Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV

NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC GÁ DAO CAO HƠN
TÂM ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI TIỆN CÔN
A STUDY THE EFFECT OF TOOL FIXING HIGH ABOVE CENTER ON SURFACE
QUALITY IN CONE TURNING
TS. Phạm Văn Bổng
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
[email protected]
TÓM TẮT
Chất lượng bề mặt chi tiết máy phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, trong đó có sự ảnh hưởng
của việc gá dao khi gia công trên máy cắt kim loại. Thông qua thực nghiệm và phân tích, bài
báo đề cập đến sự ảnh hưởng của việc gá dao cao hơn tâm đến chất lượng bề mặt chi tiết máy,
bao gồm độ nhám bề mặt và độ thẳng của đường sinh bề mặt chi tiết khi tiện chi tiết dạng côn
trên máy tiện. Khi gá dao cao hơn tâm, do đường tiếp xúc của dao và chi tiết gia công không
trùng với đường sinh chi tiết dẫn đến tạo ra bề mặt chi tiết dạng côn nhưng có đường sinh là
một đường phi tuyến, đồng thời do bề mặt gia công tiếp xúc với mặt sau của dao nên độ nhám
bề mặt bị ảnh hưởng, dao gá càng cao hơn tâm thì chiều cao nhấp nhô lớp bề mặt càng tăng.
Từ khóa: gá dao cao, nhám bề mặt, độ thẳng, đường sinh, tiện côn
ABSTRACT
Surface quality is affected by many factors such as the tool fixing on metal cutting
machine. Through the experimental and analysis, this paper deals with the influence of the
tool fixing high above center on surface quality part including roughness surface and
generatrix line straightness of cone turning part. When tool is fixed high above center, the
contact line between tool tip and cutting part is not coincidental with the generatrix line. Thus,
the surface turning part is cone with non-linear generatrix line and the roughness surface is
affected by the contact between the cutting part surface and end-relief tool surface. Tool
fixing is higher than the center, the roughness surface is higher.
Keywords: tool fixing high, roughness surface, straightness, generatrix line, cone
turning
1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Với

y = (L +x).tgα

Vậy

Rx =

Với

x = 0 ÷ l; α =φ/2

(1)

Như vậy, nếu đường chuyển dịch của dao bắt đầu cắt gọt có tọa độ gốc tại điểm giao
của hai đường sinh(đường1) thì đường sinh thực của chi tiết sẽ là một đường phi tuyến
(đường 2) trên hình 2. Phương trình biểu diễn đường sinh là phương trình (1).

1- Đường sinh lý thuyết; 2- Đường sinh thực

Hình 2. Đường sinh chi tiết khi gá dao cao hơn tâm
155


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
Lượng sai lệch ΔR = R 1 - R 2 chính là độ không thẳng lớn nhất của đường sinh

Với

R 1 = R 1t – R 1lt = R x(tại x =0) – R 1lt

0

N0

H
mm

Bảng 1. Kết quả đo độ nhám bề mặt
Kết quả đo nhám bề mặt Ra (µm)
Đối với thực nghiệm 1 Đối với thực nghiệm 2 Đối với thực nghiệm 3

1

0,25

0,58

0,6

0,61

2

0,5

0,62

0,67

0,71


6

1,5

0,71

0,87

0,99

7

1,75

0,72

0,9

130

8

2

0,83

0,94

1,43

R a = aH + b

R a =0,164H+0,4793

r=70,13%

Phi tuyến

R a = C.Har

R a =0,681 H0.1288

r= 58,5%

Bậc 3

R a =A.X3+ B.X2+ C.X+D

R a =0,27X3- 0,89X2+ 0,92X+
0.37

r= 92,42%

Tuyến tính

R a = aH + b

R a =0,2H+0,581

r=73,66%

Phi tuyến

R a = C.Har

R a =0,50896H-0.5274

r=19,07%

Bậc 3

R a =A.X3+ B.X2+ C.X+D

R a =-0,48X3+ 0,83X2- 0,053X+
0,61

r= 75,87%

Theo kết quả ta thấy rằng mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt và chiều cao gá dao cao
hơn tâm theo hàm bậc 3 có độ tin cậy cao nhất, theo hàm tuyến tính và phi tuyến có độ tin cậy
thấp. Vì vậy ta chọn mô hình toán biểu diễn mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt R a và chiều
cao H là: R a =A.X3+ B.X2+ C.X+D
2.2.2. Thực nghiệm và xử lý kết quả
2.2.2.1 Hệ thống thực nghiệm
* Mô hình thực nghiệm: Lựa chọn hệ thống thực nghiệm có mô hình như hình 4

Hình 4. Mô hình cắt thực nghiệm
* Máy dùng trong thực nghiệm: Quá trình thí nghiệm được thực hiện trên máy Tiện
CNC của hãng ECOCA do Đài Loan sản xuất có tốc độ quay trục chính lớn nhất 2000vg/phút,
công suất động cơ 3,7KW.
* Chế độ cắt khi cắt thực nghiệm: Tham khảo tài liệu [2] về lựa chọn chế độ cắt bán

H - Chiều cao gá cao hơn tâm máy Độ nhám bề mặt R a
(mm)
(µm)

1

80

0,1

0,5

0,25

2

80

0,1

0,5

0,50

3

80

0,1


0,5

1,50

7

80

0,1

0,5

1,75

8

80

0,1

0,5

2,00

2.2.2.2 Kết quả đo và xử lý số liệu thực nghiệm
* Kết quả đo
Tiến hành thực nghiệm với 8 thí nghiệm, đo độ nhám tại điểm giữa của chi tiết với 3 vị
trí đo khác nhau (cách nhau 1200) và lấy giá trị trung bình, ta được kết quả như sau (bảng 4).

158

1,06

2

80

0,1

0,5

0,50

1,17

3

80

0,1

0,5

0,75

1,35

4

80


1,45

7

80

0,1

0,5

1,75

1,58

8

80

0,1

0,5

2,00

1,63

* Xử lý kết quả thực nghiệm
Từ mô hình toán học: R a =A.X3+ B.X2+ C.X+D, đặt Y = Ra, khi đó ta có phương trình:
Y= A.X3+ B.X2+ C.X+D
Hệ phương trình xác định các hệ số A,B,C,D có dạng [6]:

(µm)

Xi5
(mm)

Xi6
(mm)

0,004

0,001

0,0003

0,125

0,063

0,031

0,0157

0,5625

0,422

0,316

0,237


1,5

1,45

2,25

3,375

5,063

7,594

11,391

1.7

1,75

1,58

3,0625

5,359

9,379

16,413

28,723


Tổng giá trị

∑ X Y =12,3075

N0

Xi
(mm)

1.1

0,25

1,06

0,0625

0,016

1.2

0,5

1,17

0,25

1.3

0,75

11,12 = 8 D + 9C + 12, 75 B + 20, 25 A


13,3075 =+
9 D 12, 75C + 20, 25 B + 34, 2656 A


 19, 441 = 12, 75 D + 20, 25C + 34, 2656 B + 60,328 A
31, 405 =20, 25 D + 34, 2656C + 60,328 B + 109,1221A
Giải hệ phương trình 4 ẩn ta được các hệ số:
A=0,181, B=-0,727,C=1,1479,D=0,7993
Thay vào ta được hàm hồi quy: R a = 0,181X3 – 0,727X2+ 1,1479X+0,7993

Tọa độ điểm thực nghiệm
Đường xây dựng lý thuyết

Hình 6. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa R a và H
* Đánh giá độ tin cậy của hàm hồi quy thực nghiệm
Độ tin cậy được đánh giá bằng công thức [6]:

σ y 2 − σ ,2 y
r=
σ y2
=
σ y2
Trong đó:

(

1 n

H
yi
yi ,
(mm/vòng) (mm) (mm)

(y − y )

(y − y )2

STT

V
(m/phút)

1.1

100

0,1

1

0,25

1,06

1,04

0,1089


1,35

1,32

0,0016

0,00049

1.4

100

0,1

1

1

1,42

1,40

0,0009

0,00035

1.5

100


0,00214

1.7

100

0,1

1

1,75

1,58

1,55

0,0361

0,0008

1.8

100

0,1

1

2


0, 262

* Kiểm tra sự tồn tại của các hệ số A,B,C,D trong phương trình hồi quy
Sự có nghĩa của hệ số hồi quy được kiểm định theo tiêu chuẩn Student [6]:
ti =

bi
Sbj

Trong đó:
b i là hệ số thứ i trong phương trình hồi quy
S bi là độ lệch quân phương của hệ số thứ i,N: số lượng thí nghiêm
Mà ta có:

Sbj =

Sth
N

S th là phương sai tái hiện được tính theo công thức:
S 2th =

1
N

N

∑S

2


i

i


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
Bảng 7. Kết quả các giá trị theo bảng
STT

yi

Xj

1
N

∑( X
N

i

−X

)

2

1


0.002

1.5

1,25

1,46

0.002

1.6

1,5

1,45

0.017

1.7

1,75

1,58

0.048

1.8

2


(0, 096 + 0, 049 + 0, 017 + 0, 002 + 0, 002 + 0, 017 + 0, 048 + 0, 095)= 0,041
8

Sth
=
N

0, 041
= 0, 071
8

Thay vào ta được biểu thức: ti =

bi
Sbj

=
t0

b0
D 0, 7993
b1
C 1,1479
= =
= 11, 26 :=
t1 =
=
= 16,167
0, 071
Sbj Sbj

1mm thì mối quan hệ giữa H và R a được xác định bằng công thức:
R a = 0,181X3 – 0,727X2+ 1,1479X+0,7993
162


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Quang Châu (dịch), Kỹ thuật tiện, NXB CNKT,1981.
[2] Trần Văn Địch (chủ biên), Công nghệ chế tạo máy, NXB KHKT, 2008.
[3] Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Túy, Nguyên lý gia công vật liệu, NXB Khoa học
và Kỹ thuật Hà Nôi, 2008.
[4] Trần Đức Quý và các tác giả, Giáo trình công nghệ chế tạo máy, NXB Giáo dục, 2011.
[5] Hoàng Phương, MATLAP giải trình đồ họa, NXB trẻ, TP Hồ Chí Minh, 2000.
[6] Nguyễn Doãn Ý, Quy Hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2003.

163