CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO QUÁ TRÌNH PHAY LĂN RĂNG TRONG THỰC TẾ SẢN XUẤT
4.3 Kết quả thử nghiệm và thảo luận
4.3.4. Đánh giá sự xâm nhập bột vào bề mặt phôi và dao
Qua các kết quả và phân tích trên nhận thấy, sử dụng dầu công nghiệp có trộn bột nano oxit nhôm khi phay lăn răng góp phần giảm lượng mòn lưỡi cắt dao, từ đó nâng cao độ bóng bề mặt cũng như độ chính xác profile răng của bánh răng khi phay lăn răng. Điều này có thể giải thích là do khi sử dụng bột có kích thước nhỏ trộn lẫn vào dầu công nghiệp làm tăng khả năng bám dính của dung dịch và tạo một lớp màng giữa các bề mặt tiếp xúc ma sát khi gia công. Khi có sẽ có hàng vạn hạt nano cứng xâm nhập vào vùng tiếp xúc, trở thành những con lăn, góp phần làm giảm ma sát, do đó giảm được mòn lưỡi cắt. Tuy nhiên, nhiệt độ cắt sinh ra trong vùng gia công rất lớn có thể làm mềm vật liệu gia công cũng như vật liệu nền của dao, kết hợp với ảnh hưởng của lực cắt, các hạt nano Al2O3 có thể xâm nhập vào bề mặt phôi và dao. Để kiểm tra sự xâm nhập của bột vào bề mặt gia công, tiến hành xác định thành phần các chất trên bề mặt răng và bề mặt dao, kết quả hiển thị trên hình 4.14-4.16.
a, Bề mặt răng của bánh răng b, Bề mặt lưỡi cắt dao phay lăn răng Hình 4. 14 Kết quả phân tích EDX sau khi PLR sử dụng dầu công nghiệp VG46
Khi gia công sử dụng dầu công nghiệp thông thường (hình 4.14) thì gần không thấy xuất hiện thành phần Al trong lớp bề mặt răng cũng như bề mặt lưỡi cắt (0.01%), thành phần này có thể là lượng tạp chất trong bản thân vật liệu phôi và dao.
a, Bề mặt răng của bánh răng b, Bề mặt lưỡi cắt dao phay lăn răng Hình 4. 15 Kết quả phân tích EDX sau khi PLR sử dụng dầu công nghiệp
trộn 0.3% Al2O3 20nm
a, Bề mặt răng của bánh răng b, Bề mặt lưỡi cắt dao phay lăn răng Hình 4. 16 Kết quả phân tích EDX sau khi PLR sử dụng dầu công nghiệp
trộn 0.5% Al2O3 20nm
Kết quả trên hình 4.15 cho thấy 0.09% Al trên lớp bề mặt răng và 0.05% Al trên lớp bề mặt lưỡi cắt khi phay lăn răng sử dụng dầu công nghiệp trộn 0.3% Al2O3 20nm. Và đo được 0.25% Al trên lớp bề mặt răng và 0.14% Al trên lớp bề mặt lưỡi cắt khi phay lăn răng sử dụng dầu công nghiệp trộn 0.5% Al2O3 20nm (hình 4.16). Khi phay lăn răng sử dụng dầu công nghiệp trộn bột nano Al2O3 thì thấy tỷ lệ Al trong lớp bề mặt tăng lên và tỷ lệ này cũng tăng khi tăng phần trăm bột Al2O3 trộn vào dầu công nghiệp. Đồng thời nhận thấy tỷ lệ Al xâm nhập vào bề mặt lưỡi cắt dao phay lăn răng ít hơn hẳn so với bề mặt phôi, do độ cứng của dao lớn hơn nhiều.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
- Kết quả nghiên cứu giảm sai số profile răng đã được ứng dụng vào quá trình phay lăn răng trong thực tế sản xuất. Phương pháp điều chỉnh độ đảo hướng kinh của trục dao và vị trí đảo đã giảm đáng kể sai số profile răng dạng gợn sóng. Đồng thời, sử dụng dầu công nghiệp có trộn bột nano có thể giảm mòn dao phay lăn răng và giảm đáng kể sai số profile răng dạng nhấp nhô liên tục. Kết quả cho thấy khi sử dụng dầu trộn 0.5% bột Al2O3 có thể giảm 61.5% lượng mòn mặt trước và 39.3 % lượng mòn mặt sau, đồng thời giảm nhiều nhất 43.8% sai số profile răng của bánh răng sau khi phay lăn răng.
- Nghiên cứu cũng xây dựng được hàm hồi quy biểu diễn mối quan hệ giữa sai số profile răng lớn nhất và số lượng bánh răng gia công được khi phay lăn răng sử dụng các dung dịch bôi trơn làm nguội khác nhau:
Khi sử dụng dầu công nghiệp VG46: 𝐹𝛼 = 0,24736. 𝑛0,718051 Khi sử dụng dầu công nghiệp VG46 trộn 0,3% bột Al2O3 - 20nm:
𝐹𝛼= 3,25869. 𝑛0,234465
Khi sử dụng dầu công nghiệp VG46 trộn 0,5% bột Al2O3 - 20nm:
𝐹𝛼= 3,76504. 𝑛0,181016
Từ đó giúp xác định, dự đoán được số lượng bánh răng gia công được sau mỗi lần dịch dao.
- Nghiên cứu đánh giá topography bề mặt răng sau khi gia công và đánh giá sự xâm nhập của bột Al2O3 vào bề mặt răng của bánh răng sau khi phay lăn răng cũng được tiến hành. Kết quả nghiên cứu cho thấy sử dụng dầu công nghiệp có trộn bột nano có thể giảm các vết nứt tế vi, các vết xước bề mặt và gần như không có hiện tượng xâm nhập bột vào bề mặt gia công.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận
Luận án đã giải quyết được các vấn đề sau:
+ Tổng hợp được các nguyên nhân gây ra sai số profile răng của bánh răng trụ răng thẳng khi phay lăn răng. Đồng thời khảo sát được độ chính xác profile răng của bánh răng trụ trong điều kiện sản xuất thực tế tại Việt Nam. Từ đó dự đoán được hai nguyên nhân chính gây ra sai số profile răng của bánh răng trụ khi phay lăn răng là nhóm sai số tĩnh hình thành trước khi gia công và sai số hình thành trong quá trình gia công.
+ Xây dựng được mô hình nghiên cứu sai số profile răng thông qua lượng xê dịch vị trí điểm tạo hình trên răng cắt ra khỏi bề mặt của thanh răng khởi thủy. Qua đó phân tích được ảnh hưởng của độ đảo hướng kính trục dao phay lăn răng và sai số bước răng của dao phay phay lăn răng tới lượng xê dịch vị trí điểm tạo hình trên răng cắt ra khỏi bề mặt thanh răng khởi thủy. Từ đó, xây dựng được công thức xác định độ lớn và vị trí đảo hướng kính của trục dao phù hợp với sai số bước răng đo được của dao phay lăn răng để giảm sai số profile răng có dạng gợn sóng như sau:
{∆𝑘=𝐴.𝑐𝑜𝑠𝜑𝑡𝑎𝑛𝛼
𝜀𝑘 = Ψ
+ Phân tích ảnh hưởng của dầu công nghiệp có trộn bột nano Al2O3 đến cơ chế mòn răng cắt dao phay lăn răng thép gió có phủ TiN. Xây dựng được quan hệ giữa lượng mòn mặt sau răng cắt tới sai số profile răng khi phay lăn răng:
Fα=9.99082+0.00829957*e0.040668.hs
+ Phân tích ảnh hưởng của vận tốc cắt, tỷ lệ hạt và cỡ hạt Al2O3 trộn vào dầu bôi trơn làm mát và tương tác giữa chúng tới các thông số cơ bản của quá trình cắt trên mô hình thí nghiệm sử dụng dao phay một răng cắt. Đồng thời sử dụng phương pháp tối ưu hóa Fuzzy Logic kết hợp với quy hoạch thực nghiệm Taguchi xác định được giá trị vận tốc cắt, tỷ lệ hạt và cỡ hạt Al2O3 hợp lý: V=38m/ph; cỡ hạt Al2O3: 20nm; với tỷ lệ 0,5%.
- Nghiên cứu cũng xây dựng được hàm hồi quy biểu diễn mối quan hệ giữa sai số profile răng lớn nhất và số lượng bánh răng gia công được khi phay lăn răng sử dụng các dung dịch bôi trơn làm nguội khác nhau:
Khi sử dụng dầu công nghiệp VG46: 𝐹𝛼 = 0,24736. 𝑛0,718051 Khi sử dụng dầu công nghiệp VG46 trộn 0,3% bột Al2O3 - 20nm:
𝐹𝛼= 3,25869. 𝑛0,234465
Khi sử dụng dầu công nghiệp VG46 trộn 0,5% bột Al2O3 - 20nm:
𝐹𝛼= 3,76504. 𝑛0,181016
+ Kết quả nghiên cứu được ứng dụng vào điều kiện phay lăn răng thực tế tại công ty cổ phần máy và phụ tùng số 1.
Kiến nghị và các vấn đề nghiên cứu tiếp
+Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình mài lại dụng cụ cắt tới độ chính xác profile răng của bánh răng trụ khi phay lăn răng.
+ Nghiên cứu độ chính xác profile răng của bánh răng trụ khi phay lăn răng các bánh răng sau khi nghiệt luyện.
+ Cần có nghiên cứu thêm ảnh hưởng của sử dụng dung dịch có trộn bột nano vào quá trình phay lăn răng khi gia công với dải vận tốc lớn.
+ Nghiên cứu ứng dụng dung dịch bôi trơn làm mát có trộn bột nano Al2O3 trong các quá trình gia công cắt gọt khác.