Nghiên cứu bằng thực nghiệm đặc tính của rung động tự kích thích và ảnh hưởng của bước tiến dao đến sự tăng trưởng của nó trong quá trình cắt kim lo

đại học thái nguyên TRNG I HC K THUT CÔNG NGHIỆP luận văn thạc sỹ K THUT ngành: công nghệ chế tạo máy "Nghiên cứu BNG THỰC NGHIỆM ĐẶC TÍNH CỦA RUNG ĐỘNG TỰ KÍCH THÍCH VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA BƯỚC TIẾN DAO ĐẾN SỰ TĂNG TRƯỞNG CỦA Nã TRONG QUÁ TR×NH CẮT KIM LOẠI VỚI S TR GIP CA MY TNH" Học viên : Ngô §øc H¹nh Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Dương Phúc Tý Thái nguyên 2008 LI NểI U Gia cụng ct gọt kim loại trình chế tạo sản phẩm hồn chỉnh ngành khí Việc nắm bắt điều khiển quy luật khoa học q trình cắt gọt góp phần nâng cao suất, chất lượng, hiệu kinh tế Trong q trình gia cơng cắt gọt kim loại có nhiều yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định trình cắt, yếu tố rung động Từ trước đến giới có nhiều cơng trình nghiên cứu rung động q trình cắt máy cơng cụ nói chung máy phay nói riêng, nhằm mục đích nâng cao tiêu kinh tế – kỹ thuật Các cơng trình nghiên cứu đạt nhiều thành tựu to lớn góp phần xứng đáng vào nghiệp phát triển ngành chế tạo máy nói chung Tuy nhiên tính chất phức tạp tượng này, đòi hỏi ngày cao mặt suất, chất lượng ngành công nghệ chế tạo máy nên việc nghiên cứu rung động trình cắt để tìm biện pháp khống chế nó, nhằm mục đích ổn định trạng thái q trình cắt địi hỏi phải tiếp tục Qua hai năm học tập rèn luyện trường Đại học kỹ thuật Cơng Nghiệp đến cuối khố học thân em giao đề tài: " Nghiên cứu thực nghiệm đặc tính rung động tự kích thích ảnh hưởng bước tiến dao đến tăng trưởng q trình cắt kim loại với trợ giúp máy tính” Trong thời gian thực đề tài với cố gắng nỗ lực nghiên cứu thân với bảo tận tình thầy giáo hướng dẫn PGS TS Dương Phúc Tý thầy thuộc khoa khí trường Đại học kỹ thuật Công Nghiệp, giúp đỡ bạn đồng nghiệp, đến đề tài em hoàn thành Tuy nhiên hạn chế điều kiện nghiên cứu đặc biệt hạn chế lực nghiên cứu thân nên đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong giúp đỡ bảo thầy giáo bạn đồng nghiệp để từ em rút kinh nghiệm cho thân lĩnh vực nghiên cứu sau Một lần em xin bày tỏ lòng biết ơn thày giáo hướng dẫn PGS.TS Dương Phúc Tý, thầy giáo khoa khí trường Đại học kỹ thuật Cơng Nghiệp bạn đồng nghiệp giúp đỡ em trình nghiên cứu để đề tài hồn thành thời hạn HỌC VIÊN Ngơ Đức Hạnh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn PHẦN MỞ ĐẦU TÊN ĐỀ TÀI Nghiên cứu thực nghiệm đặc tính rung động tự kích thích ảnh hưởng bước tiến dao đến tăng trưởng q trình cắt kim loại với trợ giúp máy tính Tính cấp thiết đề tài Rung động trình cắt kim loại tượng cố hữu Rung động mà đặc biệt rung động tự kích thích ảnh hưởng lớn đến suất chất lượng gia công, ảnh hưởng đến mịn dao độ xác máy vậy, nghiên cứu đặc tính rung động tự kích thích nghiên cứu những nhân tố ảnh hưởng đến làm sở cho việc nghiên cứu giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế ảnh hưởng xấu đồng thời làm sở cho việc tối ưu hố q trình gia công kim loại luôn vấn đề quan tâm lĩnh vực gia công kim loại Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 2.1.Ý nghĩa khoa học Kết nghiên cứu đề tài góp phần bổ sung cho lý luận rung động kỹ thuật nói chung lý luận dao động q trình cắt kim loại nói riêng 2.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết nghiên cứu đề tài sở cho việc nghiên cứu giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế ảnh hưởng rung động tự kích thích nhằm đảm bảo an tồn cho hệ thống công nghệ gia công, đảm bảo chất lượng sản phẩm Đồng thời kết nghiên cứu sở liệu để tối ưu hoá chế độ gia cơng theo mục tiêu ổn định Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Mục đích nghiên cứu Vì đề tài có hai phần nên có hai phần nghiên cứu cụ thể: 3.1 Tìm đặc tính rung động tự kích thích làm sở cho việc nghiên cứu nhân tố ảnh hưởng đến phát triển Trên sở tiếp tục nghiên cứu giải pháp hạn chế phát triển nhằm đảm bảo cho q trình cắt ln ổn định 3.2 Tìm mối quan hệ bước tiến dao với rung động tự kích thích làm sở cho việc nghiên cứu tối ưu hố chế độ gia cơng Đối tƣợng nghiên cứu Rung động tự kích thích xuất q trình gia công kim loại Nội dung nghiên cứu 5.1 Nghiên cứu xác định đại lượng đặc trưng rung động tự kích thích 5.2 Xây dựng mơ hình thí nghiệm để nghiên cứu đặc tính rung động tự kích thích nghiên cứu ảnh hưởng bước tiến dao đến rung động tự kích thích 5.3 Lựa chọn hệ thống trang thiết bị, dụng cụ vật liệu phục vụ cho trình cắt kim loại hệ thống thiết bị thu xử lý liệu thí nghiệm 5.4 Quy hoạch thực nghiệm cho hai trường hợp 5.5 Triển khai thí nghiệm theo quy hoạch 5.6 Thu xử lý liệu theo lý thuyết thống kê 5.7 Từ kết xử lý mà rút kết luận đặc tính rung động tự kích thích kết luận ảnh hưởng bước tiến dao đến tăng trưởng trình cắt kim loại Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1 Khi nghiên cứu lý thuyết dùng phương pháp phân tích, tổng hợp 6.2 Khi nghiên cứu thực nghiệm dùng phương pháp cắt thử phương pháp nghiên cứu quy nạp 6.3 Khi xử lý liệu dùng phương pháp bình phương bé Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Phạm vi nghiên cứu Trong thực tế, trình cắt kim loại diễn nhiều hệ thống gia công khác Trong điều kiện sở vật chất cụ thể Đại học Thái Nguyên, tác giả khảo sát rung động tự kích thích hệ thống cơng nghệ phay Cụ thể: máy phay đứng 6P13Б máy phay đứng turdimill, dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng T5K10 với vật liệu gia công thép 45 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ NHỮNG THÀNH TỰU KHOA HỌC TRONG LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU RUNG ĐỘNG TỰ KÍCH THÍCH TRÊN MÁY CƠNG CỤ I.1 Rung động trình cắt Rung động tượng phổ biến tự nhiên kỹ thuật tất vật thể có khối lượng có tính đàn hồi rung động có lực kích thích Máy cơng cụ hệ đàn hồi nên q trình gia cơng ngoại lực lực cắt tác dụng lên hệ làm hệ rung động Trong thực tế khơng có q trình cắt gọt kim loại mà hệ thống công nghệ không rung động Rung động tượng kèm theo trình gia cơng cắt gọt kim loại Trong điều kiện cụ thể định rung động tăng trưởng mạnh q trình gia cơng, làm xấu tiêu kinh tế chất lượng sản phẩm Cụ thể rung động gây hậu sau: - Không cho phép sử dụng hết công suất máy khả cắt dụng cụ - Gây mòn nhanh phận máy, làm giảm độ xác máy - Tăng mức độ nguy hiểm phá huỷ học lưỡi cắt dụng cụ cắt - Phá huỷ học dụng cụ cắt (gãy dao dụng cụ có nhiều lưỡi cắt) số chi tiết máy - Giảm độ xác hình học chi tiết gia cơng độ bóng bề mặt, đặc biệt nguyên công gia công tinh - Gây ồn cho mơi trường làm việc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.2 Các dạng rung động mguyên nhân gây rung động Rung động trình cắt thường bao gồm loại sau: - Rung động cưỡng - Rung động riêng - Rung động tự kích thích 1.2.1 Rung động cưỡng Rung động cưỡng xuất ngoại lực kích thích động lực học tác động lên hệ thống công nghệ: máy - dụng cụ cắt - chi tiết gia công Nguyên nhân gây rung động cưỡng bức: a Nhiễu từ bên truyền qua móng máy b Nhiễu bên hệ thống cơng nghệ do: - Các chi tiết quay nhanh không cân - Các truyền động ăn khớp chế tạo khơng xác bị mịn gây va đập trình ăn khớp - Ổ bi mà đặc biệt ổ trục bị mịn - Các sống trượt bị mòn - Tải trọng động phát sinh tăng tốc độ hay hãm phận có khối lượng lớn c Do lực cắt biến đổi cắt bề mặt gián đoạn va đập dao vào cắt q trình gia cơng Đặc điểm rung động cưỡng bức: - Hệ thống công nghệ rung động với tần số lực kích thích Biên độ rung động phụ thuộc vào biên độ lực kích thích phụ thuộc vào độ cứng vững động lực học hệ thống công nghệ - Nếu lực kích thích biến đổi có chu kỳ đồng thời tần số kích thích xấp xỉ tần số dao động riêng hệ rung động xuất với biên độ lớn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Đó tượng cộng hưởng - Đối với lực kích thích dạng xung hệ rung động với tần số riêng biên độ rung động tắt dần - Trường hợp rung động cưỡng xuất lực cắt thay đổi đặc biệt cắt bề mặt gián đoạn tần số rung động thường phù hợp với tần số quay trục tần số quay dụng cụ cắt Rung động cưỡng làm giảm chất lượng gia công đặc biệt ngun cơng gia cơng tinh Nó ảnh hưởng lớn tần số kích thích gần với tần số riêng hệ Trong trình phay, rung động cưỡng dẫn đến ổn định tốc độ vòng quay dao đủ lớn để làm cho tần số vào cắt dao tần số riêng hệ Tần số xác định theo công thức: f n.z Hz 60 (1-1) Phần lớn rung động cưỡng làm giảm khử bỏ cách khử nguồn gây kích thích làm thay đổi tần số kích thích kích thích có tính chu kỳ cho tần số khơng gần với tần số riêng hệ cụ thể: - Xây dựng bệ máy tốt - Loại bỏ sai sót truyền động máy - Cân tĩnh cân động chi tiết chuyển động quay - Chọn tốc độ quay trục số dao hợp lý - Sử dụng thiết bị thu giảm rung 1.2.2 Rung động riêng Rung động riêng hệ thống máy - dụng cụ cắt - chi tiết gia công số nút hệ thống rung động phát sinh va đập, chẳng hạn đóng ly hợp, dụng cụ bắt đầu vào cắt Phần lớn ảnh hưởng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn rung động riêng trình cắt khơng đáng kể dao động tắt dần nhanh Nó có ý nghĩa có liên quan đến việc xác định đặc tính q trình dao động nhằm phục vụ cho việc nghiên cứu tượng rung động q trình cắt 1.2.3 Rung động tự kích thích Rung động tự kích thích dạng rung động tự thân trình cắt sinh Rung động tự kích thích sinh q trình cắt nguyên nhân sau: 1- Sự biến động lực cắt mà biến động biến động tốc độ cắt, tiết diện lớp cắt biến động thơng số hình học dao 2- Do hình thành phá huỷ lẹo dao 3- Sự biến động thành phần vật liệu làm phôi 4- Do hiệu ứng tái sinh 5- Do liên kết vị trí ( Rung động tự kích thíchkhơng tái sinh ) Dưới phân tích rõ nguyên nhân nói trên: 1.2.3.1.Sự biến động lực cắt biến động tốc độ tiết diện lớp cắt Trong trình cắt kim loại, tốc độ cắt tăng lên lực cắt giảm Sự suy giảm lực cắt theo chiều tăng tốc độ cắt nguyên nhân gây tượng rung động máy công cụ Theo quan điểm lý thuyết lượng tới hạn ổn định trình cắt ta có phương trình cân lượng cho q trình cắt sau: Cơng suất tạo phoi xác định: Q= P.V (w) ( 1-2) Trong P lực tạo phoi (thành phần lực tiếp tuyến) Với q trình Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn phay P xác định: P = k.F = K.Sz.T.Zc K - lực cắt riêng vật liệu gia công (N) (1-3) (N/m2) F - diện tích cắt (m2) Sz - bước tiến dao (m) T - chiều sâu cắt (m) V - tốc độ cắt (m/s) Zc - số đồng thời cắt dao phay Nếu gọi Qk cơng suất tới hạn ổn định q trình tạo phoi - tức công suất mà nhu cầu lượng trình tạo phoi vượt giá trị hệ thống cơng nghệ bắt đầu ổn định Qk xác định: Qk = Pk.V (w) (1-4) Trong đó: Pk - lực tạo phoi tới hạn xét cấp tốc độ V xác định (N) Khi lực tạo phoi trình cắt vượt q giá trị hệ thống công nghệ bắt đầu ổn định V - tốc độ cắt (m/s) Tại vị trí gia cơng, theo phương xác định, công suất tạo phoi tới hạn cắt với tốc độ V1 là: Qk1= Pk1 V1 (1-5) Tương tự, công suất tạo phoi tới hạn cắt với tốc độ V2 là: Qk2 = Pk2.V2 (1-6) Lý thuyết Rung động tự kích thíchvà ổn định theo quan điểm lượng trình cắt rằng, vị trí gia cơng theo phương xác định lượng tới hạn ổn định khơng đổi theo Qk1 = Qk2 hay Pk1.V1 = Pk2.V2 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên (1-7) http://www.lrc-tnu.edu.vn 104 Sai lƯch 3.2.2- Hµm håi quy lµ hµm logarit Nepe- ký hiÖu lntk lntk = 0.1321s lntk = -0.8539s -0.0133s håi quy m +0.8173 0.1311 +0.1615s2 -0.8458s 0.1235 -0.8882s 0.1133 +0.8052 lntk = -0.0181s +0.0416s3 +0.1529s +0.8061 lntk = -0.0226s5 +0.0670s4 -0.0032s3+0.0739s2 - 0.1041 0.8583s +0.8191 10 10 Hình 3.16a- hàm lnt k bËc 10 10 -1 10 -1 101 10 Hình 3.16b- hàm lnt k bậc 10 15 20 15 20 10 10 15 20 10 15 20 25 25 10 -1 10 25 10 Hình 3.16c- hàm lnt k bËc 10 -1 10 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 25 105 Hình 3.16d- hàm lnt k bậc 10 10 -1 10 10 15 20 25 Sai lƯch 3.2.3- Hµm håi quy lµ hµm luü thõa håi quy m tk = 0.6655s2 -2.3001s +2.4659 tk = -0.2592s3 +1.2399s -2.1428s tk = 0.0844s4 -0.5160s3 1.0084 + 2.2298 +1.2801s 0.5239 -1.9446s 0.4709 +2.2259 tk = -0.0967s 1.8169s +0.4479s4 -0.7079s3 +0.9423s2 - 0.4302 +2.2817 Hình 3.17a- Hàm luỹ thừa bậc 0 10 15 20 25 10 15 20 25 5.5 4.5 3.5 Hình 3.17b- Hàm luỹ thừa bậc 3 2.5 1.5 0.5 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 106 5.5 4.5 3.5 Hình 3.17c- Hàm luỹ thừa bậc 2.5 1.5 0.5 10 15 20 25 10 Hình 3.17d- Hàm luỹ thừa bËc 10 -1 10 10 15 etk = 3.4705s etk håi quy m -85.7389s etk = -30.6399s3 25 Sai lƯch 3.2.4- Hµm håi quy lµ hµm etk etk =35.3048s 20 +22.2963 +103.1977s 151.2903 -67.1499s 27.1208s -113.1415s3 -5.6109 +116.1087s 111.8692 - 84.0795 -6.8620 =-27.96s5 +132.1912s -168.6089s3 +18.4807s2 63.2610 +33.4525s +9.276 10 Hình3.18a- hàm etk bậc 10 -1 10 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 15 20 http://www.lrc-tnu.edu.vn 25 107 10 Hình3.18b- hàm etk bậc 10 -1 10 10 15 20 25 15 20 25 15 20 25 10 Hình3.18c- hàm etk bậc 10 -1 10 10 10 Hình3.18d- hàm etk bËc 10 -1 10 10 3.6- Đánh giá kết hồi quy Kết hồi quy hàm đặc tr-ng cho quan hệ chiều sâu cắt tới hạn tk b-ớc tiến dao s cắt thử máy Turndimill đà đ-ợc trình bày bảng 3.1.1; 3.1.2; 3.1.3; 3.1.4 đ-ợc tóm tắt vào bảng kết hồi quy cắt thử máy 6P13b đà đ-ợc trình bày bảng 3.2.1; 3.2.2; 3.2.3; 3.2.4 đ-ợc tóm tắt vào bảng d-ới S húa bi Trung tõm Hc liu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 108 B¶ng 3- Tãm tắt kết hồi quy cắt thử máy Turndimill BËc cđa hµm Sai lƯch håi quy m Hµm log10 tk = lgtk Hµm lntk Hµm luü thõa Hµm etk 0.0436 0.0322 0.0218 0.0154 0.1004 0.0743 0.0503 0.0353 1.1897 0.6629 0.4120 0.2738 3.6384e+003 2.8170e+003 2.0955e+003 1.4849e+003 Bảng 4- Tóm tắt kết hồi quy cắt thử máy 6P13b Bậc hàm Sai lệch håi quy m Hµm log10 tk = lgtk Hµm lntk Hµm luü thõa Hµm etk 0.0570 0.1311 1.0084 151.2903 0.0322 0.1235 0.5239 111.8692 0.0218 0.1133 0.4709 84.0795 0.0154 0.1041 0.4302 63.2610 Từ bảng tổng hợp ta thấy: - Các hàm lgtk; lntk; hàm luỹ hàm etk có độ xác hồi quy khác Trong hàm lgtk hàm cho sai số hồi quy bé Nếu so sánh hàm bậc theo thứ tự trên, độ xác giảm dần Vì hàm số đ-ợc chọn để làm hàm đặc tr-ng cho quan hệ t k = f(s) hàm log10tk = lgtk - Với loại hàm, bậc hàm cao độ xác cao Điều độ sai lệch hồi quy mà đ-ợc thể đồ thị Độ xác hồi quy hàm số đ-ợc thể độ S húa bi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 109 giống đồ thị điểm rời rạc với đồ thị đ-ờng xấp xỉ Đ-ờng xấp xỉ xuyên qua nhiều điểm rời rạc độ xác hồi quy cao Ng-ợc lại, nhiều điểm rời rạc nằm đ-ờng xấp xỉ độ xác thấp Nếu so sánh đồ thị hàm với đồ thị hàm log10tk có độ xác cao loại hàm log 10tk đồ thị hàm bậc đồ thị có độ phù hợp cao đồ thị điểm rời rạc đ-ờng xấp xỉ Vì hàm log 10tk đ-ợc chọn hàm log 10tk bậc Tóm tắt ch-ơng Việc nghiên cứu thực nghiệm ph-ơng pháp cắt thử mặt phẳng nghiêng cho thấy: B-ớc tiến dao có ảnh h-ởng lớn ®Õn rung ®éng tù kÝch thÝch ¶nh h-ëng ®ã thĨ mặt sau: 1.B-ớc tiến dao s ba yếu tố chế độ cắt tạo nên giá trị lực cắt động lực học, tạo nên nhu cầu l-ợng trình cắt Vì ảnh h-ởng trực tiếp đến rung ®éng tù kÝch thÝch NÕu b-íc tiÕn dao cµng lín dòng l-ợng qua hệ thống công nghệ lớn rung động hệ thống mạnh Cũng vậy, ta tăng dần độ lớn b-ớc tiến dao rung động tự kích thích tăng tr-ởng theo ảnh h-ởng có tính hiển nhiên, ng-ời ta dễ dàng nhận thấy đ-ợc 2.B-ớc tiến dao ảnh h-ởng đến giới hạn ổn định trình cắt Nh- đà trình bày trên, trình cắt đ-ợc thực tốc độ V xác định b-ớc tiến dao s xác định giới hạn ổn định trình cắt đ-ợc đặc tr-ng chiều sâu cắt tới hạn tk Nếu b-ớc tiến dao lớn chiều sâu cắt tới hạn bé ng-ợc lại 3.Đối với trình gia công phay, ảnh h-ởng b-ớc tiến dao s đến chiều sâu cắt tới hạn biểu theo quy luật sau: Với tốc độ cắt xác định, theo chiều tăng b-ớc tiến dao, chiều sâu cắt tới hạn giảm dần Sự biến thiên chiều sâu cắt tới hạn tk phụ thuộc vào b-íc tiÕn dao s diƠn theo quy Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 110 luật hàm số logarit thập phân (Thực chÊt lµ mét hµm sè mị) PhÐp håi quy tõ liệu thí nghiệm cho thấy, dùng hàm số logarit thập phân với bậc hàm cao sai lệch hồi quy nhỏ, nghĩa độ xác hồi quy cao S húa bi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 111 Kết luận luận văn Bằng nghiên cứu thực nghiệm trình cắt kim loại máy công cụ với việc sử dụng ph-ơng tiện nghiên cứu đại có trợ giúp máy tính, tác giả đà sâu thực nghiên cứu hai vấn đề: - Nghiên cứu đặc tr-ng rung động tự kích thích - Nghiên cứu ảnh h-ởng b-ớc tiến dao đến rung động tự kích thích Những kết luận cuối kết nghiên cứu hai vấn đề đ-ợc tóm tắt: 1-Rung động tự kích thích có đặc tr-ng sau: - Rung động tự kích thích phát sinh tồn với trình cắt Khi dụng cụ cắt bắt đầu tách phoi rung động tự kích thích bắt đầu xuất Quá trình tách phoi trì rung động kích thích trì Quá trình tách phoi dừng lại rung động tự kích thích biến - Có tr-ờng hợp trình tạo phoi không diễn nh-ng rung động tự kích thích xuất Đó b-ớc tiến dao chiều sâu cắt đ-ợc chọn bé(Bé bán kính cong l-ỡi cắt) Khi trình tách phoi không diễn mà diễn trình tr-ợt trơn l-ỡi cắt lên bề mặt gia công Khi tr-ợt trơn, dụng cụ cắt tiêu hao l-ợng lớn l-ợng để thắng sức cản tr-ợt lớp kim loại bề mặt Vì tr-ờng hợp này, rung động tự kÝch thÝch diƠn khèc liƯt, hƯ thèng c«ng nghƯ rung dội phát tiếng ồn - Với hệ thống công nghệ xác định, xẩy rung động tự kích thích hệ dao động với dải tần số định Dải tần số không phụ thuộc vào biên độ rung ®éng tù kÝch thÝch - Rung ®éng tù kÝch thÝch t-ợng cố hữu trình cắt, có ảnh h-ởng trực tiếp đến mài mòn dụng cụ cắt độ xác hệ thống công nghệ Tuy nhiên lúc gây nguy hiểm cho hệ thống công nghệ (Sứt l-ỡi cắt, gÃy dao, hỏng bề mặt gia công ) Chỉ điều kiện công nghệ định, rung động tăng tr-ởng đột ngột với biên độ lớn hệ thống công nghệ rơi vào trạng thái ổn định nguy hại xẩy S hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 112 - Bản chất rung động tự kích thich: Sự tác động đồng thời yếu tố chế độ cắt tạo nên nhu cầu l-ợng trình Năng l-ợng trình cắt đ-ợc cung cấp từ l-ới điện, qua động điện vào vùng cắt Tại vùng cắt l-ợng đ-ợc biến thành để tạo công công suất cắt, sau qua thân bệ máy vào lòng đất Khi qua hệ thống công nghệ, dòng l-ợng làm cho hệ thống rung động Đó chất l-ợng rung động tự kích thích - Mỗi hệ thống công nghệ có độ cứng vững xác định hay nói cách khác có khả hấp thụ l-ợng xác định Khi l-ợng trình cắt v-ợt khả hấp thụ hệ thống công nghệ hệ rơi vào trạng thái ổn định Đó chất l-ợng t-ợng ổn định tăng tr-ởng rung ®éng tù kÝch thÝch 2- B-íc tiÕn dao cã ¶nh h-ëng trùc tiÕp ®Õn rung ®éng tù kÝch thÝch - Nếu b-ớc tiến dao lớn dòng l-ợng qua hệ thống công nghệ lớn rung động hệ thống mạnh Cũng vậy, ta tăng dần độ lớn b-ớc tiến dao rung động tự kích thích tăng tr-ởng theo - B-ớc tiến dao ảnh h-ởng đến giới hạn ổn định trình cắt Nếu trình cắt đ-ợc thực tốc độ V xác định b-ớc tiến dao s xác định giới hạn ổn định trình cắt đ-ợc đặc tr-ng chiều sâu cắt tới hạn tk Nếu b-ớc tiến dao lớn chiều sâu cắt tới hạn bé ng-ợc lại - Đối với trình gia công phay, ảnh h-ởng b-ớc tiến dao s đến chiều sâu cắt tới hạn biểu theo quy luật sau: Với tốc độ cắt xác định, theo chiều tăng b-ớc tiến dao, chiều sâu cắt tới hạn giảm dần Sự biến thiên chiều sâu cắt tới hạn tk phụ thuộc vào b-ớc tiến dao s diƠn theo quy lt cđa hµm sè logarit thập phân (Thực chất hàm số mũ) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 113 Tài liệu tham khảo [1] Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Tuý Nguyên lý gia công vật liệu Nxb khoa học kỹ thuật, Hà nội 2001 [2] Nguyễn Duy, Trần Sỹ Tuý, Trịnh Văn Tự Nguyên lý cắt kim loại Nxb Đại học trung học chuyên nghiệp 1977 [3] Đặng Vũ Giao, Lê Văn Tiến, Nguyễn Đắc Lộc, Nguyễn Đức Năm, Nguyễn Thế Đạt Công nghệ chế tạo máy Nxb Đại học trung học chuyên nghiệp 1976 [4] Trần Hữu Đà, Nguyễn Văn Hùng, Cao Thanh Long Cơ sở trình cắt Đại học kỹ thuật công nghiệp 1998 [5] D-ơng Phúc Tý Tự rung ổn định trình cắt kim loại Nxb Khoa häc kü thuËt Hµ Néi - 2007 [6] Davit A Stephenson and John Agapiou Metal cutting Theorieand Praxis ( Machining Dinamic ) Marcel Dekker – New York 1997 [7] M Weck und Teipel Dynamisches Verhalten Spanender Werkzeugmaschinen Springer Verlag – Berlin – Heidenbrerg – New York 1997 [8] Balacsin Đại c-ơng công nghệ chế tạo máy (Bản tiếng nga ) – Maxcova 1959 [9] Milberg J Analytische und experimentelle Untersuchung Zu Stabilitaetsgrenze bei der Drehbearbeitung Dissertation TU Berlin – 1971 [10] S A Tobias Machine Tool Vibrations Blackie and Son, London 1965 [11] J Tlusty Machine Dynamic Chapter Handbook of High – Speed Machining Ttechnology Chapman and Hall , New York 1985 [12] J Tlusty and F Ismail Dinamic Strutural Identification Tasks and Methods Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 114 CIRD Annals 29-1980 [13] – H E Meritt Theorie of Self excited machine tool chatter A SME J Eng Ind 87 – 1965 (P 447 – 454 ) [14] J Tlusty and S B Rao Verification and analysis of some dynamics cutting force coeficient data Proc NAMRC – 1978 ( p 420 – 426 ) [15] Manfred Weck Werkzeugmaschinen – band – Automatisicrung and Stenerungstechnik VDE – Verlag – Duessendorf – 1989 [16] S A Tobias and Fish Wick The chatter of taehe tool under orthogonal cutting conditions ASME Trans 80 1958 [17] M K Das and S A Tobias The Relations bitween the static and the Dynamic cutting of Materials Int J MTDR – 1967 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 115 Trang môc lôc më đầu ch-ơng : tổng quan thành tự khoa học lĩnh vực nghiên cứu trung động tự kích thích máy công cụ 1.1 Rung động trình cắt 1.2 Các dạng rung động nguyên nhân gây rung động 1.2.1 Rung ®éng c-ìng bøc 1.2.2 Rung ®éng riªng 1.2.3 Rung ®éng tù kÝch thÝch 1.2.3.1 Sù biÕn ®éng lực cắt biết động tốc độ tiết diện lớp cắt 1.2.3.2 Sự hình thành phá huỷ lẹo dao 11 1.2.3.3 Sự biến động thành phần vật liệu gia công 13 1.2.3.4 Rung động tự kích thích hiệu ứng tái sinh 14 1.2.3.5 Rung động tự kích thích không tái sinh 17 1.3 19 Các yếu tố ảnh h-ởng đến rung động tự kích thích trình cắt 1.3.1 ảnh h-ởng máy 19 1.3.1.1 ảnh h-ởng móng máy điều kiện lắp đặt 19 1.3.1.2 ảnh h-ởng vị trí chi tiết cấu thành máy 20 1.3.1.3 ảnh h-ởng nhiệt độ làm việc máy 22 1.3.2 ảnh h-ởng vị trí t-ơng đối dao phôi 22 1.3.3 nh hng ca mm ca phụi 25 1.3.4 ảnh h-ởng điều kiện cắt đến rung động trình cắt 25 S hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn 116 1.3.4.1 ¶nh h-ëng cđa chiỊu réng líp cắt b 26 1.3.4.2 ảnh h-ởng chiều dày lớp cắt a 26 1.3.4.3 ảnh h-ởng vận tốc cắt v 27 1.3.4.4 ảnh h-ởng thông số hình học phần cắt 28 1.3.4.5 ảnh h-ởng thông số hình häc 29 1.3.5 ¶nh h-ëng cđa vËt liƯu 35 1.4 Rung động tự kích thích theo quan điểm l-ợng 35 trình cắt 1.4.1 Các luận điểm 35 1.5 38 Các biện pháp hạn chế rung động trình cắt 1.5.1 Nhóm biện pháp liên quan đến cấu trúc máy 38 1.5.2 Các biện pháp liên quan đến phôi dụng cụ gia công 39 1.5.3 Các biện pháp liên quan đến trình cắt 39 1.6 Kết luận công trình nghiên cứu rung động tự kích thích 39 trình cắt máy công cụ Ch-ơng 2: Nghiên cứu đặc tính rung động tù kÝch 41 thÝch b»ng thùc nghiƯm víi sù trỵ giúp máy tính cắt kinh loại máy phay 2.1 Sơ đồ lôgic để phân biệt rung động c-ỡng rung động tự 43 kích thích xuất trình cắt kim loại giải pháp kỹ thuật để giám sát xuất biến đổi chúng 2.1.1 Sơ đồ logic 43 2.1.2 Giải pháp kỹ thuật để giám sát xuất biến đổi rung 45 động c-ỡng rung ®éng tù kÝch thÝch 2.2 TriĨn khai thÝ nghiƯm 47 2.2.1 Xác định thông số thí nghiệm 47 2.2.2 Sơ đồ thí nghiệm cắt thử 48 S húa bi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 117 2.3 Xác định kích th-ớc mẫu thí nghiệm 49 2.4 Triển khai thí nghiệm thu liệu thí nghiệm 49 Đo dao động trình cắt 55 3a Đo dao động trình cắt theo lớp 55 3b Thí nghiệm đo dao động trình cắt theo mặt phẳng 64 nghiêng Ch-ơng 3: Nghiên cứu ảnh h-ởng b-ớc tiến dao 71 đến rung ®éng tù kÝch thÝch b»ng thùc nghiƯm 3.1 Ba tr¹ng thái trình cắt 71 3.2 Khảo sát ảnh h-ëng cđa b-íc tiÕn dao ®Õn sù biÕn ®ỉi cđa chiều 75 sâu cắt tới hạn thực nghiệm 3.2.1 Mục đích, nội dung, ph-ơng pháp ph-ơng tiện nghiên cứu 75 3.2.2 Sơ đồ thí nghiệm cắt thử để khảo sát biến đổi chiều sâu 77 cắt tới hạn phụ thuộc vào b-ớc tiến dao 3.3 Các thí ngh.iêm cắt thử ổn định 78 3.3.1 Thông số thí nghiệm 78 3.3.2 Thí nghiệm cắt thử ổn định máy phay đứng Turndimill 79 3.3.3 Kết thí nghiệm máy phay đứng Turndimill 92 3.3.4 Thí nghiệm cắt thử ổn định máy phay đứng 6P13 93 3.4 Sử lý liệu- xây dựng ph-ơng trình đặc tr-ng cho quan hệ giữa96 chiều sâu cắt tới hạn tk b-ớc tiến dao 3.4.1 Hàm hồi quy đặc tr-ng cho quan hệ chiều sâu cắt tới hạn 97 tk b-ớc tiến dao s tiến hành thí nghiệm cắt thử ổn định máy phay đứng Turndimill 3.5 Hàm hồi quy cắt thử ổn định máy phay đứng 102 6P13 3.6 Đánh giá kết hồi quy 107 Tài liệu tham khảo 113 S húa bi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 118 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... đặc tính rung động tự kích thích ảnh hưởng bước tiến dao đến tăng trưởng trình cắt kim lo? ??i với trợ giúp máy tính Tính cấp thiết đề tài Rung động trình cắt kim lo? ??i tượng cố hữu Rung động mà đặc. .. đại lượng đặc trưng rung động tự kích thích 5.2 Xây dựng mơ hình thí nghiệm để nghiên cứu đặc tính rung động tự kích thích nghiên cứu ảnh hưởng bước tiến dao đến rung động tự kích thích 5.3 Lựa... đến việc xác định đặc tính q trình dao động nhằm phục vụ cho việc nghiên cứu tượng rung động q trình cắt 1.2.3 Rung động tự kích thích Rung động tự kích thích dạng rung động tự thân q trình cắt