CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM
4.3. Thực nghiệm thăm dò đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt của chi tiết
Để lựa chọn các yếu tố ảnh hưởng trong các mô hình hồi quy thực nghiệm thường căn cứ vào thông tin tiên nghiệm và kết quả nghiên cứu lý thuyết. Tuy nhiên, đây mới là những thông tin mang tính định hướng ban đầu. Do đó, sau các bước ở trên cần thực hiện thí nghiệm thăm dò để kiểm chứng cơ sở lý thuyết đã đưa ra trước khi thực hiện thí nghiệm toàn diện nhằm xây dựng hàm hồi quy thực nghiệm được chính xác. Các thông số đầu vào trong thực nghiệm thăm dò này được lựa chọn thông qua các thí nghiệm cơ sở và tra sổ tay công nghệ chế tạo máy [7]. Từ đó lựa chọn được ba bộ thông số chế độ công nghệ khác nhau như thể hiện trong bảng 4.1.
Bảng 4.1. Ba bộ thông số chế độ công nghệ được sử dụng trong thí nghiệm thăm dò Shk tinh
(m/s) Vct
(m/ph)
ttinh
(m) Nct
(Chiếc)
Vđá
(m/s)
Shk thô
(m/s) tthô
(m) Bộ thông số
chế độ công nghệ thứ nhất
12,5 12 15 30 60 30 120
Bộ thông số chế độ công nghệ thứ hai
12,5 12 10 30 60 30 120
Bộ thông số chế độ công nghệ thứ ba
5 18 20 30 60 30 120
Lần lượt tiến hành thí nghiệm mài với 3 bộ thông số chế độ công nghệ khác nhau ở trên.
Sau đó, tiến hành đo các kết quả đầu ra sẽ thu được bảng kết quả thực nghiệm về giá trị mòn đá, độ nhám bề mặt và độ ô van của chi tiết đạt được sau mỗi lần mài xong một chi tiết ứng với từng bộ thông số chế độ công nghệ như trong bảng kết quả thực nghiệm của phụ lục 5, phụ lục 6, phụ lục 7. Đặc biệt, từ kết quả thực nghiệm 01 và tham khảo thực tế sản xuất tại Công ty Cổ phần Cơ khí Phổ Yên nhận thấy giá trị mòn ở mép biên dạng cung cong làm việc của đá mài lớn hơn so với ở đỉnh biên dạng cung cong của đá mài. Trong khi, độ nhám bề mặt ở vị trí mép biên dạng rãnh lăn của chi tiết thì lớn hơn so với độ nhám bề mặt ở các vị trí khác. Mặt khác, để đánh giá được chính xác ảnh hưởng của chế độ công nghệ đến mòn đá và độ chính xác của chi tiết mài thì khi thực nghiệm cần phải khảo sát đánh giá ở vị trí có giá trị mòn đá và độ nhám bề mặt lớn nhất. Vì vậy, trong bảng kết quả thực nghiệm ở đây, chỉ xác định lượng mòn ở mép biên dạng cung cong làm việc của đá mài và giá trị độ nhám bề mặt ở mép biên dạng rãnh lăn của chi tiết, vị trí có trị số lượng mòn và độ nhám bề mặt lớn hơn. Khi đó, trên cơ sở bản vẽ yêu cầu kỹ thuật của nguyên công mài (hình 3.5) và ứng dụng phần mềm Matlab sẽ xây dựng được đồ thị thể hiện sơ đồ phân bố miền dung sai độ ô van, độ nhám bề mặt của chi tiết và mòn đá theo số chi tiết mài ứng với từng bộ thông số chế độ công nghệ như sau:
- Đối với bộ thông số chế độ công nghệ thứ nhất thì sau khi thực nghiệm thu được kết quả sau:
Hình 4.6. Sơ đồ phân bố độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn theo số chi tiết mài ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ nhất
Từ sơ đồ phân bố độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn theo số chi tiết mài ở trên nhận thấy độ ô van của chi tiết không phụ thuộc vào số lượng chi tiết mài trong một chu trình.
Sơ đồ phân bố độ nhám bề mặt ở mép biên dạng rãnh lăn sau khi mài 30 chi tiết như thể hiện trên hình 4.7.
Hình 4.7. Sơ đồ phân bố độ nhám bề mặt ở mép biên dạng rãnh lăn theo số chi tiết mài ứng với bộ
thông số chế độ công nghệ thứ nhất
Từ sơ đồ phân bố độ nhám bề mặt ở mép biên dạng rãnh lăn theo số chi tiết mài ở trên nhận thấy khi số chi tiết mài trong một chu trình tăng lên thì độ nhám bề mặt ở mép biên dạng rãnh lăn cũng sẽ tăng. Đặc biệt, khi mài đến chi tiết mài thứ 12 thì giá trị độ nhám bề mặt ở mép biên dạng rãnh lăn sẽ bằng đúng giá trị độ nhám bề mặt yêu cầu (Rayêu cầu = 0,5 m).
Sơ đồ phân bố lượng mòn ở mép biên dạng cung cong làm việc của đá mài sau khi mài 30 chi tiết như thể hiện trên hình 4.8.
Độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn (m)
Giá trị yêu cầu của độ ô van đường kính đáy rãnh lăn Omax (m)
Số chi tiết
1
Độ nhám bề mặt ở mép biên dạng rãnh lăn (m)
Giá trị độ nhám bề mặt yêu cầu
Số chi tiết 1.0
2.0 3.0
0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
Hình 4.8. Sơ đồ phân bố lượng mòn ở mép biên dạng cung cong làm việc của đá mài theo số chi tiết mài ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ nhất
Từ sơ đồ phân bố lượng mòn của đá mài theo số chi tiết mài ở trên nhận thấy khi số chi tiết mài trong một chu trình tăng lên thì mòn đá cũng sẽ tăng.
Sơ đồ phân bố độ chính xác của chi tiết và lượng mòn đá theo số chi tiết mài sau khi mài 30 chi tiết trong một chu trình:
Trên cơ sở các sơ đồ phân bố độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn, độ nhám bề mặt ở mép biên dạng rãnh lăn, lượng mòn của đá mài ở mép biên dạng cung cong làm việc của đá mài (hình 4.6, hình 4.7, hình 4.8), căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật của bản vẽ nguyên công mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208 (hình 3.5) sẽ xây dựng được sơ đồ phân bố độ chính xác của chi tiết và mòn đá theo số chi tiết mài sau khi mài 30 chi tiết trong một chu trình, ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ nhất như thể hiện trên hình 4.9.
Hình 4.9. Sơ đồ phân bố miền dung sai độ chính xác gia công và mòn đá theo số chi tiết mài ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ nhất
Thời điểm cần tiến hành sửa đá để đảm bảo độ chính xác gia công do tại thời điểm này Ract12 = Rayc = 0,5 R
max
Độ chính xác của chi tiết và lượng mũn đỏ (àm)
Số chi tiết Giá trị lượng mòn của đá mài sau
khi mài chi tiết số 12 Hz12 (m)
Số chi tiết Hzgiới hạn = 9,6
Thực hiện quá trình thực nghiệm và phân tích tương tự như đối với trường hợp thí nghiệm ở chế độ công nghệ thứ nhất, khi đó nhận được sơ đồ phân bố độ chính xác gia công và mòn đá theo số chi tiết mài ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ hai như hình 4.10.
Hình 4.10. Sơ đồ phân bố miền dung sai độ chính xác gia công và mòn đá theo số chi tiết mài ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ hai
- Đối với bộ thông số chế độ công nghệ thứ ba thì sau khi thực nghiệm thu được kết quả sau:
Thực hiện quá trình thực nghiệm và phân tích tương tự như đối với trường hợp thí nghiệm ở chế độ công nghệ thứ nhất, khi đó nhận được sơ đồ phân bố độ chính xác gia công và mòn đá theo số chi tiết mài ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ ba như hình 4.11.
Hình 4.11. Sơ đồ phân bố miền dung sai độ chính xác gia công và mòn đá theo số chi tiết mài ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ ba
Độ chớnh xỏc của chi tiết và lượng mũn đỏ (àm)
Hzgiới hạn = 9,9 Thời điểm cần tiến hành sửa đá để
đảm bảo độ chính xác gia công do tại thời điểm này Ra15 = Rayc = 0,5
Độ chớnh xỏc của chi tiết và lượng mũn đỏ (àm)
Số chi tiết
Số chi tiết Hzgiới hạn = 10,3 Thời điểm cần tiến hành sửa đá để
đảm bảo độ chính xác gia công do tại thời điểm này Ra16 = Rayc = 0,5
* Ra: Nhám bề mặt ở mép biên dạng rãnh lăn x Hz: Lượng mòn ở mép biên dạng đá mài
(Tất cả các trị số ở đây được thể hiện trên đồ thị với tỷ lệ xích bằng 1, trừ trị số Ra được thể hiện trên đồ thị với tỉ lệ xích bằng 10).
Nhận xét: Từ các đồ thị trên nhận thấy khi thay đổi ba thông số chế độ công nghệ (Shk, Vct, t) thì giá trị lượng mòn đá (Hz1, Hz2, …), độ nhám bề mặt (Ra1, Ra2, …) và độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn (O1, O2, …) nhận được sau mỗi lần mài xong một chi tiết cũng sẽ thay đổi. Đối với bộ thông số chế độ cắt thứ nhất (hình 4.9), sau khi mài xong chi tiết số 1, 2, 3, 4 thì giá trị lượng mòn đá, độ nhám bề mặt và độ ô van của chi tiết sẽ lần lượt bằng Hz1 = 3,9 àm; Hz2 = 5,0 àm; Hz3 = 5,9 àm; Hz4 = 6,5 àm; Ra1 = 0,37 àm; Ra2 = 0,40 àm;
Ra3 = 0,42 àm; Ra4 = 0,44 àm; O1 = O2 = O3 = O4 = 2,83 àm. Trong khi đú, ứng với bộ thụng số chế độ công nghệ thứ hai (hình 4.10) thì các giá trị trên sau khi mài xong chi tiết số 1, 2, 3, 4 sẽ lần lượt bằng Hz1 = 3,8 àm; Hz2 = 4,9 àm; Hz3 = 5,7 àm; Hz4 = 6,3 àm; Ra1 = 0,35 àm; Ra2 = 0,39 àm; Ra3 = 0,41 àm; Ra4 = 0,42 àm; O1 = O2 = O3 = O4 = 2,67 àm. Điều này chứng tỏ ba thông số chế độ công nghệ (Shk, Vct, t) ảnh hưởng đến mòn đá, độ nhám bề mặt và độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn.
Mặt khác qua các đồ thị trên cũng nhận thấy, ứng với một bộ thông số chế độ công nghệ nhất định, khi số chi tiết mài trong một chu trình tăng lên thì mòn đá sẽ tăng, độ nhám bề mặt chi tiết sẽ tăng, nhưng độ ô van của chi tiết thì không thay đổi. Điều này chứng tỏ, yếu tố thời gian mài hay số chi tiết mài trong một chu trình (Nct) ảnh hưởng đến mòn đá và độ nhám bề mặt của chi tiết nhưng không ảnh hưởng đến độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn chi tiết.
Theo thời gian mài, khi số chi tiết mài trong một chu trình tăng lên thì mòn đá và độ nhám bề mặt của chi tiết cũng sẽ tăng lên. Do đó, ứng với mỗi chế độ công nghệ sẽ có một thời điểm mà khi mài đến chi tiết đó thì độ chính xác gia công của chi tiết sẽ vượt quá ngưỡng độ chính xác yêu cầu. Ví dụ ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ nhất, khi mài đến chi tiết thứ 12 nhận thấy độ nhám bề mặt của chi tiết sẽ bằng đúng trị số độ nhám bề mặt yêu cầu (Ract12 = Rayc = 0,5). Do đó, từ chi tiết thứ 12 trở đi độ nhám bề mặt nói riêng và độ chính xác gia công nói chung sẽ không đảm bảo yêu cầu. Tại thời điểm này cần phải tiến hành sửa đá. Vì vậy, lượng mòn tại chi tiết thứ 12 chính là lượng mòn giới hạn kinh tế của đá mài ứng với chế độ công nghệ đã cho. Như vậy ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ nhất thì lượng mòn giới hạn bằng giỏ trị lượng mũn tại chi tiết 12 hay Hzgh = Hz12 = 9,6 àm.
Tuy nhiên, ứng với mỗi chế độ công nghệ đầu vào khác nhau thì giá trị lượng mòn giới hạn của đá mài xác định được cũng sẽ khác nhau. Ví dụ ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ hai thì tại chi tiết mài thứ 15, độ nhám bề mặt chi tiết sẽ bằng đúng ngưỡng độ nhỏm bề mặt yờu cầu (Ra15 = 0,5 àm = Rayc). Do đú, ứng với chế độ cụng nghệ này thỡ Hzgh
= Hz15 = 9,9 àm. Trong khi, ứng với bộ thụng số chế độ cụng nghệ thứ ba thỡ đến chi tiết mài thứ 16 độ nhỏm bề mặt chi tiết mới đỳng bằng độ nhỏm bề mặt yờu cầu (Ra16 = 0,5 àm
= Rayc). Vỡ vậy, ứng với bộ thụng số chế độ cụng nghệ thứ ba thỡ Hzgh = Hz16 = 10,3 àm.
Qua đó nhận thấy, trong 3 bộ thông số chế độ công nghệ đang khảo sát, bộ thông số chế độ
chưa xét đến điều kiện để đảm bảo năng suất của quá trình mài.
Như vậy, bằng việc sử dụng phương pháp biểu đồ tọa độ điểm, tác giả đã xác định được sơ đồ phân bố miền dung sai độ chính xác gia công và mòn đá theo số chi tiết mài ứng với ba bộ thông số chế độ công nghệ khác nhau. Từ đó xác định được các thông số chế độ công nghệ (Shk, Vct, t, Nct) ảnh hưởng đến mòn đá, độ nhám bề măt, độ ô van của chi tiết.
Tuy nhiên, yếu tố số chi tiết mài trong một chu trình (Nct) thì không ảnh hưởng đến độ ô van của chi tiết. Trên cơ sở đó lượng mòn giới hạn kinh tế của đá mài ứng với mỗi chế độ công nghệ khảo sát đã được xác định. Đây sẽ là cơ sở để xây dựng bài toán quy hoạch thực nghiệm xác định mô hình toán học đánh giá ảnh hưởng của chế độ công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi.