e. Nguyên tắc tối ưu của quy hoạch thực nghiệm
3.5. Kết quả thí nghiệm và nhận xét
Tiến hành thí nghiệm lần lượt theo RunOrder trong ma trận thí nghiệm, mỗi điểm thí nghiệm được lặp lại 3 lần (khoan 3 lỗ).
Nhám bề mặt được đo 3 lần (tại 3 lỗ khoan) sau đó lấy giá trị trung bình. Sai lệch độ trụ được đo 3 lần sau đó lấy giá trị trung bình.
Kết quả thí nghiệm thu được cho ở bảng sau: Thứ tự TN Vận tốc cắt(m/ph) Lượng chạy dao(mm/ph) Tốc độ vòng quay(vòng/ph) Lượng chạy dao(mm/vòng) Sai lệch độ trụ Nhám bề mặt (Ra) 1 25 20 995 0.020 0.032 3.94 2 25 15 995 0.015 0.017 3.48 3 20 20 796 0.025 0.045 3.56 4 10 10 398 0.025 0.054 2.53 5 10 15 398 0.038 0.071 4.08 6 10 20 398 0.050 0.097 4.34 7 25 10 995 0.010 0.013 2.90 8 20 10 796 0.013 0.015 2.29 9 15 20 597 0.034 0.072 3.77 10 15 15 597 0.025 0.042 3.42 11 20 15 796 0.019 0.019 3.42 12 15 10 597 0.017 0.039 2.38 Bảng 3.5. Bảng kết quả thí nghiệm 3.5.1. Ảnh hưởng của v,S đến nhám bề mặt
Hình 3.5 . Đồ thị ảnh hưởng của v, S đến Ra
Trạng thái và tính chất của lớp bề mặt chi tiết nói chung và nhám bề mặt nói riêng trong quá trình gia công do nhiều yếu tố công nghệ quyết định. Chất lượng bề mặt của chi tiết gia công bị thay đổi dưới tác dụng của lực cắt, nhiệt cắt được sinh ra trong vùng cắt. Ở các phương pháp cắt gọt dùng lưỡi cắt xác định như phương pháp khoan, tác động của lực cắt đối với chất lượng bề mặt thường mạnh hơn tốc độ của nhiệt cắt. Ở quá trình biến dạng dẻo của vật liệu gia công tại vùng cắt, dưới tác dụng của lực cắt xảy ra hiện tượng biến đổi về cấu trúc vật liệu, hiện tượng chuyển biến pha và sô lệch mạng tinh thể, hiện tượng biến cứng của bề mặt làm độ cứng tế vi tăng và độ dẻo dai giảm[18].
Vật liệu gia công cũng có ảnh hưởng lớn đến nhám bề mặt chủ yếu do khả năng biến dạng dẻo. Vật liệu dẻo và dai, dễ biến dạng sẽ cho nhám bề mặt cao hơn vật liệu cứng và giòn. Để đạt được nhám bề mặt cao, thường tiến hành thường hóa hoặc tôi cải thiện thép cácbon. Độ cứng của vật liệu gia công tăng thì chiều cao nhấp nhô tế vi giảm và hạn chế được ảnh hưởng của vận tốc cắt đối với chiều cao nhấp nhô. Khi độ cứng của vật liệu gia công đạt tới giá trị HB là 5000 N/mm2 thì ảnh hưởng của vận tốc cắt đến chiều cao nhấp nhô hầu như không còn. Mặt khác, giảm biến dạng dẻo của vật liệu gia công bằng biến cứng bề mặt cũng làm giảm chiều cao nhấp nhô tế vi [18].
Từ kết quả thí nghiệm cho thấy, nhám bề mặt đạt được sau khi gia công có giá trị nhỏ. Nhám bề mặt đạt giá trị cao nhất Ra = 4.34 μm khi gia công ở v = 10
m/ph và S = 20 mm/ph; 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. Kết quả này có thể được giải thích như sau:
1. Nguyên nhân khách quan: Do trang bị gia công tác giả lựa chọn tốt: máy CNC VMC 85S có độ chính xác và độ cứng vững cao, dao chất lượng tốt; sơ đồ gá dao và chi tiết cứng vững...
2. Nguyên nhân khách quan, trước khi gia công, tác giả lựa chọn biện pháp tôi cải thiện thép SKD61 đạt độ cứng lên đến 25- 32 HRC. Chính nhờ vật liệu gia công có độ cứng cao làm mức độ biến dạng dẻo của vật liệu giảm qua đó giảm được ảnh hưởng của biến dạng dẻo bề mặt đến nhám bề mặt.
Với yếu tố lượng chạy dao, trong mọi giá trị vận tốc cắt, khi tăng lượng chạy dao thì nhám bề mặt Ra luôn tăng. Điều này được giải thích như sau:
1. Khi tăng lượng chạy dao làm diện tích lớp cắt tăng và tăng lực cắt. Lực cắt tăng làm tăng mức độ biến dạng dẻo bề mặt gây nhám bề mặt tăng.
2. Khi tăng lượng chạy dao, ảnh hưởng mang tính chất in dập hình học của dụng cụ cắt tăng làm nhám bề mặt tăng theo.
Với yếu tố vận tốc cắt, trong khoảng tốc độ cắt từ 10 m/ph đến 20 m/ph, khi tăng vận tốc cắt nhám bề mặt có xu hướng giảm. Khi cắt đến vận tốc cắt 25 m/ph nhám bề mặt có xu hướng tăng lên. Điều này được giải thích như sau:
Khi tăng vận tốc cắt, mức độ biến dạng trong vùng tạo phoi giảm, bán kính cuộn phoi tăng, chiều dày phoi giảm làm giảm lực cắt và rung động của hệ thống công nghệ.
Khi lực cắt giảm, giảm biến dạng dẻo bề mặt qua đó giảm được ảnh hưởng của biến dạng dẻo bề mặt đến nhám bề mặt làm nhám bề mặt giảm.
Khi rung động của hệ thông công nghệ giảm sẽ giảm ảnh hưởng của rung động đến nhám bề mặt và làm nhám bề mặt giảm.
Cả hai nguyên nhân trên dẫn đến khi tăng vận tốc cắt 10m/ph đến 20 m/ph thì nhám bề mặt giảm. Điều này phù hợp với quan điểm của YOGENDRA TYAGI [16].
Khi vận tốc cắt tăng lên 25 m/ph, vận tốc cắt cao sinh nhiết cắt lớn [17], nhiệt cắt cao làm tăng mức độ biến dạng dẻo bề mặt qua đó làm nhám bề mặt tăng lên.