6.1 Kết luận
Với nội dung: “ Nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn trên cán dao tiện ngồi đến độ nhám bề mặt của q trình tiện ” luận văn đã hoàn thành và đạt được các yêu cầu đặt ra như sau:
1) Tìm hiểu những kiến thức chung về gia công cắt gọt kim loại, độ nhám bề mặt chi tiết máy, những yếu tố cơ bản của dụng cụ cắt gọt kim loại, những yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt.
2) Qua mơ hình thí nghiệm đã xác định được các thông số giảm chấn tốt trên cơ cấu giảm chấn được khảo sát trong đề tài này, từ đó làm cơ sở để nghiên cứu chế tạo tối ưu hơn nữa, hoặc là cải tiến dựa trên những kết quả đã đạt được để chế tạo cơ cấu giảm chấn có thể ứng dụng trong sản xuất ở một phạm vi cho phép.
3) Tìm được bộ thơng số giảm chất tối ưu trên cơ cấu giảm chấn khơng có dầu đang khảo sát trong đề tài này là: α = 300, L = 5 (mm), m = 24 (g). Với cơ cấu giảm chấn có dầu, giá trị các thông số giảm chấn tối ưu là α = 300, L = 8 (mm), m = 24 (g).
6.2 Hướng phát triển của đề tài.
- Thí nghiệm với các chế độ cắt khác nhau và trên các vật liệu khác nhau. - Cải tiến cơ cấu sao cho nhỏ gọn để có thể mở rộng phạm vi sử dụng.
87
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] http:// www.sandvik.coromant.com, (4/ 2017).
[2] A. A. Osadchii, L. N. Devin. Improving performance of CBN cutting tools by increasing their damping peoperties. Journal of Superhard Materials, vol. 34, no. 5, pp. 62-71, 2012.
[3] P. Sam Paul, A. S. Varadarajan. Effect of magneto rheological damper on tool vibration during. Fronties of Meachanical Engineering, Vol 7, no 4, pp. 410-
416, 2012.
[4] P. Sam Paul , J. Agnelo Iasanth, X. Ajay Vasanth, A. S. Varadarajan. Effect of nanoparticles on the performance of magnetorheological fluid damper during hard turning process. Friction, vol. 3, no. 4, pp. 333-343, 2015.
[5] V. V. Malyhin, E. I. Yatsun, Yu. N. Seleznev, and S. G. Novikov. Development of designs of damping cutting tools. Chemical and Petroleum Engineering, vol. 52, no. 11-12, p. 763 – 768, 2017.
[6] Luận văn thạc sỹ - Nghiên cứu ảnh hưởng của cán dao giảm chấn đến độ nhám bề mặt trong quá trình phay mặt phẳng. Nguyễn Văn Tồn. Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh, 2016.
[7] Luận văn thạc sỹ - Nghiên cứu ảnh hưởng của cán dao giảm chấn đến độ nhám bề mặt chi tiết tiện lỗ. Nguyễn Trường Sinh. Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh, 2015.
[8] Luận văn thạc sỹ - Nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn dao tiện đến độ nhám bề mặt. Lê Hoàng Lâm. Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp. HCM, 2017. [9] Trần Quốc Hùng. Giáo trình Dung sai và kỹ thuật đo. NXB Đại học Quốc gia
TP. Hồ Chí Minh, 2012.
[10] Trần Văn Địch. Giáo trình Cơng nghệ chế tạo máy. NXB Khoa học và kỹ thuật, 2003.
[11] Nguyễn Văn Khang. Giáo trình Dao động kỹ thuật. NXB Khoa học và kỹ thuật, 2004.
[12] Đỗ Kiến Quốc. Giáo trình Sức bền vật liệu. NXB Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, 2002.
[13] Phạm Đình Tân. Nguyên lý cắt và dụng cụ cắt. NXB Hà Nội, 2005. [14] http://machtudong.vn/sanpham/mpu-6050.html, 20/9/2017.
[15] http://daunhonpetrolimex.com/plc-komat-shd.html, 20/9/2017.
[16] Phùng Rân. Qui hoạch thực nghiệm và ứng dụng. Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh, 2006.
[17] Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình, Phan Minh Thanh. Giáo trình Cơ sở cơng
88
PHỤ LỤC
100
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CƠ CẤU GIẢM CHẤN TRÊN CÁN DAO TIỆN NGOÀI ĐẾN ĐỘ BĨNG BỀ MẶT CỦA Q TRÌNH TIỆN
RESEARCH EFFECTION OF DAMPING SYSTEM FOR THE TOOLHOLDER TO THE QUALITY OF THE SURFACE IN A TURNING PROCESS
Phạm Sơn Minh 1, Nguyễn Hoàng Thiện 1,
1. Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Tóm tắt
Trong q trình tiện, rung động của cán dao làm ảnh hưởng đáng kể đến độ nhám bề mặt của chi tiết. Nghiên cứu này giới thiệu một ứng dụng của cơ cấu giảm chấn để giảm rung động trên dụng cụ cắt và cải thiện một phần chất lượng bề mặt trong quá trình tiện. Hệ thống giảm chấn được thiết kế để xoay quanh trục cán dao tiện và sử dụng các đối trọng khác nhau về khối lượng, một lị xị trong điều kiện có dầu nhờn và khơng có dầu nhờn. Cán dao có gắn cơ cấu giảm chấn được sử dụng để gia công phôi với chiều dài cắt là 30 mm, chiều sâu cắt 0,25 mm, bước tiến 0,05 mm/vịng và tốc độ trục chính là 1000 vịng/phút.
Từ khóa: cơng nghệ tiện, cán dao tiện, độ nhám, dao động. Abstract
In the turning process, vibration of the toolholder significantly affects the surface roughness. This study introduces an application of a damping system for reducing toolholder vibration and improving the surface quality of the part being machined in the turning process. The damping system is designed to rotate axis of toolholder with an object mass and a spring, After assembly, the toolholder is used for machining the workpiece with a cutting length of 30 mm, cutting depth of 0.25 mm, velocity of 0.05 mm/rev, and spindle speed of 1000 rev/min.
Keyword: turning process, tool for turning, roughness, vibration. 1. Giới thiệu chung
Trong gia công cắt gọt kim loại, rung động là hiện tượng phổ biến vì tất cả mọi vật thể có khối lượng và có tính đàn hồi đều rung động khi có lực tác dụng.
Máy công cụ là một hệ đàn hồi nên trong q trình gia cơng ngoại lực và lực cắt tác dụng lên hệ sẽ làm hệ rung động. Trong thực tế khơng có q trình cắt gọt kim loại nào mà hệ thống công nghệ không rung động. Rung động là hiện tượng kèm theo trong q trình gia cơng cắt gọt kim loại. Trong những điều kiện cụ thể nhất định rung động có thể tăng mạnh trong q trình gia cơng, do đó làm giảm các chỉ tiêu về kinh tế và chất lượng sản phẩm. Cụ thể rung động có thể gây ra các hậu quả sau:
- Không cho phép sử dụng hết công suất của máy hoặc khả năng cắt của dụng cụ. - Tăng mức độ nguy hiểm phá huỷ cơ học lưỡi cắt của dụng cụ cắt.
- Giảm độ chính xác hình học của chi tiết gia công, độ nhám bề mặt không tốt.
Tuy nhiên hiện nay, các nghiên cứu về dụng cụ cắt để giảm rung động rất ít. Trên thế giới để giảm rung động chủ yếu nghiên cứu tăng độ cứng vững cán dao, vật liệu dụng cụ cắt, góc
101
dao [1,2,3,4]. Các thí nghiệm cơng bố mang tính chất nghiên cứu và áp dụng chung. Ở Việt Nam vấn đề nghiên cứu về giảm rung động, cơ cấu giảm chấn của cán dao còn mới. Chưa có cơng trình nghiên cứu ứng dụng cho điều kiện gia công, thành phần vật liệu và thiết bị ở trong nước.
2. Phương pháp thí nghiệm
Khi phân tích lực cắt của q trình tiện ngồi với dao vai thì lực Py = 0, chỉ cịn lại Px và Pz [5] do đó tác giả đưa ra mơ hình giảm chấn mới dựa trên nguyên lý giảm chấn trong cán dao tiện của hãng Sandvik [6] và dựa trên nghiên cứu trong luận văn thạc sỹ của tác giả Lê Hồng Lâm [7] nhưng mơ hình mới này được thiết kế, chế tạo để xoay quanh trục Y nhằm mục đích khảo sát ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn theo những phương khác nhau, ngoài phương X và phương Z.
Trong nghiên cứu này, mơ hình thí nghiệm cơ cấu giảm chấn trên cán dao tiện ngồi như hình 1 sẽ được sử dụng cho quá trình nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn trên cán dao tiện ngồi đến độ bóng bề của mặt sản phẩm tiện. Trên thân cán dao tiện, cảm biến đo dao động được gắn tại vị trí như hình 2. Cảm biến này sẽ cung cấm dữ liện về dao động của cán dao khi được gắn cơ cấu giảm chấn.
Hình 1. Cán dao tiện được gắn cơ cấu giảm chấn.
Hình 2. Vị trí đặt cảm biến
102
Tác giả đã tiến hành thí nghiệm trong điều kiện chế độ cắt như nhau trong mơi trường có dầu và khơng có dầu để so sánh với cán dao thường, tác giả nghiên cứu ảnh hưởng của 3 đại lượng (α, L, m) trên cơ cấu giảm chấn (hình 3) đến độ nhám bề mặt nên trình tự thí nghiệm được thực hiện như sau:
Cố định đại lượng L và m, thay đổi góc α, đo độ nhám chọn độ nhám nhỏ nhất tương ứng với góc α.
Cố định đại lượng m và góc α, thay đổi L, đo độ nhám chọn độ nhám nhỏ nhất tương ứng với giá trị L.
Cố định đại lượng L và góc α, thay đổi m, đo độ nhám xác định độ nhám nhỏ nhất tương ứng với giá trị m.
Hình 3. Các đại lượng trong cơ cấu giảm chấn được gắn trên cán dao tiện ngồi
α: góc nghiêng của cơ cấu giảm chấn m: khối lượng đối trọng
L: chiều dài vít chỉnh lực nén của lị xo
Mẫu thí nghiệm sau khi được tiện với cán dao giảm chấn sẽ được tiến hành đo độ nhám 5 lần đo trên 1 mẫu khi mẫu còn được gá trên máy tiện CS6140/750.
103
3. Phân tích kết quả thí nghiệm
Trong nghiên cứu này, tác giả tiến hành thí nghiệm với cùng một chế độ cắt n = 1000 (vòng/phút), s = 0.05 (mm/vòng), t = 0.25 (mm), khi thay đổi lần lượt 3 đại lượng (α, L, m). Trong đó, α thay đổi từ 00 - 3600 (mỗi lần thay đổi 300), L thay đổi lần lượt với các giá trị 2, 5, 8, 11, 14 (mm), tương ứng với mỗi giá trị L là một lực nén lò xo F (bảng 1), m thay đổi lần lượt với các giá trị 18 (g), 20 (g), 22 (g), 24 (g), 26 (g) trong mơi trường có dầu và khơng có dầu.
Tương ứng mỗi lần thí nghiệm với một thơng số giảm chấn sẽ tiện 3 mẫu và đo độ nhám 5 lần trên máy đo độ nhám Mitutoyo SJ-210. Kết quả thí nghiệm được thể hiện qua các đồ thị hình 5, hình 6, hình 7.
Bảng 1. Các giá trị L (mm) và giá trị quy đổi sang lực F (N)
L (mm) ΔL (mm) F (N) 2 16 8.96 5 13 7.28 8 10 5.6 11 7 3.92 14 4 2.24
Hình 5. Ảnh hưởng của góc α đến độ nhám bề mặt chi tiết trên cán dao có cơ
cấu giảm chấn (có dầu, khơng dầu) và cán dao thường 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 Đ ộ n h ám Rz ( μm ) Góc α (độ)
104
Hình 6. Ảnh hưởng của góc lực nén lị xo đến độ nhám bề mặt chi tiết trên
cán dao có cơ cấu giảm chấn (có dầu, khơng dầu) và cán dao thường
Hình 7. Ảnh hưởng của góc khối lượng đối trọng đến độ nhám bề mặt chi tiết
trên cán dao có cơ cấu giảm chấn (có dầu, khơng dầu) và cán dao thường 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 8.96 7.28 5.6 3.92 2.24 Đ ộ n h ám Rz ( μm ) Lực nén của lị xo (N) Khơng dầu Có dầu Khơng giảm chấn 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Đ ộ n h ám Rz ( μm ) Khối lượng (g) Khơng dầu Có dầu Khơng giảm chấn
105
4. Kết luận
Qua q trình thí nghiệm và đo kiểm thực tế với các thông số giảm chấn được gắn trên cán dao tiện ngồi, có thể rút ra các kết luận sau:
Với giá trị góc α = 0 ÷ 30 cơ cấu giảm chấn trên cán dao tiện ngoài làm việc tốt hơn cán dao thường, đặc biệt với α = 300 trên cơ cấu giảm chấn có dầu cho kết quả độ nhám tốt hơn 8% so với cơ cấu khơng có dầu và tốt hơn cán dao thường là 17%.
Với lực nén lò xo là 5.6 (N) trên cơ cấu giảm chấn có dầu cho kết quả độ nhám tốt hơn 27% so với cơ cấu khơng có dầu và tốt hơn cán dao thường là 33%.
Với khối lượng đối trọng m = 24 (g) trên cơ cấu giảm chấn có dầu cho kết quả độ nhám tốt hơn 23% so với cơ cấu khơng có dầu và tốt hơn cán dao thường là 30%.
Tóm lại, bộ thơng số giảm chất tối ưu trên cơ cấu giảm chấn khơng có dầu đang khảo sát trong đề tài này là: α = 300, L = 5 (mm), m = 24 (g). Với cơ cấu giảm chấn có dầu, giá trị các thông số giảm chấn tối ưu là α = 300, L = 8 (mm), m = 24 (g).
106
Tài liệu tham khảo
[1] A. A. Osadchii, L. N. Devin. Improving performance of CBN cutting tools by increasing their damping peoperties. Journal of Superhard Materials, vol. 34, no. 5, pp. 62-71, 2012.
[2] P. Sam Paul, A. S. Varadarajan. Effect of magneto rheological damper on tool vibration
during. Fronties of Meachanical Engineering, Vol 7, no 4, pp. 410-416, 2012.
[3] P. Sam Paul , J. Agnelo Iasanth, X. Ajay Vasanth, A. S. Varadarajan. Effect of
nanoparticles on the performance of magnetorheological fluid damper during hard turning process. Friction, vol. 3, no. 4, pp. 333-343, 2015.
[4] V. V. Malyhin, E. I. Yatsun, Yu. N. Seleznev, and S. G. Novikov. Development of designs of damping cutting tools. Chemical and Petroleum Engineering, vol. 52, no. 11-12, p. 763 – 768, 2017.
[5] Phạm Đình Tân. Nguyên lý cắt và dụng cụ cắt. NXB Hà Nội, 2005. [6] http:// www.sandvik.coromant.com, (4/ 2017).
[7] Luận văn thạc sỹ - Nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn dao tiện đến độ nhám bề mặt. Lê Hoàng Lâm. Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp. HCM, 2017.
Thông tin liên hệ tác giả chính (người chịu trách nhiệm bài viết): Họ tên: Nguyễn Hoàng Thiện
Đơn vị: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long Điện thoại: 0902 383 509