Thiết kế và điều chỉnh thông số công nghệ trong quá trình mài nghiền và đánh bóng chi tiết quang

Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình mài nghiền và đánh bóng chi tiết quang

Quá trình tạo hình bề mặt chi tiết quang bằng mài nghiền và đánh bóng chịu tác động của nhiều yếu tố công nghệ, trong đó có một số yếu tố công nghệ cơ bản ảnh hưởng đến chất lượng và năng suất gia công chi tiết quang như: quỹ đạo chuyển động tương đối, áp lực, vận tốc tương đối giữa dụng cụ và chi tiết, huyền phù mài (kích thước hạt, tính chất hạt, nồng độ …) và các yếu tố khác như nhiệt độ môi trường, vật liệu thuỷ tinh…). Để giảm ảnh hưởng của áp lực đến sự mài mòn không đồng đều trên bề mặt chi tiết gia công, người ta có thể điều khiển phân bố áp lực của lực đè hoặc phải giảm giá trị mômen M bằng cách giảm cánh tay đòn tức là đưa điểm đặt lực C về gần với bề mặt gia công hoặc tạo một mômen ngược cõn bằng với mụmen M.

Thông số điều chỉnh trong nguyên công mài nghiền và đánh bóng bề mặt phẳng chi tiết quang

Để tính hệ số điền đầy bề mặt người ta chia dụng cụ thành những miền vành có kích thước bằng nhau.Trên cơ sở quy luật phân bố của các guốc đánh bóng đã chọn, xác định tổng diện tích của chúng trong từng miền vành bằng phương pháp hoạ đồ và dụng cụ đo diện tích. Cho phép ứng dụng đối với lớp cơ cấu cụm trên có sử dụng cơ cấu đòn bản lề của máy mài nghiền và đánh bóng chi tiết quang, nhằm mục đích phục vụ cho quá trình gia công có định hướng theo phân bố lượng dư cục bộ.

Cơ sở nghiên cứu khoa học

Với ý tưởng là thay đổi phân bố áp lực mài làm yếu tố để bù sai số cho phương pháp điều chỉnh cường độ mài mòn bề mặt gia công. Miền có lượng dư nhỏ thì áp lực mài nhỏ và ngược lại miền có lượng dư lớn thì áp lực mài lớn (hình1.16).

THIẾT KẾ MÁY MÀI VÀ ĐÁNH BểNG CHI TIẾT QUANG PM-300

- Nếu điều chỉnh máy trong trường hợp khâu trên quay tự do với k1 là một số vô tỷ hợp lý trong khoảng 0,9 < k1 < 1 thì phân bố quỹ đạo chuyển động tương đối của điểm bất kỳ thuộc đĩa gá trên bề mặt đĩa mài đều hơn, thời gian phủ nhanh hơn. Trong luận văn này tôi đưa ra 3 phương án về sơ đồ nguyên lý đã được dử dụng trong thực tế từ đó tôi chọn một phương án phù hợp với điều kiện gia công quang học ở nước ta và đặc biệt đáp ứng cho nhu cầu thí nghiệm của Xưởng Quang - Điện tử. * Tạo áp lực bằng quả nặng: quả nặng được đặt trên đầu tốc, khi cần lắc chuyển động mang theo quả nặng chuyển động do đó có lực quán tính, tuỳ theo bán kính cầu Rcầu mà hướng lực quán tính khác nhau.

Với mục đích thay đổi áp lực mài trong quá trình gia công, trong sơ đồ hệ thống khí nén tôi sử dụng hai van áp suất một van đóng mở áp suất (van đảo chiều) có tác dụng đảm bảo an toàn cho van điều khiển áp suất, một van có khả năng điều khiển áp suất và lưu lượng vào xilanh(van điều khiển áp suất), cả hai van được điều khiển qua điện áp đầu vào. Có nhiều phương pháp truyền động như truyền động đai, hộp số, bánh ma sát…để mở rộng khả năng công nghệ của máy ứng với các kích thước sản phẩm khác nhau tôi sử dụng bộ biến tần điều khiển tốc độ động cơ kết hợp với truyền động đai (giá thành rẻ, chống được quá tải, truyền động êm, giảm thiểu được ma sát sinh nhiệt trong quá trình làm việc, chế tạo thay thế đơn giản). Ở đây tôi chọn loại biến tần thay đổi tần số f theo nguyên lý U/f = const, đây là phương pháp được dùng phổ biến hiện nay vì độ chính xác cao, không làm giảm độ bền của động cơ, tiết kiệm điện năng và đặc biệt nó được các hãng sản xuất tích hợp sẵn theo chuẩn quốc tế do đó chúng ta có thể đồng bộ hoá hệ thống dễ dàng.

Động cơ chuyển động dẫn theo trục chính và tay quay quay, tay quay quay làm cần lắc kéo theo đầu tốc lắc qua lại quanh tâm O1 tại tâm O1 ta đặt đầu đo góc (encorder), từ góc quay w xác định được vị trí điểm đầu tốc để phục vụ cho bài toán điều khiển áp lực mài sau này (hình 2.11).

MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC VÀ ĐIỀU CHỈNH MÁY PM-300

Kết quả mô phỏng động học của máy mài và đánh bóng PM-300

Quỹ đạo chuyển động tương đối của chi tiết và dụng cụ được thể hiện trong hình 3.3, 3.4, quỹ đạo chuyển động tương đối của một bất kỳ thuộc chi tiết so với dụng cụ hình 3.6, vận tốc tương đối hình 3.5. Nhận xét: - Hình 3.3 cho thấy quỹ đạo chuyển động tương đối của điểm đầu tốc và đĩa 5 sẽ không trùng lặp nhau sau một chu kỳ lắc. - Hình 3.4 cho thấy quỹ đạo chuyển động tương đối của điểm đầu tốc so với đĩa mài 5 là rất đều (có nghĩa là hai bề mặt chi tiết và dụng cụ xoa đều lên nhau dẫn đến bề mặt chi tiết gia công đồng đều).

- Hình 3.6 cho thấy quỹ đạo chuyển động tương đối của điểm bất kỳ thuộc chi tiết so với đĩa mài 5 là đều. Do đó tất cả các điểm trên bề mặt dụng cụ và chi tiết được xoa đều lên nhau mà không có sự lặp lại sau các chu kỳ quay. * Khi thay đổi kích thước l1 (giữ nguyên các kích thước khác của máy PM- 300) thì cường độ gia công trên bề mặt chi tiết 4 thay đổi.

- Phải điều chỉnh l1 sao cho cường độ gia công giữa vùng rìa và vùng ở tâm chi tiết chênh lệch ít để dễ điều chỉnh áp lực mài và dễ khống chế chiều dày chi tiết.

Điều chỉnh các thông số công nghệ của máy PM-300

Để đánh giá sự thay đổi hình dạng bề mặt của chi tiết gia công, cần phải sử dụng các chỉ tiêu động học là các hệ số tương đối không thứ nguyên, biểu thị tác dụng của các thông số động học đến cường độ gia công, trên các vùng bề mặt tiếp xúc của dụng cụ và chi tiết. Hệ số phủ và hệ số vận tốc là hai chỉ tiêu động học, dùng để điều chỉnh sự thay đổi hình dạng bề mặt gia công và được tính toán trước khi gia công. Có thể sử dụng chế độ gia công với cường độ lớn nhưng độ chính xác thấp hơn khi dịch chuyển khâu trên bởi vì thiếu một chuyển động của khâu trên.

Ảnh hưởng của e0, emin và sự phối hợp giữa chúng khó xác định bằng tính toán được nhưng bằng trực giác thì thường thấy, ảnh hưởng đó sẽ dẫn đến kết quả không mong muốn, sự dịch chuyển quỹ đạo trong giới hạn 0,1emax. Khi khâu trên quay tự do thì sự phân bố tốc độ trong các miền của bề mặt đánh bóng là đồng đều nhất và tốc độ tương đối của nghiền là bé nhất như vậy thì không có lợi. Tăng tần số quay của trục chính thì tăng cường độ gia công, nhưng không thay đổi bản chất hướng thay đổi bán kính cong bề mặt gia công.

Sau khi chọn dạng hình học bề mặt dụng cụ và điều chỉnh máy với chế độ gia công trung bình nào đó thì phải tăng cường độ gia công để tăng năng.

KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM TRÊN MÁY PM-300

Các đĩa mài không được quá cứng để có thể dễ sửa và hiệu chỉnh bằng các dụng cụ cầm tay (dao tiện), đồng thời chúng cũng không được quá mềm vì sẽ nhanh bị mài mòn. Đĩa đánh bóng loại này có năng suất cao hơn đĩa nhựa song lại thấp hơn đĩa dạ và độ chính xác gia công tuy thấp hơn đĩa nhựa nhưng lại cao hơn nhiều so với đĩa dạ. Trong quá trình đánh bóng cần phải phối hợp các yếu tố công nghệ để khi kết thúc cùng một lúc đạt được các yêu cầu về số vòng quang, cấp độ bóng, kích thước.

Chọn nhựa đánh bóng theo nguyên tắc: thuỷ tinh mềm dùng nhựa mềm, mài bề mặt lớn dùng nhựa mềm hơn, nhựa mài tay cứng hơn nhựa mài máy, nhiệt độ cao hơn dùng nhựa cứng hơn. Nhận xét: - Với cách thay đổi áp lực mài nghiền và đánh bóng thì năng xuất gia công bề mặt phẳng chi tiết quang tăng nhưng độ chính xác bề mặt chi tiết vẫn đảm bảo. - Với nghiên cứu mài nghiền và đánh bóng có điều chỉnh áp lực theo phân bố lượng dư cục bộ tạo khả năng đạt độ chính xác cao và nâng cao năng suất gia công một cách hiệu quả.

- Sau khi kết thúc nguyên công mài nghiền nên để lượng dư phân bố ở rìa nhiều hơn tâm (thấp đỉnh) để khi đánh bóng ta mài mòn từ rìa vào tâm thì bề mặt chi tiết mới đạt độ bóng đều.