Nghiên cứu xác định một số thông số của quá trình gia công khi mài vô tâm thép 20x thấm các bon nhằm cải thiện độ không tròn và độ nhám bề mặt

ĐỖ ĐỨC TRUNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH GIA CÔNG KHI MÀI VÔ TÂM THÉP 20X THẤM CÁC BON NHẰM CẢI THIỆN ĐỘ KHÔNG TRÒN VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TH

ĐỖ ĐỨC TRUNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH GIA CÔNG KHI MÀI VÔ TÂM THÉP 20X THẤM CÁC BON NHẰM CẢI THIỆN ĐỘ KHÔNG TRÒN

VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

THÁI NGUYÊN – NĂM 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 PGS.TS PHAN BÙI KHÔI

2 TS NGÔ CƯỜNG

THÁI NGUYÊN – NĂM 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả của luận án này xin cam đoan:

Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án (trừ những điểm được trích dẫn) là hoàn toàn do bản thân tự nghiên cứu, không sao chép của bất kỳ

ai hay nguồn nào

Các bản vẽ, bảng biểu, kết quả đo đạc thí nghiệm và các kết quả tính toán (trừ những điểm được trích dẫn) đều được thực hiện nghiêm túc, trung thực, không chỉnh sửa và sao chép của bất kỳ nguồn nào

Nếu có điều gì sai trái, tác giả của bản luận án xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Thái Nguyên, ngày 8 tháng 7 năm 2016

Tác giả luận án

Đỗ Đức Trung

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới PGS TS Phan Bùi Khôi và TS Ngô Cường, những người thầy đã tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong nhiều năm tháng học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận án

Tôi xin trân trọng cảm ơn tập thể Khoa Cơ khí, các vị lãnh đạo và các Nhà Khoa học của Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên đã luôn quan tâm, giúp

đỡ cũng như đóng góp các ý kiến để tôi hoàn thành luận án

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Kinh

tế – Kỹ thuật, cùng các phòng ban chức năng đã quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi

để tôi hoàn thành luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn các Nhà khoa học trong Hội đồng đánh giá luận án

TS cấp cơ sở (PGS-TS Phan Quang Thế; GS-TSKH Bành Tiến Long; PGS-TS Nguyễn Thị Phương Mai; PGS-TS Nguyễn Quốc Tuấn; PGS-TS Vũ Ngọc Pi; PGS-TS Hoàng Vị; PGS-TS Nguyễn Đình Mãn) đã góp ý thẳng thắn, chân thành

để luận án được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn GS W Brian Rowe – Đại học Liverpool John Moores (Anh), cố GS Steven Malkin – Đại học Masachusetts (Mỹ), GS Yongbo

Wu – Đại học Akita (Nhật Bản), GS Kang Kim – Đại học Kookmin (Hàn Quốc),

GS Noyan Turkkan - Đại học Dé Moncton (Canada) đã cho tôi những ý kiến hết sức quí báu, cho tôi những tài liệu vô cùng quí giá và cho tôi rất nhiều động lực trong quá trình thực hiện luận án này

Từ đáy lòng mình, tôi xin bày tỏ sự biết ơn chân thành tới Công ty Cổ phần

Cơ khí Phổ Yên – Thái Nguyên (FOMECO) đã giúp đỡ tôi tiến hành thí nghiệm cho nội dung nghiên cứu của luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn các Nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp và gia đình, đặc biệt là người vợ Nguyễn Thị Hằng và con trai Đỗ Đức Bảo đã luôn quan tâm, động viên giúp tôi vượt qua mọi khó khăn trong quá trình học tập và hoàn thành bản luận án này

Thái Nguyên, ngày 8 tháng 7 năm 2016

Tác giả luận án

Đỗ Đức Trung

MỤC LỤC

1.1 Ưu - nhược điểm, phạm vi ứng dụng của phương pháp mài vô tâm 7

1.2 Sơ đồ mài vô tâm chạy dao hướng kính 8 1.3 Một số thông số cơ bản của quá trình mài vô tâm chạy dao hướng kính 9

1.4.4 Kích thước đường kính không ổn định 17 1.5 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ không tròn của bề mặt chi tiết 18 1.5.1 Xu hướng nghiên cứu về độ không tròn của bề mặt chi tiết 18 1.5.2 Ảnh hưởng của phương pháp sửa đá dẫn 19 1.5.3 Ảnh hưởng của độ chính xác biên dạng đá dẫn 20 1.5.4 Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ và thông số sửa đá 20 1.6 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến nhám bề mặt 25

1.6.1 Xu hướng nghiên cứu về nhám bề mặt 25 1.6.2 Ảnh hưởng của phương pháp mài và phương pháp sửa đá mài 26 1.6.3 Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ và thông số sửa đá 26 1.7 Xu hướng nghiên cứu về mô phỏng quá trình mài vô tâm 29

2.3.1 Xác định mối quan hệ giữa αg, βG với các thông số hình học của hệ

2.3.2 Phương pháp xác định độ không tròn 49

2.3.5 Đánh giá độ chính xác của thuật toán và chương trình mô phỏng 56

3.1.4 Nhiễu khi mài vô tâm chạy dao hướng kính 69

3.2.1 Yêu cầu chung đối với hệ thống thí nghiệm 69

Chương 4 TỐI ƯU HÓA MỘT SỐ THÔNG SỐ KHI MÀI VÔ TÂM

4.1.1.1 Giá trị tại các mức của các biến khi thí nghiệm khởi đầu 76

4.2.1 Giá trị tại các mức của thông số thí nghiệm 83

4.2.3.1 Phân tích mô hình độ không tròn 85

4.3.7 Tối ưu đa mục tiêu 102

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT

MP

TN

Ra Sai lệch số học trung bình của profin - Độ nhám µm

 Góc xoay của ụ đá dẫn trong mặt phẳng thẳng đứng Độ d

dd

d , rdd Đường kính, bán kính đá dẫn mm

ct

d , r ct Đường kính, bán kính chi tiết mm

h Chiều cao tâm chi tiết so với đường thẳng nối tâm đá

 Góc nghiêng bề mặt thanh tỳ so với phương ngang Độ

b

L

 , L r Lượng dịch chuyển tâm chi tiết theo phương vuông góc

với bề mặt đá mài tại điểm tiếp xúc với bề mặt đá mài mm

( )

k

S  Quãng đường chạy dao hướng kính tính đến thời điểm

( )

R Lượng giảm bán kính lý thuyết của chi tiết tại thời điểm

( )

r Lượng giảm bán kính thực tế của chi tiết tại thời điểm

M Hệ số đàn hồi của hệ thống công nghệ

Thành phần lực pháp tuyến trên bề mặt đá mài, đá dẫn

và thanh tỳ tại điểm tiếp xúc với chi tiết N

CCD Central Composite Design - Dạng kế hoạch hỗn hợp

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

1 1.1 Giá trị  và  trong một số nghiên cứu 21

2 1.2 Giá trị S sd và  trong một số nghiên cứu 21

3 1.3 Giá trị S k và  trong một số nghiên cứu 22

4 1.4 Giá trị vdd và  trong một số nghiên cứu 22

5 1.5 Giá trị tối ưu của  trong một số nghiên cứu 23

6 1.6 Một số công thức hướng dẫn xác định h,  23

7 1.7 Giá trị  và Ra trong một số nghiên cứu 27

8 1.8 Giá trị S sd và Ra trong một số nghiên cứu 27

9 1.9 Giá trị S k và Ra trong một số nghiên cứu 28

10 1.10 Giá trị vdd và Ra trong một số nghiên cứu 28

11 2.1 Giá trị M được lựa chọn trong một số nghiên cứu 37

12 2.2 Các thông số đầu vào của chương trình mô phỏng theo

13 2.3 Các thông số đầu vào của chương trình mô phỏng theo

phương pháp của Krajnik và cộng sự 45

14 2.4 Các thông số đầu vào của chương trình mô phỏng 54

15 2.5 Giá trị các thông số đầu vào của chương trình mô phỏng 56

16 2.6 Giá trị các thông số của đặc tính tiếp xúc 60

17 2.7 Ảnh hưởng của  đến  khi thí nghiệm và khi mô phỏng 61

18 2.8 Ảnh hưởng của S k đến  khi thí nghiệm và khi mô phỏng 62

19 2.9 Ảnh hưởng của vdd đến  khi thí nghiệm và khi mô phỏng 63

20 3.1 Thành phần hóa học chính của mẫu thí nghiệm 71

21 4.1 Giá trị của các thông số đầu vào tại các mức khi thí

23 4.3 Kết quả ma trận thí nghiệm khởi đầu 78

24 4.4 Kết quả phân tích phương sai đối với  khi thí nghiệm

25 4.5 Kết quả phân tích phương sai đối với Ra khi thí nghiệm

27 4.7 Giá trị của các thông số đầu vào tại các mức khi thí

33 4.13 Giá trị các thông số khi tối ưu hàm mục tiêu  bằng GRG 92

34 4.14 Giá trị các thông số khi tối ưu hàm mục tiêu  bằng GA 93

35 4.15

Giá trị tối ưu của các thông số , S sd, S k, v dd và giá trị hàm mục tiêu  khi giải bài toán tối ưu bằng hai thuật toán GRG và GA

93

36 4.16 Kết quả thí nghiệm đối với hàm mục tiêu  95

37 4.17 Thông tin so sánh Mean, StDev và SE-Mean hàm  của

38 4.18 Giá trị các thông số khi tối ưu hàm mục tiêu Ra bằng GRG 97

39 4.19 Giá trị các thông số khi tối ưu hàm mục tiêu Ra bằng GA 98

40 4.20

Giá trị tối ưu của các thông số , S sd, S k, v dd và giá trị hàm mục tiêu Ra khi giải bài toán tối ưu bằng hai thuật toán GRG và GA

98

41 4.21 Kết quả thí nghiệm đối với hàm mục tiêu Ra 99

42 4.22 Thông tin so sánh Mean, StDev và SE Mean hàm Ra của

43 4.23 Giá trị các thông số khi tối ưu hàm đa mục tiêu f x( ) bằng GRG 102

44 4.24 Giá trị các thông số khi tối ưu hàm đa mục tiêu f x( ) bằng GA 103

45 4.25

Giá trị tối ưu của các thông số , S sd, S k, v dd và giá trị hàm đa mục tiêu f x( ) khi giải bài toán tối ưu bằng hai thuật toán GRG và GA

104

46 4.26 Kết quả mài thí nghiệm bộ thông số , sd

S , S k, v dd khi giải bài toán tối ưu hàm đa mục tiêu f x( ) theo thuật toán GRG 104

47 4.27 Kết quả mài thí nghiệm bộ thông số

, S sd, S k, v dd khi giải bài toán tối ưu hàm đa mục tiêu f x( ) theo thuật toán GA 105

48 4.28 Giá trị hàm đa mục tiêu f x( ) khi mài với bộ thông số tối

ưu , S sd, S k, v dd của hai thuật toán GRG và GA 106

49 4.29 Thông tin so sánh Mean, StDev và SE-Mean hàm f x( )

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

1 1.1 Một số dạng chi tiết gia công bằng phương pháp mài vô

2 1.2 Sơ đồ mài vô tâm chạy dao hướng kính 8

14 1.14 Xu hướng nghiên cứu về độ không tròn của bề mặt chi tiết 19

15 1.15 Sửa đá dẫn bằng đĩa kim cương 19

16 1.16 Xu hướng nghiên cứu về độ nhám bề mặt của chi tiết 25

17 1.17 Xu hướng nghiên cứu về mô phỏng quá trình mài vô tâm 29

18 1.18 Xu hướng nghiên cứu về tối ưu quá trình mài vô tâm 30

19 2.1 Mô hình xây dựng phương trình cơ sở cho chương trình

20 2.2 Sự dịch chuyển tâm chi tiết do phôi không chính xác 34

21 2.3 Biểu đồ biểu diễn phương pháp mô phỏng 38

23 2.5 Sơ đồ phân tích động lực học chi tiết gia công 42

24 2.6 Sơ đồ khối phương pháp mô phỏng của Krajnik và cộng sự 45

26 2.8 Mô hình quá trình mài vô tâm chạy dao hướng kính dạng

27 2.9 Thuật toán mô phỏng quá trình mài vô tâm chạy dao hướng kính 51

28 2.10 Từng khối mô tả thuật toán trên hình 2.9 52

29 2.11 So sánh mức độ ổn định hình học 57

30 2.12 So sánh độ lớn vấu lồi hình thành trên bề mặt chi tiết 58

31 2.13 So sánh lượng dịch chuyển tâm chi tiết 58

33 2.15 Ảnh hưởng của  đến  khi thí nghiệm và khi mô phỏng 62

34 2.16 Ảnh hưởng của S k đến  khi thí nghiệm và khi mô phỏng 62

35 2.17 Ảnh hưởng của vdd đến  khi thí nghiệm và khi mô phỏng 63

41 4.1 Đồ thị hàm thích nghi của hàm mục tiêu  bằng thuật toán GA 93

42 4.2 Đồ thị so sánh Mean hàm  của GA so với GRG 96

43 4.3 Đồ thị hàm thích nghi của hàm mục tiêu Ra bằng thuật

44 4.4 Đồ thị so sánh Mean hàm Ra của GA so với GRG 101

45 4.5 Đồ thị hàm thích nghi của hàm đa mục tiêu f x( ) 103

46 4.6 Đồ thị so sánh Mean hàm f x( ) của hai thuật toán GRG và

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong gia công cơ khí, mài vô tâm là một phương pháp được sử dụng phổ biến, phương pháp này có năng suất cao hơn nhiều lần so với mài có tâm nhờ thời gian gá đặt và tháo dỡ chi tiết ít; độ cứng vững của máy mài vô tâm cao hơn so với máy mài có tâm [17], [18], [79] Khi mài vô tâm bề mặt trụ ngoài, chi tiết được định

vị bằng chính bề mặt gia công nên có thể giảm bớt lượng dư gia công; có thể nâng cao chế độ mài (tốc độ chi tiết) và gia công được chi tiết có đường kính nhỏ với tỷ

lệ chiều dài/đường kính ( / )l d lớn hơn so với phương pháp mài có tâm vì chi tiết được gá trên thanh tỳ và đá dẫn có độ cứng vững cao; nếu sử dụng đá có chiều dày lớn có thể giảm đáng kể số lần chạy dao dọc Đối với phương pháp mài vô tâm chạy dao hướng kính, khi gia công bề mặt ngoài: có thể gia công các chi tiết dạng bậc, chi tiết dạng côn hoặc nhiều chi tiết đồng thời [18] Ngoài ra, phương pháp này còn đang được sử dụng để gia công các chi tiết có hình dáng, kích thước nhất định mà đối với các phương pháp khác (tiện, mài tròn ngoài,…) khó thực hiện được như con đội xupap, piston, bi côn,…

Cũng như các phương pháp gia công cắt gọt khác, chất lượng gia công tinh các bề mặt trụ bằng phương pháp mài được đánh giá qua nhiều thông số Trong đó,

độ không tròn và độ nhám của bề mặt chi tiết là hai trong số những thông số kỹ thuật quan trọng có ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc của chi tiết [3], [18], [28], [29], [30], [84], [121]

Cơ chế hình thành độ không tròn, độ nhám của bề mặt chi tiết khi mài vô tâm thường phức tạp và phụ thuộc nhiều vào các yếu tố (chế độ cắt, chế độ sửa đá, công nghệ trơn nguội) và các yếu tố của hệ thống công nghệ (thông số hình học, độ cứng vững, đặc tính tiếp xúc, ) [18], [28], [29], [84], [121]

Hiện nay, tại nhiều cơ sở sản xuất khi điều khiển quá trình mài vô tâm vẫn chọn các thông số của quá trình gia công (thông số công nghệ, thông số sửa đá,…) theo kinh nghiệm của người thợ, theo phương pháp đo dò cắt thử hay sử dụng các thông số của quá trình gia công được chọn trong các bảng tra (phương

pháp thống kê kinh nghiệm) Bên cạnh đó, việc điều chỉnh - lựa chọn giá trị của các thông số để gia công chi tiết có độ không tròn, độ nhám đạt giá trị nhỏ thường gặp nhiều khó khăn và tốn nhiều thời gian ngay cả đối với thợ có tay nghề cao [100] Những lý do trên thường làm hạn chế việc cải thiện độ không tròn, độ nhám của bề mặt chi tiết; hạn chế việc nâng cao hiệu quả của quá trình mài vô tâm Nếu xác định được giá trị các thông số của quá trình gia công để đảm bảo chi tiết có độ không tròn, độ nhám nhỏ sẽ giúp giảm thời gian điều chỉnh máy – thời gian gia công thử, góp phần nâng cao hiệu quả của quá trình mài

Ở Việt Nam, mài vô tâm được sử dụng nhiều trong lĩnh vực gia công tinh các sản phẩm của động cơ, ô tô, vòng bi, công nghệ dệt,… Kết quả khảo sát 3 đơn vị sản xuất trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên tại thời điểm tháng 6/2013 bao gồm: Công

ty TNHH MTV Diesel Sông Công Thái Nguyên, Công ty CP Cơ khí Phổ Yên và Công ty Cổ phần Phụ tùng máy số I cho thấy: các mặt hàng gia công bằng phương pháp mài vô tâm khá đa dạng; chỉ tính riêng chi phí cho lương công nhân đứng máy

đã lên tới hàng tỷ đồng mỗi năm (phụ lục 1)

Thép 20X thuộc loại thép hợp kim thấp được sử dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy Loại thép này hiện đang được dùng phổ biến (ở trạng thái thấm các bon và tôi) để chế tạo một số loại chi tiết của động cơ, đồ định vị,… với phương pháp mài vô tâm được chọn để gia công tinh các bề mặt trụ yêu cầu độ chính xác cao Chỉ tính riêng đối với sản phẩm con đội xupap của động cơ được chế tạo từ loại thép 20X thấm các bon: mỗi tháng cần tới 1500  2000 chiếc đối với mỗi loại động cơ, và là các sản phẩm đang được xuất khẩu đi nhiều nước như Indonesia, Srilanka, Hàn Quốc, Nhật Bản [19] Còn đối với con đội xupap của loại động cơ Diesel RV125 phục vụ nhu cầu trong nước: mỗi năm, chỉ tính riêng Công ty TNHH MTV Diesel Sông Công Thái Nguyên đã sản xuất khoảng 96.000 chiếc từ loại thép 20X thấm các bon bằng phương pháp mài vô tâm chạy dao hướng kính (phụ lục 1)

Mặc dù đã được nghiên cứu bởi nhiều Nhà khoa học, nhưng đến nay cho thấy vẫn còn nhiều vấn đề cần tiếp tục được nghiên cứu về mài vô tâm Theo số liệu thống kê một

số nghiên cứu về mài vô tâm được công bố từ năm 1964 đến 2015 (phụ lục 2) trên các tạp chí uy tín như: International Journal of Machine Tools & Manufacture,

Journal of Manufacturing Science and Engineering, CIRP Annals - Manufacturing Technology, cho thấy:

- Số lượng các nghiên cứu về mài vô tâm được công bố trong các giai đoạn tăng dần theo thời gian và tăng rất nhanh trong những năm gần đây Cụ thể: số lượng các nghiên cứu đã công bố tăng dần theo các giai đoạn 1964  1975; 1975 

1985; 1985  1995; 1995  2005; 2005  2015 Riêng trong giai đoạn 2005 

2015 số nghiên cứu về mài vô tâm được công bố chiếm tới 57% số nghiên cứu từ

1964 đến 2015

- Các công bố về mài vô tâm thường được thực hiện thông qua nghiên cứu mô hình hóa - mô phỏng, nghiên cứu thực nghiệm và nghiên cứu tối ưu để tìm ra giá trị hợp lý (tối ưu) cho các thông số của quá trình gia công nhằm giảm thời gian điều chỉnh máy - thời gian gia công thử, giảm độ không tròn và độ nhám bề mặt chi tiết

Ở Việt Nam, thông qua việc tìm kiếm trên internet cho thấy: trên các tạp chí khoa học và công nghệ trong những năm gần đây, ngoài một số công bố của tác giả và cộng sự thì chưa thấy có nghiên cứu nào về mài vô tâm được công bố

Những đặc điểm nêu trên là định hướng cho việc chọn đề tài:

“Nghiên cứu xác định một số thông số của quá trình gia công khi mài vô tâm thép 20X thấm các bon nhằm cải thiện độ không tròn và độ nhám bề mặt”

2 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu công nghệ mài vô tâm chạy dao hướng kính với đối tượng thực nghiệm là loại thép 20X thấm các bon

3 Mục đích nghiên cứu

Mục đích của nghiên cứu là tìm ra phương pháp lựa chọn, điều chỉnh một số thông số của quá trình mài vô tâm chạy dao hướng kính nhằm:

- Giảm thời gian điều chỉnh máy và thời gian gia công thử

- Giảm (cải thiện) độ không tròn của bề mặt chi tiết gia công

- Giảm (cải thiện) độ nhám của bề mặt chi tiết gia công

4 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được những mục đích kể trên, nội dung nghiên cứu gồm:

1 Nghiên cứu tổng quan về mài vô tâm

2 Nghiên cứu mô phỏng quá trình mài vô tâm để biểu diễn quan hệ giữa các thông số của quá trình mài với hình dạng hình học của sản phẩm

3 Nghiên cứu thực nghiệm quá trình mài vô tâm chạy dao hướng kính

4 Xây dựng mối quan hệ giữa một số thông số của quá trình mài với độ không tròn, độ nhám bề mặt

5 Nghiên cứu các thuật toán để xác định giá trị tối ưu của một số thông số của quá trình mài vô tâm

6 Nghiên cứu thực nghiệm để so sánh kết quả của các thuật toán tối ưu đã sử dụng

5 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quá trình mài vô tâm

và các kết quả nghiên cứu về mài vô tâm đã được công bố để xác định hướng nghiên cứu về phương pháp mài vô tâm đang được các nhà khoa học quan tâm Phân tích những vấn đề còn phải tiếp tục nghiên cứu, từ đó xác định được đối tượng, mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của luận án

- Nghiên cứu mô phỏng: Nghiên cứu mô hình hóa - mô phỏng quá trình mài

và một số phương pháp mô phỏng quá trình mài vô tâm chạy dao hướng kính đã được công bố trên những tạp chí Quốc tế có uy tín cao, được nhiều nhà khoa học tham khảo Phân tích những phương pháp mô phỏng đó để xác định những vấn đề còn phải tiếp tục nghiên cứu Từ đó tiến hành nghiên cứu xây dựng thuật toán và viết chương trình mô phỏng để dự đoán độ không tròn của bề mặt chi tiết khi mài

vô tâm chạy dao hướng kính; đánh giá độ chính xác của thuật toán thông qua việc

so sánh với một thuật toán đã được công bố trong một tạp chí Quốc tế có uy tín thuộc nhóm ISI, IF = 3.35 (International Journal of Mechine Tools & Manufacture – ELSEVIER) và so sánh với kết quả khi thí nghiệm của tác giả Sau đó sử dụng chương trình mô phỏng để định hướng cho nghiên cứu thực nghiệm và nghiên cứu tối ưu quá trình mài

- Nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu cơ sở khoa học và tiến trình của quá

trình thực nghiệm; xây dựng và sử dụng hệ thống thí nghiệm là những thiết bị hiện đại đã được kiểm tra định kỳ bởi các tổ chức uy tín (phụ lục 3), gắn liền với thực tế sản xuất; phương pháp quy hoạch thực nghiệm khoa học (theo một số tài liệu, trong

đó có những tài liệu đã và đang được nhiều nhà khoa học tham khảo khi nghiên cứu thực nghiệm [4], [13]); kết hợp với phần mềm xử lý số liệu chuyên dùng (Minitab)

để phân tích số liệu và xây dựng các phương trình hồi qui làm cơ sở cho việc điều khiển và tối ưu quá trình mài

- Nghiên cứu tối ưu: Nghiên cứu và sử dụng thuật toán truyền thống (thuật

toán giảm gradient tổng quát), thuật toán hiện đại (thuật giải di truyền) đang được nhiều nhà khoa học sử dụng; kết hợp với phần mềm của hãng Microsoft và chương trình tiến hóa được viết bởi GS Noyan Turkkan (2001) [112] (Đại học Dé Moncton

- Canada) để giải các bài toán tối ưu; so sánh kết quả của các thuật toán tối ưu đã sử dụng thông qua thực nghiệm

6 Ý nghĩa của đề tài

6.1 Ý nghĩa khoa học

Đóng góp một số kết quả vào hướng nghiên cứu về mài vô tâm đã và đang

được các nhà khoa học quan tâm là Mô hình hóa - Mô phỏng, Tối ưu hóa và Điều

khiển quá trình mài:

1 Xây dựng được thuật toán và chương trình máy tính mô phỏng quá trình mài vô tâm chạy dao hướng kính

2 Xây dựng được phương pháp xác định thuận lợi các thông số hợp lý của quá trình mài cho phép giảm thời gian điều chỉnh máy - thời gian gia công thử; giảm độ không tròn của bề mặt chi tiết khi mài vô tâm chạy dao hướng kính

3 Xây dựng mô hình độ không tròn, độ nhám của bề mặt chi tiết với một số thông số của quá trình gia công làm cơ sở cho việc điều khiển hay tối ưu quá trình mài

4 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu mô phỏng, nghiên cứu thực nghiệm và nghiên cứu tối ưu quá trình mài được trình bày trong

luận án tạo cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu quá trình mài ứng với các điều kiện khác nhau

6.2 Ý nghĩa thực tiễn

1 Sử dụng thuật toán và chương trình mô phỏng cho phép đảm bảo và cải thiện độ không tròn, độ nhám của bề mặt chi tiết gia công; giảm thời gian điều chỉnh máy - thời gian gia công thử

2 Tính gia công của vật liệu phụ thuộc nhiều vào thành phần hóa học của vật liệu gia công Do đó, những kết quả nghiên cứu khi mài tinh thép 20X thấm các bon, ngoài việc được áp dụng để mài tinh thép 20X thấm các bon thì còn được dùng

để tham khảo khi mài vô tâm các loại vật liệu có thành phần hóa học lớp bề mặt gần giống như thành phần hóa học của vật liệu lớp bề mặt thép 20X thấm các bon

3 Việc áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế sản xuất sẽ góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá trình mài vô tâm

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MÀI VÔ TÂM 1.1 Ưu - nhược điểm, phạm vi ứng dụng của phương pháp mài vô tâm

1.1.1 Ưu - nhược điểm

Trong gia công cơ khí nói chung và gia công bằng phương pháp mài nói riêng, nếu kéo dài thời gian phụ, thời gian gá đặt - tháo dỡ chi tiết sẽ làm tăng chi phí của quá trình gia công Đối với phương pháp mài vô tâm bề mặt trụ ngoài, có ưu điểm là không cần gia công lỗ tâm như một số phương pháp gia công khác (tiện, mài có tâm, ), mà chi tiết được định vị bằng chính bề mặt gia công của nó Điều này làm giảm thời gian phụ, thời gian gá đặt - tháo dỡ chi tiết, đồng thời tránh được sai số gia công do sai số của lỗ tâm gây ra Ngoài ra mài vô tâm còn có ưu điểm: gia công được chi tiết có đường kính nhỏ hơn so với phương pháp mài có tâm; không cần cơ cấu kẹp chặt chi tiết khi gia công, sẽ tiết kiệm thời gian phụ, dễ tự động hóa quá trình gia công

Tuy nhiên, mài vô tâm còn một số nhược điểm sau [6], [17]:

- Điều chỉnh máy phức tạp

- Khó có khả năng đảm bảo độ đồng tâm giữa các bậc trục

- Khó mài những bề mặt gián đoạn

1.1.2 Phạm vi ứng dụng

Hình 1.1 Một số dạng chi tiết gia công bằng phương pháp mài vô tâm [67]

Các sản phẩm thường được ứng dụng công nghệ mài vô tâm có hình dáng, kích thước rất đa dạng như: các chi tiết của ngành công nghệ ô tô, vòng bi, một số chi tiết của động cơ, đồ định vị, một số chi tiết trong ngành công nghệ dệt, (hình 1.1)

1.2 Sơ đồ mài vô tâm chạy dao hướng kính

Khi gia công bề mặt trụ ngoài bằng phương pháp mài vô tâm chạy dao hướng kính: vị trí của chi tiết gia công nằm ở giữa đá mài, thanh tỳ, đá dẫn và cữ chặn, những thành phần này quyết định tốc độ quay của chi tiết gia công Đối với đa

số các máy mài vô tâm khi thực hiện mài chạy dao hướng kính: đá dẫn, chi tiết, thanh tỳ và cữ chặn sẽ tiến về phía tâm đá mài trong quá trình mài Đồng thời để định vị chi tiết được chắc chắn theo hướng dọc trục thì cần phải tạo ra lực kẹp bằng cách xoay đá dẫn trong mặt phẳng thẳng đứng một góc  khoảng 0

0, 5 [16], [18], [79] Sơ đồ mài vô tâm chạy dao hướng kính bề mặt trụ ngoài được trình bày trong

hình 1.2

Hình 1.2 Sơ đồ mài vô tâm chạy dao hướng kính

1.3 Một số thông số cơ bản của quá trình mài vô tâm chạy dao hướng kính

1.3.1 Góc cao tâm của chi tiết

Góc cao tâm  là góc hợp bởi hai tiếp tuyến của bề mặt chi tiết tại điểm tiểm xúc giữa bề mặt chi tiết với bề mặt đá mài và bề mặt đá dẫn Sử dụng  để mô tả vị trí của chi tiết gia công trong hệ thống công nghệ (hình 1.3)

Hình 1.3 Sơ đồ biểu thị góc cao tâm Mối quan hệ giữa  với một số thông số hình học của hệ thống công nghệ được thể hiện trong biểu thức sau [3]:

 - Góc cao tâm của chi tiết

h - Chiều cao tâm chi tiết, là khoảng cách từ tâm chi tiết đến đường thẳng nối tâm đá mài và tâm đá dẫn

r - Bán kính đá mài

r - Bán kính đá dẫn

ct

r - Bán kính chi tiết gia công

A - Khoảng cách từ đáy thanh tỳ đến đường sinh cao nhất của chi tiết

H - Khoảng cách từ đáy thanh tỳ đến đường thẳng nối tâm đá mài và tâm đá dẫn (giá trị của H được ghi rõ trong catalog của từng loại máy)

Theo Trần Văn Địch và cộng sự (2003) [6]: hầu hết các quá trình mài vô tâm đều được thực hiện trong trường hợp tâm chi tiết cao hơn đường thẳng nối tâm đá mài và tâm đá dẫn (  0) Giá trị của  có ảnh hưởng lớn đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công:

- Nếu  quá lớn sẽ làm cho chi tiết bị rung động trong quá trình mài, chi tiết

có xu hướng bị nhấc lên theo phương thẳng đứng, giảm điều kiện tiếp xúc giữa bề mặt chi tiết với bề mặt đá mài, bề mặt đá dẫn và thanh tỳ, đồng thời chi tiết có xu hướng bị bật ra khỏi vùng gia công

- Tuy nhiên, nếu  quá nhỏ sẽ làm tăng áp suất tiếp xúc giữa bề mặt chi tiết với bề mặt đá mài, bề mặt đá dẫn và bề mặt thanh tỳ, ảnh hưởng đến chuyển động quay đều của chi tiết, gây ra sai số gia công và có thể gây biến dạng vật mài [18]

1.3.2 Lượng chạy dao hướng kính

Khi tăng lượng chạy dao hướng kính (S k) sẽ làm tăng tốc độ bóc vật liệu Tuy nhiên, tăng tốc độ bóc vật liệu sẽ làm tăng chiều dày lớp phoi được bóc đi, tăng lực tác động lên mỗi hạt mài, tăng lực cắt và làm tăng hiện tượng tự mài sắc Kết quả là độ nhám bề mặt tăng và đá nhanh mòn [79]

1.3.3 Vận tốc đá mài

Khi tăng vận tốc đá mài (v dm) sẽ cho phép tăng S k Nếu tăng v dm mà không tăng S k, sẽ làm giảm chiều dày lớp phoi được bóc đi Trong trường hợp này sẽ làm giảm độ nhám bề mặt và giảm lực cắt, đồng thời giảm hiện tượng tự mài sắc Mục đích của việc tăng v dm là cho phép tăng S k, nâng cao năng suất mà vẫn đảm bảo được chất lượng bề mặt gia công [79]

1.3.4 Vận tốc chi tiết

Vận tốc của chi tiết (v ct) được điều chỉnh thông qua vận tốc của đá dẫn (vdd) Khi gia công, nếu v ct cao sẽ làm tăng mức độ rung động, đặc biệt là đối với những chi tiết có đường kính nhỏ Ngược lại, nếu v ct thấp sẽ kéo dài thời gian tiếp xúc tại một điểm trên bề mặt chi tiết với bề mặt đá mài, có thể gây ra hiện tượng cháy bề mặt Do đó, cần thiết phải xác định v ct trong từng trường hợp cụ thể [79]

1.3.5 Sửa đá mài

Khi đá mòn cần phải sửa đá để khôi phục khả năng cắt và hình dạng đúng của bề mặt đá

Sửa đá khôi phục được khả năng cắt của đá vì:

- Hạ thấp độ mòn của chất dính kết làm cho các hạt mài nhô lên khỏi chất dính kết (tạo không gian chứa phoi)

- Tạo các lưỡi cắt mới

Theo một số nghiên cứu: chiều sâu (t sd) và lượng chạy dao dọc khi sửa đá (S sd) có ảnh hưởng nhiều đến topography của đá mài (tập hợp các lồi lõm trên bề mặt của đá được gọi là topography của đá mài [1], [7]), qua đó ảnh hưởng đến khả năng cắt của đá [1], [2], [7], [8]:

- Nếu t sd và S sd tăng, sẽ làm tăng độ nhám bề mặt gia công, giảm lực cắt, giảm nhiệt cắt, giảm rung động, tăng tuổi bền của đá

- Nếu t sd và S sd giảm, sẽ ảnh hưởng đến không gian chứa phoi trên bề mặt

đá, việc đưa dung dịch trơn nguội vào vùng cắt và thoát nhiệt khó khăn, làm tăng nhiệt cắt và có thể gây cháy bề mặt

1.3.6 Sửa đá dẫn

Khi mài vô tâm chạy dao hướng kính, để định vị chi tiết được chắc chắn theo hướng dọc trục cần phải tạo ra lực kẹp bằng cách xoay đá dẫn trong mặt phẳng thẳng đứng một góc  khoảng 0

0, 5 ; có nghĩa là đường tâm của đá dẫn sẽ không song song với đường tâm của chi tiết gia công Như vậy, nếu đá dẫn được sửa theo dạng hình trụ thì giữa bề mặt đá dẫn và bề mặt chi tiết chỉ tiếp xúc một điểm (chứ

không phải là đường thẳng) và sẽ không đảm bảo được độ ổn định về vị trí của đường tâm chi tiết trong quá trình mài [16], [18], [79]

Theo Marinescu và cộng sự (2006) [79]: để đảm bảo tiếp xúc giữa bề mặt chi tiết và bề mặt đá dẫn là một đường thẳng thì dụng cụ sửa đá dẫn có thể được gá theo hai vị trí A hoặc B như trên hình 1.4

Giá trị của h d, d được xác định theo các công thức sau [79]:

ct dd

dd d

d d

d h h



dd ct

Nếu dụng cụ sửa đá dẫn được gá tại vị trí A hoặc B, đá dẫn sau khi sửa sẽ có dạng hyperboloid và tiếp xúc giữa bề mặt chi tiết với bề mặt đá dẫn là một đường thẳng (hình 1.5)

Hình 1.5 Tiếp xúc giữa chi tiết và đá dẫn [79]

1.3.7 Thanh tỳ

Thanh tỳ dùng để đỡ chi tiết trong quá trình mài và áp sát bề mặt chi tiết vào

bề mặt đá dẫn để nhận chuyển động từ đá dẫn Do đó, phải điều chỉnh cho bề mặt thanh tỳ song song với đường tâm của đá mài để giảm sai số dạng côn, dạng yên ngựa, dạng tang trống, trên bề mặt gia công, đồng thời đảm bảo cho chi tiết được

ổn định khi gia công

Chiều dày của thanh tỳ được chọn nhỏ hơn đường kính chi tiết gia công

1 2(  mm) nhưng thường không vượt quá 12 (mm) [18]

Vật liệu bề mặt thanh tỳ được chọn phụ thuộc vào vật liệu chi tiết gia công, phải đảm bảo độ cứng của bề mặt thanh tỳ lớn hơn độ cứng của vật liệu chi tiết gia công Khi gia công thép nên chọn vật liệu bề mặt thanh tỳ là hợp kim cứng loại một cacbit; góc nghiêng của bề mặt thanh tỳ so với phương ngang có thể chọn

Độ không tròn của bề mặt chi tiết ( )  là khoảng cách lớn nhất từ các điểm của profin thực tới vòng tròn áp [14], [56], [88] (hình 1.6)

Độ không tròn của bề mặt chi tiết gia công do các nguyên nhân chính sau gây nên [17]:

-  quá nhỏ,  không phù hợp

- v ct quá thấp

- Sai số hình dáng và độ không tròn của bề mặt chi tiết trước khi mài quá lớn

- Dung dịch bôi trơn làm nguội không được cung cấp đủ

b) Độ ô van

Độ ô van là dạng sai lệch tiết diện của bề mặt chi tiết so với vòng tròn áp khi

mà profin thực là hình ô van (hình 1.7) [14], [88]

Hình 1.7 Độ ô van [14], [88]

Độ ô van do các nguyên nhân chính sau gây nên [17]:

- Do độ đảo của trục mang đá dẫn

- Do chi tiết quay không đều

- Do không cung cấp đủ dung dịch trơn nguội vào vùng gia công

c) Độ đa cạnh

Độ đa cạnh là dạng sai lệch tiết diện của bề mặt chi tiết so với vòng tròn áp

khi mà profin thực là hình nhiều cạnh (hình 1.8) [14], [88]

Hình 1.8 Độ đa cạnh [14], [88]

Độ đa cạnh do các nguyên nhân chính sau [17]:

- Bề mặt thanh tỳ không song song với đường tâm của đá mài

- Cơ cấu cấp phôi (máng cấp phôi) có vị trí không đúng

- Lượng dư cho mài tinh quá bé

- Đầu sửa kim cương bị cùn

b) Độ yên ngựa

Độ yên ngựa là dạng sai lệch mặt cắt dọc của chi tiết, khi đường sinh của bề mặt chi tiết có dạng đường cong lõm (hình 1.10) [14], [88]

Hình 1.10 Độ yên ngựa [14], [88]

Độ yên ngựa do các nguyên nhân chính sau [17]:

- Bề mặt thanh tỳ bị cong về hướng đá mài

- Đường tâm của chi tiết và đường tâm của đá mài không song song với

Độ nhám bề mặt được đánh giá qua nhiều chỉ tiêu, trong đó chỉ tiêu sai lệch

số học trung bình của profin (Ra) được sử dụng nhiều nhất [69] Ra là trung bình

số học các giá trị tuyệt đối của sai lệch profin y i trong khoảng chiều dài chuẩn l Sai lệch profin y i là khoảng cách từ các điểm trên profin đến đường trung bình, đo

theo phương pháp tuyến với đường trung bình [44] (hình 1.12)

Hình 1.12 Sai lệch số học trung bình của profin Ra [44]

Độ nhám của bề mặt chi tiết do các nguyên nhân chính sau [17]:

- S sd quá lớn

- Tuổi bền của đá mài thấp

- Độ hạt của đá quá lớn

- Dung dịch bôi trơn làm nguội lẫn phế thải

- Đầu sửa đá có chất lượng kém

b) Độ sóng bề mặt

Độ sóng bề mặt gia công do các nguyên nhân chính sau [17]:

- Đá mài được cân bằng không tốt

- Kẹp thanh tỳ hoặc đá mài trên bích gá chưa chặt

-  quá lớn

- vdd quá lớn

- Lượng dư mài quá lớn

- Đá mài quá cứng hoặc có độ hạt quá nhỏ

c) Vết cào xước trên bề mặt gia công

Vết cào xước trên bề mặt gia công do các nguyên nhân chính sau [17]:

- Do các hạt mài, phoi và các phế thải mài chưa được rửa khỏi bề mặt làm việc của thanh tỳ

- Đá mài có độ cứng không đều

- Dung dịch trơn nguội lẫn phế thải, lọc chưa tốt

d) Vết cháy trên bề mặt gia công

Vết cháy trên bề mặt gia công do các nguyên nhân chính sau [17]:

- Dung dịch trơn nguội được cung cấp không đủ

- v ct quá thấp

- Đá có độ cứng quá cao

- S sd quá bé

1.4.4 Kích thước đường kính không ổn định

Kích thước đường kính không ổn định hay còn gọi là độ ổn định hình học của bề mặt chi tiết, là đại lượng thể hiện mức độ thay đổi đường kính của bề mặt chi

tiết tại các điểm khác nhau trên chu vi, xét trong một tiết diện vuông góc với đường tâm chi tiết (hình 1.13) [88]

- Chi tiết bị nóng quá

- Độ cứng của đá mài quá thấp

- Lượng dư gia công không phù hợp

1.5 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ không tròn của bề mặt chi tiết

1.5.1 Xu hướng nghiên cứu về độ không tròn của bề mặt chi tiết

Từ số liệu thống kê một số nghiên cứu về độ không tròn của bề mặt chi tiết khi mài vô tâm đã công bố từ năm 1964 đến 2015 (phụ lục 2), ta xây dựng được biểu đồ như hình 1.14

Quan sát hình 1.14 cho thấy: số lượng các công trình nghiên cứu về độ không tròn của bề mặt chi tiết khi mài vô tâm trong các giai đoạn tăng dần theo thời gian Riêng trong giai đoạn 2005 ÷ 2015 số lượng nghiên cứu về độ không tròn của

bề mặt chi tiết lớn hơn nhiều so với các giai đoạn trước và chiếm tới trên 49% số nghiên cứu về độ không tròn của bề mặt chi tiết đã công bố từ 1964 đến 2015

Tỷ lệ nghiên cứu về độ không tròn trong các giai đoạn

Hình 1.14 Xu hướng nghiên cứu về độ không tròn của bề mặt chi tiết (phụ lục 2)

1.5.2 Ảnh hưởng của phương pháp sửa đá dẫn

Shih Albert (2001) [102] trong nghiên cứu của mình đã phân tích những hạn chế của phương pháp sửa đá dẫn thông thường (phương pháp sử dụng bút kim cương) làm ảnh hưởng đến độ không tròn của bề mặt chi tiết gia công Cụ thể: khi

sử dụng bút kim cương để sửa đá dẫn sẽ gây ra hiện tượng "giao thoa - interference" giữa đường tâm của đá dẫn và đường tâm của chi tiết gia công làm

ảnh hưởng đến độ không tròn của bề mặt chi tiết Đồng thời Shih Albert cũng đã đề xuất một phương pháp khác để sửa đá dẫn nhằm giảm độ không tròn của bề mặt chi tiết gia công Theo phương pháp này, dụng cụ sửa đá dẫn là một chi tiết dạng đĩa bằng kim cương, có đường kính bằng đường kính của chi tiết gia công, chiều cao gá đĩa sửa đá dẫn bằng chiều cao tâm chi tiết khi gia công và đĩa sửa đá di chuyển trên

bề mặt đá dẫn theo hướng song song với đường tâm chi tiết và đường tâm đá mài (hình 1.15) [102]

Hình 1.15 Sửa đá dẫn bằng đĩa kim cương [102]

Kết quả thí nghiệm của Shih Albert (2001) [102] cho thấy: khi sử dụng loại dụng cụ sửa đá dẫn dạng đĩa, giá trị độ không tròn của bề mặt chi tiết giảm từ 1,7μm xuống 0,2 μm so với khi sử dụng bút kim cương

1.5.3 Ảnh hưởng của độ chính xác biên dạng đá dẫn

Các tác giả Nakkeeran và Radhakrishnan (1989) [84] khi nghiên cứu về ảnh hưởng của độ chính xác biên dạng đá dẫn đến độ không tròn trên bề mặt chi tiết đã đưa ra một số kết luận:

- Mỗi sai số trên bề mặt đá dẫn sẽ gây ra độ không tròn trên bề mặt chi tiết gia công Sai số dạng vấu lồi trên bề mặt đá dẫn ảnh hưởng đến độ không tròn trên

bề mặt chi tiết lớn hơn ảnh hưởng của sai số dạng mặt phẳng trên bề mặt đá dẫn

- Nếu tỷ lệ giữa đường kính đá dẫn và đường kính chi tiết (ddd/d ct) là ước số của số vấu lồi trên bề mặt đá dẫn thì sẽ làm cho giá trị độ không tròn trên bề mặt chi tiết tăng

- Vị trí ban đầu của vấu lồi trên bề mặt đá dẫn (vị trí của vấu lồi trên bề mặt

đá dẫn tiếp xúc lần đầu tiên với bề mặt chi tiết trong quá trình mài) ảnh hưởng không đáng kể đến độ không tròn trên bề mặt chi tiết gia công

Sở dĩ có hiện tượng như trên là do khi trên bề mặt đá dẫn có vấu lồi, vấu lồi này khi tiếp xúc với bề mặt chi tiết sẽ làm cho chi tiết bị đẩy lên phía trên và về phía

đá mài Kết quả: hoặc là đá mài sẽ cắt sâu vào bề mặt chi tiết hoặc là một phần trên

bề mặt chi tiết không được mài làm cho độ không tròn tăng

1.5.4 Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ và thông số sửa đá

Đã có một số nghiên cứu chỉ ra rằng: các thông số: , S sd, S k, vdd có ảnh hưởng đáng kể đến độ không tròn của bề mặt chi tiết Trong đó  có ảnh hưởng lớn nhất đến độ không tròn, tiếp theo là đến mức độ ảnh hưởng của S sd , S k và vdd [3], [11], [20], [79], [87], [94], [122],…

Với mong muốn gia công được bề mặt chi tiết có độ không tròn nhỏ, các tác giả thường tập trung nghiên cứu điều khiển - lựa chọn giá trị của các thông số ,

sd

S , S k, vdd Giá trị của các thông số này đã được sử dụng trong một số nghiên cứu được trình bày trong các bảng 1.1, bảng 1.2, bảng 1.3, bảng 1.4

Bảng 1.1 Giá trị  và Δ trong một số nghiên cứu

TT β( 0 ) Δ (µm) Một số thông số về điều kiện thí nghiệm TLTK

1 2,4÷14,4 1,33÷9,67

Thép 20X thấm các bon, đường kính 30 mm;

đá mài Cn80-TB1-G; vdm = 34 m/s; Sk = 10 µm/s; az = 0,05 mm; tsd = 0,01 mm; Ssd = 300 mm/ph

Bảng 1.3 Giá trị S k và Δ trong một số nghiên cứu

1 1÷21 1,50÷11,67

Thép 20X thấm các bon, đường kính 30 mm; đá mài Cn80-TB1-G; β = 7,140; vdm

= 34 m/s; vdd = 30,85 m/ph; az = 0,05 mm; tsd = 0,01 mm; Ssd = 300 mm/ph

Bảng 1.4 Giá trị vdd và Δ trong một số nghiên cứu

TT v dd (m/ph) Δ (µm) Một số thông số về điều kiện thí nghiệm TLTK

1 10,3÷53,2 1,33÷3,17

Thép 20X thấm các bon, đường kính 30 mm; đá mài Cn80-TB1-G; vdm = 34 m/s;

TT v dd (m/ph) Δ (µm) Một số thông số về điều kiện thí nghiệm TLTK

[124]

Bảng 1.5 Giá trị tối ưu của  trong một số nghiên cứu

TT β( 0 ) Một số thông số về điều kiện thí nghiệm TLTK

1 6÷8 Vật liệu Zirconia, đường kính 9,525 mm (3/8 inch);

dm d d d d

h

11

116

dm d d d d

h

11

2/

dd ct

dd ct

h d

d

h d

d

h d

Bên cạnh đó, với mục đích khi gia công chi tiết sẽ có độ không tròn nhỏ, một số tác giả

đã đưa ra kết luận về giá trị tối ưu của góc cao tâm  (bảng 1.5); xây dựng các công thức gần đúng để hướng dẫn xác định chiều cao tâm chi tiết h và góc cao tâm  (bảng 1.6)

Sở dĩ các công thức trong bảng 1.6 chỉ là công thức gần đúng để xác định h

và  vì bản thân các công thức này cho kết quả khác nhau ứng với những trường hợp cụ thể về giá trị của ddm, ddd, d ct và 

Để minh chứng cho nhận xét này, ta xét một ví dụ sau: một số thông số hình học của hệ thống công nghệ được chọn theo [71], bao gồm:

- Đường kính đá mài ddm 497(mm)

- Đường kính đá dẫn ddd345(mm)

- Đường kính chi tiết gia công d ct 39(mm)

- Góc nghiêng của bề mặt thanh tỳ 0

- Chiều cao tâm chi tiết h 15, 6(mm)

Thay giá trị của các thông số ddm 497(mm); ddd345(mm); d ct 39(mm)vào công thức số (1) trong bảng 1.6 sẽ được h 13, 98(mm) có giá trị khác so với

15, 6( )

h mm [71]

Thay giá trị của ddm 497(mm); ddd 345(mm); d ct 39(mm);   8*/ 180

vào công thức số (2) trong bảng 1.6 sẽ được h 15, 62(mm) có giá trị khác so với

15, 6( )

h mm [71] và khác so với h 13, 98(mm) được tính theo công thức (1)

Thay ddm 497(mm); ddd 345(mm); d ct 39(mm); h 15, 6(mm) vào công thức (3) trong bảng 1.6 sẽ được 0

7, 74

  có giá trị khác so với 0

8

  [71]

Thay d ct 39(mm) vào công thức (4) trong bảng 1.6 sẽ được h 8, 9(mm)

khác rất nhiều so với kết quả tính từ công thức (1), công thức (2) và khác so với

15, 6( )

h mm [71]

Như vậy, ta thấy khi mài vô tâm chạy dao hướng kính có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ không tròn của bề mặt chi tiết: phương pháp sửa đá dẫn; độ chính xác của biên dạng đá dẫn; các thông số , S , S , v ; Để giảm độ không