Ảnh hưởng của thông số giảm chấn lò xo trên cán dao tiện đến độ nhám bề mặt chi tiết lỗ

Ảnh hưởng của thông số giảm chấn lò xo trên cán dao tiện đến độ nhám bề mặt chi tiết lỗ Ảnh hưởng của thông số giảm chấn lò xo trên cán dao tiện đến độ nhám bề mặt chi tiết lỗ Ảnh hưởng của thông số giảm chấn lò xo trên cán dao tiện đến độ nhám bề mặt chi tiết lỗ Ảnh hưởng của thông số giảm chấn lò xo trên cán dao tiện đến độ nhám bề mặt chi tiết lỗ

TỔNG QUAN

TỔNG QUAN VỀ DỤNG CỤ CẮT GIẢM CHẤN

Dụng cụ cắt giảm chấn đang trở thành tâm điểm chú ý trong nghiên cứu về dụng cụ cắt kim loại, đặc biệt khi nhu cầu về chất lượng sản phẩm ngày càng cao và các bề mặt gia công ngày càng khó tiếp cận Điều này cho thấy rằng dụng cụ cắt đóng vai trò quan trọng nhất trong việc đáp ứng các yêu cầu khắt khe trong ngành công nghiệp hiện nay.

Khi nhắc đến dụng cụ cắt giảm chấn, công ty Sandvik của Thụy Điển luôn được nhớ đến đầu tiên Sandvik đã nghiên cứu và phát triển các loại dao có khả năng hấp thụ rung động trong quá trình gia công, giúp tạo ra dụng cụ cắt giảm chấn hiệu quả Nhờ đó, sản phẩm có chất lượng bề mặt tốt hơn, ngay cả trong những điều kiện gia công khó khăn.

Cán dao Sanvik được trang bị hệ thống giảm chấn hiệu quả, bao gồm một khối kim loại đối trọng nằm giữa hai miếng đệm cao su Đối trọng và lò xo được bảo vệ bởi một loại dầu đặc biệt, giúp tối ưu hóa khả năng giảm chấn.

Một số hình ảnh về dụng cụ cắt chống rung của Sandvik Coromant [12]:

Hình 1.1: Dao tiện giảm chấn [12]

Hình 1.2: Dao doa giảm chấn [12]

Hình 1.3: Dao phay giảm chấn [12]

CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ĐÃ CÔNG BỐ

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các thông số công nghệ có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng bề mặt chi tiết, đặc biệt là độ nhám bề mặt Bên cạnh đó, việc áp dụng các biện pháp giảm rung động trong quá trình gia công cũng là yếu tố quan trọng để nâng cao chất lượng sản phẩm.

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Luận văn của Trương Thị Ngọc Thư nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt trong gia công trên máy phay CNC Sử dụng dao phay ngón thép gió HSS-Eco8, nghiên cứu đã xây dựng phương trình mô tả mối quan hệ giữa chế độ cắt và độ nhám bề mặt Kết quả cho thấy sự ảnh hưởng rõ rệt của các yếu tố chế độ cắt (S,t) đến độ nhám bề mặt khi thực hiện phay.

Hình 1.4: Dao thực nghiệm của Trương Thị Ngọc Thư [13]

Luận văn của Nguyễn Thị Thanh Vân nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn dụng cụ PCBN trong quá trình tiện tinh thép 9XC qua tôi Kết quả cho thấy, khi sử dụng dao PCBN để gia công, mòn chủ yếu xảy ra ở mặt trước và mặt sau của dao Nghiên cứu cũng đã giải thích nguyên nhân gây ra hai dạng mòn này.

Hình 1.5: Hình ảnh mòn mặt trước của mảnh dao PCBN [14]

Luận văn của Vũ Thành Hưng nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến lực cắt trong quá trình phay bằng dao phay ngón P18 trên máy CNC Bằng cách sử dụng cảm biến đo lực cắt, nghiên cứu được thực hiện trên vật liệu nhôm 6061 mà không có tưới nguội Kết quả cho thấy mối quan hệ giữa chế độ cắt và lực cắt theo phương chuyển động x và y có thể được biểu diễn dưới dạng hàm số mũ.

Hình 1.6: Mô hình đo lực cắt của Vũ Thành Hưng [15]

Luận văn của Phạm Văn Hiển nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN trong quá trình gia công thép hợp kim CR12MOV Nghiên cứu đã chỉ ra mối quan hệ rõ ràng giữa chế độ cắt và tuổi bền của dao phay cầu, góp phần nâng cao hiệu quả gia công trong ngành chế tạo.

Hình 1.7: Hình ảnh dao sau khi gia công của Phạm Văn Hiển [16]

Luận văn của Bùi Thế Phong, “Khảo sát dao động cán dao trong quá trình tiện,” nghiên cứu ảnh hưởng của độ cứng của 5 loại cán dao tiện khác nhau đến dao động của cán dao khi gia công trên 5 loại vật liệu khác nhau Kết quả cho thấy độ cứng của cán dao có tác động rõ rệt đến dao động trong các điều kiện cắt gọt tương đồng.

Hình 1.8: Đồ thị ảnh hưởng của độ cứng cán dao đến biên độ góc dR theo nghiên cứu của Bùi Thế Phong [17]

Luận văn của Nguyễn Hoàng Thiện nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn trên cán dao tiện ngoài đến độ bóng bề mặt trong quá trình tiện Nghiên cứu này nhằm cải thiện chất lượng bề mặt sản phẩm gia công, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất Kết quả cho thấy cơ cấu giảm chấn có tác động tích cực đến độ bóng bề mặt, góp phần tối ưu hóa quy trình tiện.

Mô hình dao tiện được trang bị cơ cấu giảm chấn có khả năng xoay quanh trục Y đã được sử dụng để thực hiện thí nghiệm Kết quả thí nghiệm cho thấy bộ thông số giảm chấn tối ưu cho mô hình đã được xác định thành công.

Hình 1.9: Mô hình dao thí nghiệm của Nguyễn Hoàng Thiện [18]

Luận văn của Ngô Đức Hạnh nghiên cứu đặc tính rung động tự kích thích trong gia công kim loại, sử dụng cảm biến đo rung động và máy tính để phân tích kết quả Nghiên cứu đã chỉ ra sự ảnh hưởng của bước tiến dao đến chiều sâu cắt tới hạn, đồng thời thiết lập phương trình liên hệ giữa hai yếu tố này.

Hình 1.10: Mô hình đo rung động của Ngô Đức Hạnh [19]

Luận văn của Lê Hoàng Lâm nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn trong dao tiện đến độ nhám bề mặt Nghiên cứu này sử dụng cán dao được trang bị cơ cấu giảm chấn nhằm cải thiện chất lượng bề mặt trong quá trình gia công Kết quả cho thấy cơ cấu giảm chấn có tác động tích cực đến độ nhám, giúp nâng cao hiệu suất và độ chính xác của sản phẩm.

3 phương án khác nhau để thực nghiệm, kết quả đã đưa ra cơ cấu giảm chấn hiệu quả nhất khi gia công

Hình 1.11: Mô hình thí nghiệm của Lê Hoàng Lâm [20]

Luận văn của Lâm Thanh Bình nghiên cứu về việc nâng cao năng suất gia công ren trên máy tiện CNC bằng cách sử dụng cán dao giảm chấn Kết quả thí nghiệm với dao tiện ren giảm chấn Sanvik cho thấy khả năng tăng năng suất từ 10 đến 50% so với cán dao thông thường.

Hình 1.12: Quá trình thí nghiệm của Lâm Thanh Bình [21]

Luận văn của Nguyễn Văn Toàn nghiên cứu ảnh hưởng của cán dao giảm chấn đến độ bóng bề mặt trong quá trình phay mặt phẳng Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng dao phay để cải thiện chất lượng bề mặt sản phẩm.

Bài nghiên cứu đã thực hiện thí nghiệm với 7 giảm chấn Sandvik để so sánh hiệu quả cắt với dao thông thường Kết quả cho thấy thông số cắt tối ưu khi sử dụng cán dao giảm chấn, đồng thời cung cấp bảng so sánh chi tiết giữa hai loại cán dao.

Hình 1.13: Dao thí nghiệm và biểu đồ kết quả của Nguyễn Văn Toàn [22]

Luận văn của Nguyễn Thanh Giang, mang tiêu đề “Nghiên cứu độ cứng của cán dao tiện ảnh hưởng đến độ bóng bề mặt sản phẩm”, đã thực hiện thí nghiệm với các cán dao có độ cứng khác nhau Kết quả nghiên cứu cho thấy độ cứng của cán dao tiện có tác động đáng kể đến chất lượng bề mặt sản phẩm, từ đó cung cấp những hiểu biết quan trọng cho ngành gia công cơ khí.

Hình 1.14: Cán dao thí nghiệm và kết quả của Nguyễn Thanh Giang [23] 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

The article "A Simple Approach to Analyze Process Damping in Chatter Vibration" by Erol Türkeş and Süleyman Neşeli presents a simulation of a system's vibration using a damping tool, which is subsequently validated through experimental testing The findings indicate that the simulation results closely align with the experimental data, demonstrating the effectiveness of the proposed approach in analyzing process damping in chatter vibrations.

Hình 1.15: Mô hình thí nghiệm của Erol Türkeş và Süleyman Neşeli [24]

TÍNH CẤP THIẾT, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

1.3.1 Tính cấp thiết của đề tài

Rung động đã được nghiên cứu trong hơn một thế kỷ và vẫn là một thách thức lớn trong việc tự động hóa các phương pháp gia công.

Rung động trong quá trình gia công gây ra nhiều vấn đề như giảm chất lượng bề mặt, tăng tiếng ồn, hư hỏng các thành phần máy công cụ, và giảm tuổi thọ cũng như năng suất của dụng cụ Tiện là một trong những quy trình gia công phổ biến nhất để cắt kim loại và sản xuất nhiều loại sản phẩm Do đó, nghiên cứu về rung động trong quá trình tiện là một phương pháp dễ áp dụng và hiệu quả.

Hạn chế rung động trong quá trình gia công không chỉ nâng cao chất lượng bề mặt sản phẩm mà còn ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chi tiết, một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng gia công Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra tác động của các phương pháp cắt gọt, thông số cắt gọt và hệ thống công nghệ đến độ nhám bề mặt trên máy vạn năng và máy CNC Mặc dù đã có nhiều cơ cấu giảm chấn được nghiên cứu, nhưng hiệu quả của chúng vẫn chưa được đánh giá rõ ràng Do đó, việc khảo sát ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn dao tiện đến chất lượng bề mặt sản phẩm là rất cần thiết.

Bài viết này tập trung vào đề tài “Ảnh hưởng của thông số giảm chấn lò xo trên cán dao tiện đến độ nhám bề mặt chi tiết lỗ”, nhằm đáp ứng nhu cầu nghiên cứu trong lĩnh vực cơ khí Nghiên cứu kế thừa các kết quả từ những công trình trước đây về dao giảm chấn, từ đó tìm ra cơ cấu giảm chấn hiệu quả, phục vụ cho nghiên cứu, giáo dục và sản xuất, góp phần phát triển ngành cơ khí tại Việt Nam.

1.3.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Hiện nay, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện về cơ cấu giảm chấn cho dụng cụ cắt, với mỗi loại cơ cấu mang lại những ưu nhược điểm và hiệu quả giảm chấn khác nhau Tác giả luôn nỗ lực tìm hiểu và nghiên cứu về cơ cấu giảm chấn của cán dao, từ việc chế tạo, thực nghiệm cho đến so sánh nhằm xác định sản phẩm có chất lượng bề mặt cao nhất trong cùng điều kiện thí nghiệm Qua đó, tác giả mong muốn đưa ra cơ cấu giảm chấn hiệu quả nhất.

Việc nghiên cứu và phát triển cơ cấu giảm chấn hiệu quả hơn so với dao thường sẽ mở ra cơ hội chế tạo dụng cụ cắt giảm chấn, phục vụ cho nghiên cứu, giáo dục và thực tiễn sản xuất Điều này không chỉ góp phần nâng cao hiệu suất công việc mà còn thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành cơ khí Việt Nam trong tương lai.

MỤC ĐÍCH, KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của các thông số cơ cấu giảm chấn đến độ nhám của chi tiết gia công Mục tiêu là xác định cơ cấu giảm chấn hiệu quả nhất qua các thử nghiệm thực tế.

1.4.2 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu cho thấy cơ cấu giảm chấn của cán dao tiện có ảnh hưởng đáng kể đến độ bóng bề mặt sản phẩm Khi giữ cố định các thông số như vận tốc cắt, bước tiến dao, chiều sâu cắt, lưỡi cắt và vật liệu thép, việc chỉ thay đổi cơ cấu giảm chấn sẽ tác động trực tiếp đến chất lượng hoàn thiện bề mặt.

NHIỆM VỤ, GIỚI HẠN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Chế tạo mô hình cán dao giảm chấn phục vụ thí nghiệm

- Gia công thí nghiệm với các trường hợp thay đổi thông số của cơ cấu giảm chấn, đo độ nhám và so sánh kết quả với dao thường

- Xử lý số liệu, lập biểu đồ và phân tích đánh giá kết quả

Do còn nhiều hạn chế về trang thiết bị cũng như thời gian nên phạm vi nghiên cứu như sau :

- Cán dao tiện lỗ có cơ cấu giảm chấn được chế tạo dùng làm thí nghiệm

- Thí nghiệm được tiến hành trên cán dao tiện có thông số trong cơ cấu giảm chấn khác nhau

- Tiến hành thí nghiệm trên phôi thép C45

- Sử dụng một loại mảnh insert : DCMT11T304 EN-XR

- Chế độ cắt không đổi: t = 0,2 mm, S = 0,05 mm, n = 1200 vòng/phút

- Thực hiện thí nghiệm trên máy tiện CNC CK6140ZX

Chỉ tập trung nghiên cứu sự ảnh hưởng của thông số giảm chấn lò xo dao tiện đến độ nhám bề mặt chi tiết lỗ

Phương pháp kế thừa là việc áp dụng các nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước liên quan đến giảm rung động trong quá trình gia công, nhằm nâng cao chất lượng bề mặt sản phẩm.

Phương pháp thu thập thông tin bao gồm việc nghiên cứu các tài liệu chuyên ngành và các công trình nghiên cứu, đồng thời tìm kiếm các thông tin cần thiết liên quan đến đề tài từ báo chí và internet.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trong môn quy hoạch thực nghiệm cho phép tiến hành thí nghiệm và thu thập số liệu để so sánh kết quả khi thay đổi các thông số Qua việc lập biểu đồ so sánh giữa dao thường và dao giảm chấn, chúng ta có thể rút ra kết luận về cơ cấu có các thông số hiệu quả nhất.

Quá trình thực hiện luận văn theo sơ đồ sau:

Hình 1.26: Quá trình thực hiện luận văn

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT GỌT KIM LOẠI

2.1.1 Đặc điểm và vai trò của gia công cắt gọt

Hiện nay, có nhiều phương pháp gia công kim loại như đúc, rèn, cán và hàn, nhưng những phương pháp này thường chỉ tạo ra phôi hoặc sản phẩm thô với độ chính xác và độ bóng không cao Để cải thiện độ bóng và độ chính xác của các chi tiết theo yêu cầu kỹ thuật, cần phải áp dụng gia công cắt gọt kim loại.

Cắt gọt kim loại là quá trình công nghệ tạo ra sản phẩm cơ khí với hình dáng, kích thước và độ bóng bề mặt theo yêu cầu kỹ thuật từ phôi liệu ban đầu, thông qua việc cắt bỏ lớp kim loại dưới dạng phoi Quá trình này diễn ra ở nhiệt độ môi trường bình thường, cả trước và sau khi thực hiện nguyên công nhiệt luyện, mang lại độ bóng và độ chính xác cao hơn so với các phương pháp gia công khác như hàn, đúc, rèn hay dập nóng.

Các phương pháp cắt gọt kim loại cơ bản bao gồm tiện, phay, bào, khoan, khoét, doa, chuốt và mài Gia công cắt gọt hiện chiếm khoảng 30% khối lượng công việc trong ngành cơ khí và có khả năng sẽ gia tăng trong tương lai Hệ thống thiết bị cần thiết cho quá trình này bao gồm máy móc, đồ gá, dao cắt và chi tiết gia công, được gọi là hệ thống công nghệ.

Hình 2.1: Hệ thống công nghệ [1]

Máy cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình cắt gọt, trong khi đồ gá giữ vị trí chính xác giữa dao, máy và chi tiết gia công Dao thực hiện việc cắt bỏ lớp kim loại thừa nhờ năng lượng từ máy thông qua các chuyển động tương đối Chi tiết gia công là đối tượng chính trong quá trình này, và mọi kết quả của quá trình cắt đều được phản ánh lên chi tiết đó.

2.1.2 Các chuyển động cơ bản khi cắt gọt

Chuyển động chính, hay còn gọi là chuyển động cắt chính, là chuyển động cơ bản của máy cắt, được thực hiện thông qua dụng cụ cắt hoặc chi tiết gia công Chuyển động này có thể diễn ra dưới dạng quay, tịnh tiến khứ hồi, hoặc kết hợp giữa các dạng chuyển động khác nhau.

Chuyển động chạy dao là sự kết hợp giữa chuyển động của dao hoặc chi tiết gia công với chuyển động chính trong quá trình cắt gọt Loại chuyển động này có thể diễn ra liên tục hoặc gián đoạn, thường được thực hiện theo hướng vuông góc với chuyển động chính.

Chuyển động phụ: là chuyển động không trực tiếp tạo ra phoi như chuyển động tịnh tiến, lùi dao (không cắt vào phôi) [1]

Hình 2.2: Chuyển động cơ bản khi tiện

- Chuyển động cắt chính và vận tốc cắt [1]:

Vận tốc cắt V c tại một điểm, hay còn gọi là tốc độ cắt, là đại lượng thể hiện sự dịch chuyển tương đối giữa lưỡi cắt và chi tiết gia công trong một đơn vị thời gian.

+ Số vòng quay n (hoặc số hành trình kép) trong đơn vị thời gian

+ Ta có công thức mối liên hệ giữa V c và n như sau:

D: Đường kính chi tiết gia công (mm) n: Số vòng quay của chi tiết gia công trong một phút (vòng/phút)

Chuyển động chạy dao được đặc trưng bởi lượng chạy dao, bao gồm lượng chạy dao vòng và lượng chạy dao phút.

Chiều sâu cắt t (mm) được định nghĩa là khoảng cách giữa bề mặt đã gia công và bề mặt chưa gia công, hoặc chiều sâu của lớp kim loại được cắt bỏ sau một lần cắt, đo theo phương thẳng đứng với bề mặt đã gia công.

Khi tiện chiều sâu cắt được tính theo công thức [1]:

D : Đường kính chi tiết trước khi gia công (mm) d: Đường kính chi tiết sau khi gia công (mm )

Tập hợp các yếu tố: t, s, v - gọi là chế độ cắt.

ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY

Bề mặt chi tiết sau gia công thường không phẳng lý tưởng như bản vẽ mà có độ nhấp nhô do vết dao để lại và rung động trong quá trình cắt.

20 Ðộ bóng bề mặt là độ nhấp nhô tế vi của lớp bề mặt gồm độ lồi lõm, độ sóng, độ nhám

Hình 2.3: Bề mặt của chi tiết đã gia công sau khi được phóng đại [3]

2.2.2 Chỉ tiêu đánh giá Để đánh giá nhám bề mặt, người ta dùng một số yếu tố hình học của những nhấp nhô làm chỉ tiêu, nhưng phải xét trong một phạm vi nhỏ của bề mặt, giới hạn bằng chiều dài l Chiều dài chuẩn là chiều dài một khoảng bề mặt dùng để đo nhấp nhô tế vi của bề mặt mà không tính đến dạng nhấp nhô khác có bước lớn hơn nó Giá trị của chiều dài chuẩn được quy định phụ thuộc vào nhám bề mặt [3]

Sai lệch trung bình số học của prôphin R a là giá trị trung bình của khoảng cách giữa các điểm trên đường nhấp nhô và đường trung bình OO’, được tính theo giá trị tuyệt đối trong phạm vi chiều dài chuẩn l.

𝑛∑ 𝑛 𝑖=1 |𝑦 𝑖 | (2.3) Đường trung bình là đường chia các nhấp nhô bề mặt thành hai phần sao cho diện tích của hai phần đó bằng nhau [3]:

Chiều cao trung bình của prôphin theo 10 điểm R z được tính bằng giá trị trung bình của 5 khoảng cách giữa 5 đỉnh cao nhất và 5 điểm đáy thấp nhất trong phạm vi chiều dài chuẩn l.

Từ lớp 6 đến lớp 12, chủ yếu sử dụng độ bóng Ra, trong khi các lớp 1 đến 5 và 13 đến 14 sử dụng độ bóng Rz Độ bóng được thể hiện trên bản vẽ như hình 2.6 Trong thực tế sản xuất, các phương pháp gia công khác nhau sẽ tạo ra các cấp độ bóng khác nhau.

Hình 2.6: Ký hiệu độ bóng theo Ra và R z [3]

Bảng 2.1: Các giá trị thông số độ nhám bề mặt (TCVN 2511 - 78) [3]

Trị số nhám Chiều dài chuẩn L (mm)

Phương pháp gia công Ứng dụng

Tiện thô, cưa, dũa, khoan

Các bề mặt không tiếp xúc, không quan trọng: giá đỡ, chân máy v.v

Tiện tinh, dũa tinh, phay

Bề mặt tiếp xúc tĩnh, động, trục vít, bánh răng

Bề mặt tiếp xúc động: mặt răng, mặt pittông, xi lanh, chốt v.v

9 0,32-0,16 0,8 Mài tinh mỏng, nghiền, rà, gia công đặc biệt, phương pháp khác

Bề mặt mút, van, bi, con lăn, dụng cụ đo, căn mẫu v.v

Bề mặt làm việc chi tiết chính xác, dụng cụ đo

Bảng 2.2: Các giá trị tiêu chuẩn của Ra và Rz [3]

2.2.3 Chọn trị số nhám bề mặt:

Mức độ nhám bề mặt cần được lựa chọn dựa trên điều kiện làm việc cụ thể và yêu cầu sử dụng của chi tiết máy, đồng thời phải tương ứng với cấp chính xác của kích thước và sai lệch hình dạng bề mặt Việc chọn trị số nhám bề mặt quá nhỏ có thể gây khó khăn trong quá trình chế tạo.

Bảng 2.3: Chọn trị số nhám bề mặt theo cấp chính xác kích thước [3]

Cấp chính xác kích thước

Kích thước danh nghĩa, mm Đến 50 Trên 50 đến 120 Từ 120 đến 500

Giỏ trị Ra, àm IT5 Từ 0,1 đến 0,2 Từ 0,2 đến 0,4 Từ 0,4 đến 0,8 IT6 Từ 0,2 đến 0,4 Từ 0,4 đến 0,8 Từ 0,8 đến 1,6

IT7 Từ 0,4 đến 0,8 Từ 0,8 đến 1,6 Từ 1,6 đến 3,2 IT8 Từ 0,8 đến 1,6 Từ 1,6 đến 3,2 Từ 1,6 đến 3,2 IT9 Từ 1,6 đến 3,2 Từ 1,6 đến 3,2 Từ 3,2 đến 6,3

2.2.4 Phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt

- Ngoại quan (đánh giá bằng cách quan sát chủ quan)

- Sử dụng máy đo độ nhám

- So sánh chi tiết với mẫu.

LỰC CẮT KHI TIỆN

Nghiên cứu lực cắt đóng vai trò quan trọng trong việc tính toán công suất tiêu hao trong quá trình gia công Lực cắt không chỉ phản ánh tính chất của quá trình gia công mà còn giúp đánh giá hiệu quả khi sử dụng các loại vật liệu và dụng cụ cắt khác nhau Việc xác định chính xác lực cắt cho phép tối ưu hóa thiết kế hệ thống công nghệ, đồng thời đưa ra giải pháp giảm rung động trong quá trình cắt Đặc biệt, lực cắt là cơ sở để lựa chọn chế độ cắt phù hợp cho từng loại vật liệu, từ đó tối ưu hóa quá trình cắt, tăng năng suất và nâng cao độ chính xác gia công.

Người ta phân tích lực làm 3 phần [2]:

- Lực dọc trục Px: Có phương song song với bước tiến và chiều ngược với bước tiến

Lực hướng kính Py là lực vuông góc với hướng di chuyển và chiều đẩy của dao ra khỏi chi tiết gia công Hai lực Px và Py kết hợp tạo thành lực PN, nằm trên mặt phẳng cơ bản.

- Lực tiếp tuyến Pz: Có phương trùng với vectơ vận tốc V nhưng ngược chiều Tổng hợp 3 lực Px, Py, Pz ta có [2]:

Theo thực nghiệm cho thấy nếu φ = 45 o , γ = 15 o thì [2]:

Ta thấy PZ nhỏ hơn R không nhiều nên lấy R = PZ làm lực cắt khi tiện

- Với dao vai ta có Py = 0 0

- Với dao tiện cắt đứt ta có Px = 0 0

Hình 2.7: Phân tích lực cắt khi tiện [2]

Khi cắt phoi, áp lực N1 tác động lên mặt trước của dao để vượt qua lực liên kết nội bộ của kim loại, đồng thời lực ma sát F1 cũng xuất hiện Hợp lực tổng hợp từ hai yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong quá trình cắt.

- Tương tự trên mặt sau của dao xuất hiện áp lực N 2 và lực ma sát F 2 Ta có hợp lực [2]:

- Hợp lực RQ 1 Q 1 (2.11) Đó là tất cả các lực tác dụng lên dao

Hình 2.1: Hợp lực cắt khi tiện 2.3.2 Tác dụng của lực lên máy – dao – chi tiết gia công a Tác dụng của lực lên dao

- Lực Pz : Gây uốn thân dao, dao phải thỏa mãn điều kiện an toàn [2]:

- σu: Ứng suất uốn do lực PZ tạo ra

- l: Chiều dài dao chịu uốn (mm)

- [σu]: Ứng suất uốn cho phép của vật liệu làm thân dao

- Wx : Moment chống uốn của tiết diện chịu uốn (mm 3 )

- Lực Py: Đẩy dao ra theo phương hướng tâm, gây nén lệch tâm Lực này khá nhỏ thường bỏ qua, chỉ tính trong trường hơp cắt đứt

- Lực Px : Gây uốn dao theo phương ngang

Hình 2.2: Lực tác dụng của dao vào phôi [2] b Tác dụng của lực lên máy

Lực Pz tạo ra moment cản quay, gây xoắn trục chính và uốn các bánh răng trong hộp tốc độ Để quá trình cắt gọt diễn ra hiệu quả, điều kiện cần thiết là Mc phải nhỏ hơn hoặc bằng moment cho phép của trục chính, ký hiệu là [Mt] Thông tin chi tiết có thể tham khảo trong tài liệu thuyết minh máy.

- Lực Py kết hợp với lực Pz tạo nên lực Q gây uốn trục chính, thông qua bàn xa dao làm uốn trục trơn và trục vít me [2]

Lực Px, tác động lên trục chính, chủ yếu được xem xét khi lựa chọn ổ lăn cho trục chính Lực này cản trở chuyển động tiến và gây ra hiện tượng uốn cong các chi tiết truyền động trong hộp bước tiến Hệ quả là áp lực của bàn xa dao lên rãnh trượt tăng lên, dẫn đến việc rãnh trượt nhanh mòn.

Hợp lực Q ct  P Xct P Yct tạo ra moment xoắn và uốn trên chi tiết, dẫn đến các hình dạng khác nhau như chi tiết dạng trống khi chống tâm hai đầu và chi tiết dạng loa kèn khi sử dụng mâm cặp Do đó, trong quá trình gia công, cần đảm bảo các yếu tố kỹ thuật để đạt hiệu quả tối ưu.

- L: chiều dài chi tiết gia công chịu lực

- E: modul đàn hồi của vật liệu

Ethép = 210.10 3 kG/mm 2 ; Egang = 8.10 3 kG/mm 2

J = 0,05D 4 khi tiết diện chi tiết hình tròn

- m: hệ số cứng vững, phụ thuộc vào cách gá chi tiết

+ m = 3: chi tiết kẹp trên mâm cặp

+ m = 48: chi tiết chống trên 2 mũi chống tâm

+ m = 79: chi tiết được kẹp một đầu mâm cặp, một đầu chống tâm

- Lực Px : gây nén lệch tâm chi tiết

- Ngoài ra, muốn cắt gọt được ta phải kiểm nghiệm công suất máy [2]:

+ V: là vận tốc cắt (m/ph)

+ NĐC (KW): là công suất động cơ tra thuyết minh máy

+ η: là hiệu suất của bộ truyền tra thuyết minh máy.

RUNG ĐỘNG TRONG QUÁ TRÌNH CẮT GỌT

2.4.1 Tổng quan về rung động trong quá trình cắt gọt

Rung động là hiện tượng tự nhiên và kỹ thuật phổ biến, xảy ra khi các vật thể có khối lượng và tính đàn hồi chịu tác động của lực Trong gia công kim loại, máy công cụ, với đặc tính là hệ đàn hồi, sẽ rung động dưới tác động của ngoại lực và lực cắt Không có quá trình cắt gọt kim loại nào mà không có rung động diễn ra Trong một số điều kiện nhất định, rung động có thể gia tăng mạnh mẽ, ảnh hưởng đến chất lượng quá trình gia công.

Quá trình gia công có thể dẫn đến những rung động không mong muốn, ảnh hưởng tiêu cực đến các chỉ tiêu kinh tế và chất lượng sản phẩm Cụ thể, rung động có thể gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng.

- Không tận dụng hết công suất của máy cũng như khả năng cắt của dụng cụ

- Làm mòn nhanh các bộ phận chính của máy, làm giảm độ chính xác của máy

- Tăng khả năng phá huỷ lưỡi cắt và cá của dụng cụ cắt

- Giảm độ chính xác của chi tiết gia công, chất lượng bề mặt

- Tạo ra tiếng ồn lớn khi gia công

2.4.2 Các dạng rung động và nguyên nhân gây ra rung động

Rung động cưỡng bức xảy ra khi có ngoại lực tác động lên hệ thống công nghệ, bao gồm máy móc, đồ gá, dụng cụ cắt và chi tiết gia công Nguyên nhân của hiện tượng rung động cưỡng bức này rất đa dạng và có thể ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của hệ thống.

- Rung động từ bên ngoài truyền vào máy

- Rung động bên trong hệ thống công nghệ

Rung động cưỡng bức có tác động tiêu cực đến chất lượng gia công, đặc biệt trong quá trình gia công tinh, khi tần số rung động gần với tần số riêng của hệ Trong quá trình phay, hiện tượng rung động cưỡng bức có thể dẫn đến sự mất ổn định khi số vòng quay của dao trùng với tần số vào cắt của răng dao.

Để giảm hoặc khử các rung động cưỡng bức, có thể loại bỏ nguồn gây kích thích hoặc điều chỉnh tần số kích thích Việc thay đổi tần số kích thích đối với các kích thích có tính chu kỳ cần thiết để đảm bảo tần số gây rung động không gần với tần số riêng của hệ thống.

- Làm cứng vững nền đặt máy, xây dựng hệ thống giảm chấn

- Triệt tiêu sai sót bộ truyền trong quá trình gia công

- Cân bằng các chi tiết quay

- Chọn thông số cắt phù hợp

- Sử dụng dao giảm chấn

Rung động riêng trong hệ thống máy và dụng cụ cắt có thể phát sinh do va đập, chế độ cắt không phù hợp hoặc khi dụng cụ bắt đầu vào cắt Mặc dù phần lớn rung động này không đáng kể trong quá trình cắt, nhưng nó là một dao động tắt dần nhanh chóng Việc nghiên cứu đặc tính của dao động tắt dần có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu và kiểm soát hiện tượng rung động trong quá trình cắt.

2.4.2.3 Rung động tự kích thích

Rung động tự kích thích là hiện tượng rung động phát sinh từ chính quá trình cắt Các nguyên nhân gây ra rung động tự kích thích trong quá trình cắt bao gồm nhiều yếu tố khác nhau.

- Sự biến động của lực cắt sinh ra

- Do sự hình thành và phá huỷ các khối lẹo dao

- Sự thay đổi trong thành phần của phôi liệu

- Do hiệu ứng tái tạo rung động

2.4.3 Giải pháp để giảm rung động

2.4.3.1 Các biện pháp liên quan tới cấu trúc máy

- Làm cứng vững nền đặt máy, sử dụng hệ thống giảm chấn

- Tránh nguồn rung động từ bên ngoài truyền vào máy

- Gia công và lắp ráp các bộ phận máy chính xác, đúng yêu cầu

- Định hướng lực cắt sao cho vuông góc với hướng có độ mềm dẻo động lực học của máy

2.4.3.2 Các biện pháp liên quan tới phôi và dụng cụ gia công

- Dùng đồ gá làm tăng độ cứng vững chi tiết

- Giảm khối lượng của phôi, cân bằng hình dạng phôi

- Tăng cường độ cứng vững dao, sử dụng dao có cơ cấu giảm chấn

- Sử dụng dao phù hợp với vật liệu chi tiết, dao đúng góc độ

- Tăng đường kính dao hoặc sử dụng dao có hệ thống giảm chấn

2.4.3.3 Các biện pháp liên quan tới quá trình cắt

- Dùng dung dịch tưới nguội

- Chọn hướng dao tối ưu

- Hạn chế hiện tượng lẹo dao, phoi bám

- Áp dụng giải pháp giảm rung, hấp thụ rung động

- Sử dụng chế độ cắt tối ưu

2.4.4.1 Các tham số động học của dao động điều hòa

- Dao động điều hòa được mô tả động học như sau [9]:

Dao động điều hòa, hay còn gọi là dao động hình sin, có biên độ không đổi được ký hiệu là A Pha dao động được biểu diễn bằng đại lượng 𝛹(𝑡) = ⍵𝑡 + 𝛼, trong đó góc α là pha ban đầu Tần số vòng của dao động điều hòa, ký hiệu là ω, có đơn vị là rad/s hoặc s^-1.

- Chu kỳ T của dao động điều hòa [9]:

- Tần số f của dao động điều hòa (Hz hoặc s -1 ) [9]: f T1

- Mối quan hệ giữa tần số dao động f và tần số vòngω [9]: ω = 2πf (2.19)

- Giả sử các điều kiện ban đầu có dạng [9]: t = 0; y(0) = y0;

- Phương trình dao động có dạng [9]:

2.4.4.2 Phương trình vi phân dao động

- Các phương trình Lagrange loại II được áp dụng để thiết lập các phương trình vi phân chuyển động có dạng tổng quát như sau [9]:

  (2.20) Trong đó: i = 1,…, n qi: tọa độ suy rộng

T: biểu thức động năng n: số bậc tự do của hệ a Dao động cưỡng bức không cản chịu kích động điều hòa

Dao động tuyến tính cưỡng bức không cản của hệ n bậc tự do chịu kích động điều hòa có dạng [9]: ˆ sin

Mq Cq  f t (2.21) Ở chế độ bình ổn chuyển đông, nghiệm phương trình có dạng [9]: t u t q( ) sin (2.22)

Thế vào phương trình trên ta có: f H u f u C

Là ma trận truyền b Phương trình đường đàn hồi của thanh chịu uốn

- Phương trình vi phân của đường đàn hồi là [10]: x x

Trong đó EIx là độ cứng của dầm khi bị uốn

- Lấy tích phân lần thứ nhất ta được phương trình góc xoay [10]:

- Lấy tích phân lần thứ hai ta được phương trình đường đàn hồi [10]:

Các hằng số tích phân C và D sẽ được xác định dựa trên các điều kiện biên, những điều kiện này phụ thuộc vào mối liên kết và sự thay đổi tải trọng của dầm.

Hình 2.8: Các liên kết của dầm [10]

- Phương trình đàn hồi và góc xoay cho dầm console [10]:

Hình 2.9: Dầm console chịu uốn [10]

- Phương trình moment uốn tại mặt cắt có hoành độ z là [10]:

- Ta được phương trình vi phân đàn hồi như sau [10]:

M P z y EI EI y P z C EI y P z Cz D EI

Trong đó C, D được xác định từ các điều kiện biên về độ võng và góc xoay tại ngàm: z = L; φ = 0; y = 0 x x

- Vậy phương trình đường đàn hồi và góc xoay là [10]:

(2.31) c Phương trình dao động dọc của thanh chịu nén

Hình 2.10: Sơ đồ chuyển vị của thanh do lực dọc trục tác dụng [20]

- Điều kiện ban đầu: l : Chiều dài dao chịu nén

E: Mođun đàn hồi của dầm

Vị trí của điểm A chịu ảnh hưởng bởi lực Py Nếu Py dao động theo chu kỳ, lặp lại sau mỗi vòng quay của trục chính, ta có thể mô tả phương trình dao động như sau: [20].

 , với chu kỳ dao động của Py là thời gian của 1 vòng quay trục chính

   (2.33) d Đối với hệ giảm chấn sử dụng lò xo:

Hình 2.11: Mô hình vật lý của hệ giảm chấn [20]

- Với: m1: là khối lượng của con trượt

K1: là độ cứng lò xo

A: tiết diện thanh chịu nén

K: độ cứng của hệ tương đương l

- Ta có phương trình dao động [20]:

CƠ SỞ CHỌN CƠ CẤU GIẢM CHẤN CHO DAO TIỆN

DAO GIẢM CHẤN HIỆN ĐANG SỬ DỤNG TRÊN THỊ TRƯỜNG

3.1.1 Cán dao giảm chấn Silent Tools

Cán dao giảm chấn Silent Tools của Sandvik là sản phẩm nổi bật trong ngành cắt gọt kim loại, nổi bật với cơ cấu giảm chấn bên trong giúp hấp thụ rung động Điều này không chỉ nâng cao độ bóng bề mặt chi tiết mà còn tăng năng suất gia công Sản phẩm này đặc biệt hiệu quả trong các điều kiện khó khăn như gia công lỗ sâu và yêu cầu gá dao dài, đảm bảo cả năng suất và chất lượng bề mặt chi tiết gia công.

Thiết kế của dao Silent Tools cho phép gia công lỗ có chiều sâu gấp 10 lần đường kính, chiều dài gá dao lớn gấp 14 lần đường kính [12]

Một số hình ảnh về dụng cụ cắt chống rung của hãng Sandvik:

Hình 3.1: Dao tiện giảm chấn Silent Tools [12]

Hình 3.2: Dao phay giảm chấn Silent Tools [12]

Hình 3.3: Dao doa giảm chấn Silent Tools [12]

3.1.2 Cấu tạo cán dao giảm chấn

Bên trong cán dao giảm chấn, có một hệ thống giảm chấn bao gồm đối trọng là khối kim loại nặng, được bao phủ bởi lớp dầu nhờn đặc biệt và giữ ở giữa nhờ hai miếng đệm cao su.

Trong quá trình cắt, hệ thống giảm chấn hấp thụ rung động phụ, từ đó giảm thiểu rung động trong gia công, góp phần nâng cao năng suất gia công.

Hình 3.4: Cấu tạo cán dao giảm chấn [18]

1: Công cụ điều chỉnh khối đối trọng với một lượng quán tính xác định

2: Vòng đệm lò xo cao su

3: Đối trọng được bao phủ bên trong cán dao bằng một lớp dầu nhờn

5: Đầu dao có thể tháo lắp thay thế

Cán dao giảm chấn hoạt động dựa trên nguyên lý hấp thụ rung động, được lắp đặt trên cán dao tiện Quá trình này chuyển đổi dao động từ công cụ gia công thành dao động riêng của bộ phận giảm chấn, giúp bộ phận này rung động với tần số riêng lệch pha so với rung động bên ngoài Kết quả là tạo ra lực ngược chiều với ngoại lực tác động, từ đó loại bỏ hiệu quả rung động có hại trong suốt quá trình cắt gọt.

Trong quá trình gia công, rung động phát sinh sẽ được hấp thụ hoàn toàn qua đối trọng của cơ cấu giảm chấn Đối trọng này dao động với mức năng lượng tương ứng, và nhờ có lớp dầu nhờn bao phủ, năng lượng sẽ được hấp thụ trong lớp dầu, giúp triệt tiêu rung động hiệu quả.

Cán dao giảm chấn Silent Tools mang lại nhiều ưu điểm như giảm rung động hiệu quả, cải thiện độ chính xác trong gia công và tăng tuổi thọ của dụng cụ Tuy nhiên, việc sử dụng loại cán này cũng có nhược điểm, bao gồm chi phí đầu tư cao và yêu cầu kỹ thuật cao trong quá trình lắp đặt và sử dụng.

+ Năng suất sẽ tăng thêm 50% với cán dao ngắn và có thể tăng 300% với cán dao dài

Giảm rung động trong quá trình gia công giúp tăng năng suất, cải thiện chất lượng bề mặt, giảm tiếng ồn và kéo dài tuổi thọ cho hệ thống MDG.

+ Nâng cao độ an toàn trong quá trình gia công

+ Dao được thiết kế có thể điều chỉnh kích thước để linh động gia công trong các điều kiện khác nhau

+ Áp dụng rộng rãi cho nhiều sản phẩm khác nhau

+ Thích hợp cho sản xuất hàng loạt

+ Giá thành cao, không phù hợp sản xuất đơn chiếc

+ Hiệu quả thấp khi làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao (70 – 120 o C)

CHẾ TẠO CÁN DAO THÍ NGHIỆM

3.2.1.1 Trường hợp cán dao thường

Hình 3.6: Sơ đồ chuyển vị của cán dao tiện do lực Px tác dụng

- Mođun đàn hồi của cán dao: E = 210.10 3 (N/mm 2 )

Vị trí của điểm A được xác định bởi Px, với giả thuyết rằng Px dao động theo chu kỳ và lặp lại sau mỗi vòng quay của trục chính Phương trình dao động mô tả sự biến đổi này.

  , với chu kỳ dao động của Px là thời gian của 1 vòng quay trục chính

x px y px n px ( ) 339.0, 2 0,05 113 1,17 2,68( ) x px px

3.2.1.2 Trường hợp cán dao giảm chấn

Khi lắp thêm 2 lò xo với độ cứng K1, mô hình tương đương là [20]:

Hình 3.7: Mô hình vật lý của cán dao tiện giảm chấn [20]

Với: m1: là khối lượng của con trượt

K1: là độ cứng lò xo

K: độ cứng của hệ tương đương [20]

Ta có phương trình dao động [20]:

Ta có nghiệm của hệ phương trình là [20]:

- Phương trình dao động của cán dao thường:

- Phương trình dao động của cán dao giảm chấn:

Kết luận: Trong quá trình gia công, dao động của cán dao thường có biên độ cao hơn so với dao động của cán dao giảm chấn tại cùng một thời điểm.

Dựa trên mô hình toán học và nguyên lý giảm chấn trong cán dao tiện của hãng Sandvik, nghiên cứu của Lê Hoàng Lâm đã chứng minh hiệu quả của cán dao trong quá trình gia công.

Cấu trúc giảm chấn 44 có khả năng giảm dao động tốt hơn so với dao thông thường trong cùng điều kiện gia công Tác giả đã thiết kế cơ cấu giảm chấn với một ống dầu chứa các viên bi kim loại để điều chỉnh khối lượng, cùng với hai lò xo ở hai đầu con trượt nhằm giảm chấn rung động Cuối cùng, cơ cấu này được lắp vào cán dao tiện theo hướng dọc trục.

Hình 3.8: Cấu tạo cán dao có cơ cấu giảm chấn

+ Lò xo 1: Có kích thước L1

+ Ống dầu: Lắp kín 2 đầu bằng bu lông lục giác chìm, bên trong chứa dầu và bi + Lò xo 2: Có kích thước L2

+ Bạc lắp vít: Lắp cố định vào cán dao, có lỗ ren M6 để lắp vít nén lò xo

+ Vít nén lò xo: Vít M6 dùng để tạo áp lực nén lên lò xo

- Khoan lỗ ỉ9x160 mm trong cỏn dao:

Hình 3.9: Khoan lỗ trong cán dao

Hình 3.10: Gia công đối trọng

Hình 3.11: Các bộ phận chính của mô hình

THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Các bước tiến hành thí nghiệm đánh giá kết quả:

- Bước 1: Xác định mục tiêu thí nghiệm

- Bước 2: Xác định các yếu tố thí nghiệm

- Bước 3: Xác định điều kiện thí nghiệm

- Bước 4: Xác định số lượng thí nghiệm lặp lại

- Bước 5: Cách thức tiến hành thí nghiệm

- Bước 7: Đánh giá và phân tích kết quả

4.1.1 Xác định mục tiêu thí nghiệm

- Thí nghiệm đo độ nhám bề mặt chi tiết khi tiện bằng cán dao thường và cán dao giảm chấn

Thay đổi các thông số của cơ cấu giảm chấn trong cán dao là bước quan trọng để tiến hành thí nghiệm, từ đó xác định được thông số tối ưu cho cán dao tiện giảm chấn.

4.1.2 Xác định các yếu tố thí nghiệm

Theo nhiệm vụ và giới hạn của đề tài, tác giả chọn thay đổi các thông số là: độ dài của

Nghiên cứu này xem xét ảnh hưởng của hai lò xo (L1, L2), số lượng bi trong ống dầu (1-5), chiều dài nén của lò xo (∆L) và loại dung dịch trong ống dầu đến độ nhám trong quá trình tiện lỗ dưới cùng một chế độ cắt.

Hình 4.1: Các yếu tố khảo sát trong thí nghiệm

4.1.3 Xác định các điều kiện thí nghiệm

Các thí nghiệm đã được thực hiện trên máy tiện CNC CK6140ZX tại xưởng Cắt gọt kim loại thuộc Trường Trung cấp nghề - Giáo dục thường xuyên Tháp Mười, địa chỉ Khóm 2, thị trấn Mỹ An, huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp.

Hình 4.2: Máy tiện CNC CK6140ZX 4.1.3.2 Cán dao thí nghiệm

- Chọn cán dao S20R-SDUCR11 để chế tạo cán dao thí nghiệm

Hình 4.3: Cán dao thí nghiệm

4.1.3.3 Mảnh Insert dùng trong thí nghiệm

- Số hiệu mảnh Insert: DCMT11 T304 EN-XR

Hình 4.4: Mảnh Insert dùng trong thí nghiệm 4.1.3.4 Phôi dùng trong thí nghiệm

Thép C45 là loại phôi thép có thành phần chính bao gồm sắt (Fe) và carbon (C) với nồng độ carbon đạt 0,45% Đây là loại vật liệu có tính chất carbon trung bình, thường được ứng dụng rộng rãi trong thiết kế các chi tiết máy như trục và bánh răng Theo tiêu chuẩn TCVN 1766 -75, thành phần của thép C45 (ngoài Fe) cũng bao gồm các nguyên tố khác.

Bảng 4.1: Thành phần hóa học thép C45

Hình 4.5: Phôi thí nghiệm 4.1.3.5 Thiết bị đo độ nhám

Sử dụng máy đo độ nhám SJ-210 Mitutoyo

- Phạm vi đo: Theo trục X: 17.5mm; Z: 360μm (-200μm đến +160μm)

- Các thông số đo: Ra, Ry, Rz, Rq, S, Sm, Pc, R3z, mr (c), Rt, Rp, Rk, Rpk, Rvk, Mr1, Mr2, A1, A2

- Phạm vi hiển thị: Ra, RZ, Rq: 0.001-100 μm

- Sử dụng nguồn pin hoặc điện

Hình 4.6: Máy đo độ nhám Mitutoyo SJ-210 4.1.3.6 Dung dịch sử dụng trong ống dầu

Sử dụng dầu xe máy, dầu thủy lực và nước

Bảng 4.2: Độ nhớt của dung dịch thí nghiệm

Tên dung dịch Dầu thủy lực Dầu xe máy Nước Độ nhớt ở 40 0 C 68x10 -6 106,4x10 -6 0,658x10 -6

Bảng 4.3: Thông số của dầu thủy lực

Tên chỉ tiêu ASTM Đơn vị MỨC

1 Độ nhớt động lực học ở 40 o C

3 Độ chớp cháy cốc hở COC

Hình 4.7: Thông số của dầu thủy lực Bảng 4.4: Thông số của dầu xe máy

Tên chỉ tiêu ASTM MỨC

1 Độ nhớt động lực học ở 40 o C (m 2 /s)

Hình 4.8: Dầu xe máy dùng trong thí nghiệm 4.1.3.7 Cân điện tử

Sử dụng cân điện tử OHAUS PA214

Hình 4.9: Cân khối lượng đối tượng thí nghiệm 4.1.3.8 Lò xo và bi

- Bi: ỉ6,35 mm, khối lượng 1 g/viờn

Hình 4.10: Lò xo và bi sử dụng trong cơ cấu giảm chấn 4.1.4 Xác định số lần thí nghiệm

Thiết bị đo độ nhỏm SJ - 201 có độ chính xác đạt s = 0,001 µm, với độ chính xác mong đợi E = 0,001 µm Mức ý nghĩa trong kỹ thuật được xác định là 95%, với giá trị Kβ = 1,96 theo bảng Student Do đó, cần tính toán số thí nghiệm tối thiểu lặp lại cho mỗi mức thí nghiệm để đảm bảo độ tin cậy của kết quả.

Thí nghiệm so sánh chất lượng bề mặt giữa cán dao thường và cán dao có cơ cấu giảm chấn được thực hiện với chế độ cắt và máy móc thiết bị giống nhau Để đảm bảo tính nhất quán trong các thí nghiệm, cần thay thế ngay mảnh insert khi có dấu hiệu mòn.

Trong thí nghiệm, chế độ cắt được thiết lập với S = 1200 vòng/phút, t = 0,2 mm và F = 0,05 mm/vòng Để tiến hành so sánh kết quả, chúng tôi đã thay đổi kết cấu của dao giảm chấn.

Hình 4.11: Cán dao tiện không có cơ cấu giảm chấn

Hình 4.12: Cán dao tiện có cơ cấu giảm chấn

Trình tự thí nghiệm chia làm 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Sử dụng cố định ống dầu chứa dầu thủy lực và 4 viên bi, thay đổi chiều dài

Hai lò xo được thiết kế với tổng chiều dài 110 mm, và chúng tôi tiến hành thí nghiệm với độ nén thay đổi theo thứ tự ΔL = {0; 2; 4;…;50} Tổng cộng có 130 lần thí nghiệm được thực hiện, với mỗi lần thí nghiệm được lặp lại 4 lần để tính toán kết quả trung bình Mục tiêu là xác định cơ cấu có thông số tạo ra chất lượng bề mặt tốt nhất, từ đó tiếp tục cho giai đoạn thí nghiệm thứ hai.

- Trường hợp A: Cán dao không có cơ cấu giảm chấn (như hình 4.15)

- Trường hợp B: Cán dao có cơ cấu giảm chấn (như hình 4.16) Ống dầu chứa dầu thủy lực và 4 bi sắt Thay đổi L1 và L2 như sau:

Bảng 4.5: Các thông số thí nghiệm giai đoạn 1

TRƯỜNG HỢP CHIỀU DÀI LÒ XO THÔNG SỐ KHÁC

- Số bi trong con trượt: 4

- Loại dầu: Dầu thủy lực

Giai đoạn 2: Giả sử dao có cơ cấu ở trường hợp Bi có kết quả tốt nhất, ta giữ nguyên

Trong thí nghiệm này, chúng tôi sẽ thay đổi dung dịch (bao gồm 3 loại) và số bi (từ 1 đến 5) trong ống dầu, tạo ra tổng cộng 15 lần thí nghiệm Mỗi thí nghiệm sẽ được lặp lại 4 lần để thu thập kết quả trung bình, tương tự như giai đoạn 1.

+ Trường hợp Bi-1: Sử dụng dung dịch là nước, số bi = {1;2;3;4;5}

+ Trường hợp Bi-2: Sử dụng dung dịch dầu thủy lực, số bi = {1;2;3;4;5}

+ Trường hợp Bi-3: Sử dụng dung dịch dầu xe máy, số bi = {1;2;3;4;5}

Bảng 4.6: Các thông số thí nghiệm giai đoạn 2 TRƯỜNG

HỢP DUNG DỊCH SỐ BI KHỐI LƯỢNG CON

Hình 4.13 Tổng hợp các trường hợp thí nghiệm

Hình 4.14: Thí nghiệm với cán dao không có cơ cấu giảm chấn

Hình 4.15: Thí nghiệm với cán dao có cơ cấu giảm chấn

Hình 4.16: Chiều dài gá dao

Hình 4.17: Đo lấy kết quả

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Hình 4.18: Biểu đồ kết quả trường hợp B1

Hình 4.19: Biểu đồ kết quả trường hợp B2

Hình 4.20: Biểu đồ kết quả trường hợp B3

Hình 4.21: Biểu đồ kết quả trường hợp B4

Hình 4.22: Biểu đồ kết quả trường hợp B5

Từ các biểu đồ kết quả ta có thể tổng hợp các kết quả tốt nhất trong các trường hợp thí nghiệm như sau:

Bảng 4.7: Thống kê các kết quả tốt nhất giai đoạn 1

Hình 4.23: Biểu đồ so sánh các kết quả tốt nhất giai đoạn 1

Dựa vào biểu đồ hình 4.27, độ nhám bề mặt giảm dần và đạt giá trị tối thiểu ở trường hợp B3 trước khi tăng trở lại, cho thấy kích thước của hai lò xo ảnh hưởng đến vị trí của đối trọng và độ nhám bề mặt Chúng tôi sẽ tiếp tục thí nghiệm ở giai đoạn 2 với cơ cấu của trường hợp B3, trong đó kích thước hai lò xo được xác định là L1 = 21 mm, L2 = 89 mm và chiều dài nén lò xo ΔL = 24.

Hình 4.24: Biểu đồ kết quả trường hợp B3-1

Biểu đồ hình 4.28 cho thấy độ nhám giảm dần và đạt mức thấp nhất khi sử dụng cơ cấu 3 bi trong con trượt, sau đó độ nhám lại tăng trở lại.

Hình 4.25: Biểu đồ kết quả trường hợp B3-2

Biểu đồ hình 4.29 cho thấy độ nhám tăng dần từ giá trị thấp nhất ở cơ cấu 1 bi đến cơ cấu 3 bi thì bắt đầu mất ổn định

Hình 4.26: Biểu đồ kết quả trường hợp B3-3

Biểu đồ hình 4.30 chỉ ra rằng độ nhám tăng dần và đạt mức cao nhất khi sử dụng cơ cấu có 3 bi trong con trượt, sau đó độ nhám lại giảm xuống.

Bảng 4.8: Thống kê các kết quả tốt nhất giai đoạn 2

Hình 4.27: Biểu đồ thống kê các kết quả tốt nhất giai đoạn 2

Theo biểu đồ hình 4.31, trường hợp thí nghiệm B3-2 với dầu thủy lực, kích thước lò xo L1 = 21 mm, L2 = 89 mm, độ nén lò xo L = 24 mm và số bi = 1 cho kết quả tốt nhất So với dao thường, kết quả đạt được có độ nhám cấp cao hơn.

6) thì kết quả của dao giảm chấn tăng độ nhám tăng lên cấp 7