Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoayNghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoayNghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoayNghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoayNghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoayNghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoayNghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoayNghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
NGUYỄN ANH TUẤN
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN MÒN ĐÁ VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT KHI MÀI ĐỊNH
HÌNH RÃNH TRÒN XOAY
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Hà Nội – 2018
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Nguyễn Anh Tuấn
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN MÒN ĐÁ VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CỦA CHI TIẾT KHI MÀI
ĐỊNH HÌNH RÃNH TRÒN XOAY
Ngành: Kỹ thuật Cơ khí
Mã số: 9520103
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1 PGS.TS VŨ TOÀN THẮNG
2 PGS.TS NGUYỄN VIẾT TIẾP
Hà Nội – 2018
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi Những nội dung, các số liệu sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định Các kết quả nghiên cứu trong luận án do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với điều kiện của Việt Nam Các kết quả này chưa có tác giả nào công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác
Trang 4LỜI CÁM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, góp ý và chia sẻ của mọi người Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Cơ khí
Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới tập thể Thầy hướng dẫn PGS.TS
Vũ Toàn Thắng, PGS.TS Nguyễn Viết Tiếp, các Thầy đã hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành được luận án
Tôi cũng xin chân thành biết ơn sâu sắc tới Quý Thầy Cô Bộ môn Công nghệ chế tạo máy và Bộ môn Cơ khí Chính xác và Quang Học đã chỉ bảo và cho tôi những ý kiến bổ ích, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được học tập nghiên cứu
Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị em công tác tại Bộ môn Công nghệ chế tạo máy
và Bộ môn Cơ khí chính xác và Quang Học, tập thể NCS tại Bộ môn đã chia sẻ cũng như tạo điều kiện giúp tôi
Tôi xin chân thành cảm ơn Công ty cổ phần Cơ khí Phổ Yên đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp, Ban lãnh đạo Khoa Cơ khí đã tạo điều kiện về chế độ, thời gian, công việc giúp tôi hoàn thành nhiệm vụ
Cuối cùng xin cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã chia sẻ, động viên giúp
đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu
Hà Nội, Ngày … tháng … năm 2018
Trang 5I
MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC I DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT IV DANH MỤC HÌNH VẼ V DANH MỤC BẢNG BIỂU IX
MỞ ĐẦU 1
1 Lý do lựa chọn đề tài luận án 1
2 Mục đích, đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu 2
3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2
4 Những đóng góp mới 3
5 Cấu trúc của luận án 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÀI ĐỊNH HÌNH 5
1.1 Đặc điểm chung của quá trình mài định hình 5
1.2 Các phương pháp mài định hình 8
1.3 Các đại lượng đặc trưng của quá trình mài định hình rãnh tròn xoay 12
1.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 14
1.4.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 15
1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 23
1.5 Xác định nhiệm vụ nghiên cứu của luận án 29
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 30
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN MÒN ĐÁ VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT KHI MÀI ĐỊNH HÌNH RÃNH TRÒN XOAY 31
2.1 Tổng quan về mối quan hệ giữa các đại lượng trong quá trình mài định hình rãnh tròn xoay 31
2.2 Chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay 31
2.2.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng bề mặt của chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay 31
2.2.2 Phân tích ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến độ nhám bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay 33
2.2.3 Phân tích ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến độ ô van của chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay 37
Trang 6II
2.3 Mòn đá và tuổi bền của đá mài khi mài định hình rãnh tròn xoay 46
2.3.1 Bản chất và cơ chế của quá trình mòn đá khi mài định hình rãnh tròn xoay 46
2.3.2 Sửa đá khi mài định hình rãnh tròn xoay 48
2.3.3 Tuổi bền của đá mài khi mài định hình rãnh tròn xoay 50
2.3.4 Ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá khi mài định hình rãnh tròn xoay 50
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 54
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM 55
3.1 Xây dựng mô hình thực nghiệm 55
3.1.1 Sơ đồ thực nghiệm 55
3.1.2 Các đại lượng đầu vào 56
3.1.3 Các đại lượng đầu ra 56
3.1.4 Các đại lượng cố định 57
3.1.5 Các đại lượng nhiễu 57
3.2 Điều kiện thực nghiệm 57
3.2.1 Máy mài định hình 57
3.2.2 Phôi thực nghiệm 60
3.2.3 Đá mài 61
3.3 Các thiết bị đo 61
3.4 Thiết kế, chế tạo hệ thống đo khí nén để đo mòn đá khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 63
3.4.1 Nguyên lý của phương pháp đo mòn đá bằng hệ đo khí nén 63
3.4.2 Tính toán thiết kế hệ đầu đo khí nén để đo mòn đá khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 69
3.4.3 Xây dựng đường đặc tính động của hệ thống đo khí nén 75
3.4.4 Đặc điểm của dòng khí nén xung quanh đá mài đang quay khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 81
3.4.5 Giải pháp thu nhận và xử lý tín hiệu đo để đo trực tuyến độ mòn của đá mài khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 83
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 93
Trang 7III
CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN MÒN ĐÁ, CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CỦA CHI TIẾT KHI MÀI
ĐỊNH HÌNH RÃNH TRÒN XOAY 94
4.1 Xác định phương pháp tiến hành thực nghiệm 94
4.2 Thực nghiệm kiểm chứng khả năng làm việc của hệ thống thí nghiệm 94
4.2.1 Trình tự các bước tiến hành thí nghiệm 94
4.2.2 Kết quả thực nghiệm 97
4.3 Thực nghiệm thăm dò đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt của chi tiết 101
4.4 Thực nghiệm xác định mối quan hệ giữa chế độ công nghệ với mòn đá và chất lượng bề mặt của chi tiết 106
4.4.1 Xác định mối quan hệ giữa chế độ công nghệ và lượng mòn đá 108
4.4.2 Xác định mối quan hệ giữa chế độ công nghệ và độ nhám bề mặt chi tiết 114
4.4.3 Xác định mối quan hệ giữa chế độ công nghệ và độ ô van của chi tiết 117
4.5 Ứng dụng giải thuật di truyền để xác định chế độ công nghệ tối ưu và thời điểm sửa đá hợp lý 122
4.5.1 Xây dựng bài toán tối ưu khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208 122
4.5.2 Giải bài toán tối ưu đa mục tiêu khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208 trên máy mài 3MK136B 126
4.6 Ứng dụng kết quả nghiên cứu của đề tài vào thực tiễn sản xuất 131
4.6.1 Thiết kế hệ thống giám sát độ nhám bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh lăn tròn xoay 131
4.6.2 Thực nghiệm đánh giá khả năng giám sát độ nhám bề mặt chi tiết của hệ thống 135
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 138
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ HƯỚNG NGHIÊN CỨU 139
TÀI LIỆU THAM KHẢO 140
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 144
PHỤ LỤC ………
Trang 8IV
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Trang 9V
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sơ đồ mài định hình rãnh lăn vòng trong và vòng ngoài ổ bi cầu 5
Hình 1.2 Bản chất quá trình cắt của đá mài khi mài định hình 5
Hình 1.3 Phân bố hạt mài trên bề mặt đá và cơ hội tham gia cắt của chúng 6
Hình 1.4 Các thông số hình học của lưỡi cắt đá mài 6
Hình 1.5 Sơ đồ biểu diễn ba giai đoạn hình thành phoi mài 7
Hình 1.6 Các chuyển động cắt của một số phương pháp mài định hình 8
Hình 1.7 Sơ đồ mài định hình rãnh lăn vòng bạc trong vòng bi cầu 9
Hình 1.8 Sơ đồ mài định hình rãnh lăn vòng bạc ngoài vòng bi cầu 10
Hình 1.9 Sơ đồ mài định hình tiến dao ngang trên máy mài phẳng 10
Hình 1.10 Sơ đồ mài định hình bề mặt trụ trên máy mài tròn ngoài 11
Hình 1.11 Sơ đồ mài định hình bề mặt trụ và mặt đầu trên máy mài tròn ngoài 11
Hình 1.12 Sơ đồ các lực tác dụng lên phôi khi mài định hình vô tâm chi tiết rãnh lăn vòng trong ổ bi cầu định vị trên các giá đỡ cố định 16
Hình 1.13 Các thông số đặc trưng trong mài tiến dao nghiêng trên máy mài tròn ngoài 17
Hình 1.14 Sơ đồ các lực tác động lên phôi khi mài định hình vô tâm chi tiết rãnh lăn vòng bạc ổ bi cầu định vị trên các giá đỡ cố định 17
Hình 1.15 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm mài định hình trên máy mài phẳng để đánh giá khả năng cắt gọt của đá mài CBN 20
Hình 1.16 Sơ đồ nguyên lý và hệ thống thí nghiệm đo diện tích mòn phẳng của đá bằng máy ảnh CCD camera 20
Hình 1.17 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm đo mòn đá khi mài phẳng bằng cách sử dụng một micromet không khí để đo sự thay đổi vận tốc của luồng không khí xung quanh đá mài đang quay 21
Hình 1.18 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm đo mòn đá khi mài phẳng bằng cách sử dụng một ống Pilot để đo sự thay đổi vận tốc của luồng không khí xung quanh đá mài đang quay 21
Hình 1.19 Sơ đồ nguyên lý đo mòn đá khi mài phẳng bằng hệ đầu đo khí nén 21
Hình 1.20 Mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt chi tiết với thành phần lực tiếp tuyến riêng 22
Hình 1.21 Sơ đồ nguyên lý đo mòn đá bằng đầu đo laze trên máy mài tròn ngoài 24
Hình 1.22 Đồ thị quan hệ giữa tuổi bền của đá mài với chế độ công nghệ mài 24
Hình 1.23 Đồ thị quan hệ giữa độ nhám Ra với chế độ công nghệ mài tại thời điểm t=1 phút 24
Hình 1.24 Sơ đồ nguyên lý và kết cấu hệ thống đo mòn đá mài bằng đầu đo khí nén trên máy mài phẳng 25
Hình 1.25 Hình ảnh hệ thống đo mòn đá mài bằng đầu đo khí nén trên máy mài phẳng 26
Hình 1.26 Sơ đồ đo lượng mòn của đá mài khi mài phẳng bằng mặt trụ của đá 26
Hình 1.27 Hệ thống giám sát mòn đá và cảnh báo online giới hạn sửa đá khi mài phẳng 27
Hình 2.1 Mô hình tổng quát của quá trình mài định hình rãnh tròn xoay 31
Hình 2.2 Profin bề mặt chi tiết sau khi mài định hình 32
Hình 2.3 Ảnh hưởng của lượng chạy dao ngang đến độ nhám bề mặt của chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay 33
Trang 10VI
Hình 2.4 Ảnh hưởng của thời gian mài tới độ nhám bề mặt 35
Hình 2.5 Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến các đại lượng đặc trưng của quá trình mài và kết quả mài 36
Hình 2.6 Sơ đồ gá đặt khi mài vô tâm với bước tiến ngang 38
Hình 2.7 Mài định hình vô tâm trên hai giá đỡ cố định 41
Hình 2.8 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt trong một vòng quay đến sai lệch độ tròn khi mài định hình tròn ngoài 44
Hình 2.9 Ảnh hưởng của lượng dư mài và độ lệch của tâm phôi so với tâm cực từ đến độ ô van và độ đa cạnh của chi tiết khi mài định hình vô tâm trên 2 giá đỡ 44
Hình 2.10 Ảnh hưởng của phương pháp gá đặt phôi và số chi tiết mài đến sai lệch độ tròn của chi tiết khi mài định hình 45
Hình 2.11 Các dạng mòn của đá mài 47
Hình 2.12 Các lưỡi cắt và vết nứt tế vi được hình thành do sửa đá 48
Hình 2.13 Kết cấu cụm sửa đá mài có biên dạng tròn xoay trên máy mài định hình đường lăn 3MK136B 49
Hình 2.14 Mối quan hệ giữa lượng mòn của đá với thời gian cắt 51
Hình 2.15 Ảnh hưởng của tốc độ chạy dao và chiều sâu cắt đến các đại lượng đặc trưng của quá trình mài định hình 52
Hình 2.16 Thể tích cắt trong một đơn vị thời gian ảnh hưởng đến các dạng mòn và tốc độ mòn 52
Hình 3.1 Sơ đồ thực nghiệm 55
Hình 3.2 Sơ đồ động học của máy mài định hình đường lăn 3MK136B 58
Hình 3.3 Đồ thị chu trình làm việc của máy mài định hình đường lăn 3MK136B 59
Hình 3.4 Sơ đồ quá trình mài 30 chi tiết trong một chu trình trên máy mài định hình đường lăn 3MK136B 60
Hình 3.5 Bản vẽ thể hiện các yêu cầu kỹ thuật của nguyên công mài tinh rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208 60
Hình 3.6 Máy đo độ nhám SJ400 61
Hình 3.7 Hình ảnh và sơ đồ nguyên lý kết cấu thiết bị kiểu D022 để đo đường kính rãnh lăn và khoảng cách từ rãnh lăn đến mặt đầu của vòng trong ổ bi cầu 62
Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý của phương pháp đo mòn đá bằng hệ đầu đo khí nén 63
Hình 3.9 Kết cấu mạch khí của hệ thống đo khí nén 64
Hình 3.10 Kết cấu mạch điện tương đương với mạch khí của hệ thống đo khí nén 64
Hình 3.11 Đường đặc tính của chuyển đổi khí nén 67
Hình 3.12 Sơ đồ hệ thống đo khí nén 69
Hình 3.13 Kết cấu của đột thắt d1 72
Hình 3.14 Kết cấu của đầu đo d2 72
Hình 3.15 Kết cấu của hệ đo khí nén 73
Hình 3.16 Sơ đồ hệ thống đo khí nén để đo mòn đá tại 2 điểm khác nhau trên biên dạng cung cong làm việc của đá mài khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi cầu 74
Trang 11VII
Hình 3.17 Hình ảnh thực tế của hệ thống đo khí nén sau khi được gá lắp lên trên máy mài
định hình đường lăn 3MK136B 76
Hình 3.18 Sơ đồ và đồ họa 3D của hệ thống thí nghiệm đo mòn đá khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208 77
Hình 3.19 Đường đặc tính động của hệ đo khí nén trên toàn miền từ 0÷4 bar sau khi được gắn lên trên máy mài đo mòn tại điểm đỉnh và điểm mép của biên dạng cung cong đá mài 80
Hình 3.20 Đường đặc tính động của hệ đo khí nén trên miền làm việc thực của đầu đo sau khi được gắn lên trên máy mài đo mòn tại điểm đỉnh và điểm mép của biên dạng cung cong đá mài 80
Hình 3.21 Hình ảnh mô tả dòng khí chảy xung quanh một viên đá mài đang quay 81
Hình 3.22 Sự thay đổi áp suất của buồng đo trong quá trình mài một chi tiết 82
Hình 3.23 Sơ đồ kết cấu của hệ thống thu nhận và xử lý tín hiệu đo trực tuyến lượng mòn đá mài khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi ứng dụng hệ thống đo khí nén 84
Hình 3.24 Khung truyền dữ liệu giữa vi điều khiển và module ADS1256 85
Hình 3.25 Cấu hình module ADS1256 sử dụng 2 đầu vào analog 86
Hình 3.26 Hình ảnh sơ đồ đấu dây vi điều khiển STM32F4 với ADC 87
Hình 3.27 Sơ đồ khối lấy dữ liệu 88
Hình 3.28 Xây dựng đường đặc tuyến giữa áp suất và điện áp analog dựa trên phương pháp nội suy theo từng đoạn giá trị thực nghiệm 89
Hình 3.29 Hình ảnh và sơ đồ hệ thống thí nghiệm để xây dựng phương trình đặc tính giữa giá trị điện áp analog và giá trị áp suất của cảm biến SEU-31 90
Hình 3.30 Sơ đồ thuật toán chương trình xử lý dữ liệu đo mòn đá khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 91
Hình 3.31 Giao diện của hệ thống phần mềm được thiết kế 92
Hình 4.1 Sơ đồ, hình ảnh và đồ họa 3D của hệ thống đo khí nén trong thí nghiệm để đo trực tuyến lượng mòn đá khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208 95
Hình 4.2 Giao diện phần mềm sau khi mài 30 chi tiết đối với cả hai hệ đầu đo đo mòn ở mép và ở đỉnh của biên dạng cung cong đá mài 98
Hình 4.3 Các đồ thị thể hiện sự thay đổi áp suất buồng đo ở mỗi hệ đầu đo theo thời gian mài thực tế 98
Hình 4.4 Các đồ thị thể hiện sự thay đổi lượng mòn của đá mài ở mỗi hệ đầu đo theo số chi tiết mài thực tế 99
Hình 4.5 Sự phân bố lượng bóc tách kim loại ở các điểm khác nhau trên bề mặt cung cong làm việc của đá mài 100
Hình 4.6 Sơ đồ phân bố độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn theo số chi tiết mài ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ nhất 102
Hình 4.7 Sơ đồ phân bố độ nhám bề mặt ở mép biên dạng rãnh lăn theo số chi tiết mài ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ nhất 102
Hình 4.8 Sơ đồ phân bố lượng mòn ở mép biên dạng cung cong làm việc của đá mài theo số chi tiết mài ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ nhất 103
Trang 12VIII
Hình 4.9 Sơ đồ phân bố miền dung sai độ chính xác gia công và mòn đá theo số chi tiết mài
ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ nhất 103
Hình 4.10 Sơ đồ phân bố miền dung sai độ chính xác gia công và mòn đá theo số chi tiết mài ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ hai 104
Hình 4.11 Sơ đồ phân bố miền dung sai độ chính xác gia công và mòn đá theo số chi tiết mài ứng với bộ thông số chế độ công nghệ thứ ba 104
Hình 4.12 Đồ thị thể hiện quan hệ giữa lượng mòn Hz với các biến vào Shk ,Vct 120
Hình 4.13 Đồ thị thể hiện quan hệ giữa lượng mòn Hz với các biến vào Shk ,t 120
Hình 4.14 Đồ thị thể hiện quan hệ giữa lượng mòn Hz với các biến vào Shk, Nct 120
Hình 4.15 Đồ thị thể hiện quan hệ giữa nhám bề mặt chi tiết Ra với các biến vào Shk,Vct 120
Hình 4.16 Đồ thị thể hiện quan hệ giữa nhám bề mặt chi tiết Ra với các biến vào Shk, t 121 Hình 4.17 Đồ thị thể hiện quan hệ giữa nhám bề mặt chi tiết Ra với các biến vào Shk, Nct 121
Hình 4.18 Đồ thị thể hiện quan hệ giữa độ ô van O với các biến vào Shk,Vct 121
Hình 4.19 Đồ thị thể hiện quan hệ giữa độ ô van O với các biến vào Shk,t 121
Hình 4.20 Sơ đồ các bước xây dựng bài toán tối ưu khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208 123
Hình 4.21 Sơ đồ khối giải bài toán tối ưu chế độ công nghệ khi mài định hình ứng dụng giải thuật di truyền 128
Hình 4.22 Đồ thị kết quả tối ưu hóa chế độ công nghệ và thời điểm sửa đá bằng GA ứng với lần chạy 1 130
Hình 4.23 Đồ thị kết quả tối ưu hóa chế độ công nghệ và thời điểm sửa đá bằng GA ứng với lần chạy 2 130
Hình 4.24 Sơ đồ cấu trúc chung của một hệ thống giám sát trực tuyến 131
Hình 4.25 Cấu trúc chung của hệ thống điều khiển thích nghi 132
Hình 4.26 Sơ đồ chức năng đề xuất cho hệ thống giám sát trực tuyến mòn đá và độ nhám bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 132
Hình 4.27 Mô hình GSTT mòn đá và độ nhám bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 133
Hình 4.28 Xây dựng đường đặc tuyến giữa độ mòn của đá mài và độ nhám bề mặt chi tiết 134
Hình 4.29 Lưu đồ thuật toán chương trình xử lý dữ liệu 134
Hình 4.30 Giao diện phần mềm sau khi mài 30 chi tiết đối với cả hai hệ đầu đo đo mòn ở mép và ở đỉnh của biên dạng cung cong đá mài 135
Hình 4.31 Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị áp suất buồng đo theo thời gian mài sau khi mài 30 chi tiết đối với cả hai hệ đầu đo đo mòn ở mép và ở đỉnh của biên dạng cung cong làm việc đá mài 136
Hình 4.32 Đồ thị thể hiện sự thay đổi lượng mòn đá mài ở mép và ở đỉnh của biên dạng cung cong làm việc đá mài theo số chi tiết mài sau khi mài 30 chi tiết 137
Hình 4.33 Đồ thị thể hiện sự thay đổi trị số độ nhám bề mặt ở đáy và ở mép rãnh lăn theo số chi tiết mài sau khi mài 30 chi tiết 137
Trang 13IX
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của máy mài định hình đường lăn 3MK136B 57
Bảng 3.2 Đặc tính kỹ thuật của máy đo độ nhám SJ400 61
Bảng 3.3 Các thông số của đường đặc tính lý thuyết với các bộ thông số khác nhau của đầu đo 70
Bảng 3.4 Các đặc tính kỹ thuật của cảm biến áp suất SEU-31-N 78
Bảng 3.5 Các thông số thể hiện đặc tính kỹ thuật của đá mài 78
Bảng 4.1 Ba bộ thông số chế độ công nghệ được sử dụng trong thí nghiệm thăm dò 101
Bảng 4.2 Các mức thí nghiệm và khoảng thay đổi các thông số 106
Bảng 4.3 Bảng ma trận quy hoạch thực nghiệm L81 (34) 107
Bảng 4.4 Kết quả chạy chương trình xác định chế độ công nghệ tối ưu bằng GA 130
Bảng 4.5 Kết quả giá trị lượng mòn đá Hz, độ nhám bề mặt chi tiết Ra, độ ô van đường kính đáy rãnh lăn O và năng suất mài Q khi thực nghiệm với chế độ mài tối ưu 131
Trang 141
MỞ ĐẦU
1 Lý do lựa chọn đề tài luận án
Mài là một trong những phương pháp gia công tinh chiếm một vị trí quan trọng trong gia công cơ khí Một trong những ưu điểm nổi bật của phương pháp gia công này là khả năng gia công được những vật liệu có độ bền cơ học và độ cứng cao, đạt được độ chính xác
và cấp độ nhám bề mặt cao Trong tổng số các máy công cụ hiện đang sử dụng của ngành chế tạo máy nói chung thì máy mài chiếm tới 30%, còn riêng trong ngành chế tạo ổ bi thì máy mài chiếm đến 60% [19] Đặc biệt mài định hình rãnh lăn tròn xoay là một trong những nguyên công chính thường được áp dụng khi gia công chế tạo các chi tiết vòng bạc ổ bi Do
đó, mài nói chung và mài định hình nói riêng là một trong những nguyên công quan trọng nhất quyết định đến chất lượng sản phẩm
Vì vậy, cho đến nay đã có nhiều các công trình nghiên cứu về mài được thực hiện bởi các nhà khoa học ở các trường đại học, viện nghiên cứu và các doanh nghiệp trong nước cũng như trên thế giới Khi nghiên cứu về mài các nhà nghiên cứu tập trung giải quyết các vấn đề liên quan đến máy mài, đá mài, chi tiết mài cũng như chế độ cắt khi mài, nhiệt cắt khi mài và dung dịch tưới nguội Tuy nhiên các nghiên cứu trước đây chủ yếu thực hiện nghiên cứu với trường hợp mài phẳng hoặc mài tròn ngoài, mà chưa có nhiều những nghiên cứu chuyên sâu đối với trường hợp mài định hình rãnh tròn xoay Trong khi mài định hình có những đặc điểm khác biệt so với các phương pháp mài thông thường
Khi thực hiện nguyên công mài định hình, do chiều dài tiếp xúc giữa đá mài và phôi lớn nên lực cắt và nhiệt cắt sinh ra từ quá trình này lớn hơn nhiều so với các phương pháp mài thông thường Cùng với đó là lực ma sát rất lớn giữa đá mài với phôi, giữa phoi và đá mài nên đá mài khi mài định hình bị mòn liên tục và không đều trên các tiết diện khác nhau, làm cho hình dạng và độ chính xác ban đầu của đá mài rất nhanh bị thay đổi, dẫn đến sai lệch của bề mặt gia công Sau một khoảng thời gian gia công nhất định, khi đá mài
bị mòn quá một giới hạn cho phép thì cần thực hiện quá trình sửa đá Việc sửa đá này nhằm khôi phục khả năng cắt và khôi phục lại hình dạng ban đầu của đá mài Tuy nhiên, vấn đề quan trọng ở đây là cần xác định được thời điểm sửa đá hợp lý Điều này sẽ quyết định đến chất lượng bề mặt của chi tiết mài và tuổi bền của đá mài Vì vậy, để nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật của quá trình mài định hình rãnh tròn xoay thì cần phải đo được lượng mòn của đá mài, đánh giá được ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ quan trọng đến mòn đá và chất lượng bề mặt của chi tiết mài, từ đó xác định chế độ công nghệ tối ưu và
thời điểm sửa đá hợp lý Đây cũng chính là lý do mà đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt của chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay” đã được tôi lựa chọn làm đề tài luận án của mình
Trang 15Luận án đủ ở file: Luận án full