Xác định mối quan hệ giữa chế độ công nghệ và độ ô van của chi tiết

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM

4.4. Thực nghiệm xác định mối quan hệ giữa chế độ công nghệ với mòn đá và chất lượng bề mặt của chi tiết

4.4.3. Xác định mối quan hệ giữa chế độ công nghệ và độ ô van của chi tiết

Căn cứ vào các công trình nghiên cứu trước đây [13] và cơ sở lý thuyết đã trình bày trong chương 2, ở đây dự đoán mối quan hệ giữa 3 yếu tố chế độ công nghệ (Shk, Vct, t) với độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn vòng bạc ổ bi 6208 theo dạng hàm mũ như sau:

3

1 2

01.S .V .dhk ctd d

O d t (4.23)

Tuyến tính hóa phương trình phi tuyến trên bằng cách logarit cơ số e hai vế của phương trình ta có:

01 1 2 3

( ) (d ) ln(S )hk ln(V )ct ln( )

Ln O Ln d d d t

(4.24)

Đặt: y2 = ln(O); d0 = Ln(d01); x1 = ln(Shk); x2 = ln(Vct); x3 = ln(t)

Suy ra: y2 = d0 + d1x1 + d2x2 + d3x3 (4.25) Hoặc có thể viết dưới dạng ma trận như sau:

[X].[D] = [Y2] (4.26)

 [X]T.[X].[D] = [X]T.[Y2]

Đặt: [M] = [X]T.[X] (4.27)

Suy ra, nghiệm của hệ là:

[D] = [M]-1. [X]T.[Y2] (4.28)

Trên cơ sở đó, căn cứ vào bảng kết quả thực nghiệm của phụ lục 10 ứng dụng phần mềm Matlab xác định được [M], [M]-1, [D] của phương trình (4.25) như sau:

27 64,17809 64, 50334 72, 05731 64,17809 161, 4961 153, 3223 171, 2778 [M]= 64.50334 153, 3223 159, 6547 172,1458 72, 05731 171, 2778 172,1458 194, 4886

 

 

 

 

 

 

1 16 15

15 15

[M] =

0, 43003 2, 22.10 0,180005 4.10 1, 22262 3, 95.10 3,1.10 0, 458117



 

 

 

  

  

 

0, 37141 0,19996 [ ] 0,1127 0,1966 D

 

 

 

 

 

 

Suy ra:

d0 = 0,37141; d1 = 0,19996; d2 = -0,1127; d3 = 0,1966

Thay vào phương trình (4.25) và biến đổi ta có phương trình toán học thể hiện mối quan hệ giữa 4 yếu tố chế độ công nghệ (Shk, Vct, t, Nct) với độ ô van của chi tiết như sau:

O1,4498 Shk0,19996Vct-0,1127t0,1966 (4.29) Sau khi tìm ra hàm hồi quy ở trên cần kiểm tra sự đồng nhất của các phương sai theo tiêu chuẩn Cochran, kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số trong phương trình hồi quy theo chuẩn Student, kiểm tra sự tương thích của phương trình hồi quy với thực nghiệm theo chuẩn Fisher [1].

- Kiểm tra sự đồng nhất của các phương sai:

Áp dụng kiểm tra sự đồng nhất của các phương sai trong loạt thí nghiệm trên tương tự như với trường hợp trước ta có bảng số liệu tính toán như trong phụ lục 10. Thay giá trị tính toán trong bảng ở phụ lục 10 vào phương trình (4.9) ta có:

Gtn2 =

2

2 1

max 0, 01662

0, 0699 0, 2377

u N

u u

S S



 



Tra bảng Cochran Gb (2; 27; 0,05) ≈ 0,198 (tra bảng 8 [1]).

Suy ra: Gtn2 < Gb

Chứng tỏ phương sai là đồng nhất, độ nhiễu là ổn định khi thay đổi các thông số thí nghiệm.

- Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số trong phương trình hồi quy:

Áp dụng kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số trong phương trình (4.29) tương tự như với trường hợp trước, ta có bảng số liệu tính toán như trong phụ lục 10. Thay giá trị tính toán trong bảng ở phụ lục 10 vào phương trình (4.10), phương trình (4.11) và phương trình (4.12) ta có:

2 2

2

1

1 0, 2377

0, 008804 27

N

th u

u

S S

N 

   

2 1

0 2 {M }11 0, 008804 4,958801 0, 2089

d th

S  S     

2 1

2 2 {M }33 0, 008804 0,180005 0, 0398

d th

S  S     

2 1

3 2 {M }44 0, 008804 0, 458117 0, 0635

d th

S  S     

0 0

0

0,37141 0, 2089 1,80

d d

t d

 S  

1 1

1

0,19996 0, 0314 6,37

d d

t d

 S  

2 2

2

0,1127 0, 0398 2,83

d d

t d S

    

3 3

3

0,1966

3, 09 0, 0635

d d

t d

S  

f = N – k – 1 = 27 – 3 – 1 = 23

Mặt khác, tra bảng 6 [1] tb (α,f) ứng với mức ý nghĩa α = 0,05 và số bậc tự do f = 23 ta có:

tb (0,05; 23) = 1,71

Như vậy, 3 hệ số dj trong phương trình (4.29) đều có nghĩa vì thỏa mãn điều kiện:

(0, 05; 23)

dj b

t t

- Kiểm tra sự tương thích của phương trình hồi quy với thực nghiệm:

Áp dụng kiểm tra sự tương thích của phương trình hồi quy (4.29) tương tự như với trường hợp trước, ta có bảng số liệu tính toán như trong phụ lục 10. Thay giá trị tính toán trong bảng ở phụ lục 10 vào phương trình (4.12), phương trình (4.14) và phương trình (4.15) ta có:

2 2

2

1

1 0, 2377

0, 008804 27

N

th u

u

S S

N 

   

Sdư22 = 0,0033979 Ftn2 =

2 2 2

2

0, 0033979

0, 385 0, 008804

du th

S

S  

Mặt khác, tra bảng 4 [1] Fb (P, f1,f2) ứng với mức ý nghĩa α = 0,05 và bậc tự do ở tử f1 = 23, bậc tự do ở mẫu f2 = 54, ta có:

Fb (0,05;23;54) ≈ 1,7 Suy ra:

Ftn2 < Fb

Vì vậy, chứng tỏ phương trình hồi quy (4.29) phù hợp với thực nghiệm.

4.4.4. Đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá, độ nhám bề mặt và độ ô van của chi tiết khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208

đầu ra là lượng mòn đá (Hz), độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn (O) và nhám bề mặt rãnh lăn (Ra) như sau:

- Hàm lượng mòn của đá mài:

0,0965 0,0657 0,0557 0,3772

2,1688 hk Vct ct

Hz S  t N

Với sai số trung bình của 81 bộ dự đoán là tb = 0,2%, độ phân tán sai số là  = 0,13.

- Hàm độ nhám bề mặt rãnh lăn của chi tiết:

Ra0,163 Shk0,1224Vct0,10002t0,1005Nct0,1194

Với sai số trung bình của 81 bộ dự đoán là tb = 0,3%, độ phân tán sai số là  = 0,27.

- Hàm độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn của chi tiết:

0,19996 -0,1127 0,1966

1,4498 hk Vct

O S  t

Với sai số trung bình của 27 bộ dự đoán là tb = 4,58%, độ phân tán sai số là  = 2,94.

Từ đó, ứng dụng phần mềm Matlab sẽ xây dựng được đồ thị thể hiện ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến độ nhám bề mặt rãnh lăn của chi tiết (Ra), độ ôvan của đường kính đáy rãnh lăn (O) và lượng mòn của đá mài (Hz) như đồ thị thể hiện trên các hình 4.12, hình 4.13, hình 4.14, hình 4.15, hình 4.16, hình 4.17, hình 4.18 và hình 4.19.

Hình 4.12. Đồ thị thể hiện quan hệ giữa lượng mòn Hz với các biến vào Shk ,Vct

Hình 4.13. Đồ thị thể hiện quan hệ giữa lượng mòn Hz với các biến vào Shk ,t

Hình 4.14. Đồ thị thể hiện quan hệ giữa lượng mòn Hz với các biến vào Shk, Nct

Hình 4.15. Đồ thị thể hiện quan hệ giữa nhám bề mặt chi tiết Ra với các biến vào Shk,Vct Hz(àm)

Hz(àm)

Hz(àm) Ra(àm)

Hình 4.16. Đồ thị thể hiện quan hệ giữa nhám bề mặt chi tiết Ra với các biến vào Shk, t

Hình 4.17. Đồ thị thể hiện quan hệ giữa nhám bề mặt chi tiết Ra với các biến vào Shk, Nct

Hình 4.18. Đồ thị thể hiện quan hệ giữa độ ô van O với các biến vào Shk,Vct

Hình 4.19. Đồ thị thể hiện quan hệ giữa độ ô van O với các biến vào Shk,t

Nhận xét: Qua các đồ thị và hàm hồi quy thực nghiệm ở trên có thể rút ra một số nhận xét có ý nghĩa định hướng cho nghiên cứu và ứng dụng trong quá trình mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208 như sau:

- Khi tăng lượng chạy dao hướng kính Shk thì lượng mòn Hz của đá mài, độ nhám bề mặt Ra và độ ô van của chi tiết sẽ tăng. Nhưng khi phôi quay ở tốc độ thấp thì ảnh hưởng của Shk

đến Hz và Ra sẽ nhỏ hơn so với khi phôi quay ở tốc độ cao. Tuy nhiên với trường hợp độ ô van của chi tiết mài thì ngược lại. Ở tốc độ phôi thấp thì mức độ ảnh hưởng của Shk đến độ ô van của chi tiết sẽ lớn hơn so với khi phôi ở tốc độ quay cao.

- Khi tăng tốc độ quay của phôi Vct thì thì lượng mòn Hz của đá mài và độ nhám bề mặt Ra của chi tiết mài cũng sẽ tăng nhưng mức độ tăng thấp hơn so với khi tăng lượng chạy dao hướng kính Shk. Điều đó chứng tỏ lượng chạy dao hướng kính Shk có ảnh hưởng đến lượng mòn đá mài và độ nhám bề mặt chi tiết lớn hơn so với vận tốc của phôi Vct. Tuy nhiên với trường hợp thông số đầu ra là độ ô van của chi tiết mài thì ảnh hưởng của vận tốc phôi sẽ ngược lại. Khi tăng vận tốc quay của phôi Vct thì độ ô van lại giảm, khi giảm Vct thì độ ô van lại tăng. Nguyên nhân là do bản chất chuyển động quay của phôi là chuyển động chạy dao vòng trong quá trình mài định hình. Dẫn đến khi thực hiện giảm số vòng quay của phôi thì sự phân bố lượng bóc tách kim loại trên toàn bộ chu vi của phôi sẽ không đều. Ban đầu trong một giây mài đầu tiên thì đá mài sẽ cắt vào bề mặt phôi một lượng đúng bằng lượng chạy dao hướng kính. Sau đó, trong giây thứ hai nếu phôi quay chưa hết một vòng sẽ làm cho đá mài phải cắt vào bề mặt phôi một lượng bóc tách kim loại lớn hơn gấp đôi. Do đó, trên toàn bộ chu

O(àm) O(àm)

mài ở các tiết diện khác nhau sẽ tăng tức độ ô van của chi tiết mài sẽ tăng. Mức độ sai lệch về đường kính tức độ ô van của chi tiết mài ở đây còn phụ thuộc vào lượng chạy dao hướng kính Shk lớn hay nhỏ. Nếu lượng chạy dao hướng kính Shk càng lớn thì độ ô van sẽ càng tăng. Vì khi lượng chạy dao hướng kính tăng thì trị số chiều sâu cắt trên một vòng quay sẽ tăng (ae = Shk/nct). Đồng thời, đường xoắn – được tạo nên do phối hợp của chuyển động chạy dao hướng kính với chuyển động quay của chi tiết – cũng sẽ tăng. Vì vậy, khi Shk tăng thì độ ô van của chi tiết sẽ tăng. Điều này phản ánh đúng cơ sở lý thuyết đã chỉ ra trong chương 2.

- Khi tăng lượng dư mài t thì lượng mòn Hz của đá mài, độ nhám bề mặt Ra và độ ô van O của chi tiết mài sẽ tăng nhưng lượng tăng là không đáng kể. Điều đó chứng tỏ lượng dư mài ở đây ảnh hưởng không nhiều đến lượng mòn và độ chính xác của chi tiết mài.

- Khi tăng số chi tiết trong một chu trình mài Nct thì những chi tiết mài càng về sau sẽ có độ nhám bề mặt và lượng mòn của đá mài sẽ càng lớn. Đặc biệt nhận thấy ảnh hưởng của Nct đến độ nhám bề mặt chi tiết mài và lượng mòn của đá mài lớn hơn nhiều so với ảnh hưởng của lượng chạy dao hướng kính Shk, lượng dư mài t và vận tốc chi tiết Vct. Điều này được giải thích như sau: Bản chất việc tăng số chi tiết mài trong một chu trình mài là tăng thời gian mài. Do đó các chi tiết mài càng về sau sẽ càng bị mòn nhiều. Dẫn đến độ nhám bề mặt chi tiết mài càng cao. Đặc biệt do ở đây là mài định hình nên chiều dài tiếp xúc giữa đá mài và bề mặt chi tiết mài lớn nên lực cắt và nhiệt cắt sinh ra trong quá trình mài lớn. Vì vậy, đá mòn nhanh hơn so với các trường hợp mài thông thường khác, khả năng cắt của đá mài càng về sau càng giảm mạnh. Điều này có ảnh hưởng lớn đến chất lượng bề mặt của chi tiết sau khi mài, làm cho độ nhám bề mặt chi tiết càng về sau càng tăng mạnh. Tuy nhiên, khi tăng số chi tiết mài trong một chu trình (Nct) sẽ không ảnh hưởng đến độ ô van của chi tiết mài.