e. Nguyên tắc tối ưu của quy hoạch thực nghiệm
3.5.2. Ảnh hưởng của v,S đến sai lệch độ trụ
Quy luật ảnh hưởng của v, S đến sai lệch độ trụ được thể hiện trên hình 3.6
Hình 3.6. Đồ thị ảnh hưởng của v, S đến sai lệch độ trụ.
Trong quá trình gia công, do các hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình cắt như lực cắt, nhiệt cắt, mòn, rung động...đồng thời hệ thống công nghệ (máy-dao-đồ gá-chi tiết gia công) là hệ thống biến dạng nên một chi tiết sau khi gia công tồn tại trên nó rất nhiều loại sai số.
Sai số về kích thước là sai số giữa kích thước thực đạt được sau gia công so với kích thước yêu cầu được thể hiện bằng dung sai của kích thước đó.[19]
Sai lệch về vị trí tương quan giữa hai bề mặt thực chất là sự xoay đi một góc nào đó của bề mặt này so với bề mặt kia [19].
Sau gia công, bề mặt chi tiết không phẳng một cách lý tưởng. Sóng bề mặt là chu kì không phẳng của bề mặt chi tiết máy được quan sát trong khoảng nhỏ (từ 1 đến 100mm). Nhám bề mặt là tập hợp các nhấp nhô tế vi được quan sát trong miền rất nhỏ khoảng 1 mm2 [19].
Tính chất cơ lý của bề mặt gia công (độ cứng tế vi, cấu trúc tế vi...) là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng rất lớn đến tính năng sử dụng của chi tiết máy trong các điều kiện làm việc đặc biệt (mài mòn, nhiệt cao...)
Sai lệch về hình dáng hình học đại quan là mức độ phù hợp lớn nhất của chúng với hình dáng hình học lý tưởng. Khi gia công hệ lỗ trụ Φ8 thì chỉ tiêu tổng quát nhất để đánh giá sai lệch về hình dáng hình học là độ không trụ.
Để xác định độ không trụ, tại mỗi điểm thí nghiệm tác giả thực hiện 3 lần sau đó xác định sai lệch độ trụ trên máy đo tọa độ CMM-544 tại Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp. Kết quả như sau:
Nhận xét chung, sai lệch độ trụ đạt được sau thí nghiệm có giá trị nhỏ. Sai lệch độ trụ nhỏ nhất Δmin = 0.013 mm khi gia công ở vận tốc cắt v = 25 m/ph và lượng chạy dao S = 10 mm/ph. Sai lệch độ trụ lớn nhất Δmax = 0.097 mm khi gia công ở vận tốc cắt v = 10 m/ph và S = 20 mm/ph. Kết quả đạt được như trên được giải thích như sau:
Máy gia công: Máy phay CNC VMC 85S có độ cứng vững và độ chính xác cao.
Dụng cụ cắt: HSS Φ8 hãng SKF (cộng hòa Pháp) chất lượng chế tạo rất tốt, khi gia công thí nghiệm hầu như dao chưa bị mòn.
Hệ thống công nghệ cứng vững cao, dao và chi tiết gia công được gá đặt hợp lý hạn chế thấp nhất ảnh hưởng của biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ đến ĐCX gia công.
Vật liệu gia công có độ cứng cao, chất lượng tốt không hình thành lẹo deo trong quá trình cắt nên giảm được rung động tự rung ảnh hưởng đến ĐCX gia công.
Với yếu tố lượng chạy dao, trong mọi giá trị vận tốc cắt, khi tăng lượng chạy dao thì sai lệch độ trụ tăng. Điều này được giải thích như sau:
Khi tăng lượng chạy dao thì chiều dày lớp cắt tăng, diện tích tiết diện mặt cắt ngang của lớp cắt tăng, lực biến dạng và lực ma sát tăng dẫn đến lực cắt tăng. Mũi khoan là dụng cụ cắt không hoàn thiện, hai lưỡi cắt thường không đối xứng, khi lực cắt tăng (đặc biệt là lực cắt chạy dao P ) làm mũi dao bị cong hay lệch đi. Ngoài ra,
khi lực cắt tăng gây ra: tăng biến dạng dẻo lớp bề mặt, tăng biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ,....Tất cả các nguyên nhân trên làm cho khi tăng lượng chạy dao thì sai lệch độ trụ tăng.
Với yếu tố vận tốc cắt, trong khoảng vận tốc cắt từ 10 m/ph đến 25 m/ph, khi tăng vận tốc cắt thì sai lệch độ trụ có xu hướng giảm. Điều này được giải thích như sau:
Khi tăng vận tốc cắt, nhiệt cắt tăng đẫn đến nhiệt lượng truyền đến phôi cũng tăng lên. Nhiệt độ tăng làm cơ tính của vật liệu giảm dẫn đến lực cắt giảm.
Khi tăng vận tốc cắt, nhiệt cắt tăng làm thay đổi quá trình ma sát giữa phoi và mặt trước làm lực cắt giảm...
Tương tự như ảnh hưởng của lượng chạy dao, khi lực cắt tăng dẫn đến sai số khi chế tạo dao phản ảnh rõ rệt hơn đến ĐCX gia công, biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ, biến dạng dẻo lớp bề mặt tăng...làm tăng sai lệch độ trụ. Điều này phù hợp với quan điểm của Prof. Dr. Necdet Geren [13].
Nhận xét:
Việc sử dụng thiết kế thí nghiệm theo phương pháp “hai nhân tố trực giao” cho phép nghiên cứu đồng thời hai nhân tố thí nghiệm. Ngoài ảnh hưởng của các yếu tố riêng biệt gọi là các yếu tố chính, còn có thể tìm thấy tác động cùng với nhau của hai yếu tố gọi là tương tác. Việc chọn phương pháp thiết kế thí nghiệm này là hoàn toàn phù hợp.
Kết quả nghiên cứu thấy rằng:
1. Đối với nhám bề mặt, hai nhân tố S và v đều có ảnh hưởng quan trọng . Khi cắt ở vận tốc lớn, lượng chạy dao nhỏ thì nhám bề mặt đạt kết quả tốt. Nhám bề mặt đạt giá trị thấp nhất Ra = 2.29 μm khi gia công ở v = 20 m/ph và S = 10 mm/ph.
2. Đối với sai lệch độ trụ. Vận tốc cắt càng tăng, lượng chạy dao càng giảm thì sai lệch độ trụ càng giảm. Sai lệch độ trụ nhỏ nhất Δmin = 0.013 mm khi gia công ở vận tốc cắt v = 25 m/ph và lượng chạy dao S = 10 mm/ph.
3. Nhờ lựa chọn chế độ công nghệ hợp lý phương pháp khoan hoàn toàn đáp ứng yêu cầu về ĐCX và nhám bề mặt của sản phẩm.
4. Chế độ công nghệ được khuyến nghị là v = 20 m/ph và S = 10 mm/ph.