Nghiên cứu ứng dụng phương pháp gia công điện hoá

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. …….. 70 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI -------





------- ðỖ ðỨC HẠNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ðIỆN HOÁ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HOÁ NÔNG – LÂM NGHIỆP Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: TS. TỐNG NGỌC TUẤN HÀ NỘI – 201 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. …….. i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, ngày..... tháng ..... năm 2010 Tác giả ðỗ ðức Hạnh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. …….. ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. Tống Ngọc Tuấn, người thầy trực tiếp hướng dẫn và giúp ñỡ tôi trong thời gian thực hiện ñề tài. Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Máy nông nghiệp, các thày cô giáo trong khoa Cơ ðiện, trường Cao ðẳng Kỹ Thuật Công Nghiệp ñã giảng dạy, giúp ñỡ và tạo ñiều kiện cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện ñề tài. Qua ñây, tôi xin ñược gửi lời cảm ơn tới cơ quan, gia ñình và bạn bè ñã ủng hộ, ñộng viên tạo ñiều kiện giúp tôi hoàn thành khoá học. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày..... tháng ..... năm 2010 Tác giả ðỗ ðức Hạnh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. …….. iii MỤC LỤC MỞ ðẦU.......................................................................................................1 I. Tính cấp thiết của ñề tài ..............................................................................1 II. Nội dung ñề tài ..........................................................................................3 III. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài ......................................3 3.1. Ý nghĩa khoa học.....................................................................................3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn của ñề tài .....................................................................3 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU................................5 1.1. Vai trò của công nghệ chế tạo máy ..........................................................5 1.1.1. Một số khái niệm ..................................................................................5 1.1.2. Các thành phần của quy trình công nghệ...............................................6 1.1.3. Vai trò của công nghệ chế tạo máy .......................................................7 1.2. Công nghệ chế tạo các chi tiết dạng trục................................................11 1.2.1. ðặc ñiểm và phân loại chi tiết dạng trục .............................................11 1.2.2. Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu khi chế tạo chi tiết dạng trục............14 1.2.3. Tính công nghệ trong kết cấu ñối với chi tiết dạng trục.......................15 1.2.4. Ảnh hưởng của ñộ nhám bề mặt ñến tuổi thọ của chi tiết máy ............16 1.3. Các phương pháp gia công chi tiết dạng trục (mặt trụ ngoài) truyền thống [8].................................................................................................................20 1.3.1. Gia công bằng máy tiện ......................................................................20 1.3.2. Gia công bằng máy mài ......................................................................21 1.4. Một số phương pháp gia công mới [13], [8], [1] ....................................22 1.4.1.Gia công bằng tia hạt mài (Abrrasive Jet Machining -AJM) ................23 1.4.2.Gia công bằng siêu âm (Utrasonic Machining-USM) ..........................24 1.4.3. Gia công bằng tia lửa ñiện (Electric Dischange Machining – EDM)...25 1.4.4. Gia công bằng chùm tia ñiện tử (Electron Beam Machining EBM) ....26 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. …….. iv 1.4.5. Gia công bằng chùm tia lade...............................................................26 1.4.6. Gia công ñiện hoá (Electro Chemical Machining – ECM) ..................27 1.5. Một số nghiên cứu về mài ñiện hóa .......................................................28 1.6. Mục ñích và nội dung của ñề tài ............................................................29 Chương 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............................................31 2.1. ðối tượng nghiên cứu ............................................................................31 2.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................31 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết......................................................31 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm...............................................32 Chương 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT..................................................................36 3.1 Trục khuỷu ñộng cơ ñốt trong.................................................................36 3.1.1. ðiều kiện làm việc và một số hư hỏng thường gặp .............................36 3.1.2. Một số phương pháp sửa chữa ............................................................38 3.2. Cân bằng chi tiết và cụm........................................................................39 3.2.1. Nguyên nhân mất cân bằng và tác hại của sự mất cân bằng ................39 3.2.2. Cơ sở lý thuyết của cân bằng ..............................................................40 3.2.3. Cân bằng ñộng....................................................................................44 3.3. Cơ sở lý thuyết của gia công ñiện hóa....................................................47 3.3. 1. Bản chất của gia công ñiện hoá..........................................................47 3.3.2. Những yếu tố ảnh hưởng ñến qúa trình gia công ñiện hoá...................48 3.3.3. Một số phương pháp gia công ñiện hóa...............................................53 Chương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .............................57 4.1. Thiết kế, chế tạo thiết bị mài ñiện hóa ...................................................57 4.1. 1. Lựa chọn sơ ñồ thiết bị thí nghiệm gia công ñiện hoá ........................57 4.1.2. Chế tạo thiết bị....................................................................................59 4.2. Thí nghiệm mài mẫu trục trơn ...............................................................59 4.2.1. Thiết bị thí nghiệm .............................................................................59 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. …….. v 4.2.2. Tiến hành thí nghiệm..........................................................................60 4.2.3. Kết quả thí nghiệm .............................................................................63 4.3. Thí nghiệm mài lớp hàn ñắp trên trục trơn.............................................71 4.4. Thí nghiệm mài cổ phụ trục khuỷu ........................................................73 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ ..........................................................................76 Kết luận:.......................................................................................................76 ðề nghị:........................................................................................................76 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. …….. vi DANH MỤC BẢNG Bảng 3.3.1. Lựa chọn dung dịch 52 Bảng 4.2.1.Bảng tổng hợp sự thay ñổi lượng gia công trung bình (theo bán kính) theo thời gian, mm 68 Bảng 4.2.2. Sự thay ñổi hình dạng mặt chi tiết gia công theo thời gian 70 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. …….. vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.2.1. Một số chi tiết trong kết cấu cơ khí.............................................13 Hình 1.2.2. Phân loại trục từ nhóm ñến kiểu..................................................14 Hình 1.2.3. Sơ ñồ quy trình làm việc của lắp ghép.......................................18 Hình 1.5.1. Sơ ñồ nguyên lý mài ñiện hoá.....................................................30 HÌnh 1.5.2. Các học viên ñang tiến hành nghiên cứu mài ñiện hoá...............31 Hình 3.1.1. Trục khuỷu..................................................................................37 Hình 3.2.1. Cân bằng chi tiết quay mỏng trên một mặt phẳng.......................41 Hình 3.2.2. Cân bằng chi tiết quay mỏng trên một mặt phẳng.......................43 Hình 3.2.3. Cân bằng chi tiết quay dầy..........................................................44 HÌnh 3.2.4. Thiết bị cân bằng loại khung.......................................................46 HÌnh 3.2.5. Phương pháp ñồ thị.....................................................................46 Hình 3.3.1. Sơ ñồ nguyên lý gia công ñiện hoá.............................................48 Hình 4.1.1. Sơ ñồ thiết bị gia công ñiện hoá..................................................59 Hình 4.1.2. Thiết bị gia công ñiện hoá...........................................................60 Hình 4.2.1. Sơ ñồ bố trí thí nghiệm................................................................62 Hình 4.2.2. Nguồn ñiện 1 chiều . ...................................................................93 Hình 4.2.3. Sơ ñồ lắp trục vào thiết bị gia công.............................................63 Hình 4.2.4. Thước cặp ñiện tử........................................................................64 Hình 4.2.5. Sơ ñồ các vị trí ño trên trục........................................................64 Hình 4.2.6. Sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño I1....................65 Hình 4.2.7. Sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño I2....................66 Hình 4.2.8. Sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño I3....................66 Hình 4.2.9. Sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño II1...................67 Hình 4.2.10. Sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño II2.................68 Hình 4.2.11. Sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño II3.................68 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. …….. viii Hình 4.2.12. Sự thay ñổi lượng gia công trung bình......................................69 Hình 4.2.13. Trục sau gia công.......................................................................70 Hình 4.3.1. Trục ñược hàn ñáp.......................................................................72 Hình 4.3.2. ðo trỗ lớn nhất của lớp hàn ñáp...................................................72 Hình 4.3.3. Mài lớp hàn ñắp............................................................................73 Hình 4.3.4. Trục hàn ñắp sau khi mài.............................................................73 Hình 4.4.1. Trục khuỷu...................................................................................74 Hình 4.4.2. Mài cổ phụ trục cơ........................................................................75 Hình 4.4.3. Trục khuỷu sau khi mài cổ phụ....................................................75 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 1 MỞ ðẦU I. Tính cấp thiết của ñề tài Ngày nay ðảng và Nhà nước ta ñang tiến hành quá trình công nghiệp hóa và hiện ñại hóa ñất nước, ñể ñẩy nhanh quá trình này thì việc phát triển cơ sở hạ tầng, giao thông vận tải, việc cơ giới hóa trong sản xuất nông nghiệp là rất cần thiết. Nhận rõ ñược vấn ñề này Nhà nước ñã ñầu tư rất nhiều tiền của và công sức ñể từng bước nâng cấp hiện ñại hóa cầu ñường, phương tiện vận chuyển, ñưa nhiều loại thiết bị máy móc vào nông nghiệp ñể tăng năng suất, hạ giá thành, giảm sức lao ñộng…Tuy nhiên do ñất nước còn khó khăn nên việc ñầu tư nâng cấp chưa ñược ñồng bộ, nhất là về máy nông nghiệp và phương tiện vận tải. Như chúng ta ñã biết hiện nay một số phương tiện vận tải, máy nông nghiệp ñang sử dụng ở Việt Nam ñều nhập từ nước ngoài, mà phần lớn ñã qua sử dụng, việc sản xuất trong nước chưa phát triển như mong ñợi. Vì vậy trong quá trình làm việc thường xảy ra các hư hỏng ñột ngột làm ảnh hưởng ñến năng suất, một số phụ tùng thay thế phải nhập của nước ngoài với giá thành cao và có khi còn phải chờ ñợi lâu. Do ñó mà việc phục hồi các chi tiết trong nước có ý nghĩa vô cùng lớn, khi phục hồi chi tiết máy thì gia công cơ khí ñóng vai trò quan trọng. Mà trong các thiết bị máy móc ngày càng ñược sử dụng nhiều các loại vật liệu có cơ lý tính cao (ñộ bền cơ học, ñộ bền nhiệt, ñộ cứng, ñộ chịu mài mòn…). Tuy nhiên ñối với một số chi tiết máy ñòi hỏi yêu cầu kỹ thuật rất cao, nêú áp dụng các phương pháp gia công truyền thống thì không những không ñáp ứng ñược yêu cầu làm việc của chi tiết ñó mà còn không ñem lại hiệu quả kinh tế. Chính vì thế, việc nghiên cứu các phương pháp gia công mới là yêu cầu cấp bách cần ñược quan tâm. Một trong các phương pháp gia công ñảm bảo ñược ñộ chính xác và chất lượng gia công chi tiết là phương pháp gia Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 2 công ñiện hóa. Tuy nhiên phương pháp này ở nước ta còn hạn chế cần ñược nghiên cứu và ứng dụng. Từ những lý do trên ñây việc chế tạo cũng như sửa chữa (phục hồi) các chi tiết máy ở nước ta, một trong các nước ñang phát triển luôn có ý nghĩa rất lớn. Cần lưu ý rằng vấn ñề này không những chỉ là vấn ñề ñối với các nước ñang phát triển như nước ta mà ngay cả các nước phát triển cũng luôn ñược coi là một vấn ñề cấp thiết. Chính vì vậy việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến trong chế tạo cũng như sửa chữa là một vấn ñề ñược quan tâm ở tất cả các Quốc gia. Một trong những công nghệ với nước ta có thể coi là công nghệ tiên tiến ñó là công nghệ gia công ñiện hóa. Trên cơ sở những vấn ñề trình bày ở trên, dựa vào ñiều kiện thực tế, ñề tài chúng tôi chọn cho luận văn là: “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp gia công ñiện hóa”. Trên cơ sở kết quả của những nghiên cứu trước, trong luận văn này chỉ hạn chế trong việc thiết kế, chế tạo thiết bị mài ñiện hóa (một trong các công nghệ của phương pháp gia công ñiện hóa) trước mắt là phục vụ cho giảng dạy và nghiên cứu tiếp. ðối tượng ñể mài là các mẫu, trục trơn, lớp hàn ñắp, cổ phụ trục khuỷu (trục lệch tâm). Mục ñích của ñề tài: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thiết bị mài ñiện hóa. ðây chỉ là bước ñầu của việc nghiên cứu ứng dụng phương pháp gia công ñiện hóa. ðể ñạt ñược mục ñích trên, nội dung cụ thể của luận văn gồm: - Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị mài ñiện hóa trước mắt là phục vụ cho giảng dạy và nghiên cứu tiếp. - Tìm hiểu ñiều kiện làm việc của trục khuỷu ñộng cơ (một trong những ñối tượng có khả năng ứng dụng ñược phương pháp mài ñiện hóa). Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 3 - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của gia công ñiện hóa nói chung và mài ñiện hóa nói riêng. - Thử nghiệm thiết bị mài ñiện hóa. II. Nội dung ñề tài XuÊt ph¸t tõ môc ®Ých cña ®Ò tµi nghiªn cøu vµ ®iÒu kiÖn thùc tÕ, trong luËn v¨n nµy ngoµi phÇn më ®Çu, kÕt luËn vµ ®Ò nghÞ, phô lôc luËn v¨n gåm 4 ch−¬ng: Ch−¬ng 1: Tæng quan vÒ vÊn ®Ò nghiªn cøu . Ch−¬ng 2: Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu Ch−¬ng 3 : C¬ së lý thuyÕt Ch−¬ng 4: KÕt qu¶ nghiªn cøu thùc nghiÖm III. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học Về mặt khoa học ñề tài phù hợp với xu thế phát triển khoa học và công nghệ của khu vực và thế giới về gia công, phục hồi các chi tiết có cơ lý tính cao, hình dạng phức tạp. Việc gia công phục hồi các chi tiết ñược làm bằng các vật liệu có cơ lý tính cao, gia công bằng cắt có phoi nhờ công cơ học ngày càng gặp khó khăn. Phương pháp gia công ñiện hóa có tính cắt cao với sự tác ñộng của quá trình ñiện hóa, sẽ là công cụ mạnh ñể giải quyết vấn ñề trên. Do ñó ñề tài có ý nghĩa khoa học trong chế tạo máy hiện ñại. Nghiên cứu phương pháp gia công ñiện hóa ñể tạo tiền ñề cho việc áp dụng phương pháp này vào thực tế sản xuất ở nước ta hiện nay. Kết quả nghiên cứu của ñề tài là cơ sở khoa học ñể xây dựng quy trình gia công chi tiết dạng trục bằng phương pháp gia công ñiện hóa. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn của ñề tài Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 4 Các kết quả nghiên cứu sẽ ñược áp dụng với sản phẩm cụ thể thuộc nhóm họ trục, các chi tiết có hình dạng phức tạp và có ñộ cứng cao. Quá trình ứng dụng các kết quả nghiên cứu của ñề tài sẽ góp phần bổ xung thêm một phương pháp gia công mới vào hệ thống các phương pháp gia công truyền thống ñã và ñang ñược áp dụng ở Việt Nam. Xác ñịnh ñược các thông số công nghệ có ảnh hưởng ñến các chỉ tiêu công nghệ của chi tiết gia công bằng phương pháp gia công ñiện hóa. Ứng dụng kết quả nghiên cứu góp phần củng cố vai trò và vị trí không thể thiếu của gia công phục hồi các chi tiết máy trong sửa chữa và bảo dưỡng ôtô máy kéo. Từ ñó hỗ trợ các ngành công nghiệp khác phát triển, thúc ñẩy quá trình công nghiệp hóa và hiện ñại hóa ñất nước. Các kết quả nghiên cứu có ý nghĩa làm cơ sở cho việc chế tạo máy mài ñiện hóa ñể ứng dụng vào việc chế tạo cũng như sửa chữa chi tiết máy, ñặc biệt là các chi tiết máy ñắt tiền. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 5 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Vai trò của công nghệ chế tạo máy 1.1.1. Một số khái niệm Khái niệm về công nghệ: Khái niệm công nghệ ñã ñược giáo sư người ðức JOHAHN BECKMANN ở Viện hàn lâm Khoa học Hoàng gia GOETINGEN nêu ra từ thế kỷ 18. Từ ñó một ngành khoa học mới ñã ñược hình thành ñó là ngành Công nghệ. Như vậy Công nghệ có thuộc tính khoa học. Công nghệ ñược hiểu là Kỹ thuật hoặc Kỹ nghệ chế tạo ra sản phẩm vật chất và sản phẩm tinh thần phục vụ con người và xã hội; từng ngành sản xuất và dịch vụ của nền kinh tế xã hội có công nghệ riêng, ví dụ: Công nghệ thông tin, Công nghệ sinh học, Công nghệ khai thác, Công nghệ Cơ khí, Công nghệ giáo dục,… Trong phạm trù công nghệ, Công nghệ cơ khí - thường gọi là Công nghệ chế tạo máy (Technology of Mechanical Engineering) ñược hiểu là kỹ thuật tạo ra chi tiết và sản phẩm cơ khí (máy móc) ñạt giá trị sử dụng tối ña và kinh tế; nghĩa là ñạt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật như sau: chất lượng cao, giá thành rẻ và ñủ sức cạnh tranh trên thị trường hàng hóa nội ñịa, khu vực và thế giới. Khái niệm về quá trình sản xuất và quá trình công nghệ nói chung: Nói một cách tổng quát thì qúa trình sản xuất là quá trình con người tác ñộng vào tài nguyên thiên nhiên ñể biến nó thành sản phẩm phục vụ cho lợi ích của con người. Quá trình công nghệ là một phần của quá trình sản xuất trực tiếp làm thay ñổi trạng thái và tính chất của ñối tượng sản xuất. Xác ñịnh quá trình công nghệ hợp lý rồi ghi thành văn kiện công nghệ thì các văn kiện công nghệ ñó gọi là quy trình công nghệ. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 6 1.1.2. Các thành phần của quy trình công nghệ Như trên ñã trình bày Quá trình công nghệ là một phần của quá trình sản xuất trực tiếp làm thay ñổi trạng thái và tính chất của ñối tượng sản xuất. Xác ñịnh quá trình công nghệ hợp lý rồi ghi thành văn kiện công nghệ thì các văn kiện công nghệ ñó gọi là quy trình công nghệ. Dưới ñây trình bày một số thành phần chính của quy trình công nghệ gia công, qui trình công nghệ sửa chữa, quy trình công nghệ gia công chi tiết. Quy trình công nghệ gia công chi tiết gồm các thành phần chính sau: nguyên công, bước, ñường chuyển dao, gá, vị trí, ñộng tác… Quy trình công nghệ sửa chữa gồm: chẩn ñoán, kiểm tra, rửa ngoài, tháo, phục hồi chi tiết , lắp, sơn (nếu có)… Việc phân chia thành ñộng tác rất cần thiết ñể ñịnh mức thời gian, nghiên cứu năng suất lao ñộng và tự ñộng hoá nguyên công. Trong một số trường hợp cần thiết, người ta còn chia nhỏ ñộng tác thành các phần của ñộng tác. Hiện này trong một số tài liệu về thiết kế tự ñộng người ta xác ñịnh quy trình công nghệ là một loạt các công việc về công nghệ ñược xắp xếp theo thứ tự bốn mức (lấy theo dọc từ dưới lên trên của mô hình). - Thứ nhất: Một hoạt ñộng cơ bản cho một công việc (có thể là thô hoặc tinh hoặc rất tinh). Nó là mức thấp nhất. - Thứ hai: Một hoạt ñộng có mục ñích, có hiệu quả về công nghệ. Nó là một tập hợp các hoạt ñộng cơ bản có sử dụng một dụng cụ (hoặc một bộ dụng cụ) và liên tục làm việc. - Thứ ba: Một lần gá ñặt là một tập hợp có mục ñích, có hiệu quả về công nghệ có sử dụng một lần gá ñặt chi tiết. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 7 - Thứ tư: Hoạt ñộng của máy là một tập hợp của một lần gá ñặt, dùng tại một máy. Ở ñây một tập hợp các phương tiện (dụng cụ, ñồ gá, máy…) ñược kết hợp theo một mức ñộ nhất ñịnh. Ở mỗi mức (trừ mức thấp nhất) tương ứng với một cách phân chia của phương tiện, ñược kết hợp bởi tất cả các hoạt ñộng của các mức ñộ thấp hơn. Việc chọn một phương tiện (chính), ví dụ như chọn máy có thể ảnh hưởng tới việc chọn loại các phương tiện khác như chọn gá lắp, dụng cụ… 1.1.3. Vai trò của công nghệ chế tạo máy KARL MARX ñã khẳng ñịnh vai trò của công nghệ trong hoạt ñộng biến ñổi tự nhiên ñể tạo ra sản phẩm phục vụ con người. Một số mốc chính trong sự phát triển về cơ khí trên thế giới từ ñầu thế kỷ XX ñến nay: Từ năm 1900 ñến 1910: Tại triển lãm Pari năm 1900 ñã ñề cập ñến công nghệ gia công cắt gọt kim loại. Năm 1906, F.W.Taylor và M.White phát triển máy cắt gọt kim loại. Năm 1909, Hãng Ford áp dụng dây chuyền sản xuất tự ñộng. Từ 1911 ñến 1930: Phát triển nhiều máy công cụ, dụng cụ và vật liệu chế tạo mới. Năm 1921, ñể ñạt ñược các nguyên công hiệu quả, Hãng Ford bắt ñầu thực hiện phép phân tích kỹ thuật lượng vật liệu cần thiết trong gia công chế tạo ô tô. Từ 1931 ñến 1940: Xuất hiện những phương pháp mới ñể phân tích các hệ thống ñiều khiển trong ngành cơ khí chế tạo. Từ 1941 ñến 1950: Năm 1946, máy tính ñiện tử ñầu tiên dùng ñèn ñiện tử (ENIAC) do J.W.Mauchly và J.P.Eckert chế tạo. Năm 1947, thuật ngữ Tự ñộng hoá (Automation) ñược D.S. Header của Hãng Ford Motor ñặt ra. Cuối năm 1949, bắt ñầu áp dụng ñiều khiển tự ñộng cho nhiều hệ thống, máy móc và quy trình khác nhau. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 8 Thập kỷ 50: ðầu thập kỷ ñã sáng chế ra mạch tích hợp (IC) và máy tính số ñầu tiên. Năm 1952, phát triển kỹ thuật ñiều khiển số (Numerically Controlled-NC) và khởi ñầu của máy công cụ. Cuối thập kỷ 50, tăng trưởng nhanh ngành ñiện tử và tự ñộng hóa. Thập kỷ 60: Năm 1960, lần ñầu tiên sử dụng rôbốt công nghiệp do Unimate chế tạo và Ford thực hiện. Giai ñoạn 1960-1972, bắt ñầu áp dụng ñiều khiển số bằng máy tính CNC (Computer Numerically Controlled- CNC) nhờ tiến bộ của các máy tính mini dẫn ñến việc nâng cao năng suất, chất lượng, ñộ chính xác ñối với sản phẩm cơ khí chế tạo. Trong các năm 1965-1966, lần ñầu tiên IBM và GM (General Motors) áp dụng ñiều khiển bằng máy tính cho dây chuyền sản xuất. Năm 1968, bộ ñiều khiển logic khả lập trình PLC (Programmable Logical Controllers) ñã ñược thiết kế và sử dụng tại GM. Thập kỷ 70: ðầu thập kỷ 70 ñã gia tăng các nghiên cứu ñiều khiển số ñối với các ñộng cơ trợ ñộng nhằm nâng mức ñộ ñiều khiển quy trình gia công. Năm 1971, M.E. Hoff sáng chế ra bộ vi xử lý ñầu tiên Intel 4004. Năm 1973, ñưa ra khái niệm ban ñầu về chế tạo ñược tích hợp máy tính CIM (Computer Integrated Manufacturing). Năm 1974, Cincinati Milacron lần ñầu tiên ñưa ra thị trường rôbốt ñược ñiều khiển bằng máy tính mini. Giữa và cuối thập kỷ 70, H.Volckez phát triển chương trình thiết kế ñược trợ giúp bằng máy tính - CAD (Computer aid Design) và bắt ñầu áp dụng chế tạo ñược trợ giúp bằng máy tính -CAM (Computer aid Manufacturing). Năm 1977, xuất hiện máy vi tính cá nhân. Thập kỷ 80: Tiếp tục ñạt ñược nhiều tiến bộ trong lý thuyết ñiều khiển, hệ thống và trí tuệ nhân tạo như nhận dạng hệ thống, ñiều khiển ngẫu nhiên, ñiều khiển thích nghi, mạng nơron, hệ chuyên gia, logic mờ và quy hoạch tiến hoá. Hệ thống chế tạo linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System) ra ñời, theo ñó, nhiều loại sản phẩm ñược sản xuất trên cùng một dây chuyền. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 9 Thập kỷ 90 ñến nay: Việc sử dụng công nghệ CAD/CAM ñại trà ñã cho phép, chế tạo sản phẩm cơ khí nhanh hơn, chế tạo các loại máy công cụ có tốc ñộ cao, chính xác, thông minh và hiệu quả hơn. Năm 1995, sử dụng rộng rãi thiết bị ñiều khiển máy công cụ dựa vào PC, phục vụ cả các chức năng PLC và CNC. Cũng trong năm 1995, mở ra Pha 1 (1995-2005), Chương trình Quốc tế IMS (Intelligent Manufacturing Systems - Các hệ thống chế tạo thông minh) với sự tham gia của 300 công ty, viện nghiên cứu của Ôxtrâylia, Canada, Mỹ, EU, Nhật Bản, Hàn Quốc và Thụy Sỹ. ðảng ta, ngay từ ðại hội ðảng lần thứ 3 trong năm 1960 ñã khẳng ñịnh ngành cơ khí là then chốt trong sự nghiệp công nghiệp hóa. Bắt ñầu sự nghiệp ñổi mới với mớc lịch sử là ðại hội lần thứ 6 của ðảng trong năm 1986, Khoa học và công nghệ ñã ñược coi là ñộng lực quan trọng ñể phát triển ñất nước theo mục tiêu công nghiệp hóa và hiện ñại hóa. Cho ñến nay, ngành công nghiệp cơ khí của Việt Nam ñã ñủ sức chế tạo nhiều loại máy công cụ (loại vừa và nhỏ) và các thiết bị chuyên ngành (thiết bị ñiện, thiết bị khai khoáng, máy kéo, máy bơm các loại). Bên cạnh ñó, cả nước ñã có ñội ngũ thợ lắp ráp lành nghề, ñạt trình ñộ cao, ñủ sức lắp ráp các máy móc, thiết bị kỹ thuật hiện ñại (như thiết bị thuỷ ñiện, nhiệt ñiện lớn, lắp ráp xe hơi, xe máy, , các thiết bị ñiện tử vi mạch phức tạp… Một số sản phẩm chủ yếu của ngành công nghiệp cơ khí năm 2003 là máy kéo và xe vận chuyển, máy tuốt lúa có ñộng cơ , máy công cụ , ñộng cơ ñiezen , ñộng cơ ñiện , máy biến thế , lắp ráp ô tô , lắp ráp xe máy , lắp ráp ti vi … Ngành Cơ khí ñã có những bước phát triển ñáng kể, chuyển ñổi từ thụ ñộng sang chủ ñộng hơn trong sản xuất, ñầu tư và tìm kiếm thị trường, ñổi mới công nghệ ñể nâng cao khả năng cạnh tranh. Các chính sách thúc ñẩy sản xuất cơ khí của Nhà nước như Chương trình hỗ trợ phát triển sản xuất sản phẩm cơ khí trọng ñiểm giai ñoạn từ năm 2009 ñến năm 2015, hỗ trợ lãi suất vốn vay mua máy móc thiết bị, vật tư phục vụ sản xuất nông nghiệp và vật liệu xây dựng nhà ở khu vực nông thôn,… ñã mang lại hiệu quả rất thiết thực. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 10 Bản thân các doanh nghiệp cũng ñã tự ñổi mới, vận dụng các cơ chế chính sách của Nhà nước ñể thúc ñẩy hoạt ñộng sản xuất kinh doanh. Giai ñoạn 2001-2006, ngành Cơ khí Việt Nam ñược ñánh giá ñã ñạt ñược những thành quả to lớn, không chỉ ñáp ứng tốt nhu cầu phát triển của các ngành công nghiệp chủ lực của ñất nước, mà còn giành ñược nhiều hợp ñồng xuất khẩu lớn, mở ra một bước tiến mới khi Việt Nam ñã trở thành thành viên của WTO. Tại Hội nghị triển khai kế hoạch xuất khẩu năm 2008 do Bộ Công Thương tổ chức vào trung tuần tháng 12/2007, ngành Cơ khí ñược xếp vào nhóm sản phẩm ñạt tốc ñộ tăng trưởng cao trên 120% so với năm 2006, ñem lại kim ngạch xuất khẩu trên 2,2 tỷ USD, ñiều mà chỉ cách ñây vài năm, ít ai dám nghĩ. Báo cáo tại Hội nghị ñánh giá Chiến lược phát triển ngành Cơ khí Việt Nam ñến năm 2010, tầm nhìn ñến năm 2020, cũng cho thấy, nếu như vào những năm ñầu của thập kỷ 90 thế kỷ trước, ngành Cơ khí mới chỉ ñáp ứng ñược khoảng 8-10% nhu cầu trong nước, thì ñến những năm gần ñây, con số này ñã ñạt 40%, tốc ñộ tăng trưởng bình quân ñạt 40%/năm. ðây là một tín hiệu rất ñáng mừng ñối với một ngành ñược coi là ngành công nghiệp nền tảng, có vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế-xã hội ñất nước. Tuy ñạt ñược những thành tích cao về xuất khẩu, nhưng ngành Cơ khí vẫn còn gặp nhiều khó khăn, ñặc biệt là trong thời ñiểm hiện nay khi Việt Nam ñã hội nhập WTO. Tình hình phát triển công nghiệp hỗ trợ trong lĩnh vực cơ khí vẫn hạn chế, chỉ dừng ở công ñoạn gia công, lắp ráp các thiết bị cơ khí. Tuy là chìa khóa thúc ñẩy công nghiệp phát triển nhưng hiện nay 70 - 80% sản phẩm phục vụ sản xuất lắp ráp vẫn phải nhập khẩu, bên cạnh ñó, nhiều doanh nghiệp trong nước còn chuyển từ sản xuất sang gia công lắp ráp hợp tác sản xuất với các doanh nghiệp nước ngoài. Nguyên nhân cơ bản vẫn là thiếu các nguồn vốn trung và dài hạn ñể ñầu tư phát triển sản xuất, thiếu nguồn nhân lực có trình ñộ, tay nghề giỏi. Công tác hỗ trợ dịch vụ của các sản phẩm cơ khí chưa ñược quan tâm ñầu tư ñúng mức từ phía các doanh nghiệp. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 11 ðể ngành cơ khí có thể ñi tắt ñón ñầu, phát huy mạnh hơn nữa thế chủ ñộng trong hội nhập, các chuyên gia cho rằng lúc này vai trò hỗ trợ của Nhà nước, chức năng ñầu tư ban ñầu của cơ quan, Nhà nước cũng nên "giãn" dần, chỉ nên áp dụng ñối với các ngành chế tạo tư liệu sản xuất. Các chính sách về thuế, giảm chi phí thuế theo lộ trình cam kết quốc tế sẽ tạo ñiều kiện ñể doanh nghiệp phát triển thị trường, giảm chi phí cho các nhà lắp ráp, nhập khẩu trong nước, tạo môi trường cạnh tranh, qua ñó khuyến khích doanh nghiệp xuất khẩu. Nhà nước cũng cần có một chương trình tổng thể với những nội dung và lộ trình hợp lý, phù hợp với một chiến lược linh hoạt, với quy hoạch phát triển kinh tế xã hội, ñáp ứng những ñịnh chế quốc tế mà nước ta cam kết. Cần ñổi mới về căn bản phương thức hoạt ñộng, công nghệ, coi cạnh tranh là ñộng lực ñể ñổi mới, ñặt doanh nghiệp vào vị trí trọng tâm trong ñổi mới công nghệ. Tạo môi trường thích hợp cho ñổi mới, ứng dụng rộng rãi công nghệ mới tại Việt Nam. Thực hiện phương châm ñi tắt ñón ñầu nhằm ñạt trình ñộ trung bình tiên tiến của Châu Á, không ngừng nâng cao khả năng cạnh tranh trên cả ba tuyến là sản phẩm hàng hoá, doanh nghiệp và tổng thể nền kinh tế. Gấp rút ñào tạo nguồn nhân lực theo hướng kinh tế tri thức, có nghiệp vụ giỏi và phẩm chất ñạo ñức tốt. Coi con người là yếu tố trung tâm của sự phát triển, coi công ng._.hệ là yếu tố then chốt của CNH - HðH ñất nước. 1.2. Công nghệ chế tạo các chi tiết dạng trục 1.2.1. ðặc ñiểm và phân loại chi tiết dạng trục Các chi tiết dạng trục là loại chi tiết ñược dùng rất phổ biến trong nghành chế tạo máy. Chúng có bề mặt cơ bản phải gia công là mặt tròn xoay ngoài. Mặt này thường dùng làm mặt lắp ghép với các chi tiết khác. Các chi tiết trục có kết cấu khác nhau. Tuỳ theo kết cấu mà có thể phân chia các chi tiết dạng trục ra một số nhóm khác nhau như sau (hình 1.2.1): - Trục trơn (hình 1.2a) là loại trục trên suốt chiều dài L chỉ có một kích thước ñường kính d, khi 10 là trục trơn dài. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 12 - Trục bậc (hình 1.2.1b,c,d,e,f) là loại trục mà trên suốt chiều dài L của trục có một số kích thước ñường kính d khác nhau. Trên trục bậc có thể còn có rãnh then hoặc then hoa, ren, răng. - Trục rỗng (hình 1.2.1h) là loại trục có lỗ rỗng dọc tâm trục. - Trục răng (hình 1.2.1g) là loại trục trên ñó có bánh răng liền trục - Trục lệch tâm (hình 1.2.1i) là loại trục trên ñó có những cổ trục không cùng nằm trên một ñường tâm như trục khuỷu. - Trục phối hợp là loại trục trên ñó có kết cấu các loại bề mặt khác nhau như trục cam, trục ren, trục then hoa, v.v.. Nhìn chung thì ña số trục có tiết diện các yếu tố bề mặt phải gia công và không gia công là khác nhau như trụ, côn, rãnh, ren, răng, then hoa, v.v... Tất cả các chi tiết dạng trục cũng ñược phân chia ra từ nhóm ñến kiểu. Nhóm trục bậc chiếm nhiều nhất và phổ biến nhất. Sơ ñồ phân loại trục ñược thể hiện trên hình 1.2.2. Hình 1.2.1. Một số chi tiết dạng trục trong kết cấu cơ khí Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 13 Hình 1.2.2. Phân loại trục từ nhóm ñến kiểu Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 14 Ngoài ra, dựa vào cõ kích thước mà người ta còn phân chia thành: - Trục nhỏ: chiều dài ñên 150 ÷ 200 mm - Trục trung bình: chiều dài ñến 1000 mm - Trục lớn: chiều dài trên 1000 mm. ðôi khi trong nhóm trục trung bình lại ñược chia ra hai nhóm: dài ñến 500 mm và dài từ 500 ÷ 1000 mm. 1.2.2. Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu khi chế tạo chi tiết dạng trục. ðộ tin cậy, ñộ bền lâu và ñiều kiện làm việc của trục ñược xác ñịnh bởi những yêu cầu sau ñối với ñộ chính xác gia công trục: 1) Các cổ trục ñể lắp ổ lăn ñược gia công ñộ chính xác cấp 7, ñộ nhẵn bóng bề mặt ñạt cấp 7, cấp 8 (Ra = 0,8 µm), ñộ côn và ô van bằng 0,25 ÷ 0,5 dung sai ñường kính. 2) Các cổ trục ñể lắp ổ trượt hay lắp bạc ñược gia công chính xác cấp 8, 9 và ñộ nhẵn bóng bề mặt cấp 6; 7 ( Ra – 2,5 ÷ 1,25 µm). ðộ côn, ôvan bằng 0,25 ÷ 0,5 dung sai ñường kính. ðộ ñảo của các cổ trục lắp ghép không quá 0,01 ÷ 0,03 mm. 3) Then hoa có thể có dạng thân khai, chữ nhật hoặc tam giác. Bề mặt ñịnh tâm ở then hoa dạng thân khai là mặt bên, ở then chữ nhật là mặt bên và ñường kính ngoài. Bề mặt ñịnh tâm của phần then hoa ñược gia công ñạt cấp chính xác 8 ÷ 10 và ñộ nhẵn bóng bề mặt cấp 4 ÷ 7. 4) Bề mặt lắp ghép với ổ lăn trong lox ở trục rỗng hoặc ở trục có lỗ tâm dọc trục ñược gia công ñạt chính xác cấp 7; 8, ñộ nhẵn bóng bề mặt ñạt cấp 6; 7 5) Sai lệch cổ trục lắp ghép ổ lăn và các ñường kính ñể ñịnh tâm của bề mặt then hoa ñối với nhau cho phép trong giới hạn 0,04 ÷ 0,05 mm 6) Sai lệch của các cổ trục với tâm chung của trục cho phép trong giới hạn 0,05 ÷ 0,1 mm. 7) Sai lệch tương quan của các cổ trục làm việc và không làm việc cho phép trong giới hạn 0,1 - 0,2 mm. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 15 8) Bề mặt không làm việc của trục ñược gia công chính xác cấp 7, ñộ nhẵn bóng bề mặt cấp 4 ; 6. 9) Rãnh then ñược gia công theo chiều rộng chính xác cấp 3, ñộ nhẵn bóng bề mặt cấp 4; 6. 10) Bề mặt ren ñược gia công chính xác cấp 7; 8 ñối với ren. 11) ðộ không song song của các rãnh then hoặc then hoa với ñường tâm trục nhỏ hơn 0,01mm/100mm. 12) Dung sai chiều dài của các cổ trục trong khoảng 0,05 0,02 mm. 13) Yêu cầu về ñộ cứng, ñộ thấm tôi bề mặt tuỳ từng trường hợp và ñiều kiện mà cho số liệu cụ thể. Ngoài ra ñối với một số trục làm với tốc ñộ cao còn có yêu cầu về cân bằng tĩnh hoặc ñộng. 1.2.3. Tính công nghệ trong kết cấu ñối với chi tiết dạng trục. ðể ñảm bảo thuận tiện cho việc gia công trục, từ ñó tạo ñiều kiện tăng năng suất và hạ giá thành sản phẩm, ngay từ khi thiết kế chi tiết dạng trục cần phải chú ý ñến các vấn ñề sau ñây: 1) ðể ñịnh vị chiều trục các chi tiết lắp với trục, ở trục cần thay thế vài giờ bằng rãnh vòng ñể lắp vòng găng. Làm như vậy sẽ giảm ñược tiêu tốn vật liệu và khối lượng gia công cơ sau này. 2) Việc hạ ñường kính của các bậc ở trục bậc cần phải ít nhất. Làm như vậy sẽ giảm bớt khối lượng gia công cơ, giảm sự tiêu hao vật liệu và ñơn giản ñược việc ñiều chỉnh của máy gia công bằng nhiều dao. Nếu là trục bậc thì có thể ñường kính tăng dần về một phía hoặc ñường kính giảm dần về hai phía trục. 3) Các bề mặt trục cần mài hoặc có ren cần phải có rãnh ñể thoát dụng cụ có chiều sâu 0,5 mm và rộng 25 mm. Chiều rộng rãnh ñược chọn phụ thuộc vào ñường kính trục. 4) Chiều dài các bậc của trục bậc cần phải là như nhau hoặc bội số của nhau và ñược sắp xếp theo sự tăng hay giảm theo kích thước ñường kính của nó. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 16 Kết cấu như vậy của trục sẽ bảo ñảm gia công ñồng thời trên máy nhiều dao hầu như tất cả các bề mặt và như vậy thời gian gia công sẽ là tối thiểu. 5) Tính hệ số an toàn vừa phải ñể ñường kính trục có kích thước phù hợp mà vẫn ñảm bảo ñủ bền với chức năng làm việc của nó. 6) Nghiên cứu khả năng thay rãnh then kín bằng rãnh then hở ñể nâng cao ñược năng suất gia công. Ngoài ra còn cần ñến việc thay thế trục bậc bằng trục trơn nếu ñiều kiện cho phép, vì việc chế tạo trục trơn dễ dàng hơn so với chế tạo trục bậc. 1.2.4. Ảnh hưởng của ñộ nhám bề mặt ñến tuổi thọ của chi tiết máy Do bề mặt chi tiết có ñộ nhấp nhô, nên khi hai chi tiết lắp ghép giữa hai bề mặt lắp ghép, chi tiết tiếp xúc nhau ở các ñỉnh nhấp nhô. Tại các ñỉnh nhấp nhô áp lực lớn do diện tích tiếp xúc nhỏ làm cho các ñiểm tiếp xúc nén ñàn hồi và biến dạng dẻo các nhấp nhô. Khi hai bề mặt có chuyển ñộng tương ñối với nhau sẽ xảy ra hiện tượng trượt dẻo ở các ñỉnh nhấp nhô. Các ñỉnh nhấp nhô bị mòn nhanh làm khe hở lắp tăng lên ñược gọi là hiện tượng trượt dẻo ở các ñỉnh nhấp nhô. Các ñỉnh nhấp nhô này bị mòn nhanh dấn ñến khe hở lắp ghép tăng lên. ðó là hiện tượng mòn ban ñầu. Mòn ban ñầu ứng với thời gian chạy rà kết cấu cơ khí. Sau giai ñoạn mòn chạy rà, quá trình mòn trở nên bình thường và chậm, giai ñoạn này gọi là mòn làm việc. Sau mòn làm việc bề làm việc bị tróc ra, kết cấu bề mặt bị phá huỷ, phá hỏng, giai ñoạn này gọi là mòn phá huỷ. ðối với chi tiết máy trước khi bị mòn phá huỷ xảy ra, bề mặt làm việc còn có thể phục hồi, còn sau khi mòn phá huỷ xảy ra chi tiết không thể phục hồi ñược khả năng làm việc. Như vậy giá trị ñộ nhám bề mặt ảnh hưởng ñến tuổi thọ của chi tiết máy. ðộ nhẵn bóng cao thì thời gian làm việc càng dài. Tuy vậy tuỳ theo ñiều kiện làm việc cụ thể ñể chọn ñộ nhám bề mặt tối ưu. ðộ nhám bề mặt giảm làm tăng ñộ bền mỏi của chi tiết gia công. ðộ nhám bề mặt còn ảnh hưởng ñến tính chống ăn mòn hoá học của lớp bề mặt [1]. Dưới ñây trình bày ảnh hưởng của ñộ nhám bề mặt ñến tuổi thọ của cặp Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 17 lắp ghép trục- bạc chuyển ñộng quay trong ñiều kiện ma sát ướt [10]. Quá trình làm việc của cặp lắp ghép (bản chất của hiện tượng bơi thuỷ ñộng lực học) Khi trục chưa quay (n=0) trục tựa lên ổ trục hình 1.2.3a. Từ thời ñiểm bắt ñầu quay và tiếp tục tăng số vòng quay, trục cuốn dầu bôi trơn và ñẩy nó vào khe hở hình nêm. Nhờ ñó, trục sẽ ñược nâng lên và ñồng thời dịch chuyển về phía chiều quay. Khi ñạt ñến số vòng quay nhất ñịnh, trục sẽ bơi trong ổ trượt và các bề mặt ñược phân cách hoàn toàn bởi lớp dầu bôi trơn hình 1.2.3b Tâm của trục từ lúc bắt ñầu quay sẽ vẽ thành một ñường cong gần với nửa ñường tròn. Khi số vòng quay vô cùng lớn theo lý thuyết tâm của trục và tâm của bạc trùng nhau. a) 0 R 01 r Sbd ebd b) (n) 0 01 p e hmin Hình 1.2.3. Sơ ñồ quá trình làm việc của cặp lắp ghép a) khi trục chưa quay; b) khi trục quay; R- bán kính của bạc; r- bán kính của trục; S bd - khe hở ban ñầu (khi chưa có hao mòn); e bd - sai tâm tuyệt ñối ban ñầu (khi trục ñứng yên); e- sai tâm tuyệt ñối khi trục quay. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 18 * Xác ñịnh khe hở giới hạn Theo lý thuyết bôi trơn thuỷ ñộng học [10], giá trị nhỏ nhất của khe hở cặp lắp ghép trục và bạc làm việc trong ñiều kiện ma sát ướt hình 1.3b ñược xác ñịnh nhờ công thức sau: minh = cSp dn ...36,18 .. 2 µ (1.2.1) trong ñó: h min : Chiều dầy lớp dầu bôi trơn ở vị trí hẹp nhất của rãnh hình nêm; µ : ðộ nhớt tuyệt ñối (ñộ nhớt ñộng lực) của dầu bôi trơn; d: ðường kính của trục; p: Tải trọng riêng lên trục; S: Là khe hở; N: Là số vòng quay của trục; C: Hệ số và ñược xác ñịnh bằng công thức c = l ld + (1.2.2) Lực ma sát tác dụng trong lớp chất lỏng bôi trơn phụ thuộc vào sự dịch chuyển tương ñối của trục và bạc, ñược ñặc trưng bởi ñộ sai tâm tương ñối λ λ = S 2e (1.2.3) Theo Guben, lực ma sát trong trục-bạc F mst ( lực ma sát tác dụng trong lớp dầu bôi trơn) phụ thuộc vào giá trị của λ và Ông ñã tìm ñược mối liên hệ ấy bằng thực nghiệm: lực ma sát trong trục và bạc nhỏ nhất, nghĩa là khi có tình trạng bôi trơn tốt nhất, ứng với giá trị λ = 0,5. Khe hở khi này ñược gọi là khe hở tốt nhất và ñược ký hiệu là S tn . Xác ñịnh khe hở tốt nhất: Từ hình 1.2. 3 và công thức (1.2.1) ta có: h min = R – r - e = 2 S - e = 2 S - 2 .Sλ (1.2.4) Khi λ = 0,5 khe hở là tốt nhất và h min cũng ñược gọi là h min tốt nhất và ký hiệu là h tn−min . Thay λ = 0,5 vào (1.2.4) sẽ xác ñịnh ñược: Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 19 h tn−min = 2 tnS - 2 .5,0 tnS = 4 tnS (1.2.5) Thay (1.2.5) vào (1.2.1) sẽ xác ñịnh ñược khe hở tốt nhất: tnS = 0,467.d. cp n . .µ (1.2.6) Khi giảm khe hở nhỏ nhất của cặp lắp ghép ( minh ) ñến giá trị bằng tổng giá trị của ñộ mấp mô các bề mặt trục và bạc thì sẽ phá hỏng ñiều kiện ma sát ướt bởi vì khi ñó sẽ có sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt làm việc và do ñó chi tiết sẽ bị mòn nhanh chóng. Khe hở minh tương ứng với lúc bắt ñầu hai bề mặt của trục và bạc tiếp xúc nhau ñược xem là minh giới hạn (ký hiệu là ghh −min ) hay minh nhỏ nhất (ký hiệu là minmin−h ). Khi các thông số khác không thay ñổi, thì khi minh = ghh −min ( hay minh = minmin−h ), khe hở sẽ là khe hở giới hạn và ký hiệu là ghS ( hay khe hở lớn nhất và ký hiệu là %maxS ). Vì nếu cặp lắp ghép tiếp tục làm việc, khe hở tiếp tục tăng, minh sẽ tiếp tục giảm, diện tích tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt càng tăng do vậy cặp lắp ghép bị mài mòn càng nhanh. Như vậy cơ sở ñể xác ñịnh khe hở giới hạn của cặp lắp ghép trục và bạc chuyển ñộng quay tròn ñiều kiện ma sát ướt là: minh = ghh −min ( minmin−h ) = Tδ + Bδ = δ (1.2.7) trong ñó: Tδ là ñộ mấp mô của trục; Bδ là ñộ mấp mô của bạc; δ là tổng ñộ mấp mô của trục và bạc. ðể xác ñịnh khe hở giới hạn ghS ( maxS ), thay (1.8) vào (1.3) ñược: ghh −min = δ = cSp dn gh ...36,18 .. 2 µ (1.2.8) Từ (1.2.7) và (1.2.6) sẽ xác ñịnh ñược khe hở giới hạn (khe hở lớn nhất): Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 20 ghS = maxS = δ.4 2 tnS (1.2.9) Ảnh hưởng của ñộ nhám ñến thời gian sử dụng giới hạn ñược xác ñịnh như sau: ghT = B bd tg SS α −max = v SS bd−max (1.2.10) trong ñó: bdS , maxS ( ghS ) là khe hở ban ñầu và khe hở giới hạn của cặp lắp ghép; v là vận tốc hao mòn (trong giai ñoạn làm việc bình thường có thể coi nó là không ñổi) Từ (1.2.9) và (1.2.10) ta có: ghT = δv S tn 4 2 - v Sbd (1.2.11). 1.3. Các phương pháp gia công chi tiết dạng trục (mặt trụ ngoài) truyền thống [8] Các phương pháp gia công mà ñược gọi là phương pháp gia công truyền thống là những phương pháp gia công phổ biến ñã và ñang ñược áp dụng rộng rãi ở các quy mô sản xuất khác nhau, trên các máy công cụ như: 1.3.1. Gia công bằng máy tiện ðược sử dụng khá rộng rãi và chiếm tỷ lệ cao trong các công nghệ gia công trong các nhà máy hoặc trong các cơ sở sản xuất. Công nghệ này dùng ñể gia công chi tiết có dạng tròn xoay như mặt trụ, côn, lỗ, khoan lỗ, tiện ren, khoả mặt phẳng ...Trên máy tiện có thể trang bị thêm các ñồ gá mài, ñồ gá phay, ñồ gá chép hình, lăn răng..., ñể tăng ñộ chính xác cũng như tăng khả năng gia công. Hiện nay có rất nhiều loại máy tiện. Theo công dụng có thể chi thành máy tiện vạn năng, máy chuyên dùng như máy tiện ren chính xác , tiện trục khuỷu. Theo vị trí trục chính cóp máy tiên cụt, máy tiện ñứng. Phân theo mức ñộ tự ñộng có máy tiện bán tự ñộng và máy tiện tự ñộng... Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 21 1.3.2. Gia công bằng máy mài Dùng ñể gia công tinh với lượng dư bé và chi tiết có ñộ chính xác cao. Chi tiết trước khi mài thường ñã gia công thô trên các máy khác như (tiện, phay, bào...). Công nghệ mài thường dùng mài mặt trụ ngoài, mặt trụ trong, mặt côn, mặt ñịnh hình mài ren vít, bánh răng và cắt phôi... Máy mài gồm: máy mài tròn ngoài, máy mài tròn trong, máy mài phẳng, máy mài chuyên dùng, máy mài dao, máy mài doa...và ñược chia thành ba nhóm: + Nhóm máy mài tròn + Nhóm máy mài phẳng + Nhóm máy mài bóng Ngoài các phương pháp trên ra còn rất nhiều phương pháp khác nữa mà hằng ngày chúng ta thường bắt gặp trong cuộc sống. Các công nghệ gia công truyền thống kể trên ñã, ñang và sẽ ñược tiếp tục phát triển cùng với sự phát triển của ngành gia công cơ khí nói riêng và của ñất nước nói chung. Trong sự phát triển rất mạnh của các ngành công nghiệp, nhất là ngành công nghiệp chế tạo máy, gắn liền với nó là việc tìm kiếm vật liệu mới. Các loại vật liệu mới này ñược ñặc trưng bởi các ñặc tính: - Khả năng chống và chịu mòn cao - ðộ cứng và ñộ bền cao - Làm việc ổn ñịnh trong các môi trường chịu hoá chất. ðây là một số vật liệu mới ñã và ñang ñược sử dụng ngày càng phổ biến như: thép hợp kim titan, thép không gỉ, hợp kim cứng, gố, cômposit ...và hiên nay các chi tiết máy ngày càng ñược sử dụng rộng rãi các kim loại ñắp có ñặc tính trên. Với những tính chất nêu trên, việc gia công chúng bằng công nghệ gia công truyền thống như tiện, phay, bào, mài... thường gặp rất nhiều khó khăn, ñôi khi không gia công ñược hoặc gia công không ñạt yêu cầu kỹ thuật. ðể Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 22 ñáp ứng ñược yêu cầu trên, một loạt những phương pháp mới ñã và ñang ñược nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi, sau ñây là một số phương pháp gia công mới. 1.4. Một số phương pháp gia công mới [13], [8], [1] Hiện nay trên thế giới, ở các nước công nghiệp phát triển như Nga, Mỹ, ðức...hay ở một số nước ñang phát triển. Việc nghiên cứu ứng dụng các phương pháp gia công mới ñang ñược xúc tiến mạnh mẽ. Ở nước ta các phương pháp này cũng ñang ñược nghiên cứu ứng dụng tuy nhiên mới ở mức ñộ bước ñầu và quy mô chưa nhiều. ðặc ñiểm chung của các phương pháp gia công mới là: - Không ñòi hỏi dụng cụ phải có ñộ cứng cao hơn ñộ cứng của vật liệu gia công. - Khả năng gia công không phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công mà chủ yếu phụ thuộc vào các thông số về hoá, nhiệt và ñiện. ðạt ñược ñộ chính xác về kích thước và ñộ nhẵn bề mặt cao hơn so với phương pháp gia công truyền thống. - Có khả năng gia công ñược vật liệu có ñộ cứng cao, thậm chí rất cao (ñã qua nhiệt luyện). - Hiệu quả kinh tế ñạt ñược cao, nhất là khi gia công những hình dáng phức tạp, kích thước nhỏ. Hiện nay các phương pháp gia công mới gồm có: - Gia công bằng ăn mòn hoá học (CM). - Gia công bằng ăn mòn ñiện hoá (ECM). - Gia công bằng ăn mòn ñiện (EDM): xung ñiện cắt bằng dây. - Gia công bằng siêu âm (USM). - Gia công bằng chùm tia ñiện tử (EBM), laze (LBM). - Gia công bằng tia nước (WJM), nước và hạt mài (AWIM), hạt mài (AJM). Dưới ñây là nguyên lý của một số phương pháp gia công mới thường gặp. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 23 1.4.1.Gia công bằng tia hạt mài (Abrrasive Jet Machining -AJM) Trong việc gia công tia hạt mài, các phần tử vật liệu ñược bóc ñi do sự va ñập của các hạt mài kích thước bé. Các phần tử hạt mài này ñược dịch chuyển với tốc ñộ cao nhờ dòng không khí khô, khí nitơ hoặc ñiôxit cacbon. Hạt mài thường có kích thước khoảng 0,25mm và dòng khí ñược phun cùng với hạt mài dưới áp lực 850 kPa ñạt tốc ñộ khoảng 300m/kc. Vật liệu hạt mài thường sử dụng hai loại chủ yếu là 32 0AL (ôxit nhôm) và SiC (cacbon silic), trong thực tế 32 0AL thường ñược dùng nhiều hơn vì sắc hơn. ðường kính trung bình của hạt mài vào khoảng 10 ÷50 mm. Lượng kim loại ñược hớt ñi phụ thuộc vào áp lực và vận tốc phun của dòng khí. Một trong những thông số hết sức quan trọng cần khống chế trong gia công bằng tia hạt mài là khoảng cách bề mặt chi tiết gia công và miệng phun (khoảng cách ñầu phun). Thông số này không những chỉ ảnh hưởng ñến khối lượng kim loại hớt ñi mà còn ảnh hưởng ñến kích thước và hình dạng ñáy lỗ. Tóm tắt ñặc trưng của quá trình gia công bằng tia hạt mài - Cơ chế tạo phoi - Phá huỷ giòn do va ñập của hạt mài có tốc ñộ cao - Tác nhân trung gian - Không khí, CO2 - Hạt mài - Al2O3, SiC, ñường kính hạt 0,025mm, 2-20g/ph, không sử dụng lại. - Áp suất - Từ 2-10 at - Tốc ñộ - Từ 150-300m/s - Vòi phun - WC, hồng ngọc (sa phia) - Các thông số hiệu chỉnh - Lượng hạt mài và tốc ñộ, khoảng cách ñầu phun, kích thước hạt mài và hướng phun. - Vật liệ gia công - Kim loại, hợp kim cứng và giòn, vật liệu phi kim(nhôm, kính, vật liệu sứ, mica) - Hạn chế - Khoan, cắt, khắc và làm sạch - Hạt mài dễ giòn, năng suất thấp. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 24 1.4.2.Gia công bằng siêu âm (Utrasonic Machining-USM) Dụng cụ ñược làm từ vật liệu dẻo và dai, ñược dung ñộng với tần số khoảng 20 kHz và biên ñộ dao ñộng bé (0,05 ÷0,125) mm. Dao ñộng này sẽ truyền tốc ñộ cao cho các hạt mài va ñập vào bề mặt gia công, phá huỷ giòn bề mặt thành những phần tử li ti ñược tải ñi nhờ dòng chất lỏng dạng bột nhão gồm hạt mài trộn trong nước hoặc benzen, dầu nhờn hoặc glixêrin. Vật liệu hạt mài thường là cacbit oB ( CB4 ), cacbit sili ( COS i ),ôxit nhôm ( 32 0AL ) hoặc kim cương có kích thước rất bé. Ưu ñiểm của phương pháp gia công siêu âm là lực rất bé và nhiệt thấp do ñó vật liệu không bị thay ñổi cấu trúc pha. Tóm tắt ñặc trưng của quá trình gia công bằng siêu âm - Cơ chế tách vật liệu - Phá huỷ giòn do va ñập của hạt mài dưới tác dụng dung ñộng với tần số cao của dụng cụ. - Tác nhân trung gian - Bột nhão - Hạt mài - B4C, SiC, Al2O3 và kim cương - Rung ñộng - Tần số rung f= 15- 20 kHz - Biên ñộ a= (25- 100) mµ - Dụng cụ - Thép mềm - Khe hở giữa dụng cụ và chi tiết - Khe hở e= (25- 40) mµ - Các thông số - Tần số, biên ñộ, vật liệu dụng cụ, kích thước hạt mài, mật ñộ hạt mài trong bột nhão và ñộ nhớt của bột nhão. - ðối tượng gia công - Kim loại và hợp kim (vật liệu cứng và giòn), chất bán dẫn, vật liệu phi kim (thuỷ tinh, sành sứ) - Hạn chế - Năng suất thấp, dụng cụ mòn và chiều sâu lỗ gia công hạn chế. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 25 1.4.3. Gia công bằng tia lửa ñiện (Electric Dischange Machining – EDM) Nguyên lý gia công bằng tia lửa ñiện là giữa bề mặt dụng cụ và chi tiết gia công tồn tại một khe hở gọi là khe hở ñiện cực. Chất lỏng không dẫn ñiện lấp ñầy khe hở ñiện cực. Khi cho một dòng ñiện một chiều chạy qua từ cực dương sang cực âm, với một ñiện áp thích hợp giữa cực dương và cực âm xuất hiện tia lửa ñiện ở những nơi mà hai ñiện cực gần nhau nhất. Nhiệt ñộ lên cao ñến mức làm nó cháy và bốc hơi vật liệu. Khe hở ñiện cực ñược duy trì ở mức thích hợp và ñược ñiều khiển tự ñộng bởi cơ cấu ñiều khiển của máy. Thường thì hai ñiện cực ñều bị mòn, nhưng cực dương sẽ mòn nhanh hơn rất nhiều so với cực âm. Tóm tắt ñặc trưng của quá trình gia công bằng tia lửa ñiện - Cơ chế cắt vật liệu - Nóng chảy bốc hơi, tạo thành hõm sâu - Môi trường trung gian - Dung môi không dẫn ñiện - Vật liệu làm dụng cụ - ðồng, ñồng thau, graphít - Khe hở ñiện cực - Từ 0,01- 0,125mm - Năng suất cắt vật liệu tối ña - Gần bằng 5.103mm3/ph - Tiêu hao năng lượng - Khoảng 1,8w/mm3/ph - Các thông số ñiều chỉnh - ðiện thế, ñiện dung, khe hở ñiện cực, dòng chảy chất lỏng và nhiệt ñộ chảy. - Vật liệu gia công - Vật liệu dẫn ñiện - Hình dáng chi tiết - Lỗ không thông, hình dáng phức tạp, lỗ nhỏ ở vòi phun và lỗ thông ñịnh hình. - Hạn chế - Tiêu hao năng lượng lớn (gấp khoảng 50 lần so với các phương pháp gia công cơ ñiện) - Không dùng ñể gia công các vật liệu không dẫn ñiện. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 26 1.4.4. Gia công bằng chùm tia ñiện tử (Electron Beam Machining EBM) Về cơ bản gia công bằng chùm tia ñiện cũng là quá trình nhiệt, ở ñây dòng thác ñiện tử tốc ñộ cao va chạm vào bề mặt chi tiết gia công, ñộng năng biến thành năng lượng tập trung làm vật liệu bị nóng chảy và bốc hơi. Khi ñiện áp tốc ñộ của ñiện tử rất cao, ví dụ: ở ñiện áp U = 150.000V, tốc ñộ của electron ñạt trên 28.478km/s. Vì tia ñiện tập trung ở một diện tích bé (ñường kính 10 ÷200 mm) nên mật ñộ năng lượng có thể ñạt ñến 6500.10 mmW /9 .Với năng lượng này có thể làm bốc hơi bất kỳ loại vật liệu nào. Gia công bằng chùm tia ñiện tử thích hợp ñể khoan những lỗ có ñường kính từ 0,025- 0,125 mm trên những tấm dầy ñến 1,25 mm hoặc khi có chiều rộng bé ñến 0,025mm. Tóm tắt ñặc trưng của quá trình gia công bằng chùm tia ñiện tử - Cơ chế gia công - Chảy và bốc hơi - Môi trường - Chân không - Dụng cụ - Tia Electron cao tốc - Năng suất cắt vật liệu max - Khoảng 10mm3/ph - Mức tiêu hao năng lượng - Khoảng 450w/mm3/ph - Thông số ñặc trưng - ðiện thế cao, dòng tia, ñườg kính tia, nhiệt ñộ làm chảy vật liệu. - Vật liệu gia công - Mọi loại vật liệu - Hình dạng gia công - Lỗ rất nhỏ, cắt rãnh hẹp và cắt ñường viền phức tảptên tấm kim loại. - Hạn chế - Máy ñắt, tốn tiền, cần môi trường chân không và chỉ gia công ñược các chi tiết nhỏ. 1.4.5. Gia công bằng chùm tia lade Giống như chùm tia ñiện tử, chùm tia lade cũng có khả năng tạo ra năng lượng lớn. Lade là chùm tia bức xạ ñiện từ có ñộ tập trung cao, có bước Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 27 sóng từ 0,1 ÷ 0,7 mµ . Thường dùng khi gia công bước sóng 0,4 ÷ 0,6 mµ . Chùm tia lade là chùm tia ñơn sắc có ñộ song song có thể tập trung ở một tiết diện rất bé và tạo ra công suất cực kỳ cao ( 710 W/mm 2 ). Khả năng gia công bằng chùm tia lade cũng tương tự như chùm tia ñiện tử, hạn chế là mức tiêu hao năng lượng lớn, không thể cắt ñược loại vật liệu có hệ dẫn nhiệt và phản xạ cao. Tóm tắt ñặc trưng của quá trình gia công bằng chùm tia lade - Cơ chế cắt kim loại - Nóng chảy, bốc hơi - Môi trường - Không khí thường - Dụng cụ - Chùm tia lade công suất lớn - Tốc ñộ lấy vật liệu max - ≈5mm3/ph - Mức tiêu hao năng lượng - ≈100w/mm3/ph - Thông số ñiều chỉnh - Cường ñộ năng lượng của chùm tia - Vật liệu gia công - Mọi loại vật liệu - Hạn chế - Mức tiêu hao năng lượng rất lớn, không thể cắt ñược loại vật liệu có hệ số dẫn nhiệt và phản xạ cao 1.4.6. Gia công ñiện hoá (Electro Chemical Machining – ECM) Phương pháp gia công kim loại bằng ñiện hóa (ECM) là một trong những phương pháp gia công kim loại mới có hiệu quả nhất. Quá trình gia công kim loại bằng ñiện hoá có thể xem là quá trình ngược của ”mạ kim loại bằng ñiện”, tức là dựa trên nguyên lý ñiện phân. Nguyên lý ñiện phân ñã ñược áp dụng từ lâu trong ” Công nghệ mạ kim loại”. Trong mạ kim loại bằng ñiện thì mục ñích chính là làm cho các phần tử kim loại bám chặt vào bề mặtchi tiết ñược mạ. Ngược lại, trong gia công kim loại bằng ñiện hoá thì mục ñích chính là lấy kim loại ñi khỏi bề mặt chi tiết Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 28 gia công. Do ñó trong gia công kim loại bằng ñiện hoá chi tiết ñược nối với cực dương, còn dụng cụ ñược nối với cực âm của nguồn ñiện một chiều. Việc lấy ñi một lớp kim loại của gia công ñiện hoá không phụ thuộc vào ñộ cứng của vật liệu gia công, do ñó phương pháp gia công bằng ñiện hoá có ưu thế hơn hẳn các phương pháp gia công kim loại khác khi gia công các vật liệu cứng (thép tôi, hợp kim cứng...) cũng như các chi tiết có profin nhỏ, phức tạp. Một ñặc ñiểm quan trọng khác của gai công ñiện hoá là trong quá trình gia công dụng cụ không bị mòn. Thiết bị cho gia công ñiện hoá không quá phức tạp và có thể tự ñộng hoá ñược. Ngoài ra ”công nghệ mạ kim loại bằng ñiện” (quá trình ngược của công nghệ ñiện hoá) ở nước ta hiện nay khá phát triển. Chúng ta ñã có những dây chuyền mạ hiện ñại của Ý, Nhật... Thị trường hoá chất mạ ñiện khá rồi dào. Chính vì vậy việc nghiên cứu ứng dụng phương pháp gia công ñiện hoá sẽ có tính khả thi cao. Trong các phương pháp gia công kể trên thì gia công ñiện hoá là một trong những phương pháp có khá nhiều ưu ñiểm trong việc gia công mặt trụ ngoài nói riêng và các bề mặt khác nói chung. Qua một số tài liệu cho thấy, ñộ nhám của bề mặt gia công ñiện hoá khá thấp, phù hợp với những chi tiết ñòi hỏi có ñộ nhám thấp. Hơn nữa, trang thiết bị của phương pháp này không quá phức tạp, có tính khả thi ở nước ta, kể cả ở một số cơ sở sản xuất nhỏ. Chính vì vậy chúng tôi chọn ñây là một công nghệ ñể nghiên cứu. 1.5. Một số nghiên cứu về mài ñiện hóa Từ năm 2004 ñến nay tại Khoa Cơ - ðiện, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã có hai học viên cao học tiến hành ñề tài liên quan ñến mài ñiện hóa: 1. Phạm Hữu Chiến (2004). Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số ñến năng suất và chất lượng của gia công ñiện hóa. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường ðại học Nông nghiệp I, Hà Nội; Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 29 2. Lê Hồng Phong (2006). Nghiên cứu ứng dụng phương pháp gia công ñiện hóa ñể mài các chi tiết dạng trục. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường ðại học Nông nghiệp I, Hà Nội. Các học viên ñều chọn mài ñiện hóa và chi tiết dạng trục là ñối tượng nghiên cứu và tận dụng máy tiện ñể làm thiết bị (chế tạo thêm một số thiết bị phụ trợ). Các tác giả ñã có những kết luận về tính khả thi của công nghệ này (tốc ñộ gia công nhanh, ñộ nhám thấp,...) nhưng việc sử dụng máy tiện làm thiết bị gia công là không hợp lý ñồng thời cũng ñã có những ñề nghị nghiên cứu tiếp theo ñể có thể ñưa công nghệ này vào ứng dụng trên thực tế. 1.6. Mục ñích và nội dung của ñề tài Từ những phân tích trên ñây mục ñích của ñề tài: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thiết bị mài ñiện hóa. Hình 1.5.1. Sơ ñồ nguyên lý mài ñiện hóa Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 30 ðây chỉ là bước ñầu của việc nghiên cứu ứng dụng phương pháp gia công ñiện hóa. ðể ñạt ñược mục ñích trên, nội dung cụ thể của luận văn gồm: - Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị mài ñiện hóa trước mắt là phục vụ cho giảng dạy và nghiên cứu tiếp. - Tìm hiểu ñiều kiện làm việc của trục khuỷu ñộng cơ (một trong những ñối tượng có khả năng ứng dụng ñược phương pháp mài ñiện hóa). - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của gia công ñiện hóa nói chung và mài ñiện hóa nói riêng. - Thử nghiệm thiết bị mài ñiện hóa. a) b) c) d) Hình 1.5.2. Các học viên ñang tiến hành nghiên cứu mài ñiện hóa a - HV Phạm Hữu Chiến; b - HV Lê Hồng Phong; c - HV Lê Hồng Phong ño lượng gia công; d - HV Lê Hồng Phong ño ñộ nhám. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 31 Chương 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. ðối tượng nghiên cứu ðối tượng nghiên cứu là mài ñiện hóa chi tiết dạng trục, mài lớp hàn ñắp. Do ñiều kiện nghiên cứu còn nhiều hạn chế nên trong luận văn này chỉ ñề cập ñến việc thiết kế, chế tạo thiết bị gia công ñiện hóa ñơn giản (nhưng mài ñược cả cổ phụ trục khuỷu ñộng cơ ñốt trong) và kiểm tra khả năng ứng dụng của thiết bị thông qua mài thí nghiệm trục thẳng, mài lớp hàn ñắp trên trục thẳng và bước ñầu mài cổ phụ trục khuỷu trong dung dịch ñơn giản (dung dịch muối NaCl). 2.2. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu là kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm trong ñó nghiên cứu thực nghiệm là chủ yếu 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết. Nghiên cứu lý thuyết ñề cập ñến ba vấn ñề: - Trục khuỷu ñộng cơ ñốt trong. - Cân bằng chi tiết và cụm. - Cơ sở lý thuyết gia công ñiện hóa. Một trong các hướng ứng dụng của mài ñiện hóa là gia công cổ trục khuỷu (gia công ñến kích thước sửa chữa hoặc gia công lớp hàn ñắp, lớp mạ…trên cổ trục). ðể ñảm bảo việc lựa chọn phương pháp gia công phục hồi là hợp lý cần nghiên cứu ñiều kiện làm việc của trục khuỷu. Một trong các yêu cầu của thiết bị mài ñiện hóa là thiết bị phải cân bằng. ðể có cơ sở ñảm bảo ñược yêu cầu này cần quan tâm ñến cơ sở lý thuyết cân bằng. ðể xây dựng ñược quy trình công nghệ mài ñiện hóa nói riêng, gia công ñiện hóa nói chung cần phải nghiên cứu bản chất của gia công ñiện hoá, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 32 nghiên cứu các thông số ảnh hưởng ñến năng suất và chất lượng của gia công ñiện hoá . Quá trình gia công kim loại bằng ñiện hoá có thể xem là quá trình ngược lại của “mạ kim loại bằng ñiện”, tức là dựa trên ._.bị ở vị trí cố ñịnh trong tất cả các thí nghiệm nhờ dấu trên trục mẫu và thiết bị - Quay thiết bị bằng tay ñể rà trục quay. - Lắp các thiết bị phụ trợ: Nối dụng cụ với cực âm, nối chi tiết với cực dương của nguồn ñiện, lắp giấy ráp vào dụng cụ mài. ðiều chỉnh khe hở giữa dụng cụ và bề mặt chi tiết ñạt 0,4mm (dùng dưỡng), ñiều chỉnh dụng cụ mài ñã có giấy ráp áp chặt nhất với bề mặt mẫu vật gia công. Lắp bơm dung dịch và ñiều chỉnh vòi phun vào vùng mài. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 61 - Cho bơm dung dịch chạy, ñiều chỉnh lại vòi phun ñể dung dịch phun ñều vào vùng mài (vùng giữa bề mặt mẫu gia công và dụng cụ mài) và cố ñịnh vòi phun. Sau khi ổn ñịnh cho thiết bị quay (ñóng ñộng cơ ñiện). Kiểm tra sự ổn ñịnh của thiết bị và khe hở giữa dụng cụ và bề mặt gia công (có bị chạm không ). Nếu thiết bị thí nghiệm chạy ổn ñịnh thì tiến hành ñến bước tiếp theo là mài. 1 2 3 4 7 5 6 8 Hình 4.2.1. Sơ ñồ bố trí thí nghiệm 1 - Thiết bị gia công ñiện hóa; 2 - Trục mài (mẫu); 3 - Nguồn ñiện một chiều; 4 - Bơm dung dịch; 5 - Máng hứng dung dịch; 6 - Ống dẫn dung dịch từ bơm ñến vùng mài; 7 - Thau chứa dung dịch (Bể dung dịch); 8 - Ống dẫn dung dịch từ máng hứng về bể dung dịch; 9 - Thau chứa dung dich rửa (sau khi mài ñể ño). 9 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 62 Hình 4.2.2. Nguồn ñiện một chiều - Mài: ðóng nguồn ñiện và ñiều chỉnh ñến 25A (không nên cho dòng ñiện tối ña vì nguồn có thể bị quá tải) và bắt ñầu tính thời gian mài. - Sau 10 phút cho máy dừng (giảm dòng ñiện về 0A và tắt nguồn, cho máy dừng chạy, tắt bơm dung dịch). - Sau khi chảy hết dung dịch mài (nước muối) từ máng hứng 5 về bể 7, dùng nước rửa sạch chi tiết gia công, chi tiết ñược lau khô và ño - Sau khi ño xong tiếp tục cho máy chạy, sau 10 phút (20 phút gia công) lại cho máy dừng và ño (các bước tiến hành tương tự như trên). Cách tiến hành tương tự như trên với 30 phút, 40 phút gia công. 1 1 2 Hình 4.2.3. Sơ ñồ lắp trục vào thiết bị gia công 1 - Dấu trên trục mẫu; 2 - Dấu trên triết bị gia công. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 63 4.2.3. Kết quả thí nghiệm a) Cách ño ðể ño ñường kính của trục trong quá trình gia công, chúng tôi sử dụng thước cặp ñiện tử của Bộ môn Công nghệ cơ khí, Khoa Cơ - ðiện (hình 4.2.4). Sơ ñồ các vị trí ño cho ở hình 4.2.5. ðo ở hai mặt cắt dọc (mặt I - I và măt II - II) trong ñó mặt thứ nhất (mặt I - I) trùng với dấu trên trục, (mặt II – II) vuông góc với mặt I - I. và ño ở ba mặt cắt ngang (mặt 1, 2, 3). Như vậy mỗi mặt cắt dọc có ba vị trí ño. Tổng số vị trí ño là 6 và ñược ký hiệu như sau: I1(mặt cắt dọc I - I, mặt cắt ngang 1); I2; I3; II1; II2; II3(mặt cắt dọc II - II, mặt cắt ngang 3). Ở mỗi ñiểm ño tiến hành ño ba lần. Số liệu ñược ghi vào bảng và xử lý theo phương pháp ñã trình bày ở chương 2. 1 2 3 I II 303 36 32 5,63Φ I II Dấu trên trục Hình 4.2.5. Sơ ñồ các vị trí ño trên trục I - I, II - II - Mặt cắt dọc; 1, 2, 3 - Mặt cắt ngang Hình 4.2.4. Thước cặp ñiện tử Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 64 b) Kết qủa 1. Kết quả ño sự thay ñổi kích thước (ñường kính trục) theo thời gian ở vị trí ño I1: Mặt cắt dọc I - I, mặt cắt ngang 1. Kết quả ño và xử lý số liệu cho ở phụ lục 4.2.1. Kết quả: Các số liệu thí nghiệm không bị loại; Phương sai ở các thí nghiệm là ñồng nhất. ðồ thị biểu diễn sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño I1 cho ở hình 4.2.6. 2. Kết quả ño sự thay ñổi kích thước (ñường kính trục) theo thời gian ở vị trí ño I2: Mặt cắt dọc I - I, mặt cắt ngang 2. Kết quả ño và xử lý số liệu cho ở phụ lục 4.2.2. Kết quả: Các số liệu thí nghiệm không bị loại; Phương sai ở các thí nghiệm là ñồng nhất. ðồ thị biểu diễn sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño I2 cho ở hình 4.2.7. 3. Kết quả ño sự thay ñổi kích thước (ñường kính trục) theo thời gian ở vị trí ño I3: Mặt cắt dọc I - I, mặt cắt ngang 3. Kết quả ño và xử lý số liệu cho ở phụ lục 4.2.3. Sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño I1 61 61.5 62 62.5 63 63.5 64 64.5 1 2 3 4 5 Thời ñiểm ño (ứng với 0; 10; 20; 30; 40 ph) K íc h th ư ớ c, m m Series1 Series2 Series3 Hình 4.2.6. Sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño I1 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 65 Kết quả: Các số liệu thí nghiệm không bị loại; Phương sai ở các thí nghiệm là ñồng nhất. ðồ thị biểu diễn sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño I3 cho ở hình 4.2.8. S? thay ñ?i kích thư?c theo th?i gian ? v? trí ño I2 60.5 61 61.5 62 62.5 63 63.5 64 1 2 3 4 5 Th?i ñi?m ño (?ng v?i 0, 10, 20, 30, 40 ph) K íc h th ư ?c , m m Series1 Series2 Series3 Hình 4.2.7. Sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño I2 S? thay ñ?i kích thư?c theo th?i gian ? v? trí ño I3 60 60.5 61 61.5 62 62.5 63 63.5 64 64.5 1 2 3 4 5 Th?i ñi?m ño (?ng v?i 0, 10, 20, 30, 40 ph) K íc h th ư ?c , m m Series1 Series2 Series3 Hình 4.2.8. Sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño I3 Sự thay ñổi kích thước the ời ian vị trí ño l2 K íc h th ư ớ c, m m Thời ñiểm ño (ứng với 0, 10, 20, 30, 40ph) Sự thay ñổi kích thước theo thời gian vị trí ño l3 K íc h th ư ớ c, m m Thời ñiểm ño (ứng với 0, 10, 20, 30, 40ph) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 66 4. Kết quả ño sự thay ñổi kích thước (ñường kính trục) theo thời gian ở vị trí ño II1: Mặt cắt dọc II -II, mặt cắt ngang 1. Kết quả ño và xử lý số liệu cho ở phụ lục 4.2.4. Kết quả: Các số liệu thí nghiệm không bị loại; Phương sai ở các thí nghiệm là ñồng nhất. ðồ thị biểu diễn sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño II1 cho ở hình 4.2.9. 5. Kết quả ño sự thay ñổi kích thước (ñường kính trục) theo thời gian ở vị trí ño II2: Mặt cắt dọc II -II, mặt cắt ngang 2. Kết quả ño và xử lý số liệu cho ở phụ lục 4.2.5. Kết quả: Các số liệu thí nghiệm không bị loại; Phương sai ở các thí nghiệm là ñồng nhất. ðồ thị biểu diễn sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño II2 cho ở hình 4.2.10. 6. Kết quả ño sự thay ñổi kích thước (ñường kính trục) theo thời gian ở vị trí ño II3: Mặt cắt dọc II -II, mặt cắt ngang 3. Kết quả ño và xử lý số liệu cho ở phụ lục 4.2.6. S? thay ñ?i kích thư?c theo th?i gian ? v? trí ño II1 60.5 61 61.5 62 62.5 63 63.5 64 64.5 1 2 3 4 5 Th?i ñi?m ño (?ng v?i 0, 10, 20, 30, 40 ph) K íc h th ư ?c , m m Series1 Series2 Series3 Hình 4.2.9. Sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño II1 Sự thay ñổi kích thước t t ời gian vị trí ño II1 K íc h th ư ớc , m m Thời ñiểm ño (ứng với 0, 10, 20, 30, 40ph) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 67 Kết quả: Các số liệu thí nghiệm không bị loại; Phương sai ở các thí nghiệm là ñồng nhất. ðồ thị biểu diễn sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño II3 cho ở hình 4.2.11. S? thay ñ?i kích thư?c theo th?i gian ? v? trí ño II2 60.5 61 61.5 62 62.5 63 63.5 64 1 2 3 4 5 Th?i ñi?m ño (?ng v?i 0, 10, 20, 30, 40 ph) K íc h th ư ?c , m m Series1 Series2 Series3 Hình 4.2.10. Sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño II2 S? thay ñ?i kích thư?c theo th?i gian ? v? trí ño II3 60 60.5 61 61.5 62 62.5 63 63.5 64 1 2 3 4 5 Th?i ñi?m ño (?ng v?i 0, 10, 20, 30, 40 ph) K íc h th ư ?c , m m Series1 Series2 Series3 Hình 4.2.11. Sự thay ñổi kích thước theo thời gian ở vị trí ño II3 Sự thay ñổi kích thước theo thời gian vị trí ño II2 K íc h th ư ớ c, m m Thời ñiểm ño (ứng với 0, 10, , , 40 ) Sự thay ñổi íc t ớc theo thời gian vị trí ño II3 K íc h th ư ớ c, m m Thời ñ ểm ño (ứng với 0, 10, 20, 3 , ) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 68 7. Kết quả tổng hợp sự thay ñổi lượng gia công trong bình (theo bán kính) theo thời gian Từ các giá trị Ytb ở các bảng phụ lục 4.2.1 ñến 4.2.6 xác ñịnh ñược lượng gia công trung bình (theo bán kính) ở sáu vị trí ño (từ I1 ñến II3) bằng cách trước hết xác ñịnh lượng gia công theo ñường kính (chính là Ytb ban ñầu trừ Ytb ở các thời ñiểm ño) sau ñó chia 2. Kết quả thu ñược cho ở bảng 4.2.1. Bảng 4.2.1.Bảng tổng hợp sự thay ñổi lượng gia công trung bình (theo bán kính) theo thời gian, mm Thới gian, ph Vị trí ño I1 Vị trí ño I2 Vị trí ño I3 Vị trí ño II1 Vị trí ño II2 Vị trí ño II3 0 0 0 0 0 0 0 10 0.2033 0.47 0.43833 0.15 0.56833 0.5683 20 0.3683 0.615 0.5866 0.2233 0.6316 0.6316 30 0.5166 0.7783 0.7433 0.5266 0.695 0.695 40 0.715 0.85 0.9316 0.7916 0.9616 0.9616 Nhờ bảng 4.2.1 vẽ ñồ thị sự thay ñổi lượng gia công trung bình (theo bán kính ) theo thời gian và ñược biểu diễn trên hình 4.1.12. Sự thay ñổi kích lượng gia công trung bình (theo bán kính) theo thời gian, mm 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1 2 3 4 5 Thời ñiểm ño (ứng với 0, 10, 20, 30, 40 ph) Lư ợ n g gi a cô n g th eo bá n kí n h, m m Series1 Series2 Series3 Series4 Series5 Series6 Hình 4.2.12. Sự thay ñổi lượng gia công trung bình (theo bán kính) theo thời gian Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …. ………… 69 Trên hình 4.2.13 là ảnh của trục mẫu sau 40 phút gia công. Hình 4.2.13. Trục sau gia công Từ các hình 4.2.6 ñến 4.2.13 và việc theo dõi quá trình tiến hành thí nghiệm, chúng tôi có một số nhận xét sau: - Thiết bị làm việc ổn ñịnh với trục mẫu (trục trơn). - ðộ bóng qua ñánh giá bằng trực quan là khá cao. - Lượng gia công trung bình theo bán kính sau 40 phút gia công ở chỗ thấp nhất theo bảng 4.2.1 là 0,715mm ở chỗ lớn nhất là 0,9616 mm (so với những nghiên cứu trước thì rất nhỏ do hạn chế của nguồn ñiện - cường ñộ dòng ñiện nhỏ so với bề mặt gia công). - Lượng gia công ở các ñiểm khác nhau không ñược ñều. Nguyên nhân có thể do việc tách sản phẩm của giấy ráp còn chưa ñều. 8. Kết quả tổng hợp sự thay ñổi hình dáng bề mặt gia công theo thời gian Cũng từ các bảng phụ lục từ 4.2.1 ñến 4.2.6 có ñược ñường kính trung bình ở các vị trí ño, từ kết quả này vẽ ñược sự thay ñổi hình dáng của mẫu gia công theo thời gian theo mặt cắt dọc và mặt cắt ngang. Kết quả ñược ghi ở bảng 4.2.2. Qua bảng 4.2.2 có một số nhận xét sau: 70 - Sự thay ñổi hình dáng (ñộ côn, ñộ ô van) còn khá lớn. Bảng 4.2.2. Sự thay ñổi hình dạng mặt chi tiết gia công theo thời gian Số liệu Hình ảnh Măt cắt dọc Mặt cắt dọc Thời gian, ph Mặt cắt ngang I-I II-II Mặt I - I Mặt II - II Mặt cắt ngang 1 63.6 63.5 2 63.5 63.5 0 ph (ban ñầu) 3 63.5 63.5 1 63.2 63.2 2 62.6 62.5 10 ph 3 62.7 62.4 1 62.8 63.1 2 62.3 62.3 20 ph 3 62.4 62.3 1 62.5 62.5 2 62 62.1 30 ph 3 62.1 62.1 1 62.1 62 2 61.8 61.7 40 ph 3 61.7 61.6 Nguyên nhân có thể do việc tách sản phẩm của giấy ráp còn chưa ñều (như ñã trình bày ở trên). Thiết bị có thể chưa ñủ ñộ cứng vững và cũng có thể do mẫu chưa ñược gia công không chính xác. 1 2 3 1 2 3 I II I II II II II I I I VT1 71 4.3. Thí nghiệm mài lớp hàn ñắp trên trục trơn ðể kiểm tra khả năng mài ñiện hóa lớp hàn ñắp (thường có ñộ cứng lớn và lượng dư gia công không ñều so với trục trơn như thí nghiệm ở trên) trục sau 40 phút mài ñiện hóa (hình 4.2.13) ñược hàn ñắp (hình 4.3.1). Do yêu cầu ñặt ra chỉ bước ñầu kiểm tra khả năng mài lớp hàn nên ở ñây không tiến hành ño như ở thí nghiệm trên. Chúng tôi chỉ ño ñường kính ở chỗ lớn nhất (hình 4.3.2) kết quả là 70,44 mm. Trục hàn ñắp ñược mài như quy trình ñã trình bày ở mục 4.2.2. Ở ñây do lớp hàn ñắp không ñều nên việc rà cấn chú ý hơn ñể khi mài tránh hiện tượng có sự tiếp xúc trực tiếp giữa bề mặt gia công (cực dương) và dụng cụ Hình 4.3.2. ðo chỗ lớn nhất của lớp hàn ñắp Hình 4.3.1. Trục ñược hàn ñắp 72 (cực âm) gây ra hiện tượng chập mạch. Hình 4.3.3. là hình ảnh mài lớp hàn ñắp sau một thời gian mài. Một số nhận xét trong quá trình mài lớp hàn ñắp: Do bề mặt lớp hàn ñắp rất sần sùi (chất lượng hàn thấp) nên ban ñầu giấy ráp nhanh bị rách phải chỉnh sửa nhiều lần. Bằng trực quan thấy tốc ñộ gia công không khác nhiều so với thí nghiệm trước, hơn nữa do không ño ñược kích thước ban ñầu và phải chỉnh sửa nhiều lần giấy ráp nên chúng tôi không ñặt vấn ñề theo dõi thời gian gia công mà chỉ ñưa ra yêu cầu mài ñến khoảng kích thước của trục thì dừng. Hình 4.3.4 là ảnh trục hàn ñắp mạ ñến khoảng kích thước ban ñầu (chỗ không hàn ñắp). Hình 4.3.4. Trục hàn ñắp sau khi mài Hình 4.3.3. Mài lớp hàn ñắp 73 Qua hình 4.3.4 có một số nhận xét sau: - Bề mặt chỗ mài vẫn còn vết, khả năng do lớp hàn ñắp không ñều. - Hình dáng không ñều hơn rất nhiều so với thí nghiệm mài trục trơn, khả năng do tác dụng của giấy ráp giấy ráp so với mài trục trơn kém hơn rất nhiều. - ðộ bóng của bề mặt cũng khá cao (có một số vết nứt) khả năng là do chất lượng của lớp hàn ñắp. - Tuy vẫn còn nhiều ñiểm còn phải khắc phục nhưng thiết bị bước ñầu ñáp ứng cho việc mài lớp hàn ñắp. 4.4. Thí nghiệm mài cổ phụ trục khuỷu Ở ñây chỉ ñặt vấn ñề kiểm tra khả năng của thiết bị mài cổ phụ (cổ lệch tâm) của trục khuỷu. Trục khuỷu trước khi mài cho ở hình 4.4.1. Hình 4.4.1. Trục khuỷu 1 - Cổ chính; 2 - Cổ phụ 1 2 74 Quy trình mài không khác các thí nghiệm trước nhưng ở ñây phải lắp ñối trọng (hình 4.4.2) và ñiều chỉnh ñể tâm của cổ phụ trùng với tâm quay của thiết bị. Hình 4.4.2. Mài cổ phụ trục cơ 1 - ðối trọng bên phải; 2 - ðối trọng bên trái 2 1 Hình 4.4.3. Trục khuỷu sau khi mài cổ phụ 75 Một số nhận xét khi mài cổ phụ trục khuỷu: Máy rung hơn, ñiều này chứng tỏ việc cân bằng của máy, ñộ cứng vững cũng như ñộ chính xác trong chế tạo chưa cao. Cổ phụ trục khuỷu sau khi mài (thời gian mài ngắn do chỉ ñể kiểm tra khả năng của thiết bị) cho ở hình 4.4.3. Qua hình 4.4.3 thấy ñộ bóng khá cao và tốc ñộ mài bằng trực quan thấy không khác so với các thí nghiệm trước. Tuy vẫn còn nhiều ñiểm còn phải khắc phục nhưng thiết bị bước ñầu ñáp ứng cho việc mài cổ phụ trục khuỷu. 76 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ Kết luận: 1. ðã nghiên cứu phân tích và lựa chọn ñược sơ ñồ nguyên lý của thiết bị mài ñiện hóa ñơn giản có thể ứng dụng vào thực tế (thể hiện trên hình 4.1.1). 2. ðã chế tạo ñược thiết bị mài ñiện hóa trên cơ sở nguyên lý ñã chọn bằng những vật liệu rẻ tiền (thể hiện trên hình 4.1.2), công nghệ ñơn giản kết hợp với một số thiết bị có sẵn có ñã tạo ñược thiết bị mài ñiện hóa hoàn chỉnh 3. ðã tiến hành thí nghiệm mài trục trơn, kết quả cho thấy thiết bị làm việc khá ổn ñịnh, tuy tốc ñộ gia công chưa ñược ñều, sự thay ñổi hình dáng của chi tiết gia công còn khá lớn nhưng ñộ bóng của bề mặt gia công khá cao (thể hiện qua hình 4.2.12; 4.2.13 và bảng 4.2.2). 4. ðã tiến hành thí nghiệm mài trục trơn hàn ñắp kết quả cho thấy việc ứng dụng công nghệ mài ñiện hóa ñể gia công lớp hàn ñắp nói riêng (thể hiện qua hình 4.3.4) và vật liệu có ñộ cứng cao có tính khả thi cao. 5. ðã tiến hành thí nghiệm mài cổ phụ của trục khuỷu ñộng cơ ñốt trong, kết quả cho thấy có thể hoàn thiện thiết bị ñể ứng dụng những chi tiết dạng này . 6. Qua kết quả của các thí nghiệm mài ñiện hóa có thể ñưa ra kết luận chung: Kết quả phù hợp với nghiên cứu lý thuyết, thiết bị mài ñiện hóa ñã chế tạo có thể ứng dụng cho nghiên cứu tiếp theo và giảng dạy. ðề nghị: 1. Hoàn thiện thiết bị ñể có thể nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ ñến chất lượng mài ñiện hóa. 2. Tiến tới thiết kế, chế tạo máy mài ñiện hóa ñể phục vụ gia công trên thực tế. 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Phí Trọng Hảo, Nguyễn Thanh Mai (2000), Giáo trình công nghệ chế tạo máy, NXB Giáo dục. 2. Phan Hiếu Hiền (2001), Phương pháp bố trí thực nghiệm và xử lý số liệu, NXB Nông nghiệp, thành phố Hồ Chí Minh. 3. La Văn Hiển (2003), Nhập môn Matlab, NXB ðại học quốc gia, thành phố Hồ Chí Minh. 4. ðinh Văn Khôi (1985), Máy kéo nông nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà nội. 5. Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang (1998), Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm và ứng dụng trong kỹ thuật nông nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà nội. 6. Trương Ngọc Liên (2000), ðiện hoá lý thuyết, NXB Khoa học và giáo dục, Hà nội. 7. Nguyễn Văn Lộc (2000), Kỹ thuật mạ ñiện, NXB Giáo dục, Hà nội. 8. Nguyễn Tiến Lưỡng (2000), Cơ sở kỹ thuật cắt gọt kim loại, NXB Giáo dục, Hà nội. 9. Nguyễn Nông, Nguyễn ðại Thành, Hoàng Ngọc Vinh (1999), Sửa chữa ô tô máy kéo, NXB Giáo duc, Hà nội. 10. Nguyễn Nông, Hoàng Ngọc Vinh (2000), ðộ tin cậy trong sửa chữa ô tô máy kéo, NXB Giáo dục, Hà nội. 11. ðào Quang Triệu (1993), Giáo trình phương pháp thực nghiệm cực trị và vấn ñề tối ưu khi nghiên cứu các quá trình kỹ thuật phức tạp, Trường ðại học nông nghiệp I. 78 79 80 Ph ụ lụ c 4. 2. 1. Sự th a y ñổ i k íc h th ư ớ c th eo th ời gi a n (V ị t rí I1 ), m m Ch ỉ t iê u (B ản g): U (L o ại bỏ sa i s ố th ô)= 1. 41 2 t ( X ác ñị n h sa i s ố tư ơn g ñố i) = 4. 30 3 G (K iể m tr a ñồ n g n hấ t p hư ơn g sa i)= 0. 44 5 F (ð án h gi á ản g hư ởn g củ a TS v ào )= 3. 48 TT TS . v ào TS . ra : Th a y ñ ổi kí ch th ư ớ c, m m C ác th ôn g số tín h to án t, ph Y 11 Y 12 Y 13 S S* S V m ax V m in Y m ax Y m in D tu yệ tñ D tư ơn gñ Y d Y tb Y tr 1 0 63 . 6 63 . 7 63 . 37 0. 16 92 14 0. 02 86 33 0. 84 70 54 1. 10 31 4 K . Lo ại K . Lo ại 0. 42 03 84 0. 00 66 14 63 . 14 63 . 55 7 63 . 97 7 2 10 63 . 12 63 . 38 62 . 95 0. 21 65 64 0. 04 69 1. 06 20 41 0. 92 35 14 K . Lo ại K . Lo ại 0. 53 80 18 0. 00 85 2 62 . 61 63 . 15 63 . 68 8 3 20 62 . 79 63 62 . 67 0. 16 70 33 0. 02 79 1. 07 76 32 0. 89 80 27 K . Lo ại K . Lo ại 0. 41 49 66 0. 00 66 06 62 . 41 62 . 82 63 . 23 5 4 30 62 . 46 62 . 52 62 . 59 0. 06 50 64 0. 00 42 33 1. 02 46 31 0. 97 33 99 K . Lo ại K . Lo ại 0. 16 16 41 0. 00 25 85 62 . 36 62 . 52 3 62 . 68 5 5 40 62 . 1 62 . 13 62 . 15 0. 02 51 66 0. 00 06 33 0. 92 71 73 1. 05 96 26 K . Lo ại K . Lo ại 0. 06 25 21 0. 00 10 06 62 . 06 62 . 12 7 62 . 18 9 K ết qu ả ki ểm tr a : * ð ồn g n hấ t p hư ơn g sa i ( G tt = 0. 43 30 56 ): Ph ươ n g sa i ở cá c th í n gh iệ m LÀ ñồ n g n hấ t * ð án h gi á ản h hư ởn g củ a th ôn g số v ào (F tt= 42 . 21 34 5 ): Ả n h hu ởn g củ a th ôn g số v ào ñế n th ôn g số ra LÀ ñá n g kể Y o = 62 . 83 53 33 Sx * Sx = 0. 91 43 43 3 Sc * Sc = 0. 02 16 6 81 Ph ụ lụ c 4. 2. 2. Sự th a y ñổ i k íc h th ư ớ c th eo th ờ i g ia n (V ị t rí I2 ), m m Ch ỉ t iê u (B ản g): U (L o ại bỏ sa i s ố th ô)= 1. 41 2 t ( X ác ñị n h sa i s ố tư ơn g ñố i) = 4. 30 3 G (K iể m tr a ñồ n g n hấ t p hư ơn g sa i)= 0. 44 5 F (ð án h gi á ản g hư ởn g củ a TS v ào )= 3. 48 TT TS . v ào TS . ra : Th a y ñ ổi kí ch th ư ớ c, m m C ác th ôn g số tín h to án t, ph Y 11 Y 12 Y 13 S S* S V m ax V m in Y m ax Y m in D tu yệ tñ D tư ơn gñ Y d Y tb Y tr 1 0 63 . 43 63 . 65 63 . 52 0. 11 06 04 0. 01 22 33 1. 05 48 1 0. 93 42 61 K . Lo ại K . Lo ại 0. 27 47 79 0. 00 43 25 63 . 26 63 . 53 3 63 . 80 8 2 10 62 . 51 62 . 57 62 . 7 0. 09 71 25 0. 00 94 33 1. 09 82 37 0. 85 79 98 K . Lo ại K . Lo ại 0. 24 12 92 0. 00 38 55 62 . 35 62 . 59 3 62 . 83 5 3 20 62 . 25 62 . 29 62 . 37 0. 06 11 01 0. 00 37 33 1. 09 10 89 0. 87 28 72 K . Lo ại K . Lo ại 0. 15 17 96 0. 00 24 36 62 . 15 62 . 30 3 62 . 45 5 4 30 62 . 02 61 . 96 61 . 95 0. 03 78 59 0. 00 14 33 1. 14 45 86 0. 70 43 61 K . Lo ại K . Lo ại 0. 09 40 56 0. 00 15 18 61 . 88 61 . 97 7 62 . 07 1 5 40 61 . 87 61 . 8 61 . 83 0. 03 51 19 0. 00 12 33 1. 04 40 74 0. 94 91 58 K . Lo ại K . Lo ại 0. 08 72 47 0. 00 14 11 61 . 75 61 . 83 3 61 . 92 1 K ết qu ả ki ểm tr a : * ð ồn g n hấ t p hư ơn g sa i ( G tt = 0. 43 58 67 ): Ph ươ n g sa i ở cá c th í n gh iệ m LÀ ñồ n g n hấ t * ð án h gi á ản h hư ởn g củ a th ôn g số v ào (F tt= 34 3. 39 28 ): Ả n h hu ởn g củ a th ôn g số v ào ñế n th ôn g số ra LÀ ñá n g kể Y o = 62 . 44 8 Sx * Sx = 1. 92 75 78 3 Sc * Sc = 0. 00 56 13 3 82 Ph ụ lụ c 4. 2. 3. Sự th a y ñổ i k íc h th ư ớ c th eo th ời gi a n (V ị t rí I3 ), m m Ch ỉ t iê u (B ản g): U (lo ại bỏ sa i s ố th ô)= 1. 41 2 t ( X ác ñị n h sa i s ố tư ơn g ñố i) = 4. 30 3 G (K iể m tr a ñồ n g n hấ t p hư ơn g sa i)= 0. 44 5 F (ð án h gi á ản g hư ởn g củ a TS v ào )= 3. 48 TT TS . v ào TS . ra : Th a y ñổ i k íc h th ư ớ c, m m C ác th ôn g số tín h to án t, ph Y 11 Y 12 Y 13 S S* S V m ax V m in Y m ax Y m in D tu yệ tñ D tư ơn gñ Y d Y tb Y tr 1 0 63 . 58 63 . 67 63 . 38 0. 14 84 36 0. 02 20 33 0. 85 33 4 1. 10 03 6 K . Lo ại K . Lo ại 0. 36 87 66 0. 00 58 03 63 . 17 63 . 54 3 63 . 91 2 2 10 62 . 82 62 . 58 62 . 6 0. 13 31 67 0. 01 77 33 1. 15 14 4 0. 65 08 14 K . Lo ại K . Lo ại 0. 33 08 31 0. 00 52 79 62 . 34 62 . 66 7 62 . 99 7 3 20 62 . 49 62 . 32 62 . 3 0. 10 44 03 0. 01 09 1. 14 93 92 0. 67 04 78 K . Lo ại K . Lo ại 0. 25 93 73 0. 00 41 59 62 . 11 62 . 37 62 . 62 9 4 30 62 . 02 62 62 . 15 0. 08 14 45 0. 00 66 33 1. 14 59 64 0. 69 57 64 K . Lo ại K . Lo ại 0. 20 23 38 0. 00 32 61 61 . 85 62 . 05 7 62 . 25 9 5 40 61 . 56 61 . 74 61 . 74 0. 10 39 23 0. 01 08 0. 57 73 5 1. 15 47 01 K . Lo ại K . Lo ại 0. 25 81 8 0. 00 41 86 61 . 42 61 . 68 61 . 93 8 K ết qu ả ki ểm tr a : * ð ồn g n hấ t p hư ơn g sa i ( G tt = 0. 32 35 44 ): Ph ươ n g sa i ở cá c th í n gh iệ m LÀ ñồ n g n hấ t * ð án h gi á ản h hư ởn g củ a th ôn g số v ào (F tt= 14 7. 98 26 ): Ả n h hu ởn g củ a th ôn g số v ào ñế n th ôn g số ra LÀ ñá n g kể Y o = 62 . 46 33 33 Sx * Sx = 2. 01 55 23 3 Sc * Sc = 0. 01 36 2 83 Ph ụ lụ c 4. 2. 4. Sự th a y ñổ i k íc h th ư ớ c th eo th ời gi a n (V ị t rí II 1), m m Ch ỉ t iê u (B ản g): U (L o ại bỏ sa i s ố th ô)= 1. 41 2 t ( X ác ñị n h sa i s ố tư ơn g ñố i) = 4. 30 3 G (K iể m tr a ñồ n g n hấ t p hư ơn g sa i)= 0. 44 5 F (ð án h gi á ản g hư ởn g củ a TS v ào )= 3. 48 TT TS . v ào TS . ra : Th a y ñ ổi kí ch th ư ớ c, m m C ác th ôn g số tín h to án t, ph Y 11 Y 12 Y 13 S S* S V m ax V m in Y m ax Y m in D tu yệ tñ D tư ơn gñ Y d Y tb Y tr 1 0 63 . 59 63 . 66 63 . 35 0. 16 25 83 0. 02 64 33 0. 77 90 88 1. 12 76 27 K . Lo ại K . Lo ại 0. 40 39 12 0. 00 63 57 63 . 13 63 . 53 3 63 . 93 7 2 10 63 . 4 63 . 2 63 . 1 0. 15 27 53 0. 02 33 33 1. 09 10 89 0. 87 28 72 K . Lo ại K . Lo ại 0. 37 94 89 0. 00 60 01 62 . 85 63 . 23 3 63 . 61 3 3 20 63 . 12 63 . 16 62 . 98 0. 09 45 16 0. 00 89 33 0. 77 58 8 1. 12 85 53 K . Lo ại K . Lo ại 0. 23 48 1 0. 00 37 22 62 . 85 63 . 08 7 63 . 32 1 4 30 62 . 46 62 . 58 62 . 4 0. 09 16 52 0. 00 84 1. 09 10 89 0. 87 28 72 K . Lo ại K . Lo ại 0. 22 76 93 0. 00 36 44 62 . 25 62 . 48 62 . 70 8 5 40 61 . 97 61 . 95 61 . 93 0. 02 0. 00 04 1 1 K . Lo ại K . Lo ại 0. 04 96 87 0. 00 08 02 61 . 9 61 . 95 62 K ết qu ả ki ểm tr a : * ð ồn g n hấ t p hư ơn g sa i ( G tt = 0. 39 16 05 ): Ph ươ n g sa i ở cá c th í n gh iệ m LÀ ñồ n g n hấ t * ð án h gi á ản h hư ởn g củ a th ôn g số v ào (F tt= 89 . 93 63 ): Ả n h hu ởn g củ a th ôn g số v ào ñế n th ôn g số ra LÀ ñá n g kể Y o = 62 . 85 66 67 Sx * Sx = 1. 21 41 4 Sc * Sc = 0. 01 35 85 Ph ụ lụ c 4. 2. 5. Sự th a y ñổ i k íc h th ư ớc th eo th ời gi a n (V ị t rí II 2), m m Ch ỉ t iê u (B ản g): U (L o ại bỏ sa i s ố th ô)= 1. 41 2 t ( X ác ñị n h sa i s ố tư ơn g ñố i) = 4. 30 3 G (K iể m tr a ñồ n g n hấ t p hư ơn g sa i)= 0. 44 5 F (ð án h gi á ản g hư ởn g củ a TS v ào )= 3. 48 TT TS . v ào TS . ra : Tố c ñ ộ m òn , m m C ác th ôn g số tín h to án t, ph Y 11 Y 12 Y 13 S S* S V m ax V m in Y m ax Y m in D tu yệ tñ D tư ơn gñ Y d Y tb Y t 1 0 63 . 59 63 . 55 63 . 4 0. 10 01 67 0. 01 00 33 0. 76 53 92 1. 13 14 49 K . Lo ại K . Lo ại 0. 24 88 48 0. 00 39 18 63 . 26 63 . 51 3 63 . 7 2 10 62 . 6 62 . 55 62 . 41 0. 09 84 89 0. 00 97 0. 81 22 77 1. 11 68 81 K . Lo ại K . Lo ại 0. 24 46 79 0. 00 39 14 62 . 28 62 . 52 62 . 7 3 20 62 . 22 62 . 3 62 . 29 0. 04 35 89 0. 00 19 0. 68 82 47 1. 14 70 79 K . Lo ại K . Lo ại 0. 10 82 9 0. 00 17 39 62 . 16 62 . 27 62 . 3 4 30 62 . 12 62 . 05 62 . 09 0. 03 51 19 0. 00 12 33 0. 94 91 58 1. 04 40 74 K . Lo ại K . Lo ại 0. 08 72 47 0. 00 14 05 62 62 . 08 7 62 . 1 5 40 61 . 66 61 . 69 61 . 71 0. 02 51 66 0. 00 06 33 0. 92 71 73 1. 05 96 26 K . Lo ại K . Lo ại 0. 06 25 21 0. 00 10 14 61 . 62 61 . 68 7 61 . 7 K ết qu ả ki ểm tr a : * ð ồn g n hấ t p hư ơn g sa i ( G tt = 0. 42 69 5 ): Ph ươ n g sa i ở cá c th í n gh iệ m LÀ ñồ n g n hấ t * ð án h gi á ản h hư ởn g củ a th ôn g số v ào (F tt= 44 0. 21 13 ): Ả n h hu ởn g củ a th ôn g số v ào ñế n th ôn g số ra LÀ ñá n g kể Y o = 62 . 41 53 33 Sx * Sx = 2. 06 89 93 3 Sc * Sc = 0. 00 47 86 Ph ụ lụ c 4. 2. 6. Sự th a y ñổ i k íc h th ư ớ c th eo th ời gi a n (V ị t rí II 3), m m Ch ỉ t iê u (B ản g): U (L o ại bỏ sa i s ố th ô)= 1. 41 2 t ( X ác ñị n h sa i s ố tư ơn g ñố i) = 4. 30 3 G (K iể m tr a ñồ n g n hấ t p hư ơn g sa i)= 0. 44 5 F (ð án h gi á ản g hư ởn g củ a TS v ào )= 3. 48 TT TS . v ào TS . ra : Tố c ñ ộ m òn , m m C ác th ôn g số tín h to án t, ph Y 11 Y 12 Y 13 S S* S V m ax V m in Y m ax Y m in D tu yệ tñ D tư ơn gñ Y d Y tb Y tr 1 0 63 . 45 63 . 56 63 . 58 0. 07 0. 00 49 0. 71 42 86 1. 14 28 57 K . Lo ại K . Lo ại 0. 17 39 04 0. 00 27 37 63 . 36 63 . 53 63 . 70 4 2 10 62 . 35 62 . 36 62 . 47 0. 06 65 83 0. 00 44 33 1. 15 14 4 0. 65 08 14 K . Lo ại K . Lo ại 0. 16 54 15 0. 00 26 51 62 . 23 62 . 39 3 62 . 55 9 3 20 62 . 23 62 . 25 62 . 32 0. 04 72 58 0. 00 22 33 1. 12 85 53 0. 77 58 8 K . Lo ại K . Lo ại 0. 11 74 05 0. 00 18 86 62 . 15 62 . 26 7 62 . 38 4 4 30 62 . 11 62 . 14 62 . 17 0. 03 0. 00 09 1 1 K . Lo ại K . Lo ại 0. 07 45 3 0. 00 11 99 62 . 07 62 . 14 62 . 21 5 5 40 61 . 63 61 . 61 61 . 58 0. 02 51 66 0. 00 06 33 0. 92 71 73 1. 05 96 26 K . Lo ại K . Lo ại 0. 06 25 21 0. 00 10 15 61 . 54 61 . 60 7 61 . 66 9 K ết qu ả ki ểm tr a : * ð ồn g n hấ t p hư ơn g sa i ( G tt = 0. 37 40 46 ): Ph ươ n g sa i ở cá c th í n gh iệ m LÀ ñồ n g n hấ t * ð án h gi á ản h hư ởn g củ a th ôn g số v ào (F tt= 85 7. 18 07 ): Ả n h hu ởn g củ a th ôn g số v ào ñế n th ôn g số ra LÀ ñá n g kể Y o = 62 . 38 73 33 Sx * Sx = 2. 24 58 13 3 Sc * Sc = 0. 00 26 2 ._.