Chương 5 Thực nghiệm gia công đánh giá đầu rung
5.3. Kết quả đánh giá quá trình tiện lỗ
5.3.1. Đánh giá về độ nhám bề mặt
Bảng 5.8 trình bày kết quả đo nhám bề mặt trên thiết bị SJ-210 đối với cả hai trường hợp tiện lỗ có rung và tiện truyền thống không có rung, với cùng một chế độ cắt. Hình 5.10 biểu diễn tương quan độ nhám bề mặt khi tiện có rung so với tiện truyền thống.
Trên hình 5.10 thể hiện rằng ở tất cả các lỗ thí nghiệm bề mặt lỗ khi tiện có rung động trợ giúp luôn có độ nhám bề mặt cao hơn ít nhất một cấp nhám so với quá trình tiện truyền thống. Với bộ thí nghiệm này, chế độ cắt rung cho phôi thứ 19 thu được độ nhẵn bóng bề mặt cao nhất, đạt Ra = 0,089 µm.
Phần mềm Minitab cũng được sử dụng để phân tích mối tương quan ảnh hưởng của các thông số chế độ cắt (n,s,t) đến độ nhám bề mặt của chi tiết sau gia công. Kết quả minh họa như hình 5.11. Trên hình 5.11a cho thấy, nếu giữ nguyên chiều sâu cắt t = 0,075 mm, các thông số tốc độ cắt và lượng chạy dao được thay đổi trong dải thí nghiệm, thì vùng “màu sáng nhất” – quanh tốc độ cắt 1500 vòng/phút, lượng chạy dao 0,05 – 0,055 mm/vòng đạt độ nhẵn bóng bề mặt cao nhất. Hình 5.11b thể hiện ảnh hưởng của tốc độ quay và chiều sau cắt tới độ nhám bề mặt khi cố định lượng chạy dao s = 0,0675 mm. Hình 5.11c thể hiện ảnh hưởng
của tốc độ chạy dao và chiều sâu cắt đến Ra khi cố định tốc độ cắt n = 1500 vòng/phút. Hình 5.11d biểu diễn đồ thị dạng mặt ảnh hưởng của n và s đến giá trị Ra khi cố định chiều sâu cắt là t = 0,05 mm.
Bảng 5.7. Trình tự thực hiện thí nghiệm được thiết kế (DOE)
Bảng 5.8 . Kết quả thí nghiệm đo nhám các mẫu tiện lỗ khi có rung hỗ trợ so với tiện truyền thống
STT Tốc độ quay n Lượng chạy dao v Chiều sâu cắt t Nhám khi tiện thường Nhám Ra khi tiện rung Số cấp độ nhám tăng Mức độ giảm nhám bề mặt Đơn vị v/ph mm/v mm Ra (µm) Cấp độ Ra (µm) Cấp độ Tiện rung – Tiện thường % 1 1750 0.085 0.075 0.760 7 0.319 9 2 58 2 1750 0.0675 0.1 0.708 7 0.319 9 2 54.9 3 1750 0.0675 0.075 0.703 7 0.311 9 2 55.8 4 1750 0.0675 0.075 0.716 7 0.316 9 2 55.9 5 1750 0.0675 0.075 0.700 7 0.313 9 2 55.3 6 2000 0.0675 0.075 0.654 7 0.187 9 2 71.4 7 1750 0.05 0.075 0.640 7 0.204 9 2 68.1 8 1500 0.085 0.1 0.827 7 0.334 8 1 59.6 9 1500 0.05 0.05 0.476 8 0.137 10 2 71.2 10 2000 0.085 0.1 0.587 7 0.351 8 1 40.2 11 1500 0.085 0.05 0.684 7 0.164 9 2 76 12 1750 0.0675 0.075 0.509 8 0.155 10 2 69.5 13 2000 0.05 0.1 0.503 8 0.144 10 2 71.4 14 2000 0.05 0.05 0.645 7 0.207 9 2 67.9 15 1750 0.0675 0.075 0.629 8 0.178 9 1 71.7 16 2000 0.085 0.05 0.694 7 0.235 9 2 66.1 17 1750 0.0675 0.05 0.490 8 0.189 9 1 61.4 18 1750 0.0675 0.075 0.358 8 0.119 10 2 66.8 19 1500 0.05 0.1 0.304 9 0.089 11 2 70.7
Hình 5.10. Tương quan độ nhám bề mặt khi tiện có rung so với tiện truyền thống
Hình 5.11c. cho thấy khi cắt với cùng tốc độ vòng 1500 vòng/phút thì độ nhám càng tăng khi tăng chiều sâu cắt và lượng chạy dao.
Qua phân tích Response Optimizeer, chế độ cắt tối ưu trong dải thí nghiệm nhằm đạt mục tiêu độ nhẵn bóng bề mặt (target) là 0,16 µm, thấp nhất là 0,1 µm và cao nhất là 0,32 µm được minh họa như hình 5.12. Kết quả phân tích cho thấy chế độ cắt tối ưu sẽ có thông số (n,s,t) lần lượt là (1500, 0.0824, 0.0559). Các kết quả phân tích này có thể dùng làm cơ sở để chọn được chế độ cắt phù hợp cho gia công nhằm nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia công.
(a) (b)
(c) (d)
Hình 5.11. Sự ảnh hưởng của các thông số cắt đến độ nhám bề mặt Ra
Hình 5.12. Chế độ cắt tối ưu để đạt độ nhám bề mặt nhỏ nhất trong dải thí nghiệm (Tốc độ cắt n = 1500 v/ph; lượng chạy dao s =0.0824 mm/vòng; ciều sâu cắt t = 0.0559 mm)
5.3.2. Đánh giá về lực cắt
Thiết bị đo lực ba thành phần Kistler được sử dụng để khảo sát các thành phần lực cắt khi tiện lỗ có rung và không có rung được thể hiện như hình 5.5. Đầu Kistler được gá trên bàn dao ngang, đài dao phụ dùng để kẹp đâu rung siêu âm gá trên bề mặt cảm biến đo lực. Thiết bị được kết nối trực tiếp với máy tín, qua giao diện của phần mềm NI SignalExpress 2014. Tín hiệu thu được dưới dạng điện áp. Bằng phép quy đổi tương đương giữa điện áp ra giá trị lực cho phép xác định được các thành phần lực cắt khi tiện.
Đồ thị thể hiện giá trị các thành phần lực cắt khi tiện lỗ trong hai trường hợp có rung và không có rung, với chế độ cắt khảo sát: tốc độ quay trục chính n = 1500 v/ph; lượng chạy dao s = 0,065 mm/vòng; chiều sâu cắt t = 0,1 mm; được thể hiện trên hình 5.13.
Hình 5.13. Tương quan giá trị lực cắt khi tiện có rung trợ giúp và tiện truyền thống
Hình 5.13 cho thấy, trường hợp tiện lỗ có rung động siêu âm trợ giúp các thành phần lực cắt đều nhỏ hơn so với tiện không rung và thành phần lực cắt tiếp tuyến là lớn nhất. Thành phần lực dọc giảm tới 30 %, lực hướng tâm giảm 25 %, lực tiếp tuyến giảm 20 % so với lực cắt khi tiện không có rung. Kết quả bước đầu cho thấy hiệu quả của thiết bị đầu rung hỗ trợ cho dao tiện lỗ về chất lượng bề mặt chi tiết sau gia công, khả năng giảm lực cắt khi tiện. Đây là tiền đề để hiệu chỉnh, phát triển mẫu đầu rung cho tiện lỗ trụ nhỏ và lỗ côn.