- Danh mục các hình vẽ và đồ thị
210. Kết luận
4.4. So sánh và đánh giá kết quả thực nghiệm
Ở chƣơng 3, biểu đồ ổn định của máy Super MC 500 đƣợc tác giả xây dựng bằng phƣơng pháp sử dụng phần mềm matlab. Trong chƣơng 4, biểu đồ ổn định của máy này đƣợc xây dựng lại bằng thực nghiệm để chứng minh lại độ tin cậy của phần mềm xây dựng. Kết quả cho thấy sự tƣơng đồng của kết quả lý thuyết và thực nghiệm.
- Biểu đồ xây dựng bằng phần mềm matlab
Hình 4.16 Biểu đồ miền ổn định theo phương pháp mô phỏng số
* Đánh giá sai số giữa biểu đồ lý thuyết và thực nghiệm
Xây dựng lại đồ thị miền ổn định của máy trên cùng một hệ trục tọa độ ta có đƣợc kết quả sau:
Hình 4.18 So sánh kết quả lý thuyết và cắt thử
Dựa vào kết quả biểu diễn biểu đồ ổn định của máy phay Super MC 500 đƣợc dự đoán bằng phần mềm và biểu đồ thực nghiệm, Sai lệch lớn nhất của đồ thị miền ổn định lý thuyết và thực nghiệm là tại điểm cao nhất, sai lệch lớn nhất δmax=1,35 - 1,2 = 0,15(mm). Kết quả thực nghiệm so với phƣơng pháp tính toán lý thuyết sai lệch khoảng 10% là chấp nhận đƣợc.
* hận xét:
Biểu đồ ổn định xây dựng bằng thực nghiệm và phần mềm có sự tƣơng đồng về: - Hình dạng, cụ thể và về số túi.
- ả hai biểu đồ đêu cho thấy đƣợc chiều sâu cắt lớn nhất với máy này vào khoảng 1,35 mm, tại vận tốc vòng quay 12000vg/ph.
- Biểu đồ ổn định bằng thực nghiệm và bằng phần mềm đều đƣa ra đƣợc chế độ cắt tối ƣu giống nhau. Tuy hai biểu đồ chƣa thật sự trùng khớp nhƣng cũng đã khẳng định đƣợc độ tin cậy của phƣơng pháp số.
4.5. Kết luận chương 4
Trong chƣơng này, tác giả đã lập quy trình thì nghiệm để tiến hành gia c ng với khoảng hơn 190 chế độ gia c ng khác nhau. ác chế độ gia c ng đƣợc tiến hành với tất cả các điều kiện khác nhau chỉ thay đổi hai th ng số là tốc độ vòng quay trục chính và chiều sâu cắt. Quá trình thí nghiệm đƣợc tiến hành với máy Super MC 500 tại trƣờng ại học ng nghiệp Hà ội.
Sau khi gia c ng xong, kết quả của các đƣờng gia c ng đƣợc xuất ra bằng biểu đồ âm thanh và biểu đồ rung động. ác kết quả đo ở trên sẽ đƣợc dùng để xây dựng biểu đồ ổn định thực nghiệm.
Dựa trên kết quả đã đo đƣợc và các lý thuyết về ổn định gia c ng dựa trên chỉ tiêu âm thanh và biểu đồ rung động, tác giả đã tiến hành xây dựng đƣợc biểu đồ ổn định thực nghiệm. Sau đó, biểu đồ thực nghiệm đƣợc đối chiếu với biểu đồ lý thuyết và cũng đánh giá đƣợc sai lệch giữa hai biểu đồ, sai lệch này nằm trong giới hạn có thể chấp nhận đƣơc. Vậy, phƣơng pháp xây dựng biểu đồ miền ổn định có đƣợc độ chính xác cao.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1.Kết luận
- ặc dù hệ thống lu n có một hệ số giảm chấn nhất định nhƣng trong quá trình phay vẫn có thể xảy ra trƣờng hợp dao động mất ổn định.
- Hệ thống trở nên mất ổn định khi t ng chiều sâu hay chiều rộng cắt.
- Ta có thể thay đổi miền ổn định bằng cách thay đổi các th ng số nhƣ, số r ng cắt, chiều rộng hay chiều sâu cắt, độ giảm chấn, độ cứng vững.
- Kh ng có khác biệt quá nhiều giữa đồ thi ổn định bằng phƣơng pháp phân tích với phƣơng pháp số
- Ta có thể nâng cao đƣợc n ng suất đảng kể nếu chọn đƣợc điểm làm việc hợp lý
1.1. Kết luận về phương pháp luận để xây dựng đồ thị ổn định
Với một tốc độ cắt nhất định (tốc độ trục chính) thì tồn tại một chiều sâu cắt lớn nhất mà hiện tƣợng rung động xảy ra làm cho chất lƣợng bề mặt gia công giảm. Vậy chiều sâu cắt lớn có thể dẫn tới giảm chất lƣợng bề mặt gia c ng nhƣng lại giúp t ng n ng suất gia công. Mục tiêu của luận v n là đi tìm đƣợc chiều sâu cắt tối ƣu mà n ng suất cắt là cao nhất và chất lƣợng bề mặt gia c ng đƣợc đảm bảo.
Trong quá trình gia công, dụng cụ cắt luôn luôn chịu ảnh hƣởng của lực cắt thay đổi, hệ thống dao động cƣỡng bức, dao động của hệ thống đƣợc mô tả dƣới dạng hệ dao động hai bậc tự do theo hai phƣơng ox và oy. hính rung động mạnh của đầu trục chính làm ảnh hƣởng trục tiếp tới chất lƣợng gia c ng và cũng dựa vào rung động của đầu dao để nhận biết đƣợc chế độ gia công là ổn định hoặc không ổn định.
Chế độ gia công ổn định hay kh ng đƣợc thể hiện dƣới các hiện tƣợng khác nhau nhƣ: độ sóng bề mặt gia công, biểu đồ lực cắt theo các phƣơng, biên độ dao động của đầu dao (rung động), hoặc biểu hiện qua âm thanh (tiếng ổn khi gia công)
ác tiêu chí đánh giá chế độ gia công là ổn định hay kh ng đều có cùng một điểm chung là biểu đồ sóng bề mặt hoặc biểu đồ lực, biểu đồ âm thanh, đồ thị dao động của đầu dao hoặc đồ thị mật độ phỏ điện hội tụ hoặc phân kỳ. Các biểu đồ thể hiện chế độ gia công là ổn định khi các biểu đồ là hội tụ và ngƣợc lại các biểu đồ không hội tụ ứng với chế độ gia công mất ổn định.
ó hai phƣơng pháp để xây dựng đƣợc biểu đồ miền ổn định của một hệ thống là sử dụng phần mềm atlab và phƣơng pháp cắt thử. Trong hai phƣơng pháp này, phƣơng pháp sử dụng phần mềm nhanh hơn, tiết kiệm đƣợc thời gian nhƣng vẫn có sai lệch nhất định. Phƣơng pháp cắt thử cho độ chính xác cao nhƣng tốn thời gian và tính kinh tế không cao.
1.2. Các kết quả đạt được
- Kết quả đo các th ng số của hệ thống bằng phƣơng pháp taptest
ộ cứng theo hai phƣơng ox và oy là bằng nhau kx=ky=14156 ( /m), Khối lƣợng quy đổi theo các phƣơng trên là: mx my 0, 014156(kg). Hệ số giảm chấn theo hai phƣơng lần lƣợt là: x y 0, 0243,. ác th ng số này là đầu vào để xây dựng biểu đồ ổn định bằng phần mềm atlab. Với các thiết bị đo thực nghiệm, các th ng số hệ th ng này đƣợc xác định với độ tin cậy cao.
- Kết quả biểu đồ miền ổn định đƣợc xây dựng bằng phần mềm Matlab
ác th ng số của hệ thống đã đo thực nghiệm đƣợc lấy làm đầu vào gồm: độ cứng của hệ thống máy (k), khối lƣợng quy đổi của hệ thống (m) và hệ số giảm chấn tƣơng đối (ξ). Bằng phần mềm T B tác giả đã xây dựng đƣợc một chƣơng trình dự đoán biểu đồ ổn định. Phƣơng pháp dự đoán hệ thống này dựa trên cơ sở của chỉ tiêu độ sóng và dựa trên biểu đồ lực cắt. hƣơng trình đƣợc xây dựng dựa trên việc m tả hệ thống máy dƣới dạng hệ dao động hai bậc tự do. Từ lý thuyết dao động của hệ hai bậc tự do tác giả sẽ dựa vào các dấu hiệu để xác định ổn định từ đó biết chế độ gia c ng là ổn định hoặc rung động. Với việc sử dụng chƣơng trình dự đoán biểu đồ ổn định này cho phép nhanh chóng xây dựng đƣợc biểu đồ ổn định. Giúp tìm đƣợc các chế độ gia c ng cho n ng suất cao nhất mà vẫn đảm bảo chất lƣợng gia c ng.
ộ tin cậy của phần mềm sẽ đƣợc kiểm tra lại bằng gia công thực nghiệm. Trong chƣơng 4, tác giả sẽ tiến hành xây dựng biểu đồ ổn định bằng thực nghiệm.
- Kết quả biểu đồ miền ổn định thực nghiệm của máy
ể chứng minh lại đƣợc lý thuyết xây dựng về ổn định máy là hợp lý và độ tin cậy của phần mềm (ho c sai số của phần mềm tính toán atlab), tác giả đã lập quy trình
thì nghiệm để tiến hành gia c ng với khoảng hơn 190 chế độ gia c ng khác nhau. ác chế độ gia c ng đƣợc tiến hành với tất cả các điều kiện khác nhau chỉ thay đổi hai th ng số là tốc độ vòng quay trục chính và chiều sâu cắt với máy Super MC 500. Sau khi gia c ng xong, kết quả của các đƣờng gia c ng đo và xuất ra đƣợc biểu đồ pr phin bề mặt gia c ng và biểu đồ lực cắt. ác kết quả đo ở trên sẽ đƣợc dùng để xây dựng biểu đồ ổn định thực nghiệm. Dựa trên kết quả đã đo đƣợc và các lý thuyết về ổn định gia c ng dựa trên chỉ tiêu âm thanh và biểu đồ lực, tác giả đã tiến hành xây dựng đƣợc biểu đồ ổn định thực nghiệm. Sau đó, biểu đồ thực nghiệm đƣợc đối chiếu với biểu đồ lý thuyết và cũng đánh giá đƣợc sai lệch giữa hai biểu đồ, sai lệch này nằm trong giới hạn có thể chấp nhận đƣợc. Vậy, phƣơng pháp xây dựng biểu đồ miền ổn định có đƣợc độ chính xác cao.
- Kiểm chứng, đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp sử dụng phần mềm
ồ thị ổn định đƣợc xây dựng bằng phƣơng pháp sử dụng phần mềm và đồ thị thực ổn định thực nghiệm trùng gần khít với nhau (sai số 10% chấp nhận đƣợc). Vậy chƣơng trình dự đoán ổn định máy có thể áp dụng để tìm ra chế độ gia công tối ƣu hơn.
- Phạm vi áp dụng của luận v n
Phƣơng pháp nghiên cứu này có thể áp dụng để dự đoán miền ổn định cho các hệ thống máy phay tƣơng tự. Nghiên cứu này có đóng góp lớn đối với nền sản xuất máy công cụ trong nƣớc về việc đƣa ra đƣợc một chế độ gia công hợp lý với các máy mới.
2. Kiến nghị phương hướng phát triển
- ghiên cứu các phƣơng pháp phát hiện và giảm rung động bằng đo cƣờng độ âm thanh và đo biên độ rung động.
TÀILIỆU THAM KHẢO
[1] Bành Tiến ong, Trần Thế ực, Trần Sỹ Túy (2001), Nguyên lý gia công vật liệu. NXB khoa học và kỹ thuật.
[2] Trần Hữu à, guyễn V n Hùng, ao Thanh Long (1998), Cơ sở chất lượng của quá trình cắt. ại học kỹ thuật c ng nghiệp Thái guyên.
[3] T ng Huy, guyễn ng Bình, Dƣơng Phúc Tý (2001), Nghiên cứu đặc tính của tự rung bằng phương pháp thực nghiệm với sự trợ giúp của máy tính. Tạp chí khoa học và c ng nghệ - ại học Thái guyên số 18 – tháng 2-2001.
[4] guyễn ng Bình, Dƣơng Phúc Tý, T ng Huy (2001), Tự rung và ổn định của máy phay theo quan điểm năng lượng của quá trỡnh cắt. Tạp chí khoa học và c ng nghệ các trƣờng ại học kỹ thuật số 29 – 2001.
[5] Dƣơng Phúc Tý, guyễn ng Bỡnh, T ng Huy (2001), Độ ổn định thực của máy phay. Tạp chí khoa học và c ng nghệ của các trƣờng đại học kỹ thuật số 29/2001.
[6] T ng Huy, Dƣơng Phúc Tý, guyễn ng Bỡnh (2001), Sự biến đổi của hai vùng bước tiến dao và họ đường cong ổn định của máy phay. Tạp chí khoa học và c ng nghệ của các trƣờng đại học kỹ thuật số 30 – 31/2001.
[7] Dƣơng Phúc Tý (2001), Nghiên cứu xác định chế độ cắt hợp lý để ổn định quá trình gia công phay. uận án Tiến sỹ kỹ thuật – 2001.
[8] Vũ Hoài Ân (1994), Nhập môn gia công CNC. Trung tâm đào tạo và thực hành D/ - Viện máy và dụng cụ c ng nghiệp.
[9] Hoàng Việt Hồng (2002), Mô hình quá trình cắt khi phay trên máy phay CNC. uận án tiến sỹ kỹ thuật – 2002.
[10] Phan Chí Chính (1998), Nghiên cứu ứng dụng máy phay điều khiển theo chương trình số bằng máy tính vào việc chế tạo khuôn. uận án Tiến sỹ kỹ thuật, ại học bách khoa Hà ội.
[11] guyễn Phùng Quang (2005) MATLAB Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động.NXB khoa học và kỹ thuật.
[12] guyễn V n Khang (2005), Dao động kỹ thuật. XB Khoa học và kỹ thuật.
[13] guyễn Doón Phƣớc(2005), Lý thuyết điều khiển tuyến tính, XB Khoa học và kỹ thuật [14] David A. Stephenson and John Agapiou (1997), Metal cutting Theorie and Praxis (Machining
Dinamic). Marcel Dekker – New york.
[15] Milberg. J (1971), Analytische und exrimentelle Untersuchulg Stabilitaetsgrenze bei der Drehbearbeitung. Dissertation TU Berlin.
[17] J. Tlusty and F.Ismail (1980), Dynamic Strustural Identification Tasks and Methods. CIRP Annals 29 – 1980.
[18] S.A. Tobias and Fish wick (1958), The chatter of taches tools under orthogonal cutting conditions. ASME Trans 80. 1985.
[19] X. K. Luo (2005), A Simulated Investigation on the machining instability and dynamic surface generation. International Journal of Advanced Manufaceturing Technology. – 2005. – Vol. – pp. 457-465.
[20] Ronal Fassen (2007), Chatter Prediction and Control for High- Speed Milling University Press Facilities. Eindhoven, the Netherlands.
[21] Modification of concrete damping properties for vibration control in technology facilities
(Proceedings Paper), Hal Amick; Paulo J. M. Monteiro
[22] Kai L. Cheng (2008), Machining Dynamics – Fundamentals, Aplication and Practices. Springer.
[23] Janet Gradis (2005), On stability prediction for milling. International Journal of Machines Tools & Manufaceture 45. –[s.l.]:Elsevier Ltd
[24] Tony L. Schmitz (2001), Stability in High –speed Machining. National institute of Standards and Technology Gaithersburg.