LUẬN văn cao hoc 2 NGHIÊN cứu ẢNH HƯỞNG của RUNG ĐỘNG PHÁT SINH TRONG QUÁ TRÌNH cắt tới CHẤT LƯỢNG CHI TIẾT GIA CÔNG TRÊN máy PHAY CNC 5 TRỤC

THUYẾT MINHLUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬTCHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁYĐỀ TÀI:NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA RUNG ĐỘNG PHÁT SINH TRONG QUÁ TRÌNH CẮT TỚI CHẤT LƯỢNG CHI TIẾT GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC 5 TRỤCHọc viên : Người hướng dẫn khoa học: Lớp : MỤC LỤCNội Dung TrangPHẦN MỞ ĐẦUChương I: TỔNG QUAN VỀ SỰ RUNG ĐỘNG TRONG GIA CÔNG CƠ KHÍ1.Rung động trong quá trình gia công2.Các loại hình rung động trong gia công cơ khí bằng máy công cụ và nguyên nhânChương II: ĐẶC TÍNH CỦA RUNG ĐỘNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA RUNG ĐỘNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC 1.Đặc tính của rung động trong gia công bằng máy công cụ điều khiển số CNC2.Những Chương III: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH SỰ RUNG ĐỘNG VÀ NHỮNG TÁC ĐỘNG CỦA RUNG ĐỘNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC 5 TRỤC1.Trình tự xác định rung động trên máy CNC và giải pháp kỹ thuật xác định sự rung động.1.1 Trình tự xác định rung động trên máy CNC1.2 Giải pháp kỹ thuật xác định rung động trên máy CNC2.Thực nghiệm đo rung động trên máy CNC 5 trụcChương IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI1.Kết quả nghiên cứu2.Hướng phát triển của đề tàiTÀI LIỆU THAM KHẢOLỜI CAM ĐOANTôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. HỌC VIÊN CAO HỌC Phạm Thanh TuấnLỜI CẢM ƠNSau 2 năm học tập và nghiên cứu, được sự giúp đỡ tận tình của Thầy Cô giáo trong Viện Cơ khí, Bộ môn Công Nghệ Chế Tạo Máy cùng sự hướng dẫn khoa học tận tình của thầy giáo TS. Nguyễn Trọng Hiếu, tôi đã hoàn thành khóa học, luận văn tốt nghiệp Cao học và đạt những kết quả mong muốn.Nhân dịp hoàn thành luận văn Cao học, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tất cả các Thầy, Cô giáo trong Bộ môn, Viện Cơ khí và Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khoá học của mình.Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS. Nguyễn Trọng Hiếu đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong việc thực hiện luận văn này.Xin chân thành cám ơn các thầy giáo, cô giáo phản biện đã đọc luận văn và đóng góp cho tôi những ý kiến quý báu và bổ ích.Tác giả Phạm Thanh TuấnDANH MỤC HÌNH VẼDANH MỤC CÁC BẢNGBảng 1: Bảng xác định độ lớn của lượng chạy dao thực tếBảng 2: Thông số đầu vào của thí nghiệmPHẦN MỞ ĐẦU1. Lý do chọn đề tàiTrong lĩnh vực sản xuất nói chung và sản xuất các sản phẩm cơ khí nói riêng, để đạt được hiệu suất cao và chất lượng sản phẩm đồng bộ thì các doanh nghiệp, cơ sở sản xuất đòi hỏi áp dụng các dây chuyền tự động hóa sản xuất mà điển hình là phương thức sản xuất linh hoạt. Trong dây chuyền sản xuất linh hoạt thì các máy điều khiển số CNC đóng một vai trò rất quan trọng. Sử dụng máy công cụ điều khiển số CNC có thể giảm đáng kể khối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ chính xác gia công, hiệu suất gia công và giảm chu kỳ sản xuất. Chính vì vậy ở nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới đã và đang sử dụng rộng rãi máy điều khiển số vào trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, đặc biệt là chế tạo các chi tiết phức tạp và yêu cầu độ chính xác cao.Cùng với sự phát triển của các loại hình sản xuất thì chất lượng chi tiết gia công ngày càng được cải tiến, chất lượng chi tiết gia công ảnh hưởng đến khả năng làm việc cũng như tuổi thọ của chi tiết máy, chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng chi tiết gia công là độ chính xác về kích thước hình học và độ nhám bề mặt, hai yếu tố này phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ thuật như: Loại dụng cụ cắt, cách gá dao, vật liệu dao, chế độ cắt, rung động trong quá trình cắt…Trong các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng chi tiết gia công thì ảnh hưởng do rung động trong quá trình cắt là yếu tố cố hữu, ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và chất lượng gia công. Đặc biệt là rung động tự kích thích. Hiện nay, để gia công được các chi tiết phức tạp đòi hỏi yêu cầu độ chính xác cao người ta gia công trên các máy điều khiển số nhiều trục. Khi số trục của các máy công cụ điều khiển số tăng lên thì khả năng gia công của máy tăng lên tuy nhiên do kết cấu phức tạp nên rung động của máy cũng tăng lên, làm giảm chất lượng chi tiết gia công. Từ đó đặt ra bài toán làm sao để có thể giảm rung động trong quá trình gia công trên máy điều khiển số nhiều trục để giúp cho quá trình sử dụng máy được hiệu quả hơn.Xuất phát từ nhu cầu đó cùng với điều kiện nghiên cứu, tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của rung động phát sinh trong quá trình cắt tới chất lượng chi tiết gia công trên máy CNC 5 trục”2. Lịch sử nghiên cứuLĩnh vực nghiên cứu về rung động trong quá trình gia công nói chung vẫn chưa phổ biến ở Việt Nam. Gần đây nhất là đề tài “Nghiên cứu bằng thực nghiệm đặc tính của rung động tự kích thích và ảnh hưởng của bước tiến dao đến sự tăng trưởng của nó trong quá trình cắt kim loại với sự trợ giúp của máy tính” năm 2008 của tác giả Ngô Đức Hạnh, trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên.Trên thế giới đã có một số tác giả nghiên cứu về ảnh hưởng của một số loại rung động khác nhau đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công. Hai tác giả Safeen Y.Kassab và Younis K. Khoshnaw đã nghiên cứu về ảnh hưởng của rung động của dao đến chất lượng bề mặt chi tiết trong quá trình tiện khô năm 2007. Các tác giả S.S.Abuthakeer, P.V.Mohanram, G.Mohankumar đã nghiên cứu về ảnh hưởng của rung động của trục quay đến chất lượng bề mặt chi tiết trong quá trình tiện khô năm 2011. Một nhóm tác giả khác lại nghiên cứu về rung động trong quá trình phay để nâng cao chất lượng gia công tinh bề mặt đối với các vật liệu khó cắt năm 2013.3. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu Phân tích ảnh hưởng của rung động đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công. Xây dựng được đồ thị về sự rung động của hệ thống công nghệ trên máy phay CNC 5 trục làm cơ sở cho việc tối ưu hoá quá trình gia công theo mục tiêu ổn định.4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứuLuận văn tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số cắt đến rung động, từ đó nghiên cứu ảnh hưởng của rung động đến chất lượng chi tiết gia công.Trong thực tế gia công, hiện tượng rung động xảy ra ở nhiều hệ thống công nghệ khác nhau, từ loại hình gia công nguội hay gia công trên máy điều khiển số CNC. Với điều kiện cơ sở vật chất hiện có tại trung tâm CNC, tác giả lựa chọn máy phay CNC 5 trục để đo rung động trên các trục khi gia công với chế độ gia công thay đổi và ứng với các trạng thái khác (rung nền, chạy không) của máy nhằm nghiên cứu sự ảnh hưởng của rung động đến chất lượng chi tiết gia công, và lựa chọn các chế độ gia công phù hợp nhằm cải thiện chất lượng bề mặt chi tiết khi gia công trên máy phay CNC 5 trục.5. Các luận điểm cơ bản và đóng góp mớiNội dung luận văn được chia thành 4 chương, cuối luận văn là kết luận chung và kiến nghị cho hướng nghiên cứu tiếp theo, cụ thể gồm :Phần mở đầuChương 1 : Tổng quan về sự rung động trong gia công cơ khí Chương 2 : Rung động tự kích thích theo quan điểm năng lượng của quá trình cắtChương 3 : Các yếu tố ảnh hưởng đến rung động tự kích thíchChương 4 : Rung động trên máy công cụ điểu khiển số CNC Kết luận và hướng phát triển của đề tàiTài liệu tham khảo6. Phương pháp nghiên cứuKết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm.Xây dựng cơ sở lý thuyết về rung động trong gia công cơ khí, áp dụng các phương pháp phân tích,tổng hợp lý thuyết và phương pháp suy luận logic.Nghiên cứu ảnh hưởng của rung động đến chất lượng chi tiết gia công khi gia công trên máy phay CNC 5 trục thông qua đo đạc và xử lý số liệu thực nghiệm.Từ kết quả thực nghiệm, tiến hành so sánh, tìm ra quy luật ảnh hưởng và đưa ra phương án tốt nhất cho quá trình gia công.Thử nghiệm: Gia công chi tiết trên máy phay CNC 5 trục, với phôi thép C45, dụng cụ cắt là dao phay ngón và sử dụng các kết quả của phần nghiên cứu lí thuyết.Khi xử lý dữ liệu thực nghiệm dùng phương pháp…

THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU

Chương I: TỔNG QUAN VỀ SỰ RUNG ĐỘNG TRONG GIA CÔNG CƠ KHÍ

1 Rung động trong quá trình gia công

2 Các loại hình rung động trong gia công cơ khí bằng máy công cụ và nguyênnhân

Chương II: ĐẶC TÍNH CỦA RUNG ĐỘNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA RUNGĐỘNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT KHI GIA CÔNG TRÊN MÁYCNC

1 Đặc tính của rung động trong gia công bằng máy công cụ điều khiển số CNC

2 Những

Chương III: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH SỰ RUNG ĐỘNG VÀ NHỮNG TÁCĐỘNG CỦA RUNG ĐỘNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT GIACÔNG TRÊN MÁY CNC 5 TRỤC

1 Trình tự xác định rung động trên máy CNC và giải pháp kỹ thuật xác định sựrung động

1.1 Trình tự xác định rung động trên máy CNC

1.2 Giải pháp kỹ thuật xác định rung động trên máy CNC

2 Thực nghiệm đo rung động trên máy CNC 5 trục

Chương IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

1 Kết quả nghiên cứu

2 Hướng phát triển của đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các sốliệu kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất

kỳ công trình nghiên cứu nào khác

HỌC VIÊN CAO HỌC

Phạm Thanh Tuấn

LỜI CẢM ƠN

Sau 2 năm học tập và nghiên cứu, được sự giúp đỡ tận tình của Thầy Cô giáo trong Viện Cơ khí, Bộ môn Công Nghệ Chế Tạo Máy cùng sự hướng dẫn khoa học

tận tình của thầy giáo TS Nguyễn Trọng Hiếu, tôi đã hoàn thành khóa học, luận

văn tốt nghiệp Cao học và đạt những kết quả mong muốn

Nhân dịp hoàn thành luận văn Cao học, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tất cả các Thầy, Cô giáo trong Bộ môn, Viện Cơ khí và Trường Đại Học Bách Khoa

Hà Nội đã tận tình giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khoá học của mình

Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS Nguyễn Trọng Hiếu đã nhiệt tình

hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong việc thực hiện luận văn này

Xin chân thành cám ơn các thầy giáo, cô giáo phản biện đã đọc luận văn và đóng góp cho tôi những ý kiến quý báu và bổ ích

Tác giả

Phạm Thanh Tuấn

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1: Bảng xác định độ lớn của lượng chạy dao thực tế

Bảng 2: Thông số đầu vào của thí nghiệm

PHẦN MỞ ĐẦU

Trong lĩnh vực sản xuất nói chung và sản xuất các sản phẩm cơ khí nói riêng,

để đạt được hiệu suất cao và chất lượng sản phẩm đồng bộ thì các doanh nghiệp, cơ

sở sản xuất đòi hỏi áp dụng các dây chuyền tự động hóa sản xuất mà điển hình làphương thức sản xuất linh hoạt Trong dây chuyền sản xuất linh hoạt thì các máyđiều khiển số CNC đóng một vai trò rất quan trọng Sử dụng máy công cụ điềukhiển số CNC có thể giảm đáng kể khối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ chínhxác gia công, hiệu suất gia công và giảm chu kỳ sản xuất Chính vì vậy ở nước tacũng như nhiều nước trên thế giới đã và đang sử dụng rộng rãi máy điều khiển sốvào trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, đặc biệt là chế tạo các chi tiết phức tạp và yêu cầu

độ chính xác cao

Cùng với sự phát triển của các loại hình sản xuất thì chất lượng chi tiết giacông ngày càng được cải tiến, chất lượng chi tiết gia công ảnh hưởng đến khả nănglàm việc cũng như tuổi thọ của chi tiết máy, chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chấtlượng chi tiết gia công là độ chính xác về kích thước hình học và độ nhám bề mặt,hai yếu tố này phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ thuật như: Loại dụng cụ cắt, cách gádao, vật liệu dao, chế độ cắt, rung động trong quá trình cắt…Trong các yếu tố ảnhhưởng đến chất lượng chi tiết gia công thì ảnh hưởng do rung động trong quá trìnhcắt là yếu tố cố hữu, ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và chất lượng gia công Đặc biệt

là rung động tự kích thích Hiện nay, để gia công được các chi tiết phức tạp đòi hỏiyêu cầu độ chính xác cao người ta gia công trên các máy điều khiển số nhiều trục.Khi số trục của các máy công cụ điều khiển số tăng lên thì khả năng gia công củamáy tăng lên tuy nhiên do kết cấu phức tạp nên rung động của máy cũng tăng lên,làm giảm chất lượng chi tiết gia công Từ đó đặt ra bài toán làm sao để có thể giảmrung động trong quá trình gia công trên máy điều khiển số nhiều trục để giúp choquá trình sử dụng máy được hiệu quả hơn

Xuất phát từ nhu cầu đó cùng với điều kiện nghiên cứu, tác giả chọn đề tài:

“Nghiên cứu ảnh hưởng của rung động phát sinh trong quá trình cắt tới chất lượng chi tiết gia công trên máy CNC 5 trục”

2 Lịch sử nghiên cứu

Lĩnh vực nghiên cứu về rung động trong quá trình gia công nói chung vẫn

chưa phổ biến ở Việt Nam Gần đây nhất là đề tài “Nghiên cứu bằng thực nghiệm đặc tính của rung động tự kích thích và ảnh hưởng của bước tiến dao đến sự tăng trưởng của nó trong quá trình cắt kim loại với sự trợ giúp của máy tính” năm 2008

của tác giả Ngô Đức Hạnh, trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học TháiNguyên

Trên thế giới đã có một số tác giả nghiên cứu về ảnh hưởng của một số loạirung động khác nhau đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công Hai tác giả SafeenY.Kassab và Younis K Khoshnaw đã nghiên cứu về ảnh hưởng của rung động củadao đến chất lượng bề mặt chi tiết trong quá trình tiện khô năm 2007 Các tác giảS.S.Abuthakeer, P.V.Mohanram, G.Mohankumar đã nghiên cứu về ảnh hưởng củarung động của trục quay đến chất lượng bề mặt chi tiết trong quá trình tiện khô năm

2011 Một nhóm tác giả khác lại nghiên cứu về rung động trong quá trình phay đểnâng cao chất lượng gia công tinh bề mặt đối với các vật liệu khó cắt năm 2013

3 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

- Phân tích ảnh hưởng của rung động đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công

- Xây dựng được đồ thị về sự rung động của hệ thống công nghệ trên máyphay CNC 5 trục làm cơ sở cho việc tối ưu hoá quá trình gia công theo mục tiêu ổnđịnh

4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Luận văn tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số cắt đến rung động,

từ đó nghiên cứu ảnh hưởng của rung động đến chất lượng chi tiết gia công

Trong thực tế gia công, hiện tượng rung động xảy ra ở nhiều hệ thống côngnghệ khác nhau, từ loại hình gia công nguội hay gia công trên máy điều khiển sốCNC Với điều kiện cơ sở vật chất hiện có tại trung tâm CNC, tác giả lựa chọn máyphay CNC 5 trục để đo rung động trên các trục khi gia công với chế độ gia côngthay đổi và ứng với các trạng thái khác (rung nền, chạy không) của máy nhằmnghiên cứu sự ảnh hưởng của rung động đến chất lượng chi tiết gia công, và lựachọn các chế độ gia công phù hợp nhằm cải thiện chất lượng bề mặt chi tiết khi gia

công trên máy phay CNC 5 trục.

5 Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới

Nội dung luận văn được chia thành 4 chương, cuối luận văn là kết luận chung và kiến nghị cho hướng nghiên cứu tiếp theo, cụ thể gồm :

* Phần mở đầu

* Chương 1 : Tổng quan về sự rung động trong gia công cơ khí

* Chương 2 : Rung động tự kích thích theo quan điểm năng lượng của quá trình cắt

* Chương 3 : Các yếu tố ảnh hưởng đến rung động tự kích thích

* Chương 4 : Rung động trên máy công cụ điểu khiển số CNC

* Kết luận và hướng phát triển của đề tài

* Tài liệu tham khảo

6 Phương pháp nghiên cứu

- Kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm

- Xây dựng cơ sở lý thuyết về rung động trong gia công cơ khí, áp dụng cácphương pháp phân tích,tổng hợp lý thuyết và phương pháp suy luận logic

- Nghiên cứu ảnh hưởng của rung động đến chất lượng chi tiết gia công khigia công trên máy phay CNC 5 trục thông qua đo đạc và xử lý số liệu thực nghiệm

- Từ kết quả thực nghiệm, tiến hành so sánh, tìm ra quy luật ảnh hưởng và đưa

ra phương án tốt nhất cho quá trình gia công

- Thử nghiệm: Gia công chi tiết trên máy phay CNC 5 trục, với phôi thép C45,dụng cụ cắt là dao phay ngón và sử dụng các kết quả của phần nghiên cứu lí thuyết

- Khi xử lý dữ liệu thực nghiệm dùng phương pháp…

Chương I TỔNG QUAN VỀ SỰ RUNG ĐỘNG TRONG GIA CÔNG CƠ KHÍ

1 Rung động trong quá trình gia công

Rung động là những dao động cơ học, sinh ra bởi sự dịch chuyển có chu kỳđều đặn hoặc thay đổi của vật thể quanh vị trí cân bằng của nó Các máy, thiết bị,công cụ sử dụng các nguồn động lực khác nhau, khi làm việc đều phát sinh các daođộng cơ học dưới dạng rung động Rung động là hiện tượng rất phổ biến trong tựnhiên và trong kỹ thuật vì bất kể các vật thể nào có khối lượng và có tính đàn hồiđều có thể rung động khi có lực kích thích Trong thực tế gia công không có quátrình gia công nào mà máy công cụ không bị rung động, do máy công cụ là một kếtcấu kim loại có tính đàn hồi vì vậy khi chịu tác động từ ngoại lực bên ngoài hay lựccắt khiến máy bị rung động Rung động là hiện tượng xảy ra đồng thời trong quátrình cắt gọt và không có lợi Tùy thuộc vào hệ thống công nghệ và chế độ gia công

mà sự rung động với cường độ khác nhau, làm giảm chất lượng chi tiết gia công vàảnh hưởng không tốt đến các chỉ tiêu về kinh tế

Rung động có thể gây ra các hậu quả như:

- Giảm độ chính xác hình học và độ bóng của bề mặt gia công, đặc biệt là vớinguyên công gia công tinh

- Gây mất ổn định máy, phá hủy cơ học dụng cụ cắt, gây mòn nhanh nên làmgiảm tuổi thọ các chi tiết máy và dụng cụ cắt gọt, làm giảm độ chính xác của máy

- Làm giảm năng suất gia công, ảnh hưởng đến các chỉ tiêu về kinh tế

- Gây tiếng ồn và ảnh hưởng đến sức khỏe công nhân

2 Các loại hình rung động trong gia công cơ khí bằng máy công cụ và nguyên nhân

2.1 Rung động cưỡng bức

Rung động cưỡng bức xuất hiện khi ngoại lực kích thích tác động lên hệ thốngcông nghệ: máy- dụng cụ cắt - chi tiết gia công Nguyên nhân gây ra rung độngcưỡng bức:

a Nhiễu từ bên ngoài truyền qua đế máy

b Nhiễu bên trong hệ thống công nghệ do:

- Các chi tiết quay nhanh không cân bằng

- Các bộ truyền động ăn khớp được chế tạo không chính xác hoặc bịmòn gây va đập trong quá trình ăn khớp

Đặc điếm của rung động cưỡng bức:

- Hệ thống công nghệ sẽ rung động với tần số của lực kích thích Biên độ của rungđộng phụ thuộc vào biên độ của lực kích thích và phụ thuộc vào độ cứng vững độnglực học của hệ thống công nghệ

- Nếu lực kích thích biến đổi có chu kỳ đồng thời tần số kích thích xấp xỉ bằng tần

số dao động riêng của hệ thì rung động sẽ xuất hiện với biên độ rất lớn, do xảy rahiện tượng cộng hưởng

- Đối với lực kích thích dạng xung thì hệ rung động với tần số riêng và biên độ rungđộng sẽ tắt dần

- Trường hợp rung động cưỡng bức xuất hiện do lực cắt thay đổi và đặc biệt là khicắt các bề mặt gián đoạn thì tần số rung động thường phù hợp với tần số quay củatrục chính hoặc tần số quay của dụng cụ cắt

Rung động cưỡng bức làm giảm chất lượng gia công, đặc biệt là ở nguyêncông gia công tinh Nó ảnh hưởng lớn nhất khi tần số kích thích gần với tần số riêngcủa hệ Trong quá trình phay, rung động cưỡng bức có thể dẫn đến mất ổn định khitốc độ vòng quay của dao đủ lớn để làm cho tần số vào cắt của răng dao đúng bằng

tần số riêng của hệ Tần số này được xác định theo công thức: z

n.z

60

Phần lớn các rung động cưỡng bức có thể làm giảm hoặc khử bỏ bằng cáchkhử nguồn gây kích thích hoặc làm thay đổi tần số kích thích đối với những kíchthích có tính chu kỳ sao cho tần số của nó không gần với tần số riêng của hệ cụ thể:

- Xây dựng bệ máy tốt

- Loại bỏ sai số trong truyền động máy

- Cân bằng tĩnh và cân bằng động các chi tiết chuyển động quay

- Chọn tốc độ quay trục chính và số răng dao hợp lý

- Sử dụng thiết bị thu giảm rung

2.2 Rung động riêng

Rung động riêng trong hệ thống máy - dụng cụ cắt - chi tiết gia công hoặctrong một số nút của hệ thống là rung động phát sinh do sự va đập, chẳng hạn khidụng cụ bắt đầu vào cắt Phần lớn ảnh hưởng của rung động riêng trong quá trìnhcắt không đáng kể bởi vì nó là một dao động tắt dần rất nhanh Nó chỉ có ý nghĩakhi có liên quan đến việc xác định đặc tính của quá trình dao động nhằm phục vụcho việc nghiên cứu một hiện tượng rung động nào đó trong quá trình cắt

2.3 Rung động tự kích thích

Rung động tự kích thíc là dạng rung động do tự thân quá trình cắt sinh ra.Rung động tự kích thích sinh ra trong quá trình cắt do các nguyên nhân sau:

- Sự biến động của lực cắt mà sự biến động đó là do sự biến động của tốc

độ cắt hoặc của tiết diện lớp cắt

- Do sự hình thành và phá huỷ lẹo dao

- Sự biến động trong thành phần của vật liệu làm phôi

- Do hiệu ứng tái sinh

- Do liên kết vị trí (tự rung không tái sinh).

Công suất tạo phoi được xác định:

Q=P.V (W)Trong đó:

P là lực tạo phoi (thành phần lực tiếp tuyến), với quá trình phay:

P=k.F=K.Sz.T.Zc (N)K- Lực cắt riêng của vật liệu gia công (N/m2) F- Diện tích cắt (m2)

Sz- Bước tiến dao răng (m)T- Chiều sâu cắt (m)V- Tốc độ cắt (m/s)

Zc- Số răng đồng thời cắt của dao phayNếu gọi Qk là công suất tới hạn ổn định của một quá trình tạo phoi-tức là công suất

mà khi nhu cầu năng lượng của quá trình tạo phoi vượt quá giá trị đó thì hệ thốngcông nghệ bắt đầu mất ổn định thì Qk được xác định:

Qk = Pk.V (W)Trong đó:

Pk - lực tạo phoi tới hạn xét tại một cấp tốc độ V xác định (N) Khi lực tạo

phoi trong một quá trình cắt bất kỳ vượt quá giá trị đó thì hệ thống công nghệ bắtđầu mất ổn định

V - tốc độ cắt (m/s)

Tại một vị trí gia công, theo một phương xác định, công suất tạo phoi tới hạn khi cắtvới tốc độ V1 là:

Qk1 = Pk1.V1

Tương tự, công suất tạo phoi tới hạn khi cắt với tốc độ V2:

Qk2 = Pk2.V2

Lý thuyết về tự rung và ổn định theo quan điểm năng lượng của quá trình cắt đã chỉ

ra rằng, tại mỗi vị trí gia công và theo một phương xác định thì năng lượng tới hạn

ổn định là không đổi Theo đó Qk1 = Qk2 hay Pk1.V1 = Pk2.V2

Ngoài ra sự biến động của lực cắt do diện tích lớp cắt và tốc độ cắt, khi kích thướclớp cắt ảnh hưởng khác nhau đến biên độ rung động

Biên độ của rung động tự kích thích phụ thuộc vào kích thước lớp cắt (a và b) và tốc

độ cắt (v) Kích thước của lớp cắt ảnh hưởng khác nhau đến biên độ rung động: khităng chiều dày cắt a, biên độ rung động (dao động) A giảm, còn khi tăng bề rộng cắt

b, biên độ dao động A tăng

Hình1 Ảnh hưởng của kích thước lớp cắt đến biên độ dao động

Hình2 Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến biên độ dao động

Ta thấy, lúc đầu khi tăng tốc độ cắt, biên độ dao động tăng, còn sau khi đạt giá trị V xác định thì biên độ dao động A bắt đầu giảm Tốc độ cắt ứng với biên độ dao động lớn nhất và phạm vi tốc độ cắt mà tại đó tồn tại rung động phụ thuộc vào loại vật liệu gia công và điều kiện cắt

2.3.2 Sự hình thành và phá hủy lẹo dao

Trong quá trình cắt khi cắt ra phoi dây, trên mặt trước của dao kề ngay lưỡicắt thường xuất hiện những lớp kim loại có cấu trúc kim loại khác hẳn với vật liệugia công và vật liệu làm dao Nếu lớp kim loại này bám chắc vào lưỡi cắt của dụng

cụ thì được gọi là lẹo dao

Cơ chế của quá trình hình thành lẹo dao:

Do chịu áp lực lớn và nhiệt độ cao, mặt khác vì mặt trước của dao khôngtuyệt đối nhẵn nên các lớp kim loại bị cắt nằm kề sát với mặt trước của dao trongquá trình cắt có tốc độ di chuyển chậm và trong những điều kiện nhất định lực cảnthắng được lực ma sát trong nội bộ kim loại thì lớp kim loại sẽ nằm lại ở mặt trướctạo thành lẹo dao Vì bị biến dạng rất lớn nên độ cứng của lẹo dao lớn hơn độ cứngcủa vật liệu gia công từ 2,5 đến 3,5 lần và do đó có thể thay thế vật liệu làm dao đểthực hiện quá trình cắt Nhiều công trình nghiên cứu chứng tỏ rằng có hai loại lẹodao:

- Loại lẹo dao ổn định nằm dọc theo lưỡi cắt trong suốt quá trình cắt Loại

này gồm một số lớp gần như song song với mặt trước và thường hình thành khi cắtthép với chiều dày cắt bé.

- Lẹo dao chu kỳ gồm 2 phần: phần nền nằm sát với mặt trước của dao, về cơbản là lẹo dao loại 1 Trên nền đó hình thành phần thứ 2 Phần này sinh ra, lớn lên

và mất đi nhiều lần trong một đơn vị thời gian Sự xuất hiện và mất đi của lẹo daolàm cho các góc cắt của dao trong quá trình cắt luôn luôn biến đổi

Hình3 Lẹo dao ổn định Hình4 Lẹo dao chu kỳThông số quan trọng đặc trưng cho kích thước của lẹo dao là chiều cao củalẹo dao Khi gia công thép 45 không có dung dịch trơn nguội, chiều cao của lẹo dao

có thể biểu diễn bằng công thức sau:

và có dạng như sau:

Hình5 Dạng lẹo dao Hình6 Quan hệ giữa tốc độ cắt và chiều cao lẹo dao

Góc trước trong tiết diện chính của lẹo dao phụ thuộc vào tốc độ cắt và dao động trong phạm vi 220-270 Tăng tốc độ góc cắt thì góc giảm Mặt lẹo dao đối diện với mặt cắt khiến cho góc sau của lẹo dao bằng 0.

Bán kính cong của lẹo dao nằm trong giới hạn (8-15) x 10-3 mm bằng bán kính congcủa lưỡi cắt được mài bóng cẩn thận Ngoài ra khi cắt, gần như không đổi, còn bán kính cong của lưỡi dao thì tăng lên vì bị mài mòn Vì lẽ đó, khi cắt phoi mỏng, lẹo dao ổn định có ý nghĩa rất lớn Nó có tác dụng như một cái chêm cho phép dao cắt được một chiều dày cắt rất bé Lẹo dao có trị số, hình dạng, tính ổn định của vật liệugia công và vật liệu làm dao phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố:

Tốc độ cắt:

Ở khu vực I khi cắt tốc độ thấp, phoi cắt ra là phoi vụn, không có hiện tượng lẹo dao

Ở khu vực II khi cắt tạo thành phoi dây, lẹo dao bắt đầu xuất hiện Tăng tốc

độ cắt thì chiều cao lẹo dao tăng Giới hạn trên của khu vực II là tốc độ cắt ứng với chiều cao lẹo dao lớn nhất

Ở khu vực III khi tiếp tục tăng tốc độ thì lẹo dao giảm Giới hạn trên của khuvực này là tốc độ cắt ứng với thời điểm lẹo dao

Ở khu vực IV khi tốc độ cắt đã khá cao, không có hiện tượng lẹo dao

Khi gia công thô thì hiện tượng lẹo dao có lợi vì nó làm tăng góc trước khiến chiquá trình tạo phoi dễ dàng Ngoài ra lẹo dao bảo vệ lưỡi cắt khỏi bị mài mòn.Nhưng khi gia công tinh không mong muốn có lẹo dao vì nó làm giảm chất lượng

bề mặt gia công Thực vậy do sinh ra và mất đi liên tục, hiện tượng lẹo dao gây rarung động, mặt khác khi lẹo dao bị cuốn di có thể bám vào bề mặt gia công khiếncho độ bóng bề mặt gia công giảm thấp

2.3.3 Sự biến động trong thành phần của vật liệu gia công

Tính chất cơ lý của vật liệu gia công nói chung ảnh hưởng rất phức tạp và cótính tương phản đến hệ thống lực cắt Một mặt khi tăng độ bền và độ cứng của vậtliệu gia công thì làm tăng góc trước tức là làm giảm hệ số co rút phoi và độ lớntrượt tương đối Điều đó làm giảm công biến dạng và công tạo phoi tức là làm giảm

hệ thống lực cắt Mặt khác khi tăng độ bền và độ cứng thì tải trọng lên bề mặt trượttương ứng sẽ làm công biến dạng, công tạo phoi và tăng hệ thống lực cắt Vì mốiquan hệ phụ thuộc này mà khi tăng độ bền của vật liệu gia công thì các lực Px, Py,

Pz có thể tăng hoặc giảm Nếu khi tăng độ bền của vật liệu gia công mà hệ số co rútphoi giảm tương đối ít thì hệ thống lực Px, Py, Pz tăng còn khi tăng độ bền của vậtliệu gia công mà hệ số co rút phoi giảm nhiều thì lực cắt giảm dẫn đến sự biến thiên

về lực cắt lúc này gây rung động Khi gia công vật liệu giòn thì lực cắt nhỏ hơn khigia công vật liệu dẻo, biên độ và tần số rung động nhỏ hơn

Có thể nói sự biến động trong thành phần của vật liệu gia công như: khi tănghoặc giảm độ cứng, độ bền của vật liệu gia công sẽ gây ra sự biến động của lực cắt

và dẫn đến rung động của máy

2.3.4 Mất ổn định do hiệu ứng tái sinh

Tạo phoi trong những điều kiện bất ổn định do sai lệch của phôi, của đồ gá,của dụng cụ cắt hoặc của trục chính sẽ dẫn đến sự biến động của lực cắt

Sự biến động của lực cắt có thể dẫn đến rung động của máy Rung động nàycủa máy lại gây ra sự biến động phụ thêm của lực cắt Sự biến động của lực cắt dùrất nhỏ cũng tạo lnên sóng trên bề mặt gia công Vì vậy gây ra sự biến động của

chiều dày cắt Sự không đồng đều của chiều dày cắt do lần cắt trước để lại (khi cắt bằng dao một răng) hoặc do răng cắt trước đế lại (khỉ cắt bằng dao phay nhiều răng) lại gây ra những biến động khác về lực cắt và do đó gây ra rung động.

Khi lực cắt động lực học lệch pha với chuyển động tương đối tức thời giữalưỡi cắt và phôi sẽ dẫn đến sự tăng trưởng của tự rung, gây ra mất ổn định của quátrình cắt Sự mất ổn định như thế gọi là rung động tái sinh bởi vì rung động tự nó táixuất hiện trong những quá trình kế tiếp theo các sóng bề mặt Đây là dạng tự rungliên quan nhiều nhất đến thực tế

Sự biến động của lực cắt động lực học và sự biến đổi vị trí tương đối giữadao và phôi xảy ra ở tất cả các quá trình cắt vì hệ thống công nghệ không tuyệt đốicứng vững Sự dịch chuyển tương đối của hệ thống công nghệ này sẽ để lại mộtđường cong có biên độ Yi-1 trên bề mặt gia công Những sóng nhấp nhô của bề mặt

gia công do lần cắt trước để lại sẽ bị xoá bỏ bởi răng cắt hay lần cắt tiếp theo vàsóng mới được hình thành với biên độ Yi

Lưỡi cắt đang cắt trên mặt lượn sóng chịu tác dụng của lực biến đổi mà sựbiến đổi đó lại gây ra rung động bổ sung cho dụng cụ cắt Nếu lực cắt và nhữngsóng bề mặt cùng pha thì dẫn đến rung động với biên độ ngày càng tăng

Hình 7 Rung động tự kích thích do hiệu ứng tái sinhBất cứ một sự dịch chuyển nào của dụng cụ cắt và phôi sẽ gây ra sự thay đổi của chiều rộng cắt db và chiều dày cắt da Sự thay đổi trong tiết diện ngang của lớp cắt sẽ dẫn đến những biến đổi ương ứng của lực cắt dF

dF = f (da)

Để xác định điều kiện giới hạn ổn định của hệ thống cấu trúc máy và quá trình cắt, người ta đặt ra một số giả thiết:

- Quá trình cắt tiến hành trên mặt phẳng

- Cấu trúc của máy công cụ được biểu diễn bằng hệ một bậc tự do

góc với mặt cắt Lực cắt F nghiêng một góc so với Y, tốc độ cắt trung bình là V vàchiều rộng cắt là B Sự biến đổi chiều dày cắt do sóng trên bề mặt Yi-1 gây ra nhữnglần cắt tiếp theo phụ thuộc vào độ lệch pha với sóng bề mặt Yi.

2.3.5 Mất ổn định do tự rung không tái sinh

Một loại tự rung không tái sinh xuất hiện khi dụng cụ cắt dao động tương đối

so với phôi ít nhất theo hai phương Loại này xuất hiện ở những hệ được ghép nốivới nhau mà tần số riêng của chúng nằm gần nhau và như thế là tần số riêng củachúng có ảnh hưởng lẫn nhau Hệ thống công nghệ được mô hình hoá bằng hai hệ

lò xo - hai bậc tự do với hai trục X1 và X2 biểu thị độ mềm dẻo và khối lượng tổngcộng vuông góc

Đặc trưng của rung động: Dụng cụ cắt đi theo một đường elip đóng kín theochiều mũi tên Trong suốt chu kỳ chuyển động của dụng cụ từ phần I sang phần IIdọc theo đường elip, lực cắt sinh ra theo hướng ngược lại với hướng của dụng cụ vànăng lượng được lấy từ hệ ra

Trong nửa kia của chu kỳ, dụng cụ cắt đi từ phần II sang phần I, khi đó lựccắt và chuyển động của cùng hướng thì năng lượng lại được bổ sung cho hệ Chínhphần năng lượng đó làm tăng năng lượng rung động của dụng cụ

Lực cắt trên phần II của elip có xu hướng lớn hơn so với phần I bởi vì khi đódao cắt vào sâu hơn và do đó năng lượng đầu vào lớn hơn so với năng lượng iêu haocho một vòng Hình dưới chỉ rõ sự thay đổi của lực cắt P theo sự dịch chuyển củamũi dao trên phương X2 Diện tích bị chắn bởi nửa trên của elip với trục hoành vàcác đoạn thẳng 1-1’, 4-4’ diễn tả công của lực cắt khi mũi dao đi từ điểm 1 đếnđiểm 4 Diện tích bị chắn bởi nửa dưới của elip với trục hoành và các đoạn 1-1’, 4-4’ diễn tả công của lực cắt khi mũi dao đi từ điểm 4 đến điểm 1 Hiệu của hai diệntích đó (diện tích của elip) là năng lượng để hoàn thành một ch kỳ dao động, để duytrì dao động của dao và các chi tiết lên hệ với dao Năng lượng này được cung cấp

từ hệ thống truyền động của máy Kiểu rung động này gọi là rung động tự kích thíchkhông tái sinh

Hình 8 Mô tả rung động tự kích thích không tái sinh

Chương II

RUNG ĐỘNG TỰ KÍCH THÍCH THEO QUAN ĐIỂM NĂNG

LƯỢNG CỦA QUÁ TRÌNH CẮT

Rung động của hệ thống công nghệ là một hiện tượng vật lý kèm theo trongquá trình gia công trên máy công cụ nói chung Nó là nguyên nhân làm xấu các chỉtiêu kinh tế và chất lượng của chi tiết gia công bởi nó gây ra một số các hậu quảsau:

- Không sử dụng hết công suất của máy

- Giảm độ chính xác hình học của chi tiết cũng như làm tăng độ nhấp nhô bề mặt.Điều đó đặc biệt nguy hiểm cho các nguyên công gia công tinh

- Đẩy nhanh tốc độ mòn của dụng cụ cắt, thậm chí làm sứt lưỡi cắt

- Làm tăng ma sát giữa các bộ phận chuyển động tương đối với nhau trong máycông cụ, đẩy nhanh tốc độ mòn của chúng và do đó làm giảm nhanh độ chính xáclàm việc của máy công cụ

- Gây ồn cho môi trường làm việc

Rung động trong quá trình cắt trên máy công cụ trong nhiều trường hợp cóthể là sự hòa trộn của rung động cưỡng bức với rung động tự kích thích Trong một

số thời điểm nhất định thậm chí còn có sự pha trộn của rung động riêng

Chẳng hạn trong giai đoạn đầu của một quá trình cắt, nếu trên máy có rungđộng cưỡng bức thì lúc đó sẽ có sự pha trộn của rung động cưỡng bức, rung động tựkích thích và rung động riêng Tuy nhiên, rung động riêng là một rung động tắt dầnrất nhanh nên ảnh hưởng của nó đối với quá trình cắt là không đáng kể Khi quátrình cắt đi vào ổn định thì ảnh hưởng của rung động chủ yếu là ảnh hưởng của rungđộng tự kích thích và rung động cưỡng bức

Mặt khác, trên một máy công cụ xác định, nếu chúng ta biết được có tồn tạinhững rung động cưỡng bức nào và dùng những biện pháp kỹ thuật tương ứng đểlại trừ nó hoặc làm giảm thiểu nó, thì đối tượng còn lại gây ảnh hưởng chủ yếu đếnquá trình cắt là rung động tự kích thích

1 Các luận điểm

Luận điểm thứ nhất: Luận điểm về nguồn năng lượng của rung động

Mỗi một dao động đều có một nguồn năng lượng tương ứng Với rung động

tự kích thích (tự dao động) đó là năng lượng của quá trình cắt Sự tác động đồngthời của ba yếu tố chế độ cắt (tốc độ cắt, bước tiến dao và chiều sâu cắt) khi nhữngđiều kiện biên khác xác định, tạo nên nhu cầu năng lượng của quá trình cắt Nănglượng của một quá trình cắt Q được biểu thị bởi công suất tiêu thụ cho quá trình đó:

Q = F.K.V (W)Trong đó: V – tốc độ cắt (m/s)

F – diện tích cắt (mm2)

K – lực cắt riêng của vật liệu tại tốc độ V (N/m2)

K được gọi là lực cắt riêng của vật liệu gia công tại tốc độ cắt V vì lực cắtriêng không phải là hằng số mà là hàm số của nhiều biến số trong đó có tốc độ cắt

Luận điểm thứ hai: Luận điểm về khả năng hấp thụ năng lượng của hệ thống công

nghệ

Mỗi một hệ thống công nghệ có một khả năng hấp thụ năng lượng riêng Khảnăng hấp thụ năng lượng này theo các hướng của hệ tọa độ máy là hoàn toàn khácbiệt nhau vì khả năng đó phụ thuộc vào độ cứng vững của mỗi hướng của hệ thốngcông nghệ

Luận điểm thứ ba: Luận điểm về bản chất năng lượng của rung động tự kích thích

Năng lượng của một quá trình cắt được cung cấp từ lưới điện, được chuyểnđổi thành cơ năng tại vùng cắt, được truyền đi qua thân và bệ máy rồi cuối cùng đivào lòng đất hấp thụ Khi đi qua hệ thống công nghệ, dòng năng lượng này làm cho

hệ thống dao động Đó chính là bản chất năng lượng của rung động tự kích thích.Cũng chính vì vậy, rung động tự kích thích là thuộc tính cố hữu của quá trình cắtkim loại

Nếu độ lớn của dòng năng lượng này vượt quá khả năng hấp thụ của hệthống công nghệ theo một hướng nào đó, thì rung động tự kích thích tăng trưởng rấtnhanh, và hệ thống gia công sẽ rung động mạnh Đó chính là bản chất năng lượng

do sự phát triển của rung động tự kích thích

Hình Đường truyền năng lượng tới hạn ổn định của quá trình cắt

Luận điểm thứ tư: Luận điểm về năng lượng tới hạn của quá trình cắt

Nếu gọi mức năng lượng lớn nhất mà hệ thống công nghệ có thể hấp thụđược hoàn toàn là năng lượng tới hạn của quá trình cắt, thì tịa mỗi vị trí gia công,năng lượng tới hạn ổn định theo một hướng xác định của hệ tọa độ của máy là mộthằng số

Theo quan điểm năng lượng điều kiện ổn định của quá trình cắt được phátbiểu:

“ Ở một cấp tốc độ xác định, quá trình cắt vẫn ổn định nếu năng lượng củaquá trình chưa vượt qua khả năng hấp thụ năng lượng của hệ thống gia công – tức làchưa vượt quá trị số của năng lượng tới hạn ổn định”

Nếu gọi Q là năng lượng của quá trình cắt bất kỳ, thì điều kiện đó được biểuthị:

Điều đó được biểu thị:

- Nếu F < Fk – Quá trình cắt ổn định

- Nếu F = Fk – Quá trình cắt ở trạng thái tới hạn ổn định

- Nếu F > Fk – Quá trình cắt gây rung động

Từ biểu thức trên, điều kiện ổn định của quá trình cắt được khái quát như sau: “Ởmột cấp tốc độ xác định, quá trình cắt vẫn ổn định nếu diện tích cắt chưa vượt quágiá trị tới hạn.”

2 Đánh giá các công trình nghiên cứu rung động tự kích thích của quá trình cắt trên máy công cụ

Những công trình nghiên cứu rung động tự kích thích của quá trình cắt trênmáy công cụ đều tiếp cận đối tượng theo biểu hiện bên ngoài của đố tượng, đó làbiên độ và tần số dao động

Ý nghĩa to lớn của những thành tựu đã đạt được:

- Đã chỉ rõ rằng, rung động tự kích thích là nguyên nhân chủ yếu gây mất ổn địnhcủa quá trình cắt, bởi vì rung động cưỡng bức là có thể chủ động loại trừ hoặc giảmthiểu

- Đã phân tích một cách khá đầy đủ, sâu sắc, toàn diện các yếu tố ảnh hưởng đếnrung động tự kích thích và ổn định

- Đã xây dựng được khái niệm rung động tự kích thích và ổn định với nội hàm sâusắc và phong phú

- Đã đưa ra được nhiều phương pháp phân tích ổn định của hệ thống gia công dướitác dụng của hiệu ứng tái sinh và không tái sinh Từ đó đã xây dựng được điều kiệntới hạn ổn định

CHƯƠNG III

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN RUNG ĐỘNG TỰ KÍCH

THÍCH

1 Ảnh hưởng của máy

Ảnh hưởng của máy đến rung động biểu hiện ở độ mềm dẻo động lực học

Độ mềm dẻo động lực học không phải là hằng số mà là một đại lượng phụ thuộcvào nhiều yếu tố khác

1.1 Ảnh hưởng của móng máy và điều kiện lắp đặt

Máy công cụ trong quan hệ với móng máy được chia thành 3 nhóm

Hình 8 Các dạng móng máy và lắp đặt máyNhóm a: Dùng cho trường hợp máy có độ cứng vững cao Móng máy không trựctiếp nằm trong đường truyền của lực cắt tĩnh Tuy nhiên điều kiện kẹp chặt máy vàomóng có ảnh hưởng đến phản ứng động lực học của máy tại vị trí cắt

Nhóm b: Dùng cho nhóm máy gia công tinh, giá máy không trực tiếp đặt lên móng

mà đặt trên những đệm đàn hồi

Nhóm c: Dùng cho các máy cỡ lớn

Với nhóm b và nhóm a thì đường truyền lực cắt qua cả giá máy và móngmáy, nên độ cứng vững của móng máy và tính chất của mối ghép giữa máy vàmóng máy có ảnh hưởng nhất định đến rung động của máy Hình dưới giới thiệuquan hệ giữa độ mềm dẻo với tần số dao động của một máy tiện khi kích thích và

đo chuyển vị của máy theo hướng X đói với 2 trường hợp lắp đặt móng máy khácnhau

Hình 9 Quan hệ giữa độ mềm dẻo của máy với tần số trong trường hợp móng máy

được lắp đặt khác nhauTrên hình vẽ ta thấy, độ mềm dẻo tĩnh (khi tần số kích thích: 0) trong thực tế không phụ thuộc vào điều kiện lắp đặt máy và bằng 0,04 μm/N Còn phản ứng độngm/N Còn phản ứng độnglực học chịu ảnh hưởng của tình trạng lắp đặt máy trong cả dải tần số

Độ mềm dẻo lớn nhất giảm từ 0,15 μm/N Còn phản ứng độngm/N ở những máy được bắt chặt vào móng máy xuống 0,1 μm/N Còn phản ứng độngm/N ở những máy có sử dụng chi tiết lót mềm nhờ sử dụng chi tiết lót mềm có tác dụng giảm chấn mà cải thiện được phản ứng động lực học của máy

1.2 Ảnh hưởng của vị trí của các chi tiết cấu thành máy

Đối với các chi tiết động (bàn máy, bàn dao, trục chính …) do sự thay đổi vịtrí chức năng công tác mà độ cứng vững tĩnh và độ cứng vững động lực học củamáy tại vị trí cắt cũng thay đổi Ảnh hưởng lớn nhất đến độ mềm dẻo là các chi tiết

di trượt như trục chính máy doa, máy khoan Hình dưới giới thiệu về độ mềm dẻođộng lực học của các máy doa khác nhau phụ thuộc vào tỷ số giữa độ dài L vàđường kính d của trục chính Ngoài ra còn giới thiệu về độ mềm dẻo động lực họccủa máy phay đứng khi chịu tải theo phương X Ở loại máy này thì độ mềm dẻo củamáy ảnh hưởng tới rung động phụ thuộc rất lớn vào vị trí của bàn máy mà điển hình

là sự thay đổi của độ mềm dẻo khi dịch chuyển bàn máy theo phương nằm ngang

Hình 10 Độ mềm dẻo động lực học của máy doa khi chịu tải theo phương Y

Hình 11 Độ mềm dẻo động lực học của máy phay đứng khi chịu tải theo phương X

1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ làm việc của máy

Tính chất của các mối ghép căng và ghép trượt trong máy phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ nên phản ứng động lực học của máy cũng phụ thuộc vào nhiệt độ làm việc của máy Độ mềm dẻo động lực học của máy thay đổi theo nhiệt độ của máy tức là thay đổi theo thời gian làm việc của máy Nhiệt độ càng cao thì độ mềm dẻo càng lớn nên tự dao động càng dễ phát triển

Hình dưới là ví dụ về ảnh hưởng của nhiệt độ máy (được biểu thị bằng độ dàicủa thời gian làm việc) đến độ mềm dẻo của một máy phay giường.

Hình 12 Ảnh hưởng nhiệt độ của máy đến ohản ứng động lực học của máy

2 Ảnh hưởng của vị trí tương đối giữa dao và phôi

Vị trí tương đối giữa dao và phôi quyết định đến hướng của lực cắt nên tùythuộc vào từng vị trí tương đối cụ thể mà ảnh hưởng của nó đến rung động lớn haynhỏ

Độ mềm dẻo động lực học của hệ thống gia công phụ thuộc vào tần số là kếtquả của các dao động riêng được kích thích ở một tần số thích hợp Với các máy màthân có dạng dầm ngang hoặc dạng trụ đứng thì các dao động riêng này gắn liền vớimột hướng cụ thể Hướng cụ thể đó được xác định bởi cấu trúc hình học và phân bốkhối lượng của toàn hệ Độ cứng vững của máy theo các hướng của hệ tọa độ máy

là khác nhau, có những hướng độ cứng vững rất cao và có những hướng độ cữngvững thấp nên điều kiện phát triển của tự dao động theo các hướng cũng khác nhau.Như vậy có thể cải thiện được ảnh hưởng của rung động, hạn chế được tình trạngrung động của máy nếu lực cắt có hướng vuông góc với hướng dao động

Hình 13 Ảnh hưởng của hướng lực cắt đến rung động của máy

Hình trên minh họa cho ảnh hưởng của hướng lực cắt đến ổn định của hệthống công nghệ khi gia công tiện Khi hướng của lực cắt vuông góc với hướng daođộng riêng có tác dụng tạo ra xu thế ổn định của máy Ngược lại, nếu hướng của lựccắt song song với hướng dao động riêng thì sẽ gây ra xu thế rung động Như vậy,việc chọn lựa vị trí tương đối giữa dao và phôi có ý nghĩa quan trọng vì nó góp phầnlàm cho quá trình cắt trở nên cân bằng hơn, dễ đạt được chất lượng sản phẩm, nângcao tuổi bền của dụng cụ cắt

Hình 14 Ảnh hưởng của lực cắt đến chiều sâu cắt tới hạn khi phay

Đối với máy phay thì cấu hình phôi – dao khi cắt là rất đa dạng, do đó vấn đềđịnh hướng lực cắt có ảnh hưởng rất lớn Điều đó thể hiện ở hình trên

Sự thay đổi vị trí tương đối cũng như chuyển động tương đối giữa dao vàphôi làm cho góc vào cắt thay đổi, do đó hướng của lực cắt cũng thay đổi.

Trường hợp cụ thể trên hình vẽ, phôi có chiều rộng bằng một nửa đườngkính dao phay và góc thay đổi từ 00 đến 3600 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa chiềusâu cắt tới hạn Tk và góc vào cắt cho thấy: Chiều sâu cắt tới hạn Tk đối với từngtrường hợp gia công cụ thể phụ thuộc rất lớn vào góc vào cắt của dao phay

3 Ảnh hưởng của độ mềm dẻo của phôi

Độ mềm dẻo của phôi có ảnh hưởng lớn đến rung động của quá trình cắt, bởi

vì biến dạng của phôi sẽ gây ra chuyển vị tương đối giữa dao và phôi, chuyển vị đó

là nguyên nhân gây ra rung động Thí nghiệm trình bày ở hình dưỡi cho thấy ảnhhưởng của độ mềm dẻo của phôi dẫn đến rung động của quá trình cắt Thí nghiệmđuộc tiến hành với cùng một bước tiến dao S = 0,1 mm/vòng, cắt thử ba phôi cócùng đường kính nhưng chiều dài khác nhau Phôi càng mảnh, càng yếu thì xu thếrung động càng lớn và chiều rộng cắt tới hạn đạt được càng bé Nếu lực kẹp không

đủ lớn để cố định phôi chống lại tác dụng của lực cắt thì rung động sẽ tăng trưởngnhanh, quá trình cắt sẽ dễ gây rung động

Hình 15 Ảnh hưởng của độ mềm dẻo của phôi đến chiều sâu cắt tới hạn khi tiện