6. Phương pháp nghiên cứu
3.1.2.2.Điều kiện thực nghiệm
Sơ đồ thực nghiệm ế
- Phôi thí nghiệm: phôi thép với kích thước 70mm x 65mm x 100mm. Được phay sơ bộ sau đó gia công đồng loạt trên máy mài phẳng để đảm bảo yêu cầu về chuẩn gia công cũng như chuẩn đo lường.
- Vật liệu gia công: Được đo độ cứng và kiểm tra thành phần hóa học tại Trung tâm Kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng 1- Tổng cục Đo lường chất lượng.
Thép S50C theo tiêu chuẩn JIS C4051 có độ cứng 27HRC. Với thành phần hóa học:
C(%) Si(%) S(%) P(%) Mn(%) Ni(%) 0,5118 0,2602 0,004 0,0156 0,6353 0,0121 Cr(%) Mo(%) V(%) Cu(%) W(%) Ti(%) 0,0234 0,0023 0,0012 0,0317 0,0006 0,0028 - Điều kiện gia công: Không sử dụng dung dịch trơn nguội
- Chế tạo mẫu: Mẫu lõi khuôn cánh quạt là sản phẩm được thiết kế từ chi tiết nguyên thủy bằng công nghệ “kỹ thuật ngược” (Reverse Engineering).
CÁC YẾU TỐ ĐẦU VÀO:
- Chế độ cắt
- Phương pháp gia công - Hình dáng hình học của phôi, vật liệu gia công
- Loại dụng cụ cắt và vật liệu gia công.
- Điều kiện gia công.
c¸c yÕu tè ®Çu ra:
Lực cắt thành phần: - Fx - Fy - Fz => Tính tốc độ biến đổi lực cắt trung bình VF . QÚA TRÌNH CẮT TRÊN MÁY PHAY CNC
Mẫu thí nghiệm được gia công trên trung tâm gia công Mikron UCP 600; Hệ điều khiển Heidenhain; Công suất 46 kVA; trục chính điều khiển tốc độ vô cấp từ 0 – 12.000 vòng/phút.
Với các bước công nghệ:
* Gia công thô: các mẫu thí nghiệm được gia công bằng dao phay ngón đầu bằng 2 răng chắp mảnh hợp kim φ16 với cùng một chế độ công nghệ.
* Gia công bán tính: các mẫu thí nghiệm được gia công bằng dao phay ngón đầu bằng 4 răng thép gió φ12 với cùng một chế độ công nghệ.
* Gia công tinh: sử dụng dao phay ngón đầu cầu thép gió φ10 hai răng cắt có độ cứng 64 - 67 HRC. Đây là bước công nghệ sử dụng để đo lực cắt và lấy các dữ liệu thí nghiệm.
Chế độ công nghệ sử dụng trong các thực nghiệm của luận án dựa vào độ cứng của vật liệu phôi (đo độ cứng của phôi) và catalog khuyến cáo sử dụng của Công ty dụng cụ số 1(là nơi sản xuất dụng cụ cắt được sử dụng để thí nghiệm).
Hình 3.5 Trung tâm gia công CNC 5 trục Mikron UCP 600
- Thiết bị đo: thiết bị đo lực cắt 3 thành phần của hãng TeCL – Đức chế tạo.
- Phương pháp đo: chi tiết được gá đặt trên lực kế có cơ cấu kẹp bằng thủy lực với đồng hồ hiển thị giá trị lực kẹp, lực kế sử dụng các cảm biến để thu nhận tín hiệu và khuếch đại, chuyển đổi tín hiệu và hiển thị tín hiệu đầu ra qua phần mềm XKM2000 được cài đặt trên máy tính.
Khả năng của lực kế: có khả năng lấy mẫu với các giải 100 lần lấy tín hiệu/giây, 10 lần lấy tín hiệu/giây, 1 lần lấy tín hiệu/giây.
Hình 3.6 Thiết bị đo lực cắt 3 thành phần khi phay
Khi gia công bề mặt tự do trên máy CNC lực cắt không những bị ảnh hưởng bởi các yếu tố công nghệ mà còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố khác như là hình dạng của bề mặt gia công, kiểu đường dụng cụ, quãng đường dụng cụ. Theo [6] thì sự biến đổi của lực cắt có thể dẫn đến rung động của hệ thống công nghệ, sự biến đổi của lực cắt dù rất nhỏ cũng tạo nên sai số trên bề mặt gia công. Để chứng minh điều này, tác giả tiến hành thực hiện một thực nghiệm kiểm chứng nhỏ:
Gia công chi tiết lõi khuôn cánh quạt có dạng bề mặt elip lõm, với kiểu đường dụng cụ Rough Layer, tiến hành cho dao cắt theo hướng Vf tại đường cong trên bề mặt với vị trí đường cong là tại mặt cắt A-A như hình 3.7 :
A A
A A
A A
Vf (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.7 Gia công chi tiết với kiểu đường dụng cụ Rough Layer
Đặt phạm vi đo với thiết bị là 1 lần lấy tín hiệu/giây.
Fz
Fx Fy
1 2 3 4 5 6 7 8 9 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 Time mesurement (s) C u tt in g F o rc e ( N ) Fx Fz Fy Kết quả đo được thể hiện ở hình dưới.
Time (s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Fx (N) 39 34 24 21 19 17 16 15 13
Fy (N) 1 - 14 -18 -19 -18 -18 -19 -19 - 19 Fz (N) -94 -76 -61 -57 -54 -51 -49 -47 -46
Hình 3.8 Kết quả đo lực tại vị trí A-A và đồ thị lực cắt thành phần
Quan sát hình 3.8 ta thấy đồ thị lực cắt có hình dạng giống như hình dạng đường cong chi tiết và kết quả số liệu thực nghiệm biến thiên theo hình dáng của chi tiết gia công. Đối với kiểu đường chạy dao Layer lực cắt Fx và Fz biến đổi lớn, các giá trị lực đo biến thiên tại các điểm đo lực, lực Fy chỉ tăng khi dụng cụ tiếp xúc vớphôi còn sau đó Fy có giá trị không đổi vì kiểu đường chạy dao Layer không dịch chuyển theo phương Y của bề mặt chi tiết.
Với đặc điểm đặc biệt này tác giả sử dụng thuật ngữ tốc độ biến đổi lực trung bình VF để đánh giá. đo min max t F - F = F V (N/s) (3.8) Trong đó: tđo là thời gian đo lực (s)
Với đặc trưng là bề mặt tự do nên phương pháp đo lực cắt là: đo lực cắt liên tục trong một quỹ đạo chạy dao theo biên dạng của chi tiết. Sau đó lấy giá trị quãng đường lực là hiệu số của lực cắt lớn nhất và lực cắt nhỏ nhất; thời gian đo mẫu là thời gian mà lực cắt biến đổi.
Kết quả đo lực được xử lý XKM 2000 là phần mềm kèm theo lực kế, nó có thể hiện thị và xuất dữ liệu ở dạng đồ thị hoặc bảng số liệu đo:
Thời gian đo (s)
L ực c ắt ( N )
Hình 3.9 Sơ đồ đo lực cắt 3 thành phần -400 -300 -200 -100 0 100 200 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 no[1] Fx[N] Fy[N] Fz[N]
Hình 3.10 Kết quả đo lực ứng với chế độ thứ 5 trong bảng 3.2