Nghiên cứu khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng trên bề mặt đá mài chế tạo th

x DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Sơ đồ mài phẳng sử dụng mặt đầu đá 6 Hình 1.2 Sơ đồ mài phẳng bằng đá mài hình trụ 6 Hình 1.3 Đá mài gián đoạn với các thanh mài (a) hình lăng trụ (b) hình lục giác 9 Hình 1.4 Một số hình dạng cơ bản của đá mài (a) bàn cờ, so le, chéo, và hình V và (b) 9 so le, chéo, đối xứng và song song;(c) có khoảng cách cắt chân (d) hình côn Hình 1.5 Sự tạo thành áp lực chất làm mát trước vùng tiếp xúc trong quá trình mài cho 10 các bánh mài tiêu chuẩn (trái) và có khe (phải) Hình 1.6 Hình ảnh đá mài xẻ rãnh trên thế giới nghiên cứu 10 Hình 1.7 Hình dáng hình học đá mài xẻ rãnh 12 Hình 1.8 Hình ảnh đá mài xẻ rãnh thực do Việt Nam nghiên cứu 12 Hình 1.9 Sơ đồ đối tượng nghiên cứu 14 Hình 1.10 Sơ đồ đối tượng nghiên cứu với nhiễu e có tính cộng 14 Hình 2.1 Máy mài phẳng KENT 20 Hình 2.2 Sơ đồ các đại lượng trong quá trình mài phẳng 20 Hình 2.3 Sự hình thành độ nhám bề mặt mài 21 Hình 2.4 Ảnh SEM bề mặt mài 21 Hình 2.5 Mô hình bề mặt đá 22 Hình 2.6 Mô hình độ nhám lý tưởng bề mặt chi tiết 22 Hình 3.1 Sơ đồ quá trình thí nghiệm của luận án 30 Hình 3.2 Sai lệch độ phẳng bề mặt 35 Hình 3.3 Sai lệch độ song song bề mặt 35 Hình 3.4 Sai lệch số học trung bình prôphin Ra 36 Hình 3.5 Các thành phần lực cắt khi mài phẳng 37 Hình 3.6 Sơ đồ tính lực cắt giả định khi mài phẳng 38 Hình 3.7 Hình dạng của đá mài gián đoạn với tỷ lệ gián đoạn khác nhau [58] 40 Hình 3.8 Quan hệ giữa lượng tiến dao dọc với lực pháp tuyến (a) và lực tiếp tuyến (b) khi gia công bằng đá mài truyền thống và đá mài gián đoạn. Đá mài gián đoạn thực 44 hiện khả năng giảm lực cắt trong quá trình gia công Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý đo nhám theo phương pháp tiếp xúc bằng đầu dò 45 Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý của máy đo 3 tọa độ.11 Các hệ tọa độ ba chiều được sử dụng trong máy đo tọa độ 47 Hình 3.12 Sơ đồ đo hai tiếp điểm 48 Hình 3.13 Thiết bị đo lực Futek MTA 400 48 Hình 3.14 Cấu tạo thiết bị đo lực loadcell 49 Hình 3.15 Các mạch điều khiển của cảm biến đo lực 49 Hình 3.16 Sơ đồ khối hệ thống đo nhiệt 50 Hình 3.17 Sơ đồ khối hệ thống đo phân bố nhiệt độ 51 Hình 3.18 Sơ đồ khối cảm biến nhiệt điện 51 Hình 3.19 Cấu tạo cặp nhiệt 51 Hình 3.20 Sơ đồ đo điện áp nhiệt điện (a) và mạch thay thế (b) 52 Hình 3.21 Sơ đồ hệ thống và phân tích đo rung động 53 Hình 4.1 Sơ đồ thiết kế thực nghiệm theo phương pháp Taguchi 57 Hình 4.2 Máy mài phẳng KENT 61 Hình 4.3a Kích thước của đá mài gián đoạn 63 Hình 4.3b Lắp đá mài trên máy 63 Hình 4.4 Bộ đá mài gián đoạn và đá mài thường 63 Hình 4.5 Sửa đá bằng đầu sửa đá kim cương 63 Hình 4.6 Mẫu thí nghiệm SKD11 63 Hình 4.7 Mẫu thí nghiệm đã nhiệt luyện 64 Hình 4.8 Bề mặt chi tiết sau khi mài 65 Hình 4.9 Máy đo sai lệch độ phẳng ZEISS 65 Hình 4. Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi lượng chạy dao đến sai lệch độ 67 phẳng Hình 4. Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều sâu cắt đến sai lệch độ 67 phẳng Hình 4.10c Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi số rãnh đá mài đến sai lệch độ 67 phẳng Hình 4.11 Đồ thị 3D ảnh hưởng của các thông số đến sai lệch độ phẳng 68 Hình 4.12 Máy đo độ nhám bề mặt Mittutoyo SJ-301 68 Hình 4.13a Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi lượng chạy dao đến độ nhám 70 bề mặt xii Hình 4.13b Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều sâu cắt đến độ nhám bề 70 mặt Hình 4.13c Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi số rãnh đá mài đến độ nhám 70 bề mặt Hình 4.14 Đồ thị 3D ảnh hưởng của các thông số đến độ nhám 71 Hình 4.15 Thiết bị đo lực sử dụng cảm biến 72 Hình 4.16 Chương trình đo lực cắt 3 chiều 72 Hình 4.17 Card A/D thu nhận dữ liệu 72 Hình 4.18 Cảm biến đo lực cắt 72 Hình 4.19 Mô hình thí nghiệm 72 Hình 4.20a Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều lượng chạy dao đến lực cắt khi 74 mài vật liệu SKD11 nhiệt luyện bằng đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm Hình 4.20b Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều sâu cắt đến lực cắt 74 khi mài vật liệu SKD11nhiệt luyện bằng đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm Hình 4.20c Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi số rãnh đá mài đến lực cắt 74 khi mài vật liệu SKD11 nhiệt luyện bằng đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm Hình 4.21 Đồ thị 3D ảnh hưởng của các thông số đến lực cắt 75 Hình 4.Card A/D thu nhận dữ liệu 76 Hình 4.23Cảm biến cặp nhiệt K nối ra ngoài vỏ bảo vệ thời gian đáp ứng tín hiệu đo 1s 76 đến 3s.24a Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi lượng chạy dao đến nhiệt sinh ra khi 77 mài Hình 4.24b Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều sâu cắt đến nhiệt sinh ra khi 77 mài Hình 4.24c Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi số rãnh đá mài đến nhiệt sinh ra khi 78 mài Hình 4.25 Đồ thị 3D ảnh hưởng của các thông số hệ thống công nghệ đến nhiệt cắt 79 Hình 4.26 Sơ đồ hệ thống và phân tích đo rung động 79 Hình 4.27 Hệ thống đo rung động khi mài phẳng 80 Hình 4.28a Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi lượng chạy dao đến rung động 81 Hình 4.28b Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều sâu cắt đến rung động 81 Hình 4.28c Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi số rãnh đá mài đến rung động 82 Hình 4.29 Đồ thị 3D ảnh hưởng của các thông số hệ thống công nghệ đến rung động 82 xiii Hình 4.30 Mẫu SKD11 sau khi mài 83 Hình 4.30a Panme điện tử 293-241 83 Hình 4.30b Thước cặp điện tử 500-196-30 83 Hình 4.30c Đồng hồ bấm giờ Hanhart 83 Hình 4.31a Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi lượng chạy dao đến năng suất gia 84 công Hình 4.31b Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều sâu cắt đến năng suất gia công 85 Hình 4.31c Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi số rãnh đá mài đến năng suất gia 85 công Hình 4.32 Đồ thị 3D ảnh hưởng của các thông số hệ thống công nghệ đến năng suất 86 Hình 4.33 Mẫu thí nghiệm kiểm chứng 87 Hình 4.35 Gia công mặt chuẩn 88 Hình 4.36 Pan me điện tử: MOC-25P 89 Hình 4.37 Máy đo 3 tọa độ: BYD-504 90 Hình 4.38 Máy đo độ nhám bề mặt Hommel T1000 91 Hình 4.39 Đồ thị biểu diễn kết quả phân tích Taguchi xám 95 xiv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1 Ký hiệu tương đương của thép SKD11 các nước 8 Bảng 1.2 Thành phần cơ bản của thép SKD11 8 Bảng 1.3 Các tính chất cơ lý của thép SKD11 8 Bảng 1.4 Thông số của đá mài 11 Bảng 3.1 Các thông số thí nghiệm thực hiện về: vật liệu gia công, vận 40 tốc cắt, lượng tiến đá, chiều sâu cắt Bảng 4.1 Ma trận trực giao (OA) 57 Bảng 4.2 Ma trận L9 58 Bảng 4.3 Thông số chung của đá mài 62 Bảng 4.4 Thông số chung của đá mài thí nghiệm 62 Bảng 4.5 Giá trị thông số hệ thống công nghệ 64 Bảng 4.6 Ma trận thực nghiệm theo phương pháp Taguchi 65 Bảng 4.7 Dữ liệu đo và kết quả tính toán sai lệch độ phẳng 66 Bảng 4.8 Phân tích phương sai ANOVA sai lệch độ phẳng 66 Bảng 4.9 Dữ liệu đo và kết quả tính toán tỷ lệ S/N chỉ tiêu độ nhám 69 Bảng 4.10 Phân tích phương sai ANOVA số liệu độ nhám 69 Bảng 4.11 Dữ liệu đo và kết quả tính toán tỷ lệ S/N chỉ tiêu lực cắt 73 Bảng 4.12 Phân tích phương sai ANOVA cho lực cắt P (N) 73 Bảng 4.13 Dữ liệu đo và kết quả tính toán tỷ lệ S/N chỉ tiêu nhiệt cắt 76 Bảng 4.14 Phân tích phương sai ANOVA nhiệt cắt 77 Bảng 4.15 Dữ liệu đo và kết quả tính toán tỷ lệ S/N chỉ tiêu rung động 80 Bảng 4.16 Phân tích phương sai ANOVA rung động 81 Bảng 4.17 Dữ liệu đo và kết quả tính toán tỷ lệ S/N chỉ tiêu năng suất 83 Bảng 4.18 Phân tích phương sai ANOVA năng suất 84 Bảng 4.19 Tổng hợp bộ thông số tối ưu cục bộ theo chỉ tiêu riêng biệt 86 Bảng 4.20 Giá trị thông số công nghệ kiểm chứng 87 Bảng 4.21 Kết quả sai lệch kích thước về chiều cao 89 Bảng 4.22 Kết quả đo sai lệch về độ phẳng 90 Bảng 4.23 Kết quả đo sai lệch về độ song song 91 Bảng 4.24 Kết quả đo độ nhám bề mặt 91 Bảng 4.25 Số liệu thực nghiệm ban đầu cho Tối ưu hóa đa mục tiêu 92 Bảng 4.26 Kết quả phân tích quan hệ mờ 93 Bảng 4.27 Mảng trực giao với quan hệ mờ 94 Bảng 4.28 Kết quả phân tích Taguchi xám 94 1 MỞ ĐẦU Lý do lựa chọn đề tài Mục tiêu của công nghệ chế tạo sản phẩm cơ khí hiện đại là nâng cao độ chính xác và năng suất gia công, giảm lượng dư gia công, từ đó giảm được giá thành của sản phẩm.

Với xu hướng này, song song với việc đầu tư nghiên cứu để tối ưu quá trình gia công cắt gọt, nghiên cứu tối ưu thông số hình học dụng cụ cắt là một hướng đi khả thi và có hiệu quả cao. Với ý nghĩa này, đá mài xẻ rãnh - một cải tiến của đá mài truyền thống đã được các nhà khoa học nghiên cứu nhằm khắc phục các nhược điểm của đá mài truyền thống như: năng lượng tiêu hao lớn, khả năng thoát phoi kém, lực cắt và nhiệt cắt quá trình gia công lớn gây ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công và năng suất gia công. Đã có rất nhiều các nghiên cứu về mài theo hai hướng hàn lâm và thử nghiệm. Đáng chú ý, thị trường về mài đã tiêu tốn hàng tỷ đồng vào năm 2015 và có tối đa 15.000 các bài báo và tạp chí về vấn đề này [27].