (mm/s2 rms) Điều có nghĩa lấy lƣợng mòn tổng cộng làm điều chỉnh máy, máy trì độ xác mức cao Do đó, nên điều chỉnh máy theo tiêu lƣợng mòn tổng cộng Trong chƣơng này, tuổi thọ cụm ổ trục máy cơng cụ đƣợc tính tốn, cho thấy việc điều chỉnh để trì đƣợc độ dôi ban đầu (sức căng ban đầu PPreload) cụm trục thời điểm q trình làm việc giá trị điều chỉnh phù hợp nâng cao tuổi thọ độ tin cậy cụm trục máy cơng cụ nói chung máy cơng cụ CNC nói riêng 68 KẾT LUẬN Luận văn thực đầy đủ nội dung nghiên cứu đạt đƣợc mục đích đề Những kết đạt đƣợc đề tài là: - Công thức (3.6): Tdc = 76,122 – 0,0358 P + 8,07 10-10 P2 cho phép xác định thời gian điều chỉnh máy theo tải làm việc; Công thức (3.7): [a]=5,0875–0,002.P + 7,041.10-11 P2 cho phép xác định gia tốc dao động cho phép [a], để từ ngƣời cán kỹ thuật lấy làm để lên kế hoạch bảo dƣỡng, sửa chữa hay chỉnh phù hợp - Với phạm vi chế độ cắt thực tế xƣởng (tốc độ trục quay trục 1800 vịng/phút) Khi tải tƣơng đƣơng 1300 (N), lƣợng mòn dọc trục tổng cộng đƣợc xác định công thức  = 0.1072 t + 0.4286 [m] gia tốc dao động đƣợc xác định công thức a = 0.00128t2 + 0.0195t + 0.4147 [mm/s2 rms]; Khi tải tƣơng đƣơng 1900 (N), lƣợng mịn dọc trục tổng cộng đƣợc xác định cơng thức  = 0.1310t + 0.2857 [m] gia tốc dao động đƣợc xác định công thức a = 0.00215t2 + 0.0089t + 0.6561 [mm/s2 rms]; tải tƣơng đƣơng 2500 (N), lƣợng mòn dọc trục tổng cộng đƣợc xác định công thức  = 0.13095t + 0.4286 [m] gia tốc dao động đƣợc xác định công thức a = 0.0029t2 - 0.001483t + 0.7881 [mm/s2 rms] KHUYẾN NGHỊ Kết luận văn cho thấy hồn tồn có sở phƣơng pháp luận xác định mối tƣơng quan lƣợng mòn tổng cộng, gia tốc dao động thời gian điều chỉnh máy Cần có nhiều nghiên cứu lƣợng mòn ổ lăn rung động trục máy cơng cụ với các phạm vi nghiên cứu đƣợc mở rộng hơn, làm sở cho ngƣời sử dụng lên kế hoạch điều chỉnh máy phù hợp 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] G., de Ciurana, J & Campa, F Quintana, "Machine tools for High Performance Machining," in Machine tool Spindles., 2009, p Chapter [2] Groschopp, How To: Differentiate Synchronous and Asynchronous Motors., 2012, Available at: http://www.groschopp.com/synchronous-vs-asynchronous/ [3] M & Koch, A Weck, Spindle-Bearing systems for high speed apcations in machine tools., 1993 [4] E R Marsh, Lancaster, Pennsylvania, U.S.A: DEStech Publications, Inc., 2008, pp 17602-4967 [5] E I Rivin, "Machine tool Vibration," in Harris' shock and vibration handbook.: McGRAW-HILL, 2002, p Chapter 40 [6] Rastegari A and Mobin M Archenti A, "Condition Based Maintenance of Machine Tools: Vibration Monitoring of Spindle Units," IEEE 63nd Annual Reliability and Maintainability Symposium, 2017 [7] ISO13041-1 2004, "Test conditions for numerically controlled turning machines and turning centres," in Part 1: Geometric tests for machines with a horizontal workholding spindle, [8] C Brecher Y Altintas E Abele, "Machine tool spindle units," CIRP Annals Manufacturing Technology, pp pp 781-802, 2010 [9] Nguyễn Phong Điền, Kỹ thuật đo phân tích dao động học.: Nhà xuất Giáo dục Việt Nam, 2015 [10] T.A Harris, "Rolling Bearing Analysis," in 2006 New York: JohnWiley and Sons [11] Tao Xu, Qin Zhang, Cheng Hua, Hu Zhang and Kuosheng Jiang Guanghua Xu, "Experimental study on bearing preload optimum of machine tool spindle," International Congress on Condition Monitoring and Diagnostic Engineering, 2012 [12] Phạm Văn Hùng Nguyễn Anh Tuấn, Kỹ thuật ma sát Hà Nội: Nhà xuất Khoa 70 học Kỹ thuật, 2007 [13] S Rao, Mechanical Vibration, Fourth ed ed.: Addison-Wesley, 2004 [14] T Hoshi, Damage Monitoring of Ball Bearing., [15] R., Fisher, J & Pracedicow Neuebauer, Condition-based preventive maintenance of main spindles., 2011 [16] C de Castelbajac, "Advance monitoring and improvement of HSM process.," in Doctoral thesis of the University of Nantes., 2012 [17] G W & Donmez, M Vogl, "A defect-driven diagnostic method for machine tool spindles.," CIRP Annals-Manufacturing Technology, vol Volume 64, pp pp 377-380, 2015 [18] ISO/TR 17243-1:2014, "Machine tool spindles Evaluation of machine tool spindle vibrations by measurements on spindle housing Part 1: Spindles with rolling element bearings and integral drives operating at speeds between 600 min1 and 30 000 min-1," 2014 [19] Butdee S and Kullawong T, "Life Prediction of a Spindle CNC Machining Centre Using Natural," Industrial Engineering & Management, vol 4, no 5, 2015 [20] 3839 VDI-Richtlinien, "Hinweise zur Messung und Interpretation der," Instruction on measuring and interpreting the, 999-2001 [21] ISO 10816, Mechanical vibration Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts [22] ISO 7919-3:2009, "Mechanical vibration Evaluation of machine vibration by measurements on rotating shafts Part 3: Coupled industrial machines," [23] Võ Minh Trí, "Khảo sát rung động máy phay cnc mini tsv2013-33," Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hoá - VCCA, 2015 [24] TCVN 4173 : 2008, Ổ lăn - Tải trọng động tuổi thọ danh định., 2008 [25] Nguyễn Doãn Ý, Giáo trình ma sát mịn bơi trơn.: NXB Khoa học kỹ thuật, 2008 [26] Nguyễn Doãn Ý, Độ tin cậy thiết kế chế tạo máy hệ khí.: Nhà xuất xây dựng, 2004 [27] Bộ môn công nghệ chế tạo máy, Cơ sở công nghệ chế tạo máy Hà nội: Nhà xuất 71 Khoa học Kỹ thuật, 2008 [28] Tri Prakosa and Rizky Ilhamsyah Agung Wibowo, "―Optimizing Static and Dynamic Stiffness of Machine Tools Spindle Shaft, for Improving Machining Product Quality," Journal of KONES Powertrain and Transport, vol 20, 2013 [29] Phạm Đắp, Tính tốn thiết kế máy cơng cụ.: Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [30] Company Alecop, CNC Eclipse 300 Catalouge [31] NSK company, Bearing Catalouge [32] SKF Company, Microlog CMX-A44 Catalouge [33] Nguyễn Doãn Ý, Xử Lý Số Liệu Thực Nghiệm Trong Kỹ Thuật.: NXB Khoa học kỹ thuật, 2008, NXB Khoa học kỹ thuật [34] Qin Zhang, Cheng Hua, Hu Zhang and Kuosheng Jiang Guanghua Xu Tao Xu, "Experimental study on bearing preload optimum of machine tool spindle," nternational Congress on Condition Monitoring and Diagnostic Engineering, 2012 [35] Trần Thế San, Trần Thị Kim Lang, Khí Nén & Thủy Lực : NXB Khoa học kỹ thuật [36] Suk -Hwan Suh, Theory and Design of CNC Systems : London: Springer London, 2008 [37] Poi Voon Er, Kok KiongTan, Machine vibration analysis based on experimental modal analysis with radial basis functions, November 2018 [38] Srinivas N.Grama, Ashvarya Mathu, rAshok N.Badhe, A model-based cooling strategy for motorized spindle to reduce thermal errors, September 2018 [39] Jialan Liu, ChiMa, Shilong Wang, Sibao Wang, Bo Yang, Hu Shi, Thermalstructure interaction characteristics of a high-speed spindle- bearing system, February 2019 72 ... thuyết mịn rung động ổ trục máy tiện CNC Nghiên cứu sở lý thuyết mòn rung động cụm ổ trục máy tiện CNC; mối quan hệ lƣợng mòn tổng cộng độ cứng vững đến chất lƣợng làm việc cụm ổ trục chính; Các phƣơng... làm việc cụm ổ trục máy tiện CNC máy tiện CNC, nâng cao tuổi thọ độ tin cậy Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu chung đề tài cụm ổ trục máy tiện CNC cụm chi... công cụ CNC vào thông số đặc trƣng rung động Chính vậy, đề tài Luận văn chọn hƣớng nghiên cứu ? ?Nghiên cứu rung động cụm ổ trục máy tiện CNC sở mịn‖ Mục đích nghiên cứu Luận văn Nghiên cứu nhằm