Luận văn Nghiên cứu xây dựng đồ thị ổn định của máy phay đứng khi gia công thép 45 bằng thực nghiệm

ôi b, nó có xu hướng ổn định. Nếu quá trình cắt diễn ra tại giới hạn ổn định thì biên độ dao động giảm nếu tăng chiều dày phoi. Tuy nhiên điều này không có giá trị cho toàn bộ vùng khảo sát. Hình 1.23 (khi tiện t = 2mm, v = 41m/ph ) mô tả hiệu ứng ổn định tăng lên theo giá trị lượng chạy dao và kết thúc khi S = 0,6 mm/vg. Hình1.23 - Ảnh hưởng của S đến A IV.6.3. Ảnh hưởng của vận tốc cắt v Ảnh hưởng của vận tốc cắt có đặc trưng khác nhau tại khu vực vận tốc nhỏ, trung bình và khu vực vận tốc lớn. Trên hình 1.24 biểu diễn A = f(v) (khi tiện  = 95 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên mm, L = 500 mm, S = 0,2 mm/vg ) có biên độ cực đại. Một cách tổng quát có thể nhận thấy rằng khi sử dụng dao cắt bằng thép gió thì hiệu ứng của vận tốc cắt đến hệ thống là âm tính, còn khi sử dụng dao hợp kim là dương tính. Giá trị vận tốc giới hạn (khi A = f (v) có biên độ cực đại ) phụ thuộc vào điều kiện cắt, lý tính của vật liệu gia công, độ cứng vững của chi tiết gia công (hình 1.25) IV.6.4. Ảnh hưởng của thông số hình học phần cắt Góc cắt  cùng hoà đồng với ảnh hưởng của lực cắt, có hiệu ứng không ổn định rất lớn. Trên hình (hình 1.26) khi tiện thép  = 100mm, L = 700 mm, v = 41 m/ph, S = 0,1 mm/vg và (hình 1.27) khi tiện thép  = 190 mm, L = 600 mm, v = 20 m/ph, S = 0,15 mm/vg. Có thể tăng độ ổn định nếu giảm góc cắt . Ảnh hưởng của góc sau  đến độ ổn định của quá trình cắt ít rõ nét hơn góc. Khi giá trị   0 thì có ảnh hưởng tới ổn định, khi  = 0 thì quá trình cắt không ổn định, càng tăng  thì độ ổn định càng tăng . Hình 1.28 mô tả ảnh hưởng của góc  đến cường độ dao động khi tiện thép  = 100 mm, v = 35 m/ph, S = 0,1 mm/vg. Độ lớn của góc  tới hạn khi mà độ ổn định không thay đổi nữa thì phụ thuộc vào cơ tính của chi tiết gia công, vận tốc cắt và đường kính chi tiết gia công. Tăng đường kính chi tiết, tăng độ dẻo của vật liệu thì giá trị tới hạn của  tăng. Hình 1.24. Ảnh hưởng của V đến A Hình 1.25. Ảnh hưởng của V đến A Đường cong a khi tiện chi tiết  = 80mm, L= 400mm Đường cong b khi tiện chi tiết  = 80mm, L= 800mm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Góc nghiêng  có tác dụng đến độ ổn định của quá trình cắt thông qua ảnh hưởng của nó đến chiều dày phoi và hướng của lực cắt. Tổng quát, khi tăng  thì độ ổn định của quá trình cắt tăng lên. Cường độ ảnh hưởng của  đến độ ổn định của quá trình cắt phụ thuộc vào điều kiện làm việc. Hình 1.29 thể hiện sự ảnh hưởng của  đến A (biên độ dao động) khi tiện thép có đường kính  = 110 mm , V = 57 m/ph , S = 0,2 mm/vg (đường cong 1 và 2 là tiện trên các máy tiện khác nhau ). Hình 1.28. Ảnh hưởng của  đến A Hình 1.29. Ảnh hưởng của  đến A Hình 1.26. Ảnh hưởng của  đến A khi tiện với  = 100 mm Hình 1.27. Ảnh hưởng của  đến A khi tiện với  = 190 mm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Bán kính mũi dao r có ảnh hưởng trực tiếp đến phương của lực cắt. Khi chiều rộng cắt lớn chẳng hạn như khi gia công thô thì ảnh hưởng của r là nhỏ. Vì khi đó lực cắt vuông góc với lưỡi cắt chính. Khi chiều rộng cắt bé chẳng hạn như khi gia công tinh thì chiều sâu cắt nhỏ hơn bán kính r, do đó phương của lực cắt sẽ nghiêng đi so với phương của lưỡi cắt chính. Ngoài ra thì r có liên quan đến thành phần lực hướng kính. Do đó khi tăng r thì lực hướng kính sẽ tăng và xu hướng rung động sẽ tăng. IV.7. ¶nh hưởng của thông số hình học của dao và chế độ cắt IV.7.1. Ảnh hưởng của góc sau  và góc trước  Ảnh hưởng của góc sau  và góc trước  đến tự rung, ổn định được biểu thị thông qua ảnh hưởng của chúng đến chiều sâu cắt tới hạn Hình 1.30. Ảnh hưởng của góc sau  đến chiều sâu cắt tới hạn Khi tăng  và  ma sát ở mặt sau và mặt trước đều giảm nên tự rung sẽ giảm, hạn chế được sự mất ổn định. Tuy nhiên thực tế lại chỉ ra rằng, giới hạn ổn định sẽ giảm nếu tăng giá trị  và  . Trên hình 1.30 là đồ thị thực nghiệm biểu thị quan hệ giữa chiều sâu cắt với góc sau  khi gia công vật liệu thép. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa chiều sâu cắt tới hạn và góc trước  hoàn toàn giống như đồ thị biểu diễn quan hệ giữa chiều sâu cắt tới hạn với góc sau  Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên IV.7.2. Ảnh hưởng của góc điều chỉnh  Góc điều chỉnh  ảnh hưởng đến phương của lực cắt và do đó ảnh hưởng lớn đến ổn định. Điều đó được biểu hiện ở ảnh hưởng của  đến chiều rộng cắt tới hạn. Trên hình vẽ là kết quả thí nghiệm trên máy tiện. (Hình 1. 31). Khi góc  bằng 900 thì lực F nằm theo hướng dao động chính và vuông góc với bề mặt gia công. Lúc này chuyển vị do dao động uốn tác dụng giống như trường hợp chiều dày cắt bị biến động và chiều rộng cắt Hình 1.31. Sự phụ thuộc của chiều rộng cắt tới hạn vào góc điều chỉnh  Khi góc  bằng 0o thì thành phần lực chạy dao F hướng theo trục Z là hướng mà trục chính có độ cứng vững cao nhất nên lực F không có tác dụng kích thích dao động uốn riêng của trục chính và phôi. Còn thành phần lực cắt tiếp tuyến vẫn nằm theo hướng dao động riêng. Tuy nhiên dao động uốn riêng trong trường hợp này không gây ra sự thay đổi chiều dày cắt vì mặt cắt nằm trong hướng dao động. Quan hệ giữa chiều rộng cắt tới hạn với các giá trị trung gian khác của góc  được mô tả bởi các điểm liên tục khác trên đồ thị. IV.7.3. Ảnh hưởng của góc nghiêng  của lưỡi cắt chính Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Góc  ảnh hưởng đến ổn định của quá trình cắt thông qua ảnh hưởng của nó đến chiều dày cắt và hướng của lực cắt. Góc  càng tăng thì ổn định càng cao. Hình 1. 32 giới thiệu ảnh hưởng của  khi tiện thép  =110mm V=57m/phút, S=0,2mm/vòng Hình 1.32. Ảnh hưởng của góc nghiêng  của quá trình cắt IV.7.4. Ảnh hưởng của tình trạng mòn của dao Ảnh hưởng của mòn dao đến ổn định là yếu tố rất khó xác định chính xác. Tuy nhiên giá trị cắt tới hạn phụ thuộc vào độ mòn của dao nên giới hạn ổn định thay đổi theo từng thời gian làm việc của dao . Hình 1.33. Sự phụ thuộc của chiều sâu cắt tới hạn vào thời gian cắt của dao. Trên đồ thị thực nghiệm xây dựng từ một quá trình phay đã chỉ ra khoảng biến đổi của chiều sâu cắt tới hạn theo độ dài đường chuyển dao biểu thị cho thời gian làm việc liên tục của dụng cụ cắt. Tại trạng thái ban đầu khi dao chưa mòn thì chiều Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên sâu cắt tới hạn nhận giá trị bằng 1mm. Nó tiếp tục tăng lên khá nhanh trong một khoảng thời gian ngắn và sau đó thay đổi rất ít (2,5 - 3 mm) trong một thời gian khá dài. Từ một trạng thái mòn xác định. (Trong thí nghiệm ứng với khoảng 12m đường chạy dao) thì chiều sâu cắt tới hạn lại tiếp tục tăng nhanh. Trong đồ thị cũng biểu diễn sự tăng của công suất công tác của động cơ theo sự tăng cuả độ mòn dao (đường b). IV.7.5. Ảnh hưởng của bán kính mũi dao r Khi chiều rộng cắt lớn chẳng hạn như khi gia công thô thì ảnh hưởng của r là nhỏ. Khi đó lực cắt có phương vuông góc với lưỡi cắt chính (h1.34a). Khi chiều rộng cắt bé chẳng hạn như khi gia công tinh thì chiều sâu cắt nhỏ hơn bán kính r, ph- ương của lực cắt sẽ nghiêng đi so với phương của lưỡi cắt chính (h 1.34b). Trong trường hợp 1.34b thì độ mềm dẻo của dao cao hơn và dẫn đến mất ổn định có thể xuất hiện cả khi chiều rộng cắt bé (Tức là khi công suất còn bé). Hình 1.34. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt và bán kính đỉnh dao đến hướng của lực cắt động lực học Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên IV.7.6. Ảnh hưởng của tốc độ cắt Ảnh hưởng của tốc độ cắt V đến rung động thông qua lẹo dao. Tăng tốc độ cắt đến giới hạn lẹo dao dễ hình thành góc trước do lẹo dao tạo ra đạt giá trị lớn nhất rồi bị phá huỷ. Lực cắt thay đổi lớn, xẩy ra rung động có biên độ lớn. Tiếp tục tăng tốc độ cắt, lẹo dao không tồn tại ảnh hưởng của vận tốc cắt đến biên độ rung động thể hiện chủ yếu thông qua lực cắt ly tâm của chi tiết gia công không cân bằng khi tiện. Hình 1.35. Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến chiều rộng cắt tới hạn khi tiện Khi cắt trong vùng tốc độ cắt thấp thì hệ thống cứng vững, còn hệ thống có độ cứng vững giảm cùng với sự tăng tốc độ một cách liên tục. Sau khi qua một điểm cực tiểu thì các giới hạn ổn định lại tăng cùng với tốc độ. Chưa có sự giải thích thỏa đáng về nguyên nhân của việc tăng giới hạn ổn định cùng với việc tăng tốc độ trong vùng tốc độ cao nhưng sự biến động đó đều có liên quan đến sự biến động của lực cắt lên gây ra mất ổn định và hình thành cực tiểu là do sự hình thành và phá hủy của lẹo dao. IV.7.7. Ảnh hưởng của vật liệu gia công Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Khi gia công các vật liệu càng dẻo, lẹo dao càng dễ hình thành. Sự biến thiên về lực cắt lúc này gây rung động. Hay nói cách khác là ảnh hưởng của vật liệu đến ổn định chính là do tính đồng đều của vật liệu gia công. Sự không đổng đều của độ cứng sẽ làm cho lực cắt biến động, tạo điều kiện cho tự rung phát triển, dẫn đến mất ổn định của quá trình gia công. ánh hưởng của vật liệu đến tự rung, ổn định được thể hiện trong công thức tính chiều sâu cắt tới hạn    Ged K R2k 1- T  (1-12) Độ cứng cắt Kd tỷ lệ nghịch với chiều sâu cắt tới hạn, do đó vật liệu có độ cứng càng cao thì tự rung và xu thế mất ổn định cho hệ thống công nghệ càng lớn và chiều sâu cắt tới hạn đạt được càng bé. Ảnh hưởng của vật liệu đến tự rung còn biểu hiện ở tính dẻo của vật liệu. Vật liệu càng dẻo, càng dai thì xu hướng xuất hiện rung động nhiều hơn so với vật liệu giòn. IV.7.8. Ảnh hưởng của bước tiến dao Trên hình 1.36 là đồ thị thực nghiệm biểu thị ảnh hưởng của bước tiến dao S đến chiều rộng cắt tới hạn khi gia công tiện. Hình 1.36: Ảnh hưởng của bước tiến dao đến chiều rộng cắt tới hạn khi tiện Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trong vùng bước tiến dao bé, mất ổn định xảy ra ngay cả khi chiều rộng cắt rất nhỏ. Trong vùng S ≥ 0.05mm/vg thì chiều rộng cắt tới hạn lại tăng nhanh cùng bước tiến dao. Hiện tượng đó đã được giải thích rằng, khi tăng bước tiến dao thì áp suất tĩnh của phoi trên mặt trước của dao và do đó ma sát trên mặt trước với vai trò giảm chấn cũng tăng lên và đồng thời do tăng kích thước của dòng phoi mà lực cắt động lực học lại giảm xuống. Nếu tăng S đến một mức nào đó thì chiều sâu cắt tới hạn lại giảm xuống. Bước quá độ từ tăng đến giảm là không đột ngột lắm. Từ đó cho rằng S không phải là một chỉ tiêu thích hợp để biểu diễn phản ứng động lực học của máy. Vị trí của điểm cực đại trên đồ thị phụ thuộc rất lớn vào quá trình tạo phoi, tức là phụ thuộc vào tốc độ cắt, thông số hình học của dao, tình trạng mòn của lưỡi cắt và phụ thuộc vào vật liệu… V. Ổn định của hệ thống công nghệ dƣới góc độ năng lƣợng của quá trình cắt. Khi tiếp cận hiện tượng ổn định theo hướng năng lượng của quá trình cắt, các tác giả đã trình bày quan điểm của mình với những tiên đề và luận điểm như sau: Các tiền đề. Tiền đề thứ nhất: Tiền đề về nguồn năng lượng của tự rung Mỗi một dao động đều có một nguồn năng lượng tương ứng .Với tự rung (Tự dao động) đó là năng lượng của quá trình cắt. Sự tác động đồng thời của ba yếu tố chế độ cắt (tốc độ cắt, bước tiến dao và chiều sâu cắt) khi những điều kiện biên khác xác định, tạo nên nhu cầu năng lượng của quá trình cắt. Năng lượng của một quá trình cắt Q được biểu thị bởi công suất tiêu thụ cho quá trình đó. Q= F.K.V(w) (1-13) Trong đó : V - tốc độ cắt-(m/s) F - diện tích cắt (mm2). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên K - lực cắt riêng của vật liệu tại tốc độ V (N/m2) K được gọi là lực cắt riêng của vật liệu gia công tại tốc độ cắt V vì lực cắt riêng không phải là hằng số mà là hàm số của nhiều biến số trong đó có tốc độ cắt. Tiền đề thứ hai: Tiền đề về khả năng hấp thụ năng lượng của hệ thống công nghệ. Mỗi một hệ thống công nghệ có một khả năng hấp thụ năng lượng riêng. Khả năng hấp thụ năng lượng này theo các hướng của hệ tọa độ của máy là hoàn toàn khác biệt nhau vì khả năng đó phụ thuộc vào độ cứng vững của mỗi hướng của hệ thống công nghệ. Tiền đề thứ ba: Tiền đề về bản chất năng lượng của tự rung và mất ổn định. Năng lượng của một quá trình cắt được cung cấp từ lưới điện, được chuyển đổi thành cơ năng tại vùng cắt, được truyền đi qua thân và bệ máy rồi cuối cùng đi vào lòng đất và được lòng đất hấp thụ. Khi đi qua hệ thống công nghệ, dòng năng lượng này làm cho hệ thống dao động. Đó chính là bản chất năng lượng của tự rung. Cũng chính vì vậy, tự rung là thuộc tính cố hữu của quá trình cắt kim loại. Nếu độ lớn của dòng năng lượng này vượt quá khả năng hấp thụ của hệ thống công nghệ theo một hướng nào đó thì tự rung tăng trưởng rất nhanh và hệ thống gia công sẽ rung động mạnh. Đó chính là bản chất năng lượng của hiện tượng mất ổn định do sự phát triển của tự rung. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 1.33. Đường truyền năng lượng của quá trình cắt Tiền đề thứ tƣ: Tiền đề về năng lượng tới hạn ổn định của quá trình cắt Nếu gọi mức lăng lượng lớn nhất mà hệ thống công nghệ có thể hấp thụ được hoàn toàn là năng lượng tới hạn của quá trình cắt thì tại mỗt vị trí gia công, năng lượng tới hạn ổn định theo một hướng xác định của hệ toạ độ của máy là một hằng số. Luận điểm được rút ra từ các tiền đề : " Ở một cấp tốc độ xác định, quá trình cắt vẫn ổn định nếu năng lượng của quá trình chưa vượt quá khả năng hấp thụ năng lượng của hệ thống gia công - tức là chưa vượt quá trị số của năng lượng tới hạn ổn định " Nếu gọi Q là năng lượng của quá trình cắt bất kỳ, thì điều kiện đó được biểu thị Q< Qk Theo mối quan hệ giữa năng lượng của quá trình cắt với diện tích cắt được biểu thị từ công th ức 1.13 trên, điều kiện ổn định nói trên có thể phát biểu thông qua diện tích cắt tới hạn Fk. Fk là một trị số xác định của diện tích cắt, khi mà diện tích cắt của một quá trình cắt chưa vượt quá giá trị đó thì quá trình vẫn ổn định, còn diện tích cắt vượt quá giá trị đó thì quá trình gây ra rung động. Điều đó được biểu thị : Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Nếu F < Fk - Quá trình cắt ổn định Nếu F = Fk - Quá trình cắt ở trạng thái tới hạn ổn định Nếu F > Fk - Quá trình cắt gây rung động Từ biểu thức trên, điều kiện ổn định của quá trình cắt được khái quát như sau: “ Ở một cấp tốc độ xác định, quá trình cắt vẫn ổn định nếu diện tích cắt chưa vượt quá giá trị tới hạn ” VI. Các biện pháp nâng cao ổn định của quá trình cắt. Việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định là cơ sở để đưa ra các biện pháp hạn chế sự phát sinh và phát triển của tự rung nằm nâng cao tính ổn định của quá trình cắt. Các biện pháp đó có thể quy về ba nhóm sau: VI.1. Nhóm biên pháp liên quan đến cấu trúc máy. - Nâng cao độ cứng vững tĩnh của máy. - Đảm bảo độ cứng vững của móng máy bao gồm cả các giải pháp lắp đặt máy có tác dụng giảm chấn. - Lựa chọn vị trí làm việc tối ưu của các bộ phận máy quan trọng như bàn trượt, bàn dao. - Thay đổi tốc độ vòng quay trục chính cho phù hợp để giảm hiệu ứng tái sinh. - Nâng cao khả năng giảm chấn của máy. - Dùng biện pháp định hướng sao cho lực cắt vuông góc với hướng của máy có độ mềm dẻo động lực học là lớn nhất. VI.2. Các biện pháp liên quan đến phôi và dung cụ gia công. Dùng các bộ phận đỡ làm tăng độ cứng vững của chi tiết gia công ví dụ như dùng luỵ - nét trên máy tiện . . . . - Giảm trọng lượng của phôi. - Sử dụng dao có tác dụng giảm chấn. Giảm trọng lượng của dụng cụ cắt. VI.3. Các biện pháp liên quan đến quá trình cắt. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Lựa chọn những vật liệu gia công có lực cắt riêng phù hợp. - Tăng góc sau  của dao. Cố gắng sử dụng dao có góc trước  < 0 . - Hạn chế chiều dài tham gia cắt của lưới cắt.Tăng giá trị của lượng chạy dao. Sử dụng tốc độ cắt rất thấp hoặc rất cao để tránh cực tiểu ổn định. - Với những dụng cụ cắt có nhiều lưỡi cắt thì nên thì nên sử dụng, dụng cụ có bước răng phân chia không đồng đều. - Sử dụng chế độ cắt tối ưu. VII. Kết luận về công trình nghiên cứu ổn định của quá trình cắt trên máy công cụ. Những công trình nghiên cứu ổn định của quá trình cắt trên máy công cụ đã đưa ra 2 hướng tiếp cận đối tượng: - Tiếp cận theo biểu hiện bên ngoài của đối tượng, đó là biên độ và tần số của dao động. - Tiếp cận theo bản chất năng lượng của quá trình cắt. Ý nghĩa to lớn của những thành tựu đã đạt được có thể tóm tắt như sau : 1. Đã xác định rõ nguyên nhân và đặc tính của tự rung tạo điều kiện cho những người nghiên cứu tiếp sau có cơ sở để giám sát được hiện tượng này trong suốt quá trình phát sinh và phát triển của nó. 2. Đã chỉ rõ rằng, tự rung là nguyên nhân chủ yếu gây mất ổn định của quá trình cắt bởi vì rung động cưỡng bức là có thể chủ động loại trừ hoặc giảm thiểu. 3. Đã phân tích một cách khá đầy đủ, sâu sắc, toàn diện các yếu tố ảnh hưởng đến tự rung và ổn định. 4. Đã xây dựng được khái niệm tự rung và ổn định với nội hàm sâu sắc và phong phú. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5. Đã đưa ra được nhiều phương pháp phân tích ổn định của hệ thống gia công dưới tác dụng của hiệu ứng tái sinh và không tái sinh. Từ đó đã xây dựng được điều kiện tới hạn ổn định. 6. Đã đưa ra được điều kiện ổn định của quá trình cắt làm cơ sở cho việc xác định chế độ cắt hợp lý. Tuy nhiên còn có những hạn chế. 1. Chưa giải thích tại sao ở những quá trình cắt sử dụng những giá trị bước tiến dao bé và diện tích cắt còn khá bé mà hiện tượng mất ổn định vẫn cứ xảy ra. Cũng chưa giải thích được vì sao với cùng một bước tiến dao khi tốc độ cắt càng cao thì giới hạn ổn định càng lớn. 2. Chưa xác định được một cách rõ ràng bản chất của tự rung và mất ổn định. 3. Mối quan hệ giữa bước tiến dao và mất ổn định chưa được chú ý một cách đầy đủ. Chính vì vậy rất khó ứng dụng kết quả này để xác định bộ thông số chế độ cắt theo mục tiêu tối ưu về ổn định phục vụ cho việc lập quy trình công nghệ gia công. 4. Việc xây dựng đồ thị dạng túi đòi hỏi thiết bị phức tạp, đắt tiền, không phù hợp với điều kiện của các cơ sở sản xuất. Vì vậy trong điều kiện cụ thể của Việt Nam tôi quyết định chọn đề tài xây dựng đồ thị ổn định bằng phương pháp cắt thử. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHƢƠNG II NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG ĐỒ THỊ ỔN ĐỊNH CỦA MÁY PHAY DỨNG TURNDIMLL BẰNG THỰC NGHIỆM 1. MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm Mục đích của phần nghiên cứu thực nghiệm này là để khảo sát ảnh hưởng của bước tiến dao đến hiện tượng mất ổn định do rung động tự kích thích tăng trưởng đến 1 giới hạn nhất định gây ra. Hay nói cách khác: Mục đích của thí nghiệm là để khảo sát sự biến đổi của chiều sâu cắt khác nhau được thực hiện với cùng 1 tốc độ cắt xác định. Nội dung của nghiên cứu thực nghiệm - Khảo sát sự biến đổi của giới hạn ổn định trong sự phụ thuộc vào bước tiến dao - Xây dựng đồ thị ổn định thực nghiệm của hệ thống công nghệ phay khi phay trên máy phay turndimill. - Xây dựng phương trình đặc trưng của đồ thị ổn định thực nghiệm. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm là phương pháp cắt thử mất ổn định. Phương pháp đó có thể tóm tắt như sau: Tại 1 cấp tốc độ và 1 bước tiến dao răng Sz xác định, tiến hành cắt thử bằng cách nâng dần chiều sâu cắt cho đến khi tự rung tăng trưởng lớn gây mất ổn định. Giá trị chiều sâu cắt khi tự rung gây mất ổn định là giá trị sâu cắt tới hạn ứng với giá trị của tốc độ cắt và bước tiến dao đã chọn. Phƣơng tiện nghiên cứu thực nghiệm 1- Máy phay đứng turndimill 2- Bộ thu thập và biến đổi dữ liệu kiểu DKB 216 của Hoa Kỳ. 3- Hai cảm biến gai tốc K- SHEAR của hãng Kistler đẻ thu tín hiệu dao động của hệ thống gia công theo 2 phương của trục tọa độ máy trong suốt quá trình cắt. 4- Phần mềm điều khiển Dasylab+ 5.0 hoạt động trên nền Window95/98/XP 5- Máy vi tính Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6- Một số loại dao phay mặt đầu. 7- Vật liệu gia công là thép 45 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm được trình bày trên hình 2.3 Hình 2.3- Sơ đồ hệ thống thí nghiệm để giám sát dao động của hệ thống gia công phay trong quá trình cắt Cấu trúc của hệ thống bao gồm các môđun sau: - Hai cảm biến dao động của hãng Kistler - Môđun A/D- Dapbook DKB4.0 dùng để thu và chuyển đổi tín hiệu dao động tương tự sang tín hiệu số - Môđun Scalling khuyếch đại tín hiệu theo tỷ lệ được lựa chọn. - Môđun filter chọn lọc những tần số mà người nghiên cứu quan tâm. - Môđun FFT biến đổi Furie tín hiệu đầu vào. - Môđun Y/ t - chart 00 hiển thị phổ biên độ và tần số của dao động. - Môđun Y/ t - chart 01 hiển thị đồ thị thực của tín hiệu dao động, tức là đồ thị biến đổi của biên độ theo thời gian. - Môđun Write là môđun ghi dữ liệu của quá trình thí nghiệm Phục vụ cho việc theo dõi diễn biến của quá trình cắt có cắt có hai cửa sổ hiển thị để hiển thị kết quả trên các mô đun Y/ t - Chart 00 và Y/ t - Chart 01. Cửa sổ hiển thị của mô đun Y/ t - Chart 00 hiển thị phổ biên độ và tần số của dao động. Cửa sổ hiển thị của mô đun Y/ t – Chart 01 hiển thị sự biến đổi của biên độ dao động theo thời gian. DBK4:0: AI Scaling00 Filter00 FFT00 Y/t Chart02 Y/t Chart01 Write00 DBK4:0: AI Scaling00 Filter00 FFT00 Y/t Chart02 Y/t Chart01 Write00 D BK4:0: AI Scaling00 F ilter00 F FT00 Y /t C hart02 Y /t C hart01 Write00 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Tín hiệu mà hai cảm biến thu được sẽ được truyền đi theo hai kênh 0 và 1. Hệ thống nắm bắt được một cách kịp thời, chính xác quá trình phát triển của rung động. Sau thí nghiệm, toàn bộ diễn biến của quá trình sẽ được tái hiện trên màn hình nhờ mô đun đọc dữ liệu READ. Sơ đồ liên kết môđun đọc dữ liệu với các mô đun hiển thị - Hê thống thiết bị này hoạt động nhờ phần mềm điều khiển Dasylab. - Trong trường hợp cụ thể này, tác giả sử dụng phần mềm điều khiển Dasylab 6.0. - Để xử lý dữ liệu sau thí nghiệm tác giả dùng phần mềm Matlab 6.5. 2- SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM CẮT THỬ ĐỂ KHẢO SÁT SỰ BIẾN ĐỔI CỦA CHIỀU SÂU CẮT TỚI HẠN TRONG SỰ PHỤ THUỘC VÀO BƢỚC TIẾN DAO Để khảo sát sự biến đổi cảu chiều sâu cắt tới hạn, người ta có thể sử dụng sơ đồ cắt lớp như hình vẽ 2.4. Hình 2.4- Sơ đồ cắt lớp Read00 Y/t Chart00 Y/t Chart01 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Theo sơ đồ này việc cắt thử được tiến hành theo từng lớp mỏng với các giá trị theo chiều sâu cắt t1, t2, t3... Nếu chưa thấy xuất hiện trạng thái mất ổn định lại tăng thêm dần chiều sâu cắt cho đến khi trạng thái mất ổn định xuất hiện. Chiều sâu cắt đo được trong lần cắt cuối cùng là chiều sâu cắt tới hạn ổn định. Cắt theo sơ đồ này có ưu điểm là việc chế tạo phôi đơn giản, nhưng có nhược điểm là khó xác định được chính xác chiều sâu cắt tới hạn ổn định, bởi vì lần cắt cuối cùng có thể vượt qua giá trị chiều sâu cắt thực tế 1 ít. Trong trường hợp đó phải điều chỉnh dao lùi về cắt thử lại. Nếu lượng vượt quá bé thì việc điều chỉnh này khó xác định. Việc cắt thử có thể tiến hành theo sơ đồ cắt trên mặt phẳng nghiêng như hình 2.5 Khi cắt trên mặt phẳn nghiêng, chiều sâu cắt tự động dần cho đến khi đạt tới giá trị chiều sâu cắt tới hạn tk. Kể từ khi bắt đầu vào cắt cho đến khi đạt tới giá trị tk, năng lượng của quá trình cắt tăng dần cho đến khi đạt tới giá trị năng lượng tới hạn ổn định Qk. Sơ đồ này có ưu điểm là nếu dừng máy đúng lúc thì chỉ 1 lần cắt xác định được tk cũng thuận lợi và nhanh hơn nhiều so với khi cắt lớp. Tuy nhiên nhược điểm của nó là việc chế tạo phôi tốn nhiều công sức hơn. CÁC THÍ NGHIỆM CẮT THỬ MẤT ỔN ĐỊNH 2.1- Thông số thí nghiệm Hình 2.5- Sơ đồ cắt thử trên mặt phẳng nghiêng t Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Mục đích của thí nghiệm là để khảo sát sự biến đổi của chiều sâu cắt tới hạn ổn định trong sự phụ thuộc vào bước tiến dao. Do đó khi các điều kiện biên như máy, dao, phôi,... đã xác định thì thông số thí nghiệm được xác định như sau: - Thông số đầu vào: Tốc độ cắt V và bước tiến dao S. Với một cấp tốc độ hay 1 vòng quay n của dao phay, phải thí nghiệm cắt thử với tất cả các bước tiến dao của máy với tốc độ vòng quay n đó. - Thông số đàu ra: Chiều sâu cắt tới hạn tk. Như vậy, mỗi thí nghiệm với 1 giá trị bước tiến dao s ta có 1 giá trị chiều sâu cắt tới hạn tk. Tập hợp các giá trị tk tương ứng với tập hợp các ía trị bước tiến dáo, sẽ cho phép ta đưa ra kết luận về mối quan hệ giữa chúng và đó đó cũng là cơ sở để đưa ra mô hình toán học về sự phụ thuộc của tk vào bước tiến dao s. Trong cá thí nghiệm cắt thử này, việc dùng hệ thống thiết bị đo dao động trên hình 2.3 chỉ có tác dụng để xác nhận sự xuất hiện, tăng trưởng của rung động tự kích thích và xác nhận sự xuất hiện của trạng thái mất ổn định của quá trình cắt mà thôi. 2.2- Thí nghiệm cắt thử mất ổn định trên máy phay đứng turndimill - Máy phay đứng Turndimill có 12 cấp tốc độ trục chính: n = 31.5-45-63-90-125-180-250-355-500-710-1000-1400 (v/ph) Có 12 cấp tốc độ chạy dao s = 12-16-24-34-46-66-92-128-180-250-350-500 (mm/ph) Kích thước bàn máy: 270 x 1270 (mm) Thông số động cơ trục chính: nmax = 1240 (v/ph) Phương tiện và điều kiện thí nghiệm kèm theo là: - Dao phay mặt đầu gắn hợp kim T5K10 với các thông số 100 ; 8Z ; 00 0 1 0 24,8   ; 0 1 0 35;50   ; không có lưỡi cắt chuyển tiếp. - Vật liệu gia công thép 45 - chiều rộng phôi B = 90 mm - Tốc độ vòng quay trục chính n = 31.5 v/ph ÷ 1400 v/ph Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Phôi được gá trực tiếp trên bàn máy, không tưới dung dịch trơn nguội. Kết quả thí nghiệm được trình bày trong các bảng từ bảng 1 đến bảng 12 và quan hệ phụ thuộc giữa chiều sâu cắt tới hạn tk với bước tiến dao được thể hiện trên các đồ thị điểm rời rạc từ hình 2.7 đến hình 2,18. Hình 2.6- Vị trí gia công và vị trí tương đối giữa dao và phôi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trường hợp 1: Khi n = 31.5 v/ph. Ta có Bảng 1: Sph(mm/ph) Sv (mm/vòng) Sz (mm/zăng) tk (mm) 12 0.381 0.048 2.75 16 0.508 0.063 2.55 24 0.762 0.095 2.35 34 1.079 0.135 2.15 46 1.460 0.183 1.95 66 2.095 0.262 1.75 92 2.921 0.365 1.55 128 4.063 0.508 1.35 180 5.714 0.714 1.15 250 7.937 0.992 0.95 350 11.111 1.389 0.75 500 15.873 1.984 0.55 tk (mm) 10 5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 18 1.9 2 Sz (mm/răng) Hình 2.7- Đồ thị quan hệ giữa tk và sz được vẽ từ các điểm thí nghiệm rời rạc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trường hợp 2: Khi n = 45 v/ph. Ta có Bảng 2: Sph (mm/ph) Sv (mm/vòng) Sz (mm/zăng) tk (mm) 12 0.267 0.033 3.00 16 0.356 0.044 2.80 24 0.533 0.067 2.60 34 0.756 0.094 2.40 46 1.022 0.128 2.20 66 1.467 0.183 2.00 92 2.044 0.256 1.80 128 2.844 0.356 1.60 180 4.000 0.500 1.40 250 5.556 0.694 1.20 350 7.778 0.972 1.00 500 11.111 1.389 0.80 tk (mm) 10 5 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 Sz(mm/răng) Hình 2.8- Đồ thị quan hệ giữa tk và sz được vẽ từ các điểm thí nghiệm rời rạc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trường hợp 3: Khi n = 63 v/ph. Ta có Bảng 3: Sph (mm/ph) Sv (mm/vòng) Sz (mm/zăng) tk (mm) 12 0.190 0.024 3.15 16 0.254 0.032 2.95 24 0.381 0.048 2.75 34 0.540 0.067 2.55 46 0.730 0.091 2.35 66 1.048 0.131 2.15 92 1.460 0.183 1.95 128 2.032 0.254 1.75 180 2.857 0.357 1.55 250 3.968 0.496 1.35 350 5.556 0.694 1.15 500 7.937 0.992 0.95 t tk (mm) 10 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trường hợp 4: Khi n = 90 v/ph. Ta có Bảng 4: Sph (mm/ph) Sv (mm/vòng) Sz (mm/zăng) tk (mm) 12 0.133 0.017 3.35 16 0.178 0.022 3.20 24 0.267 0.033 3.05 34 0.378 0.047 2.90 46 0.511 0.064 2.75 66 0.733 0.092 2.60 92 1.022 0.128 2.45 128 1.422 0.178 2.30 180 2.000 0.250 2.15 250 2.778 0.347 2.00 350 3.889 0.486 1.85 500 5.556 0.694 1.70 tk (mm) 10 5 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 Sz(mm/răng) Hình 2.10- Đồ thị quan hệ giữa tk và sz được vẽ từ các điểm thí nghiệm rời rạc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trường hợp 5: Khi n = 125 v/ph. Ta có Bảng 5: Sph (mm/ph) Sv (mm/vòng) Sz (mm/zăng) tk (mm) 12 0.096 0.012 3.55 16 0.128 0.016 3.40 24 0.192 0.024 3.25 34 0.272 0.034 3.10 46 0.368 0.046 2.95 66 0.528 0.066 2.80 92 0.736 0.092 2.65 128 1.024 0.128 2.50 180 1.440 0.180 2.35 250 2.000 0.250 2.20 350 2.800 0.350 2.05 500 4.000 0.500 1.90 tk (mm) 10 5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 Sz(mm/răng) Hình 2.11- Đồ thị quan hệ giữa tk và sz được vẽ từ các điểm thí nghiệm rời rạc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trường hợp 6: Khi n = 180 v/ph. Ta có Bảng 6: Sph (mm/ph) Sv (mm/vòng) Sz (mm/zăng) tk (mm) 12 0.067 0.008 3.65 16 0.089 0.011 3.50 24 0.133 0.017 3.35 34 0.189 0.024 3.20 46 0.256 0.032 3.05 66 0.367 0.046 2.90 92 0.511 0.064 2.75 128 0.711 0.089 2.60 180 1.000 0.125 2.45 250 1.389 0.174 2.30 350 1.944 0.243 2.15 500 2.778 0.347 2.00 tk (mm) 10 5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 Sz(mm/răng) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trường hợp 7: Khi n = 250 v/ph. Ta có Bảng 7: Sph (mm/ph) Sv (mm/vòng) Sz (mm/zăng) tk (mm) 12 0.048 0.006 3.85 16 0.064 0.008 3.70 24 0.096 0.012 3.55 34 0.136 0.017 3.40 46 0.184 0.023 3.25 66 0.264 0.033 3.10 92 0.368 0.046 2.95 128 0.512 0.064 2.80 180 0.720 0.090 2.65 250 1.000 0.125 2.50 350 1.400 0.175 2.35 500 2.000 0.250 2.20 tk (mm) 10 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trường hợp 8: Khi n = 355 v/ph. Ta có Bảng 8: Sph (mm/ph) Sv (mm/vòng) Sz (mm/zăng) tk (mm) 12 0,034 0,004 3,95 16 0,045 0,006 3,75 24 0,068 0,008 3,55 34 0,096 0,012 3,35 46 0,130 0,016 3,15 66 0,186 0,023 2,95 92 0,259 0,032 2,75 128 0,361 0,045 2,55 180 0,507 0,063 2,35 250 0,704 0,088 2,15 350 0,986 0,123 1,95 500 1,408 0,176 1,75 tk (mm) 10 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trường hợp 9: Khi n = 500 v/ph. Ta có Bảng 9: Sph (mm/ph) Sv (mm/vòng) Sz (mm/zăng) tk (mm) 12 0,024 0,003 4,10 16 0,032 0,004 3,90 24 0,048 0,006 3,70 34 0,068 0,009 3,50 46 0,092 0,012 3,30 66 0,132 0,017 3,10 92 0,184 0,023 2,90 128 0,256 0,032 2,70 180 0,360 0,045 2,50 250 0,500 0,063 2,30 350 0,700 0,088 2,10 500 1,000 0,125 1,90 tk (mm) 10 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trường hợp 10: Khi n = 710 v/ph. Ta có Bảng 10: Sph (mm/ph) Sv (mm/vòng) Sz (mm/zăng) tk (mm) 12 0,017 0,002 4,3 16 0,023 0,003 4,1 24 0,034 0,004 3,9 34 0,048 0,006 3,7 46 0,065 0,008 3,5 66 0,093 0,012 3,3 92 0,130 0,016 3,1 128 0,180 0,023 2,9 180 0,254 0,032 2,7 250 0,352 0,044 2,5 350 0,493 0,062 2,3 500 0,704 0,088 2,1 tk (mm) Hình 2.16- Đồ thị quan hệ giữa tk và sz được vẽ từ các điểm thí nghiệm rời rạc 10 5 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 Sz(mm/răng) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trường hợp 11: Khi n = 1000 v/ph. Ta có Bảng 11: Sph (mm/ph) Sv (mm/vòng) Sz (mm/zăng) tk (mm) 12 0,012 0,002 4,50 16 0,016 0,002 4,30 24 0,024 0,003 4,10 34 0,034 0,004 3,90 46 0,046 0,006 3,70 66 0,066 0,008 3,50 92 0,092 0,012 3,30 128 0,128 0,016 3,10 180 0,180 0,023 2,90 250 0,250 0,031 2,70 350 0,350 0,044 2,50 500 0,500 0,063 2,30 tk (mm) Hình 2.17- Đồ thị quan hệ giữa tk và sz được vẽ từ các điểm thí nghiệm rời rạc 10 5 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 Sz(mm/răng) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trường hợp 12: Khi n = 1400 v/ph. Tacó Bảng 12: Sph (mm/ph) Sv (mm/vòng) Sz (mm/zăng) tk (mm) 12 0,009 0,001 4.75 16 0,011 0,001 4,55 24 0,017 0,002 4,35 34 0,024 0,003 4,15 46 0,033 0,004 3,95 66 0,047 0,006 3,75 92 0,066 0,008 3,55 128 0,091 0,011 3,35 180 0,129 0,016 3,15 250 0,179 0,022 2,95 350 0,250 0,031 2,75 500 0,357 0,045 2,55 tk (mm) 10 5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 Sz(mm/răng) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Từ các đồ thị quan hệ giữa tk và sz vẽ từ các điểm thí nghiệm rời rạc ta được đồ thị tổng hợp như hình 2.19 2.3. Nhận xét về các đồ thị quan hệ giữa tk và sz đƣợc vẽ từ các điểm thí nghiệm rời rạc. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Với mỗi cấp tốc độ của máy phay turndimill ta vẽ được 1 đồ thị quan hệ giữa tk và sz từ các điểm thí nghiệm rời rạc - Với từng cấp tốc độ biến thiên theo quy luật tăng dần từ thấp đến cao, hình dạng mỗi đồ thị bị thu ngắn dần theo quy luật giảm dần sz và tăng dần tk. - Với đå thÞ tæng hîp 2.19 họ các đường cong sẽ là 12 đường cong nằm gối chồng lên nhau. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2.4. Đồ thị quan hệ giữa tk, sz, v trong hệ tọa độ không gian 3 chiều. Đồ thị ổn định là cơ sở để lựa chọn chế độ cắt hợp lý cho các quá trình công nghệ gia công hoặc làm cơ sở dữ liệu cho việc tối ưu hóa quá trình gia công theo mục tiêu ổn định. Việc lựa chọn chế độ cắt hợp lý cho 1 quá trình gia công nào đó đò hỏi phải lựa chọn bộ 3 thông số: V, S, T sao cho bộ 3 thông số đó đảm bảo chất lượng gia công, năng suất cắt gọt cao và an toàn cho hệ thống công nghệ. Mục tiêu đó đặt ra cho chúng ta 1 yêu cầu là: Phải thể hiện được mối quan hệ của 3 thông số chế độ cắt trong sự tương tác đồng thời. Nếu thể hiện được quan hệ đó thì khi lựa chọn 1 thông số nào đó thì phải xem xét sự liên quan của nó với 2 thông số kia. Đó là cách lựa chọn tối ưu. Các đồ thị từ 2.7 - 2.18 trong hệ tọa độ phẳn không thỏa mãn được yêu cầu này. Đồ thị quan hệ giữa tk,sz,v trong hệ tọa độ không gian 3 chiều được xây dựng dưới đây đáp ứng được đòi hỏi đó. Trong hệ tọa độ không gian này, 3 trục tọa độ bieeut thị 3 yếu tố chế độ cắt là V, Sz, Tk. Ứng với 12 cấp tốc độ của máy sẽ có 12 đồ thị ổn định nằm trong 12 mặt phẳng song song với mặt phẳng SzOTk. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHƢƠNG III XỬ LÝ DỮ LIỆU - XÂY DỰNG PHƢƠNG TRÌNH ĐẶC TRƢNG CHO QUAN HỆ GIỮA CHIỀU SÂU CẮT TỚI HẠN Tk VÀ BƢỚC TIẾN DAO Phần này trình bày cách xử lý dữ liệu thí nghiệm đẻ xác định hàm đặc trưng cho quan hệ giữa chiều sâu cắt tới hạn tk với vai trò là biến phụ thuộc (Hàm số) với bước tiến dao s với vai trò là biến độc lập (Biến số). Mối quan hệ phụ thuộc tk = f(s) này được xét cho các quá trình cắt được thực hiện tại 1 cấp tốc độ xác định. Từ số liệu thí nghiệm ta vẽ được đồ thị điểm rời rạc và từ đó ta cũng xây dựng được đẳng thức toán học đặc trưng cho đồ thị đó. Đẳng thức toán họcđó được gọi là hàm hồi quy của đồ thị điểm rời rạc Phương pháp xử lý được sử dụng là phương pháp mình phương cực tiểu và việc xử lý được thực hiện bằng máy tình nhờ phần mềm MATLAB 6.5. Băng trực quan có thể thấy rằng, các đồ thị điểm rời rạc từ 2.7 - 2.18 đều có dạng phi tuyến. Do đó dữ liệu được xử lý băng phép hồi quy phi tuyến, trong đó các hệ số của biến độc lập được xác định bằng phương pháp bình phương cực tiểu nói trên. Phương pháp tiến hành: Các đồ thị từ 2.7 - 2.18 sẽ được hồi quy theo các hàm cơ bản như hàm lũy thừa, hàm ey, hàm lny, hàm lgy. Caccs hàm này đều được hồi quy từ bawc 2 đến bậc 5. Sau khi có đồ thị hồi quy và phương trình hồi quy kèm theo sai số hồi quy, ta sẽ chọn được dạng gần đúng nhất trong số các hàm cơ ản đó với sai số hồi quy bé nhất. Dưới đay trình bày kết quả hồi quy. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.1. Hàm hồi quy đặc trƣng cho quan hệ giữa chiều sâu cắt tới hạn tk và bƣớc tiến dao s khi tiến hành cắt thử mất ổn định trên máy phay đứng turndimill. - Trường hợp 1: Khi v = 31.5 (v/p) 3.1.1 - Hàm hồi quy là hàm logarit thập phân-ký hiệu lgtk Sai lệch hồi quy m lgtk = 0.0886s 2 - 0.3607s + 0.1081 0.0549 lgtk = -0.1290s 3 + 0.2663s2 -0.2195s + 0.0978 0.0213 lgtk = 0.3256s 4 -0.4868s3 -0.2411s2 -0.2592s + 0.1267 0.0039 lgtk =-0.8407s 5+0.8416s4 +1.2939s3 +0.4658s2 -0.3090s +0.0923 1.2835e-014 * Đồ thị hồi quy của các hàm logarit thập phân từ bậc 2 đên bậc 5 được giới thiệu trên các hình 3.11a,b,c,d. Hình 3.11a- hàm lgtk bậc 2 Hình 3.11b- hàm lgtk bậc 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3.11c- hàm lgtk bậc 4 Hình 3.11d- hàm lgtk bậc 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.1.2- Hàm hồi quy là hàm logarit nepe-ký hiệu lgtk Sai lệch hồi quy m lntk = 0.2041s 2 -0.8304 s + 0.2489 0.1264 lntk = -0.2970s 3 + 0.6131s 2 -0.5053s + 0.2251 0.0491 lntk = 0.7498s 4 -1.1209s 3 -0.5551s 2 -0.5968s + 0.2918 0.0091 lntk =-1.9358s 5 +1.9378s 4 +2.9792s 3 +1.0725 s 2 -0.7115s +0.2125 1.8589e-014 *. Đồ thị hồi quy của các hàm logarit nepe từ bậc 2 đên bậc 5 được giới thiệu trên các hình 3.12a,b,c,d Hình 3.12a- hàm lntk bậc 2 Hình 3.12b- hàm lntk bậc 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3.12c- hàm lntk bậc 4 Hình 3.12d- hàm lntk bậc 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.1.3- Hàm hồi quy là hàm lũy thừa Sai lệch hồi quy m tk = 0.5366 s 2 -1.4012s +1.2695 0.3622 tk =-0.8384 s 3 + 1.6912s 2 -0.4833s +1.2023 0.1519 tk = 2.2896s 4 -3.3544s 3 -1.8761s 2 -0.7628s + 1.4060 0.0365 tk =-7.7920s 5 +7.0717s 4 +13.1495s 3 +4.6753s 2 -1.2244s + 1.0866 1.0158e-013 *. Đồ thị hồi quy của các hàm lũy thừa từ bậc 2 đên bậc 5 được giới thiệu trên các hình 3.13a,b,c,d Hình 3.13a- hàm lũy thừa bậc 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3.13b- hàm lũy thừa bậc 3 Hình 3.13c- hàm lũy thừa bậc 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3.13d- hàm lũy thừa bậc 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.1.4- Hàm hồi quy là hàm etk Sai lệch hồi quy m e tk = 4.6844 s 2 -9.7243 s +3.2230 4.7891 e tk = -10.4070 s 3 +19.0163 s 2 +1.6694s + 2.3885 2.5055 e tk = 36.4847s 4 -50.4978s 3 -37.8279s 2 -2.7849 s +5.6338 0.8701 e tk =-185.8464s 5 +150.5418s 4 +343.1372s 3 +118.4301s 2 -13.7944s -1.9838 2.3711e-012 *. Đồ thị hồi quy của các hàm etk từ bậc 2 đên bậc 5 được giới thiệu trên các hình 3.14a,b,c,d Hình 3.14a- hàm etk bậc 2 Hình 3.14b- hàm etk bậc 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3.14c- hàm etk bậc 4 Hình 3.14d- hàm etk bậc 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.2 - Đánh giá kết quả hồi quy Kết quả hồi quy các hàm đặc trưng cho quan hệ giữa chiều sâu cắt tới hạn và bước tiến dao s khi cắt thử trên máy phay turndimill đã được trình bày trong các bảng 3.1.1; 3.1.2; 3.1.3; 3.1.4 được tóm tắt vào bảng 3 dưới đây. Bảng 3 - Tóm tắt kết quả hồi quy khi cắt thử trên máy phay Turndimill Bậc của hàm Sai lệch hồi quy m Hàm log10 tk = lgtk Hàm lntk Hàm lũy thừa Hàm e tk 2 0.0549 0.1264 0.3622 4.7891 3 0.0213 0.0491 0.1519 2.5055 4 0.0039 0.0091 0.0365 0.8701 5 1.2835e-014 1.8589e-014 1.0158e-013 2.3711e-012 Từ các bảng tổng hợp này ta thấy: - Các hàm lgtk; lntk; hàm lũy thừa, hàm e tk có độ chính xác hồi quy khác nhau. Trong đó hàm lgtk cho sai số hồi quy bé nhất. Nếu so sánh các hàm này cùng 1 bậc thì theo thứ tự trên, độ chính xác hồi quy giảm dần. Vì vậy hamg số đƣợc chọn để làm hàm đặc trƣng cho quan hệ tk = f(s) là hamg lgtk. Vì vậy từ cấp tốc độ thứ 2 trở đi tác giả chỉ sử dụng hàm hồi quy là hàm lgtk. - Với cùng 1 loại hàm, bậc của hàm càng cao thì độ chính xác càng cao. Điều đó không chỉ thể hiện trong độ sai lệch hồi quy mà còn thể hiện trên đồ thị. Độ chính xác hồi quy của 1 hàm số được thể hiện ở độ giống nhau giữa đồ thị điểm rời rạc nằm ngoài đường xấp xỉ thị độ chính xác càng thấp. Nếu so sánh các đồ thị của các hàm cơ bản với nhau thì đồ thi hàm lotk có độ chính xác cao hơn cả và trong loại hàm lg tk thì đồ thị hàm bậc 5 là đồ thị cho độ phù hợp cao nhất giữa đồ thị điểm rời rạc và đường xấp xỉ của nó. Vì vậy hàm lgtk đƣợc chọn là hàm lgtk bậc 5. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Trường hợp 2: Khi v = 45 (v/p) Hàm hồi quy là hàm logarit thập phân - ký hiệu lgtk Sai lệch hồi quy m lgtk =-0.8047s 5 +0.7964s 4 +1.2529s 3 +0.4550s 2 -0.2646s +0.1695 8.8547e-015 * Đồ thị hồi quy của các hàm lgtk bậc 5 được giới thiệu trên các hình vẽ Hình 3.15a- hàm lgtk bậc 5 - Trường hợp 3: Khi v= 63(v/p). Hàm hồi quy là hàm logarit thập phân - ký hiệu lgtk Sai lệch hồi quy m lgtk=-0.7832s 5 +0.7707s 4 +1.2261s 3 +0.4463s 2 -0.2440s + 0.2102 9.2981e-015 * * Đồ thị hồi quy của các hàm lgtk bậc 5 được giới thiệu trên các hình vẽ Hình 3.16a- hàm lgtk bậc 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Trường hợp 4: Khi v = 90 (v/p) Hàm hồi quy là hàm logarit thập phân - ký hiệu lgtk Sai lệch hồi quy m lgtk=-0.6193s 5 +0.5918s 4 +0.997s 3 +0.3623s 2 -0.1474s + 0.3383 7.1586e-015 * Đồ thị hồi quy của các hàm lgtk bậc 5 được giới thiệu trên các hình vẽ Hình 3.17a- hàm lgtk bậc 5 - Trường hợp 5: Khi v= 125 (v/p). Hàm hồi quy là hàm logarit thập phân - ký hiệu lgtk Sai lệch hồi quy m lgtk=-0.5926s 5 +0.5643s 4 +0.9571s 3 +0.3474s 2 -0.1368s+ 0.3758 8.3322e-015 * Đồ thị hồi quy của các hàm lgtk bậc 5 được giới thiệu trên các hình vẽ Hình 3.18a- hàm lgtk bậc 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Trường hợp 6: Khi v= 180 (v/p). Hàm hồi quy là hàm logarit thập phân - ký hiệu lgtk Sai lệch hồi quy m lgtk=-0.5799s 5 +0.5514s 4 +0.9381s 3 +0.3403s 2 -0.132s+ 0.3934 8.2160e-015 * Đồ thị hồi quy của các hàm lgtk bậc 5 được giới thiệu trên các hình vẽ Hình 3.19a- hàm lgtk bậc 5 - Trường hợp 7: Khi v= 250 (v/p). Hàm hồi quy là hàm logarit thập phân - ký hiệu lgtk Sai lệch hồi quy m lgtk=-0.5561s 5 +0.5272s 4 +0.9019s 3 +0.3268s 2 -0.1235s+ 0.4266 6.2983e-015 * Đồ thị hồi quy của các hàm lgtk bậc 5 được giới thiệu trên các hình vẽ Hình 3.20a- hàm lgtk bậc 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Trường hợp 8: Khi v= 355 (v/p). Hàm hồi quy là hàm logarit thập phân - ký hiệu lgtk Sai lệch hồi quy m lgtk=-0.6772s 5 +0.6527s 4 +1.0814s 3 +0.3938s 2 -0.1739s+ 0.3802 7.6054e-015 * Đồ thị hồi quy của các hàm lgtk bậc 5 được giới thiệu trên các hình vẽ Hình 3.21a- hàm lgtk bậc 5 - Trường hợp 9: Khi v= 500 (v/p). Hàm hồi quy là hàm logarit thập phân - ký hiệu lgtk Sai lệch hồi quy m lgtk=-0.6595s 5 +0.6339s 4 +1.0560s 3 +0.3843s2+0.1653s+ 0.406 1.0234e-014 * Đồ thị hồi quy của các hàm lgtk bậc 5 được giới thiệu trên các hình vẽ Hình 3.22a- hàm lgtk bậc 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Trường hợp 10: Khi v= 710 (v/p). Hàm hồi quy là hàm logarit thập phân - ký hiệu lgtk Sai lệch hồi quy m lgtk=-0.6393s 5 +0.6126s 4 +1.0264s 3 +0.3733s2-0.156s+ 0.4350 7.2925e-015 * Đồ thị hồi quy của các hàm lgtk bậc 5 được giới thiệu trên các hình vẽ Hình 3.23a- hàm lgtk bậc 5 - Trường hợp 11: Khi v= 1000(v/p). Hàm hồi quy là hàm logarit thập phân - ký hiệu lgtk Sai lệch hồi quy m lgtk=-0.6158s 5 +0.5882s 4 +0.9918s 3 +0.3604s 2 -0.146s+ 0.4681 5.6077e-015 * Đồ thị hồi quy của các hàm lgtk bậc 5 được giới thiệu trên các hình vẽ Hình 3.24a- hàm lgtk bậc 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Trường hợp 12: Khi v= 1400 (v/p). Hàm hồi quy là hàm logarit thập phân - ký hiệu lgtk Sai lệch hồi quy m lgtk=-0.591s 5 +0.5626s 4 +0.9547s 3 +0.3465s 2 -0.1362s+ 0.5029 7.1964e-015 * Đồ thị hồi quy của các hàm lgtk bậc 5 được giới thiệu trên các hình vẽ Hình 3.25a- hàm lgtk bậc 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên TÓM TẮT CHƢƠNG III Việc nghiên cứu thực nghiệm bằng phương pháp cắt thử trên mặt phẳng nghiêng cho thấy: 1- Bước tiến dao ảnh hưởng đến giới hạn ổn định của 1 quá trình cắt. Như đã trình bày ở trên, nếu 1 quá trình cắt được thực hiện tại 1 cấp tốc độ V xác định và 1 bước tiến dao S xác định thì giwos hạn ổn định của quá trình cắt đó được đặc trưng bởi chiều sâu cắt tới hạn tk. Nếu bước tiến dao càng lớn thì chiều sâu cắt tới hạn càng bé và ngược lại. 2- Đối với quá trình gia công phay, ảnh hưởng của bước tiến dao s đến chiều sâu cắt tới hạn biểu hiện theo quy luật sau: Với 1 cấp tốc độ xác định, theo chiều tăng của bước tiến dao, chiều sâu cắt tới hạn giảm dần. Sự biến thiên của chiều sâu cắt tới hạn tk trong sự phụ thuộc vào bước tiến dao s diễn ra theo quy luật của hàm số logarit thập phân. Phép hồi quy từ các dữ liệu thí nghiệm cho thấy, nếu dùng hàm số logarit thập phân với hàm càng cao thì sai lệch hồi quy càng nhỏ, nghĩa là độ chính xác hồi quy càng cao. KẾT LUẬN CỦA LUẬN VĂN Việc nghiên cứu thực nghiệm bằng phương pháp cắt thử trên mặt phẳng nghiêng cho thấy: - Bước tiến dao ảnh hưởng đến giới hạn ổn định của 1 quá trình cắt. Như đã trình bày ở trên, nếu 1 quá trình cắt được thực hiện tại 1 cấp tốc độ V xác định và 1 bước tiến dao S xác định thì giwos hạn ổn định của quá trình cắt đó được đặc trưng bởi chiều sâu cắt tới hạn tk. Nếu bước tiến dao càng lớn thì chiều sâu cắt tới hạn càng bé và ngược lại. - Đối với quá trình gia công phay, ảnh hưởng của bước tiến dao s đến chiều sâu cắt tới hạn biểu hiện theo quy luật sau: Với 1 cấp tốc độ xác định, theo chiều tăng của bước tiến dao, chiều sâu cắt tới hạn giảm dần. Sự biến thiên của chiều sâu cắt tới hạn tk trong sự phụ thuộc vào bước tiến dao s diễn ra theo quy luật của hàm số Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên logarit thập phân. Phép hồi quy từ các dữ liệu thí nghiệm cho thấy, nếu dùng hàm số logarit thập phân với hàm càng cao thì sai lệch hồi quy càng nhỏ, nghĩa là độ chính xác hồi quy càng cao. - Bước tiến dao ảnh hưởng đến giới hạn ổn định của 1 quá trình cắt. Như đã trình bày ở trên, nếu 1 quá trình cắt được thực hiện tại 1 cấp tốc độ V xác định và 1 bước tiến dao S xác định thì giới hạn ổn định của quá trình cắt đó được đặc trưng bởi chiều sâu cắt tới hạn tk. Nếu bước tiến dao càng lớn thì chiều sâu cắt tới hạn càng bé và ngược lại. - Đối với quá trình gia công phay, ảnh hưởng của bước tiến dao s đến chiều sâu cắt tới hạn biểu hiện theo quy luật sau: Với 1 cấp tốc độ xác định, theo chiều tăng của bước tiến dao, chiều sâu cắt tới hạn giảm dần. Sự biến thiên của chiều sâu cắt tới hạn tk trong sự phụ thuộc vào bước tiến dao s diễn ra theo quy luật của hàm số logarit thập phân. Phép hồi quy từ các dữ liệu thí nghiệm cho thấy, nếu dùng hàm số logarit thập phân với hàm càng cao thì sai lệch hồi quy càng nhỏ, nghĩa là độ chính xác hồi quy càng cao. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Tµi liÖu tham kh¶o [1] Nguyên lý và dụng cụ cắt - Trịnh Khắc Nghiêm - Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên - 1998. [2] Cơ sở chất lượng qúa trình cắt - Trần Hữu Đà; Cao Thanh Long; Nguyễn Văn Hùng. Bộ môn nguyên lý và dụng cụ cắt - Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên - 1998. [3] Nguyên lý gia công vật liệu - Bành Tiến Long; Trần Thế Lục; Trần Sỹ Tuý - Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2001. [4] Công nghệ chế tạo máy - Phí Trọng Hảo; Nguyễn Thanh Mai - Nhà xuất bản giáo dục [5] Dao động trong kỹ thuật - GS. TSKH. Nguyễn Văn Khang - Nhà xuất bản KHKT. [6] Xác suất và thống kê - PGS.TS Phạm Văn Kiều - Nhà xuất bản giáo dục. [7] Tự rung và ổn định của máy phay theo quan điểm năng lượng của quá trình cắt - Nguyễn Đăng Bình; Dương Phúc Tý - Trường Đại học KTCN Thái Nguyên; Tăng Huy - Trường Đại học BKHN - Tạp chí khoa học & công nghệ các trường Đại học kỹ thuật số 29/2001. [8] Tự rung và mất ổn định của quá trình cắt kim loại - Nguyễn Đăng Bình; Dương Phúc Tý - Trường Đại học KTCN Thái Nguyên 2007. [9] Nguyên lý cắt kim loại - Nguyễn Duy; Trần Sỹ Túy; Trịnh Văn Tự - NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp 1977. [10] Sự biến đổi của hai vùng bước tiến dao và họ đường cong ổn định của máy phay - Nguyễn Đăng Bình; Dương Phúc Tý - Trường Đại học KTCN Thái Nguyên; Tăng Huy - Trường Đại học BKHN - Tạp chí khoa học & công nghệ các trường Đại học kỹ thuật số 31/2001. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên [11] Đồ thị ổn định thực của máy phay - Nguyễn Đăng Bình; Dương Phúc Tý - Trường Đại học KTCN Thái Nguyên; Tăng Huy - Trường Đại học BKHN - Tạp chí khoa học & công nghệ các trường Đại học kỹ thuật số 30 - 31/2001. [12] Davit A Stepheson and John Agapiou Metal cutting theorieand praxis (Machining dinamic) Marcel Dekker - New York 1997 [13] S.A.Tobias. Machine tool vibration blackie and Son, London 1965. [14] J.Tlusty. Machine dinamic. Chapter 3. Handbook of high - Speed machining technology. Chapman and Hall, New York 1985 [15] J.Tlusty and F.Ismail. Dinamic strutural identification tasks and methods.