Luan An Tien Sy

1

c¸c kÝ hiÖu chÝnh Ký hiÖu

ý nghÜa

§¬n vÞ

az a’z B Cct

ChiÒu dµy phoi ChiÒu dµy phoi thùc tÕ ChiÒu réng cña ®¸ MËt ®é lìi c¾t tÜnh trªn mét ®¬n vÞ

mm mm mm 1/mm3

D h ha L l n® nct Pc Pz Py Px Sd Ss® Ra T t ts® Uhk V®

thÓ tÝch ®¸ §êng kÝnh ®¸ mµi ChiÒu cao biªn d¹ng nh¸m bÒ mÆt ChiÒu cao biªn d¹ng cña lìi c¾t Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c lìi c¾t ®éng Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c lìi c¾t tÜnh Tèc ®é quay cña ®¸ Tèc ®é quay cña chi tiÕt Lùc c¾t tæng khi mµi Lùc thµnh phÇn tiÕp tuyÕn Lùc thµnh phÇn ph¸p tuyÕn Lùc thµnh phÇn theo ph¬ng däc trôc Lîng ch¹y dao däc khi mµi Lîng ch¹y dao däc khi söa ®¸ ChiÒu cao nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt Tuæi bÒn cña ®¸ ChiÒu s©u c¾t khi mµi ChiÒu s©u c¾t khi söa ®¸ Lîng mßn híng kÝnh VËn tèc c¾t cña ®¸

mm mm mm mm mm v/ph v/ph N N N N m/ph m/ph µ m Phót mm mm µ m m/s

Danh môc c¸c b¶ng biÓu TT

Sè b¶ng

1 1.1

Néi dung §é h¹t mµi vµ ph¹m vi sö dông

Tran g 21

2

2

1.2

3 4 5 6 7

1.3 3.1 4.1 4.2 4.3

8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1

4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11

5

ThÓ tÝch h¹t mµi ph©n bè theo cÊp cÊu tróc KÝ hiÖu ®é cøng cña ®¸ KÕt qu¶ ®o mßn ®¸ sau mçi hµnh tr×nh B¶ng quy ho¹ch thùc nghiÖm Sè liÖu thÝ nghiÖm Ph¬ng tr×nh mßn theo thêi gian t¹i c¸c ®iÓm thÝ nghiÖm Tuæi bÒn cña ®¸ t¹i c¸c ®iÓm thÝ nghiÖm B¶ng Logarit cña c¸c biÕn thùc nghiÖm Gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña c¸c biÕn håi quy thùc nghiÖm Sè liÖu xö lý kÕt qu¶ ®o t¹i thêi ®iÓm τ = 1 phót Gi¸ trÞ håi quy thùc nghiÖm cña ph¬ng tr×nh hµm 4.19 Gi¸ trÞ håi quy thùc nghiÖm cña ph¬ng tr×nh hµm 4.20 Gi¸ trÞ håi quy thùc nghiÖm cña ph¬ng tr×nh hµm 4.21 HÖ sè lùc c¾t Py/Pz øng víi chÕ ®é c«ng nghÖ mµi theo thêi gian

22 24 98 100 102 104 104 105 106 108 111 111 112

117

Danh môc c¸c h×nh vÏ

TT

Sè h×nh

Néi dung

Trang

3

1

1.1

2

1.2

3 4

1.3 1.4

5 6

1.5 1.6

7

1.7

8 9 10 11

1.8 1.9 1.10 1.11

12 1.12 13 1.13 14 1.14 15 1.15 16 2.1 17 2.2 18 2.3 19 2.4 20 2.5

S¬ ®å mµi trßn ngoµi M« h×nh qu¸ tr×nh mµi trßn ngoµi tiÕn

11 12

dao däc Qu¸ tr×nh t¹o phoi khi mµi cña mét h¹t mµi S¬ ®å m« t¶ qu¸ tr×nh t¹o phoi b»ng h¹t

13

mµi cã b¸n kÝnh ®Ønh c¾t p CÊu tróc cña ®¸ mµi S¬ ®å tÝnh to¸n quü ®¹o c¾t cña h¹t mµi ChiÒu dµi cung tiÕp xóc cña c¸c ph¬ng

14 23 28 30

ph¸p mµi Lìi c¾t tÜnh vµ lìi c¾t ®éng ChiÒu dµy vµ h×nh d¸ng phoi S¬ ®å lùc c¾t khi mµi trßn Mèi quan hÖ gi÷a lîng mßn dao víi thêi

31 33 33

gian c¾t khi TiÖn C¬ chÕ mßn ®¸ C¸c d¹ng mßn cña ®¸ mµi H¹t mµi khi c¾t chÞu lùc tiÕp tuyÕn vµ lùc

38 40 41 42

ph¸p tuyÕn S¬ ®å quan hÖ cña qu¸ tr×nh mµi Gi¶n ®å nhÊp nh« bÒ mÆt §é nh¸m bÒ mÆt phô thuéc vµo chÕ ®é

46 58 59

c«ng nghÖ Mèi quan hÖ gi÷a ®é nh¸m bÒ mÆt vµ tèc

62

®é mµi §é nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt phô thuéc vµo

66

®é h¹t S¬ ®å h×nh thµnh sãng trªn bÒ mÆt ®¸

69

21 2.6

mµi S¬ ®å t¹o ra sù kh«ng ®ång nhÊt cã quy

22 2.7 23 2.8

luËt cña nh¸m bÒ mÆt chi tiÕt mµi Sù thay ®æi chiÒu cao nh¸m ë ®Ønh sãng BiÓu ®å biªn d¹ng nh¸m bÒ mÆt ®¸ ®îc

69 69

24 2.9

m« t¶ trªn c¸c ®Ønh sãng Nh¸m bÒ mÆt lµm viÖc cña ®¸ mµi

70 72

4

25 2.10 26 2.11 27 2.12 28 29 30 31

3.1 3.2 3.3 3.4

32 3.5 33 3.6

Mèi quan hÖ gi÷a mßn ®¸ vµ tèc ®é mßn

72

®¸ Biªn d¹ng bÒ mÆt ®¸ Topography cña bÒ mÆt ®¸ vµ biªn d¹ng

77 78

2D cña bÒ mÆt M« h×nh thÝ nghiÖm ®o lùc MÉu ph«i thÝ nghiÖm M¸y mµi trßn ngoµi GU-20.25A SHIGIYA M¸y ®o ®é nh¸m SJ402-Mitutoyo CÊu tróc th©n c¶m biÕn vµ phÇn tö biÕn

81 82 83 83 84

d¹ng S¬ ®å chøc n¨ng bé chuyÓn ®æi t¬ng tù

85

34 3.7

– Sè (ADC) KiÓm nghiÖm chuyÓn vÞ cña phÇn tö biÕn

35 3.8

d¹ng sö dông phÇn mÒm ANSYS TÝnh to¸n ®é nh¹y vµ thiÕt lËp m¹ch cÇu

86

c¶m biÕn ®o lùc theo ph¬ng Y sö dông 36 3.9 37 3.10

phÇn mÒm Transcalc1.11 KiÓm nghiÖm ®é nh¹y cña c¶m biÕn theo

87 88

ph¬ng Y TÝnh to¸n ®é nh¹y vµ thiÕt lËp m¹ch cÇu c¶m biÕn ®o lùc theo ph¬ng Z sö dông

38 3.11 39 3.12 40 3.13 41 3.14 42 3.15 43 3.16

phÇn mÒm Transcalc1.11 KiÓm nghiÖm ®é nh¹y cña c¶m biÕn theo

88 89

ph¬ng Z M¹ch cÇu ®iÖn trë víi 4 tem võa ®o võa tù bï trõ nhiÖt VÞ trÝ d¸n tem trªn th©n c¶m biÕn S¬ ®å chøc n¨ng thiÕt bÞ thu thËp tÝn

90 91

hiÖu tõ c¶m biÕn HÖ thèng ®o lùc ghi d÷ liÖu tù ®éng trªn

91 92

m¸y tÝnh ¶nh hÖ thèng ®o lùc trªn m¸y mµi trßn

93

ngoµi

5

44 3.17

KÕt qu¶ thÝ nghiÖm ®o lùc khi mµi mét 94

45 3.18

hµnh tr×nh trªn m¸y mµi trßn ngoµi S¬ ®å nguyªn lý ®o mßn b»ng ®Çu ®o

96

46 3.19

laze trªn m¸y mµi trßn §Çu thu ph¸t tÝn hiÖu Laze LD-ZX30V vµ bé khuyÕch ®¹i Ampliphier Giao diÖn phÇn mÒm SmartMonitor ¶nh thiÕt bÞ ®o mßn trªn m¸y mµi trßn

97 97 99

ngoµi Ch¬ng tr×nh ®äc d÷ liÖu §å thÞ quan hÖ tuæi bÒn víi chÕ ®é c«ng

101 107

47 3.20 48 3.21 49 4.1 50 4.2 51 4.3

nghÖ mµi §å thÞ quan hÖ lùc c¾t Py víi chÕ ®é c«ng 112

52 4.4

nghÖ mµi, t¹i thêi ®iÓm τ = 1 phót §å thÞ quan hÖ lùc c¾t Pz víi chÕ ®é c«ng

113

53 4.5

nghÖ mµi, t¹i thêi ®iÓm τ = 1 phót §å thÞ quan hÖ ®é nh¸m Ra víi chÕ ®é

113

54 4.6

c«ng nghÖ mµi, t¹i thêi ®iÓm τ = 1 phót §å thÞ hÖ sè lùc c¾t Py/Pz thay ®æi theo thêi gian mµi víi c¸c chÕ ®é c«ng nghÖ mµi kh¸c nhau

Më ®Çu

117

6

Nh chóng ta ®Òu biÕt, hiÖn nay trong bèi c¶nh c¹nh tranh toµn cÇu, mçi doanh nghiÖp muèn tån t¹i vµ ph¸t triÓn cÇn ph¶i ®¶m b¶o 3 yÕu tè: S¶n phÈm chÊt lîng cao, gi¸ thµnh h¹ vµ ®¸p øng nhanh nhu cÇu cña kh¸ch hµng.

§éng

lùc cña s¶n xuÊt lu«n thay ®æi theo tõng thêi kú: tõ nh÷ng n¨m thËp kû 70-80 cña thÕ kû 20 lµ n¨ng suÊt lao ®éng, tõ thËp kû 80-90 lµ chÊt lîng s¶n phÈm, tõ thËp kû 90-2000 lµ gi¸ thµnh cña s¶n phÈm vµ nh÷ng n¨m ®Çu tiªn cña thÕ kû 21 lµ kh¶ n¨ng ®¸p øng nhanh nhu cÇu cña thÞ trêng. MÆc dï thay ®æi theo thêi gian nhng yÕu tè chÊt lîng s¶n phÈm vÉn lµ then chèt cho mäi thêi kú. ChÊt lîng s¶n phÈm chÕ t¹o m¸y phô thuéc nhiÒu vµo c¸c nguyªn c«ng gia c«ng tinh mµ trong ®ã mµi lµ c«ng nghÖ chñ lùc. Mµi lµ mét ph¬ng ph¸p gia c«ng cã vÞ trÝ rÊt quan träng trong gia c«ng c¬ khÝ ®Æc biÖt lµ c¬ khÝ chÝnh x¸c, bëi v× mµi t¹o ra ®îc c¸c chi tiÕt m¸y cã ®é chÝnh x¸c cao, chÊt lîng bÒ mÆt cao, gia c«ng ®îc c¸c lo¹i vËt liÖu cã c¬ tÝnh cao (®é bÒn cao, ®é cøng cao..v..v..). Mµi kh«ng nh÷ng ¸p dông ®Ó gia c«ng lÇn cuèi c¸c lo¹i chi tiÕt m¸y mµ cßn ¸p dông ®Ó gia c«ng th«, trong ®ã nhiÒu trêng hîp bÒ mÆt mµi ®îc thùc hiÖn mµ kh«ng qua c¸c bíc gia c«ng trung gian. ë c¸c níc c«ng nghiÖp ph¸t triÓn viÖc nghiªn cøu vµ øng dông c«ng nghÖ mµi ®Þnh h×nh, mµi chÐp h×nh, mµi chÝnh x¸c, mµi siªu chÝnh x¸c... vµo s¶n xuÊt ®îc sö dông dông rÊt réng r·i vµ kh«ng thÓ thiÕu ®îc trong ngµnh gia c«ng c¬ khÝ.

7

N©ng cao chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng lµ mét trong nh÷ng vÊn ®Ò rÊt quan träng cña ngµnh c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y nh»m t¹o ra c¸c s¶n phÈm, m¸y mãc thiÕt bÞ ®¹t ®é chÝnh x¸c cao, tuæi bÒn cao ®¶m b¶o c¸c hiÖu qu¶ vÒ kinh tÕ vµ kü thuËt. ViÖc nghiªn cøu vµ øng dông c¸c gi¶i ph¸p c«ng nghÖ vµ ph¬ng ph¸p gia c«ng tinh lÇn cuèi c¸c bÒ mÆt chi tiÕt m¸y, ®ång thêi t×m ra nh÷ng biÖn ph¸p c«ng nghÖ míi hoµn thiÖn h¬n lµ mét nhiÖm vô cÊp b¸ch. ChÊt lîng s¶n phÈm khi mµi sÏ nh thÕ nµo khi mµ c«ng nghÖ tù ®éng ho¸, c«ng nghÖ tin häc, c«ng nghÖ vËt liÖu ph¸t triÓn nh vò b·o,sù ph¸t triÓn c¸c ngµnh c«ng nghÖ nµy ¶nh hëng rÊt lín ®Õn viÖc ®¶m b¶o chÊt lîng s¶n phÈm khi mµi. Tríc kia khi mµi xong míi biÕt kÕt qu¶ nhng ngµy nay ngêi ta cã thÓ dù ®o¸n, dù b¸o vµ thËm chÝ ®iÒu khiÓn c¸c th«ng sè c«ng nghÖ ®Ó t¹o ®îc c¸c kÕt qu¶ mµi mong muèn. HiÖn nay, do xu thÕ héi nhËp khu vùc vµ thÕ giíi c¸c s¶n phÈm c¬ khÝ ViÖt Nam còng ph¶i v¬n lªn ®¹t c¸c chØ tiªu chÊt lîng cña khu vùc vµ quèc tÕ, v× vËy viÖc nghiªn cøu vµ øng dông kÕt qu¶ cña c«ng nghÖ mµi ®Ó gãp phÇn n©ng cao chÊt lîng c¸c s¶n phÈm c¬ khÝ lµ vÊn ®Ò cÊp thiÕt. §Ó cã thÓ gi¶i quyÕt vÊn ®Ò cho viÖc ®¶m b¶o chÊt lîng s¶n phÈm khi mµi, ®Ò tµi luËn ¸n “Nghiªn cøu ¶nh hëng cña mét sè yÕu tè c«ng nghÖ ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt cña chi tiÕt khi mµi trßn ngoµi” nghiªn cøu ¶nh hëng cña c¸c th«ng sè c«ng nghÖ ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt cña chi tiÕt mµi, nghiªn cøu sù mßn cña ®¸ mµi, lùc mµi. §©y lµ nh÷ng yÕu tè rÊt

8

cÇn thiÕt lµ tiÒn ®Ò ®Ó chóng ta cã thÓ dùa vµo sù mßn ®¸, lùc mµi ®Ó ®iÓu khiÓn thÝch nghi qu¸ tr×nh mµi ®¹t ®îc chÊt lîng cÇn thiÕt. Môc ®Ých cña ®Ò tµi: Nghiªn cøu ¶nh hëng cña c¸c th«ng sè c«ng nghÖ (sd,t) vµ qu¸ tr×nh mßn cña ®¸ mµi ®Õn nh¸m bÒ mÆt cña chi tiÕt gia c«ng trªn m¸y mµi trßn ngoµi. X©y dùng mèi quan hÖ hµm sè gi÷a chÕ ®é c¾t (sd,t) víi ®é nh¸m bÒ mÆt cña chi tiÕt gia c«ng, lùc mµi vµ tuæi bÒn cña ®¸ mµi khi mµi trßn ngoµi. Néi dung nghiªn cøu: + Nghiªn cøu tæng quan vÒ mµi: Nghiªn cøu c¬ së lý thuyÕt vÒ mµi vµ nh÷ng vÊn ®Ò c¬ b¶n cña c«ng nghÖ mµi; ¶nh hëng cña c¸c yÕu tè c«ng nghÖ, qu¸ tr×nh mßn cña ®¸ mµi ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng trªn m¸y mµi trßn ngoµi. + Nghiªn cøu thùc nghiÖm: Nghiªn cøu ¶nh hëng ®ång thêi cña 2 th«ng sè c«ng nghÖ chiÒu s©u c¾t t vµ lîng ch¹y dao däc sd tíi chÊt lîng bÒ mÆt cña chi tiÕt gia c«ng theo thêi gian mµi. §èi tîng nghiªn cøu: Nghiªn cøu ¶nh hëng cña c¸c th«ng sè c«ng nghÖ (sd, t) vµ qu¸ tr×nh mßn cña ®¸ ®Õn ®é nh¸m bÒ mÆt khi gia c«ng thÐp 45 sau nhiÖt luyÖn b»ng ®¸ mµi зK25CM2x305x50x127 trªn m¸y mµi trßn ngoµi. Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu: nghiªn cøu tæng quan c¸c tµi liÖu, nghiªn cøu lý thuyÕt kÕt hîp víi thùc nghiÖm, nghiªn cøu

9

vµ xö lý c¸c kÕt qu¶ thÝ nghiÖm b»ng c¸c thiÕt bÞ ®o hiÖn ®¹i vµ c¸c phÇn mÒm chuyªn dông. ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn cña ®Ò tµi: + Dïng nghiªn cøu thùc nghiÖm ®Ó lµm s¸ng tá c¸c quy luËt c¬ lý cña qu¸ tr×nh mµi, gãp phÇn x©y dùng c¬ së lý thuyÕt vÒ mµi. + §¸nh gi¸ ®îc ¶nh hëng cña c¸c yÕu tè c«ng nghÖ ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng khi mµi trßn ngoµi, b»ng c¸c ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ cô thÓ. X©y dùng ®îc mèi quan hÖ to¸n häc vÒ c¸c yÕu tè cña chÊt lîng bÒ mÆt víi c¸c th«ng sè c«ng nghÖ gia c«ng. + ViÖc thiÕt kÕ, tÝnh to¸n vµ kiÓm nghiÖm thiÕt bÞ ®o sö dông c¸c kü thuËt tiªn tiÕn, c¸c phÇn mÒm chuyªn dông, do ®ã hÖ thèng thÝ nghiÖm lµm viÖc æn ®Þnh vµ ®é tin cËy cao. + KÕt qu¶ nghiªn cøu ®îc dïng lµm tµi liÖu tham kh¶o cho gi¶ng d¹y, nghiªn cøu, øng dông s¶n xuÊt vµ cë së lý thuyÕt cho c¸c nghiªn cøu tiÕp theo. Néi dung luËn ¸n: KÕt cÊu cña luËn ¸n gåm 4 ch¬ng vµ phÇn kÕt luËn chung: Ch¬ng 1. Giíi thiÖu tæng quan tµi liÖu vÒ qu¸ tr×nh mµi Ch¬ng 2. ¶nh hëng cña c¸c yÕu tè c«ng nghÖ tíi chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt khi mµi Ch¬ng 3. X©y dùng hÖ thèng thÝ nghiÖm Ch¬ng 4. Nghiªn cøu thùc nghiÖm vµ xö lý kÕt qu¶.

10

Qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi, mÆc dï ®· cã sù cè g¾ng rÊt cao nhng do ®iÒu kiÖn nghiªn cøu vµ kh¶ n¨ng cßn h¹n chÕ nªn kÕt qu¶ nghiªn cøu kh«ng thÓ tr¸nh khái c¸c thiÕu sãt. RÊt mong nhËn ®îc ý kiÕn ®ãng gãp cña c¸c ThÇy, C« vµ c¸c ®ång nghiÖp. Ngµy

th¸ng

n¨m

T¸c gi¶

TrÇn §øc Quý

11

Ch¬ng1. giíi thiÖu tæng quan vÒ qu¸ tr×nh mµi 1.1. C¬ së qu¸ tr×nh mµi 1.1.1. §Æc ®iÓm, m« h×nh qu¸ tr×nh mµi * §Æc ®iÓm: Mµi lµ mét ph¬ng ph¸p gia c«ng c¾t gät tèc ®é cao víi mét sè lîng lín c¸c lìi c¾t rÊt bÐ cña h¹t mµi ®ång thêi tham gia c¾t gät. So víi c¸c ph¬ng ph¸p c¾t gät b»ng c¸c dông cô c¾t cã lìi c¾t x¸c ®Þnh th× mµi cã mét sè ®Æc ®iÓm sau: - Mµi lµ qu¸ tr×nh c¾t tÕ vi vµ cµo xíc ë tèc ®é cao cña c¸c h¹t mµi trªn bÒ mÆt vËt gia c«ng t¹o ra nhiÒu phoi vôn. Tèc ®é c¾t khi mµi rÊt cao, th«ng thêng Vc¾t = 30-35 m/s cã trêng hîp ®Õn 100 m/s . - §é chÝnh x¸c kinh tÕ ®¹t ®îc khi mµi th«ng thêng lµ: Mµi th«: cÊp chÝnh x¸c 9; nh¸m bÒ mÆt Ra =3,2 µ m Mµi tinh: cÊp chÝnh x¸c 7; nh¸m bÒ mÆt Ra = 1,6 – 0,4 µ m Mµi rÊt tinh: cÊp chÝnh x¸c 6; nh¸m bÒ mÆt R a = 0,4 – 0,1 µ m - C¸c lìi c¾t kh«ng gièng nhau vµ ®îc s¾p xÕp rÊt ngÉu nhiªn trªn bÒ mÆt ®¸ do ®ã c¸c vÕt c¾t xo¸ lÉn nhau cho phÐp t¹o ra ®é bãng bÒ mÆt cao. - H×nh d¹ng h×nh häc cña mçi h¹t mµi kh«ng gièng nhau, gãc s¾c thêng lín h¬n 900 (β >900) gãc tríc thêng ©m (γ <0) do ®ã kh«ng thuËn lîi cho qu¸ tr×nh c¾t vµ tho¸t phoi. - §é cøng cña h¹t mµi cao, do ®ã cã thÓ c¾t ®îc nh÷ng vËt liÖu cøng mµ c¸c lo¹i dông cô c¾t kh¸c kh«ng c¾t ®îc nh: ThÐp ®· t«i, hîp kim cøng ... - Do nhiÒu h¹t mµi cïng tham gia c¾t gät cïng mét lóc, do gãc tríc (γ <0) vµ do vËn tèc c¾t rÊt lín nªn nhiÖt c¾t khi mµi rÊt

12

lín, nhiÖt ®é vïng c¾t cã thÓ lªn tíi 1000-15000c, g©y ch¸y phoi, sinh tia löa. [4], [89]. - Qu¸ tr×nh c¾t khi mµi cã tÝnh gi¸n ®o¹n, c¸c h¹t mµi lÇn lît vµo c¾t, ra c¾t t¹o ra c¸c rung ®éng. - C¸c ®Ønh lìi c¾t ph©n bè kh«ng ®Òu theo chiÒu cao, lîng d ph©n bè cho c¸c h¹t mµi kh«ng ®Òu, do ®ã lùc c¾t t¸c ®éng lªn c¸c h¹t mµi kh«ng b»ng nhau. NÕu lùc c¾t qu¸ lín sÏ cã hiÖn tîng h¹t mµi bÞ vì (t¹o ra c¸c lìi c¾t míi) hay bÞ bong ra khái bÒ mÆt lµm viÖc cña ®¸ vµ xuÊt hiÖn lìi c¾t cña c¸c h¹t mµi míi t¹o ra kh¶ n¨ng tù mµi s¾c cña ®¸ mµi. Mµi ®îc sö dông rÊt phæ biÕn trong ngµnh chÕ t¹o m¸y. Trong tæng sè m¸y c«ng cô, m¸y mµi chiÕm tíi 30%, cßn trong mét sè ngµnh ®Æc biÖt nh chÕ t¹o vßng bi m¸y mµi chiÕm ®Õn 60% [4], [89]. Mµi kh«ng nh÷ng ®îc sö dông gia c«ng tinh lÇn cuèi mµ cßn ®îc sö dông ngµy cµng réng r·i ë c¸c nguyªn c«ng gia c«ng th«. Ngµy nay, cïng víi sù ph¸t triÓn cña ngµnh chÕ t¹o m¸y, nh÷ng ®ßi hái vÒ ®é chÝnh x¸c vµ chÊt lîng gia c«ng ngµy mét cao th× mµi cµng ®îc quan t©m nghiªn cøu vµ ®îc sö dông réng r·i h¬n. * M« h×nh qu¸ tr×nh mµi: Trªn h×nh 1.1 BiÓu diÔn s¬ ®å mµi trßn ngoµi. H×nh 1.1.a. S¬ ®å mµi trßn ngoµi tiÕn dao däc; h×nh 1.1.b. S¬ ®å mµi trßn ngoµi tiÕn dao híng kÝnh.

13

H×nh 1.1. S¬ ®å mµi trßn ngoµi - ChuyÓn ®éng chÝnh lµ chuyÓn ®éng quay trßn cña ®¸ mµi v® - ChuyÓn ®éng phô bao gåm: + ChuyÓn ®éng quay cña ph«i vp + ChuyÓn ®éng tiÕn dao däc sd + ChuyÓn ®éng tiÕn dao ngang sn

14 H×nh 1.2 : M« h×nh qu¸ tr×nh mµi trßn ngoµi tiÕn dao däc C¸c ®¹i lîng xuÊt hiÖn trong qu¸ tr×nh mµi

§¹i lîng vµo

§¹i lîng ra

m¸y: - S¬ ®å c¾t khi mµi

chÊt lîng

- §é cøng v÷ng cña

* Sai lÖch vÒ HDHH :

HTCN Ph«i: -VËt liÖu

n®a

- Sai lÖch vÞ trÝ t¬ng

- KÝch thíc, h×nh d¸ng h×nh häc ®¸ mµi:- CÊu tróc ®¸, ®é cøng, ®é h¹t - VËt liÖu h¹t mµi - VËt liÖu chÊt kÕt

quan

Sd

nct

-

ChÕ ®é söa ®¸ : - ChÕ ®é söa ®¸

- VÕt ch¸y, vÕt g»n bÒ Lùc c¾t

mÆt - Tæ chøc líp bÒ mÆt

NhiÖt c¾t

- TÝnh chÊt c¬ lý líp bÒ mÆt

Tr¹ng

th¸i

mßn

cña ®¸ Rung ®éng

- Dông cô

ChÊt lîng bÒ mÆt

- NhÊp nh« bÒ mÆt

t Lîng ch¹y dao däc Sd

ChÕ ®é tr¬n nguéi: - Thµnh phÇn dung dÞch - Lu lîng, ¸p lùc tíi - Ph¬ng ph¸p tíi

*

chi tiÕt:

ChÕ ®é c«ng nghÖ :

- V® , Vct ; ChiÒu s©u c¾t

- Sai lÖch kÝch thíc

+ §é cøng tÕ vi + ChiÒu s©u líp biÕn cøng + TÝnh chÊt líp øng

15

1.1.2. Qu¸ tr×nh t¹o phoi khi mµi NÕu xem xÐt qu¸ tr×nh t¹o phoi khi mµi cña mét h¹t mµi ta thÊy nã cã nguyªn lý lµm viÖc t¬ng tù nh víi mét r¨ng cña dao phay (h×nh 1.3 [4]) song qu¸ tr×nh mµi cã nh÷ng ®Æc thï riªng, t¬ng ®èi kh¸c biÖt víi qu¸ tr×nh c¾t b»ng dông cô kim lo¹i nh dao phay.

H×nh 1.3. Qu¸ tr×nh t¹o phoi khi mµi cña mét h¹t mµi 1- H¹t mµi; 2 - Phoi mµi; 3 - Ph«i Nh÷ng kh¸c biÖt Êy bao gåm: - c¸c lìi c¾t cña h¹t mµi tham gia c¾t kh«ng liªn tôc. - Líp kim lo¹i ®îc c¾t bëi mét h¹t ®¸ mµi cã sù phô thuéc vÒ quan hÖ chiÒu réng vµ bÒ dµy h¹t ®¸. - H×nh d¸ng h×nh häc cña h¹t mµi kh«ng x¸c ®Þnh, ë ®Ønh c¾t cña h¹t mµi cã cung lîn b¸n kÝnh R.

16 - H¹t mµi ph©n bè kh«ng cã quy luËt trªn bÒ mÆt trô cña ®¸. - Tèc ®é c¾t cao, cã nhiÒu lìi c¾t cïng tham gia c¾t ®ång thêi trong vïng c¾t (vïng tiÕp xóc gi÷a ®¸ vµ bÒ mÆt gia c«ng). - C¸c lìi c¾t cña h¹t ®¸ mµi cã ®é cøng, bÒn nhiÖt, ®é gißn rÊt cao. - Do cã nhiÒu lìi c¾t cïng tham gia c¾t gät nªn t¹o ra nhiÖt c¾t lín, nhiÖt ®é vïng c¾t cao. - Cã hiÖn tîng trît gi÷a h¹t mµi vµ kim lo¹i tríc khi c¾t gät. a (a<<ρ )

b(a<ρ )

c(a>ρ )

H×nh 1.4. S¬ ®å m« t¶ qu¸ tr×nh t¹o phoi b»ng h¹t mµi cã b¸n kÝnh ®Ønh c¾t p a-HiÖn tîng trît cña h¹t mµi trªn bÒ mÆt mµi; b- miÕt kim lo¹i; c- t¹o phoi Díi ¸p lùc mçi lóc mçi t¨ng tõ h¹t mµi lªn bÒ mÆt gia c«ng lµm t¨ng qu¸ tr×nh biÕn d¹ng dÎo vµ nhiÖt ®é t¨ng lµm cho kim lo¹i mµi bÞ mÒm h¬n. §é s©u cña líp c¾t ®¹t ®îc gi¸ trÞ a sÏ xuÊt hiÖn t¹o phoi nh vËy qu¸ tr×nh lµm viÖc cña bÊt

17 kú h¹t mµi nµo trªn chiÒu dµi cung tiÕp xóc gi÷a ®¸ mµi vµ phoi ®Òu ®îc chia thµnh c¸c giai ®o¹n: trît miÕt, t¹o phoi. §¸ mµi kh«ng cã lìi c¾t liªn tôc trªn vµnh c¾t, c¸c c¹nh c¾t cña h¹t mµi n»m trªn ®é cao kh¸c nhau, do ®ã kh«ng ph¶i tÊt c¶ c¸c h¹t mµi ®Òu tham gia c¾t gät trong cïng mét thêi ®iÓm gièng nhau. H¹t th× trît trªn bÒ mÆt gia c«ng, h¹t th× miÕt nÐn, h¹t th× t¹o phoi. Nh÷ng h¹t cã b¸n kÝnh cung lîn lín tøc lµ nh÷ng h¹t qu¸ mßn kh«ng thÓ c¾t ®îc l¸t c¾t máng, nh÷ng h¹t nµy kh«ng c¾t mµ chØ trît trªn bÒ mÆt gia c«ng, lóc nµy sinh ra mét lîng nhiÖt rÊt lín. Nh vËy qu¸ tr×nh t¹o phoi khi mµi tuú thuéc vµo yÕu tè h×nh häc cña h¹t mµi. Qu¸ tr×nh t¹o phoi x¶y ra trong kho¶nh kh¾c rÊt nhá 0,001- 0,005 gi©y.[9] Tæng sè lîng h¹t phoi ®îc c¾t bëi mét ®¸ mµi trong mét ®¬n vÞ thêi gian lµ rÊt lín (hµng tr¨m triÖu h¹t phoi trong mét phót). BÒ dµy cña phoi rÊt kh¸c nhau tõ mét vµi micr«met ®Õn vµi phÇn tr¨m micr«met, nh÷ng phoi qu¸ nhá díi t¸c dông cña nhiÖt cao sÏ bÞ ch¸y t¹o thµnh tia löa khi mµi. Nh÷ng phoi lín h¬n cïng víi nh÷ng phÇn tö h¹t bÞ mßn cña ®¸ ®îc dung dÞch tíi nguéi röa tr«i. 1.1.3. BiÕn ®æi cÊu tróc líp bÒ mÆt kim lo¹i mµi Chóng ta biÕt r»ng 80% c«ng trong qu¸ tr×nh mµi ®îc biÕn thµnh nhiÖt chØ cã 20% n¨ng lîng lµm biÕn d¹ng m¹ng tinh thÓ. BiÕn ®æi cÊu tróc m¹ng tinh thÓ dÉn ®Õn xuÊt hiÖn néi øng suÊt bëi v× chóng g©y ra biÕn ®æi thÓ tÝch

18 kim lo¹i. NÕu nh néi øng suÊt vît qu¸ ®¹i lîng bÒn tøc thêi kim lo¹i sÏ bÞ ph¸ huû, lóc nµy sÏ sinh ra c¸c vÕt nøt khi mµi [35]. Trong qu¸ tr×nh mµi xuÊt hiÖn hiÖn tîng ch¸y mµi do ®ã cÇn ph¶i khèng chÕ sinh nhiÖt trong qu¸ tr×nh mµi. NhiÒu kinh nghiÖm thùc tÕ cho thÊy r»ng nhiÖt ph¸t sinh khi mµi vµ sau ®ã lµ kh¶ n¨ng g©y ch¸y mµi cã nguyªn nh©n trùc tiÕp tõ lùa chän chÕ ®é mµi, ®Æc tÝnh kÜ thuËt cña ®¸ vµ ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh m¸y mµi. * BiÕn d¹ng dÎo khi mµi: Kim lo¹i vµ hîp kim ®Òu cã cÊu tróc m¹ng tinh thÓ vµ ®îc h×nh thµnh tõ mét sè lîng lín c¸c h¹t ®a tinh thÓ ®îc xÕp theo nh÷ng trËt tù kh¸c nhau vÒ kÝch thíc. Chóng liªn kÕt víi nhau t¹o thµnh khèi rÊt bÒn v÷ng vÒ c¬ häc. BÒ mÆt c¸c kim lo¹i ®a tinh thÓ liªn kÕt víi nhau b»ng nh÷ng líp tinh thÓ nhá vµ khi bÞ ph¸ huû cã ph¬ng rÊt kh¸c nhau. Khi gia c«ng kim lo¹i b»ng ph¬ng ph¸p c¾t gät sÏ xuÊt hiÖn biÕn d¹ng dÎo trªn líp máng ë bÒ mÆt, lan to¶ sang c¸c vïng l©n cËn n»m díi líp bÒ mÆt gia c«ng. Qu¸ tr×nh biÕn d¹ng dÎo ph¸t sinh theo híng trît tøc lµ lµm dÞch chuyÓn mét líp tinh thÓ nµy theo mÆt ph¼ng liªn kÕt tinh thÓ nhÊt ®Þnh nµo ®ã. Còng cã thÓ nãi r»ng qu¸ tr×nh trît lµ sù dÞch chuyÓn cña mét líp nguyªn tö nµy so víi líp nguyªn tö kia, díi t¸c dông cña lùc biÕn d¹ng (tøc lµ díi sù t¸c dông cña lùc c¾t). Sù trît b¾t ®Çu khi xuÊt hiÖn øng suÊt trît ®ñ lín ®Ó g©y trît. Qu¸ tr×nh biÕn d¹ng dÎo xÈy ra sau biÕn d¹ng ®µn håi, søc lan to¶ hÇu nh b»ng tèc ®é ©m thanh (víi thÐp

19 kho¶ng 5130 m/s), nhng ®Ó xuÊt hiÖn biÕn d¹ng dÎo ®¶m b¶o cho c¸c h¹t tinh thÓ dÞch chuyÓn ®îc cÇn cã nhiÒu thêi gian h¬n. Bëi vËy ë tèc ®é biÕn d¹ng cao xuÊt hiÖn biÕn d¹ng dÎo côc bé t¹i chç. BiÕn d¹ng dÎo còng ®îc hiÓu nh biÕn d¹ng gi÷a c¸c tinh thÓ, trong ®ã mét sè h¹t nµy dÞch chuyÓn t¬ng ®èi víi mét sè h¹t kh¸c. ChÝnh nh÷ng sù dÞch chuyÓn nµy kh«ng lín, nhng còng ®ñ ®Ó g©y ph¸ huû ®êng biªn cña h¹t, cuèi cïng ph¸ huû kim lo¹i. Khi c¾t kim lo¹i b»ng h¹t mµi ë líp ngoµi cïng bÞ kÐo ch¶y theo híng t¸c dông cña lùc c¾t. C¸c tinh thÓ vÒ c¬ b¶n ®îc s¾p xÕp theo híng cña s¬ ®å m¹ng tinh thÓ, t¬ng tù s¾p xÕp cña c¸c h¹t nhá theo híng biÕn d¹ng gäi lµ v©n kim lo¹i. Nh vËy khi biÕn d¹ng dÎo xuÊt hiÖn nh÷ng hiÖn tîng sau: - Thay ®æi h×nh d¸ng h¹t. - Thay ®æi vÞ trÝ h¹t vµ t¹o thµnh v©n - H×nh thµnh øng suÊt d - Ph¸t sinh sù tù ph¸ huû bªn trong m¹ng tinh thÓ vµ ph¸ huû liªn kÕt gi÷a c¸c m¹ng víi nhau, ph¸ huû ®¬n h¹t - Thay ®æi tÝnh chÊt c¬ lý cña líp bÒ mÆt. - Khi c¾t kim lo¹i biÕn d¹ng dÎo g©y ra biÕn cøng líp bÒ mÆt do ®ã chi tiÕt trë nªn bÒn h¬n vµ ®é cøng tÕ vi ®îc n©ng cao h¬n vµ gi¶m tÝnh dÎo. * øng suÊt d líp bÒ mÆt: C¸c nghiªn cøu tríc ®©y ®· x¸c ®Þnh r»ng øng suÊt d ¶nh hëng lín ®Õn tÝnh chÊt sö dông vµ tuæi bÒn cña chi tiÕt

20 m¸y, ¶nh hëng lín nhÊt ®Õn tuæi bÒn lµ ®é cøng tÕ vi líp bÒ mÆt.[6] YÕu tè c¬ b¶n ®Ó ®¸nh gi¸ t×nh tr¹ng líp bÒ mÆt lµ ®é lín vµ chiÒu cña øng suÊt mái bªn trong líp kim lo¹i. C¸c lo¹i øng suÊt nµy xuÊt hiÖn trong qu¸ tr×nh mµi vµ tån t¹i trªn chi tiÕt gia c«ng. øng suÊt d trªn líp bÒ mÆt xuÊt hiÖn do nh÷ng nguyªn nh©n sau: - BiÕn d¹ng dÎo líp bÒ mÆt. - BiÕn d¹ng dÎo kh«ng ®ång nhÊt, liªn quan ®Õn kÐo c¸c thí, sîi kim lo¹i líp bÒ mÆt vµ ph¸t sinh trong líp nµy øng suÊt d nÐn cã ¶nh hëng theo chiÒu c¾t gät. - Ch¸y líp máng trªn bÒ mÆt kÌm theo xuÊt hiÖn øng suÊt d kÐo - BiÕn ®æi pha c¸c líp kim lo¹i dÉn ®Õn chóng cã cÊu tróc kh¸c nhau, c¸c líp nµy cã thÓ tÝch kh¸c nhau do ®ã t¹o ra c¸c líp øng suÊt d cã dÊu vµ gi¸ trÞ kh¸c nhau. Nghiªn cøu vÒ ®é lín vµ tÝnh chÊt øng suÊt d mang mét ý nghÜa lín, nhiÒu nghiªn cøu ®· chØ ra r»ng khi khö øng suÊt d trªn líp bÒ mÆt ®· lµm t¨ng bÒn chi tiÕt gia c«ng vµ n©ng cao kh¶ n¨ng chÞu mßn. Trong qu¸ tr×nh mµi chän chÕ ®é c¾t hîp lý sÏ t¹o ra mét líp bÒ mÆt cã øng suÊt d nÐn lµm t¨ng tuæi thä chi tiÕt gia c«ng.

21 1.2. CÊu t¹o cña ®¸ mµi 1.2.1. VËt liÖu h¹t mµi §¸ mµi lµ lo¹i dông cô c¾t ®îc chÕ t¹o tõ vËt liÖu d¹ng h¹t- liªn kÕt víi nhau thµnh mét thÓ nguyªn khèi b»ng nh÷ng chÊt kÕt dÝnh. Nh÷ng vËt liÖu h¹t mµi sö dông ®Ó chÕ t¹o dông cô tõ h¹t mµi lµ c¸c lo¹i vËt liÖu nguån gèc tù nhiªn hoÆc nh©n t¹o, mµ chóng cã ®é cøng lín vµ cã kh¶ n¨ng c¾t gät cao. C¸c vËt liÖu h¹t mµi sö dông ®Ó chÕ t¹o c¸c dông cô thêng ®îc ph©n thµnh hai nhãm: tù nhiªn vµ nh©n t¹o. Nhãm vËt liÖu tù nhiªn bao gåm c¸c kho¸ng chÊt sau: Kim c¬ng tù nhiªn, th¹ch anh, ®¸ löa, granat, Coranh ®«ng, C¸c bua Silic, ... Víi lo¹i vËt liÖu nh©n t¹o bao gåm: Kim c¬ng, Nitrit bo ë d¹ng m¹ng lËp ph¬ng thÓ t©m (CBN), Co ranh ®«ng ®iÖn, C¸c bit silic, C¸c bit bo, Oxyt nh«m … Kim c¬ng tù nhiªn (A) lµ mét biÕn thÓ cña cacbon. Nã cã ®é cøng cao nhÊt trong sè c¸c lo¹i vËt liÖu mµi tù nhiªn vµ nh©n t¹o ®· biÕt hiÖn nay. Tuy nhiªn kim c¬ng gißn. Kim c¬ng thêng ®îc x¸c ®Þnh khèi lîng theo cara. Mét cara b»ng 200 miligam. Kim c¬ng nh©n t¹o (A.C). §Ó tæng hîp kim c¬ng nh©n t¹o, ngêi ta sö dông c¸c vËt liÖu cã chøa c¸cbon kÕt hîp víi mét sè chÊt xóc t¸c. VËt liÖu c¬ b¶n thêng dïng lµ graphit. §«i khi ngêi ta cßn dïng c¶ than cñi. VËt liÖu xóc t¸c thêng dïng lµ kim lo¹i (cr«m, niken, s¾t, c«ban vµ mét vµi kim lo¹i kh¸c). Díi

22 t¸c ®éng cña nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cao kim c¬ng nh©n t¹o sÏ ®îc h×nh thµnh. C«ranh®«ng ®iÖn cã hai lo¹i: C«ranh®«ng ®iÖn thêng (1A), ®îc thiªu kÕt tõ bècxÝt vµ c¸c biÕn thÓ cña nã nh 12A, 13A, 14A, 15A, 16A. C«ranh®«ng ®iÖn tr¾ng (2A) ®îc thiªu kÕt tõ «xit nh«m vµ c¸c biÕn thÓ cña nã 22A, 23A, 24A, 25A. C¸c lo¹i C«ranh®«ng ®iÖn hîp kim ®îc ph©n biÖt víi nhau bëi hµm lîng cña «xit nh«m chøa trong nã. CacbÝt silic: lµ mét hîp chÊt cña Silic vµ Cacbon nhËn ®îc tõ than cèc vµ c¸t th¹ch anh khi nung nãng tíi 200021000c trong lß ®iÖn. §©y lµ mét lo¹i vËt liÖu mµi quý. Nã cã mµu xanh ®Ëm, ãng ¸nh. Tuú thuéc vµo hµm lîng cña Silic nguyªn chÊt, ngêi ta ph©n thµnh 2 lo¹i, Cacbit silic xanh (6c) vµ Cac bit silic ®en (5c). Cacbit silic cã mét sè tÝnh chÊt quan träng sau: - Chóng cã ®é cøng rÊt cao (chØ ®øng sau Kim c¬ng, Enbo, vµ Cacbit bo) - Cã h×nh d¸ng nhän, s¾c nªn kh¶ n¨ng c¾t rÊt cao - §é chÞu nhiÖt rÊt cao (cã thÓ tíi 20500c) Cacbit bo: lµ mét hîp chÊt cña Bo víi Cacbon (BrC). Nã cã kh¶ n¨ng c¾t cao, chÞu mµi mßn vµ ®é tr¬ ho¸ häc. Cacbit bo ®îc s¶n xuÊt cã hµm lîng 87-94% BrC. Nitritbo lËp thÓ (CBN) lµ lo¹i vËt liÖu siªu cøng, cã chøa 43,6% Bo vµ 56,4% Nit¬. MÆc dï nã cã ®é cøng nhá h¬n kim c¬ng mét chót, nhng l¹i cã kh¶ n¨ng c¾t vµ ®é chÞu mµi mßn rÊt cao, vît h¼n c¸c lo¹i vËt liÖu mµi th«ng thêng, ®é chÞu nhiÖt cao (tíi 12000c). [9]

23 1.2.2. VËt liÖu dÝnh kÕt ChÊt kÕt dÝnh dïng ®Ó kÕt dÝnh nh÷ng h¹t mµi rêi r¹c thµnh khèi. §¸ mµi cã chÊt lîng cao hay thÊp phô thuéc vµo chÊt kÕt dÝnh. Tuú thuéc vµo yªu cÇu sö dông cña ®¸ mµi mµ ngêi ta sö dông c¸c lo¹i chÊt kÕt dÝnh kh¸c nhau ®Ó chÕ t¹o ®¸. ChÊt kÕt dÝnh thêng ®îc chia thµnh c¸c nhãm c¬ b¶n lµ: - ChÊt kÕt dÝnh v« c¬ bao gåm: Gèm, Manhªdit vµ Silicat. - ChÊt kÕt dÝnh h÷u c¬ bao gåm: Bakªlic, Gliphtalin vµ Vuncanic. - ChÊt kÕt dÝnh kim lo¹i. Trong ®ã kho¶ng 50-60% tæng s¶n lîng ®¸ mµi ®îc chÕ t¹o tõ chÊt dÝnh kÕt v« c¬, 30-39% tõ chÊt kÕt dÝnh h÷u c¬, 1-2% chÊt kÕt dÝnh kim lo¹i.[8] ChÊt dÝnh kÕt Keramic (K). Trong thµnh phÇn cña chÊt kÕt dÝnh Keramic cã chøa «xit nh«m chÞu löa, pensphat, th¹ch anh, manhª vµ c¸c thµnh phÇn kh¸c. §¸ mµi cã chÊt dÝnh kÕt keramic cã ®é xèp lín, do vËy Ýt bÞ bÕt phoi khi mµi, kh¶ n¨ng c¾t cao, chèng thÊm níc tèt. Tuy nhiªn chÊt kÕt dÝnh keramic gißn, do vËy rÊt nh¹y c¶m víi c¸c lùc va ®Ëp khi mµi . ChÊt kÕt dÝnh Silicat: chÊt kÕt dÝnh nµy ®îc chÕ t¹o tõ thuû tinh láng trén víi «xit kÏm, manhª vµ «xit nh«m...chÊt kÕt dÝnh silicat cã ®é cøng trung b×nh. §¸ mµi víi chÊt kÕt dÝnh silicat rÊt chãng mßn, nhng Ýt to¶ nhiÖt khi mµi.

24 ChÊt kÕt dÝnh Bakelic: Thµnh phÇn chÝnh cña chÊt kÕt dÝnh bakelic lµ bakelic láng hoÆc bét (h¾c Ýn, nhùa nh©n t¹o). §¸ mµi víi chÊt kÕt dÝnh bakelic cã ®é bÒn cao nhng mau mßn. ChÊt kÕt dÝnh bakelic cã tÝnh ®µn håi cao, do ®ã nã cho phÐp chÕ t¹o ®¸ mµi cã chiÒu dµy bÐ (< 0,5 mm) ®Ó dïng lµm ®¸ c¾t vµ gia c«ng víi chÕ ®é c¾t cao. [9] ChÊt kÕt dÝnh Vuncanit: Thµnh phÇn chÝnh cña chÊt kÕt dÝnh vuncanit lµ cao su nh©n t¹o vµ mét sè chÊt phô gia kh¸c cã chøc n¨ng lµm t¨ng ®é cøng, ®é bÒn vµ ®é ®µn håi cña dông cô. §¸ mµi víi chÊt kÕt dÝnh vuncanit cã ®é ®µn håi cao h¬n so víi ®¸ mµi cã chÊt kÕt dÝnh bakelit, nhng nhiÖt ®é lµm viÖc thÊp h¬n ( 1500c). §Ó t¨ng ®é bÒn cña ®¸ mµi, ngêi ta sö dông c¸c chÊt kÕt dÝnh hîp kim. ChÊt kÕt dÝnh cã chøa Bo (52%) vµ titan cho phÐp chÕ t¹o ®¸ mµi lµm viÖc víi tèc ®é c¾t ®Õn 60 m/s. C¸c chÊt kÕt dÝnh cã chøa thªm «xitbo, «xitliti, bari, phtora... sÏ t¨ng cêng ®¸ng kÓ c¸c ®Æc tÝnh c¬ häc cña ®¸ mµi. [9] 1.2.3. §é h¹t cña ®¸ mµi §é h¹t cña ®¸ mµi ®îc biÓu thÞ b»ng kÝch thíc thùc tÕ cña h¹t mµi (theo Γ OCT – 3647 – 59) (b¶ng1.1). TÝnh n¨ng c¾t gät cña vËt liÖu phô thuéc vµo kÝch thíc h¹t mµi. Khi mµi th« dïng lo¹i h¹t cã kÝch thíc lín vµ ngîc l¹i khi mµi tinh dïng lo¹i h¹t cã kÝch thíc nhá. H¹t mµi ®îc ph©n ra lµm 3 nhãm [15]: - Nhãm thø nhÊt gäi lµ h¹t mµi gåm c¸c sè hiÖu: 200; 160; 125; 100; 80; 63; 50; 40; 32; 25; 20; 16.

25 - Nhãm thø hai gäi lµ bét mµi gåm c¸c sè hiÖu: 12; 10; 8; 6; 5; 4; 3. - Nhãm thø ba gäi lµ phÊn mµi gåm c¸c sè hiÖu: M40; M28; M20; M14; M7; M5. ChÊt lîng cña h¹t mµi phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè song quan träng nhÊt lµ sù ®ång ®Òu cña c¸c h¹t. B¶ng 1.1. §é h¹t mµi vµ ph¹m vi sö dông §é h¹t mµi HÖ Anh (Sè Theo Γ OCT m¾t – 3647 – 59 sµng/1inch (µ m) chiÒu dµi) 200 – 160 10 – 12

Ph¹m vi sö dông

- Mµi vËt liÖu: tªct«lit, kÝnh…

125 – 80

16 – 24

- Lµm s¹ch mèi hµn, vËt ®óc…

50 – 40

36 – 46

- Mµi th« nh÷ng chi tiÕt vµ dông cô c¾t ®ång, gang ®óc

40 – 25 –

46 – 60 –

- Mµi nöa tinh, mµi tinh chi tiÕt,

10

120

c¸c lo¹i dao tiÖn b»ng hîp kim cøng, thÐp giã…

10 – 6

120 – 180

- Mµi tinh nh÷ng chi tiÕt cã ®é bãng vµ ®é chÝnh x¸c cao, c¸c

12 – 4

100 – 280

dông cô ®o kiÓm...

6–5

180 – 230

- Mµi ren, mµi söa cÇn cã ®é bãng cao

6–3

180 – 320

- Mµi nghiÒn c¸c chi tiÕt vµ c¸c lo¹i dông cô nhiÒu lìi ®ßi hái ®é nh½n cao

26 - Mµi kh«n xi lanh, mµi máng, mµi rµ 1.2.4. CÊu tróc ®¸ mµi CÊu tróc ®¸ mµi ®Æc trng cho tæ chøc bªn trong cña ®¸ mµi, nghÜa lµ quan hÖ gi÷a c¸c thÓ tÝch cña h¹t mµi, chÊt kÕt dÝnh vµ kho¶ng trèng cña ®¸. C¬ së ®Ó ph©n lo¹i ®¸ mµi theo cÊu tróc lµ thÓ tÝch cña h¹t mµi. Nh÷ng ®¸ mµi cã cïng mét cÊp cÊu tróc khi thÓ tÝch do c¸c h¹t mµi chiÕm chç lµ nh nhau víi mäi cÊp ®é cøng. CÊu tróc cña ®¸ mµi ®îc chia thµnh 12 cÊp tõ 1÷ 12 [15]. Khi t¨ng mét cÊp cÊu tróc th× thÓ tÝch h¹t mµi trong ®¸ gi¶m mét lîng ∆ V = 2%, cßn thÓ tÝch chÊt dÝnh kÕt t¨ng 2% t¬ng øng: (Vh - ∆ V) + (Vdk + ∆ V) + Vt =100% Trong ®ã: Vh – ThÓ tÝch h¹t mµi Vdk – ThÓ tÝch chÊt dÝnh kÕt Vt – ThÓ tÝch c¸c khoang trèng ThÓ tÝch chung c¸c khoang trèng ∆ r cña ®¸ øng víi mét ®é cøng nhÊt ®Þnh kh«ng thay ®æi víi c¸c cÊu tróc kh¸c nhau. Tuy nhiªn khi t¨ng cÊp cÊu tróc cña ®¸ th× c¸c khoang trèng sÏ trë nªn lín h¬n. §¸ mµi cã cÊu tróc chÆt, trong ®ã h¹t mµi ®îc bè trÝ qu¸ mau, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c h¹t nhá, chñ yÕu ®Ó mµi bãng.

27 §¸ mµi cã cÊu tróc xèp, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c h¹t lín, tho¸t phoi tèt, v× vËy cho phÐp n©ng cao tèc ®é c¾t, nhng khi ®ã ®¸ l¹i kÐm bÒn. §Ó t¹o kho¶ng trèng, khi chÕ t¹o ®¸ mµi, ngêi ta trén c¸c chÊt phô gia (mïn ca, gç, than v.v…) vµo hçn hîp tríc khi Ðp, khi thiªu kÕt c¸c chÊt phô gia sÏ ch¸y vµ t¹o thµnh c¸c khoang rçng. §¸ mµi cã ®é h¹t 125 ÷ 80 thêng dïng cÊp cÊu tróc No 3 ÷ 4. §é h¹t 50 ÷ 40 thêng dïng cÊp cÊu tróc No 5 ÷ 6, ®é h¹t 25 ÷ 12 thêng dïng cÊp cÊu tróc No 6 ÷ 7. Thµnh phÇn h¹t mµi cña c¸c cÊp cÊu tróc cã trong b¶ng 1.2, cÊu tróc cña ®¸ mµi h×nh 1.5 [9]. B¶ng 1.2. ThÓ tÝch h¹t mµi ph©n bè theo cÊp cÊu tróc CÊp

% thÓ

CÊp

% thÓ

CÊp cÊu

% thÓ

cÊu

tÝch h¹t

cÊu

tÝch h¹t

tróc

tÝch h¹t

tróc 1 2

mµi 60 58

tróc 5 6

mµi 52 50

9 10

mµi 44 42

3

56 1 54

7

48

11

40

8

46

12 2

38

4

3

28

H×nh 1.5. CÊu tróc cña ®¸ mµi 1. H¹t mµi, 2. ChÊt kÕt dÝnh, 3. Kho¶ng trèng 1.2.5. §é cøng cña ®¸ mµi §é cøng cña ®¸ mµi ®îc hiÓu lµ kh¶ n¨ng liªn kÕt cña c¸c h¹t mµi bëi c¸c chÊt kÕt dÝnh ®Ó chèng bËt h¹t mµi khái bÒ mÆt ®¸ díi t¸c dông cña ngo¹i lùc. §é cøng cµng cao cã nghÜa h¹t mµi cµng khã t¸ch rêi khái bÒ mÆt cña ®¸, kh¶ n¨ng chÞu lùc cµng lín, tuy nhiªn kh¶ n¨ng tù mµi s¾c kÐm. §é cøng cña ®¸ mµi phô thuéc vµo tû lÖ, chÊt lîng chÊt dÝnh kÕt, d¹ng vËt liÖu h¹t mµi, quy tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o ®¸ mµi. §é cøng cña ®¸ mµi ¶nh hëng ®Õn n¨ng suÊt vµ chÊt lîng khi mµi B¶ng kÝ hiÖu ®é cøng ®¸ mµi cña mét sè níc ®îc dïng trong c¸c xÝ nghiÖp hiÖn nay(b¶ng 1.3). [9], [15]. Ký hiÖu cña ®é cøng ®¸ theo møc t¨ng dÇn, bëi vËy M3 ®îc xem lµ cøng h¬n M1 v..v..Trªn thùc tÕ chän ®óng ®é cøng cña ®¸ cã mét ý nghÜa quan träng, chóng ta biÕt r»ng ®¸ mµi cã nh÷ng tÝnh chÊt ®Æc trng; tÝnh c¾t cña chóng ë nhiÒu møc ®é kh¸c nhau. Khi mµi b»ng ®¸ mµi mµ chän ®óng ®é cøng, h¹t mµi theo thêi gian mßn dÇn, t¶i träng c¾t trªn h¹t ®¸ ®ã còng lín

29 dÇn nã ph¶i tù r¬i hoÆc t¸ch ra khái bÒ mÆt ®¸ ®Ó líp c¹nh c¾t míi l¹i xuÊt hiÖn. B¶ng 1.3. KÝ hiÖu ®é cøng ®¸ mµi KÝ hiÖu

ViÖt

§é

Nam

cøng MÒm MÒm võa Trung b×nh Cøng võa Cøng RÊt cøng

Trung

TiÖp

NhËt

Quèc

Kh¾c

B¶n

M1, M2, M3 M1, M2, M3

R1, R2, R3

E, F, G

E, F, G

MV1, MV2

CM1, CM2

ZR1, ZR2

H, I, K

H, I, J, k

TB1, TB2

C1, C2

Z1, Z2

L, M, N,

L, M, N,

O

O

P, Q

P, O, R, S

R, S

P, O, R, S T, U, V,

T, U, V

W, X, Y,

Liªn X«

CV1,CV2,CV CT1, CT2,

ZY1, ZY2,

3 C1, C2

CT3 T1, T2

ZY3 Y1, Y2

RC1, RC2

BT1, BT2

CY1, CY2

Z

Khi ®¸ mµi qu¸ cøng th× kh¶ n¨ng tù mµi s¾c kÐm do ®ã ®¸ mµi mÊt h¼n tÝnh chÊt c¾t gät, ma s¸t gi÷a ®¸ mµi vµ bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng t¨ng nhanh, sÏ xuÊt hiÖn ch¸y mµi vµ nøt mµi. Trong trêng hîp nµy ph¶i tiÕn hµnh söa ®¸. Khi mµi b»ng ®¸ mµi qu¸ mÒm, h¹t mµi sÏ bÞ t¸ch vì khái bÒ mÆt ®¸, nã kh«ng kÞp mßn, ®¸ mµi mßn h×nh häc qu¸ nhanh, gi¶m n¨ng suÊt gia c«ng. 1.2.6. Topography cña ®¸ mµi * §Þnh nghÜa:

30 TËp hîp tÊt c¶ c¸c låi lâm trªn bÒ mÆt ®¸ mµi ®îc x¸c ®Þnh trong kh«ng gian 3 chiÒu víi nh÷ng ®Æc trng cô thÓ cña nã gäi lµ Topography cña ®¸ mµi. §Ó m« t¶ nh÷ng ®Æc trng cña Topography, t¹i héi th¶o héi nghÞ ®o lêng quèc tÕ th¸ng 9/1991 Brussels ngêi ta ®a ra 14 th«ng sè m« t¶ ®Æc ®iÓm chÝnh cña Topography cña bÒ mÆt 3D. §ã lµ 4 th«ng sè m« t¶ kh¶ n¨ng ph©n lo¹i ®é réng vµ ®é cao; 4 th«ng sè m« t¶ tÝnh chÊt kh«ng gian; 3 th«ng sè m« t¶ kh¶ n¨ng kÕt hîp vµ 3 th«ng sè chøc n¨ng. * Th«ng sè ph©n lo¹i ®é réng, ®é cao: 1. Sai lÖch c¨n trung b×nh b×nh ph¬ng Sq: Lµ gi¸ trÞ c¨n trung b×nh b×nh ph¬ng cña mét phÇn bÒ mÆt n»m trong vïng mÉu nã ®îc x¸c ®Þnh nh sau:

(1.1) 2. §é nh¸m bÒ mÆt Sz

(1.2) 3. §é lÖch ph©n bè chiÒu cao bÒ mÆt Ssk: Th«ng sè nµy m« t¶ t×nh tr¹ng ph©n bè chiÒu cao bÒ mÆt. (1.3) 4. Kurtosis cña ph©n bè chiÒu cao bÒ mÆt Sku: lµ ®¬n vÞ ®o lêng cña c¸c ®Ønh hoÆc t×nh tr¹ng ph©n bè chiÒu cao bÒ mÆt

31

(1.4) * Th«ng sè m« t¶ tÝnh chÊt kh«ng gian: 1. MËt ®é c¸c ®Ønh cña bÒ mÆt Sds: lµ mËt ®é ph©n bè c¸c ®Ønh cña vïng mÉu ®¬n vÞ. Nã ®îc x¸c ®Þnh nh sau: (1.5) 2. Tû lÖ d¹ng dÖt cña bÒ mÆt Str. 0 < Str <

Khoảng phân giải nhanh nhất đến 0,2 theo tiêu chuẩn AACF Khoảng phân giải chậm nhất đến 0,2 theo tiêu chuẩn AACF

3. Híng d¹ng dÖt cña bÒ mÆt Std. Std =

-β với β < π/2 π – β với β < π/2

4. §é ph©n gi¶i nhanh nhÊt cña tù t¬ng quan ®Õn ®é dµi Sal. (1.6) * Th«ng sè m« ta kh¶ n¨ng kÕt hîp: 1. §é dèc c¨n trung b×nh b×nh ph¬ng bÒ mÆt Sq: lµ ®é dèc c¨n trung b×nh b×nh ph¬ng cña bÒ mÆt n»m trong vïng mÉu. (1.7)

2. §é cong trung b×nh sè häc cña ®Ønh trªn bÒ mÆt Ssc.

32

cho mỗi đỉnh

(1.8)

3. Tû lÖ vïng gi÷a 2 bÒ mÆt cã thÓ ®îc khai triÓn Sdr.: biÓu ®å cña nã ®èi nghÞch víi ®é cao c¨n trung b×nh b×nh ph¬ng Sq. (1.9) * Th«ng sè chøc n¨ng ®Ó m« t¶ kh¶ n¨ng chÞu lùc vµ duy tr× lu chÊt: 1. ChØ sè chÞu lùc bÒ mÆt Sbi: ®©y lµ tû lÖ cña sai lÖch Sq ®èi víi chiÒu cao bÒ mÆt ë vïng chÞu lùc 5%. (1.10) 2. ChØ sè duy tr× lu chÊt core Sci: lµ tû lÖ cña dung tÝch trèng cña vïng mÉu ®¬n vÞ ë miÒn lâi ®èi víi sai lÖch Sq. (1.11) 3. ChØ sè duy tr× lu chÊt Valley Svi: lµ tû lÖ cña dung tÝch trèng cña cña vïng mÉu ®¬n vÞ ë miÒn lâm ®èi víi sai lÖch Sq . Svi=Vv/Sa * §Æc ®iÓm cña Topography cña bÒ mÆt ®¸ mµi:

(1.12)

33 - Topography phô thuéc c¸c th«ng sè ®Æc trng cña ®¸ mµi nh: ®é cøng, ®é h¹t, vËt liÖu h¹t mµi, vËt liÖu chÊt kÕt dÝnh… - Topography phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn vµ chÕ ®é c«ng nghÖ khi söa ®¸. - Topography lu«n biÕn ®æi trong qu¸ tr×nh mµi. Sù biÕn ®æi cña Topography phô thuéc vµo d¹ng Topography khëi thuû ®¹t ®îc sau khi söa ®¸, vµo t¶i träng c¬ nhiÖt t¸c ®éng trªn h¹t ®¸ mµi, trªn chÊt kÕt dÝnh vµ phô thuéc vµo chÕ ®é c«ng nghÖ khi mµi. - Topography ¶nh hëng trùc tiÕp vµ quyÕt ®Þnh ®Õn kh¶ n¨ng c¾t, ®Õn ®é mßn, tuæi bÒn cña ®¸ vµ chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng. * ý nghÜa cña Topography cña bÒ mÆt ®¸ mµi: Topography cña ®¸ ®Æc trng cho cÊu tróc h×nh häc cña bÒ mÆt ®¸ mµi. §Æc ®iÓm h×nh häc cña dông cô mµi phøc t¹p h¬n rÊt nhiÒu so víi dông cô c¾t cã lìi c¾t x¸c ®Þnh: cã sè lìi c¾t rÊt lín, c¸c h¹t mµi cã h×nh d¹ng kh¸c nhau, th«ng sè cña c¸c h¹t còng kh¸c nhau t¹o nªn th«ng sè cña c¸c lìi c¾t còng kh¸c nhau vµ thêng kh«ng hîp lý, c¸c h¹t mµi ®îc ph©n bè ngÉu nhiªn trong ®¸ mµi…V× vËy gÇn ®©y c¸c nhµ nghiªn cøu vÒ mµi trªn thÕ giíi cho r»ng Topography lµ yÕu tè trùc tiÕp ¶nh hëng ®Õn c¸c th«ng sè c«ng nghÖ trong qu¸ tr×nh mµi còng nh chÊt lîng chi tiÕt gia c«ng. Hä cho r»ng cã thÓ dïng Topography cña ®¸ ®Ó ®¸nh gi¸ qu¸ tr×nh mµi. Tõ ®ã m«t sè nghiªn cøu ®· tiÕn hµnh ®¸nh gi¸ nã mét c¸ch cô thÓ, nh»m x©y dùng mèi quan hÖ

34 trùc tiÕp h¬n gi÷a c¸c yÕu tè c«ng nghÖ trong qu¸ tr×nh mµi ®Ó cã thÓ ®iÒu khiÓn nã hiÖu qu¶ h¬n. Topography cña ®¸ ¶nh hëng trùc tiÕp ®Õn tÝnh chÊt tiÕp xóc gi÷a bÒ mÆt lµm viÖc cña ®¸ vµ bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng nªn nã ¶nh hëng rÊt lín ®Õn tÝnh n¨ng c¾t gät, ®é mßn vµ tuæi bÒn cña ®¸. Nh vËy, khi c¸c ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ kh¸c ®· x¸c ®Þnh th× viÖc nghiªn cøu ®Ó t¹o ra ®îc Topography cña ®¸ thÝch hîp cã ý nghÜa kinh tÕ – kü thuËt rÊt lín ®Ó c¶i thiÖn tÝnh c¾t gät, më réng kh¶ n¨ng gia c«ng cña ®¸ mµi, n©ng cao n¨ng suÊt, ®é chÝnh x¸c gia c«ng, c¬ lý tÝnh líp bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng vµ n©ng cao tuæi bÒn cña ®¸ mµi. 1.3. §éng häc qu¸ tr×nh mµi ViÖc nghiªn cøu ®éng h×nh häc qu¸ tr×nh c¾t cña h¹t mµi nh»m thiÕt lËp c¸c ph¬ng tr×nh quan träng nh: quü ®¹o c¾t cña h¹t mµi, chiÒu dµi cung tiÕp xóc, chiÒu dµy líp c¾t … 1.3.1. Quü ®¹o c¾t cña h¹t mµi Khi mµi trßn ngoµi ch¹y dao däc, h¹t mµi chuyÓn ®éng theo vßng trßn ®ång thêi chi tiÕt quay vµ chuyÓn ®éng däc trôc (h×nh 1.6)

35

H×nh 1.6. S¬ ®å tÝnh to¸n quü ®¹o c¾t cña h¹t mµi Theo h×nh vÏ c¸c chuyÓn ®éng trªn h×nh 1.6 quü ®¹o cña c¸c vÕt cµo xíc t¹o bëi h¹t mµi cã d¹ng ®êng cong xo¾n vÝt ®îc x¸c ®Þnh bëi hÖ ph¬ng tr×nh: [89]

vc t Ψ  x = R . s in ψ ± .  vd 6 0   y = R.(1 − c o sψ )  u Ψ  z = R. . vd 6 0  Trong ®ã:

(1.13)

u=nct.Sd

nct – Tèc ®é quay chi tiÕt

(v/ph)

Sd – Lîng ch¹y dao däc

(m/ph)

V® – VËn tèc c¾t cña ®¸

(m/s)

vct – VËn tèc c¾t cña chi tiÕt

(m/ph)

36 1.3.2. ChiÒu dµi cung tiÕp xóc ChiÒu dµi cung tiÕp xóc gi÷a chi tiÕt vµ ®¸ mµi khi bá qua biÕn d¹ng ®µn håi cña hÖ thèng c«ng nghÖ ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc; [89]  v l k = 1 ± ct 60 .v d 

2

  u  +    60 .v d

Trong ®ã:

2

 D.d .t  . =M D+d 

D.d .t D+d

t – ChiÒu s©u c¾t

(1.14) (mm)

D - §êng kÝnh ®¸ mµi

(mm)

d - §êng kÝnh chi tiÕt gia c«ng

(mm)

Khi mµi ch¹y dao ngang sd=0 th× u = 0. ta cã  v l k = 1 ± ct 60 .v d 

 D.d .t .  D +d

(1.15)

NÕu quy íc trong qu¸ tr×nh mµi chi tiÕt ®øng yªn (vct = 0) th×: 1

lk =

D.d .t  D.d  2 = t.  D +d  D +d 

(1.16)

Khi mµi trßn trong, mµi ph¼ng chiÒu dµi cung tiÕp xóc kh¸c mµi trßn ngoµi. Tuy nhiªn chóng ta cã thÓ tÝnh ®îc lk kh«ng phô thuéc vµo ph¬ng ph¸p mµi b»ng c¸ch ®a ra kh¸i niÖm ®êng kÝnh mµi t¬ng ®¬ng Dtd Dtd =

Trong ®ã:

d .D d ±D

(1.17)

DÊu ‘+’ khi mµi trßn ngoµi, DÊu ‘-’ khi mµi

trßn trong, khi mµi ph¼ng d → ∞ VËy c«ng thøc x¸c ®Þnh chiÒu dµi cung tiÕp xóc kh«ng phô thuéc vµo ph¬ng ph¸p gia c«ng [35].

37 lk = (t.Dtd)1/2 (1.18)

Mµi lç

Mµi ph¼ng

Mµi

trßn ngoµi H×nh 1.7. ChiÒu dµi cung tiÕp xóc cña c¸c ph¬ng ph¸p mµi 1.3.3. Lìi c¾t H×nh 1.8 m« t¶ mÆt c¾t ®¸ theo chiÒu vu«ng gãc víi trôc quay cña ®¸ mµi thÓ hiÖn 2 lo¹i lìi c¾t: lìi c¾t tÜnh vµ lìi c¾t ®éng. - Lìi c¾t tÜnh: TÊt c¶ c¸c c¹nh s¾c cña h¹t mµi nh« ra khái chÊt kÕt dÝnh ®îc gäi lµ lìi c¾t tÜnh. Kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®Ønh nhän liªn tiÕp ®îc gäi lµ kho¶ng c¸ch lìi c¾t tÜnh L1. Mçi h¹t mµi cã thÓ cã mét hoÆc nhiÒu lìi c¾t, S1 ®Õn S9 lµ c¸c lìi c¾t tÜnh. MËt ®é lìi c¾t tÜnh ®Æc trng cho cÊu tróc h×nh häc tÕ vi bÒ mÆt ®¸ (Topography), ngêi ta ®a ra kh¸i niÖm mËt ®é lìi c¾t tÜnh Sct ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: S ct =

1 L1

(1/mm)

(1.19)

MËt ®é lìi c¾t tÜnh lµ sè lîng lìi c¾t tÜnh trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi trªn mÆt c¾t cña ®¸. Ngoµi ra, ngêi ta cßn ®a

38 ra kh¸i niÖm mËt ®é lìi c¾t tÜnh trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch bÒ mÆt ®¸ Nct (1/mm2) vµ mËt ®é lìi c¾t tÜnh trªn mét ®¬n vÞ thÓ tÝch ®¸ Cct (1/mm3). - Lìi c¾t ®éng: C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu ®Òu cho thÊy, chØ mét phÇn lìi c¾t cña h¹t ®¸ nh« ra khái chÊt dÝnh kÕt tham gia c¾t, c¸c lìi nµy gäi lµ lìi c¾t ®éng. VÝ dô trªn h×nh 1.8 th× S1, S4, S7, S9 lµ c¸c lìi c¾t ®éng, L2 lµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c lìi c¾t ®éng. MËt ®é lìi c¾t ®éng ®îc kh¸i niÖm nh lìi c¾t tÜnh; mËt ®é trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi Scd, trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch bÒ mÆt ®¸ Ncd vµ trªn mét ®¬n vÞ thÓ tÝch Ccd. . S cd =

1 L2

(1/mm)

(1.20)

V®

§ ¸ mµi

ChÊt kÕt dÝnh

S1

S2

S3 S4

H¹t mµi

S5 S6 S7

S8

S9

Chi tiÕt L1 L2

H×nh 1.8. Lìi c¾t tÜnh vµ lìi c¾t ®éng

39 1.3.4. ChiÒu dµy líp c¾t ChiÒu dµy phoi ®îc hít ®i bëi mét h¹t mµi az cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc tæng qu¸t kh«ng phô thuéc vµo ph¬ng ph¸p mµi nh sau: [89] az =

v ct 1 α Sd . l.t . + . 60 .v d ± 2.v ct D d B

(1.21) Trong ®ã: t – ChiÒu s©u c¾t thùc tÕ cña mét h¹t mµi (mm) l – Kho¶ng c¸ch thùc tÕ gi÷a c¸c h¹t (mm) B – ChiÒu réng cña ®¸ (mm) α - HÖ sè: mµi trßn ngoµi α =1, mµi trßn trong α = -1, mµi ph¼ng α = 0 Tõ ph¬ng tr×nh trªn thÊy râ chiÒu dµy phoi ®îc hít ®i bëi mét h¹t mµi az phô thuéc vµo tÊt c¶ c¸c th«ng sè mµ: vd, vct, l, t, B, Sd, D vµ d. TrÞ sè az quyÕt ®Þnh ®Õn t¶i träng t¸c dông lªn h¹t mµi do ®ã quyÕt ®Þnh ®Õn ®é mßn, tuæi bÒn cña ®¸ mµi vµ kÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh mµi. V× vct << vd nªn ta cã thÓ bá qua 2.vct ë mÉu sè 60. vd ± 2.vct trong c«ng thøc trªn. thay α = ± 1 vµ

l=

1 S ct

vµo c«ng

thøc trªn ta cã: v ct S az = . d 60 .v d B

§Æt K = [28].

1 Sd . 60 B

 t . D  td

1

2  1   .    S ct

1

2   

(1.22)

th× az ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

40

 v ct a z = K . v  d

 t   . D   §t

1

2  1  .  S   ct

1

2   

(1.23) Tõ c«ng thøc ta thÊy: ngoµi c¸c yÕu tè ®· nªu ë trªn, th× az cßn phô thuéc vµo mËt ®é lìi c¾t tÜnh Sct. Trong ®ã, chÕ ®é c«ng nghÖ khi söa ®¸ ¶nh hëng rÊt lín ®Õn mËt ®é lìi c¾t tÜnh Sct nªn còng ¶nh hëng rÊt lín ®Õn az. V× vËy sÏ ¶nh hëng rÊt lín ®Õn qu¸ tr×nh mµi vµ kÕt qu¶ mµi. S¬ ®å x¸c ®Þnh chiÒu dµy phoi az vµ h×nh d¹ng phoi h×nh 1.9

H×nh 1.9. ChiÒu dµy vµ h×nh d¹ng phoi 1.4. ®éng lùc häc qu¸ tr×nh mµi 1.4.1. Lùc c¾t khi mµi C¸c lùc c¾t khi mµi kh«ng lín nhng c¸c lùc nµy cã ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt vµ ®é chÝnh x¸c chi tiÕt gia c«ng khi mµi. Lùc sinh ra trong qu¸ tr×nh mµi bao gåm tæng hîp

41 c¸c lùc c¾t gät cña ®¸ mµi vµ lùc c¾t cµo xíc tÕ vi cña mét h¹t ®¸.

V®

Px

Vp Py Pz P

H×nh 1.10. S¬ ®å lùc c¾t khi mµi trßn Lùc c¾t khi mµi (còng nh ®èi víi trêng hîp c¾t b»ng dao tiÖn ) thêng ®îc ph©n ra 3 lùc thµnh phÇn [15]: lùc híng t©m PY, tiÕp tuyÕn Pz vµ lùc däc trôc Px. ChiÒu dµy c¾t nhá víi b¸n kÝnh ®Ønh cña lìi c¾t vµ cã gãc c¾t tríc ©m dÉn ®Õn mét vÊn ®Ò lµ lùc híng kÝnh Py t¹o ra lín h¬n lùc tiÕp tuyÕn Pz. §Æc trng cña lùc c¾t khi mµi lµ thay ®æi theo thêi gian mµi. Nguyªn nh©n cña tÝnh kh«ng æn ®Þnh rÊt kh¸c nhau: ®ã lµ tÝnh kh«ng c©n b»ng cña ®¸ mµi vµ d¹ng h×nh häc kh«ng chuÈn, ®é kh«ng b»ng ph¼ng vµ c¸c ®Æc tÝnh cña chi tiÕt, dao ®éng bªn ngoµi truyÒn vµo vïng c¾t vµ lµm thay ®æi tiÕt diÖn c¾t, mßn tøc thêi vµ cïn cña ®¸ mµi...ë phÇn lín c¸c trêng hîp (®Æc biÖt khi mµi tinh) tÝnh kh«ng æn ®Þnh cña lùc c¾t ¶nh hëng quyÕt ®Þnh ®Õn c¸c th«ng sè

42 ®Çu ra quan träng nhÊt ®ã lµ chÊt lîng vµ ®é chÝnh x¸c bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng. Lùc c¾t cã thÓ biÓu thÞ ë d¹ng gi¸ trÞ sè trung b×nh vµ tæng c¸c gi¸ trÞ thµnh phÇn ®iÒu hßa trong thêi gian [90]: n

P (τ ) = PCp (τ ) + ∑∆ρi (τ) . sin ω i (τ +ϕ i), i =1

(1.24) ë ®©y: PCp - gi¸ trÞ trung b×nh cña lùc vµo thêi ®iÓm ®· cho; τ - thêi gian mµi ∆ ρ i, ω i , ϕ i - biªn ®é dao ®éng cña lùc, tÇn sè gãc vµ gãc pha i - ®iÒu hßa n - sè thµnh phÇn chuçi. C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu chØ ra r»ng c¸c dao ®éng cña lùc c¾t c¬ b¶n vµ ®Æc trng nhÊt lµ nh sau: P (τ ) = PCp (τ ) +∆ Px (τ ) sin ω [90]

k

τ + ∆ Pa(τ ) sin ω

a

τ ,

(1.25)

ë ®©y: ∆ Px (τ ), ω

k

- biªn ®é t¬ng øng vµ tÇn sè gãc dao

®éng cña lùc bÞ g©y ra bëi ®é kh«ng c©n b»ng cña ®¸ mµi hoÆc lµ h×nh d¹ng h×nh häc kh«ng chuÈn. ∆ Pa(τ ), ω

a

- biªn ®é vµ tÇn sè dao ®éng cña lùc víi

tÇn sè dao ®éng riªng cña côm hÖ c«ng nghÖ nµo ®ã. C¸c h¹t mµi t¹o ra phoi nhá, m¶nh nªn lùc do c¸c h¹t mµi ph¸t sinh nhá. Tuy nhiªn khi mµi cã nhiÒu h¹t mµi ®ång thêi tham gia c¾t gät, nªn tæng lùc c¾t cña tÊt c¶ c¸c lìi c¾t kh¸

43 lín. NÕu gäi lùc c¾t t¸c dông lªn mét h¹t mµi lµ Pi th× lùc c¾t tæng hîp khi mµi ®îc x¸c ®Þnh: n

P = ∑ Pi i =1

(1.26) Trong ®ã :

P - lùc c¾t tæng hîp khi mµi;

n - tæng sè lìi c¾t ®ång thêi tham gia c¾t Lùc c¾t tæng hîp ®îc ph©n ra 3 thµnh phÇn

P = Pz + Py + Px

Trong ®ã: Pz thµnh phÇn lùc tiÕp tuyÕn; Py thµnh phÇn lùc ph¸p tuyÕn; Px thµnh phÇn lùc theo ph¬ng ch¹y dao. 1.4.2. Ph¬ng tr×nh c¬ b¶n ®Ó x¸c ®Þnh lùc c¾t §Ó gi¶i thÝch ®îc nh÷ng ¶nh hëng cña c¸c th«ng sè kh¸c nhau vµ ®iÒu kiÖn mµi ®Õn qu¸ tr×nh ®éng lùc ngêi ta ®· x¸c lËp ph¬ng tr×nh c¬ b¶n ®Ó x¸c ®Þnh lùc c¾t tÕ vi bëi mçi h¹t mµi riªng biÖt vµ lùc tæng hîp bëi tÊt c¶ c¸c h¹t mµi ph©n bè trong vïng tiÕp xóc. Lùc c¾t tÕ vi cña mçi h¹t mµi phô thuéc vµo c¸c yÕu tè c¾t ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau : H Ptv = pab =  k a

 1−k ab = H .a .b .[90] 

(1.27) Trong ®ã:

p – øng suÊt c¾t

a – ChiÒu dµy líp kim lo¹i ®îc c¾t b – ChiÒu réng líp kim lo¹i ®îc c¾t H = p.ak

44 k – hÖ sè mò biÓu thÞ quan hÖ cña ®é dµy líp phoi vµ øng suÊt c¾t Lùc tiÕp tuyÕn trong vïng tiÕp xóc cña ®¸ víi chi tiÕt ®îc x¸c ®Þnh b»ng tÝch sè cña lùc ®¬n vÞ víi sè h¹t mµi trung b×nh ph©n bè trong vïng tiÕp xóc. C«ng thøc ®Ó tÝnh lùc P tæng hîp cña c¸c h¹t mµi cïng t¸c dông trong vïng tiÕp xóc nh sau: [90] 1−k

2 −k 2

tψ  v ct P = H.   . 1+k ltb  60 .v d ± 2.v ct 

 D.d  .  D + d 

1−k

.s 1−k .B k .λ

(1.28)

ë ®©y λ : HÖ sè kÓ ®Õn tÝnh chÊt vµ ®é trßn cña c¸c h¹t mµi; H vµ k lµ c¸c hÖ sè vµ sè mò x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm vµ phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn gia c«ng cô thÓ. Tõ c«ng thøc trªn ta thÊy lùc c¾t khi mµi phô thuéc vµo tÊt c¶ c¸c yÕu tè vµ ®iÒu kiÖn c¾t (lîng ch¹y dao däc vµ chiÒu réng b¸nh mµi...) 1.4.3. X¸c ®Þnh lùc c¾t b»ng thùc nghiÖm Ph¬ng ph¸p ®o lùc c¾t phæ biÕn nhÊt lµ ®o biÕn d¹ng ®µn håi cña c¸c c¬ cÊu vµ cña c¸c chi tiÕt m¸y chÞu lùc ®îc truyÒn tõ vïng c¾t ®Õn (c¸c c¬ cÊu nh vËy ®èi víi c¸c m¸y mµi trßn lµ mòi t©m, ®èi víi c¸c m¸y mµi ph¼ng dïng c¸c m¸y ®o lùc ®Æc biÖt, ®èi víi mµi trong lµ èng lãt trôc cña c¬ cÊu trôc...). §Ó ®o lùc c¾t trªn m¸y mµi trßn sö dông mòi t©m ®o lùc mµ kÕt cÊu cña chóng theo nguyªn t¾c võa ®¶m b¶o ®é cøng v÷ng cña mòi t©m võa ®¶m b¶o biÕn d¹ng ®µn håi ®ñ nh¹y ®Ó nhËn ®îc c¸c tÝn hiÖu lùc truyÒn tõ vïng c¾t ®Õn,

45 do ®ã ®é cøng cña mòi t©m ®o lùc thÊp h¬n so víi mòi t©m th«ng thêng. Lùc Pz cã t¸c dông lµm t¸ch phoi trong qu¸ tr×nh gia c«ng (lùc c¾t gät), ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau:[15] Pz = Cp. Vct0.7 .S0.7.t0.6.10 (N) (1.29) Trong ®ã: Vct - Tèc ®é c¾t cña chi tiÕt S - Lîng ch¹y dao däc cña chi tiÕt (mm/ph) t - ChiÒu s©u mµi (mm) Cp - HÖ sè phô thuéc vµo vËt liÖu Víi thÐp ®· t«i: Cp = 2.2; ThÐp kh«ng t«i: Cp = 2.1;

Gang Cp

= 2.0 Thùc nghiÖm ®· chøng minh r»ng, lùc híng kÝnh Py lín h¬n lùc c¾t gät Pz; Py = (1÷ 3) Pz tuú theo tõng lo¹i vËt liÖu, khi mµi vËt liÖu hîp kim cøng b»ng ®¸ C¸c bÝt silÝc, tû lÖ nµy lªn tíi 3÷ 9 lÇn. §©y còng lµ nÐt ®Æc biÖt cña lùc mµi, kh¸c víi TiÖn, Phay vµ Bµo, lùc Pz lín h¬n Py vµ Px. Lùc híng kÝnh Py phô thuéc vµo ®é cøng v÷ng cña hÖ thèng c«ng nghÖ. Cã thÓ ®¸nh gi¸ trÞ sè lùc c¾t qua hÖ sè kh¶ n¨ng c¾t K, ®Æc trng cho tèc ®é c¾t ®i mét lîng vËt liÖu t¬ng øng víi 1 kG lùc ph¸p tuyÕn Py sinh ra. K=

Qm Py

, mm3/ph.kG

Trong ®ã: Qm – tèc ®é c¾t vËt liÖu, mm3/ph.

46 1.4.4. Rung ®éng khi mµi Còng nh c¸c chØ tiªu vÒ lùc, trong qu¸ tr×nh mµi th× rung ®éng còng lµ chØ tiªu gi¸n tiÕp ®Ó ®¸nh gi¸ tuæi bÒn cña ®¸ mµi, ®Ó ®¸nh gi¸ tuæi bÒn ta cã thÓ dïng chØ tiªu biªn ®é dao ®éng A hoÆc gia tèc g(m/s2). Quan hÖ gi÷a gia tèc vµ tuæi bÒn ®îc chia lµm 3 giai ®o¹n: - Giai ®o¹n 1: øng víi giai ®o¹n mßn ban ®Çu cña ®¸. Trong giai ®o¹n nµy rung ®éng cã xu híng gi¶m. - Giai ®o¹n 2: øng víi giai ®o¹n mßn b×nh thêng cña ®¸. Trong giai ®o¹n nµy rung ®éng cã xu híng t¨ng. - Giai ®o¹n 3: øng víi giai ®o¹n mßn khèc liÖt cña ®¸. Trong giai ®o¹n nµy rung ®éng t¨ng m¹nh. 1.5. mßn ®¸ mµi vµ tuæi bÒn ®¸ mµi 1.5.1. Mßn ®¸ mµi Mßn ®¸ mµi lµ mét qu¸ tr×nh rÊt phøc t¹p. Qu¸ tr×nh mßn ®¸ lµ tæng hîp cña nhiÒu qu¸ tr×nh mßn kh¸c nhau x¶y ra t¹i vïng c¾t. C¸c nghiªn cøu ®· ®a ra c¬ chÕ mßn vµ ¶nh hëng cña c¸c yÕu tè kh¸c nhau ®Õn mßn ®¸ gåm ®¸ mµi vµ c¸c ®Æc tÝnh cña nã, ph«i, tíi nguéi vµ nhiÒu yÕu tè kh¸c. ViÖc nghiªn cøu c¬ chÕ mßn ®¸ lµ c¬ së hîp lý ®Ó x¸c ®Þnh tuæi bÒn cña ®¸. 1.5.1.1. Lîng mßn ®¸ Lîng mßn ®¸ ®îc hiÓu lµ sù hao tæn thÓ tÝch cña viªn ®¸ trong qu¸ tr×nh mµi. ThÓ tÝch lîng mßn ®¸ híng kÝnh ®îc tÝnh. [29]

47 vs = π ds.∆ rs.b (1.30) ë ®©y ∆ rs lµ lîng gi¶m b¸n kÝnh ®¸ mµi, ds lµ ®êng kÝnh trung b×nh cña ®¸ mµi tríc vµ sau khi bÞ mßn vµ b lµ bÒ réng ®¸. Trong hÇu hÕt c¸c trêng hîp thùc tÕ, ∆ rs rÊt nhá so víi ®êng kÝnh ®¸. DiÔn biÕn qu¸ tr×nh mßn ®¸ mµi t¬ng tù nh c¸c qu¸ tr×nh mßn cña dông cô c¾t kh¸c bao gåm 3 giai ®o¹n .

H×nh 1.11: Mèi quan hÖ gi÷a lîng mßn dao víi thêi gian c¾t khi TiÖn OA: giai ®o¹n mßn ban ®Çu; AB: giai ®o¹n mßn æn ®Þnh; BC: giai ®o¹n mßn khèc liÖt; + Giai ®o¹n 1: Giai ®o¹n mßn nhanh ban ®Çu cña ®¸. Thêi gian mßn ban ®Çu tm nhá nhng ®é mßn ban ®Çu Um lín. Nguyªn nh©n lµ sau khi söa ®¸ cã nhiÒu h¹t mµi cã vÞ trÝ vµ th«ng sè h×nh häc cña lìi c¾t kh«ng thuËn lîi cho qu¸ tr×nh c¾t hoÆc c¸c h¹t mµi liªn kÕt kh«ng chÆt chÏ víi nhau. C¸c h¹t nµy liªn tôc bÞ bung ra khái chÊt kÕt dÝnh. + Giai ®o¹n mßn tiÕp theo lµ mßn b×nh æn víi tèc ®é

mßn gÇn nh h»ng sè. Thêi gian lµm viÖc cña ®¸ ®îc tÝnh

48 trong giai ®o¹n nµy. §é mßn cña ®¸ trong giai ®o¹n nµy phô thuéc chñ yÕu vµo ®Æc tÝnh cña t¶i träng c¬ nhiÖt. + Giai ®o¹n mßn thø ba lµ mßn khèc liÖt. Mßn khèc liÖt khi xuÊt hiÖn cã thÓ kÌm theo ch¸y mµi hoÆc vÕt g»n vµ khi ®ã cÇn ph¶i tiÕn hµnh söa ®¸. §Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng ®Æc trng chèng mßn ®¸ ngêi ta ®a ra hÖ sè mßn ®¸, ký hiÖu G - lµ thÓ tÝch cña vËt liÖu gia c«ng trªn mét ®¬n vÞ thÓ tÝch mßn ®¸: G = Vw/Vs HoÆc trong mét sè trêng hîp mßn b×nh æn, [33] G = ∆ Vw/∆ Vs Trong ®ã: Vs - ThÓ tÝch ®¸ mßn; Vw - Tæng thÓ tÝch vËt liÖu bãc ®i cña chi tiÕt gia c«ng; G =100 nghÜa lµ ®¸ mµi c¾t ®îc 100 ®¬n vÞ vËt liÖu chi tiÕt gia c«ng th× bÞ mßn 1 ®¬n vÞ thÓ tÝch ®¸. HÖ sè G n»m trong mét ph¹m vi rÊt réng phô thuéc vµo vËt liÖu chi tiÕt gia c«ng vµ ph¬ng ph¸p mµi. Víi mµi trßn ¨n dao ngang th× viÖc bãc t¸ch vËt liÖu lµ liªn tôc (bá qua biÕn d¹ng ®µn håi cña m¸y) th× tèc ®é gi¶m kÝch thíc híng kÝnh cña ph«i lµ iw: .

iw =

(1.31)

vf d 1+ w dsG

49 ë ®©y vf lµ bíc tiÕn híng kÝnh cña ®¸ vµ dw; ds lµ ®êng kÝnh cña ph«i vµ ®¸. ViÖc t¸ch rêi

iw

vµ vf cã ý nghÜa khi hÖ

sè G nhá ®êng kÝnh ®¸ kh¸ nhá. 1.5.1.2. C¬ chÕ mßn Cã thÓ nh×n thÊy tæng qu¸t cã 3 c¬ chÕ mßn chñ yÕu: Cïn h¹t mµi, vì h¹t mµi vµ t¸ch rêi h¹t mµi [35]. H¹t mµi

C ChÊt kÕt dÝnh C phoi

B A Chi tiÕt

H×nh 1.12: C¬ chÕ mßn ®¸ A. Cïn; B. Vì h¹t mµi; C. R¬i h¹t mµi Tuú thuéc vµo ®iÒu kiÖn mµi cã thÓ xÈy ra c¸c d¹ng mßn sau: - H¹t mµi n»m ë vÞ trÝ kh«ng thuËn lîi trªn bÒ mÆt ®¸ hoÆc ®îc gi÷ kh«ng chÆt bëi chÊt kÕt dÝnh, díi t¸c dông cña lùc c¾t chóng bÞ t¸ch ra khái bÒ mÆt ®¸. Nã cã thÓ xÈy ra theo bÒ mÆt liªn kÕt (gÉy cÇu liªn kÕt) khi söa ®¸ hoÆc do h¹t mµi bÞ ph¸ huû vÒ thÓ tÝch.

50 - C¸c c¹nh vµ ®Ønh cña nh÷ng h¹t mµi nh« ra nhiÒu nhÊt mét phÇn bÞ vì vôn v¨ng ra, mét phÇn bÞ mßn vµ bÞ l× do ma s¸t víi bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng. Trªn bÒ mÆt h¹t mµi xuÊt hiÖn c¸c diÖn tÝch ph¼ng do bÞ mßn g©y khã kh¨n cho h¹t mµi ¨n s©u vµo bÒ mÆt gia c«ng. - H¹t mµi bÞ vì m¶nh lín - H¹t mµi bÞ vì thµnh nhiÒu m¶nh nhá, t¹o thµnh nhiÒu lìi c¾t s¾c h¬n. - Phoi c¾t ra cïng víi vôn h¹t mµi vµ chÊt liªn kÕt bÞ mßn r¬i vµo c¸c lç hæng cña ®¸ vµ bÞt kÝn chóng lµm mÊt c¸c gãc c¾t cña h¹t mµi, khi ®ã kh¶ n¨ng lu©n chuyÓn phoi lµm gi¶m tÝnh c¾t gät. - Kim lo¹i gia c«ng do ngng kÕt hoÆc do t¸c dông ho¸ häc víi vËt liÖu h¹t mµi bÞ dÝnh vµo c¸c ®Ønh hoÆc trªn bÒ mÆt

c¸c h¹t mµi H×nh 1.13. C¸c d¹ng mßn cña ®¸ mµi

51 a) h¹t mµi bÞ cïn; b) h¹t mµi bÞ vì tõng m¶nh nhá; c) h¹t mµi bÞ vì m¶nh lín; d) h¹t mµi bÞ trãc; e) h¹t mµi bÞ mÊt c¸c gãc c¾t; g) h¹t mµi bÞ che lÊp bëi phoi vµ c¸c t¹p chÊt; - Khi c¸c h¹t mµi bÞ vì vµ bÞ r¬i ra, khi ®ã bÒ mÆt lµm viÖc ®¸ mµi liªn tôc ®Ó lé ra c¸c líp h¹t mµi míi, sù kh«i phôc nµy ®îc gäi lµ tÝnh tù mµi s¾c cña ®¸ mµi . C¸c d¹ng mßn trªn xuÊt hiÖn ®ång thêi trong qu¸ tr×nh mµi, tuy nhiªn tuú thuéc vµo ®iÒu kiÖn gia c«ng cô thÓ mµ mét d¹ng mßn nµo ®ã thÓ hiÖn râ nhÊt [7]. 1.5.1.3. Ph©n tÝch mßn ®¸ mµi §¸ mµi bao gåm mét lîng h¹t mµi rÊt cøng liªn kÕt víi nhau b»ng vËt liÖu kÕt dÝnh kÐm bÒn h¬n. Thùc tÕ th× mßn toµn bé ®¸ mµi cã tèc ®é b»ng tèc ®é ph¸ huû chÊt kÕt dÝnh. Mßn h¹t mµi x¶y ra tríc khi h¹t mµi vì vµ sau ®ã míi ®Õn ph¸ huû kÕt dÝnh. Tèc ®é mßn ®¸ phô thuéc vµo tÇn suÊt ph¸ huû chÊt kÕt dÝnh. Ta sÏ m« t¶ mßn ®¸ theo c¸c hÖ sè cña tÇn suÊt ph¸ huû kÕt dÝnh. Mçi lÇn h¹t mµi ch¹m vµo bÒ mÆt ph«i sÏ cã mét x¸c suÊt Pb bÞ bËt ra khái ®¸ do ph¸ háng kÕt dÝnh. Tæng träng lîng c¸c h¹t mµi bÞ mßn W b»ng tÝch cña x¸c suÊt ph¸ huû kÕt dÝnh, träng lîng trung b×nh cña tæng sè h¹t mµi wtb vµ tæng sè nhm h¹t mµi ch¹m vµo bÒ mÆt ph«i: W = Pb.wtb.nhm (1.32)

52 Quan hÖ trªn nãi lªn mßn tæng céng chø kh«ng chØ tæn thÊt do ph¸ huû kÕt dÝnh.

H×nh 1.14. H¹t mµi khi c¾t chÞu lùc tiÕp tuyÕn vµ lùc ph¸p tuyÕn Víi ®¸ mµi cã chÊt kÕt dÝnh thuû tinh do dÔ vì nªn ph¸ huû kÕt dÝnh phô thuéc vµo ®é lín cña øng suÊt ®Æt vµo liªn kÕt gi÷a c¸c h¹t mµi. S¬ ®å trªn h×nh 1.14 minh ho¹ mét h¹t mµi chÞu ¶nh hëng cña thµnh phÇn lùc tiÕp tuyÕn ft vµ lùc ph¸p tuyÕn fn. MÆc dï ta biÕt øng suÊt ph¸ háng kÕt dÝnh trªn mÆt AB nhng kh«ng dÔ dµng tÝnh ®îc gi¸ trÞ cña nã, dêng nh thµnh phÇn lùc tiÕp tuyÕn sinh ra øng suÊt kÐo vµ lùc ph¸p tuyÕn sinh ra øng suÊt nÐn. Gi¶ thiÕt r»ng c¸c øng suÊt tû lÖ víi c¸c thµnh phÇn lùc th× øng suÊt kÐo ë liªn kÕt cã thÓ tÝnh:

53 σ

=

t

C1ft

–

C2fn

(1.33) ë ®©y C1 vµ C2 lµ c¸c h»ng sè phô thuéc vµo h×nh häc h¹t mµi vµ chÊt kÕt dÝnh. Víi c¸c ®¸ mµi cøng h¬n cã nhiÒu kÕt dÝnh h¬n, cÇu kÕt dÝnh gi÷a c¸c h¹t mµi gÇn nhau sÏ lín h¬n, ®iÒu nµy cã nghÜa lµ øng suÊt sÏ nhá h¬n. Gi¶ thiÕt r»ng mét mèi quan hÖ tû lÖ gi÷a tiÕt diÖn ngang kÕt dÝnh t¹i AB vµ träng lîng Vb cña chÊt kÕt dÝnh th× øng suÊt nÐn sÏ lµ:  f t − βf n  Vb

σ t = K 

  

(1.34) Trong ®ã k vµ β lµ c¸c h»ng sè míi. §¹i lîng trong dÊu ngoÆc lµ hÖ sè øng suÊt liªn kÕt. Tõ ®ã ta thÊy møc ®é ph¸ huû liªn kÕt phô thuéc vµo hÖ sè øng suÊt. Gi¸ trÞ cña ft vµ fn ®îc dïng tÝnh to¸n hÖ sè øng suÊt liªn kÕt trong h×nh b»ng c¸ch ®o c¸c thµnh phÇn lùc tiÕp tuyÕn Ft vµ lùc ph¸p tuyÕn Fn cña sè h¹t mµi c¾t trong vïng tiÕp xóc gi÷a ®¸ vµ ph«i (sè h¹t mµi c¾t ®îc ®o trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch phï hîp víi diÖn tÝch tiÕp xóc ®¸-ph«i). X¸c suÊt ph¸ huû chÊt kÕt dÝnh Pb víi mçi trêng hîp ®îc tÝnh bëi c«ng thøc (1.34) , tæng lîng mßn W phô thuéc träng lîng trung b×nh cña mçi h¹t mµi w vµ tæng N h¹t ch¹m vµo bÒ mÆt. 1.5.2. Tuæi bÒn cña ®¸ mµi 1.5.2.1. Kh¸i niÖm tuæi bÒn ®¸ mµi

54 Kho¶ng thêi gian lµm viÖc thùc cña ®¸ mµi gi÷a hai lÇn söa ®¸ ®îc gäi lµ tuæi bÒn cña ®¸ mµi. Kh¸i niÖm tuæi bÒn cña ®¸ mµi biÓu hiÖn kh¶ n¨ng cña c¸c lìi c¾t chèng l¹i ®îc sù mßn vµ ph¸ huû trªn bÒ mÆt cña ®¸ mµi. V× vËy c¸c lìi c¾t trªn bÒ mÆt ®¸ mµi cµng lín chóng ®îc g¾n b»ng chÊt kÕt dÝnh cµng tèt cµng ch¾c h¬n vµ t¶i träng lªn mçi lìi c¾t cµng nhá khi c¾t gät th× tuæi bÒn cña ®¸ mµi cµng lín. Sè lîng lìi c¾t trªn ®¸ mµi ®îc x¸c ®Þnh b»ng diÖn tÝch bÒ mÆt lµm viÖc cña nã, b»ng ®é h¹t vµ cÊu tróc cña nã. ViÖc t¨ng diÖn tÝch lµm viÖc cña ®¸ mµi lu«n dÉn ®Õn t¨ng ®é bÒn cña nã. Nãi c¸ch kh¸c lµ ph¶i tÝnh to¸n kü ®é h¹t vµ cÊu tróc cña ®¸ mµi: gi¶m kÝch thíc h¹t mµi vµ chØ sè cÊu tróc cña ®¸ mµi ®Ó tiÕn ®Õn t¨ng sè lîng lìi c¾t trªn bÒ mÆt cña ®¸ mµi. Tuæi bÒn vµ kh¶ n¨ng chèng mßn cña c¸c lìi c¾t cña h¹t mµi, chÊt kÕt dÝnh cña chóng phô thuéc vµo c¸c tÝnh chÊt vËt liÖu h¹t mµi, vµo d¹ng h×nh häc cña chóng, vµo c¸c tÝnh chÊt cña chÊt kÕt dÝnh vµ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®¸ mµi. T¶i träng lªn c¸c lìi c¾t cña ®¸ mµi ®îc x¸c ®Þnh bëi chÕ ®é c¾t vµ søc bÒn cña vËt liÖu ®îc gia c«ng (tøc lµ bëi tÝnh gia c«ng cña chóng). Gi¶m t¶i träng b»ng c¸ch gi¶m chÕ ®é c¾t sÏ t¨ng ®îc tuæi bÒn cña ®¸ mµi, nhng lóc nµy l¹i t¨ng thêi gian gia c«ng cña m¸y vµ n¨ng suÊt gi¶m ®i. V× vËy tuæi bÒn cña ®¸ mµi phô thuéc bëi c¸c yÕu tè: cÊu tróc

55 cña ®¸ mµi, chÕ ®é gia c«ng, t×nh tr¹ng ë vïng c¾t vµ tÝnh gia c«ng cña vËt liÖu mµi. Topography lµ ®Æc trng cã thÓ ®¸nh gi¸ tèt nhÊt tuæi bÒn ®¸. Kh¸i niÖm tuæi bÒn cña ®¸ mµi phøc t¹p h¬n so víi tuæi bÒn cña c¸c lo¹i dao c¾t cã lìi c¾t x¸c ®Þnh (TiÖn, Phay...) bëi v× ®¸ mµi cßn cã kh¶ n¨ng tù mµi s¾c, Tuú theo møc ®é cïn cña c¸c h¹t mµi vµ sù b¸m dÝnh kim lo¹i lªn ®Ønh cña chóng mµ viÖc ¨n s©u cña h¹t mµi vµo kim lo¹i gia c«ng bÞ c¶n trë, t¨ng ma s¸t gi÷a c¸c bÒ mÆt cña ®¸ mµi vµ chi tiÕt, lùc c¾t, nhiÖt ®é vµ rung ®éng trong qu¸ tr×nh mµi còng t¨ng lªn. HiÖn nay, cã nh÷ng ph¬ng ph¸p vµ thiÕt bÞ kh¸c nhau ®Ó ®o kÝch thíc chi tiÕt vµ lîng kim lo¹i lÊy ®i trong qu¸ tr×nh mµi nhng hÇu nh cha cã c¸ch nµo ®Ó ®o ®îc c¸c th«ng sè chÊt lîng thêng xuyªn cña bÒ mÆt mµi. C¸c nghiªn cøu tríc ®©y b»ng ph¬ng ph¸p thùc nghiÖm ®· x¸c ®Þnh ®îc tuæi bÒn cña ®¸ mµi phô thuéc vµo chÕ ®é c¾t ë d¹ng c¸c ®êng cong mµ sau ®ã vÏ b»ng c¸c hµm sè.[4] T = C t t α S β v ∂γ

(1.35)

Trong ®ã: T - tuæi bÒn cña ®¸ mµi t,s,v - chiÒu s©u c¾t, lîng tiÕn dao, vËn tèc c¾t cña ®¸ Ct , α , β , γ , c – hÖ sè x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm

56 §Ó x¸c ®Þnh tuæi bÒn cña ®¸ mµi vÒ nguyªn t¾c cã thÓ sö dông c¶ c¸c tiªu chÝ gi¸n tiÕp kh¸c (lùc, c«ng suÊt mµi, rung ®éng...). Nhng khi ®ã cÇn kÕt nèi sè lîng c¸c tiªu chÝ nµy víi c¸c th«ng sè chÊt lîng bÒ mÆt mµi vµ víi tèc ®é bãc c¾t kim lo¹i chi tiÕt gia c«ng. Tuy nhiªn rÊt khã ®Ó thùc hiÖn ®îc tÊt c¶ ®iÒu nµy v× sù phøc t¹p cña c¸c phÐp ®o. 1.5.2.2. C¸c tiªu chuÈn ®¸nh gi¸ tuæi bÒn ®¸ mµi Nguyªn nh©n ph¸ vì qu¸ tr×nh mµi chuÈn lµ sù t¨ng lùc mµi, nhiÖt ®é c¾t gät vµ sù rung ®éng cña chóng bÞ g©y nªn bëi ®é mßn vµ b¸m dÝnh bÈn cña bÒ mÆt lµm viÖc cña ®¸ mµi. Nh÷ng hiÖn tîng nµy kÌm theo sù xÊu ®i c¸c ®iÒu kiÖn tho¸t phoi khái chi tiÕt vµ chÊt lîng bÒ mÆt cña nã. Mèi quan hÖ qua l¹i gi÷a c¸c hiÖn tîng n¶y sinh cïng víi mßn vµ dÝnh bÈn ®¸ mµi ®îc chØ ra b»ng s¬ ®å. C¸c th«ng sè ® Çu vµo VËt liÖu gia c«ng

C¸c hiÖn tuî ng x¶y ra trong qu¸ tr× nh mµi

C¸c th«ng sè ® Çu ra

Lùc c¾ t N¨ng suÊt

ChÕ® é c¾ t

NhiÖt c¾ t Gi¸ thµnh

§Æ c tÝnh ® ¸

Mßn ® ¸

M¸y mµi

H× nh häc bÒ mÆ t® ¸

§ iÒu kiÖn mµi

Rung ® éng

§ é chÝnh x¸c

ChÊt luî ng

H×nh 1.15. S¬ ®å quan hÖ cña qu¸ tr×nh mµi

57 C¸c tiªu chÝ chÝnh ®Ó x¸c ®Þnh tuæi bÒn ®¸ mµi lµ c¸c th«ng sè ®Çu ra cña qu¸ tr×nh mµi (§é chÝnh x¸c vµ chÊt lîng bÒ mÆt gia c«ng, lîng kim lo¹i bÞ bãc ®i) bëi v× chÝnh chóng lµ nh÷ng tiªu chuÈn cã Ých cÇn ®¹t cña qu¸ tr×nh mµi. V× vËy ®Ó x¸c ®Þnh tuæi bÒn cña ®¸ mµi hîp lý h¬n c¶ lµ ®o ®îc c¸c th«ng sè ®Çu ra . ViÖc ®o tÊt c¶ c¸c th«ng sè ®Çu ra trong thêi gian gia c«ng ®èi víi phÇn lín c¸c trêng hîp mµi lµ cùc kú phøc t¹p. VÝ dô: viÖc ®o c¸c th«ng sè chÊt lîng bÒ mÆt mµi cña chi tiÕt trong khi gia c«ng ngµy nay cha tiÕn hµnh ®îc thËm chÝ c¶ ë ®iÒu kiÖn phßng thÝ nghiÖm khi nghiªn cøu c¶ qu¸ tr×nh (lo¹i trõ mét vµi thiÕt bÞ cho phÐp ®o ®é nh¸m cña chi tiÕt trong thêi gian mµi). Cã mét sè c¸ch kh¸c x¸c ®Þnh tuæi bÒn cña ®¸ mµi ®ã lµ: ®o ®é mßn , ®o lùc vµ ®o nhiÖt ®é mµi. Ph¬ng ph¸p nµy cã ý nghÜa khi tån t¹i c¸c mèi quan hÖ gi÷a c¸c ®¹i lîng ®o ®îc víi c¸c th«ng sè chÊt lîng, ®é chÝnh x¸c cña bÒ mÆt gia c«ng vµ khèi lîng kim lo¹i lÊy ®i. Do ®é phøc t¹p vµ ®a d¹ng cña c¸c qu¸ tr×nh mµi nªn viÖc x¸c ®Þnh tuæi bÒn cña ®¸ rÊt phøc t¹p. Kh«ng thÓ x©y dùng mét chØ tiªu tæng qu¸t ®Ó x¸c ®Þnh tuæi bÒn cña ®¸ cho mäi trêng hîp. Do ®ã cã thÓ cã c¸c ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tuæi bÒn cña ®¸ mµi sau ®©y: 1) B»ng gia c«ng c¸c chi tiÕt mÉu.

58 Khi gia c«ng c¸c chi tiÕt mÉu th× tiÕn hµnh ®o c¸c th«ng sè chÊt lîng cña chi tiÕt nh: ®é chÝnh x¸c vÒ kÝch thíc, nh¸m bÒ mÆt, øng suÊt d, vÕt ch¸y...C¨n cø vµo kÕt qu¶ ®o c¸c th«ng sè vµ sè lîng chi tiÕt mÉu, sÏ x¸c ®Þnh ®îc thêi ®iÓm ph¶i söa ®¸. Ph¬ng ph¸p nµy ®îc øng dông réng r·i trong s¶n xuÊt lo¹t lín. 2) B»ng quan s¸t cña ngêi thî ®iÒu khiÓn m¸y mµi. Ngêi c«ng nh©n ph¶i tù x¸c ®Þnh thêi ®iÓm söa ®¸ mµi dùa vµo chØ sè ®èi víi c¸c dÊu hiÖu chñ quan nh: xuÊt hiÖn ©m thanh ®Æc biÖt trong khi ®¸ mµi lµm viÖc, vÕt ch¸y sÐm nhËn thÊy râ, ®é nh¸m bÒ mÆt gia c«ng xÊu v.v…YÕu tè chñ quan vµ sù thiÕu chÝnh x¸c lµ nh÷ng nhîc ®iÓm c¬ b¶n cña ph¬ng ph¸p nµy. Tuy nhiªn ph¬ng ph¸p nµy còng ®îc sö dông réng r·i trong thùc tÕ mµi. 3) B»ng ®o lùc c¾t thµnh phÇn híng t©m PY. Ph¬ng ph¸p nµy dùa trªn c¬ së t¨ng lùc thµnh phÇn híng kÝnh trong khi ®¸ mµi cïn vµ dÝnh bÈn. Nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy lµ sù kh«ng cã mét qui luËt t¨ng lùc c¾t híng t©m mét c¸ch thèng nhÊt ë c¸c ®iÒu kiÖn mµi kh¸c nhau, viÖc x©y dùng quan hÖ gi÷a lùc PY víi c¸c th«ng sè chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng khã kh¨n. 4) B»ng ®o lùc c¾t thµnh phÇn tiÕp tuyÕn PZ. §o ®¹i lîng lùc c¾t tiÕp tuyÕn Pz ®Æc trng cho kh¶ n¨ng c¾t cña mµi. ViÖc ®o ®îc tiÕn hµnh nhê c¸c thiÕt bÞ ®o lùc

59 ®Æc biÖt (®iÖn ¸p, c¶m øng, ®iÖn dung, ®o biÕn d¹ng v.v...) Ph©n tÝch sù thay ®æi cña lùc Pz khi mµi liªn tôc chØ ra r»ng cã thÓ lÊy sù biÕn thiªn cña Pz lµm chØ tiªu ®Ó x¸c ®Þnh tuæi bÒn cña ®¸ mµi. Tuy nhiªn kh«ng cã mét quy luËt cè ®Þnh vÒ sù biÕn ®æi cña PZ theo ®é mßn cña ®¸. Tuú thuéc vµo ®iÒu kiÖn cô thÓ vµo c¸c ®iÒu kiÖn mµi mµ lùc Pz cã thÓ ®îc t¨ng lªn, kh«ng thay ®æi trong thêi kú v÷ng ch¾c vµ thËm chÝ bÞ gi¶m xuèng [83]. 5) B»ng ®o tèc ®é bãc kim lo¹i trong qu¸ tr×nh mµi. ViÖc x¸c ®Þnh tuæi bÒn cña ®¸ mµi ®îc tiÕn hµnh b»ng ®o tèc ®é bãc kim lo¹i trong mét ®¬n vÞ thêi gian lµm viÖc. C¬ së cña ph¬ng ph¸p nµy lµ hiÖn tîng t¨ng lùc c¾t híng kÝnh Py cïng víi sù cïn cña ®¸ mµi ®· m« t¶ ë trªn. Chñ yÕu, viÖc nghiªn cøu tèc ®é bãc kim lo¹i ®îc tiÕn hµnh trªn m¸y hiÖn ®¹i hoÆc trªn c¸c thiÕt bÞ ®Æc biÖt cho phÐp thùc hiÖn ¸p lùc kh«ng ®æi gi÷a ®¸ mµi vµ chi tiÕt [19]. Trong trêng hîp nµy viÖc gi¶m tèc ®é bãc kim lo¹i ph¶n ¸nh sù xÊu ®i kh¶ n¨ng c¾t cña ®¸ mµi. Khi gi¶m tèc ®é bãc kim lo¹i Q xuèng 40 ÷ 50 % Kh. Kenzaev ®· nhËn ®îc giíi h¹n ®é bÒn cña ®¸ mµi, thùc tÕ thêi ®iÓm nµy x¶y ra ë c¸c ®iÒu kiÖn mµi bÊt kú qua 10 ÷ 15 phót lµm viÖc. 6) B»ng ®o nhiÖt c¾t cña mµi. Nã dùa trªn c¬ së ®o nhiÖt ®é mµi ®Æc trng cho chÊt lîng bÒ mÆt mµi vµ nhiÖt mµi t¨ng lªn cïng víi sù cïn cña ®¸

60 mµi. Song viÖc ®o nhiÖt ®é trong qu¸ tr×nh mµi lµ phøc t¹p mµ ngµy nay vÉn cha ®îc sö dông trong thùc tÕ s¶n xuÊt. Kh«ng thÓ sö dông ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tuæi bÒn ®¸ mµi theo møc ®é ån g©y ra bëi rung ®éng ë vïng c¾t bëi v× ph¶i t¸ch ©m thanh ®Æc trng xuÊt hiÖn khi cïn ®¸ mµi nhê c¸c dông cô phøc t¹p, kh«ng chÝnh x¸c, mÆc dï c¸c ý tëng ®· ®îc tiÕn hµnh b»ng mét sè nghiªn cøu [4]. 7) B»ng ®o hÖ sè kh¶ n¨ng c¾t cña ®¸ mµi mµ nã lµ tû sè tèc ®é bãc kim lo¹i ®i víi lùc c¾t híng t©m:

Q/PY;

mm3/ph.kG Ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tuæi bÒn ®¸ mµi ®¸ng chó ý theo ph¬ng ph¸p ®o hÖ sè kh¶ n¨ng c¾t cña ®¸ mµi. HÖ sè nµy ph¶n ¸nh râ tr¹ng th¸i vµ c¸c tÝnh chÊt c¾t gät cña ®¸ mµi. ý nghÜa vËt lý cña hÖ sè lµ kh¶ n¨ng cña ®¸ mµi bãc khái chi tiÕt mét lîng kim lo¹i trªn mét ®¬n vÞ thêi gian khi t¸c ®éng mét ®¬n vÞ lùc híng kÝnh cña ®¸ mµi vµo chi tiÕt K =

Q Py

,

mm3/ph.kG Sù thay ®æi hÖ sè kh¶ n¨ng c¾t cña ®¸ mµi theo thêi gian x¶y ra theo qui luËt nhÊt ®Þnh vµ v× thÕ ph¶n ¸nh møc ®é cïn cña ®¸ mµi: Kτ = K0 - λ

τ

.

ë ®©y: K - lµ gi¸ trÞ thêng xuyªn cña hÖ sè kh¶ n¨ng c¾t;

61 K0 - gi¸ trÞ hÖ sè kh¶ n¨ng c¾t khi b¾t ®Çu lµm viÖc; λ - HÖ sè phô thuéc vµo c¸c ®iÒu kiÖn mµi. Nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy lµ trong thêi gian lµm viÖc cÇn ph¶i ®o mét lóc hai ®¹i lîng Q vµ PY. Ngoµi ®iÒu ®ã trong nhiÒu trêng hîp ®¹i lîng K thay ®æi sau mçi giai ®o¹n tuæi bÒn cña ®¸ mµi t¬ng ®èi nhá (1,5 - 2,0 lÇn). V× vËy sai lÖch ®o Q vµ PY lµm sai lÖch lín kÕt qu¶ x¸c ®Þnh K. 8) B»ng ®o cêng ®é rung hoÆc biªn ®é dao ®éng cña lùc c¾t. ViÖc t¨ng biªn ®é dao ®éng híng t©m cña ®¸ mµi so víi bÒ mÆt chi tiÕt, x¶y ra cïng víi mßn ®¸ mµi lµ nguyªn nh©n lµm kÐm ®i c¸c th«ng sè chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt mµi (sãng vµ nh¸m). V× thÕ viÖc ®o biªn ®é dao ®éng lùc c¾t hoÆc biªn ®é dao ®éng cña côm bÊt kú nµo ®ã (hoÆc lµ chi tiÕt) cña m¸y gÇn vïng mµi cã thÓ dïng lµm tiªu chÝ ®Ó x¸c ®Þnh tuæi bÒn cña ®¸ mµi. Khi ®a ra nh÷ng tæng kÕt cho c¸c ph¬ng ph¸p ®· nghiªn cøu ®Ó x¸c ®Þnh tuæi bÒn cña ®¸ mµi ta rót ra kÕt luËn nh sau: 1. §Ó gi¶i quyÕt bµi to¸n x¸c ®Þnh tuæi bÒn ®¸ mµi khi mµi lµ t¹o hÖ thèng v¹n n¨ng cho phÐp ®o ®é chÝnh x¸c vµ chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng (kÝch thíc cña chi tiÕt mµi, ®é nh¸m, ®é sãng vµ ®é s©u biÕn cøng cña líp bÒ mÆt) ngay trong qu¸ tr×nh gia c«ng. HÖ thèng ®o kh«ng nh÷ng

62 x¸c ®Þnh ®îc thêi ®iÓm söa ®¸ mµi mµ cßn ®iÒu khiÓn tù ®éng ®îc qu¸ tr×nh mµi, nÕu ®a vµo c¸c mèi liªn kÕt ngîc víi chÕ ®é c¾t. Víi ®iÒu kiÖn kü thuËt ®o, kü thuËt ®iÒu khiÓn tù ®éng gia c«ng hiÖn nay, cho phÐp t¹o ra ®îc c¸c hÖ thèng ®o nh vËy. 2. §Ó t¹o ra hÖ thèng ®o ®¸p øng ®îc c¸c yªu cÇu trªn, cÇn ph¶i hÖ thèng hãa vËt liÖu vµ nghiªn cøu ¶nh hëng cña c¸c qu¸ tr×nh mßn vµ söa ®¸ mµi ®Õn ®é chÝnh x¸c vµ chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt mµi. 3. C¸c ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tuæi bÒn cña ®¸ mµi ®îc liÖt kª ë trªn lµ gi¸n tiÕp vµ c¸c ph¬ng ph¸p nµy chØ ®îc sö dông khi cã mèi liªn hÖ víi c¸c th«ng sè cña chÊt lîng bÒ mÆt mµi hoÆc ®é chÝnh x¸c gia c«ng khi mµi. ViÖc chän mét ph¬ng ph¸p cÇn ®îc g¾n liÒn víi c¸c th«ng sè chÊt lîng hoÆc ®é chÝnh x¸c gia c«ng cô thÓ vµ c¸c ®iÒu kiÖn mµi cô thÓ. 4. Cã mét sè ph¬ng ph¸p cã thuËn lîi h¬n ®èi víi viÖc sö dông ®o trong thùc tÕ mµi lµ: a) §o biªn ®é dao ®éng lùc c¾t (hay dao ®éng cña côm bÊt kú cña chi tiÕt) ®èi víi c¸c nguyªn c«ng mµi trßn ngoµi vµ c¸c ph¬ng ph¸p mµi kh¸c. b) §o lùc c¾t, c«ng suÊt h÷u dông hoÆc hÖ sè kh¶ n¨ng c¾t cña ®¸ mµi ®èi víi c¸c nguyªn c«ng mµi ph¼ng vµ c¸c ph¬ng ph¸p kh¸c.

63 c) §o tèc ®é lÊy kim lo¹i ®i ®èi víi c¸c m¸y mµi lµm viÖc theo ph¬ng ph¸p t¨ng ®Òu lùc híng kÝnh ®¸ mµi vµo chi tiÕt. 1.6. T×nh h×nh nghiªn cøu trong vµ ngoµi níc Cã thÓ nãi mµi lµ mét trong nh÷ng nguyªn c«ng quan träng nhÊt quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt lîng s¶n phÈm, ®iÒu nµy ®îc nhÊn m¹nh trong c¸c cuèn s¸ch chuyªn th¶o vÒ mµi còng nh trong c¸c gi¸o tr×nh C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y ë ViÖt Nam vµ gi¸o tr×nh qu¸ tr×nh s¶n xuÊt c¬ khÝ trªn thÕ giíi. TÇm quan träng cña qu¸ tr×nh mµi cßn ®îc thÓ hiÖn bëi sè lîng hµng ngµn c¸c s¸ng chÕ vÒ m¸y mµi, c¸c qu¸ tr×nh mµi, dông cô ®¸ mµi vµ c¸c s¸ng chÕ nµy cã ®îc lµ kÕt qu¶ nghiªn cøu cña c¸c nhµ khoa häc ë c¸c trêng ®¹i häc, viÖn nghiªn cøu vµ c¸c doanh nghiÖp trªn toµn thÕ giíi ; C¸c trêng §¹i häc nghiªn cøu s©u vÒ vÊn ®Ò nµy cã thÓ kÓ tªn nh sau: - MIT,

Pennysylvania

State

university,

Kansas

State

University cña Mü - Liverpool, John Moovs University cña Anh - Chung Yuan Christian University cña §µi Loan - §¹i häc Sydney, New South Wales cña óc - §¹i häc Ruollonggen Veszpren cña Hungary - ViÖn kü thuËt c«ng nghÖ KAIST cña Hµn Quèc. C¸c nghiªn cøu nµy phÇn nµo ®îc tr×nh bµy trong kho¶ng h¬n 30 luËn ¸n tiÕn sü vµ th¹c sü, tõ tµi liÖu [49] ®Õn tµi liªu [82]. Khi nghiªn cøu vÒ mµi c¸c nhµ nghiªn cøu tËp trung gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò liªn quan ®Õn m¸y mµi, ®¸ mµi, chi tiÕt

64 mµi còng nh chÕ ®é c¾t khi mµi, nhiÖt khi mµi vµ dung dÞch tíi nguéi. Cã lÏ m¸y lµ yÕu tè ®Çu tiªn ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt. ë ®©y hä tËp trung vµo nghiªn cøu vÒ ®é chÝnh x¸c gia c«ng, tù ®éng ho¸, c¸c ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh mµi nµy ®Ó gia c«ng nh÷ng vËt liÖu siªu cøng vµ kim c¬ng. §Æc biÖt trong c«ng cuéc c¸ch m¹ng nan« hä ®· nghiªn cøu thiÕt kÕ c¸c m¸y mµi chÝnh x¸c vµ siªu chÝnh x¸c. Nh chóng ta ®Òu biÕt ®é chÝnh x¸c cña m¸y ¶nh hëng quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt cho nªn trong luËn ¸n tiÕn sÜ cña m×nh JB Bibler [69] cña ®¹i häc Californa ®· nghiªn cøu vÒ sai sè h×nh häc cña m¸y mµi chÝnh x¸c. LuËn ¸n tiÕn sÜ cña Littmann [77] ë MIT nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y mµi ®Ó gia c«ng chÝnh x¸c vËt liÖu gèm. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y ®iÒu khiÓn sè ph¸t triÓn nhanh ¸p dông cho c¸c lo¹i m¸y c«ng cô kh¸c nhau. C¸c t¸c gi¶ J.W.Laio [74], H.A.Li [75] cña ®¹i häc Chung Yuan christias ®· nghiªn cøu bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC cho m¸y mµi cßn K.H.Surk [81] ë viÖn khoa häc c«ng nghÖ KAISJ cña Hµn Quèc l¹i nghiªn cøu hÖ ph¸t triÓn cña m¸y mµi CNC cho c¸c m¸y mµi siªu chÝnh x¸c c¸c vËt liÖu tiªn tiÕn kh«ng chØ dõng l¹i ®Êy c¸c nhµ nghiªn cøu vÒ ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn hiÖn ®¹i nh ®iÒu khiÓn thÝch nghi, ®iÒu khiÓn th«ng minh, bé ®iÒu khiÓn cÊu tróc më ®îc nghiªn cøu trong c¸c luËn ¸n tiÕn sÜ cña Statham [65], Allanson [49] vµ Chen Y [55] ë ®¹i häc Liverpool. Ph¬ng ph¸p mµi nan« ®Ó gia c«ng quang cùc nhá ®îc nghiªn cøu bëi Y.A.Gharbia [71] G.E.Milton [79]. LuËn ¸n

65 th¹c sÜ cña T.C.Hung [73] l¹i ®i s©u vµo thiÕt kÕ m¸y mµi víi nh÷ng rung ®éng nan«. Dông cô c¾t khi mµi lµ ®¸ mµi còng ®îc c¸c nhµ khoa häc quan t©m nghiªn cøu chiÕn lîc chän ®¸ mµi tr×nh bµy trong luËn ¸n tiÕn sÜ cña Chen, X. [54] vËt liÖu mµi còng ®îc quan t©m nghiªn cøu trong luËn ¸n cña Cai ,R.[52] vµ A. Maryam [78] vÒ dïng ®¸ mµi kim c¬ng. Ngoµi ra cßn cã c¸c luËn ¸n tiÕn sÜ cña Qi, H.S. [63] vÒ m« h×nh tiÕp xóc gi÷a ®¸ mµi vµ chi tiÕt gia c«ng, tÝnh chÊt cña vËt liÖu mµi còng ®îc tr×nh bµy trong luËn ¸n tiÕn sÜ cña Black ,S.C.E.[50]. Nh ®· tr×nh bµy ë trªn, mét ®Æc ®iÓm quan träng khi mµi lµ nhiÖt sinh ra rÊt lín vµ ¶nh hëng nghiªm träng ®Õn chÊt lîng mµi vµ ®©y còng lµ bøc xóc cña c¸c nhµ khoa häc. Ph¬ng ph¸p ®o nhiÖt ®é khi mµi ®îc th¹c sÜ Curry [70] nghiªn cøu. T¸c gi¶ Changsheng [53] trong luËn ¸n tiÕn sÜ cña m×nh ®· nghiªn cøu dßng dung dÞch lµm nguéi vµ sù truyÒn nhiÖt khi mµi. VÊn ®Ò nhiÖt ®é, m« h×nh ho¸ dù b¸o lu lîng nhiÖt khi mµi cßn ®îc nghiªn cøu trong c¸c luËn ¸n tiÕn sÜ cña Lin,X.Z. [61]. Morgan [62] ë Liverpool John Moores University. Vµ ®Ó gi¶m nhiÖt khi mµi, ngêi ta ®· nghiªn cøu c¸c lo¹i dung dÞch tíi nguéi kh¸c nhau. LuËn ¸n tiÕn sÜ cña nghiªn cøu sinh ViÖt Nam NguyÔn Th¸i HiÒn Hoa vÒ ph¸t triÓn ph¬ng ph¸p tíi nguéi míi khi mµi thùc hiÖn ë §¹i häc Sydney vµ b¶o vÖ thµnh c«ng n¨m 2005. VÒ c¸c chÕ ®é mµi còng ®îc nghiªn cøu trong c¸c luËn ¸n cña Li [60] vÒ chän chÕ ®é gia c«ng vµ nh÷ng yªu cÇu kü thuËt khi mµi chÝnh x¸c trong luËn ¸n cña

66 Ebbrell [57]. VÒ lùc khi mµi còng míi ®Ò cËp trong luËn ¸n th¹c sÜ cña Ramoneda [43], ë ®©y t¸c gi¶ míi chØ nghiªn cøu lý thuyÕt vÒ m« h×nh lùc khi mµi. ë trong níc ®Õn nay ®· cã nhiÒu nghiªn cøu vÒ gia c«ng b»ng c«ng nghÖ mµi chñ yÕu vÒ qu¸ tr×nh c¾t cña mµi, vÒ b¶n chÊt c¸c yÕu tè ¶nh hëng trong qu¸ tr×nh gia c«ng, vÒ dông cô ®¸ mµi…mét sè luËn ¸n tiÕn sü, th¹c sü nh: luËn ¸n tiÕn sü cña TrÇn Minh §øc nghiªn cøu vÒ ¶nh hëng cña c¸c th«ng sè c«ng nghÖ söa ®¸ ®Õn tuæi bÒn cña ®¸ mµi, luËn ¸n tiÕn sü cña NguyÔn Huy Ninh nghiªn cøu vÒ ph¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ tÝnh c¾t gät cña ®¸ mµi. C¸c nghiªn cøu nµy vµ nhiÒu nghiªn cøu kh¸c ®· ®îc øng dông vµo trong thùc tÕ s¶n xuÊt, lµm c¸c tµi liÖu tham kh¶o trong qu¸ tr×nh gi¶ng d¹y, häc tËp vµ nghiªn cøu khoa häc. Tuy nhiªn qua sù t×m hiÓu vÒ b¶n chÊt qu¸ tr×nh gia c«ng mµi còng nh thùc tÕ thÝ nghiÖm, chóng t«i nhËn thÊy sù ¶nh hëng cña c¸c th«ng sè c«ng nghÖ ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng cßn nhiÒu vÊn ®Ò cha ®îc gi¶i quyÕt triÖt ®Ó, cô thÓ nh sù h×nh thµnh vµ chiÒu s©u líp biÕn cøng, líp bÞ t«i cøng, líp ¶nh hëng nhiÖt ngay trªn bÒ mÆt chi tiÕt, c¸c vÕt nøt tÕ vi vµ ®é nh¸m bÒ mÆt cÇn ®îc ph©n tÝch chi tiÕt h¬n. ¶nh hëng cña c¸c yÕu tè c«ng nghÖ ®Õn c¸c kÕt qu¶ mµi trong c¸c ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ cô thÓ kh¸c nhau cÇn ®îc kh¶o s¸t, nh»m môc tiªu n©ng cao chÊt lîng chÕ t¹o chi tiÕt gia c«ng trong qu¸ tr×nh mµi. Mét sè híng nghiªn cøu vÒ mµi hiÖn nay:

67 - øng dông c¸c c«ng nghÖ míi: ®iÒu khiÓn, ®o lêng...®Ó nghiªn cøu tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh mµi. - Nghiªn cøu më réng kh¶ n¨ng c«ng nghÖ cña mµi, ®a mµi thµnh nguyªn c«ng chÝnh trong c«ng nghÖ gia c«ng c¾t gät. - Nghiªn cøu ¶nh hëng cña c¸c th«ng sè c«ng nghÖ ®Õn chÊt lîng. - Nghiªn cøu c¸c lo¹i vËt liÖu chÕ t¹o h¹t mµi, chÊt kÕt dÝnh ... ®Ó n©ng cao ®é bÒn cña ®¸, nh»m n©ng cao tèc ®é c¾t khi mµi. - Nghiªn cøu ®¸nh gi¸ Topography cña ®¸. - Nghiªn cøu chÕ ®é tr¬n nguéi, dung dÞch tíi vµ ph¬ng ph¸p tíi hîp lý. 1.7. KÕt luËn Nh÷ng nghiªn cøu lý thuyÕt còng nh thùc nghiÖm qu¸ tr×nh mµi vµ c¸c tµi liÖu, s¸ch, gi¸o tr×nh ®· c«ng bè ®Òu kh¼ng ®Þnh tÇm quan träng cña nguyªn c«ng mµi ®Ó t¹o ra s¶n phÈm cã chÊt lîng cao ®Æc biÖt lµ trong giai ®o¹n c¹nh tranh toµn cÇu nh hiÖn nay. §Ó ®¶m b¶o vµ n©ng cao chÊt lîng bÒ mÆt cña chi tiÕt m¸y cã thÓ thùc hiÖn. Qua biÓu ®å nh©n qu¶, chÊt lîng bÒ mÆt cña chi tiÕt m¸y phô thuéc rÊt nhiÒu vµo c¸c yÕu tè nh: m¸y mµi, ®¸ mµi, chi tiÕt gia c«ng, chÕ ®é mµi vµ dung dÞch tíi nguéi. Th«ng thêng mçi c«ng tr×nh nghiªn cøu c¸c t¸c gi¶ thêng ®i s©u vµ gi¶i quyÕt trän vÑn mçi vÊn ®Ò cô thÓ chø cha cã gi¶i ph¸p tæng thÓ ®Ó kÕt nèi c¸c vÊn ®Ò kÓ trªn. C¸c ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn hiÖn ®¹i tuy ®· ®îc tÝch hîp vµo

68 c¸c m¸y mµi, tuy nhiªn c¸i khã lµ x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ®Çu vµo còng nh lµ ®Çu ra cña qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn. Th«ng sè ®Çu ra ë ®©y chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt m¸y ®Æc trng nhÊt lµ ®é nh¸m bÒ mÆt. Ngoµi chÕ ®é mµi, lùc mµi vµ ®é mßn cña ®¸ còng lµ nh÷ng yÕu tè ¶nh hëng ®Õn ®é nh¸m bÒ mÆt . HiÖn nay ngêi ta vÉn ph¶i ®o ®é nh¸m bÒ mÆt sau khi gia c«ng chø kh«ng thÓ kiÓm tra trùc tiÕp trong qu¸ tr×nh mµi cho nªn kh«ng thÓ ®iÒu khiÓn tÝch cùc ®îc. §©y lµ nh÷ng ®¹i lîng trung gian thay ®æi trong qu¸ tr×nh mµi vµ cã thÓ lµ nh÷ng th«ng sè ®Ó ®iÒu khiÓn thÝch nghi vµ ®iÒu khiÓn th«ng minh ®Ó cã thÓ tiÕn ®Õn ®iÒu khiÓn tÝch cùc qu¸ tr×nh mµi. CÇn nghiªn cøu qu¸ tr×nh thùc hiÖn mµi ®Ó x¸c ®Þnh quan hÖ gi÷a ®é nh¸m bÒ mÆt víi chÕ ®é mµi, gi÷a ®é nh¸m bÒ mÆt víi mßn ®¸. Víi nh÷ng kÕt luËn ë trªn chóng t«i x¸c ®Þnh môc ®Ých nghiªn cøu cña ®Ò tµi lµ nghiªn cøu ¶nh hëng cña c¸c th«ng sè c«ng nghÖ ®Õn ®é nh¸m bÒ mÆt cña chi tiÕt gia c«ng, ®Õn tuæi bÒn cña ®¸ vµ lùc c¾t khi mµi trßn ngoµi. §Ó thùc hiÖn ®îc nh÷ng môc ®Ých nãi trªn cÇn ph¶i thùc hiÖn nh÷ng néi dung sau ®©y: - Nghiªn cøu tæng quan vÒ qu¸ tr×nh mµi. - Nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o hÖ thèng ®o lùc khi mµi trßn ngoµi - Nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o hÖ thèng ®o ®é mßn cña ®¸ mµi.

69 - Nghiªn cøu thùc nghiÖm ®Ó x¸c ®Þnh quan hÖ gi÷a ®é nh¸m bÒ mÆt, lùc mµi, tuæi bÒn ®¸ víi c¸c th«ng sè c«ng nghÖ.

Ch¬ng 2. ¶NH Hëng cña c¸c yÕu tè c«ng nghÖ tíi chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt khi mµi 2.1. ChÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt vµ c¸c yÕu tè ¶nh hëng

ChÊt lîng bÒ mÆt lµ mét chØ tiªu rÊt quan träng ®èi víi qu¸ tr×nh gia c«ng chi tiÕt m¸y, nhÊt lµ ë giai ®o¹n gia c«ng tinh. ChÊt lîng bÒ mÆt lµ mét kh¸i niÖm phøc t¹p, ®îc ®¸nh gi¸ b»ng hai nhãm chØ tiªu ®ã lµ c¸c chØ tiªu h×nh häc vµ tÝnh chÊt c¬ lý cña líp kim lo¹i bÒ mÆt. C¸c th«ng sè h×nh häc ®¸nh gi¸ chÊt lîng bÒ mÆt bao gåm sai sè h×nh d¸ng h×nh häc ®¹i quan vµ sai sè bÒ mÆt tÕ vi. TÝnh chÊt c¬ lý líp kim lo¹i bÒ mÆt bao gåm ®é cøng tÕ vi vµ øng suÊt d tËp trung. Mét sè ®Æc trng vÒ sai sè h×nh d¸ng h×nh häc ®¹i quan lµ ®é « van, ®é ®a c¹nh, ®é c«n, ®é tang trèng, ®é

70 yªn ngùa, ®é sãng; cßn sai sè bÒ mÆt tÕ vi (nh¸m bÒ mÆt) ®îc ®¸nh gi¸ b»ng c¸c chØ tiªu ®ã lµ sai lÖch profin trung b×nh Ra vµ chiÒu cao nhÊp nh« theo 10 ®iÓm tiªu biÓu Rz . TÝnh chÊt sö dông cña chi tiÕt gia c«ng, côm thiÕt bÞ m¸y ®îc x¸c ®Þnh b»ng ®é mµi mßn, ®é bÒn tiÕp xóc vµ bÒn mái, tÝnh b¶o toµn kh«ng co gi·n kÝch thíc khi kÐo vµ khe hë mèi ghÐp, ®¹i lîng hÖ sè ma s¸t, chuyÓn ®éng ªm cña c¸c bÒ mÆt lµm viÖc, ®é chÝnh x¸c ®éng häc… C¸c nghiªn cøu tríc ®©y ®· chøng minh r»ng, nh÷ng ®Æc tÝnh c¬ b¶n vÒ chÊt lîng líp bÒ mÆt s¾p xÕp theo møc ¶nh hëng ®Õn tuæi thä cña chi tiÕt m¸y cã thÓ s¾p xÕp theo thø tù sau: a- §é chÝnh x¸c h×nh d¸ng h×nh häc c¸c chi tiÕt tiÕp xóc. b- §é nhÊp nh« bÒ mÆt. c- §é cøng tÕ vi líp bÒ mÆt. d- C¸c øng suÊt d líp bÒ mÆt. BÒ mÆt mµi ®îc h×nh thµnh do tæng t¸c ®éng cña tÊt c¶ c¸c h¹t mµi lªn bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng. H¹t mµi khi c¾t vµo ph«i sÏ c¾t ®i mét lîng kim lo¹i ë d¹ng c¸c h×nh ®a gi¸c. VÒ chÊt lîng bÒ mÆt mµi ®îc hiÓu lµ c¸c yÕu tè h×nh häc cña c¸c vÕt cµo xíc tÕ vi, ®é nh¸m bÒ mÆt (®é nhÊp nh«, vÕt gia c«ng, h×nh d¹ng c¸c vÕt nhÊp nh«) vµ c¸c tÝnh chÊt c¬ lý cña líp bÒ mÆt (biÕn cøng, biÕn ®æi cÊu tróc, øng suÊt d...). §¹i lîng nhÊp nh« tÕ vi khi mµi phô thuéc vµo chÕ ®é mµi, chÊt lîng ®¸ mµi, t×nh tr¹ng kü thuËt cña m¸y, dung dÞch tíi nguéi vµ nhiÒu yÕu tè kh¸c…

71 Trong tÊt c¶ c¸c ph¬ng ph¸p gia c«ng c¾t gät kim lo¹i, ngay c¶ khi c¾t gät ë trong qu¸ tr×nh c¾t máng, thÝ dô: khi mµi siªu tinh bÒ mÆt, mµi kh«n, ®¸nh bãng v..v..trªn líp bÒ mÆt ®Òu xuÊt hiÖn sù biÕn ®æi tÝnh chÊt c¬ lý cña líp kim lo¹i, mµ chÝnh nã quyÕt ®Þnh chÊt lîng bÒ mÆt vµ tÝnh chÊt sö dông cña chi tiÕt m¸y. Khi mµi lu«n lu«n xuÊt hiÖn nh÷ng vÕt nøt tÕ vi, mµ nh÷ng vÕt nµy tån t¹i trªn bÒ mÆt gia c«ng dÉn ®Õn sù ph¸ huû toµn bé líp bÒ mÆt lµm gi¶m kh¶ n¨ng lµm viÖc cña chi tiÕt gia c«ng. Trong thùc tÕ khi ®¸nh gi¸ chÊt lîng cña bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng thêng bÞ h¹n chÕ ë c¸c phÐp ®o ®é chÝnh x¸c vÒ h×nh d¹ng, kÝch thíc, ®¹i lîng nhÊp nh« bÒ mÆt vµ ®é cøng tÕ vi, tÝnh chÊt c¬ lý cña bÒ mÆt. Nh÷ng tÝnh chÊt c¬ lý ®îc h×nh thµnh trong suèt qu¸ tr×nh thùc hiÖn c¸c nguyªn c«ng tõ nguyªn c«ng ®Çu tíi nguyªn c«ng cuèi cïng. §Ó ®¸nh gi¸ chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt sau khi mµi tinh cÇn ®¸nh gi¸ tæng hîp nhiÒu chØ tiªu nh ®· nghiªn cøu ë trªn tuy nhiªn trong ph¹m vi ®Ò tµi nµy chØ tËp trung ®¸nh gi¸ mét chØ tiªu mµ cã thÓ ®o ®îc chÝnh x¸c ®ã lµ ®é nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt mµi. §é nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt mµi lµ toµn bé c¸c vÕt ®îc t¹o ra bëi c¸c lìi c¾t cña ®¸ mµi. H×nh d¹ng vµ kÝch thíc cña c¸c vÕt nµy lµ ngÉu nhiªn. §é nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt mµi phô thuéc vµo sù ph©n bè cña c¸c h¹t mµi trªn ®¸ mµi, vµ qu¸ tr×nh ®éng häc, møc ®é biÕn d¹ng dÎo khi c¾t, chÕ ®é

72 c¾t, ®Æc tÝnh ®¸, chÕ ®é tr¬n nguéi, ®é cøng v÷ng cña m¸y... Gi¶n ®å bÒ mÆt nhÊp nh« (h×nh 2.1) ®îc m« t¶ phãng ®¹i nh÷ng sai lÖch tÕ vi ®Ó gióp chóng ta ®¸nh gi¸ ®îc ®é nh¸m bÒ mÆt. §êng trung b×nh pr«fin cña ®é nhÊp nh« bÒ mÆt nµy lµ ®êng c¬ së, ®Ó x¸c ®Þnh sè lîng trÞ sè nhÊp nh« vµ vÞ trÝ, tæng diÖn tÝch hai phÝa tõ ®êng trung b×nh tíi pr«fin ph¶i b»ng nhau, tøc lµ: F1+ F3+ ....+ Fn-1= F2+ F4 +...+Fn CÊp nhÊp nh« bÒ mÆt tuú thuéc vµo chiÒu dµi ®êng c¬ së l. Tiªu chuÈn ®¸nh gi¸ sai lÖch h×nh häc tÕ vi cña bÒ mÆt dùa trªn hai th«ng sè sau: - Trung b×nh sè häc cña sai lÖch pr«fin Ra 1

Ra = l

1

∫

x =0

y i dx ≈

1 n ∑ yi n i =1

(2.1) - §é cao nhÊp nh« Rz: kho¶ng c¸ch trung b×nh gi÷a n¨m ®iÓm cao vµ n¨m ®iÓm r·nh trong chiÒu dµi c¬ së. Rz = (2.2)

( h1 + h3 + h5 + h7 + h9 ) − ( h2 + h4 + h6 + h8 + h10 ) 5

73

+ Y

F1

F3

Fn-1

F4

Fn h10

h2

h4

F2

X

h9

h1

h3

0

-Y

H×nh 2.1. Gi¶n ®å nhÊp nh« bÒ mÆt 2.2. ¶nh hëng cña mét sè yÕu tè c«ng nghÖ ®Õn nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng NhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng phô thuéc vµo rÊt nhiÒu yÕu tè nh vËn tèc c¾t, lîng ch¹y dao, ®é cøng vµ ®é h¹t cña ®¸ mµi, chÊt dÝnh kÕt, chÕ ®é söa ®¸, thêi gian lµm viÖc sau khi söa, dung dÞch b«i tr¬n lµm nguéi, t×nh tr¹ng m¸y, thêi gian mµi hÕt hoa löa... 2.2.1. ¶nh hëng cña lîng ch¹y dao §é nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt cã liªn quan ®Õn lîng ch¹y dao däc cña chi tiÕt mµi. Thêng th× lîng ch¹y dao Sdäc ®îc x¸c ®Þnh theo chiÒu dµy cña ®¸ mµi, khi mµi th« th× Sdäc = (0.4 - 0.85)B; khi mµi tinh Sdäc = (0.2 - 0.4)B , trong ®ã B lµ chiÒu dµy ®¸. Khi Sdäc t¨ng th× n¨ng suÊt mµi t¨ng, nhng ®é nh¸m bÒ mÆt mµi còng t¨ng. Gi¸ trÞ cô thÓ cña Sdäc phô thuéc vµo tõng ph¬ng ph¸p mµi vµ c¸c ®iÒu kiÖn mµi cô thÓ.

(m/p h)

(mm )

74

a)

b)

c) H×nh 2.2. §é nh¸m bÒ mÆt phô thuéc vµo c¸c chÕ ®é c«ng nghÖ a - ¶nh hëng cña lîng ch¹y dao däc ®Õn Ra b - ¶nh hëng cña vËn tèc chi tiÕt ®Õn Ra c - ¶nh hëng cña chiÒu s©u c¾t ®Õn Ra Trªn h×nh 2.2.a lµ ®å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc ®ã. Tung ®é biÓu thÞ chiÒu cao nhÊp nh« trung b×nh Ra (µ m) hoµnh ®é biÓu thÞ lîng ch¹y dao däc.[90] Tõ ®å thÞ ta thÊy r»ng khi t¨ng lîng tiÕn dao th× trÞ sè nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt t¨ng (®é nh½n bãng bÒ mÆt gi¶m). 2.2.2. ¶nh hëng cña tèc ®é quay cña chi tiÕt NÕu t¨ng tèc ®é quay cña chi tiÕt mµi th× nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt t¨ng lªn (®é nh½n bÒ mÆt gi¶m) bëi v× khi chi tiÕt quay nhanh sè lîng vÕt c¾t qua mét tiÕt diÖn vËt mµi gi¶m xuèng, biÕn d¹ng cña chi tiÕt t¨ng vµ thêi gian c¾t gi¶m lµm cho c¸c h¹t mµi kh«ng c¾t hÕt c¸c phÇn vËt liÖu d. MÆt kh¸c vËn tèc quay cña chi tiÕt t¨ng sÏ lµm t¨ng kh¶ n¨ng xuÊt hiÖn dao ®éng. Do ®ã vËn tèc quay cña chi tiÕt nªn chän trong kho¶ng sau: VËn tèc tèi thiÓu giíi h¹n bëi kh¶

75 n¨ng xuÊt hiÖn vÕt ch¸y, cßn vËn tèc tèi ®a lµ vËn tèc gÇn ®iÓm xuÊt hiÖn dao ®éng. Gi¸ trÞ cña vËn tèc quay chi tiÕt ®îc cho trong c¸c sæ tay t¬ng øng víi tõng ®iÒu kiÖn gia c«ng (h×nh 2.2b). Tung ®é biÓu thÞ chiÒu cao nhÊp nh« trung b×nh Htb (µ m) hoµnh ®é biÓu thÞ tèc ®é quay cña chi tiÕt Vct = m/ph. Vct thêng nhá h¬n so víi V®¸ ( kho¶ng 60 – 150 lÇn). VËn tèc quay cña chi tiÕt cßn ®îc gäi lµ lîng ch¹y dao vßng vµ ®îc tÝnh theo c«ng thøc: Vct =

π.d .nct 1000

(2.3) Trong ®ã: nct- sè vßng quay cña chi tiÕt (vg/ph) d - ®êng kÝnh chi tiÕt (mm) 2.2.3. ¶nh hëng cña chiÒu s©u mµi t Khi t¨ng chiÒu s©u c¾t t th× nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt t¨ng. §å thÞ h×nh 2.2c biÓu thÞ sù t¬ng quan gi÷a chiÒu s©u mµi vµ ®é nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt. KÕt qu¶ nµy kh¸c víi c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt lý tëng cho r»ng chiÒu s©u mµi kh«ng ¶nh hëng ®Õn nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt. ¶nh hëng cña chiÒu s©u c¾t tíi nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt mµi kh«ng lín b»ng ¶nh hëng cña lîng tiÕn dao v× vËy ®Ó t¨ng n¨ng suÊt mµ kh«ng gi¶m ®é nh½n bãng bÒ mÆt ta cã thÓ t¨ng chiÒu s©u c¾t vµ gi¶m lîng tiÕn dao.

76 Khi mµi th«, nªn chän chiÒu s©u mµi lín nhÊt cho phÐp theo cì h¹t vµ c«ng suÊt m¸y. ChiÒu s©u mµi kh«ng nªn lín h¬n 0.05 kÝch thíc tiÕt diÖn cña h¹t mµi. VÝ dô, víi ®¸ mµi cã ®é h¹t 800µ m, chiÒu s©u mµi chän ≤ 0.04 mm. NÕu chiÒu s©u mµi chän lín h¬n gi¸ trÞ trªn, khe hë gi÷a c¸c h¹t mµi sÏ nhanh chãng bÞ phoi kim lo¹i ®iÒn ®Çy vµ ®¸ sÏ kh«ng cßn kh¶ n¨ng c¾t gät n÷a. Khi chi tiÕt cã ®é cøng v÷ng kÐm vµ khi chi tiÕt xuÊt hiÖn vÕt ch¸y, cÇn gi¶m chiÒu s©u c¾t mµi. Khi mµi tinh nªn chän chiÒu s©u c¾t bÐ ®Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c vµ ®é nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt mµi. VËt liÖu cã ®é cøng cµng cao th× chän chiÒu s©u mµi cµng bÐ. Khi mµi tinh mÆt trô ngoµi, chiÒu s©u c¾t dao ®éng tõ 0,005 ®Õn 0,015, cßn khi mµi th« tõ 0,010 ®Õn 0,025 mm. 2.2.4. ¶nh hëng cña tèc ®é c¾t cña ®¸ mµi Tèc ®é c¾t lµ yÕu tè quan träng ¶nh hëng ®Õn nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt mµi. NhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt gi¶m khi tèc ®é quay cña ®¸ t¨ng. Tèc ®é c¾t khi mµi thêng dïng trong kho¶ng 28 – 60 m/s, c«ng thøc liªn hÖ gi÷a nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt víi vËn tèc c¾t cã d¹ng nh sau:[89] α

Ra = C.V®¸(2.4) Trong ®ã:

C - lµ hÖ sè khi xÐt ®Õn ¶nh hëng cña c¸c yÕu tè kh¸c cña qu¸ tr×nh c¾t C= 0.7 – 0.8;

77 V®¸ - lµ vËn tèc cña ®¸ mµi. VËn tèc quay cña ®¸ nªn chän lín nhÊt cho phÐp øng víi tõng ph¬ng ph¸p mµi, bëi v× vËn tèc quay cña ®¸ t¨ng th× chiÒu dµy phoi gi¶m, t¶i träng trªn tõng h¹t mµi gi¶m do ®ã n¨ng suÊt gia c«ng vµ ®é nh½n bãng bÒ mÆt t¨ng, ®¸ mµi mßn Ýt h¬n. Tuy vËy vËn tèc ®¸ mµi t¨ng sÏ lµm t¨ng øng suÊt trong ®¸ vµ dÉn ®Õn hiÖn tîng vì ®¸ rÊt nguy hiÓm. VËn tèc quay cña ®¸ ®îc chän phô thuéc vµo h×nh d¹ng cña pr«phin vµ chÊt kÕt dÝnh cña nã. §¸

mµi

cã chÊt kÕt dÝnh bakelit cã

®é

bÒn cao h¬n víi mµi cã chÊt kÕt dÝnh kearamit ë cïng ®iÒu kiÖn mµi .

so ®¸

78

H×nh 2.3. Mèi quan hÖ gi÷a ®é nh¸m bÒ mÆt vµ tèc ®é mµi .[89] 1 - §¸ -∃ 32CM1K; 2 - §¸ ∃ 25CM1K. Ngoµi ra ngêi ta cßn dïng tèc ®é mµi cao h¬n, cã thÓ tíi 60m/s hoÆc cao h¬n n÷a, ®îc gäi lµ mµi cao tèc. Sö dông ph¬ng ph¸p mµi nµy khi ®· chÕ t¹o ®îc lo¹i ®¸ mµi cã chÊt lîng cao. Khi t¨ng tèc ®é quay cña ®¸ mµi, tøc t¨ng sè lîng h¹t tham gia trong qu¸ tr×nh c¾t trong mét ®¬n vÞ thêi gian. NÕu nh khi chuyÓn sang chÕ ®é mµi cao tèc, mµ kh«ng thay ®æi lîng d c¾t kim lo¹i trong mét ®¬n vÞ thêi gian th× mçi h¹t mµi sÏ lµm viÖc víi thêi gian Ýt h¬n, chiÒu s©u c¾t gi¶m, nh vËy t¨ng ®îc ®é bãng bÒ mÆt gia c«ng h¬n. Ta thÊy r»ng khi t¨ng tèc ®é ®¸ (V®¸) lùc PZ gi¶m, mµ Py = (1÷ 3)Pz, v× vËy lùc híng kÝnh PY gi¶m theo. Do ®ã gi¶m ®-

79 îc biÕn d¹ng cña hÖ thèng c«ng nghÖ (m¸y, dông cô, ph«i), t¨ng ®îc ®é chÝnh x¸c h×nh d¸ng h×nh häc vµ kÝch thíc khi mµi. Khi gia c«ng trªn m¸y mµi, tèc ®é quay cña ®¸ thêng bÞ giíi h¹n bëi Vmax vµ kh«ng nªn mµi ë tèc ®é thÊp. M¸y mµi thêng chØ cã tõ 1 ®Õn 2 cÊp tèc ®é. So víi tèc ®é c¾t cña ®¸, tèc ®é c¾t cña chi tiÕt rÊt nhá, ®Ó ®¬n gi¶n h¬n trong ®Ò tµi nµy ta chØ nghiªn cøu ¶nh hëng cña hai th«ng sè chÕ ®é c¾t (Sd, t) ®Õn nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng. 2.2.5. ¶nh hëng cña dung dÞch tíi nguéi khi mµi Kho¶ng 80% c«ng tiªu tèn khi mµi biÕn thµnh nhiÖt. Mét phÇn nhiÖt sinh ra tho¸t theo phoi, mét phÇn n»m l¹i trong chi tiÕt gia c«ng, cßn mét phÇn truyÒn qua dông cô mµi hoÆc truyÒn vµo m«i trêng xung quanh. NhiÖt truyÒn qua phoi sÏ lµm phoi cã nhiÖt ®é cao, mét phÇn phoi bÞ ch¶y, cßn mét phÇn bÞ ch¸y do c¸cbon trong kim lo¹i bÞ «xy ho¸ bëi «xy trong kh«ng khÝ. Khi mµi ngêi ta ph©n biÖt nh÷ng nhiÖt ®é chñ yÕu sau ®©y: 1. NhiÖt ®é trung b×nh æn ®Þnh cña bÒ mÆt chi tiÕt thay ®æi tõ 20 tíi 400oc tuú theo chÕ ®é mµi, vËt liÖu gia c«ng, ®iÒu kiÖn lµm nguéi. 2. NhiÖt ®é tiÕp xóc tøc thêi trong vïng c¾t thay ®æi trong kho¶ng tõ 150 ®Õn 1200oc.

80 3. NhiÖt ®é tøc thêi khi c¾t bëi c¸c h¹t mµi riªng rÏ trong kho¶ng 1000oc ®Õn tr¹ng th¸i nhiÖt ®é nãng ch¶y cña vËt liÖu chi tiÕt gia c«ng. NhiÖt ®é tøc thêi trong vïng c¾t lín lµm thay ®æi cÊu tróc líp bÒ mÆt chi tiÕt, lµm xuÊt hiÖn biÕn d¹ng nhiÖt cña chi tiÕt, øng suÊt d, vÕt ch¸y sÐm, vÕt nøt ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt trong qu¸ tr×nh mµi. Trong khi mµi, cÇn dïng dung dÞch tr¬n nguéi ®Ó lµm t¨ng ®é nh½n bãng bÒ mÆt vµ chÊt lîng s¶n phÈm mµi. Dung dÞch tr¬n nguéi cã t¸c dông lµm gi¶m ma s¸t gi÷a ®¸ vµ vËt mµi, gi¶m nhiÖt ®é vïng mµi, ®Èy c¸c phÕ th¶i ra khái vïng gia c«ng do ®ã chÊt lîng cña chi tiÕt t¨ng lªn. Dung dÞch cÇn ®¶m b¶o yªu cÇu kü thuËt, tinh khiÕt, Ýt t¹p chÊt. §Ó ®¶m b¶o ®é bãng bÒ mÆt gia c«ng cao viÖc lµm s¹ch, läc s¹ch dung dÞch tíi nguéi thêng xuyªn vµ cÈn thËn cã ý nghÜa rÊt lín. V× trong qu¸ tr×nh mµi, phoi kim lo¹i khi mµi bÞ ®èt ch¸y rÊt nhanh, ®îc t«i cøng vµ hÇu hÕt cøng h¬n bÒ mÆt gia c«ng. Khi dßng tíi nguéi cã lÉn phoi sÏ lµm cµo xíc bÒ mÆt mµi. Dßng tíi nguéi ph¶i ®îc híng tíi vÞ trÝ röa s¹ch bÒ mÆt ®¸, tÈy ®îc t¹p chÊt b¸m dÝnh trªn ®ã. Ngoµi nh÷ng yÕu tè kÓ trªn, chÊt lîng bÒ mÆt cña vËt mµi cßn phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè kh¸c n÷a nh ®é chÝnh x¸c cña m¸y, chÊt lîng cña ®¸ mµi, vËt liÖu cña chi tiÕt gia c«ng, ®å g¸ vµ ph¬ng ph¸p c«ng nghÖ…

81 2.3. ¶nh hëng cña ®é h¹t cña ®¸ ®Õn nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng TÝnh n¨ng cña bÒ mÆt c¾t ®¸ mµi tuú thuéc vµo sè c¹nh c¾t cña h¹t mµi tinh trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch cña bÒ mÆt ®¸; kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c c¹nh c¾t; sù kh¸c biÖt ®é cao cña c¸c c¹nh c¾t, ®Æc trng cho sù ph©n bè chiÒu cao cña chóng . Quan hÖ gi÷a sè lîng h¹t tÝnh trªn mét ®în vÞ diÖn tÝch bÒ mÆt c¾t cña ®¸ Coranh®«ng ®iÖn liªn kÕt gèm [8]: Sè hiÖu ®é h¹t: 100

25

40

50

80

125 Sè lîng h¹t/mm2

0,44

16 23,4

9,9

5,30

2,57

1,11

0,37 Tuy nhiªn, c¸c h¹t mµi bè trÝ trªn chiÒu cao kh¸c nhau;

sù kh¸c biÖt vÒ chiÒu cao cña h¹t cµng lín th× sè lîng h¹t tham gia vµo qu¸ tr×nh c¾t cµng Ýt. C¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu chøng tá r»ng trªn bÒ mÆt chi tiÕt chØ cã vÕt cña 4% ®Õn 30% tæng sè h¹t, sè cßn l¹i nãi chung kh«ng tiÕp xóc víi bÒ mÆt chi tiÕt, mét phÇn hoÆc toµn bé sè nµy lät trïng vµo r·nh do h¹t ®i tríc t¹o ra. Theo tÝnh chÊt t¸c ®éng lªn bÒ mÆt chi tiÕt, h¹t mµi ®îc chia ra 3 lo¹i c¾t, Ðp vµ trît. H¹t c¾t thùc hiÖn c¾t rÊt máng, t¹o ra phoi, c¸c h¹t Ðp vµ trît lµm vËt liÖu bÞ biÕn d¹ng dÎo hoÆc ®µn håi mµ kh«ng t¹o ra phoi.

82 Sù tiÕp xóc gi÷a bÒ mÆt c¾t cña ®¸ vµ bÒ mÆt chi tiÕt ®îc thùc hiÖn bëi c¸c h¹t mµi riªng rÏ, th«ng qua ®ã mµ truyÒn ¸p lùc. V× vËy viÖc ®¸nh gi¸ bÒ mÆt c¾t cña ®¸ mµi theo sè c¹nh c¾t, sù kh¸c biÖt vÒ chiÒu cao cña chóng vµ kho¶ng c¸ch gi÷a chóng víi nhau ®îc ®Æc trng bëi topography cña bÒ mÆt ®¸. §é nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt mµi phô thuéc vµo ®é h¹t cña ®¸ mµi, nÕu ®é h¹t cµng nhá (kÝch thíc h¹t mµi nhá) ®¸ mÞn th× ®é bãng bÒ mÆt cµng cao. §å thÞ h×nh 2.4. biÓu thÞ mèi quan hÖ cña ®é h¹t vµ ®é nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt. Mèi quan hÖ gi÷a nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt mµi vµ ®é h¹t cña ®¸ mµi ®îc biÔu diÔn b»ng c«ng thøc bëi c¸c ®iÒu kiÖn x¸c ®Þnh nh sau: [89] Ra = C.d

α

(2.5) Trong ®ã: d - lµ ®é h¹t cña ®¸ mµi (µ m); C vµ α - lµ c¸c hÖ sè thùc nghiÖm khi xÐt ®Õn c¸c yÕu tè ¶nh hëng cña qu¸ tr×nh c¾t , α = 0.5 - 0.7;

83

H×nh 2.4. §é nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt phô thuéc vµo ®é h¹t 2.4. ¶nh hëng cña mßn ®¸ ®Õn ®é nh¸m, sãng vµ c¸c ®Æc trng c¬ lý cña líp bÒ mÆt chi tiÕt mµi Qu¸ tr×nh mßn ®¸ mµi lµ mét qu¸ tr×nh c¬, lý, ho¸ rÊt phøc t¹p. Chóng phô thuéc vµo tÊt c¶ c¸c yÕu tè cña ®iÒu kiÖn gia c«ng nh: ®é cøng cña ®¸, Topography bÒ mÆt ®¸ mµi, tÝnh chÊt cña bÒ mÆt vËt liÖu gia c«ng, chÕ ®é c«ng nghÖ khi mµi, dung dÞch tíi nguéi ...vµ lµm thay ®æi tÝnh chÊt c¬ lý líp bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng, ®é sãng, ®é nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt cña chi tiÕt gia c«ng t¨ng lªn, kh¶ n¨ng c¾t cña ®¸ gi¶m. Khi c¾t kim lo¹i b»ng dông cô cã lìi c¾t th× ®é mßn ®Çu dao lµ sù thay ®æi h×nh d¹ng h×nh häc ban ®Çu cña lìi c¾t.

84 ViÖc xuÊt hiÖn vÕt mßn ë mÆt tríc, mÆt sau vµ t¨ng b¸n kÝnh cña ®Çu dao...nh÷ng sù thay ®æi ®ã ph¸ vì hµnh tr×nh chuÈn cña qu¸ tr×nh c¾t: lùc c¾t vµ nhiÖt ®é c¾t t¨ng lªn, trong hÖ thèng ph¸t sinh rung ®éng, chÊt lîng bÒ mÆt gia c«ng xÊu ®i. Mßn cña ®¸ mµi khi mµi còng lµ thay ®æi h×nh d¸ng h×nh häc ban ®Çu cña mçi mét trong sè v« sè c¸c lìi c¾t hîp thµnh bÒ mÆt lµm viÖc cña ®¸ mµi. Song nÕu nh ë c¸c dao c¾t tiªu chuÈn cïn dao sÏ lµ c¸c ®¹i lîng ®îc ®o hoµn toµn x¸c ®Þnh vµ t¬ng ®èi dÔ (®o diÖn mßn theo mÆt sau, vÕt ë mÆt tríc v.v...), th× khi mµi, ®o diÖn mßn ë tõng lìi c¾t rÊt phøc t¹p vµ kh«ng ®Çy ®ñ ®Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng lµm viÖc cña ®¸ mµi. BÒ mÆt lµm viÖc cña ®¸ mµi trong thêi gian mµi c¸c h¹t mµi biÕn d¹ng kh¸c nhau: Ph¸ hñy vµ vì lìi c¾t dÉn ®Õn thay ®æi kho¶ng c¸ch gi÷a chóng vµ t¹o nªn lìi c¾t míi, dÉn ®Õn mßn kÝch thíc ®¸ mµi ®¸ng kÓ. Mßn kÝch thíc ®¸ mµi theo qui luËt lµ kh«ng ®ång ®Òu v× t¸c ®éng cña rung ®éng, v× thÕ g©y nªn sãng trªn bÒ mÆt lµm viÖc cña nã. Sù cïn lìi c¾t vµ sù b¸m dÝnh kim lo¹i lªn ®Ønh cña chóng dÉn ®Õn lµm kh¶ n¨ng c¾t cña ®¸ mµi kÐm ®i, lµm t¨ng lùc vµ nhiÖt ®é mµi, lµm n¶y sinh vµ t¨ng sù b¸m dÝnh. Nh÷ng thay ®æi g©y ra bëi mßn bÒ mÆt lµm viÖc cña ®¸ mµi lµm xÊu ®i c¸c th«ng sè ban ®Çu cña qu¸ tr×nh c¾t nh: hiÖu suÊt, ®é chÝnh x¸c vµ chÊt lîng gia c«ng... Mßn kÝch thíc ®¸ mµi (mßn ®êng kÝnh ®¸) lµm gi¶m ®é chÝnh x¸c gia c«ng, sãng trªn bÒ mÆt g©y nªn sù rung

85 ®éng ë vïng c¾t vµ xuÊt hiÖn ®é sãng trªn bÒ mÆt mµi, sù cïn lìi c¾t dÉn ®Õn ph¸t sinh vÕt sÐm vµ øng suÊt d kÐo ®¸ng kÓ trªn bÒ líp bÒ mÆt chi tiÕt mµi, cßn cho t¨ng c¸c lùc c¾t thµnh phÇn híng kÝnh dÉn ®Õn t¨ng biÕn d¹ng ®µn håi cña hÖ thèng c«ng nghÖ vµ lµm gi¶m tèc ®é bãc kim lo¹i. Mçi lìi c¾t cña ®¸ mµi khi bãc ®i mét líp kim lo¹i sÏ t¹o ra vÕt cã sù dån Ðp ®îc h×nh thµnh bëi x« ®Èy kim lo¹i dÎo däc theo c¸c phÝa sên cña vÕt. Ngoµi ra mét phÇn ®¸ng kÓ cña lìi c¾t hoµn toµn kh«ng huû bá ®îc phoi mµ chØ t¹o ra biÕn d¹ng dÎo kim lo¹i, khi ®ã ®Ó l¹i trªn chi tiÕt vÕt ë d¹ng chÞu ¸p lùc cña sù dån Ðp vµ chØ khi trong mèi t¬ng quan thÝch hîp cña ®êng kÝnh t¹i ®Ønh lìi c¾t ®ñ ®é s¾c sÏ t¹o ra sù c¾t. Møc ®é biÕn d¹ng dÎo phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè: vµo tÝnh chÊt cña vËt liÖu gia c«ng, vµo tèc ®é c¾t vµ c¸c th«ng sè kh¸c cña chÕ ®é mµi; phô thuéc vµo h×nh d¹ng h×nh häc cña lìi c¾t cña ®¸ mµi. Qu¸ tr×nh h×nh thµnh sãng trªn bÒ mÆt mµi ®¬n gi¶n h¬n so víi t¹o nh¸m. §é sãng cña bÒ mÆt chi tiÕt khi mµi t¹o ra hoÆc do dao ®éng cña ®¸ mµi híng vu«ng gãc víi bÒ mÆt gia c«ng hoÆc do d¹ng h×nh häc cña ®¸ mµi kh«ng chuÈn («van, sãng trªn bÒ mÆt ®¸ mµi…). C¶ hai nguyªn nh©n dÉn ®Õn thay ®æi quü ®¹o chuyÓn ®éng cña ®¸ mµi h×nh thµnh nªn sãng theo híng song song vµ vu«ng gãc víi bÒ mÆt gia c«ng.

86 Biªn ®é dao ®éng cña ®¸ mµi so víi chi tiÕt ®îc x¸c ®Þnh bëi ®¹i lîng lùc g©y ra c¸c dao ®éng vµ ®îc x¸c ®Þnh bëi ®é cøng v÷ng cña hÖ thèng c«ng nghÖ. Biªn ®é dao ®éng cña lùc cµng lín vµ ®é cøng v÷ng cña hÖ thèng cµng nhá th× sãng trªn chi tiÕt cµng lín. Sù phô thuéc nµy kh«ng ph¶i lµ tØ lÖ, khi b¾t ®Çu th× sù t¨ng biªn ®é dao ®éng cña m¸y mµi kh«ng g©y sù t¨ng sãng trªn chi tiÕt. Nguyªn nh©n cña hiÖn tîng nµy sÏ hiÓu ®îc nÕu chó ý ®Õn s¬ ®å h×nh thµnh sãng trªn bÒ mÆt ®îc mµi (h×nh 2.5). Tõ s¬ ®å nµy thÊy râ lµ ë biªn ®é dao ®éng cña ®¸ mµi víi sù t¨ng tÇn sè dao ®éng th× ®é cao sãng ®îc gi¶m xuèng. Thêi ®iÓm ®Æc biÖt trong qu¸ tr×nh h×nh thµnh sãng trªn chi tiÕt lµ mèi liªn kÕt cña nã víi ®é nh¸m cña bÒ mÆt mµi chÝnh x¸c h¬n lµ víi sù kh«ng ®ång nhÊt cã quy luËt cña ®é nh¸m bÒ mÆt: khi xuÊt hiÖn sãng trªn chi tiÕt th× ®é nh¸m bÒ mÆt ë phÇn lâm cña sãng lu«n lín h¬n trªn ®Ønh (h×nh 2.6).

87 H×nh 2.5. S¬ ®å h×nh thµnh sãng trªn bÒ mÆt ®¸ mµi [90].

H×nh 2.6. S¬ ®å t¹o ra sù kh«ng ®ång nhÊt cã quy luËt cña nh¸m bÒ mÆt chi tiÕt mµi [90].

H×nh 2.7. Sù thay ®æi chiÒu cao nh¸m ë ®Ønh sãng 1: ë phÇn lâm; 2: Sau giai ®o¹n æn ®Þnh cña ®¸ [90]

88

H×nh 2.8. BiÓu ®å biªn d¹ng nh¸m bÒ mÆt ®¸ ®îc m« t¶ trªn c¸c ®Ønh sãng (1) vµ ë phÇn lâm (2) theo thêi gian mµi [90]. ë thêi ®iÓm c¾t cña ®¸ mµi vµo chi tiÕt tøc lµ khi vÕt lâm cña sãng h×nh thµnh lµm t¨ng chiÒu s©u rÊt nhanh ®é dµy cña líp c¾t kim lo¹i do h¹t mµi t¨ng lªn, mçi mét l¸t c¾t ®Ó l¹i vÕt s©u lín h¬n do ®ã ®é nh¸m bÒ mÆt ë phÇn lâm t¨ng lªn, khi dÞch chuyÓn ®¸ mµi ra khái chi tiÕt th× ngîc l¹i. Nh thÕ sù kh«ng ®ång nhÊt cña nh¸m bÒ mÆt mµi cã quy luËt g¾n liÒn víi ®é sãng (h×nh 2.7; 2.8). Nhê sè lîng lín c¸c ®êng cong biÓu diÔn ®é nh¸m mµ ph¬ng tr×nh ®êng cong ®é nh¸m nh lµ mét h»ng sè, cã thÓ lËp b»ng c¸ch sau: λ t

Ra(t) = (Rahar – Racm).e(2.6)

δ t

+ Racm.e

[90]

89 ë ®©y: Ra(t) – chiÒu cao cña ®é kh«ng ph¼ng vi m« sau t phót mµi. R ahar – ChiÒu cao ®é kh«ng ph¼ng vi m« b¾t ®Çu mµi (bá qua 0,5 phót lµm viÖc sau khi chØnh söa ®¸ mµi). R acm – ChiÒu cao ®é kh«ng ph¼ng vi m« sau khi mµi rµ ®¸ mµi ë giai ®o¹n ®Çu cña thêi kú 1. δ - ChØ sè møc thÓ hiÖn sù t¨ng chiÒu cao ®é kh«ng ph¼ng vi m« do ®¸ mµi cïn vµ sù b¸m bÈn ë vïng c¾t gät. λ - ChØ sè thÓ hiÖn sù gi¶m ®é cao, ®é kh«ng ph¼ng vi m« do mµi ®¸ mµi ë thêi kú lµm viÖc thø nhÊt cña nã: λ=

1n( Rahar − Racm ) + 3 T1

(2.7) T1 – thêi gian lµm viÖc cña thêi kú 1 cña ®¸ mµi. Nh ®· biÕt, mßn ®¸ mµi ¶nh hëng tríc tiªn thÓ hiÖn ë chÊt lîng bÒ mÆt mµi. ChÊt lîng bÒ mÆt lµ tiªu chÝ quan träng cña qu¸ tr×nh gia c«ng tinh x¸c cña c¸c chi tiÕt m¸y. NhiÖm vô chÝnh trong nghiªn cøu mßn ®¸ mµi lµ x¸c ®Þnh ¶nh hëng cña qu¸ tr×nh mßn ®¸ ®Õn c¸c th«ng sè chÊt lîng bÒ mÆt gia c«ng cña chi tiÕt nh ®é nhÊp nh« bÒ mÆt. §Ó gi¶i quyÕt bµi to¸n nµy cÇn thiÕt t×m ra c¸c ph¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ hai qu¸ tr×nh mßn ®ång thêi : Mßn kÝch thíc cña ®¸ mµi ¶nh hëng ®Õn c¸c yÕu tè nh ®é kh«ng trßn, ®é

90 kh«ng trô, ®êng kÝnh ®¸ mµi vµ mßn tÕ vi cña bÒ mÆt ®¸ m« t¶ Topography cña bÒ mÆt lµm viÖc cña ®¸ mµi, sù cïn lìi c¾t cña ®¸ mµi, t¹o sãng trªn ®¸ mµi vµ ¶nh hëng cña chóng tíi tÝnh chÊt ho¹t ®éng cña lùc c¾t vµ h×nh thµnh líp bÒ mÆt cña chi tiÕt mµi; x¸c ®Þnh tÝnh quy luËt thay ®æi c¸c th«ng sè h×nh häc, vËt lý cña bÒ mÆt mµi phô thuéc vµo mßn ®¸ mµi. §Æc trng h×nh häc cña ®¸ mµi phøc t¹p h¬n nhiÒu so víi c¸c lìi c¾t cña c¸c dao c¾t nh: sè lîng lìi c¾t rÊt lín ph©n bè kh«ng theo quy luËt trªn bÒ mÆt ®¸ mµi, d¹ng h×nh häc ngÉu nhiªn cña chóng vµ c¸c kÝch thíc kh«ng lín, kh«ng gièng nhau. - TÊt c¶ ®iÒu ®ã ®· lµm phøc t¹p ®¸ng kÓ viÖc ®¸nh gi¸ c¸c ®Æc tÝnh tophography cña ®¸ mµi.

H×nh 2.9: Nh¸m bÒ mÆt lµm viÖc cña ®¸ mµi 1-10 – C¸c ®Ønh lìi c¾t "cao nhÊt" cña bÒ mÆt ®¸ mµi. [48] Ngoµi ra, cÇn thiÕt ph¶i tÝnh ®Õn lµ kh«ng ph¶i tÊt c¶ c¸c lìi c¾t trªn bÒ mÆt ®¸ mµi tham gia vµo c«ng viÖc mµi. Phô thuéc vµo mèi t¬ng quan cña ®é s©u mµi t vµ chiÒu cao

91 biªn d¹ng Hn cña bÒ mÆt lµm viÖc cña ®¸ mµi mµ sè lîng lìi c¾t "tÝch cùc" thay ®æi (h×nh 2.9). §èi víi c¸c ®¸ mµi cì h¹t trung b×nh (No 16, 25, 40) th× ®é cao biªn d¹ng cña ®¸ mµi dao ®éng t¬ng øng ë giíi h¹n 180 - 350 µ m, cßn ®é s©u mµi tÊt c¶ chØ 5 - 50 µ m, tøc lµ chØ cã phÇn biªn d¹ng cao nhÊt cña ®¸ mµi

1  1 ÷    10 30

so víi

toµn bé chiÒu cao biªn d¹ng tham gia vµo c«ng viÖc mµi. VËy theo sè liÖu cña mét vµi nhµ nghiªn cøu [48] tÊt c¶ chØ 6 - 10 % lìi c¾t ®îc ph©n bè trªn bÒ mÆt ®¸ mµi, tham gia vµo c«ng viÖc mµi.

H×nh 2.10. Mèi quan hÖ gi÷a mßn ®¸ vµ tèc ®é mµi Nh vËy, ®é cøng cña ®¸ mµi ë tr¹ng th¸i tÜnh cã thÓ thay ®æi trong qu¸ tr×nh c¾t, tuú thuéc vµo thay ®æi cña ®¹i lîng tèc ®é ®¸ mµi, t¬ng øng víi nã lµ thay ®æi c¶ ®é mßn ®¸. Khi t¨ng ®é cøng tøc lµ gi¶m ®é mßn còng ®ång nghÜa víi viÖc kÕt dÝnh cã kh¶ n¨ng gi÷ ®îc c¸c h¹t ®¸ mµi

92 nhiÒu. Tõ kÕt luËn trªn, thÊy r»ng khi mµi cao tèc cÇn sö dông ®¸ mµi mÒm h¬n khi mµi thêng. Qu¸ tr×nh mßn ®¸ mµi diÔn ra rÊt phøc t¹p nã ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt mµi, mßn ®¸ lµ qu¸ tr×nh kh«ng thÓ tr¸nh ®îc, ®Ó ®o mßn ®¸ mµi lµ rÊt khã kh¨n. HiÖn nay cã 2 híng ®Ó ®o mßn ®¸: + §o mßn thÓ tÝch : ®o mßn ®¸ theo híng kÝnh, x¸c ®Þnh ®îc lîng mßn ®¸ th«ng qua tÝnh to¸n thÓ tÝch ®¸ mßn theo c¸c ph¬ng ph¸p truyÒn thèng nh : ®Çu ®o khÝ nÐn, ®Çu ®o tiÕp xóc, ®Çu ®o laze...®èi víi c¸c ph¬ng ph¸p ®o nµy cha ®¸nh gi¸ ®îc ®Çy ®ñ c¸c yÕu tè ¶nh hëng cña mßn ®¸ ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt cña chi tiÕt gia c«ng. + §o lîng mßn tÕ vi cña tõng h¹t ®¸ mµi : kh¶o s¸t mßn cña topography bÒ mÆt ®¸ mµi . §©y lµ c«ng viÖc rÊt khã kh¨n bëi nã liªn quan ®Õn c¸c thiÕt bÞ ®o tiªn tiÕn mµ ë ViÖt Nam cha cã ®iÒu kiÖn thùc hiÖn ®îc. HiÖn nay trªn thÕ giíi ngêi ta ®· ®o vµ dùng nªn ®îc bÒ mÆt cña ®¸ mµi theo kh«ng gian 3 chiÒu (Topography) rÊt gÇn víi bÒ mÆt thùc cña ®¸ mµi. 2.5. ¶nh hëng cña lùc c¾t ®Õn nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng. Nh ®· biÕt, trong qu¸ tr×nh mµi v« sè h¹t mµi cïng tham gia c¾t gät, mçi h¹t mµi khi tham gia c¾t gät t¹o ra mét lùc c¾t tÕ vi, tæng hîp lùc c¾t tÕ vi cña tÊt c¶ c¸c h¹t mµi chÝnh lµ lùc P cña ®¸ mµi.

93 Tæng lùc c¾t cña ®¸ mµi P ®îc ph©n chia thµnh c¸c lùc tiÕp tuyÕn Pz, lùc híng kÝnh PY vµ lùc híng trôc Px . Lùc tiÕp tuyÕn ®îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc [35]: PZ = P.FM (2.8) Trong ®ã: P - ¸p lùc c¾t riªng (KG/mm2) FM- tiÕt diÖn trung b×nh tæng cña ph«i (mm2) F =

V ph .S d .t 60 .Vda

mm2 (2.9)

Trong ®ã: VPh - tèc ®é quay cña ph«i (m/ph) V®¸ - tèc ®é quay cña ®¸ (m/s) Sd - lîng tiÕn däc (mm/vßng) t Khi ®ã :

- chiÒu s©u mµi PZ =

(mm)

P.V ph .S d .t 60 .Vda

(KG)

(2.10) Ta thÊy r»ng khi t¨ng tèc ®é ®¸ (V®¸) lùc PZ gi¶m , mµ PZ=(1,5-3)Py. Nh vËy lùc híng kÝnh PY gi¶m theo. Nhê vËy, gi¶m ®îc biÕn d¹ng cña hÖ thèng c«ng nghÖ (m¸y, dông cô , ph«i), t¨ng ®îc ®é chÝnh x¸c gia c«ng vµ chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt mµi. Theo I.P.Kudnetx«p ®¹i lîng biÕn d¹ng cã mèi quan hÖ sau: khi biÕn d¹ng cña hÖ thèng c«ng nghÖ ( m¸y- ph«i- dông

94 cô ) t¨ng, tû lÖ víi lîng tiÕn dao ngang t vµ gi¶m tØ lÖ víi t¨ng tèc ®é ®¸ mµi (V®¸ ) vµ mßn ®¸ ∆ 

t

®¸

.



π = f  V .∆    da da 

(2.11)

Nh vËy ®a ra nh÷ng ph©n tÝch c¸c mèi quan hÖ trªn ®Ó lµm râ khi mµi cao tèc do gi¶m lùc thµnh phÇn híng kÝnh, mµ gi¶m ®îc sù biÕn d¹ng ®µn håi cña hÖ thèng c«ng nghÖ, nhê ®ã t¨ng ®é chÝnh x¸c mµi, ®iÒu nµy ®· ®îc thùc tÕ kh¼ng ®Þnh . CÇn chó ý r»ng khi mµi cao tèc, ngay c¶ khi kh«ng t¨ng tiÕn dao còng ®¹t ®îc n¨ng suÊt mµi t¨ng (5-20%) do gi¶m biÕn d¹ng ®µn håi cña hÖ thèng c«ng nghÖ. 2.6. ¶nh hëng cña Topography ®¸ ®Õn nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng vµ c¸c ph¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ topography ®¸ mµi 2.6.1. Sù thay ®æi Topography cña ®¸ trong qu¸ tr×nh mµi Khi gia c«ng kim lo¹i c¾t gät bëi c¸c dông cô cã lìi c¾t x¸c ®Þnh nh TiÖn, Phay, Bµo... qu¸ tr×nh t¹o phoi vµ ®é bÒn cña dông cô ®îc x¸c ®Þnh b»ng h×nh häc lìi c¾t vµ tÝnh chÊt bÒn v÷ng cña chóng. Trong qu¸ tr×nh mµi c¸c diÔn biÕn cña qu¸ tr×nh c¾t x¶y ra còng t¬ng tù nh khi c¾t gät b»ng lìi c¾t x¸c ®Þnh song nã phøc t¹p h¬n nhiÒu. ViÖc mµi ®îc thùc hiÖn b»ng sè lîng lín c¸c lìi c¾t trªn bÒ mÆt lµm viÖc cña ®¸ mµi t¹o thµnh Topography cña ®¸. Qu¸ tr×nh t¹o phoi vµ ®é

95 bÒn cña ®¸ mµi phô thuéc vµo d¹ng h×nh häc cña v« sè lìi c¾t vµ c¸c tÝnh chÊt æn ®Þnh cña chóng. Díi t¸c ®éng cña c¸c lùc c¾t vµ nhiÖt ®é cao, mçi mét lìi c¾t trªn bÒ mÆt cña ®¸ mµi dÇn dÇn bÞ ph¸ huû. Sù va ®Ëp cã chu kú, ph¸t sinh ë mçi lÇn c¾t cña lìi c¾t lµ nguyªn nh©n cïn cña nã vµ h×nh thµnh c¸c lìi c¾t s¾c míi hoÆc thËm chÝ t¸ch toµn bé h¹t mµi khái chÊt kÕt dÝnh. Nh÷ng hiÖn tîng nµy dÉn ®Õn thay ®æi Topography cña bÒ mÆt lµm viÖc cña ®¸ mµi tøc lµ thay ®æi kh¶ n¨ng c¾t trong qu¸ tr×nh mµi lµm ¶nh hëng ®Õn tuæi bÒn cña ®¸ vµ chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt mµi. Qu¸ tr×nh biÕn ®æi Topography diÔn ra theo c¸c giai ®o¹n sau: - Giai ®o¹n 1: Khi ®¸ b¾t ®Çu c¾t, Topography biÕn ®æi m¹nh. Nguyªn nh©n lµ do khi ®¸ b¾t ®Çu c¾t, trªn bÒ mÆt ®¸ cã mét sè lîng nhÊt ®Þnh c¸c h¹t mµi cã vÞ trÝ kh«ng thuËn lîi cho qu¸ tr×nh c¾t, mét sè h¹t mµi ®îc g¾n kh«ng chÆt vµo chÊt kÕt dÝnh vµ bÞ ph¸ huû khi söa ®¸. Díi t¸c dông cña t¶i träng c¬ nhiÖt c¸c h¹t nµy liªn tôc bÞ bong ra khái bÒ mÆt ®¸. Sè lîng c¸c h¹t nµy phô thuéc vµo lo¹i dông cô khi söa ®¸, phô thuéc vµo chÕ ®é c«ng nghÖ khi söa ®¸ vµ ®Æc tÝnh cña ®¸ mµi. - Giai ®o¹n 2: Giai ®o¹n lµm viÖc æn ®Þnh cña ®¸ mµi, ë giai ®o¹n nµy c¸c lìi c¾t trªn h¹t mµi dÇn dÇn bÞ mßn. Sù thay ®æi Topography trong giai ®o¹n nµy phô thuéc chñ yÕu vµo chÕ ®é t¶i träng c¬ nhiÖt t¸c ®éng lªn h¹t mµi nh: chÕ

96 ®é c«ng nghÖ khi mµi vËt liÖu gia c«ng...tuy nhiªn, c¸c th«ng sè ®Æc trng Topography cña ®¸ mµi ë giai ®o¹n nµy æn ®Þnh vµ phô thuéc vµo d¹ng Topography khëi thuû sau khi söa ®¸. KÕt thóc giai ®o¹n nµy lµ kÕt thóc mét chu kú lµm viÖc cña ®¸, ta ph¶i tiÕn hµnh söa ®¸. 2.6.2. C¸c ph¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ Topography ®¸ mµi Trong gia c«ng c¬ khÝ ®Æc biÖt lµ qu¸ tr×nh mµi th× viÖc x¸c ®Þnh ®ù¬c Topography cña ®¸ mµi lµ rÊt quan träng, bëi v× Topography cña ®¸ lµ yÕu tè cã ¶nh hëng quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt cña chi tiÕt gia c«ng. ViÖc nghiªn cøu, x¸c ®Þnh vµ kiÓm so¸t ®îc Topography cña ®¸ mµi cã ý nghÜa ®Õn viÖc n©ng cao chÊt lîng bÒ mÆt cña chi tiÕt gia c«ng. Trong qu¸ tr×nh mµi díi t¸c dông cña nhiÖt, lùc c¾t, ma s¸t, rung ®éng, mßn ... th× Topography cña ®¸ lu«n thay ®æi. NÕu x¸c ®Þnh vµ ®¸nh gi¸ ®îc Topography cña ®¸ th× cã thÓ n©ng cao tÝnh c¾t gät cña ®¸ vµ hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh mµi. X¸c ®Þnh ®îc Topography ngay trong qu¸ tr×nh mµi cã thÓ gióp cho nhµ c«ng nghÖ quyÕt ®Þnh thêi gian söa ®¸ vµ chÕ ®é söa ®¸ phï hîp. HiÖn nay, nhê sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt mµ c¸c ph¬ng ph¸p ®o Topography ®¸ mµi ®îc nghiªn cøu ngµy mét hoµn thiÖn h¬n, vÝ dô mét sè ph¬ng ph¸p: - Dïng èng nhßm, m¸y quay phim hoÆc thiÕt bÞ chôp ¶nh trong kh«ng gian 3 chiÒu ®Ó theo dâi vµ ®¸nh gi¸ sù thay ®æi liªn tôc cña Topography.

97 - Nghiªn cøu cÊu tróc bÒ mÆt ®¸ mµi vµ biÓu ®å biªn d¹ng bÒ mÆt ®¸ nhê thiÕt bÞ dß tiÕp xóc trùc tiÕp, khi ®ã biªn d¹ng bÒ mÆt ®¸ ®îc ghi l¹i nh h×nh 2.11. - Nghiªn cøu Topography th«ng qua tÝnh chÊt tiÕp xóc thùc tÕ gi÷a ®¸ vµ bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng b»ng ph¬ng ph¸p in dÊu. - Nghiªn cøu bÒ mÆt ®¸ mµi b»ng mÉu ®¸ mµi nh×n tõ nhiÒu h×nh chiÕu ®Ó thÊy cÊu tróc h×nh häc bÒ mÆt ®¸.

H×nh 2.11. Biªn d¹ng bÒ mÆt ®¸ - Nghiªn cøu cÊu tróc h×nh häc tõng h¹t mµi, lo¹i h¹t, nghiªn cøu ma s¸t, biÕn d¹ng cña vÕt c¾t do h¹t mµi c¾t trªn bÒ mÆt gia c«ng. - X¸c ®Þnh kh¶ n¨ng c¾t cña ®¸ mµi th«ng qua thÓ tÝch vËt liÖu ®îc hít ®i trong mét ®¬n vÞ thêi gian. - X¸c ®Þnh kÝch thíc vµ sè lîng h¹t mµi n»m trong vïng c¾t ®Ó x¸c ®Þnh sè lîng lìi c¾t trùc tiÕp tham gia c¾t trong vïng tiÕp xóc. Sö dông c¸c ph¬ng ph¸p chôp ¶nh kh«ng gian 3 chiÒu, ghi l¹i xung nhiÖt khi m¸y mµi ph¸t ra.

98 - Ph¬ng ph¸p ®¸nh gi¸Topography gi¸n tiÕp th«ng qua c¸c th«ng sè xÈy ra trong qu¸ tr×nh mµi nh: lùc c¾t, nhiÖt c¾t, rung ®éng, mßn ®¸ hoÆc chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng. - Ph¬ng ph¸p ®o Topography cña ®¸ mµi b»ng ®Çu ®o lazer mµ kÕt qu¶ ®o ®îc thÓ hiÖn trªn h×nh 2.12.

H×nh 2.12. Topography cña bÒ mÆt ®¸ vµ biªn d¹ng 2D cña bÒ mÆt a- tríc khi mµi; b- sau khi mµi 2.7. KÕt luËn Trªn c¬ së ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ mét sè yÕu tè c«ng nghÖ ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng khi

99 mµi vµ víi ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ cô thÓ trong ph¹m vi luËn ¸n nµy chóng t«i nghiªn cøu ¶nh hëng ®ång thêi cña 2 th«ng sè c«ng nghÖ ®ã lµ chiÒu s©u c¾t t vµ lîng ch¹y dao däc sd tíi ®é nhÊp nh« tÕ vi Ra cña chi tiÕt gia c«ng theo thêi gian mµi. X©y dùng c¸c mèi quan hÖ: Vµ:

Ra = ƒ(sd, t) ; Um = f(τ )

T = ƒ(sd, t) ; P = ƒ(sd, t)

TiÕn hµnh thùc nghiÖm víi ®iÒu kiÖn vËt liÖu chi tiÕt gia c«ng lµ thÐp 45, t«i cøng ®¹t 45 – 47 HRC; ®¸ mµi Nga ký hiÖu зK25CM2 305x50x127. X©y dùng kÕt qu¶ ®o b»ng c¸c ®å thÞ vµ hµm thùc nghiÖm. - Nghiªn cøu quy luËt biÕn thiªn nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt Ra cña chi tiÕt mµi theo chÕ ®é c¾t sd, t vµ thêi gian mµi. - Quy luËt biÕn thiªn cña thµnh phÇn lùc c¾t tiÕp tuyÕn Pz, lùc híng kÝnh Py theo chÕ ®é c¾t sd, t vµ thêi gian mµi. - Quy luËt mßn vµ lîng mßn híng kÝnh cña ®¸ mµi theo chÕ ®é c¾t sd, t vµ thêi gian mµi.

100

Ch¬ng 3. X©y dùng hÖ thèng thÝ nghiÖm 3.1. Lùa chän m« h×nh thÝ nghiÖm Nh ®· tr×nh bµy ë trªn, mµi lµ mét qu¸ tr×nh phøc t¹p, c¸c th«ng sè ®Çu vµo cña qu¸ tr×nh mµi ®Òu ¶nh hëng ®Õn kÕt qu¶ mµi. Do ®ã, thùc nghiÖm lµ mét trong c¸c biÖn ph¸p hiÖu qu¶ ®Ó x¸c ®Þnh chÝnh x¸c c¸c th«ng sè mµi trong qu¸ tr×nh mµi. ViÖc x©y dùng hÖ thèng thÝ nghiÖm ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu kü thuËt cã vai trß rÊt lín trong c«ng t¸c nghiªn cøu khoa häc. Mét hÖ thèng thÝ nghiÖm cÇn ®¶m c¸c yªu cÇu: - §¸p øng ®îc c¸c yªu cÇu lý thuyÕt cÇn nghiªn cøu. - §¶m b¶o ®é chÝnh x¸c, ®é tin cËy vµ ®é æn ®Þnh. - §¶m b¶o viÖc thu thËp, lu tr÷ vµ xö lý c¸c sè liÖu thÝ nghiÖm thuËn lîi - §¶m b¶o tÝnh kh¶ thi vµ tÝnh kinh tÕ. §Ó nghiªn cøu ¶nh hëng cña c¸c yÕu tè, ta x©y dùng bµi to¸n ®¸nh gi¸ ®ång thêi b»ng nhiÒu chØ tiªu biÕn ®æi theo

101 thêi gian vµ chÕ ®é c¾t sd, t: lùc c¾t ph¸p tuyÕn Py; lùc c¾t tiÕp tuyÕn Pz; tuæi bÒn cña ®¸ mµi T; ®é nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt Ra. HÖ thèng thÝ nghiÖm ph¶i ®¶m b¶o ®îc viÖc thùc hiÖn c¸c bíc thÝ nghiÖm theo thiÕt kÕ vµ ph¶i ®o ®îc ®ång thêi nhiÒu th«ng sè trong mét lÇn thÝ nghiÖm. Néi dung cña ch¬ng nµy gåm c¸c vÊn ®Ò sau: - X©y dùng m« h×nh hÖ thèng thÝ nghiÖm - ThiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ kÕt nèi hÖ thèng ®o lùc c¾t 2 thµnh phÇn trªn m¸y mµi trßn ngoµi. - ThiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ kÕt nèi hÖ thèng ®o mßn ®¸ trªn m¸y mµi trßn ngoµi b»ng ph¬ng ph¸p ®o Laze. - KÕt nèi vµ thö nghiÖm c¸c hÖ thèng ®o gåm: HÖ thèng ®o lùc c¾t, hÖ thèng ®o mßn ®¸ vµ ®o nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt. 3.1.1. M« h×nh thÝ nghiÖm ®o lùc Mét trong nh÷ng ph¬ng ph¸p ®o lùc c¾t ®îc sö dông réng r·i hiÖn nay lµ dïng c¸c c¶m biÕn cã g¾n c¸c tenzo ®iÖn trë trªn nh÷ng phÇn tö ®µn håi cã c¸c h×nh d¹ng kh¸c nhau. Th«ng qua viÖc ®o biÕn d¹ng cña c¸c phÇn tõ ®µn håi b»ng cÇu ®o ®iÖn trë mµ ta x¸c ®Þnh ®îc trÞ sè cña lùc. §Ó ®o lùc c¾t khi mµi trßn ngoµi ta sö dông s¬ ®å nh h×nh 3.1. Chi tiÕt gia c«ng 2 ®îc g¸ trªn hai mòi t©m 3 (®ãng vai trß lµ phÇn tö ®µn håi). Víi s¬ ®å thÝ nghiÖm nµy sö dông c¸c phÇn mÒm chuyªn dông ®Ó tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm c¸c phÇn tö cña hÖ thèng, ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c 1

4

2

n®

3

nct

Py Pz

3

102 vµ ®é tin cËy cao, kh¸c so víi mét sè c«ng tr×nh ®· nghiªn cøu tríc ®©y ph¶i tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm b»ng tay. H×nh 3.1. M« h×nh thÝ nghiÖm ®o lùc 1 - §¸ mµi; 2 - Chi tiÕt gia c«ng; 3 - Mòi t©m cã g¾n c¶m biÕn; 4 - Tèc truyÒn m« men 3.1.2. M« h×nh thÝ nghiÖm ®o mßn Ph¬ng ph¸p ®o lîng mßn híng kÝnh cña ®¸ mµi ®îc sö dông ®Çu ®o laze ZX-LD30V cña h·ng OMRON chÕ t¹o theo nguyªn lý ®o ph¶n x¹, ®é ph©n gi¶i 0.00025 mm. B¶n chÊt cña ph¬ng ph¸p lµ phÐp ®o kho¶ng c¸ch tõ ®Çu ®o ®Õn bÒ mÆt cña ®¸ mµi. * §Æc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p: Ph¬ng ph¸p ®o lîng mßn cña ®¸ b»ng ®Çu ®o laze cã nhiÒu u ®iÓm nh: ®¬n gi¶n, dÔ sö dông, ®é chÝnh x¸c cao. §iÒu kiÖn ®Æt ra ®èi víi ph¬ng ph¸p ®o nµy lµ: t¹i thêi ®iÓm ®o kh«ng cã tíi nguéi. 3.1.3. C¸c trang thiÕt bÞ thÝ nghiÖm kh¸c * M¸y: M¸y mµi trßn ngoµi: GU-20.25A SHIGIYA - §êng kÝnh lín nhÊt cña chi tiÕt gia c«ng:

100 mm

- ChiÒu dµi lín nhÊt cña chi tiÕt gia c«ng:

250 mm

- C«n moãc ô tríc vµ ô sau: - KÝch thíc ®¸:

No 2. 305 x50x127

- Tèc ®é quay trôc ®¸:

2000 v/ph

- Tèc ®é quay chi tiÕt:

97 v/ph

- Tèc ®é dÞch chuyÓn cña bµn m¸y:

V« cÊp tõ

0,1- 5

m/ph - DÞch chuyÓn cña ô ®¸ sau mçi v¹ch chia: 0,005 mm/v¹ch

103 - C«ng suÊt ®éng c¬ ®¸: 2,2 KW * §¸ mµi: Sö dông ®¸ mµi Nga ký hiÖu: €K25CM2, kÝch thíc cña ®¸ 305x50x127 * Dông cô söa ®¸: §Çu söa ®¸ kim c¬ng lo¹i 1 h¹t cã kÝch thíc: 12x40 * Chi tiÕt gia c«ng: - VËt liÖu chi tiÕt: ThÐp 45 cña Nga chÕ t¹o, t«i cøng 45- 47 HRC. * Ph¬ng ph¸p mµi: mµi cã t©m ch¹y dao däc - ChÕ ®é c¾t: V = 32 m/s; nct= 97 v/ph; Sd = 0,3 – 0,5 m/ph; t = 0,005 – 0,02 mm;

H×nh 3.2. MÉu ph«i thÝ nghiÖm

104

H×nh 3.3. M¸y mµi trßn ngoµi GU-20.25A SHIGIYA * ThiÕt bÞ ®o nh¸m: M¸y ®o ®é nh¸m: SJ 402-Mitutoyo (h×nh 3.4) - HiÓn thÞ LCD. Tiªu chuÈn DIN, ISO, JIS, ANSI

105 H×nh 3.4. M¸y ®o ®é nh¸m SJ 402-Mitutoyo - Th«ng sè ®o ®îc: Ra, Rz, Rt, Rq... - §é ph©n gi¶i: 0,032 µ m - Bé chuyÓn ®æi A/D: RS - 232 - PhÇn mÒm ®iÒu khiÓn vµ xö lý sè liÖu: MSTATw324.0 - ThiÕt bÞ hiÓn thÞ: m¸y tÝnh, m¸y in. 3. 2. ThiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ kÕt nèi hÖ thèng ®o lùc c¾t 3.2.1. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña hÖ thèng - Bé c¶m biÕn: Gåm cã 2 mòi t©m ®ãng vai trß lµ phÇn tö ®µn håi trªn ®ã cã d¸n c¸c tenzo ®iÖn trë (Gäi t¾t lµ lùc kÕ) h×nh 3.5. x A

φ1

20+_ 0,1

31,2

y

φ8

60°

N02

6

20+_0,1

A

150

H×nh 3.5. CÊu tróc th©n c¶m biÕn vµ phÇn tö biÕn d¹ng. Mét sè th«ng sè kü thuËt cña th©n c¶m biÕn vµ phÇn tö biÕn d¹ng: - VËt liÖu chÕ t¹o thÐp 40X, t«i c¶i thiÖn ®¹t 20-25 HRC - §é kh«ng ®ång t©m ≤ 0,02/L - C¸c kÝch thíc c¬ b¶n chän nh h×nh 3.8. - ChuyÓn vÞ lín nhÊt t¹i ®Çu mòi t©m Ymax =2,3 µ m

106

- §é cøng Cy = 24,68 N/µ m - Bé khuyÕch ®¹i Card DBK16 (Mü) + Sè kªnh ®o: 2 kªnh t¬ng thÝch víi hÖ Daqbook 216 + §é khuyÕch ®¹i x100 ®Õn x1200 + KiÓu khuyÕch ®¹i: c¶ cÇu, 1/2 cÇu vµ 1/4 cÇu + Trë kh¸ng ®Çu vµo; 100MΩ + Nguån ®iÖn kÝch thÝch: 12VDC, 50 mA/kªnh - Bé chuyÓn ®æi ADC: Bé vi ®iÒu khiÓn MSC-51 ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña bé chuyÓn ®æi t¬ng tù – sè. (H×nh 3.6)

H×nh 3.6. S¬ ®å chøc n¨ng bé chuyÓn ®æi t¬ng tù – sè (ADC) + KÕt nèi víi m¸y tÝnh x¸ch tay, m¸y PC qua cæng song song hoÆc víi PC-Card. + TÝn hiÖu vµo t¬ng tù + Bé chuyÓn ®æi ADC 100kHz, ®é ph©n gi¶i 32 bit, ®é chÝnh x¸c ± 0,025FS + Tèc ®é lÊy mÉu 106 mÉu/s + M«i trêng lµm viÖc 00 ®Õn 500C - ThiÕt bÞ hiÓn thÞ: M¸y tÝnh, m¸y in - PhÇn mÒm ®iÒu khiÓn vµ xö lý th«ng tin: Sö dông phÇn mÒm DASYlab7.0 – 32 bit cña h·ng IOtech cã chøc n¨ng

107 ®o lêng, ®iÒu khiÓn, ph©n tÝch, ghi sè liÖu vµ thiÕt kÕ m« pháng qu¸ tr×nh ®o. 3.2.2. ThiÕt kÕ, chÕ t¹o lùc kÕ §Ó ®o lùc c¾t khi gia c«ng trªn m¸y mµi trßn ngoµi, ta sö dông 2 mòi t©m lµm phÇn tö ®µn håi trªn ®ã cã d¸n c¸c tenzo ®iÖn trë. Nguyªn lý ®o: Trong qu¸ tr×nh mµi, c¸c thµnh phÇn lùc c¾t cÇn ®o (lùc ph¸p tuyÕn Py, lùc tiÕp tuyÕn Pz) th«ng qua chi tiÕt gia c«ng 2 lµm biÕn d¹ng mòi t©m 3 (h×nh 3.1). BiÕn d¹ng nµy sÏ lµm thay ®æi ®iÖn trë cña c¸c tenzo ®îc d¸n trªn hai mòi t©m (h×nh 3.5), do ®ã sÏ lµm thay ®æi dßng ®iÖn qua tenzo. Sù thay ®æi dßng ®iÖn nµy ®îc lÊy lµm tÝn hiÖu ®o. §é lín cùc ®¹i cña c¸c lùc cÇn ®o trong qu¸ tr×nh mµi tinh theo tÝnh to¸n lý thuyÕt trªn m¸y mµi GU-20.25A nh sau: - Lùc tiÕp tuyÕn: PZmax = 60 N dïng ®Ó x¸c ®Þnh c«ng suÊt khi mµi; - Lùc xuyªn t©m: Pymax = 100 N vu«ng gãc víi bÒ mÆt lµm viÖc. Sö dông phÇn mÒm ANSYS ®Ó kiÓm nghiÖm chuyÓn vÞ cña phÇn tö biÕn d¹ng (H×nh 3.7). KÕt qu¶ kiÓm nghiÖm chuyÓn vÞ Ymax = 1,1µ m

108

H×nh 3.7. KiÓm nghiÖm chuyÓn vÞ cña phÇn tö biÕn d¹ng sö dông phÇn mÒm ANSYS Trong khi mµi ph«i ®îc g¸ lªn hai mòi t©m, hai mòi t©m l¾p chÆt víi th©n c¶m biÕn v× vËy kÕt cÊu cña th©n c¶m biÕn ph¶i ®ñ ®é cøng v÷ng ®Ó trong qu¸ tr×nh mµi kh«ng lµm ¶nh hëng ®Õn ®é chÝnh x¸c cña s¶n phÈm vµ ®ång thêi ph¶i ®ñ ®é nh¹y ®Ó ®o ®îc hai thµnh phÇn lùc Py, Pz do ®¸ mµi t¸c dông lªn ph«i nh trªn h×nh 3.1. Tõ nh÷ng yªu cÇu trªn c¶m biÕn ®îc thiÕt kÕ gåm hai phÇn chÝnh lµ: th©n c¶m biÕn vµ mòi t©m. Ngoµi ra cßn cã vá bao bªn ngoµi ®Ó qu¸ tr×nh lµm viÖc c¶m biÕn kh«ng bÞ ¶nh hëng bëi dung dÞch tíi nguéi vµ phoi khi mµi. Qu¸ tr×nh tÝnh to¸n kÝch thíc, ®é bÒn cña phÇn tö ®µn håi ph¶i gi¶i quyÕt hai vÊn ®Ò c¬ b¶n ®ã lµ: ®¶m b¶o ®ñ ®é cøng v÷ng vµ ®é biÕn d¹ng cña th©n c¶m biÕn. Trong trêng hîp nµy phÇn tö c¶m biÕn tem biÕn d¹ng sö dông tæ hîp

109 c¸c biÕn d¹ng chÞu uèn. §Ó ®¶m b¶o ®é nh¹y cña c¶m biÕn vµ kh«ng gian ®Ó ®Êu d©y, phÝa gi÷a th©n c¶m biÕn ®îc khoan rçng. ViÖc tÝnh to¸n ®é nh¹y vµ thiÕt lËp m¹ch cÇu c¶m biÕn cña phÇn tö biÕn d¹ng sö dông phÇn mÒm tÝnh to¸n chuyªn dông cho c¸c c¶m biÕn tem biÕn d¹ng Transcalc cña h·ng KYOWA (h×nh 3.8 ÷ h×nh 3.11)

H×nh 3.8. TÝnh to¸n ®é nh¹y vµ thiÕt lËp m¹ch cÇu c¶m biÕn ®o lùc theo ph¬ng Y sö dông phÇn mÒm Transcalc 1.11

110

H×nh 3.9. KiÓm nghiÖm ®é nh¹y cña c¶m biÕn theo ph¬ng Y

111 H×nh 3.10. TÝnh to¸n ®é nh¹y vµ thiÕt lËp m¹ch cÇu c¶m biÕn ®o lùc theo ph¬ng Z sö dông phÇn mÒm Transcalc 1.11

H×nh 3.11. KiÓm nghiÖm ®é nh¹y cña c¶m biÕn theo ph¬ng Z Tuy nhiªn, ®Ó cã ®îc mét c¶m biÕn ®o æn ®Þnh vµ tuyÕn tÝnh trong miÒn lµm viÖc cÇn thiÕt ph¶i cã nh÷ng biÖn ph¸p b»ng thùc nghiÖm vµ kinh nghiÖm thùc tÕ trong chÕ t¹o c¶m biÕn ®o. 3.2.3. ThiÕt lËp c¸c m¹ch cÇu c¶m biÕn vµ chän vÞ trÝ d¸n tem M¹ch cÇu c¶m biÕn cã thÓ chøa mét, hai, bèn tem ®iÖn trë hoÆc nhiÒu h¬n tuú thuéc vµo ®é lín cña lùc cÇn ®o, ®é chÝnh x¸c mong muèn vµ ¶nh hëng cña c¸c t¸c ®éng bªn ngoµi.

112 ChiÒu biÕn d¹ng cña c¸c tem phô thuéc vµo kÕt cÊu cña phÇn tö biÕn d¹ng vµ vÞ trÝ d¸n tem. C¸c tem biÕn d¹ng cña c¶m biÕn ®îc s¾p xÕp trªn phÇn tö biÕn d¹ng, trong ®ã bèn tem ®iÖn trë võa ®ãng vai trß lµ tem ®o võa cã t¸c dông tù bï trõ nhiÖt (h×nh 3.12). Trong m¹ch cÇu nµy, v× c¸c tem ®· ®îc chän lµ ®ång nhÊt cho nªn: R1 = R2 = R3 = R4 = Rg, trong ®ã, Rg lµ gi¸ trÞ ®iÖn trë cña tem [1] R1 R2

Ura

R4 R3

UN

H×nh 3.12. M¹ch cÇu ®iÖn trë víi bèn tem võa ®o võa tù bï trõ nhiÖt NÕu nh ®iÒu kiÖn lý tëng cña cÇu ®îc tho¶ m·n R1. R3 = R2. R4, nghÜa lµ ®iÖn ¸p ra cña cÇu b»ng kh«ng (Ura = 0). Chªnh lÖch ®iÖn ¸p ra cña cÇu ∆ Ura cã thÓ viÕt theo biÓu thøc sau: ∆U ra =

U ra ( ∆Rg1 − ∆Rg 2 + ∆Rg 3 − ∆R g 4 )(1 − n ) 4Rg

[1]

(3.1) Trong ®ã (1 - n) lµ hÖ sè phi tuyÕn, víi n lµ sè phi tuyÕn. Trong thùc tÕ gi¸ trÞ nµy cã thÓ rÊt bÐ song nã vÉn lu«n tån t¹i, do ®ã g©y khã kh¨n trong viÖc thao t¸c c¨n chØnh cÇu. Tuy nhiªn, b»ng nh÷ng gi¶i ph¸p thùc nghiÖm ta

113 cã thÓ khèng chÕ cÇu c¶m biÕn lµm viÖc ë nh÷ng ®o¹n tuyÕn tÝnh mong muèn. Khi cã lùc PY t¸c ®éng vµo phÇn tö biÕn d¹ng chÞu uèn (®ång thêi còng chÝnh lµ th©n c¶m biÕn), c¸c ®iÖn trë tem R2, R4 t¨ng cßn R1, R3 gi¶m. §iÖn ¸p Ura t¨ng tû lÖ víi lùc t¸c dông vµo phÇn tö biÕn d¹ng Ura = KY.PY, trong ®ã PY lµ lùc t¸c dông vµo phÇn tö biÕn d¹ng theo ph¬ng Y, KY lµ hÖ sè tû lÖ. HÖ sè tû lÖ KY phô thuéc vµo ®iÖn ¸p nu«i c¶m biÕn, ®é nh¹y cña tem ®iÖn trë vµ kÕt cÊu phÇn tö biÕn d¹ng. Khi cã lùc PZ t¸c ®éng vµo c¶m biÕn, trªn m¹ch cÇu c¶m biÕn ®o lùc PZ còng x¶y ra hiÖn tîng t¬ng tù nh trêng hîp PY t¸c ®éng. C¸c vÞ trÝ d¸n tem trªn phÇn tö biÕn d¹ng ®îc thÓ hiÖn trªn h×nh 3.13. TÊt c¶ c¸c tem ®iÖn trë ®îc d¸n trªn 2 phÇn tö biÕn d¹ng sao cho c¸c tem biÕn d¹ng d¬ng (+) ®îc d¸n cïng mét phÝa vµ c¸c tem biÕn d¹ng ©m (-) ®îc d¸n ë phÝa ®èi diÖn qua t©m cña phÇn tö biÕn d¹ng chÞu uèn.

R1

R2

R4

R3 H×nh 3.13. VÞ trÝ d¸n tem trªn th©n c¶m biÕn

114 3.2.4. ThiÕt kÕ thiÕt bÞ xö lý tÝn hiÖu cho c¶m biÕn Do bé c¶m biÕn ph¶i ®¶m b¶o ®é cøng v÷ng nªn c¸c c¶m biÕn ®îc chÕ t¹o cã ®é nh¹y nhá 1mv/v. Tõ ®ã thiÕt bÞ xö lý tÝn hiÖu ®îc thiÕt kÕ, chÕ t¹o cÇn ph¶i cã hÖ sè khuÕch ®¹i t¬ng ®èi lín. Bªn c¹nh ®ã trong khi lµm viÖc kh«ng thÓ tr¸nh khái c¸c lo¹i nhiÔu lµm mÊt æn ®Þnh hÖ thèng ®o nªn kh¶ n¨ng läc nhiÔu cña thiÕt bÞ còng ph¶i lu«n ®îc quan t©m. Tõ ®ã thiÕt bÞ xö lý tÝn hiÖu bao gåm nh÷ng phÇn c¬ b¶n

nh trªn h×nh 3.14. H×nh 3.14. S¬ ®å chøc n¨ng thiÕt bÞ thu thËp tÝn hiÖu tõ c¶m biÕn ThiÕt bÞ xö lý tÝn hiÖu hai kªnh sö dông trong hÖ thèng ®o lùc trªn m¸y mµi trßn ®îc chÕ t¹o nhê øng dông vi m¹ch khuÕch ®¹i chuyªn dông cho c¸c c¶m biÕn ®o cña h·ng RS . Khi sö dông vi m¹ch nµy th× c¸c yªu cÇu vÒ tÝnh æn ®Þnh, hÖ sè khuÕch ®¹i còng nh c¸c yªu cÇu vÒ chèng nhiÔu ®îc ®¶m b¶o [1].

115 3.2.5. KÕt nèi hÖ thèng ®o lùc TÝn hiÖu ra tõ bé c¶m biÕn ®îc ®a vµo bé khuyÕch ®¹i vµ xö lý tÝn hiÖu Card DBK16. TÝn hiÖu t¬ng tù ra tõ bé xö lý tÝn hiÖu DBK16 ®îc ®a vµo bé chuyÓn ®æi A/D Daqbook 216 vµ ®îc hiÓn thÞ trªn m¸y tÝnh c¸ nh©n vµ m¸y in. §Ó thùc hiÖn ph¬ng ph¸p ®o, sö dông phÇn mÒm ®iÒu khiÓn vµ xö lý tÝn hiÖu ®o DASYlab 7.0 thiÕt kÕ ®îc hÖ thèng ®o lêng tù ®éng vµ ghi d÷ liÖu nh h×nh 3.15.

H×nh 3.15. HÖ thèng ®o lùc ghi d÷ liÖu tù ®éng trªn m¸y tÝnh

116

H×nh 3.16. ¶nh hÖ thèng ®o lùc hai thµnh phÇn ttrªn m¸y mµi trßn ngoµi 3.2.6. Thö nghiÖm hÖ thèng ®o lùc. -Bíc1: Söa ®¸ b»ng ®Çu söa kim c¬ng theo chÕ ®é sau: - n® = 2000 v/ph - Ss® = 1 m/ph - ts® = 0,015 mm -Bíc 2: TiÕn hµnh mµi trßn ngoµi ch¹y dao däc víi chÕ ®é mµi sau: - Tèc ®é quay trôc ®¸: n® = 2000 v/ph - Tèc ®é quay ph«i: nct = 97 v/ph - ChiÒu s©u c¾t: t = 0,05 mm

117 - Bíc tiÕn däc: Sd = 0,5 m/ph KÕt qu¶ ®o mét hµnh tr×nh khi mµi ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 3.17. C¸c th«ng sè ®o ®îc gåm c¸c thµnh phÇn lùc Py, Pz. Trªn ®å thÞ, trôc hoµnh lµ thêi gian mµi (s), trôc tung lµ lùc c¾t (N).

H×nh 3.17. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm ®o lùc khi mµi mét hµnh tr×nh trªn m¸y mµi trßn ngoµi Qua ®å thÞ ta thÊy quy luËt biÕn ®æi lùc c¾t khi mµi trßn ngoµi phô thuéc thêi gian, kÕt qu¶ lµ hoµn toµn phï hîp víi lý thuyÕt.

118 Thêi gian ®Çu, ®¸ cha c¾t c¸c thµnh phÇn lùc b»ng kh«ng. Thêi gian tiÕp theo ®¸ ¨n vµo chi tiÕt, do chiÒu dµi tiÕp xóc gi÷a ®¸ vµ bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng t¨ng dÇn nªn lùc c¾t t¨ng dÇn cho ®Õn khi toµn bé chiÒu réng ®¸ tiÕp xóc bÒ mÆt gia c«ng th× lùc c¾t t¨ng lín nhÊt. Qóa tr×nh ®¸ ®i ra khái chi tiÕt, chiÒu dµi tiÕp xóc gi÷a ®¸ vµ chi tiÕt gi¶m lùc c¾t gi¶m dÇn cho ®Õn khi ®¸ ra khái chi tiÕt th× lùc c¾t b»ng kh«ng. 3.3. ThiÕt kÕ, chÕ t¹o, kÕt nèi hÖ thèng ®o mßn 3.3.1. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña hÖ thèng * §Çu ®o Lazer ZX- LD30V - Kho¶ng c¸ch c¶m nhËn cña ®Çu ®o : 30 ± 2 mm - §é ph©n gi¶i:

0,25 µ m

- Tèc ®é ®äc:

150 µ s

- DiÖn tÝch chïm tia t¹i c¸c ®iÓm: L

2

30

32

(mm) X

8 6

30

12

(µ m) Y

0 5

40

0 90

(µ m) 0 - PhÇn mÒm Smartmonitor.ver2.0 * PhÇn truyÒn ®éng ®Çu ®o: - Bé truyÒn vÝt me ®ai èc tx = 1,5 mm g¾n víi ®Çu ®o thùc hiÖn chuyÓn ®éng theo ph¬ng híng kÝnh ®Ó ®iÒu

119 chØnh kho¶ng c¸ch tõ ®Çu ®o ®Õn bÒ mÆt ®¸ cho phÐp 28-32 mm - Bé truyÒn vÝt me ®ai èc tx = 1,5 mm g¾n víi ®Çu ®o thùc hiÖn chuyÓn ®éng theo ph¬ng däc trôc ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ ®o theo bÒ réng ®¸. 3.3.2. Nguyªn lý ®o: §Çu ®o laze ZX-LD30V ®îc chÕ t¹o theo nguyªn lý ®o ph¶n x¹. §Çu ®o cã mét sensor ph¸t ra tia laze vµ mét sensor thu nhËn tia laze ph¶n x¹ l¹i tõ bÒ mÆt vËt ®o, th«ng qua bé Ampliphier sÏ tÝnh to¸n vµ ®a ra kÕt qu¶ ®o lµ kho¶ng c¸ch vu«ng gãc tõ bÒ mÆt vËt ®o tíi bÒ mÆt ®Çu ®o. Lo¹i ®Çu ®o nµy thùc hiÖn ®îc khi kho¶ng c¸ch tõ bÒ mÆt cÇn ®o tíi bÒ mÆt ®Çu ®o tõ 28 – 32 mm, cã thÓ ph¸t hiÖn ®îc nh÷ng sai kh¸c vÒ kho¶ng c¸ch 0,25µ m. §Çu ®o lazer ZX-LD30V ®îc g¸ lªn bé dÞch chuyÓn theo 2 ph¬ng híng kÝnh vµ däc trôc ®¸ b»ng c¸c bé truyÒn vÝt me ®ai èc tx = 1,5 mm. TÝn hiÖu ra tõ ®Çu ®o ®îc ®a vµo bé khuyÕch ®¹i Ampliphier, ®a vµo m¸y tÝnh qua cæng Com. KÕt nèi hÖ thèng nh h×nh 3.18. Sö dông phÇn mÒm ®iÒu khiÓn vµ xö lý tÝn hiÖu ®o Smart Monitor. KÕt qu¶ ®o thu ®îc qua phÇn mÒm Smart Monitor lµ b¶ng d÷ liÖu excel díi d¹ng file excel.csv. D÷ liÖu nµy gåm nhiÒu cét vµ nhiÒu th«ng sè kh¸c nhau nh: thêi gian lÊy mÉu, tÝn hiÖu PASS, LOW hay HIGH, nhng ®Ó dùng l¹i bÒ mÆt cña ®¸ mµi vµ ®a ra c¸c th«ng sè kü thuËt th× ta chØ cÇn quan t©m ®Õn cét gi¸ trÞ ®o, cét

120 gi¸ trÞ nµy ®îc t¸ch ra vµ lu tr÷ díi tªn file test.txt. §Ó xö lý sè liÖu ta sö dông phÇn mÒm Matlab.

H×nh 3.18. S¬ ®å nguyªn lý ®o mßn b»ng ®Çu ®o laze trªn m¸y mµi trßn

121 H×nh 3.19. §Çu thu ph¸t tÝn hiÖu laze LD-ZX30V vµ bé khuyÕch ®¹i Ampliphier

H×nh 3.20. Giao diÖn phÇn mÒm Smart Monitor 3.3.3. KÕt nèi, thö nghiÖm hÖ thèng ®o mßn §o lîng mßn ®¸ sau mçi hµnh tr×nh mµi. -Bíc1: Söa ®¸ b»ng ®Çu söa kim c¬ng theo chÕ ®é sau: - n® = 2000 v/ph - Ss® = 1 m/ph - ts® = 0,015 mm -Bíc 2: TiÕn hµnh ®o mßn ®¸ vµ xö lý sè liÖu

122 - Thùc hiÖn ®o trªn mét vßng chu vi cña ®¸ sau khi söa ®¸. - Tèc ®é quay ®¸: n®=2000 v/ph - Xö lý kÕt qu¶ ®o trªn phÇn mÒm Matlab. -Bíc 3: TiÕn hµnh mµi trßn ngoµi ch¹y dao däc víi chÕ ®é mµi sau: - Tèc ®é quay trôc ®¸: n® = 2000 v/ph - Tèc ®é quay ph«i: nct = 97 v/ph - ChiÒu s©u c¾t : t = 0,05 mm - Bíc tiÕn däc: Sd = 0,5 m/ph Thùc hiÖn bíc 2 vµ bíc 3 n¨m lÇn ®Ó ®o lîng mßn ®¸, sau mçi bíc tiÕn ngang t = 0,05mm (mµi hÕt hoa löa) ta dõng l¹i ®Ó ®o lîng mßn ®¸. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm thu ®îc sau khi xö lý nh b¶ng 3.1 B¶ng 3.1. KÕt qu¶ ®o mßn ®¸ sau mçi hµnh tr×nh TT

Kho¶ng c¸ch

Lîng mßn sau

Lîng mßn tæng

hµnh

trung b×nh (mm)

mçi hµnh

céng sau mçi

tr×nh mµi

hµnh tr×nh mµi

0 0,0025 0,0008 0,0012 0,0014 0,0008

U (mm) 0 0,0025 0,0033 0,0045 0,0059 0,0067

tr×nh mµi Sn0 Sn1 Sn2 Sn3 Sn4 Sn5

30,0024 30,0049 30,0057 30,0069 30,0083 30,0091

123

H×nh 3.21. ¶nh thiÕt bÞ ®o mßn trªn m¸y mµi trßn ngoµi 3.4. KÕt luËn - §· thiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ kÕt nèi ®îc hÖ thèng ®o lîng mßn cña ®¸ ®¸p øng ®îc yªu cÇu ®Æt ra cña vÊn ®Ò cÇn nghiªn cøu. - ThiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ kÕt nèi ®îc hÖ thèng ®o lùc 2 thµnh phÇn: lùc híng kÝnh Py, lùc tiÕp tuyÕn Pz trªn m¸y mµi trßn ngoµi ®¸p øng ®îc yªu cÇu ®Æt ra cña vÊn ®Ò cÇn nghiªn cøu. - C¸c hÖ thèng lµm viÖc æn ®Þnh, ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c. - Sö dông c¸c phÇn mÒm tin häc trong c«ng viÖc ®o lêng, lu tr÷ vµ xö lý sè liÖu thùc nghiÖm. - C¸c hÖ thèng thÝ nghiÖm ®o mßn ®¸, ®o lùc ®îc sö dông trong viÖc nghiªn cøu thùc nghiÖm x¸c ®Þnh ¶nh hëng cña mßn ®¸, lùc mµi ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng,

124 c¸c chØ tiªu nµy rÊt quan träng vµ lµ tiÒn ®Ò ®Ó ®iÒu khiÓn thÝch nghi qu¸ tr×nh mµi.

Ch¬ng 4 - Nghiªn cøu thùc nghiÖm vµ xö lý kÕt qu¶ 4.1. X¸c ®Þnh c¸c biÕn thùc nghiÖm C¨n cø vµo c¸c nghiªn cøu tríc ®©y vÒ mµi vµ c¬ së lý thuyÕt ®· tr×nh bµy ë trªn, dù ®o¸n r»ng, c¸c quan hÖ T = f (sd, t ); P = f (sd, t ); Ra = f (sd, t ) ®îc m« t¶ bëi m« h×nh to¸n häc:

f(sd,t) = k.sda.tb

(4.1)

TuyÕn tÝnh ho¸ ph¬ng tr×nh phi tuyÕn b»ng c¸ch logarit c¬ sè e hai vÕ cña ph¬ng tr×nh ta cã: ln(f(sd,t)) = lnk + alnsd + blnt §Æt:

y =ln(f(sd,t)) ; a0 =lnk ; a1 = a ; a2 = b ; x1 = lnsd ; x2=

lnt Do ®ã: y =a0 + a1x1 + b1x2 (4.2) Chän miÒn nghiªn cøu thùc nghiÖm lµ: Sdmax = 0,5 m/ph;

tmax = 0,02 mm

Sdmin = 0,3 m/ph;

tmin = 0,005 mm

Chän biÕn thùc nghiÖm vµ m· ho¸ x1max = 1

<=>

sdmax = 0,5 ;

x 2max = 1

x1min = -1 <=>

sdmin = 0,3 ;

x 2min = -1 <=>

<=>

tmax = 0,02 tmin = 0,005

125 x10 = 0

<=>

sd0 = 0,38;

x20 = 0 <=>

t0

= 0,01 Víi thùc nghiÖm cã hai biÕn ®Çu vµo, lµm thÝ nghiÖm víi 4 thÝ nghiÖm t¹i c¸c ®Ønh vµ hai thÝ nghiÖm ë trung t©m ta cã ®îc b¶ng quy ho¹ch thùc nghiÖm sau: B¶ng 4.1. B¶ng quy ho¹ch thùc nghiÖm §iÓm thÝ nghiÖm

BiÕn m· ho¸

BiÕn thùc nghiÖm Sd (m/ph) t(mm) 0,3 0,005

P1

x1 -1

x2 -1

P2

+1

-1

0,5

0,005

P3

-1

+1

0,3

0,02

P4

+1

+1

0,5

0,02

P5

0

0

0,38

0,01

P6

0

0

0,38

0,01

4.2. Ph¬ng ph¸p tiÕn hµnh thùc nghiÖm 4.2.1. C¸c bíc tiÕn hµnh thùc nghiÖm T¹i mçi ®iÓm thÝ nghiÖm Pi (i = 1- 4) vµ hai ®iÓm thÝ nghiÖm trung t©m øng víi mçi bé th«ng sè c«ng nghÖ Sd, t ®· x¸c ®Þnh theo s¬ ®å quy ho¹ch thùc nghiÖm

ta tiÕn

hµnh theo c¸c bíc sau: +Bíc 1: Söa ®¸ víi chÕ ®é c«ng nghÖ söa ®¸ (Ss® =1,5m/ph; ts®=0,01mm) +Bíc 2: TiÕn hµnh mµi trßn ngoµi ch¹y dao däc. Trong qu¸ tr×nh mµi cø sau 5 phót tiÕn hµnh ®o ®ång thêi c¸c ®¹i lîng gåm: lîng mßn ®¸ Um; ®é nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt Ra; lùc c¾t Pz, Py. Sè liÖu thÝ nghiÖm ®îc ghi vµ lu tr÷ trªn phÇn mÒm Excel vµ Modul Write 00 (H×nh 3.15).

126 +Bíc 3: §äc d÷ liÖu thÝ nghiÖm tõ Excel vµ tõ Modul Read 00 (h×nh 4.1). Xö lý sè liÖu thÝ nghiÖm qua phÇn mÒm Matlab.

H×nh 4.1. Ch¬ng tr×nh ®äc d÷ liÖu 4.2.2. KÕt qu¶ tiÕn hµnh thùc nghiÖm KÕt qu¶ ®o cña 6 ®iÓm thÝ nghiÖm ®îc tÝnh to¸n vµ tæng hîp trªn b¶ng 4.2 B¶ng 4.2. Sè liÖu thÝ nghiÖm Thêi gian mµi τ (phót) 1 5 Py/P Py/P Um Ra Py Pz

BiÕn m· hãa

BiÕn thùc nghiÖm

X1

X2

Sd

1

-1

-1

0,3

0,005 9,37 4,81 1,95

2

+1

-1

0,5

0,005

3

-1

+1

0,3

0,02

4

+1

+1

0,5

0,02

5

0

0

0,38

0,01

6

0

0

0,38

0,01

TT

t

Py

10,6 1 26,3 2 31,3 5 20,4 5 19,8

Pz

z

4,37 2,43 13,4 8 16,3 3 10,2 9 10,5

1,95 1,92 1,99 1,89

z

0,01 2 0,00 9 0,01 4 0,01 2 0,00 9 0,00

0,26 0 0,37 0 0,38 0 0,50 0 0,36 0 0,38

12,1 7 19,1 4 32,4 1 38,4 7 23,7 7 23,2

5,42 2,25 8,69 2,20 16,5 5 20,1 1 11,9 3 11,8

1,96 1,91 1,99 1,97

Um

Ra

0,01 3 0,01 0 0,01 6 0,01 2 0,00 9 0,01

0,16 0 0,22 0 0,30 0 0,40 0 0,26 0 0,30

127

9 BiÕn m· hãa

BiÕn thùc nghiÖm

X1

X2

Sd

1

-1

-1

2

+1

-1

3

-1

+1

4

+1

+1

5

0

0

6

0

0

TT

TT

BiÕn m· hãa

t

X2

Sd

t

1

-1

-1

0,3

0,005

2

+1

-1

0,5

3

-1

+1

0,3

4

+1

+1

0,5

5

0

0

0,38

6

0

0

0,38

Py

18,2 6 21,5 0,005 2 43,2 0,02 3 39,7 0,02 8 30,5 0,01 0 0,01

BiÕn m· hãa

BiÕn thùc nghiÖm

X1

X2

Sd

t

1

-1

-1

0,3

0,005

2

+1

-1

0,5

3

-1

+1

0,3

4

+1

+1

0,5

5

0

0

0,38

6

0

0

0,38

TT

Py

0,005

X1

9

0

4

1

0

0

Um

Ra

0,01 6 0,01 4 0,02 8 0,02 0 0,01 1 0,01 1

0,11 2 0,16 0 0,19 4 0,25 2 0,16 3 0,16 0

Thêi gian mµi τ (phót)

15,6 1 17,8 0,5 0,005 6 36,4 0,3 0,02 8 42,6 0,5 0,02 1 28,0 0,38 0,01 6 28,0 0,38 0,01 0 BiÕn thùc nghiÖm 0,3

4

Pz

24,8 4 25,5 0,005 0 48,1 0,02 2 54,8 0,02 8 36,0 0,01 5 35,9 0,01 4

z

Um

Ra

Py

0,01 0,13 17,3 6 2 2 0,01 0,19 19,4 2,28 1 0 9 0,01 0,24 41,4 2,01 6 0 3 0,01 0,32 48,8 2,04 3 0 9 0,01 0,22 26,6 2,14 0 0 5 0,01 0,20 26,3 2,05 0 0 1 Thêi gian mµi τ 20 Py/P Um Ra Py

Pz

15 Py/P z

7,10 2,20

8,14 2,13

7,83

7,96 2,45

18,1 1 20,8 4 13,1 4 13,6 4

Pz

z

0,01 0,11 19,9 7 1 7 0,01 0,13 23,1 2,48 1 2 8 0,02 0,20 46,9 2,04 0 0 8 0,02 0,24 53,1 2,08 0 0 3 0,01 0,16 34,2 2,13 3 0 4 0,01 0,15 2,16 34,0 4 0 Thêi gian mµi τ 30 Py/P Um Ra Py

20,5 2,02 5 23,5 2,08 1 12,5 2,13 4 12,5 2,10 1 (phót) 25 Py/P Pz Um z

7,37 2,48

7,99 2,50

8,68

9,05 2,56

21,1 4 19,1 1 14,3 4 14,3 31,0 8

Py

10 Py/P

Pz

z

9,64 2,58 9,90 2,58 23,6 6 27,2 5 16,5 1 16,2 1

2,03 2,01 2,18 2,22

0,01 7 0,01 1 0,02 1 0,02 0 0,02 1 0,02 0

0,10 5 0,11 1 0,23 8 0,33 0 0,22 0 0,14 0

21,7 8 26,8 4 50,2 9 54,1 8 38,1 3

22,6 2,08 1 26,0 2,04

0,01 7 0,01 1 0,02 0 0,02 0 0,02 1 0,02 0

15,5 2,20 6 15,2 2,24 1 (phót) 35 Py/P Pz Um z

8,14 2,68

10,4 0 24,6 2 26,1 5 17,3 8 17,9 38,0 4

2,58 2,04 2,01 2,19 2,12

0,02 1 0,01 9 0,02 2 0,02 1 0,02 1 0,02 0

Ra 0,10 1 0,11 2 0,22 0 0,26 0 0,19 4 0,19 0

Ra 0,13 2 0,12 0 0,31 0 0,36 0 0,24 0 0,22 0

128 4.3. Xö lý sè liÖu thÝ nghiÖm vµ th¶o luËn kÕt qu¶ 4.3.1. Xö lý sè liÖu thÝ nghiÖm ®o mßn 4.3.1.1. Ph¬ng ph¸p quy ho¹ch thùc nghiÖm Qu¸ tr×nh xö lý sè liÖu thÝ nghiÖm ®o mßn theo ph¬ng ph¸p quy ho¹ch thùc nghiÖm ®îc thùc hiÖn theo 2 bíc: +Bíc 1: T¹i mçi ®iÓm thÝ nghiÖm Pi (i = 1 - 4) vµ 2 ®iÓm trung t©m, x¸c ®Þnh quan hÖ mßn víi thêi gian, tøc lµ x¸c ®Þnh quan hÖ hµm sè: Um = f(τ ) (4.3) Tõ c¸c chØ tiªu lµ lîng mßn giíi h¹n sÏ x¸c ®Þnh ®îc tuæi bÒn cña ®¸ t¹i c¸c ®iÓm Pi. +Bíc 2: Tõ c¸c gi¸ trÞ tuæi bÒn Ti ®· x¸c ®Þnh ë bíc 1, ®a vµo s¬ ®å quy ho¹ch thùc nghiÖm ta x¸c ®Þnh ®îc quan hÖ hµm sè gi÷a tuæi bÒn T vµ chÕ ®é c«ng nghÖ mµi Sd, t: T = f(Sd,t)

(4.4)

4.3.1.2. Xö lý sè liÖu * X©y dùng hµm mßn theo thêi gian Ph¬ng tr×nh (4.3) cã d¹ng: Umi = ai.τ + bi (4.5) §Æt: yi =Umi; x = τ ; a0i = bi; a1i = ai. VËy ta cã: yi = a0i + a1i.x (4.6)

129 → NghiÖm ph¬ng tr×nh [A] = [M]-1.[X]T.[Y] Víi [M]-1 là ma trËn nghÞch ®¶o cña ma trËn [M] = [X]T.[X]; Sö dông phÇn mÒm Matlab 6.5 gi¶i ph¬ng tr×nh (4.6) ta cã kÕt qu¶ cho trong b¶ng 4.3. Thay lîng mßn giíi h¹n [Umi ] vµo ph¬ng tr×nh (4.5) ta cã tuæi bÒn cña ®¸ t¹i c¸c ®iÓm thÝ nghiÖm ( [τ ]i = Ti) cho trªn b¶ng 4.4. B¶ng 4.3. Ph¬ng tr×nh mßn theo thêi gian t¹i c¸c ®iÓm thÝ nghiÖm ChÕ ®é c«ng nghÖ BiÕn m· BiÕn thùc TT

1 2 3 4 5 6

ho¸

Hàm mßn

nghiÖm

X1

X2

-1 +1 -1 +1 0 0

-1 -1 +1 +1 0 0

Sd (m/ph) 0,3 0,5 0,3 0,5 0,38 0,38

Umi = ai.τ + bi

t (mm) 0,005 0,005 0,02 0,02 0,01 0,01

Um1 = Um2 = Um3 = Um4 = Um5 = Um6 =

0,0002.τ 0,0002.τ 0,0004.τ 0,0005.τ 0,0005.τ 0,0004.τ

+ + + + + +

0,012 0,008 0,014 0,010 0,007 0,007

B¶ng 4.4. Tuæi bÒn cña ®¸ t¹i c¸c ®iÓm thÝ nghiÖm ChÕ ®é c«ng nghÖ BiÕn BiÕn thùc m· ho¸

nghiÖm

T T

1

X1

X2

-1

-1

Sd(m/p h) 0,3

t (mm) 0,005

Lîng mßn híng kÝnh

Tuæi

Hàm mßn

giíi h¹n

bÒn cña

Umi = ai.τ + bi

[Umi]

®¸ Ti

øng víi Ti

(phót)

(mm) 0,0210

40,65

Um1 = 0,0002.τ +

130

2 3 4

+ 1 -1 + 1

-1

0,5

0,005

+1

0,3

0,02

+1

0,5

0,02

5

0

0

0,38

0,01

6

0

0

0,38

0,01

0,012 Um2 = 0,0002.τ + 0,008 Um3 = 0,0004.τ + 0,014 Um4 = 0,0005.τ + 0,010 Um5 = 0,0005.τ + 0,007 Um6 = 0,0004.τ + 0,007

0,0197

54,30

0,0207

16,92

0,0203

18,88

0,0233

32,76

0,0201

31,45

* X©y dùng hµm tuæi bÒn Ph¬ng tr×nh quan hÖ gi÷a hµm tuæi bÒn vµ c¸c biÕn sè cã d¹ng hµm mò nh ph¬ng tr×nh 4.7. T = k.Sda.tb (4.7) Logarit c¬ sè e 2 vÕ cña ph¬ng tr×nh ta cã: ln(T) =ln(k) + a.ln(Sd) + b.ln(t) (4.8) §Æt ln(T)=y; ln(Sd) = x1; ln(t)= x2; ln(k) = a0; a = a1; b = a2 ta cã y=a0+a1.x1+a2.x2 (4.9) hay ta cã ma trËn [X].[A]=[Y] VËy ta cã nghiÖm [A]=[M]-1.[X]T.[Y], víi [M]-1 là ma trËn nghÞch ®¶o cña ma trËn [M]=[X]T.[X]; Theo b¶ng 4.4, ta cã b¶ng sè liÖu tÝnh to¸n (b¶ng 4.5) nh sau: B¶ng 4.5. B¶ng Logarit cña c¸c biÕn thùc nghiÖm

131 TT X1 X2

1

-1 -1

2

+

3

1 -1

+

4

+

1 +

5

1 0

1 0

6

0

Víi

-1

0

Sd

t (mm)

T

(m/p

(phót

h) 0,3

) 40,6

Ln(Sd)

Ln(t)

Ln(T)

0,005

5 54,3

-1,203

-5,298

3,704

0,005

0 16,9

-0,693

-5,298

3,994

0,02

2 18,8

-1,203

-3,912

2,828

0,02

8 32,7

-0,693

-3,912

2,938

0,01

6 31,4

-0,967

-4,605

3,489

0,01

5

-0,967

-4,605

3,448

0,5 0,3 0,5 0,38 0,38

 1 - 1 , 2 -05 4, 2 9 8  3 ,7 0 4  1 - 0 , 6 -95 3, 2 9 8  3 ,9 9 4      1 - 1 , 2 -03 4, 9 1 2  2 ,8 2 8 ma trËn [ X ] =   , ma trËn [ Y ] =    1 - 0 , 6 -93 3, 9 1 2  2 ,9 3 8  1 - 0 , 9 -64 7, 6 0 5  3 ,4 8 9      1 - 0 , 9 -64 7, 6 0 5  3 ,4 4 8

Sö dông phÇn mÒm Matlab 6.5 gi¶i ph¬ng tr×nh (4.9)

132

 0 , 5 5 3   → ta cã nghiÖm [ A] = 0 , 3 7 9    - 0 , 6 9 7 Thay nghiÖm [A] vµo ph¬ng tr×nh (4.9) vµ biÕn ®æi → ta cã T= e0,553.S0,379.t-0,697= 1,738. S0,379.t-0,697 (4.10) * §¸nh gi¸ ®é tin cËy cña hµm håi quy thùc nghiÖm: - M« h×nh to¸n häc: Ta cã ®é tin cËy cña hµm phi tuyÕn: r =

σ

^2 2 y −σ y

σ y2

(4.11)

Trong ®ã:

σ y2 =

1 .∑ (yi − y)2 ; n − 1 i =1 n

^2

n

^ 1 σ y = . (yi − yi )2 n− 1 i = 1

∑

n: Sè thÝ nghiÖm; yi: Gi¸ trÞ cña c¸c thÝ nghiÖm; ^

yi : Gi¸ trÞ hµm håi quy thùc nghiÖm, yi

: Gi¸ trÞ trung b×nh cña c¸c thÝ nghiÖm.

133

n

Suy ra r =

n

^

∑ ( y − y) − ∑ ( y − y ) 2

i= 1

i

i

i=1

n

∑ ( y − y) i=1

2

i

2

i

(4.12) ¸p dông ®¸nh gi¸ ®é tin cËy cña ph¬ng tr×nh (4.10) ta cã b¶ng sè liÖu tÝnh to¸n nh b¶ng 4.6. Thay gi¸ trÞ tÝnh to¸n trong b¶ng (4.6) vµo ph¬ng tr×nh (4.12) ta cã: rT =

970 ,917 − 26 ,653 = 0,97 970 ,917

B¶ng 4.6. Gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña c¸c biÕn håi quy thùc nghiÖm T T 1 2 3 4 5 6

Sd X1 X2 (m/p -1 -1 + -1 1 + -1 1 + + 1 0 0

1 0 0

t (mm)

Ti

h) 0,3

0,005

40,65

0,5

0,005

54,30

0,3

0,02

16,92

0,5

0,02

18,88

0,38 0,38

0,01 0,01

32,76 31,45

Tæng Trung b×nh * §å thÞ:

194,96

^

Ti

(Ti- T )2

(Ti-

^

T i )2

44,215 66,517 12,713 475,49 53,679 0,084 4 242,39 16,824 0,010 9 185,34 20,425 2,389 5 29,835 0,070 8,550 29,835 1,090 2,605 970,91 26,653 7

32,494

t

t(mm) (mm)

134

H×nh 4.2. §å thÞ quan hÖ tuæi bÒn víi chÕ ®é c«ng nghÖ mµi 4.3.1.3. Th¶o luËn kÕt qu¶. Tõ ph¬ng tr×nh (4.10) vµ ®å thÞ h×nh 4.2 ta cã mét sè nhËn xÐt: - §¸ mµi lµ mét lo¹i dông cô c¾t phøc t¹p, qu¸ tr×nh mßn ®¸ gièng quy luËt mßn cña c¸c lo¹i dông cô c¾t TiÖn, Phay - T¹i mçii ®iÓm thÝ nghiÖm, x©y dùng ®îc hµm mßn cña ®¸ mµi Umi theo tthêi gian vµ x¸c ®Þnh ®îc tuæi bÒn Ti cña ®¸ mµi.. - T¹i thêi ®iÓm mµi ® ®îc îc 1-2 phót sau au mçi lÇn söa ®¸ lîng mßn ®¸ lµ lín nhÊt. Tèc ®é mßn ®¸ phô thuéc vµo chÕ ®é c¾t sd,t, khi t¨ng sd,t th× mßn ®¸ t¨ng. - Khi thay ®æi chÕ ®é c«ng nghÖ mµi Sd,tt t¹i c¸c ®iÓm thÝ nghiÖm tuæi bÒn n cña ®¸ còng thay ®æi. NÕu t¨ng sd,tt th×

135 tuæi bÒn cña ®¸ gi¶m vµ ng ngîc îc l¹i, tuy nhiªn ¶nh h hëng ëng cña chiÒu s©u c¾t t lín h¬n llîng îng tiÕn dao däc sd . - Tuæi bÒn cña ®¸ mµi cã mèi quan hÖ víi ® ®êng êng mßn vµ tæng llîng îng mßn ®¸. T¹i c¸c ®iÓm thÝ nghiÖm chÕ ®é mµi kh¸c nhau th× tuæi bÒn kh¸c nhau, nh nhng ng tæng llîng îng mßn ®¸ gÇn b»ng nhau. §©y còng lµ c¬ së nghiªn cøu ®Ó ®iÒu khiÓn tù ®éng qu¸ tr×nh söa ®¸ mµi. 4.3.2. Xö lý sè liÖu thÝ nghiÖm ®o lùc 4.3.2.1. Ph¬ng ph¸p quy ho¹ch thùc nghiÖm Qu¸ tr×nh xö lý sè liÖu thÝ nghiÖm ®o lùc theo ph¬ng ph¸p quy ho¹ch thùc nghiÖm ®îc thùc hiÖn theo 2 bíc: +Bíc 1: T¹i mçi thêi ®iÓm thÝ nghiÖm τ i, x¸c ®Þnh quan hÖ lùc mµi vµ nh¸m bÒ mÆt víi chÕ ®é c«ng nghÖ, tøc lµ x¸c ®Þnh quan hÖ c¸c hµm sè: Py = f(Sd,t) (4.13) Pz = f(Sd,t) (4.14) Ra = f(Sd,t) (4.15) +Bíc 2: Tõ c¸c hµm (4.13), (4.14), (4.15) ®· x¸c ®Þnh ë bíc 1, ta tÝnh to¸n ®é tin cËy vµ vÏ ®å thÞ c¸c hµm sè ®· t×m ®îc. 4.3.2.2. Xö lý sè liÖu thÝ nghiÖm * X©y dùng c¸c hµm sè t¹i thêi ®iÓm thùc nghiÖm τ =1 phót

136 Tõ kÕt qu¶ ®o trªn b¶ng 4.2 sau khi tÝnh to¸n xö lý ta cã sè liÖu b¶ng 4.7. B¶ng 4.7. Sè liÖu xö lý kÕt qu¶ ®o t¹i thêi ®iÓm τ = 1 phót

TT

1 2 3 4 5 6

BiÕn

BiÕn

m·

thùc

ho¸ nghiÖm X1 X2 S t 0,00 -1 -1 0,3 5 0,00 +1 -1 0,5 5 + -1 0,3 0,02 1 + +1 0,5 0,02 1 0,3 0 0 0,01 8 0,3 0 0 0,01 8

§é Lùc mµi

nh¸ m

Py

Pz

9,37 4,81 10,6

ln(s) ln(t)

ln(Py )

Ra -

-

0,26 1,203 5,298 -

2,237 1,570

4,37 2,361 1 0,37 0,693 5,298 26,3 13,4 3,270 2 8 0,38 1,203 3,912 31,3 16,3 3,445 5 3 0,5 0,693 3,912 20,4 10,2 3,018 5 9 0,36 0,967 4,605 19,8 10,5 2,990 9 4 0,38 0,967 4,605

- X¸c ®Þnh hµm:

ln(Pz) ln(Ra)

1,474 2,601 2,793 2,331 2,355

-1,347 -0,994 -0,968 -0,693 -1,022 -0,968

Tõ ph¬ng tr×nh hµm (4.13), (4.14),

(4.15) ta cã m« h×nh to¸n häc:

f(Sd,t) = k.Sda.tb

(4.16) XÐt hµm (4.16) tuyÕn tÝnh ho¸ ph¬ng tr×nh phi tuyÕn b»ng c¸ch logarit c¬ sè e 2 vÕ cña ph¬ng tr×nh → Ln(f(Sd,t))=ln(k)+a.ln(Sd)+b.ln(t); (4.17) §Æt y=ln(f(Sd,t)), a0=ln(k), a1=a, a2=b, x1=ln(Sd), x2=ln(t) Suy ra: y=a0 +a1.x1 +a2.x2 (4.18) → ta cã [X].[A]=[Y] → [X]T.[X].[A]= [X]T.[Y]

137 §Æt [M] = [X]T.[X], suy ra ta cã nghiÖm cña hÖ

lµ

[A]=[M]-1. [X]T.[Y] * X¸c ®Þnh Py:

 1 -1 , 2 -05 3, 2 9 8  2 , 2 3 7  1 - 0 , 6 -95 3, 2 9 8  2 , 3 6 1      1 -1 , 2 -03 4, 9 1 2  3 , 2 7 0 Tõ b¶ng 4.7, ta cã ma trËn [X ] =   ; [Y ] =    1 - 0 , 6 -93 3, 9 1 2  3 , 4 4 5  1 - 0 , 9 -64 7, 6 0 5  3 , 0 1 8      1 - 0 , 9 - 64 7, 6  0 5  2 , 9 9 0 Sö dông phÇn mÒm Matlab 6.5 gi¶i hÖ ta cã nghiÖm

6  [A] =  0  0

, 6 6 5 , 2 7 5  , 7 6 3

→Py= e6,665.S0,275.t0,763 = 784,463.S0,275.t0,763 (4.19) * X¸c ®Þnh Pz:

138

 1 - 1 , 2 0- 5 3, 2 9 8  1 - 0 , 6 -95 3, 2 9 8    1 - 1 , 2 -03 4, 9  1 2 Tõ b¶ng 4.7, ta cã ma trËn [X ] =   ; [Y ] =  1 - 0 , 6 -93 3, 9 1 2  1 - 0 , 9 -64 7, 6 0 5   1 - 0 , 9 -64 7, 6 0 5

 1 ,5 7 0  1 ,4 7 4    2 , 6 0 1    2 , 7 9 3  2 , 3 3 1    2 , 3 5 5

6  Sö dông phÇn mÒm Matlab 6.5 gi¶i hÖ ta cã nghiÖm [A] = 0   0 → Pz= e6,156.S0,071.t0,847= 471,868. S0,071.t0,847 (4.20) * X¸c ®Þnh Ra:

 1 -1 , 2 0- 53 , 2 9 8  - 1 , 3 4 7  1 - 0 , 6 9- 53 , 2 9 8  - 0 , 9 9 4      1 -1 , 2 0- 34 , 9 1 2  - 0 , 9 6 8 Tõ b¶ng 4.7, ta cã ma trËn [X ] =   ; [Y ] =   1 - 0 , 6 9- 33 , 9 1 2  - 0 , 6 9 3  1 - 0 , 9 6- 47 , 6 0 5  - 1 , 0 2 2      1 - 0 , 9 6- 4 7 , 6  0 5  - 0 , 9 6 8

, 1 5 6 , 0 7 1  , 8 4 7

139 Sö dông phÇn mÒm Matlab 6.5 gi¶i hÖ ta cã nghiÖm

0  [A] =  0  0

, 7 1 7 , 6 1 2  , 2 4 6 →Ra= e0,717.S0,612.t0,246= 2,047. S0,612.t0,246 (4.21)

- §¸nh gi¸ ®é tin cËy cña hµm håi quy thùc nghiÖm: * M« h×nh to¸n häc:

Ta cã ®é tin cËy cña hµm phi tuyÕn:

r=

σ

(4.22)

σ y2 =

Trong ®ã:

1 .∑ (yi − y)2 n − 1 i =1 n

^2

n

^ 1 , σ y= . (yi − yi )2 n− 1 i = 1

∑

n: Sè thÝ nghiÖm, yi: Gi¸ trÞ cña c¸c thÝ nghiÖm, ^

yi : Gi¸ trÞ hµm håi quy thùc nghiÖm,

^2 2 y −σ y

σ y2

140

yi

: Gi¸ trÞ trung b×nh cña c¸c thÝ nghiÖm. n

Suy ra: r =

∑

2

(yi − y) −

i =1

n

∑

^

(yi − yi )2

i =1

n

∑ (y − y) i

(4.23) 2

i =1

* §¸nh gi¸ ®é tin cËy cña (4.19), sau khi tÝnh to¸n c¸c gi¸ trÞ håi quy thùc nghiÖm ta cã b¶ng (4.8).Thay c¸c gi¸ trÞ vµo (4.23) ta cã: rPy =

369,48 - 17,83 = 0,95 369,48

;

B¶ng 4.8. Gi¸ trÞ håi quy thùc nghiÖm cña ph¬ng tr×nh hµm 4.19 TT

Pyi

1 2 3 4 5 6

9,37 10,61 26,32 31,35 20,45

9,87 11,36 28,43 32,72 17,88

105,99 81,99 44,29 136,54 0,62

0,25 0,56 4,46 1,89 6,62

19,89

17,88

0,05

4,05

^

Py i

(Pyi- P y ) 2

(Pyi-

^

P y i) 2

Tæn g TB

117,99 369,48 17,83 19,66 * §¸nh gi¸ ®é tin cËy cña (4.20), sau khi tÝnh to¸n c¸c

gi¸ trÞ håi quy thùc nghiÖm ta cã b¶ng (4.9) B¶ng 4.9. Gi¸ trÞ håi quy thùc nghiÖm cña ph¬ng tr×nh hµm 4.20

141 TT

Pzi

1 2 3 4 5 6 Tæn

4,81 4,37 13,48 16,33 10,29 10,54

g TB

59,82 9,97

^

(Pzi- P zi ) 2

4,87 5,05 15,76 16,34 8,91 8,91

26,63 31,36 12,32 40,45 0,10 0,32

0,003 0,461 5,188 0,0001 1,909 2,663

111,18

10,226

Pz i

Thay c¸c gi¸ trÞ vµo (4.23) ta cã:

rPz =

(Pzi-

^

P z i) 2

111,18 - 10,23 = 0,91 ; 111,18

* §¸nh gi¸ ®é tin cËy cña (4.21), sau khi tÝnh to¸n c¸c gi¸ trÞ håi quy thùc nghiÖm ta cã b¶ng (4.10) Thay c¸c gi¸ trÞ vµo (4.23) ta cã:

rRa =

0,0292 - 0,0005 = 0,98 ; 0,0292

B¶ng 4.10. Gi¸ trÞ håi quy thùc nghiÖm cña ph¬ng tr×nh hµm 4.21 TT 1 2 3 4 5 6 Tæn

Rai 0,26 0,37 0,38 0,5 0,36 0,38

g TB

2,2500 0,3750

ˆ R ai

0,267 0,365 0,375 0,513 0,366 0,366

(Rai- Rai ) 2 0,0132 0,0000 0,0000 0,0156 0,0002 0,0000

(Rai- Rˆ ai ) 2 0,0000 0,0000 0,0000 0,0002 0,0000 0,0002

0,0292

0,0005

t (mm)

142

H×nh 4.3. §å thÞ quan hÖ lùc c¾t Py víi chÕ ®é c«ng nghÖ mµi t¹i thêi ®iÓm τ = 1 phót

(µ m)

t (mm)

H×nh 4.4. §å thÞ quan hÖ lùc c¾t Pz víi chÕ ®é c«ng nghÖ mµi t¹i thêi ®iÓm τ = 1 phót

t (mm)

143

H×nh 4.5. §å thÞ quan hÖ ®é nh¸m Ra víi chÕ ®é c«ng nghÖ mµi t¹i thêi ®iÓm τ = 1 phót * KÕt qu¶ x©y dùng c¸c hµm sè t¹i c¸c thêi ®iÓm thùc nghiÖm tõ 5 phót ®Õn 35 phót t¬ng tù nh trªn. - Thêi ®iÓm τ = 5 phót + Py = e6,516.S0,608.t0,605 = 676,207.S0,608.t0,605 §é tin cËy

rPy =

439,801 - 16,209 = 0,96 436,801

+ Pz = e6,299.S0,645.t0,705 = §é tin cËy

rPz =

544,082.S0,645.t0,705

139,718 - 5,271 = 0,96 139,718

+ Ra = e1,258.S0,583.t0,442 = 3,517. S0,583.t0,442 §é tin cËy

rRa =

0,0333 - 0,0019 = 0,94 0,0333

144 - Thêi ®iÓm τ = 10 phót + Py = e6,391.S0,275.t0,619 = 596,333. S0,275.t0,619 §é tin cËy

rPy =

541,633 - 9,462 = 0,98 541,633

+ Pz = e5,917.S0,222.t0,691 = 371,296.S0,222.t0,691 §é tin cËy

rPz =

148,366 - 3,238 = 0,98 148,366

+ Ra = e0,904.S0,637.t0,404 = 2,471. S0,637.t0,404 §é tin cËy

rRa =

0,0194 - 0,0003 = 0,98 0,0194

- Thêi ®iÓm τ = 15 phót + Py = e6,579.S0,285.t0,646 = 720,323.S0,285.t0,646 §é tin cËy

rPy =

783,556 - 7,815 = 0,99 783,556

+Pz = e6,015.S0,115.t0,724 = 409,566.S0,115.t0,724 §é tin cËy

rPz =

208,271 - 2,589 = 0,99 208,271

+ Ra = e0,467.S0,610.t0,362 = 1,598.S0,610.t0,362 §é tin cËy

rRa =

0,0108 - 0,0002 = 0,98 0,0108

- Thêi ®iÓm τ = 20 phót + Py = e5,901.S0,072.t0,532 = 365,147. S0,072.t0,532 §é tin cËy

rPy =

478,6 - 22,185 = 0,95 478,6

+ Pz = e5,689.S0,049.t0,664 = 295,716. S0,049.t0,664

145

§é tin cËy

rPz =

149,437 - 8,117 = 0,95 149,437

+ Ra = e0,476.S0,352.t0,428 = 1,609. S0,352.t0,428 §é tin cËy

rRa =

0,0111 - 0,0001 = 0,99 0,0111

- Thêi ®iÓm τ = 25 phót + Py = e6,552.S0,262.t0,607 = 700,714. S0,262.t0,607 §é tin cËy

rPy =

839,033 - 3,688 = 0,99 839,033

+ Pz = e6,408.S0,251.t0,755 = 606,739. S0,251.t0,755 §é tin cËy

rPz =

256,943 - 1,974 = 0,99 256,943

+ Ra = e1,153.S0,246.t0,585 = 3,167. S0,246.t0,585 §é tin cËy

rRa =

0,0192 - 0,0017 = 0,91 0,0192

- Thêi ®iÓm τ = 30 phót + Py = e6,101.S0,154.t0,514 = 446,393. S0,154.t0,514 §é tin cËy

rPy =

723,642 - 4,576 = 0,99 723,642

+ Pz = e6,095.S0,161.t0,689 = 443,944. S0,161.t0,689 §é tin cËy

rPz =

254,633 - 1,915 = 0,99 254,633

+ Ra = e1,817.S0,357.t0,688 = 6,158. S0,357.t0,688 §é tin cËy

rRa =

0,0357 - 0,0028 = 0,92 0,0357

146 - Thêi ®iÓm τ = 35 phót + Py = e6,443.S0,283.t0,559 = 628,665. S0,283.t0,559 §é tin cËy

rPy =

823,015 - 16,617 = 0,98 823,015

+ Pz = e6,531 .S0,325.t0,746 = 685,809. S0,325.t0,746 §é tin cËy

rPz =

283,895 - 10,881 = 0,96 283,895

+ Ra = e1,736.S0,042.t0,704 = 5,676. S0,042.t0,704 §é tin cËy

rRa =

0,0452 - 0,0021 = 0,95 0,0452

4.3.2.3. Mèi quan hÖ gi÷a tû sè lùc c¾t (Py/Pz ) víi thêi gian mµi Tõ kÕt qu¶ thÝ nghiÖm trong b¶ng 4.2 ta lËp b¶ng 4.11. X©y dùng mèi quan hÖ gi÷a tû sè lùc c¾t Py/Pz víi thêi gian mµi, kÕt qu¶ sö lý qua phÇn mÒm Excel ta cã ®å thÞ nh h×nh 4.6. B¶ng 4.11. Tû sè lùc c¾t Py/Pz øng víi chÕ ®é c«ng nghÖ mµi theo thêi gian BiÕn

BiÕn thùc

T

m· hãa X1 X2

1

-1

nghiÖm S t 0,00 0,3 5 0,00 0,5 5

T

2

+1

-1 -1

Thêi gian mµi T(phót) 1 1,9

5 2,2

10 2,.

5 2,4

5 2,.

2 2,2

3

2

8

15 2,13 2,45

20 2,4 8 2,4 8

25

30 2,5

35 2,6

2,5

8 2,5

8 2,5

6

8

8

2,5

147

3

-1

+1

0,3

0,02

4

+1

+1

0,5

0,02

5

0

0

6

0

0

0,3 8 0,3 8

0,01 0,01

1,9

1,9

2,0

5 1,9

6 1,9

1 2,0

2 1,9

1 1,9

4 2,1

9 1,8

9 1,9

4 2,0

9

7

5

2,02 2,08 2,13 2,1

2,0

2,0

2,0

2,0

4 2,0

8 2,0

3 2,0

4 2,0

8 2,1

4

1 2,1

7 2,1

2,.2

8 2,2

9 2,1

4

2

2

3 2,1 6

2,.2

3 2,5 1 Py/Pz

2

2 3

1,5

4 5

1

6

0,5 0 0

10

20

30

40

T(Phót)

H×nh 4.6. §å thÞ tû sè lùc c¾t Py/ Pz thay ®æi theo thêi gian mµi víi c¸c chÕ ®é c«ng nghÖ mµi kh¸c nhau. 4.3.2.4. Th¶o luËn kÕt qu¶ * Khi thay ®æi chÕ ®é c¾t sd,t kh¸c nhau theo thêi gian mµi th× trÞ sè cña c¸c thµnh phÇn lùc c¾t Py,Pz vµ nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt Ra thay ®æi: + Khi chÕ ®é c¾t S d, t nhá nhÊt th× lùc c¾t Py, Pz nhá nhÊt vµ nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt tèt nhÊt (trÞ sè nhá nhÊt). Lîng mßn ®¸ nhá, lîng bãc kim lo¹i nhá (n¨ng suÊt bãc

148 kim lo¹i thÊp ) nhng tuæi bÒn ®¸ mµi t¨ng v× vËy chØ dïng chÕ ®é c¾t nhá nhÊt khi gia c«ng lÇn cuèi bÒ mÆt chi tiÕt mµi + Khi t¨ng Sd,t lùc c¾t Py,Pz ®Òu t¨ng nhng thµnh phÇn lùc híng kÝnh Py t¨ng nhiÒu h¬n, nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt Ra chi tiÕt mµi gi¶m. Lîng mßn ®¸ mµi t¨ng vµ tuæi bÒn ®¸ mµi gi¶m, tuy nhiªn lîng bãc kim lo¹i t¨ng do ®ã trong thùc tÕ mµi kh«ng nªn chän chÕ ®é c¾t nhá qu¸ trong c¸c bíc c«ng nghÖ trung gian. * Tû sè lùc c¾t Py/Pz t¨ng theo thêi gian mµi ë c¸c chÕ ®é c«ng nghÖ mµi kh¸c nhau. Tû sè lùc c¾t Py/Pz n»m trong kho¶ng tõ 2 ÷ 2,5 phï hîp víi nghiªn cøu lý thuyÕt. * Mèi quan hÖ gi÷a mßn ®¸, lùc c¾t, nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt trong qu¸ tr×nh mµi ®óng víi kÕt qu¶ nghiªn cøu lý thuyÕt. Giai ®o¹n ®Çu kho¶ng 1 phót ®¸ mßn nhanh, nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt mµi cha tèt l¾m, thay ®æi vÒ lùc c¾t cha râ rµng. Sau ®ã lµ giai ®o¹n ®¸ lµm viÖc æn ®Þnh, khi lîng mßn ®¸ mµi t¨ng, lùc c¾t Py, Pz t¨ng dÇn vµ kÕt qu¶ lµ trÞ sè nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt Ra chi tiÕt mµi t¨ng. Trong qu¸ tr×nh mµi ta cã thÓ dïng ®¹i lîng trung gian lµ lùc c¾t ®Ó ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh mµi.

4.4. KÕt luËn §· tiÕn hµnh thÝ nghiÖm ®o lùc c¾t trong qu¸ tr×nh mµi, ®o lîng mßn ®¸ theo híng kÝnh, ®o chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt mµi th«ng qua chØ tiªu nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt mµi R a. Sè liÖu thÝ nghiÖm phong phó, ph¬ng ph¸p xö lý vµ kÕt qu¶ xö lý sè liÖu ®¶m b¶o ®é tin cËy. X©y dùng ®îc quan hÖ hµm sè gi÷a c¸c ®¹i lîng ra cña qu¸ tr×nh mµi víi c¸c ®¹i lîng vµo vµ c¸c ®¹i lîng trung gian díi d¹ng c¸c hµm sè mò.

149 øng dông kü thuËt ®iÒu khiÓn, ®o lêng hiÖn ®¹i vµ tin häc vµo viÖc thÝ nghiÖm vµ xö lý kÕt qu¶ ®¶m b¶o æn ®Þnh vµ tin cËy.

KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ * KÕt luËn: 1. Tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu thùc nghiÖm cho thÊy, víi c«ng nghÖ mµi tinh thÐp 45 vµ c¸c lo¹i thÐp cã c¬ tÝnh t¬ng ®¬ng,

®é

cøng

зK25CM2x305x50x127,

45-47

HRC

b»ng

®¸

mµi

khi thay ®æi chÕ ®é c¾t sd, t th×

®é nh¸m bÒ mÆt Ra cña chi tiÕt mµi thay ®æi, sù thay ®æi ®ã ®îc biÓu diÔn d¹ng quan hÖ hµm sè mò. T¹i thêi ®iÓm Շ= 35 phót hµm sè cã d¹ng: Ra = e1,736.S0,042.t0,704 = 5,676. S0,042.t0,704 2. Tuæi bÒn cña ®¸ mµi phô thuéc vµo chÕ ®é c¾t S d,t. Khi mµi tinh thÐp 45 vµ c¸c lo¹i vËt liÖu cã c¬ tÝnh t¬ng ®¬ng, ®é cøng 45-47 HRC b»ng ®¸ mµi зK25CM2x305x50x127 mèi quan hÖ gi÷a c¸c th«ng sè chÕ ®é c¾t Sd, t vµ tuæi bÒn cña ®¸ mµi d¹ng hµm sè mò sau: T= e0,553.S0,379.t-0,697= 1,738. S0,379.t-0,697 3. Lùc c¾t lµ mét ®¹i lîng trung gian trong qu¸ tr×nh mµi, khi tiÕn hµnh ®o t¹i 6 ®iÓm thÝ nghiÖm theo thêi gian mµi ta nhËn thÊy r»ng nÕu thay ®æi chÕ ®é c¾t sd, t th× trÞ sè cña c¸c thµnh phÇn lùc c¾t Py, Pz thay ®æi vµ ®îc biÓu diÔn d¹ng quan hÖ hµm sè mò. T¹i thêi ®iÓm Շ= 35 phót hµm sè cã d¹ng:

150 Py =

e6,443.S0,283.t0,559

=

Pz =

e6,531.S0,325.t0,746

=

628,665.S0,283.t0,559 685,809.S0,325.t0,746 4. Khi thay ®æi chÕ ®é c¾t Sd,t th× tû sè lùc c¾t Py/Pz còng thay ®æi, tû sè gi÷a lùc c¾t Py/Pz t¨ng theo thêi gian mµi vµ gi¸ trÞ b»ng 2 ÷ 2,5 lµ phï hîp víi nghiªn cøu lý thuyÕt. 5. Víi vËt liÖu thÐp 45 ®é cøng 45- 47 HRC vµ c¸c lo¹i vËt liÖu

cã

c¬

lý

tÝnh

зK25CM2x305x50x127

t¬ng

®¬ng

dïng

®¸

mµi

®Ó gia c«ng ®¹t ®îc ®é nh¸m bÒ

mÆt chi tiÕt mµi Ra=0,4-0,25 µ m, sö dông chÕ ®é c¾t: n® = 2000 v/ph; v®=35 m/s;

nct =97 v/ph; t =0,005 - 0,02 mm;

Sd=0,3 - 0,5 m/ph lµ hîp lý. * KiÕn nghÞ nghiªn cøu tiÕp theo. - Nghiªn cøu ¶nh hëng cña c¸c th«ng sè c«ng nghÖ ®Õn tÝnh chÊt c¬ lý bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng (øng suÊt d, ®é cøng tÕ vi, chiÒu s©u biÕn cøng, vÕt ch¸y bÒ mÆt), ®©y lµ c¸c chØ tiªu quan träng ®¶m b¶o tuæi thä vµ ®é chÝnh x¸c cña chi tiÕt m¸y. - Nghiªn cøu ¶nh hëng cña sù thay ®æi Topography bÒ mÆt ®¸ ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng. - Nghiªn cøu ¶nh hëng cña c¸c ®¹i lîng trung gian nh lùc c¾t, nhiÖt c¾t vµ dao ®éng ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng.

151

Danh môc c«ng tr×nh khoa häc cña t¸c gi¶ 1 - T¨ng Huy, TrÇn §øc Quý, NguyÔn Huy Ninh, Mét ph¬ng ph¸p ®o Topography cña ®¸ mµi b»ng ®Çu ®o laze, tuyÓn tËp c¸c b¸o c¸o khoa häc Héi nghÞ KHKT ®o lêng toµn quèc lÇn thø 4 n¨m 2005. 2 - T¨ng Huy, TrÇn §øc Quý, NguyÔn Huy Ninh, NguyÔn V¨n ThiÖn, Ph¬ng ph¸p ®o ®é mµi mßn cña ®¸ mµi b»ng ®Çu ®o laze, tuyÓn tËp c¸c bµi b¸o khoa häc Héi nghÞ khoa häc lÇn thø 20 §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi th¸ng 10 n¨m 2006. 3 - TrÇn §øc Quý, NguyÔn V¨n Minh, Nghiªn cøu chÕ t¹o hÖ thèng ®o lùc m¸y mµi trßn ngoµi, t¹p chÝ Nghiªn cøu khoa

152 häc kü thuËt vµ c«ng nghÖ qu©n sù – Trung t©m KHKT vµ C«ng nghÖ qu©n sù th¸ng 12 n¨m 2006. 4 - TrÇn §øc Quý, NguyÔn V¨n ThiÖn, T¨ng Huy, NguyÔn Huy Ninh, Nghiªn cøu ¶nh hëng cña chÕ ®é c¾t ®Õn nh¸m bÒ mÆt chi tiÕt khi mµi trßn ngoµi, t¹p chÝ C¬ khÝ ViÖt Nam – Th¸ng 10 n¨m 2007. 5 - TrÇn §øc Quý, NguyÔn V¨n ThiÖn, T¨ng Huy, NguyÔn Huy Ninh, Nghiªn cøu ¶nh hëng cña chÕ ®é c¾t ®Õn tuæi bÒn cña ®¸ mµi b»ng ph¬ng ph¸p ®o mßn ®¸ sö dông ®Çu ®o Laze, t¹p chÝ KH&CN §¹i häc Th¸i Nguyªn – Th¸ng 10 n¨m 2007. 6 - TrÇn §øc Quý, NguyÔn V¨n ThiÖn, Kh¶o s¸t ¶nh hëng cña chÕ ®é c¾t ®Õn lùc c¾t trªn m¸y mµi trßn ngoµi, t¹p chÝ ho¹t ®éng khoa häc – Bé khoa häc vµ C«ng nghÖ – Th¸ng 11 n¨m 2007.

Tµi liÖu tham kh¶o [1]. Phan B¸, §µo Méng L©m (2001), §o lêng-sen x¬, Nhµ xuÊt b¶n Qu©n ®éi Nh©n d©n. [2]. NguyÔn Träng B×nh (2003), Tèi u ho¸ qu¸ tr×nh c¾t gät, Nhµ xuÊt b¶n gi¸o dôc.

153 [3]. T¹ V¨n DÜnh (2000), Ph¬ng ph¸p tÝnh, Nhµ xuÊt b¶n gi¸o dôc – Hµ Néi [4]. TrÇn Minh §øc (2002), ¶nh hëng cña c¸c th«ng sè c«ng nghÖ khi söa ®¸ ®Õn tuæi bÒn cña ®¸ mµi khi mµi trßn ngoµi, MS.02.01.09. [5]. Bµnh TiÕn Long, TrÇn ThÕ Lôc, TrÇn Sü Tuý (2001), Nguyªn lý gia c«ng vËt liÖu, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ kü thuËt – Hµ Néi. [6]. NguyÔn §¾c Léc (2000), C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y theo híng øng dông tin häc, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ kü thuËt. [7]. NguyÔn Huy Ninh (1996), Nghiªn cøu x©y dùng ph¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ tÝnh c¾t gät cña ®¸ mµi, MS.02.01.09. [8]. Hµ NghiÖp (1980), Mµi s¾c dông cô c¾t, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ kü thuËt [9]. Lu V¨n Nhang (2003), Kü ThuËt mµi kim lo¹i, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ kü thuËt – Hµ Néi. [10]. Thanh KhiÕt, §×nh chÝ (1961), Kü thuËt mµi, Nhµ xuÊt b¶n C«ng nghiÖp. [11]. NguyÔn Quèc Ph«, NguyÔn §øc ChiÕn (2000), Gi¸o tr×nh C¶m biÕn, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ kü thuËt – Hµ Néi. [12]. Hoµng Ph¬ng (2000), Matlab gi¶i tr×nh ®å ho¹, Nhµ xuÊt b¶n trÎ – Thµnh phè Hå ChÝ Minh. [13]. NguyÔn ViÕt TiÕp (1990), Lùc kÕ ®o lùc c¾t khi mµi ph¼ng b»ng mÆt trô cña ®¸ víi sö dông ®atrÝc ®iÖn trë. B¸o c¸o khoa häc ®o lêng toµn quèc.

154 [14]. Ng« DiÖp TËp (1996), §o lêng vµ ®iÒu khiÓn b»ng m¸y tÝnh, Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt, Hµ Néi. [15]. NguyÔn V¨n TÝnh (1978), Kü ThuËt mµi, Nhµ xuÊt b¶n c«ng nh©n kü thuËt – Hµ Néi [16]. NguyÔn TiÕn Thä, NguyÔn ThÞ Xu©n B¶y, NguyÔn ThÞ CÈm Tó (2001), Kü thuËt ®o lêng – kiÓm tra trong chÕ t¹o c¬ khÝ, Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt, Hµ Néi. [17]. NguyÔn ViÕt TiÕp, Lª V¨n TiÕn, NguyÔn Huy Ninh (1996), Mét ph¬ng ph¸p ®o lîng bãc kim lo¹i vµ lùc mµi, TuyÓn tËp c«ng tr×nh khoa häc – Héi nghÞ khoa häc lÇn thø 18, §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi. [18]. NguyÔn Do·n ý (2000), Gi¸o tr×nh Quy ho¹ch thùc nghiÖm, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt – Hµ Néi [19].

Y.

Altintas

(2000),

Manufacturing

automation,

Cambridge University. [20]. J.A. Badger, A.A. Torrance (2000), “A comparison of two models

to

predict

grinding

forces

from wheel

surface

topography”, (40), Machine tools and Manufacture, pp.1099 – 1120. [21]. J.A. Badger, A.A. Torrance (2000), “ The relation between the traverse dressing of vitrified grinding wheels and their performance”, (40), Machine tools and Manufacture, pp.1787 – 1811. [22]. L. Blunt and S. Ebdon (1996), “The application of three – dimensional

measurement techniques to characterizing

155 grinding

wheel

topography”,

(36),

Machine

tools

and

Manufacture, pp.1207 – 1225. [23]. W. Brian Rowe and Xun Chen (1996), “Analysis and simulation of the grinding process”, (36), Machine tools and Manufacture. Part I: Generation of the grinding wheel surface, pp. 871 – 882. [24]. W. Brian Rowe and Xun Chen (1996), “Analysis and simulation of the grinding process”, (36), Machine tools and Manufacture. Part II: Mechanics of grinding, pp. 883 – 896. [25]. W. Brian Rowe and Xun Chen, B.Mills and D.R.Allanson (1996), “Analysis and simulation of the grinding process”, (36), Machine tools and Manufacture. Part III: Comparision With experiment, pp. 897 – 906. [26]. A. Di Ilio, A.Paoletti, V. Tagliaferri and F.Veniali (1996), “An experimental study on grinding of silicon carbide reinforced

aluminium

alloys”,

(36),

Machine

tools

and

Manufacture, pp.673 – 685. [27]. S.J. Drew, M.A.Mannan, K. L. Ong, B. J. Stone (2001), “The measurement of forces in grinding in the presence of vibration”, (41), Machine tools and Manufacture, pp.509 – 520. [28]. Hecker, Rogelio L, Ramoneda, igor M, Liang, Steven Y (2003), Analysis of wheel topography and grit force for grinding

process

Journal of Manufacturing Processes,

modeling

156 [29]. Iotech, Inc, (1998), DASYLab User’s manual (Data dequisition system laboratory version 5.0 for 16 bit and 32 bit Widows system), United States of America. [30]. Iotech, Inc, (1998), Programmer’s Manual, United States of America. [31]. John P.Bentley- Principle of Measurement System. Longman scientitic & Technical, England (1995). [32]. J. W. Kim, T. D. Howes and H.Gupta (1997), “The search for an economic domain of operation when grinding below the film boiling limit”, (37), Machine tools and Manufacture, pp.391 – 399. [33]. Kenvin Thomas Ritchie, Investigation of Wheel Wear and its Effect on Rorces Encountered in Grinding of Silicon Nitride (1996). [34]. Kuang-hua fuh and Shuh-bin Wang (1997), “Force modeling and forecasting in creep feed grinding using improved bp neural network”, (37), Machine tools and Manufacture, pp.1167 – 1178. [35]. S.Markin (1989), “Grinding technology theory and applycation machining with abrasive” , Massachusetts. [36].

SunHo Kim- and Jung Hwan Ahnb (2002), Decision of

dressing interval and depth by the direct measurement of the grinding wheel surface. Journal of Materials Processing Technology. [37]. Milton . C. Shaw (1991), Metal cutting rinciples, Oxford Univercity, NewYork.

157 [38]. M. Mahdi, L. Zhang (1998), “Applied mechanics in grinding – VI. Residual stresses and surface hardening by coupled thermo – plasticity and phase transformation”, (38), Machine tools and Manufacture, pp.781 – 832. [39]. V. Phanindranath and N. Ramesh Babu (1996), “A theoretical model for prediction of groove geometry on laser dressed grinding wheel surface”, (36) Machine tools and Manufacture, pp.1 – 16. [40]. Dr. Stuart C.Saimon (1992), Modern grinding process technology, McGraw – Hill. [41]. T. Sadowy – A.Shruber (1991), “Measurement of cutting forces”, California. [42]. J. Tamaki and T.Kitagawa (1995), “Evaluation of surface topography of metal – bonded diamond wheel utilizing three – dimension

profilometry”,

(35),

Machine

tools

and

Manufacture, pp. 1339 – 1351. [43]. Ramoneda (2000), Force Modeling in Reciprocate Grinding Based on the Wheel Topography Analysis,

M.S.

Thesis Presentation. [44]. A.A. Torrance (2000), The relation between the traverse dressing of vitrified grinding wheels and their performance. international Journal of Machine Tools & Manufacture. [45]. S. A. Tobias, F. Koenigsberger (1970), “Measurement and

representation

of

cutting

force

due

machining”, Machine tool disgn and research.

to

oblique

158 [46].

R.Cai,

W.B.

AMTTREL(2003).

Rowe,

M.

N.

Morgan

and

B.

Mills

Measurement of Vitrified CBN Grinding

Wheel Topography. [47]. Wilfried Konig(1989), Fertigungsverfahren. Band 2 [48]. Willam M.Murray, Willam R.Miller – The bonded Electrical Resistance Strain Gate, New York, Oxford Universty Press, Inc (1992). [49]. Allanson, D.R. (1995) Coping With the Effects of Compliance in Adaptive Control of Grinding Processes, Ph.D. Thesis, Liverpool John Moores University. [50]. Black, S. C. E. (1996) The Effect of the Abrasive Properties on the Surface Integrity of Ground Ferrous Materials, Ph.D. Thesis, Liverpool John Moores University. [51]. Bosscher (2000), Fundamentals of Grinding: Surface Conditions of Ground materials, Ph.D. Thesis, University of Groningen. [52]. Cai, R.(2002) Assessment of Vitrified CBN Wheels for Precision Grinding, Ph.D. Thesis, Liverpool John Moores University. [53]. Changsheng (1993) Investigation of Fluid flow and heat transfer in grinding, Ph.D. Thesis, University of Massachusetts Amherst. [54]. Chen, X. (1995) Strategy for the selection of Grinding Wheel Dressing Conditions, Ph.D. Thesis, Liverpool John Moores University. [55]. Chen, Y. (1997) A Generic Intelligent Control System for Grinding, Ph.D. Thesis, Liverpool John Moores University.

159 [56]. Cheng, K (1994) AI and Hypermedia Systems in Engineering, Ph.D. Thesis, Liverpool John Moores University. [57]. Ebbrell, S. (2003) Process Requirements

for Precision

Grinding, Ph.D. Thesis, Liverpool John Moores University. [58]. Gviniashvili, V. (2003) Fluid Delivery in Grinding, Ph.D. Thesis, Liverpool John Moores University. [59]. P.B. KIS (2004) Comruter aided Numerical Analysis of the Continuous Grinding Processes, Ph.D. Thesis, University of VeszprÐm. [60]. Li, Y. (1996) Intelligent Selection of Grinding Conditions, Ph.D. Thesis, Liverpool John Moores University. [61]. Lin, X. Z. (1999) An Investigation of Temperature in form Grinding, Ph.D. Thesis, Liverpool John Moores University. [62]. Morgan, M. N. (1995) Modelling for the Prediction of thermal Damage in Grinding, Ph.D. Thesis, Liverpool John Moores University. [63]. Qi, H. S. A Contact Length Model for Grinding Wheel – Workpiece Contact, Ph.D. Thesis, Liverpool John Moores University. [64]. Schaefer, C. T. (2006) EHL Line Contact, Ph.D. Thesis, Liverpool John Moores University. [65]. Statham, C. (1999) An Open CNC Interface for Intelligent Control of Grinding, Ph.D. Thesis, Liverpool John Moores University. [66]. Thai Hien – Hoa Nguyen, B.E. (2005) Development of new Cooling Methods for Grinding, A Thesis Submitted in

160 fulfillment of the Requirements for the degree of Doctor of Philosophy at The University of Sydney. [67]. Bezombes, F. (2004) Fibre Bragg Grating Temperature Sensors for High – Speed Machining Applications, Ph.D. Thesis, Liverpool John Moores University. [68]. Baniszewski. (2005) An environmental impact analysis of grinding, Ph.D. Thesis, University of MIT. [69]. Bibler (1997) Effects of Imbalance and Geometric Error on Precision Grinding, Ph.D. Thesis University of Clifornia. [70]. Curry (2001) methods of Measuring flash Temperatures in the Grinding of MgO-Doped PSZ. Master thesis North Carolina State University. [71]. Y.A.Gharbia (2003) Nano-grinding for Fabrication of Microlenses

on

Optical

Fibers

Endfaces,

Ph.D.

Thesis,

University of New South Wales. [72]. T.Y. He (2004) Analysis and Prediction of Thermal Deformation for Precision Grinding Machine, Master Thesis, University of Chung yuan Christian. [73]. T.C.Hung (2000) A preliminary study on design of grinding machine with nano-vibration characteristic Master Thesis, University of Chung yuan Christian. [74]. J.W.Laio (2000) The Application of Programmable Logic Controller for Surface grinding Machine. Master Thesis, University of Chung yuan Christian.

161 [75].

H.A.Li

(2000)

The Study

of

programmable

Logic

Controller for Automatic Equipment and Gringding Machine. Master Thesis, University of Chung yuan Christian. [76]. Z. Li (2000) Modeling, Analysis and Experimental Investigations of Grinding Processes. Master Thesis, Kansas State University. [77]. Littmann (1954) The influence of the grinding process on the structure of hardened steel. Master Thesis, University of MIT. [78]. A. Maryam (2006) Grinding polycrystalline diamond using a diamond grinding Wheel. Master Thesis, University of Wollongong. [79]. G.E.Milton (2006) An Automated Micro-Grinding System for the fabrication of Precision Micro-Scale Profiles. Master Thesis, University of New South Wales. [80]. Scagnetti (1996) Design of an industrial precision ceramic grinding Machine. Master Thesis, University of MIT. [81]. K.H.Surk (1994) Development of the CNC Grinding Machine for Ultra-precision machining of Advanced Materials. Master Thesis, University of KAIST. [82].

Theodore.R.D

(2007)

Use

of

Varying

Work-Piece

Distance to Study The Effects on Machine Stiffness in Plunge Grinding. Master Thesis, The Pennylvania State University. [83]. А. К. Ьаикалов (1978), Введение в теорию шлифования материалов материалов, Киев “ Наукова думка думка“ [84].

А.

Отделение

М.

Вульф-Резание

металлов(1973),Ленинград

162 [85]. А. М. Вульф (1973),Резание меmаллов, Mашиностроение, Ленинград Отделение. [86]. Н. Л. Дубовик, В. С. Мендельсон (1982), Устройства для правки шлифовальных кругов алмаэными, Наукова думка, Киев [87]. Н. В. Дунин – барковскии (1961), Пъезопрофилометры и измерения

шероховатости

научно

Техническое

–

ловерхности,

изДаТелъсТво

Госуцарсгвенное

Машиностроителъной

литерратуры, Москва [88]. Г.Б. Лурье (1969), Шлифование материал, “Машинострние”, Москва. [89]. Е. Н. Маслов (1974), Теория шлифования материал, Машиностроение Москва. [90 90]. В. И. ОсТровсий (1981), Теореические основы процесса шлифования,,

ИэцаТельсТво

ЛенинГраДскоГо

универсиТеТа,

ЛенинГраД. [91].

Nguyen

Trong

Binh

(1985),

Modelierung

des

schleifprozesses, Luan van PTS. [92]. W. Bohlheim (1995), “Verfahren zur charakterisierung der

Topografie

von

diamantschleiben“,

DiamantteecVERhnologie. [93]. Wilfried König (1990), FERTIGUNGSVERFAHREN BAND2, Zweite, neubearbeitete und erweiterte Auflage. [94]. Dao Van Hiep (1989), Optimalizace operace rovinného broušení slitiny VT6.

163

Trang phô b×a Lêi cam ®oan Môc lôc c¸c kÝ hiÖu chÝnh

Môc lôc

1

163

1

Danh môc c¸c b¶ng biÓu

1

Danh môc c¸c h×nh vÏ

2

Më ®Çu

5

Ch¬ng1. giíi thiÖu tæng quan vÒ qu¸ tr×nh mµi

11

1.1. C¬ së qu¸ tr×nh mµi ..........................................11 1.1.1. §Æc ®iÓm, m« h×nh qu¸ tr×nh mµi......................11

163

14 1.1.2. Qu¸ tr×nh t¹o phoi khi mµi.....................................15 1.1.3. BiÕn ®æi cÊu tróc líp bÒ mÆt kim lo¹i mµi...........17 1.2. CÊu t¹o cña ®¸ mµi.............................................21 1.2.1. VËt liÖu h¹t mµi......................................................21 1.2.2. VËt liÖu dÝnh kÕt...................................................23 1.2.3. §é h¹t cña ®¸ mµi...................................................24 1.2.4. CÊu tróc ®¸ mµi.....................................................26 1.2.5. §é cøng cña ®¸ mµi................................................28 1.2.6. Topography cña ®¸ mµi .......................................29 1.3. §éng häc qu¸ tr×nh mµi......................................34 1.3.1. Quü ®¹o c¾t cña h¹t mµi.......................................34 1.3.2. ChiÒu dµi cung tiÕp xóc.........................................36 1.3.3. Lìi c¾t.....................................................................37

164 1.3.4. ChiÒu dµy líp c¾t...................................................39 1.4. ®éng lùc häc qu¸ tr×nh mµi...............................40 1.4.1. Lùc c¾t khi mµi.....................................................40 1.4.2. Ph¬ng tr×nh c¬ b¶n ®Ó x¸c ®Þnh lùc c¾t..........43 1.4.3. X¸c ®Þnh lùc c¾t b»ng thùc nghiÖm....................44 1.4.4. Rung ®éng khi mµi................................................46 1.5. mßn ®¸ mµi vµ tuæi bÒn ®¸ mµi........................46 1.5.1. Mßn ®¸ mµi...........................................................46 1.5.2. Tuæi bÒn cña ®¸ mµi ...........................................53

Ch¬ng 2. ¶NH Hëng cña c¸c yÕu tè c«ng nghÖ tíi chÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt khi mµi

69

2.1. ChÊt lîng bÒ mÆt chi tiÕt vµ c¸c yÕu tè ¶nh hëng ................................................................................69 2.2. ¶nh hëng cña mét sè yÕu tè c«ng nghÖ ®Õn nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng............................73 2.2.1. ¶nh hëng cña lîng ch¹y dao...................................73 2.2.2. ¶nh hëng cña tèc ®é quay cña chi tiÕt.................74 2.2.3. ¶nh hëng cña chiÒu s©u mµi t.............................75 2.2.4. ¶nh hëng cña tèc ®é c¾t cña ®¸ mµi..................76 2.2.5. ¶nh hëng cña dung dÞch tíi nguéi khi mµi............79 2.3. ¶nh hëng cña ®é h¹t cña ®¸ ®Õn nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng..........................................81 2.4. ¶nh hëng cña mßn ®¸ ®Õn ®é nh¸m, sãng vµ c¸c ®Æc trng c¬ lý cña líp bÒ mÆt chi tiÕt mµi ..............83 2.5. ¶nh hëng cña lùc c¾t ®Õn nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng.......................................................92

165 2.6. ¶nh hëng cña Topography ®¸ ®Õn nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng vµ c¸c ph¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ topography ®¸ mµi...................................................94 2.6.1. Sù thay ®æi Topography cña ®¸ trong qu¸ tr×nh mµi......................................................................................94 2.6.2. C¸c ph¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ Topography ®¸ mµi.....96 2.7. KÕt luËn ...........................................................98

Ch¬ng 3. X©y dùng hÖ thèng thÝ nghiÖm

100

3.1. Lùa chän m« h×nh thÝ nghiÖm.........................100 3.1.1. M« h×nh thÝ nghiÖm ®o lùc...............................101 3.1.2. M« h×nh thÝ nghiÖm ®o mßn.............................102 3.1.3. C¸c trang thiÕt bÞ thÝ nghiÖm kh¸c....................102 3. 2. ThiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ kÕt nèi hÖ thèng ®o lùc c¾t........................................................................105 3.2.1. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña hÖ thèng.....................105 3.2.2. ThiÕt kÕ, chÕ t¹o lùc kÕ.......................................107 3.2.3. ThiÕt lËp c¸c m¹ch cÇu c¶m biÕn vµ chän vÞ trÝ d¸n tem....................................................................................111 3.2.4. ThiÕt kÕ thiÕt bÞ xö lý tÝn hiÖu cho c¶m biÕn. . .114 3.2.5. KÕt nèi hÖ thèng ®o lùc......................................115 3.2.6. Thö nghiÖm hÖ thèng ®o lùc..............................116 3.3. ThiÕt kÕ, chÕ t¹o, kÕt nèi hÖ thèng ®o mßn.....118 3.3.1. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña hÖ thèng......................118 3.3.2. Nguyªn lý ®o: ....................................................119 3.3.3. KÕt nèi, thö nghiÖm hÖ thèng ®o mßn...............121 3.4. KÕt luËn..........................................................123

Ch¬ng 4 - Nghiªn cøu thùc nghiÖm vµ xö lý kÕt qu¶

124

4.1. X¸c ®Þnh c¸c biÕn thùc nghiÖm.......................124

166 4.2. Ph¬ng ph¸p tiÕn hµnh thùc nghiÖm..................125 4.2.1. C¸c bíc tiÕn hµnh thùc nghiÖm ...........................125 4.2.2. KÕt qu¶ tiÕn hµnh thùc nghiÖm .........................126 4.3. Xö lý sè liÖu thÝ nghiÖm vµ th¶o luËn kÕt qu¶. 128 4.3.1. Xö lý sè liÖu thÝ nghiÖm ®o mßn........................128 4.3.2. Xö lý sè liÖu thÝ nghiÖm ®o lùc..........................135 4.4. KÕt luËn .........................................................148

Danh môc c«ng tr×nh khoa häc cña t¸c gi¶

151

6 - TrÇn §øc Quý, NguyÔn V¨n ThiÖn, Kh¶o s¸t ¶nh hëng cña chÕ ®é c¾t ®Õn lùc c¾t trªn m¸y mµi trßn ngoµi, t¹p chÝ ho¹t ®éng khoa häc – Bé khoa häc vµ C«ng nghÖ – Th¸ng 11 n¨m 2007.

152

Tµi liÖu tham kh¶o

152

163 Môc lôc

15 163