Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về rung động tự kích thích và ảnh hưởng của bước tiến dao tới độ mòn dao trong quá trình cắt kim loại ứng dụng máy tính

Ảnh hưởng của vật liệu

Sự không đổng đều của độ cứng sẽ làm cho lực cắt biến động, tạo điều kiện cho rung động tự kích thích phát triển, dẫn đến mất ổn định của quá trình gia công. (1-12) Độ cứng cắt Kd tỷ lệ nghịch với chiều sâu cắt tới hạn, do đó vật liệu có độ cứng càng cao thì rung động tự kích thích và xu thế gây rung động cho hệ thống công nghệ càng lớn và chiều sâu cắt tới hạn đạt được càng bé.

Ba Trạng thái của quá trình cắt a.Trạng thái ổn định

Một quá trình cắt đ-ợc gọi là ổn định khi dụng cụ cắt bị kích thích sẽ tiến đến một vị trí cân bằng d-ới dạng một dao động tắt dần hoặc tiến đến một mức dao động nào đó ít hơn. Rung động của hệ thống công nghệ làm cho vi trí t-ơng đối giữa l-ỡi cắt và phôi thay đổi liên lục và do đó làm cho chiều sâu cắt biến đổi liên tục. Một quá trình cắt đ-ợc gọi là mất ổn định khi xuất hiện rung động ngày càng tăng, khi đó dụng cụ cắt có thể rung động với biên độ ngày càng tăng hoặc dần dần rời xa vị trí cân bằng cho đến một giới hạn xác định.

Pk là trị số của lực mà khi lực cắt động lực học của một quá trình đạt đến giá trị đó thì hệ thống công nghệ bắt. Chiều sâu cắt tới hạn là một giá trị của chiều sâu cắt mà khi chiều sâu cắt thực tế của một quá trình cắt có v= const và s= const đạt tới giá trị đó thì quá trình sẽ bắt đầu rơi vào trạng thái mất ổn định. Nh- vậy, trạng thái tới hạn ổn định là trạng thái trung gian khi quá trình cắt chuyển đổi từ trạng thái ổn định sang trạng thái mất ổn định.

- Có một tập hợp vô số các giá trị chiều sâu cắt thực tế làm cho quá trình cắt hoàn toàn nằm trong trạng thái mất ổn định. - Chỉ có một giá trị của chiều sâu cắt t= tk mà tại đó quá trình cắt chuyển đổi từ trạng thái ổn định sang trạng thái mất ổn định. Với một quá trình cắt có tốc độ cắt V xác định, b-ớc tiến dao s xác định, thì giá trị tk là giá trị chiều sâu cắt thực tế mà khi quá trình cắt thực hiện với giá trị chiều sâu cắt đó thì bản thân quá trình cắt đòi hỏi đ-ợc cung cấp một năng l-ợng bằng năng l-ợng tới hạn của quá trình Qk.

Khảo sát ảnh h-ởng của b-ớc tiến dao đến sự biến đổi của chiều sâu cắt tới hạn bằng thực nghiệm

Từ đó ta thấy rằng, việc khảo sát ảnh h-ởng của b-ớc tiến dao đến ổn định của quá. - Xây dựng đồ thị ổn định thực nghiệm của hệ thống công nghệ phay - Xây dựng ph-ơng trình đặc tr-ng của đồ thị ổn định thực nghiệm. Ph-ơng pháp đó có thể tóm tắt nh- sau: Tại một cấp tốc độ và một b-ớc tiến dao răng sz xác định, tiến hành cắt thử bằng cách nâng dần chiều sâu cắt cho.

Giá trị chiều sâu cắt khi tự rung gây mất ổn định là giá trị chiều sâu cắt tới hạn ứng với giá trị của tốc độ cắt và b-ớc tiến dao đã chọn. Hệ thống thu và chuyển đổi tín hiệu trong hình 3.3 đã đ-ợc giới thiệu trong ch-ơng II, ở đây không cần thiết phải giới thiệu lại. Theo sơ đồ này, việc cắt thử đ-ợc tiến hành theo từng lớp mỏng với các giá trị chiều sâu cắt t1, t2, t3.

Nếu ch-a thấy xuất hiện trạng thái mất ổn định lại tăng thêm dần chiều sâu cắt cho đến khi trạng thái mất ỏn định xuất hiện. Khi cắt trên mặt phẳng nghiêng, chiều sâu cắt tự động tăng dần cho đến khi đạt tới giá trị chiều sâu cắt tới hạn tk. Nếu dừng lần đầu không đúng lúc (chạy v-ợt quá) thì việc điều chỉnh dao để đạt đ-ợc tk cũng thuận lợi và nhanh hơn nhiều so với khi cắt lớp.

Các thí nghiệm cắt thử mất ổn định 1-thông số thí nghiệm

Với một tốc độ cắt hay một tốc độ vòng quay n của dao phay, phải làm thí nghiệm cắt thử với tất cả các b-ớc tiến dao của máy t-ơng ứng với tốc độ vòng quay n đó. Trong các thí nghiệm cắt thử này, việc dùng hệ thống thiết bị đo dao động trên hình 3.5 chỉ có tác dụng để xác nhận sự xuất hiện, tăng tr-ởng của rung động tự kích thích và xác nhận sự xuất hiện của trạng thái mất ổn định của quá trình cắt mà thôi. Vì quá trình cắt diễn ra trong thời gian khá dài, trên một hình không thể hiễn thị hết đ-ợc diễn biến, Vì vậy ở đây, tác giả phải chụp từng phần của quá trình trong từng khoảng thời gian nhỏ để giới thiệu.

Phần này trình bày cách xử lý dữ liệu thí nghiệm để xác định hàm đặc tr-ng cho quan hệ giữa chiều sâu cắt tới hạn tk với vai trò là biến phụ thuộc (Hàm số) với b-ớc tiến dao s với vai trò là biến độc lập (Biến số). Sau khi có đồ thị hồi quy và ph-ơng trình hồi quy kèm theo sai số hồi quy, ta sẽ chọn đ-ợc dạng gần đúng nhất trong số các hàm cơ bản đó với sai số hồi quy bé nhất. 3.4.1- Hàm hồi quy đặc tr-ng cho quan hệ giữa chiều sâu cắt tới hạn tk và b-ớc tiến dao s khi tiến hành các thí nghiệm cắt thử mất ổn định trên máy phay đứng Turndimill.

3.Đối với quá trình gia công phay, ảnh h-ởng của b-ớc tiến dao s đến chiều sâu cắt tới hạn biểu hiện theo quy luật sau: Với một tốc độ cắt xác định, theo chiều tăng của b-ớc tiến dao, chiều sâu cắt tới hạn giảm dần. - Rung động tự kích thích là hiện t-ợng cố hữu của quá trình cắt, có ảnh h-ởng trực tiếp đến sự mài mòn dụng cụ cắt và độ chính xác của hệ thống công nghệ. Nếu một quá trình cắt đ-ợc thực hiện tại một tốc độ V xác định và một b-ớc tiến dao s xác định thì giới hạn ổn định của quá trình cắt đó đ-ợc đặc tr-ng bởi chiều sâu cắt tới hạn tk.

- Đối với quá trình gia công phay, ảnh h-ởng của b-ớc tiến dao s đ ến chiều sâu cắt tới hạn biểu hiện theo quy luật sau: Với một tốc độ cắt xác định, theo chiều tăng của b-ớc tiến dao, chiều sâu cắt tới hạn giảm dần. Sự biến thiên của chiều sâu cắt tới hạn tk trong sự phụ thuộc vào b-ớc tiến dao s diễn ra theo quy luật của hàm số logarit thập phân (Thực chất là một hàm số mũ).