Có hai dạng rung động trong quá trình mài: rung động cưỡng bức và rung động tự kích thích (tự rung).
Độ lệch tâm và sự không đồng đều trên bề mặt của đá mài là nguyên nhân chính gây ra hình thành rung động cưỡng bức. Chuyển động quay của đá mài và phôi hình thành độ sóng trên bề mặt đá mài và do đó ảnh hưởng đến sự hình thành độ sóng trên bề mặt chi tiết. Độ sóng hình thành phụ thuộc vào kích cỡ hạt mài và sự gia tăng lực mài. Rung động tự kích thích ảnh hưởng bởi điều kiện cắt, thuộc tính của đá mài và vật liệu gia công [31].
Rung động quyết định đến chất lượng bề mặt và độ chính xác của quá trình mài, đây là hai yếu tố chính của quá trình mài. Quá trình mài là một quá trình rất nhạy với rung động. Chính vì vậy, khi biết được biên độ rung động, có thể thiết kế được một quá trình mài với mục đích hạn chế tối đa rung động.
Điều kiện mài phụ thuộc vào cấu trúc động lực học của hệ đá mài – phôi, trong công trình nghiên cứu của Hongqi Li và Yung C.Shin [23, 24] đã đưa ra nghiên cứu thực nghiệm về đặc tính rung động và cải thiện mô hình động lực học trong quá trình mài tròn xét đến điều kiện phụ thuộc cấu trúc động lực học.
Trong quá trình mài để đạt được chất lượng bề mặt gia công người ta cố gắng hạn chế ảnh hưởng của rung động đến mức tối thiểu. Ở khu vực tiếp xúc giữa bề mặt đá và bề
mặt chi tiết gia công xảy ra quá trình rung động khi gia công, tạo nên sự phụ thuộc động học của quá trình mài đến chất lượng bề mặt của chi tiết. Rung động cưỡng bức tạo nên trong quá trình gia công do một đại lượng nhiễu với một tần số và biên độ rung cảm nhận được. Loại rung động này xuất hiện theo chu kỳ phụ thuộc vào chuyển động cắt và chuyển động chạy dao gây nhiễu trên bề mặt chi tiết gia công. Rung động tự kích thích xuất hiện không do các ngoại lực gây nhiễu, ở đây thường chỉ do rung động với một tần số riêng của một chi tiết của máy mài. Khi thay đổi các điều kiện rung động như tần số hay biên độ cần tránh hiện tượng cộng hưởng [6].
Nhìn chung rung động cưỡng bức là yếu tố có thể hạn chế được bằng các biện pháp kỹ thuật như cân bằng lại hoặc giảm rung.
Rung động tự kích thích được gây ra bởi bản thân quá trình cắt khi mài. Nó xuất hiện khi có sự tương tác giữa hạt mài với chi tiết và biến mất khi quá trình cắt kết thúc. Hiện tượng vật liệu chi tiết bám vào hạt mài hay vào bề mặt chi tiết là một phần gây nên rung động tự kích thích. Rung động tự kích thích có tần số cao hơn nhiều so với rung cưỡng bức. Tính không đồng nhất trong cấu trúc đá có xu hướng làm tăng rung động tự kích thích và làm ảnh hưởng đến sóng bề mặt chi tiết.
Rung động cưỡng bức và rung động tự kích thích cũng có thể xảy ra trong quá trình sửa đá, tạo ra sự không đồng đều trong biên dạng đá và độ sóng chi tiết. Sửa đá bằng mũi kim cương có thể tạo ra đá không cân bằng và do đó tạo ra rung động cưỡng bức. Rung động tự kích thích xảy ra khi sửa đá bằng dụng cụ sửa đá quay làm cho bề mặt đá bị sóng [40].
2.4.2 Phân tích ảnh hưởng của rung động đến độ nhám bề mặt chi tiết khi mài tròn ngoài mài tròn ngoài
Trước hết có thể thấy vấn đề rung động xảy ra trong quá trình mài bao gồm rung động cưỡng bức và rung động tự kích thích. Về nguyên tắc khi xảy ra một rung động cưỡng bức nó không tự làm thay đổi chất lượng của chi tiết gia công. Khi vết gằn trên bề mặt chi tiết tái xuất hiện thì ngược lại lực cắt sẽ giảm đồng thời làm giảm biên độ rung động và phát ra tiếng ồn [6].
Quá trình rung động trong hệ thống công nghệ tạo ra chuyển động tương đối có chu kỳ giữa dụng cụ cắt và chi tiết gia công, làm thay đổi điều kiện ma sát, gây nên độ sóng và nhấp nhô tế vi trên bề mặt gia công. Sai lệch của các bộ phận máy làm cho chuyển động
của máy không ổn định, hệ thống công nghệ sẽ có dao động cưỡng bức, nghĩa là các bộ phận máy khi làm việc sẽ có rung động với các tần số khác nhau, gây ra sóng dọc và sóng ngang trên bề mặt gia công với bước sóng khác nhau. Khi hệ thống công nghệ có rung động, độ sóng và độ nhấp nhô tế vi dọc sẽ tăng nếu lực cắt tăng, chiều sâu cắt lớn và tốc độ cắt cao [14].
2.5 Kết luận chương 2
Đưa ra được sơ đồ mối quan hệ phụ thuộc của các đại lượng trong quá trình mài. Phân tích được ảnh hưởng của các thông số chế độ cắt đến lực cắt, rung động và ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt khi mài tròn ngoài.
Phân tích được ảnh hưởng của độ cứng vật liệu gia công và thành phần thép hợp kim đến độ nhám bề mặt khi mài tròn ngoài, thành phần hóa học trong một số loại thép 40X, 65, 9XC và P18 có ảnh hưởng đến cơ tính và tính thấm tôi của thép hợp kim và do đó ảnh hưởng đến lực cắt và đến độ nhám bề mặt.
Độ nhám bề mặt khi mài theo lý thuyết và thực nghiệm rất khác nhau và nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Trong công trình nghiên cứu này không xét đến ảnh hưởng của đá mài mà chỉ xét đến ảnh hưởng của chế độ cắt và vật liệu gia công đến độ nhám, lực cắt và rung động khi mài thép hợp kim trên máy mài tròn ngoài.
Cơ sở lý thuyết về mối quan hệ phụ thuộc giữa một số đại lượng sẽ là những định hướng cho các vấn đề nghiên cứu thực nghiệm, là thông tin tiên nghiệm để thiết kế thực nghiệm và xây dựng bài toán tối ưu.
CHƯƠNG 3
TRANG THIẾT BỊ, VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM VÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CỨU THỰC NGHIỆM
3.1 Sơ đồ mô hình thí nghiệm
Hình 3.1 Sơ đồ mô hình thí nghiệm
3.2 Trang thiết bị, vật liệu thí nghiệm
3.2.1 Máy mài tròn a) Thông số máy mài a) Thông số máy mài
Hãng sản xuất: MAGNUM CUT, model: MEG - 1120 Đường kính lớn nhất của chi tiết gia công: 200mm Chiều dài lớn nhất của chi tiết gia công: 500mm
Kích thước đá: 400x50x203mm3
Tốc độ quay trục đá: 2000v/p
Máy mài tròn Đá mài
Đo độ cứng Chế độ cắt
Đo độ nhám bề mặt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đo lực
Mô hình hóa số liệu thí nghiệm
Tối ưu hóa thông số chế độ cắt
Đo rung Chi tiết gia công
Tốc độ quay chi tiết: 0 - 650v/p
Tốc độ dịch chuyển của bàn máy: Vô cấp từ 0,1- 5m/p Dịch chuyển của ụ đá sau mỗi vạch chia: - 0,01mm/vạch
- 0,0025mm/vạch Công suất động cơ đá: 4kW, số vòng quay n = 1420v/p.
Hình 3.2 Máy mài tròn ngoài MEG – 1120
b) Nguyên lý làm việc
Ụ trước của máy cố định, ụ sau của máy chuyển động tịnh tiến theo đường trượt dọc. ụ trước có tác dụng giữ một đầu của phôi trong quá trình gia công và truyền chuyển động quay. Ụ sau có tác dụng giữ đầu còn lại của phôi khi chúng làm việc theo nguyên lí chống tâm. Bàn máy có chuyển động tịnh tiến. Ngoài ra máy có hệ thống làm nguội và thuỷ lực riêng biệt, hệ thống thuỷ lực thực hiện các nhiệm vụ:
+ Chuyển động dọc của bàn máy
+ Chuyển động tiến ngang tự động của ụ đá + Tiến lùi nhanh ụ đá
+ Bôi trơn cho máy.
Máy có chuyển động tiến dao ngang của ụ đá bằng tay. Trên máy có các cơ cấu điều khiển sau:
+ Cần gạt đảo chiều bàn máy bằng cữ + Tay gạt đóng mở van tới nguội + Vô lăng tiến dao ngang
+ Núm điều chỉnh đại lượng tiến dao chu kì + Tay gạt điều chỉnh lượng bù mòn đá + Lẫy định vị tay gạt bù mòn
+ Tay gạt cố định nòng ụ động + Tay gạt dịch chuyển nòng ụ động + Các cữ đảo chiều bàn máy
+ Vô lăng điều khiển bàn máy bằng tay + Tay gạt điều khiển tốc độ chạy dọc bàn máy + Tay gạt đảo chiều
+ Cơ cấu khởi động, ngắt dịch chuyển bàn máy bằng thuỷ lực + Cơ cấu điều khiển tiến dao chu kì
+ Cơ cấu điều khiển ụ đá ra vào nhanh + Bảng các nút điều khiển.
c) Kiểm tra điều kiện làm việc của máy mài