Tóm tắt Luận án 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 - Nguyễn Anh Tuấn

oay 2.2.1. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng bề mặt của chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay Để đánh giá chất lượng bề mặt chi tiết rãnh tròn xoay sau khi mài định hình cần sử dụng nhiều chỉ tiêu. Tuy nhiên, trong phạm vi đề tài này chỉ tập trung nghiên cứu đánh giá hai chỉ tiêu quan trọng nhất quyết định đến khả năng làm việc của chi tiết rãnh tròn xoay là độ nhám bề mặt và độ ô van của chi tiết mài. Vì vậy, để đảm bảo chất lượng bề mặt của chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay ở đây cần phân tích đánh giá được ảnh hưởng của một số yếu công nghệ chính đến độ nhám bề mặt và độ ô van của chi tiết mài. 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 Trong quá trình mài định hình rãnh tròn xoay, độ nhám bề mặt của chi tiết bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố công nghệ chính sau đây: - Ảnh hưởng của lượng chạy dao hướng kính - Ảnh hưởng của vận tốc chi tiết - Ảnh hưởng của lượng dư mài - Ảnh hưởng của số chi tiết mài (yếu tố đặc trưng cho thời gian mài). 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 2.2.3.1. Phân tích ảnh hưởng của việc gá đặt và sai lệch hình dạng của phôi đến độ ô van của chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay Xét với trường hợp các bề mặt gia công là bề mặt dạng rãnh tròn xoay như rãnh lăn vòng bạc ổ bi. Với dạng bề mặt gia công này, một trong các phương pháp gia công tinh phổ biến hiện nay là phương pháp mài định hình vô tâm. Khi mài định hình vô tâm, phôi gia công thường được gá trên hai giá đỡ cố định như trường hợp mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi (hình 2.6). Khi đó, nhận thấy sai lệch độ tròn nói chung và độ ô van nói riêng của chi tiết khi mài định hình vô tâm trên hai giá đỡ cố định phụ thuộc vào quỹ đạo chuyển động của tâm phôi gia công và độ ổn định trong chuyển động quay của phôi. Trong đó, quỹ đạo chuyển động của tâm phôi gia công phụ thuộc vào góc gá đặt 8 hai giá đỡ và sai lệch hình dạng ban đầu của phôi. Với góc gá đặt tối ưu của hai giá đỡ là β = 1200 và  = 500 thì quá trình mài sẽ sửa được nhiều nhất sai lệch hình dạng ban đầu của phôi [55]. Hình 2.6. Sơ đồ gá đặt khi mài vô tâm với bước tiến ngang [56] 2.2.3.2. Phân tích ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ khác đến độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn Trong quá trình mài định hình vô tâm rãnh tròn xoay, bên cạnh ảnh hưởng của quá trình gá đặt và sai lệch hình dạng của phôi, sai lệch độ tròn của chi tiết cũng chịu ảnh hưởng độ cứng vững của hệ thống công nghệ, lực cắt và chế độ cắt. Nhận thấy, khi tăng lượng chay dao hướng kính hay giảm vận tốc của chi tiết thì giá trị chiều sâu cắt cho một vòng quay sẽ tăng. Đồng thời, đường xoắn – được tạo nên đo phối hợp của chuyển động chạy dao hướng kính với chuyển động quay của chi tiết – cũng sẽ tăng. Vì vậy, khi tăng lượng chạy dao hướng kính và giảm vận tốc của chi tiết mài thì sự phân bố không đồng đều về lượng dư theo chu vi bề mặt chi tiết mài sẽ tăng, dẫn đến sai lệch độ tròn của bề mặt chi tiết mài sẽ tăng theo [13]. Ngoài ra, sai lệch độ tròn nói chung và độ ô van nói riêng của chi tiết khi mài định hình vô tâm trên 2 giá đỡ cố định cũng phụ thuộc vào lượng dư mài và độ lêch tâm e giữa tâm quay của phôi và tâm cực từ. nhận thấy khi lượng dư mài (t) tăng thì độ ô van và độ méo 3 cạnh của chi tiết mài sẽ tăng. Đặc biệt, khi điều chỉnh độ lệch tâm e với Δy = Δz = 0,4 mm thì độ ô van và độ méo 3 cạnh của chi tiết mài sẽ nhỏ hơn so với khi điều chỉnh độ lệch tâm e với Δy = Δz = 0,3 mm [55]. Đặc biệt, đối với trường hợp mài định hình vô tâm trên hai giá đỡ cố định thì sai lệch độ tròn của chi tiết mài sẽ không phụ thuộc vào số lượng chi tiết mài hay thời gian mài [55]. Nhận xét: Với trường hợp mài định hình vô tâm trên hai giá đỡ cố định thì độ ô van của chi tiết phụ thuộc vào góc gá đặt hai giá đỡ, sai lệch hình dạng của phôi, khoảng lệch tâm e giữa tâm phôi với tâm cực từ, lượng dư mài, vận tốc của chi tiết và lượng chạy dao hướng kính. Trong các công trình nghiên cứu trước đây đã nghiên cứu ảnh hưởng của khoảng lệch tâm e, góc gá đặt hai giá đỡ, sai lệch hình dạng của phôi đến độ chính xác sai lệch hình dạng của chi tiết nói chung và độ ô van của chi tiết nói riêng. Trong các tài liệu [55, 56] đã nghiên cứu và chỉ ra được trị số khoảng lệch tâm e, góc gá đặt hai giá đỡ (β, ) tối ưu, nhưng chưa có nhiều những nghiên cứu chuyên sâu được thực hiện để đánh giá ảnh hưởng của chế độ mài đến độ ô van của chi tiết đặc biệt ở Việt Nam. Vì vậy, trong phạm vi nghiên cứu của đề tài luận án sẽ chỉ tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ chính đến độ ô van của chi tiết khi mài định hình vô tâm rãnh lăn vòng bạc trong của ô bi, bao gồm: - Lượng chạy dao hướng kính (Shk) - Vận tốc chi tiết (Vct) 9 - Lượng dư mài (t) 2.3. Mòn đá và tuổi bền của đá mài khi mài định hình rãnh tròn xoay Về bản chất, mòn đá là quá trình thay đổi hình dạng, kích thước và khả năng cắt ban đầu của đá mài. Hiện tượng mòn đá khi mài định hình sẽ làm tăng sai lệch hình dạng ban đầu và giảm khả năng cắt gọt của đá, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bề mặt và độ chính xác gia công của chi tiết mài. Do đó, việc xác định được lượng mòn của đá và quy luật mòn của đá khi mài định hình là rất quan trọng. Kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả trước đây đã chỉ rõ, quan hệ giữa lượng mòn cơ học của đá mài (sự giảm đường kính hay thể tích của đá) và thời gian làm việc có dạng đường cong mòn truyền thống [6, 20, 22]. Do đó, lượng mòn của đá mài sẽ tăng dần theo thời gian mài. Vì vậy, sau một khoảng thời gian mài nhất định, khi độ mòn của đá mài định hình vượt quá một giới hạn cho phép thì cần phải tiến hành sửa đá (cưỡng bức) để để phục hồi lại khả năng cắt gọt và độ chính xác hình học ban đầu của đá mài. Tuy nhiên vấn đề quan trọng là cần xác định được đúng thời điểm sửa đá hợp lý để nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật của quá trình mài định hình. Vì vậy, một yêu cầu đặt ra trong quá trình mài định hình là cần xác định được đúng thời điểm sửa đá. Muốn vậy cần phải đo được lượng mòn của đá mài khi mài định hình. Quá trình mòn của đá mài là một quá trình cơ, lý, hóa rất phức tạp. Chúng phụ thuộc vào tất cả các điều kiện khi gia công như: Các thông số kỹ thuật của đá mài, tính chất cơ lý của vật liệu gia công, chế độ công nghệ khi mài ... Mòn đá không những chịu tác động của các thông số đầu vào mà còn chịu tác động của các yếu tố xảy ra ngay trong quá trình mài như lực cắt, nhiệt cắt, rung động và dung dịch bôi trơn làm mát [3]. Tuy nhiên, trong phạm vi nghiên cứu của đề tài luận án, với trường hợp mài định hình rãnh tròn xoay sẽ chỉ tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ chính đến mòn đá như sau: - Ảnh hưởng của số chi tiết mài (yếu tố đặc trưng cho thời gian mài) - Ảnh hưởng của lượng chạy dao hướng kính - Ảnh hưởng của vận tốc chi tiết - Ảnh hưởng của lượng dư mài KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 1. Để đánh giá chất lượng bề mặt chi tiết rãnh tròn xoay sau khi mài định hình cần sử dụng nhiều chỉ tiêu khác nhau. Tuy nhiên, hai chỉ tiêu quan trọng nhất quyết định đến tuổi thọ và khả năng làm việc của chi tiết rãnh tròn xoay là độ nhám bề mặt và độ ô van của chi tiết mài. Vì vậy, để đảm bảo chất lượng bề mặt của chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay cần phân tích đánh giá được ảnh hưởng của một số yếu công nghệ chính đến độ nhám bề mặt và độ ô van của chi tiết mài. 2. Với trường hợp mài định hình vô tâm trên các giá đỡ cố định thì sai lệch độ tròn nói chung và độ ô van nói riêng của chi tiết phụ thuộc vào các góc gá đặt hai giá đỡ (α, β, ), sai lệch hình dạng ban đầu của phôi, lượng chạy dao hướng kính, vận tốc của chi tiết và lượng dư mài. Tuy nhiên, yếu tố thời gian mài không ảnh hưởng đến độ ô van của chi tiết khi mài định hình vô tâm trên các giá đỡ cố định. 3. Với trường hợp mài định hình rãnh tròn xoay thì các yếu tố công nghệ chính ảnh hưởng đến mòn đá, độ nhám bề mặt và độ ô van của chi tiết mài bao gồm: Lượng chạy dao hướng kính, vận tốc của chi tiết, lượng dư mài và thời gian mài (trong trường hợp cụ thể trên các máy mài định hình rãnh 10 tròn xoay chuyên dụng như máy 3MK136B thì yếu tố này là số chi tiết mài trong một chu trình tuổi bền của đá mài). Cơ sở lý thuyết ở trên sẽ định hướng cho các vấn đề nghiên cứu thực nghiệm, là thông tin tiên nghiệm để thiết kế thực nghiệm và xây dựng bài toán tối ưu. CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM 3.1. Xây dựng mô hình thực nghiệm Hình 3.1. Sơ đồ thực nghiệm 3.2. Điều kiện thực nghiệm 3.2.1. Máy mài định hình - Thực nghiệm được thực hiện trên máy mài định hình đường lăn vòng trong ổ bi 3MK136B. 3.2.2. Phôi thực nghiệm Thực nghiệm được tiến hành để mài tinh rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208. 3.2.3. Đá mài Thực nghiệm được tiến hành trên máy mài định hình đường lăn 3MK136B với loại đá mài có ký hiệu là 500x8x203A/WA100xLV60. 3.3. Các thiết bị đo - Thiết bị đo độ nhám: Độ nhám bề mặt chi tiết được đo bằng máy đo độ nhám SJ400 Các đại lượng nhiễu: - Rung động - Nhiệt độ môi trường QUÁ TRÌNH MÀI ĐỊNH HÌNH RÃNH LĂN VÒNG TRONG Ổ BI 6208 Các đại lượng đầu vào: - Lượng chạy hướng kính khi mài tinh: Shk - Vận tốc chi tiết: Vct - Chiều sâu cắt khi mài tinh: ttinh - Số chi tiết mài trong một chu trình: Nct Các đại lượng đầu ra: - Lượng mòn của đá mài: Hzi - Độ nhám bề mặt rãnh lăn: Ra - Độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn: Oct Các đại lượng cố định: - Thiết bị gia công - Đá mài - Phôi mài - Vận tốc cắt: Vđá - Chế độ cắt khi mài thô 11 - Thiết bị đo độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn: Trong thí nghiệm sử dụng thiết bị kiểm tra vị trí và đường kính rãnh lăn vòng trong ổ bi cầu kiểu D022 của Trung Quốc. Nhận xét: Để thực hiện nghiên cứu ảnh hưởng của 4 thông số chế độ công nghệ (Shk, Vct, t, Nct) đến mòn đá, độ nhám bề mặt và độ ô van của chi tiết khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208 cần 3 loại thiết bị đo khác nhau. Với thiết bị đo độ nhám bề mặt và thiết bị đo độ ô van của chi tiết thì luôn có sẵn trên thị trường. Tuy nhiên, với thiết bị đo mòn đá thì cho đến nay chưa có bất kỳ một sản phẩm nào được thương mại hóa trên thị trường. Vì vậy, để thực hiện mục tiêu đặt ra của đề tài thì cần phải thực hiện tính toán, thiết kế và chế tạo một thiết bị đo mòn đá khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208. 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 3.4.1. Nguyên lý của phương pháp đo mòn đá bằng hệ đo khí nén Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp đo mòn đá bằng hệ đầu đo khí nén Hình 3.8 thể hiện nguyên lý của phương pháp đo này. Khí nén từ máy nén khí qua van điều áp chính xác tạo ra áp suất nguồn P không đổi để đến đầu đo và được thổi liên tục theo phương vuông góc vào bề mặt cần đo (bề mặt đá mài). Trên đường khí đi qua đặt hai cản trở có đường kính lỗ lần lượt bằng d1, d2. Khi đó, nhận thấy nếu P, d1 và d2 là cố định thì áp suất p trong buồng đo sẽ là một hàm số của khe hở z giữa đầu đo d2 và bề mặt chi tiết cần đo. Vì vậy, nếu xác định được hàm mối quan hệ giữa áp suất p trong buồng đo với khe hở z thì thông qua việc đo sự thay đổi của áp suất trong buồng đo p nhờ cảm biến áp suất sẽ xác định được sự thay đổi của khe hở z (tức đo được lượng mòn hướng kính của đá mài). Muốn vậy, cần xây dựng được phương trình đường đặc tính của hệ thống đo khí nén. Để xây dựng phương trình đường đặc tính của hệ thống đo khí nén, ở đây áp dụng phương pháp điện khí tương đương [15, 24]. Khi đó nhận thấy với trường hợp z < d2/4, nếu giữ nguyên P, d1, d2 không đổi trong suốt quá trình đo thì ta có: 2 21 P p a z    (3.10) Với: 2 2 1 4 d a d   12 3.4.2. Tính toán thiết kế hệ đầu đo khi nén để đo mòn đá khi mài định hình rãnh lăn tròn xoay Để lựa chọn được các bộ thông số d1 và d2 hợp lý với mong muốn đầu đo có độ phân giải 1 µm hoặc nhỏ hơn 1 µm, ở đây tác giả sẽ đưa ra một số các bộ thông số d1 và d2 khác nhau. Sau đó, áp dụng các cơ sở lý thuyết đã xây dựng ở phần trước để xác định phương trình đặc tính, độ nhạy hay tỷ số truyền và khoảng làm việc của hệ đầu đo ứng với từng bộ thông số d1 và d2 khác nhau.Trên cơ sở đó sẽ thực hiện phân tích để lựa chọn ra bộ thông số d1 và d2 hợp lý. Qua đó nhận thấy, hệ đo khí nén ứng với d1 = 0,85; d2 = 1,5 thì miền làm việc tuyến tính của hệ đo bằng 48µm; tỉ số truyền i  0,02 bar/µm. Với hệ đo khí nén có d1 = 0,65 và d2 = 1,6 thì miền làm việc tuyến tính của hệ đo bằng 26,4 µm; tỉ số truyền i  0,04 bar/µm. Do đó đây là những hệ đo vừa đảm bảo có tỉ số truyền đủ lớn lại vừa đảm bảo có khoảng đo phù hợp để vừa đảm bảo dễ dàng điều chỉnh đầu đo vào trong miền đo tốt vừa đảm bảo được độ chính xác yêu cầu khi đo độ mòn của đá. Từ đó, trên cơ sở các hệ thống đo khí nén được phát triển trước đây trong tài liệu [3, 47, 51], luận án đã đưa ra phương án thiết kế hệ thống đo khí nén để đo mòn đá khi mài định hình rãnh lăn tròn xoay như sau: Đột thắt d1 được chế tạo bằng đồng đỏ. Đầu thổi khí d2 được chế tạo bằng thép ШХ15. Đặc biệt, trong phương án thiết kế ở đây thì đột thắt d1 và đầu đo d2 được nối với nhau thông qua một chi tiết trung gian (chi tiết bạc ba lỗ) như thể hiện trên hình 3.15. Với phương án trên, khi muốn thay đổi khoảng cách của đầu đo d2 với bề mặt đá mài (khe hở z) sẽ thực hiện điều chỉnh như sau: - Khi muốn giảm khoảng cách khe hở Z sẽ thực hiện vặn đuôi panme số 1 để trục của panme số 1 đi xuống. Lúc này trục đuôi panme số 1 sẽ thúc vào chốt tỳ 2, chốt tỳ 2 sẽ đẩy trục trung gian số 4 đi xuống. Khi đó, do có ăn khớp ren nên khi trục trung gian đi xuống sẽ kéo theo bạc 3 lỗ số 6, đột thắt d1 số 5, đầu đo d2 số 7 sẽ đi xuống đúng bằng khoảng cách dịch chuyển của đuôi panme số 1. - Khi muốn tăng khoảng cách khe hở Z sẽ thực hiện vặn đuôi panme số 1 theo chiều ngược lại để trục của đuôi panme dịch chuyển đi lên. Khi đó, sẽ có khoảng khe hở giữa đầu trục của đuôi panme và chốt tì 2, nhờ có lực đẩy của lò xo nén 8 sẽ đẩy toàn bộ các chi tiết được ăn khớp ren với nhau bao gồm đầu d2 số 7, bạc đỡ 6, đột thắt d1 số 5, trục 4, chốt tỳ 2 dịch chuyển lên trên một khoảng cách đúng bằng khoảng dịch chuyển của đuôi panme 1. Hình 3.15. Kết cấu của hệ đo khí nén 1. Panme 0:25; 2. Chốt tỳ; 3. Bạc đỡ; 4. Trục trung gian; 5. Đột thắt d1; 6. Bạc đỡ hệ đầu đo; 7. Đầu thổi d2; 8. Lò xo; 9. Then; 10. Bulong M5; 11. Bạc bắt panme 7 6 4 2 3 8 1 9 5 11 10 ÐÁ MÀI Đường khí ra cảm biến áp suất Đường khí đi vào hệ đầu đo Đ ư ờ n g kh í th ổ i ra b ề m ặ t đ á 13 Tuy nhiên, do khi mài định hình rãnh lăn tròn xoay đá mài sẽ bị mòn liên tục và không đều tại các điểm khác nhau trên biên dạng bề mặt cung cong làm việc của đá mài. Vì vậy, để đánh giá được lượng mòn của đá mài khi mài định hình rãnh lăn tròn xoay ở đây cần sử dụng hai hệ đo khí nén để đo mòn đồng thời tại hai điểm có lượng chênh lệnh mòn lớn nhất. 3.4.3. Xây dựng đường đặc tính động của hệ thống đo khí nén Từ bảng kết quả thực nghiệm xây dựng được về mối tương quan giữa áp suất p của buồng đo với khe hở z ở phần trước, áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm bình phương cực tiểu với dạng phương trình mối quan hệ đã xây dựng được ở phần trước sẽ xác định được phương trình và đường đặc tính động của hệ thống đầu đo như sau: Hệ đo khí nén đo mòn ở đỉnh biên dạng cung cong của đá mài có phạm vi đo là 200 μm (từ 50 μm đến 250 μm tương ứng với áp suất buồng đo từ 0,79 bar đến 3,10 bar), tỷ số truyền của đầu đo imax = 0,02 bar/μm với hàm truyền là: 04 2 3,54 1 5,4613 10 p z     (3.21) Trong khi, hệ đo khí nén đo mòn ở mép biên dạng cung cong của đá mài có phạm vi đo là 140 μm (từ 20 μm đến 160 μm tương ứng với áp suất buồng đo từ 0,61 bar đến 3,26 bar), tỷ số truyền imax = 0,03 bar/μm với hàm truyền là: 0 241,8655 10 3,54 1 p z    (3.22) 3.4.4. Đặc điểm của dòng khí nén xung quanh một viên đá mài đang quay khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi Hình 3.21. Hình ảnh mô tả dòng khí chảy xung quanh một viên đá mài đang quay [33] Hình 3.22. Sự thay đổi áp suất của buồng đo trong quá trình mài một chi tiết Theo tài liệu [31, 33] thì một viên đá mài khi đang quay ở tốc độ cao sẽ mang theo một lớp không khí trên bề mặt do ma sát của bề mặt đá mài với lớp không khí như thể hiện trên hình 3.21. Đồng thời, luồng không khí này sẽ hướng ra phía ngoài bởi lực ly tâm. Sự thay đổi của dòng khí gây ra bởi chuyển động quay của đá mài dẫn đến sự thay đổi diện tích chảy của dòng khí thổi từ đầu đo d2 của hệ đầu đo vào bề mặt làm việc của đá mài ra môi trường xung quanh. Do đó, điều này dẫn đến sự thay đổi áp suất trong buồng đo. Hình 3.22 thể hiện sự thay đổi của áp suất buồng đo trong quá trình mài một chi tiết ứng với mỗi giai đoạn chuyển động chạy dao hướng kính của bàn ụ vật. Từ đó nhận thấy, tại thời điểm khi Thời gian gia công (s) Á p s u ấ t b u ồ n g đ o ( B a r) Chuyển động chạy dao hướng kính 14 bàn máy mang phôi ở vị trí gốc ban đầu (ứng với giai đoạn 8) thì áp suất p trong buồng đo là ổn định nhất tương ứng với vị trí mà áp suất p có giá trị nhỏ nhất trong quá trình mài một chi tiết. 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 3.4.5.1. Các bộ phận phần cứng trong hệ thống thu nhận và xử lý tín hiệu đo - Cảm biến áp suất SEU-31 - Bộ ADS1256 được sử dụng làm bộ ADC ngoài. - Vi xử lý STM32F4 3.4.5.2. Các chương trình phần mềm trong hệ thống thu nhận và xử lý tín hiệu đo - Phần mềm điều khiển cho vi xử lý: Phần mềm lập trình cho vi điều khiển được sử dụng ở đây là phần mềm Keil C. - Phần mềm giao diện: Hệ thống phần mềm giao diện cho hệ thống đo ở đây được viết và lập trình bằng cách sử dụng phần mềm Matlab. Hệ thống này có chức năng tạo giao diện hiển thị, tính toán và lưu trữ dữ liệu. 3.4.5.3. Giải pháp thu nhận và xử lý tín hiệu đo từ cảm biến áp suất Để xác định trị số áp suất ứng với một giá trị điện áp analog bất kỳ của cảm biến được chính xác, ở đây tác giả áp dụng phương pháp nội suy (theo từng đoạn giá trị thực nghiệm) từ bộ giá trị các điểm thực nghiệm. 3.4.5.4. Thuật toán thu nhận và xử lý dữ liệu đo Hệ thống phần mềm giao diện cho hệ thống đo ở đây được viết và lập trình bằng cách sử dụng phần mềm Matlab. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 1. Căn cứ vào mục tiêu nghiên cứu đã xây dựng được sơ đồ hệ thống thí nghiệm và xác định được các biến đầu vào cần điều khiển. Hệ thống trang thiết bị thí nghiệm, đặc biệt hệ thống đo khí nén xây dựng ở đây sẽ được sử dụng trong việc nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá, độ nhám bề mặt và độ ô van của chi tiết khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi. Từ đó hướng đến xác định chế độ cắt hợp lý vừa đảm bảo được năng suất gia công và chất lượng bề mặt yêu cầu của chi tiết mài trong khi lượng mòn của đá mài là nhỏ nhất, số lượng chi tiết mài được là lớn nhất. 2. Áp dụng phương pháp điện khí tương đương đã nghiên cứu thiết kế và chế tạo được hệ thống đo khí nén, đưa ra được giải pháp xây dựng đường đặc tính động của hai hệ đầu đo để đo mòn tại hai vị trí trên biên dạng cung cong làm việc của đá mài. Với các thông số kết cấu của hệ đo được thiết kế cho hệ đầu đo thứ nhất đặt tại đỉnh viên đá là d1 = 0,85 và d2 = 1,5 và cho hệ đo thứ hai đặt tại mép biên dạng cung cong làm việc của đá mài là d1 = 0,65 và d2 = 1,6. Hệ đầu đo thứ nhất có dải đo từ 50 μm đến 250 μm tương ứng với áp suất buồng đo từ 0,79 bar đến 3,10 bar, tỷ số truyền của đầu đo imax = 0,02 bar/μm và phương trình đặc tính động (hàm truyền) là: 4 2 3,54 1 5,4613 10 p z     15 Đối với hệ đầu đo thứ hai có phạm vi đo từ 20 μm đến 160 μm tương ứng với áp suất buồng đo từ 0,61 bar đến 3,26 bar, tỷ số truyền imax = 0,03 bar/μm và phương trình đặc tính động (hàm truyền) là: 4 21,8655 3,54 1 10 p z     3. Xây dựng được giải pháp thu nhận và xử lý tín hiệu đo của hệ thống đo khí nén để thực hiện việc giám sát trực tuyến lượng mòn của đá mài khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi. Đặc biệt, trên cơ sở phân tích đặc điểm của dòng khí xung quanh một viên đá mài đang quay và sơ đồ nguyên lý làm việc của máy mài đã lựa chọn được thời điểm hợp lý để xác định lượng mòn hướng kính của đá mài, nhằm giảm thiểu các sai số của phép đo. Đó chính là thời điểm bàn ụ vật ở vị trí gốc phôi, kết thúc quá trình mài một chi tiết và chuẩn bị cho quá trình mài chi tiết kế tiếp. 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 4.1. Xác định phương pháp tiến hành thực nghiệm Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đặt ra nhận thấy cần thực hiện 03 thực nghiệm sau: - Thực nghiệm 01: Đây là thực nghiệm nhằm mục đích kiểm chứng khả năng làm việc của hệ thống trang thiết bị thí nghiệm đã được xây dựng trong chương 3, đặc biệt là hệ thống đo khí nén. Từ đó, xác định vị trí có giá trị lượng mòn lớn nhất trên biên dạng cung cong làm việc của đá mài. Đồng thời, xác định vị trí có trị số độ nhám bề mặt lớn nhất trên biên dạng rãnh lăn của chi tiết vòng trong ổ bi 6208. - Thực nghiệm 02: Đây là thực nghiệm thăm dò nhằm xây dựng sơ đồ phân bố độ ô van, độ nhám bề mặt của chi tiết và mòn đá theo số chi tiết mài tại ba chế độ công nghệ khác nhau. Trên cơ sở đó, tiến hành phân tích và dự báo xu hướng ảnh hưởng của bốn yếu tố chế độ công nghệ (lượng chạy dao hướng kính Shk, vận tốc của chi tiết Vct, lượng dư mài t, số chi tiết mài trong một chu trình Nct) đến mòn đá, độ nhám bề mặt và độ ô van của chi tiết khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208. - Thực nghiệm 03: Đây là thực nghiệm nhằm xác định các phương trình toán học thể hiện mối quan hệ giữa mòn đá (Hz), độ nhám bề mặt rãnh lăn của chi tiết (Ra), độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208 với bốn yếu tố công nghệ quan trọng (Shk, Vct, t, Nct). 4.2. Thực nghiệm kiểm chứng khả năng làm việc của hệ thống thí nghiệm 4.2.1. Trình tự các bước tiến hành thí nghiệm Sau khi đã xây dựng được hệ thống thí nghiệm như đã tính toán thiết kế trong chương 3, cần tiến hành thực nghiệm để kiểm chứng lý thuyết ở trên và đánh giá khả năng làm việc của hệ thống trang thiết bị thí nghiệm. Từ đó, cần phân tích so sánh số liệu đo mòn ở các điểm khác nhau trên biên dạng cung cong làm việc của đá mài, nhằm xác định được điểm có lượng mòn lớn hơn. Đồng thời, cần so sánh số liệu đo độ nhám bề mặt ở các vị trí khác nhau trên biên dạng rãnh lăn của chi tiết vòng trong ổ bi 6208, nhằm xác định được vị trí có trị số độ nhám bề mặt lớn nhất để làm cơ sở cho việc thực hiện thực nghiệm số 02 và thực nghiệm số 03. 16 Quá trình thực nghiệm được thực hiện trên máy mài định hình đường lăn 3MK136B để mài rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208. Các thiết bị trong thí nghiệm được ghép nối theo sơ đồ hình 4.1. 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 a) Sơ đồ của hệ thống thí nghiệm b) Đồ họa 3D của hệ thống thí nghiệm c) Hình ảnh thực tế của hệ thống đo khí nén trong thí nghiệm 4.2.2. Kết quả thực nghiệm 272829 03 02 01 08 26 24 04 07 R d 09 10 11 12 13 14 15 16 30 18 17 Computer Interface RS 232 Processor Amplifier A D Pressure Sensor AC-220V DC-12V A D Pressure Sensor Amplifier Air compressor A ir s u p p ly Z06 20 25 19 05 22 23 21 Mitutoyo 0.001 M itutoyo0.001 6. Đầu đo đứng 20. Đầu đo nghiêng 18 13 10 c) a ) a) 17 Sau khi tiến hành thí nghiệm mài 30 chi tiết thu được kết quả như trong bảng kết quả thực nghiệm ở phụ lục 4 và kết quả đo mòn như ở hình 4.2. Từ đó, nhận thấy trong cùng một chu trình mài thì lượng mòn của đá mài có xu hướng giảm từ chi tiết mài thứ nhất đến chi tiết mài thứ 30. Đá mài bị mòn nhanh hơn ở các chi tiết đầu tiên của chu trình mài (ứng với chi tiết mài thứ 1 và thứ 2) khi vừa mới thực hiện sửa đá. Theo thời gian mài, thì tốc độ mòn của đá mài sẽ giảm dần. Đồng thời kết quả đo phản ánh đúng quy luật mài mòn của đá mài. Đặc biệt, từ các đồ thị trên cũng nhận thấy trên biên dạng cung cong làm việc của đá mài, ở những điểm khác nhau thì đá mòn sẽ không giống nhau tức đá mòn không đều. Lượng mòn ở mép biên dạng cung cong làm việc của đá mài sẽ lớn hơn lượng mòn ở đỉnh biên dạng cung cong làm việc của đá mài. Ngoài ra, từ kết quả thực nghiệm đo độ nhám bề mặt rãnh lăn cũng nhận thấy độ nhám bề mặt ở mép biên dạng rãnh lăn lớn hơn so với độ nhám bề mặt ở đáy biên dạng rãnh lăn. Hình 4.2. Giao diện phần mềm sau