Tóm tắt Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của ma sát trong xylanh – piston khí đến sai lệch vị trí của ổ cấp dao trên máy CNC trong điều kiện nhiệt ẩm Việt Nam

1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Máy công cụ CNC là hệ thống thiết bị cơ điện tử hiện đại, ngày càng được sử dụng phổ biến trong ngành cơ khí chế tạo. Hệ thống thay dao tự động là mô đun quyết định mức độ tự động và linh hoạt của máy CNC. Với các máy phay CNC cỡ trung, chuyển động đưa ổ cấp dao vào vùng thay dao thường sử dụng cụm xylanh – piston khí nén (XLPTKN). Trong quá trình thay dao tự động cần phải đảm bảo độ đồng tâm của đường tâm gá dao được thay với đường tâm trục chính. Sai lệch vị trí của XLPTKN trong chuyển động cấp dao là một trong các nguyên nhân gây mòn va đập lỗ côn trục chính máy công cụ CNC, làm giảm độ chính xác gia công của máy. Trong quá trình làm việc XLPTKN luôn tồn tại lực ma sát trượt (chiếm khoảng 10% - 15% lực truyền động), cản trở chuyển động, gây khó khăn cho việc điều khiển chính xác vị trí và ổn định tốc độ của XLPTKN. Đặc tính ma sát trong XLPTKN phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Áp suất p, tốc độ dịch chuyển v, chất lượng bề mặt, vật liệu, môi trường Việc xác định chính xác đặc tính ma sát trượt trong chuyển động tương đối là rất phức tạp, thường phải tiến hành qua các thực nghiệm. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về đặc tính ma sát trong XLPTKN, nhưng chủ yếu tập trung nghiên cứu vào một số yếu tố ảnh hưởng như: Áp suất p, tốc độ dịch chuyển v, chất bôi trơn, vật liệu gioăng làm kín đến lực ma sát trong XLPTKN. Trên thực tế sử dụng, bên cạnh các yếu tố trên thì yếu tố môi trường cũng có ảnh hưởng đáng kể, đặc biệt là trong môi trường khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa như Việt Nam. Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, với độ ẩm tương đối của không khí khá cao, trung bình hàng năm trên 80%. Gioăng xy lanh – cần piston luôn làm việc trong điều kiện ma sát trượt và chịu ảnh hưởng trực tiếp của môi trường không khí. Do đó, đặc tính ma sát trong XLPTKN cũng có những thay đổi nhất định phụ thuộc vào sự thay đổi của nhiệt ẩm không khí biến đổi và ảnh hưởng đến điều khiển chính xác vị trí và ổn định tốc độ của XLPTKN. Hiện nay, ở Việt Nam vấn đề nghiên cứu đặc tính ma sát của XLPTKN trong điều kiện nhiệt ẩm chưa được nghiên cứu đầy đủ. Chính vì vậy, đề tài luận án đã chọn hướng nghiên cứu là “Nghiên 2 cứu ảnh hƣởng của ma sát trong XLPTKN đến sai lệch vị trí của ổ cấp dao trên máy CNC trong điều kiện nhiệt ẩm Việt Nam”. 2. Mục đích nghiên cứu của luận án Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm tương đối với đặc trưng nhiệt ẩm Việt Nam đến đặc tính ma sát của XLPTKN, được sử dụng trong ổ cấp dao tự động của máy phay CNC cỡ trung. Xây dựng mối quan hệ phụ thuộc giữa đặc tính ma sát của XLPTKN vào tốc độ dịch chuyển với hai thông số nhiệt độ và độ ẩm tương đối biến thiên có đặc trưng khí hậu Việt Nam. Xác định sai lệch vị trí dừng của ổ cấp dao máy phay CNC cỡ trung trong quá trình thay dao tự động khi XLPTKN chịu tác động của nhiệt ẩm môi trường Việt Nam. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu XLPTKN một đầu cần tác động kép có mã hiệu TGC50X150 –S, theo ISO 9001 -2008. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng của đặc trưng khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa Việt Nam với 2 thông số cơ bản là nhiệt độ và độ ẩm tương đối, đến đặc tính ma sát của XLPTKN trong vùng tốc độ dịch chuyển 5 ÷ 100mm/s. Nhiệt độ và độ ẩm tương đối được xác định theo giới hạn đặc trưng của khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa Việt Nam, nhiệt độ trong khoảng 150C ÷ 500C, độ ẩm tương đối không khí trong khoảng 51% ÷ 99%. Các nghiên cứu về sai lệch vị trí của ổ cấp dao máy phay CNC được thực hiện trong điều kiện áp suất khí quyển, có kiểm chứng với điều kiện áp suất làm việc thực tế trong vùng tốc độ làm việc của ổ cấp dao từ 30 ÷ 100mm/s. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiến của đề tài Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu về đặc tính ma sát của XLPTKN sử dụng trên ổ cấp dao máy phay CNC trong điều kiện đặc trưng khí hậu nhiệt ẩm Việt Nam sẽ bổ sung vào các công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của môi trường đến đặc tính ma sát XLPTKN nói chung. Xác định được sự phụ thuộc rõ rệt của đặc tính ma sát vào hai thông số khí hậu là nhiệt độ và độ ẩm tương đối khi tốc độ dịch chuyển thay đổi. 3 Đặc tính ma sát của XLPTKN trong điều kiện nhiệt ẩm Việt Nam là cơ sở để tính toán và điều khiển chính xác vị trí cũng như ổn định tốc độ của XLPTKN, được dùng trong các thiết bị cơ điện tử nói chung và ổ cấp dao tự động máy công cụ CNC nói riêng. Xác định được nguyên nhân chủ yếu gây mòn lỗ côn trục chính máy phay CNC với ổ cấp dao tự hành là do sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao Ý nghĩa thực tiễn Đề tài có tính thực tiễn và thời sự cao do các máy CNC hiện nay sử dụng ở Việt Nam phần lớn đều nhập từ các nước có nền công nghiệp tiên tiến và khí hậu ôn đới. Tại Việt Nam, trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, có độ ẩm cao và biên độ thay đổi lớn sẽ ảnh hưởng đến sai lệch vị trí của XLPTKN trong hệ thống cấp dao tự động máy phay CNC, làm tăng mòn va đập của lỗ côn trục chính máy phay CNC. Kết quả nghiên cứu sẽ là tiền đề cho các nghiên cứu dự báo mòn lỗ côn trục chính máy công cụ CNC trong điều kiện Việt Nam để có kế hoạch bảo dưỡng sửa chữa và thay thế phù hợp. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các lý thuyết về ma sát, các yếu tố ảnh hưởng đến ma sát, trong đó tập trung vào ma sát trượt trong XLPTKN. Từ đó xác định các thông số thực nghiệm và làm cơ sở cho nghiên cứu thiết kế hệ thống đo, phương pháp đo, thiết kế nguyên lý làm việc cho hệ thống thiết bị thí nghiệm cũng như tính toán các sai lệch vị trí của ổ cấp dao trong máy phay CNC khi dùng XLPTKN. Nghiên cứu thực nghiệm: Thiết kế chế tạo và tích hợp hệ thống thiết bị khảo sát đặc tính ma sát của XLPTKN trong điều kiện nhiệt ẩm thay đổi. Tổ chức thực nghiệm và xử lý kết quả khảo sát đặc tính ma sát XLPTKN khi làm việc ở các điều kiện môi trường nhiệt ẩm, tương ứng với tốc độ dịch chuyển khác nhau. 6. Nội dung luận án Nội dung chính của luận án bao gồm: Chƣơng 1: Nghiên cứu tổng quan về ma sát xylanh – piston khí nén dùng cho ổ cấp dao máy phay CNC. Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết về ma sát trong xylanh – piston khí nén 4 Chƣơng 3: Phương pháp, hệ thống thiết bị thực nghiệm khảo đặc tính sát ma sát trong xylanh – piston khí nén. Chƣơng 4: Kết quả thực nghiệm và đánh giá 7. Các kết quả mới Luận án đã xác định đặc tính ma sát trong XLPTKN khi tốc độ dịch chuyển thay đổi trong điều kiện nhiệt ẩm Việt Nam cũng có dạng đường cong Stribeck. Thực nghiệm cho thấy ảnh hưởng của nhiệt ẩm đến đặc tính ma sát trong XLPTKN là rõ rệt. Ở các tốc độ khác nhau lực ma sát tĩnh thay đổi trong khoảng 30% ÷ 50%, lực ma sát động thay đổi trong khoảng 36 ÷ 65% khi nhiệt ẩm biên thiên trong vùng khảo sát. Trên cơ sở thiết lập mô hình toán học cho chuyển động của ổ cấp dao máy phay CNC tích hợp XLPTKN, xác định được sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao tự động khi chịu tác động của yếu tố nhiệt ẩm của môi trường thay đổi. Kết quả nghiên cứu có thể làm cơ sở cho các nghiên cứu về mòn va đập lỗ côn trục chính máy công cụ CNC. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MA SÁT CỦA XYLANH PISTON KHÍ NÉN DÙNG CHO Ổ CẤP DAO MÁY PHAY CNC 1.1 Ổ cấp dao máy phay CNC và các hƣ hỏng lỗ côn trục chính 1.1.1 Ổ cấp dao máy phay CNC 1.1.2 Một số hƣ hỏng liên quan đến quá trình thay dao tự động trên máy CNC Yêu cầu cơ bản khi thay dao tự động trên máy phay CNC là phải đảm bảo độ đồng tâm giữa trục chính và đường tâm trục gá dao, nhằm hạn chế va đập giữa chuôi dao và lỗ côn trục chính. Trên thực tế, trong quá trình thay dao không tránh khỏi hiện tượng va đập, do đó gây ra hiện tượng mòn lỗ côn trục chính và chuôi dao như hình 1.7 Hình 1.7Một số dạng hỏng lỗ côn trục chính và bề mặt chuôi dao 5 1.1.2.1 Một số nguyên nhân hư hỏng lỗ côn trục chính Va đập hoặc sự cố; Bụi, phoi cắt; Hệ thống thay dao tự động- Automatic tool change (ATC); Thay đổi dụng cụ cắt bằng tay 1.1.2.2 Ki m tra m n của phần miệng lỗ côn trục chính Lỗ côn trục chính mòn có thể gây ra các ảnh hưởng tiêu cực đến độ chính xác gá lắp của chuôi gá dao và giảm chất lượng của quá trình cắt gọt cũng như năng suất cắt gọt. Tình trạng này thường được gọi là loe lỗ côn trục chính 1.1.2.3 Đánh giá m n của chuôi côn Đánh giá mòn chuôi côn của dao bằng phương pháp đánh giá độ sai lệch T.I.R. (Total indicator run out- Tổng sai lệch) là đo sai lệch của dụng cụ cắt khi lắp ghép với chuôi gá dao. 1.1.2.4 M n chuôi côn của gá dao Bề mặt côn bị mòn sẽ dẫn tới sự không đồng tâm khi lắp chuôi dao, chuôi gá dao vào lỗ côn trục chính. Hiện tượng này được gọi là lệch tâm hoặc đảo hướng kính của dụng cụ cắt, nguyên nhân aanhr hưởng đến chất lượng bề mặt khi gia công Một trong những nguyên nhân chính của việc hỏng lỗ côn trục chính và chuôi gá dao là do sự không đồng tâm trong quá trình thay dao trong đó có nguyên nhân sai lệch vị trí dừng của cơ cấu đưa ổ cấp dao vào vùng thay dao. Đối với ổ cấp dao tự hành dùng hệ thống XLPTKN để đưa ổ cấp dao về vị trí thay dao như trên máy CNC V30 việc dừng đúng vị trí để đảm bảo độ đồng tâm giữa lỗ côn trụcchính và chuôi côn của dao hay gá dao là yêu cầu quan trọng. 1.2 Vai tr và đặc đi m của xylanh – piston khí nén 1.3 Cấu tạo xylanh – piston khí nén 1.4 Phân loại xylanh – piston khí nén Các loại XLPTKN thường sử dụng phận loại theo chức năng 1.5 Đặc tính làm việc của xylanh – piston khí nén 1.6 Đặc đi m môi trƣờng làm việc của các máy công cụ CNC Môi trường làm việc máy CNC trên thê giới và Việt Nam có sự khác biệt: Máy CNC trên thế giới đặt trong môi trường có nhiệt độ và Hình 1.10:Sự phụ thuộc tuổi thọ dao theo tổng sai lệch TIR 6 độ ẩm ổn định, ít biến đổi (T =0 ÷ 35 ℃,RH < 75%),tránh môi trường bụi bẩn và khí ăn mòn. Máy CNC ở Việt Nam được bố trí trong nhà xưởng thông thoáng với môi trường khí quyển. Khí hậu Việt Nam có sự biến đổi nhiệt độ, độ ẩm tương đối lớn nên có ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy và giảm độ chính xác khi gia công. 1.7 Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc về đặc tính ma sát của xylanh – piston khí nén dùng cho máy CNC. Ma sát trong XLPTKN thực chất là ma sát trượt giữa gioăng piston – thành xylanh và gioăng - cần piston [19, 22,30, ,31, 32,50, 53, 56, 58]. T.Raparelli [58] đã chỉ ra rằng cùng điều kiện áp suất, lực ma sát tăng theo hàm mũ, lực ma sát trong XLPTKN giảm khi piston được bôi trơn. Lực ma sát khác nhau ở các điều kiện áp suất và tốc độ dịch chuyển khác nhau. M. GAWLIŃSKI [50] chỉ ra rằng mòn của gioăng phụ thuộc vào áp lực tiếp xúc và độ nhám bề mặt, mòn ổn định trên toàn bộ chu vi gioăng khi bán kính trung bình nhấp nhô nằm trong khoảng ̅ . Bashir M. Y. Nouri [19,22] đã tiến hành mô hình hóa hệ thống điều khiển vô cấp vị trí sử dụng xy lanh khí nén có kể đến ma sát trong xy lanh khí nén. Trong đó ma sát và dòng chảy khí nén là 2 thông số phi tuyến mạnh nhất của hệ thống được mô phỏng với 2 chế độ tiếp xúc ma sát cơ bản: dịch chuyển ban đầu và trượt hoàn toàn. G. Belforte [30] đã đưa ra thiết bị đo lực ma sát của XLPTKN, chuyển động của XLPTKN được điều khiển bằng XLTL trong điều kiện vận tốc, áp suất và đường kính xylanh thay đổi. Thử nghiệm cho thấy lực ma sát thay đổi tùy theo vị trí của xylanh đối với các xylanh cùng thông số và lực ma sát tăng khi vận tốc tăng và áp suất tăng. Chang – Ho [32] đã bổ sung phụ gia nano oxit đồng (CuO) và phụ gia oxit Titan TiO2 vào dầu bôi trơn để giảm ma sát trong xy lanh khí nén, cả ma sát tĩnh và ma sát động. Chang – Ho [31] đã đề xuất hệ thống đo ma sát tổng cộng trong xy lanh ở 2 trạng thái tiếp xúc: Có chất bôi trơn và không có chất bôi trơn trong dải tốc độ 5mm/s ÷ 200mm/s. Kết quả thực nghiệm cho thấy đặc tính ma sát tĩnh và động tuân theo quy luật đường cong Stribeck,khi được bôi trơn bằng mỡ, lực ma sát đã giảm rõ rêt. Xuan Bo Tran, Hideki Yanada [55] đã đưa ra mô hình thực nghiệm và mô phỏng hành vi ma sát của XLPTKN bằng cách sử 7 dụng mô hình LuGre sửa đổi mới cho thấy rằng có hiện tượng trễ ở tốc độ thấp, ở tốc độ cao lực ma sát thay đổi tuyến tính theo vận tốc. Các tài liệu [24, 25, 26, 45, 47,48, 49, 51, 52] cho thấy ma sát các cặp vật liệu có chuyển động tương đối với nhau tăng lên khi độ ẩm tương đối giảm. Các nghiên cứu trên đây chủ yếu nghiên cứu đặc tính của ma sát trong XLPTKN với các yếu tố: p,v, chất bôi trơnnghiên cứu ảnh hưởng của môi trường còn ít được đề cập đến và chủ yếu nghiên cứu trong vùng khí hậu ôn đới. 1.8 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc. Công trình [10] nghiên cứu đo lực ma sát trong piston xy lanh khí nén theo nguyên lý dao động để xác định lực ma sát trong piston xy lanh khí nén. Trần Xuân Bộ [17] nghiên cứu khảo sát ma sát trong XLPTKN ở giai đoạn dịch chuyển ban đầu trong điều kiện áp suất khác nhau cho thấy chuyển động của piston trong giai đoạn dịch chuyển ban đầu là phi tuyến, áp lực có ảnh hưởng đến kích thước vòng trễ. Công trình [3,11] nghiên cứu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới ẩm Việt nam đến mòn cặp vật liệu, chỉ ra ảnh hưởng mạnh mẽ của phức hợp nhiệt ẩm đến mòn của cặp ma sát. Cho đến nay chưa có công trình nào ở Việt Nam nghiên cứu về ảnh hưởng của ma sát đến vị trí của XLPTKN dùng cho ổ cấp cấpmáy phay CNC trong điều kiện nhiệt ẩm Việt nam. Vì vậy, tác giả chọn đề tài nghiên cứu là phù hợp có tính thời sự và khoa học. KẾT LUẬN CHƢƠNG I XLPTKN được sử dụng phổ biến trong công nghiệp nói chung và máy công cụ CNC nói riêng, chất lượng chuyển động của XLPTKN quyết định đến chất lượng của cả hệ thống. Hiện nay, XLPTKN dùng trong các hệ thống cơ điện tử nói chung và ổ cấp dao máy phay CNC nói riêng tại Việt Nam thường được nhập khẩu từ nước ngoài Phần lớn các nghiên cứu tập trung vào khảo sát đặc tính XLPTKN trong các điều kiện như: Áp suất p, tốc độ v, chất bôi trơn, vật liệu gioăng...còn ảnh hưởng của môi trường làm việc (yếu tố nhiệt độ, độ ẩm tương đối) đến đặc tính ma sát XLPTKN ít được đề cập đến. Các nghiên cứu về độ đảo hướng kính của dụng cụ cắt trong máy phay CNC cho thấy có sự liện hệ giữa sai lệch vị trí dừng của ổ 8 cấp dao tự động với hư hỏng lỗ côn trục chính máy phay. Vì vậy, việc nghiên cứu sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao trong điều kiện nhiệt ẩm cũng chính là nghiên cứu về đặc tính ma sát và vị trí dừng của XLPTKN Luận án sẽ tập trung nghiên cứu vào ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới ẩm Việt Nam với hai thông số đặc trưng là nhiệt độ: 150C ÷ 50 0C và độ ẩm tương đối 51% ÷ 99% đến đặc tính ma sát của XLPTKN trong các vùng tốc độ dịch chuyển phù hợp với thiết bị công nghiệp và ổ cấp dao máy CNC. Trên cơ sở đặc tính ma sát XLPTKN xác định từ thực nghiệm, đưa ra mô hình tính toán khảo sát sai lệch về độ đồng tâm giữa lỗ côn trục chính và đường tâm của gá dao khi thay dao. CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MA SÁT CỦA XYLANH – PISTON KHÍ NÉN 2.1 Tổng quan về ma sát 2.1.1 Một số khái niệm chung về ma ma sát Lực ma sát trượt có xu hướng chống lại (cản trở) chuyển động theo phương tiếp tuyến trên vật thể tiếp xúc ma sát. Đồ thị nguyên tắcbiến thiên lực ma sát theo dịch chuyển biểu diễn trên hình 2.1 gồm 3 giai đoạn Giai đoạn 1: Giai đoạn dịch chuyển ban đầu OA, lực ma sát Fms tăng từ 0÷ Fmst (giai đoạn khởi động). Giai đoạn 2: Giai đoạn gián đoạn AA’, lực ma sát giảm đột ngột từ Fmst xuống giá trị Fmsd. Giai đoạn 3: Giai đoạn ổn định A’B với giá trị lực ma sát Fmsd. 2.1.2 Đặc đi m tiếp xúc ma sát của cặp ma sát trƣợt 2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến cặp ma sát trƣợt Các yếu tố ảnh hưởng đến ma sát trượt: Vận tốc trượt, áp suất pháp tuyến, chất bôi trơn, nhiệt đô, độ ẩm. 2.3. Các lý thuyết tính ma sát cặp vật liệu 2.3.1. Công thức tính hệ số ma sát theo thực nghiệm 2.3.2 Lý thuyết cơ phân tử Hình 2.1Đồ thị nguyên tắc biến thiên lực ma sát theo dịch chuyển 9 Lý thuyết ma sát cơ phân tử do viện sỹ Kragelsky [4] xây dựng đã cho cách giải thích phù hợp nhất về tương tác giữa các vật thể rắn tại điểm tiếp xúc ma sát. 2.3.2.1 Đối với đơn tiếp xúc 2.3.2.2 Đối với đa tiếp xúc Hệ số ma sát tổng quát được tính theo công thức   1 2 12 1 2 1 2 1 2 1 1 2 1 2 1 2 2 1 0 1 2 2 0,19. . . 2 . . dh T cvf c f K P k k P                                               (2.15) 2.4Tính lực ma sát của xylanh – piston khí nén 2.4.1 Ma sát gioăng và xylanh – piston khí nén Fleisher [29] đã đưa ra công thức kinh nghiệm xác định lực ma sát động và lực ma sát tĩnh như sau: Lực ma sát tĩnh Fmst 0,67.mstF D (2.21) Lực ma sát động Fmsđ 0,4.msdF D (2.22) Trong đó: D: đường kính piston (mm) Một số nhà sản xuất xác định hiệu suất của xylanh bằng công thức kinh nghiệm[54] . rod piston F p A   (2.23) Trong đó: Frod - Lực tác dụng cần piston p - áp suất làm việc Apiston - Diện tích piston Giá trị  nằm trong khoảng 0.85 -0.9; giá trị  có thể nhỏ đối với các xylanh có đường kính rất nhỏ hoặc rất lớn. Thông thường hiệu suất xylanh là một hàm của áp suất 2.4.2Tính hệ số ma sát của xylanh – piston khí nén thực nghiệm 2.4.2.1Tính hệ số ma sát của cao gioăng – xylanh –pistonkhis nén Tính hệ số ma sát theo công thức (2.19) cho trường hợp bề mặt ma sát đã gia công tinh có độ nhẵn cao và tiếp xúc đàn hồi vó  =2 0 0.597Tf        2.4.2.2 Đặc tính ma sát của XLPTKN Sử dụng công thức kinh nghiệm (2.21), (2.22) tính lực ma sát cho XLPTKN 10 0,67. 0,67.50 33,5( )mstF D N   0,4. 0,4.50 20( )msdF D N   Trong công thức này chưa kể đến yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính ma sát trong XLPTKN trong thực tế, chỉ dựa vào đường kính pitson, do đó kết quả chỉ mang tính định hướng sử dụng KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 Trên cơ sở các nghiên cứu về ma sát với các yếu tố ảnh hưởng cũng như các mô hình tính hệ số ma sát từ đơn tiếp xúc đến đa tiếp xúc cho điều kiện tiếp xúc dẻo, tiếp xúc đàn hồi, lý thuyết ma sát cơ phân tử đã đưa ra công thức tính hệ số ma sát cho các cặp vật liệu khác nhau. Theo lý thuyết ma sát cơ phân tử cần phải xác định một số hệ số theo các điều kiện thực nghiệm cụ thể. Vì vậy, hệ số ma sát xác định được chỉ có tính định hướng sử dụng vật liệu trong thực tế. Hiện nay, tính lực ma sát trong XLPTKN vẫn sử dụng các công thức được xác định từ thực nghiệm và phụ thuộc chủ yếu vào đường kính piston. Do đó, lực ma sát trong XLPTKN tính được có tính định hướng cho việc lựa chọn XLPTKN và độ chính xác chưa cao bởi tính đa dạng về kích thước và phong phú về kết cấu cũng như điều kiện làm việc phức tạp. Chính vì vậy, việc xác định chính xác lực ma sát cho XLPTKN vẫn cần phải thông qua các thực nghiệm cụ thể. Đặc biệt, XLPTKN làm việc trong điều kiện khí hậu Việt Nam, cần phải thông qua thực nghiệm về ảnh hưởng của nhiệt ẩm để xác định đặc tính ma sát. Kết quả thu được từ thực nghiệm nhiệt ẩm sẽ được đưa vào các mô hình chuyển động của ổ cấp dao khi vào thay dao trong máy phay CNC, nhằm xác định sai lệch vị trí dừng. CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH MA SÁT TRONG XYLANH – PISTON KHÍ NÉN 3.1 Mục đích thí nghiệm Khảo sát đặc tính ma sát của XLPTKN trong điều kiện nhiệt ẩm Việt Nam, tìm ra sự phụ thuộc của lực ma sát vào yếu tố nhiệt độ, độ ẩm tương đối của môi trường trong vùng tốc độ khảo sát, trên cơ sở đó xác định sai lệch vị trí trong quá trình làm việc của XLPTKN. 3.2 Phương pháp đo lực ma sát Cân bằng lực cần đo với một lực đối kháng, kết nối với hệ thống hiện thị sao cho lực tổng cộng và momen tổng của chúng bằng không. Hiện nay, thường dùng cảm biến lực để xác định lực cần đo. 11 3.3 Thiết kế thiết bị thí nghiệm 3.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu thực nghiệm XLPTKNcó mã hiệu: TGC50x150-S, theo ISO 9001-2008 có thông số như sau: D = 50mm, d = 20mm, h =150mm. 3.3.2 Thiết bị thực nghiệm đo ma sát trong XLPTKN 3.3.2.1 Thiết bị tạo môi trường nhiệt ẩm BKNA1 - Nhiệt độ điều khiên: 10 ÷ 500C ± 10C. - Độ ẩm tương đối : 50 ÷ 99% ± 2%. - Kích thước của tủ: 600x500x400mm. - Dùng cảm biến nhiệt ẩm SHT11 để nhận biết nhiệt độ và độ ẩm. - Hệ thống quạt để lưu thông khí trong tủ. - Chức năng điều khiển: Tăng nhiệt độ thông qua bộ phận gia nhiệt, giảm nhiệt thông qua giàn lạnh, tăng độ ẩm thông qua thiết bị phun ẩm,giảm ẩm thông qua giàn lạnh. 3.3.2.2 Thiết bị khảo sát ma sát của XLPTKN Hệ dẫn động Hình 3.7Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn động cho XLPTKN của thiết bị thực nghiệm. Hệ thống đo: Hệ thống 2 thành phần chính là cảm biến đo lực và thước đo dịch chuyển thẳng được kết nối với máy tính thông qua bộ XLSL. Các thông số cơ bản của các phần tử đo như sau: Cảm biến đo lực: LOADCELL GSL- 301A, tải trọng 5kG và 100 kG, độ chính xác 0,02%FS; Thước đo thẳng: DTH –A, độ chính xác ± 0.1% RO, 100mmcủa hãng Kyowa Phần mềm xử lý số liệu: Toàn bộ quá trình xử lý số liệu thực nghiệm từ xây dựng chương trình đo, thu thập, xử lý số liệu, đọc lại số liệu và hiển thị kết quả trên màn hình được thực hiện trên phần mềm Dasylab 11.0. Giao diện màn hình hiển thị kết quả thực nghiệm trên màn hình máy tính hình 3.11 bao gồm các thông tin như sau: 1- Đồ thị lực theo thời gian; 12 2- Đồ thị hành trình theo thời gian; 3- Đồ thị lực theo hành trình; 4- Hiện thi giá trị đo tại vị trí mà con trỏ Y1, Y2 trỏ đến; Giá trị Max – là giá trị lực ma sát tĩnh Fmst Giá trị RMS – là giá trị lực ma sát động Fmsd Giá trị dt – thời gian dịch chuyển (thời gian dịch chuyển ban đầu tt, thời gian đạt trạng thái ổn định tđ) Hình 3.11: Màn hình hiển thị kết quả đo Tổ hợp thiết bị thực nghiệm Hình 3.12 mô tả sơ đồ nguyên lý tổng thể của thiết bị thực nghiệm khảo sát đặc tính ma sát của XLPTKN. Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thiết bị khảo sát đặc tính ma sát của XLPTKN 13 3.4 Quy hoạch và tổ chức thực nghiệm 3.4.1 Xác định các thông số thực nghiệm. Trong thực nghiệm của nghiên cứu, số biến đầu vào đặc trưng cho khí hậu nhiệt đới Việt Nam là nhiệt độ, độ ẩm tương đối.Thực hiện quy hoạch thực nghiệm (QHTN) toàn phần dạng 2k theo [6,7] cho từng tốc độ khảo sát. Lực ma sát được xác định theo 2 thông số ảnh hưởng chính nhiệt độ và độ ẩm tương đối ở từng tốc độ dịch chuyển là hàm hồi quy có dạng như sau: 0 1 2 12 . . .F b b T b RH b T RH ms     Mã hóa các biến T, RH, được 2 biến mới x1, x2 tương ứng bảng sau: Sau khi tìm ra hàm hồi quy cần kiểm tra mức có nghĩa của các hệ số theo tiêu chuẩn Student để loại bỏ những hệ số không có nghĩa. Kiểm tra tính tương hợp của phương trình với thực nghiệm. Nếu phương trình không tương hợp tiến hành hồi quy bậc 2 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 Luận án đưa ra được bộ thông số thí nghiêm với hai yếu tố cơ bản là nhiệt độ T (150C ÷ 500C) và độ ẩm tương đối RH (51% ÷ 99%) – là giới hạn đặc trưng của khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa của Việt Nam Thiết kế chế tạo thiết bị thí nghiệm khảo sát ma sát của XLPTKN BKMS2014 tích hợp với thiết bị tạo nhiệt ẩm BKNA01 - 2014, thiết bị làm việc đảm bảo yêu cầu đề ra. Phần mềm điều khiển thiết bị và xử lý số liệu đo được xây dựng trên nền tảng Dasylab 11.0 đã cho phép hiển thị toàn bộ các đặc tính ma sát của XLPTKN ở các tốc độ khác nhau. Qua phân tích các kết quả nghiên cứu đã công bố thấy rằng cần định hướng quy hoạch phi tuyến bậc 2 cho thực nghiệm khảo sát đặc tính ma sát cho XLPTKN ở các tốc độ khảo sát 30 ÷ 100mm/s. 14 .CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 4.1 Thực nghiệm xác định ảnh hƣởng vận tốc dịch chuy n đến ma sát trong xylanh – piston khí nén. Tổng hợp kết quả khảo sát lực ma sát ở các tốc độ dịch chuyển như trong bảng 4.1 Bảng 4.1 Lực ma sát trong XLPTKN theo tốc độ dịch chuyển thực nghiệm Từ số liệu thực nghiện xây dựng được mối quan hệ giữa lực ma sát và tốc độ dịch chuyển của XLPTKN có dạng đường cong Stribeck và được mô tả bởi hàm toán học như sau: bv dv ms F ae ce= + Lực ma sát tĩnh và động tại vùng tốc độ rất thấp có giá trị lớn, có xu hướng giảm khi tăng tốc độ dịch chuyển từ v= 5 ÷ 30mm/s, đạt giá trị thấp nhất tại v = 25 ÷ 35 mm/s và tăng khi tốc độ dịch chuyển tăng từ v = 35mm/s ÷ 100mm/s. 4.2 Thực nghiệm ảnh hƣởng của độ ẩm tƣơng đối đến lực ma sát trong xylanh – piston khí nén. Tổng hợp kết quả khảo sát lực ma sát tương ứng với các tốc độ dịch chuyển trong điều kiện độ ẩm khác nhau như trong bảng 4.2 15 Bảng 4.2: Lực ma sát trong XLPTKN theo tốc độ dịch chuyển và độ ẩm thực nghiệm Từ số liệu thực nghiệm xây dựng xây dựng mối quan hệ giữa lực ma sát tĩnh Fmst, Fmsd và độ ẩm tương đối RH tại các tốc độ dịch chuyển khác nhau như trên hình 4.4 và hình 4.5 Hình 4.4 cho thấy lực ma sát tĩnh có xu hướng giảm khoảng từ 10 – 16% khi độ ẩm tương đối tăng từ 51% - 99% ở tất cả các tốc độ dịch chuyển tiến hành thực nghiệm.Hình 4.5 cho thấy lực ma sát động Fmsd cũng có xu hướng giảm khoảng 14 – 24% khi độ ẩm tương đối tăng từ 51% - 99% ở tất cả các tốc độ dịch chuyển tiến hành thực nghiệm Căn cứ vào các đồ thị trên cho thấy lực ma sát tĩnh và lực ma sát động đều chịu ảnh hưởng của độ ẩm tương đối, khi độ ẩm tương đối tăng thì ma sát giảm, nhưng ảnh hưởng của độ ẩm tương đối đến ma sát động lớn hơn ma sát tĩnh Từ bảng số liệu 4.2 xây dựng được đồ thị thể hiện mối quan hệ lực ma sát – tốc độ dịch chuyển ở các độ ẩm tương đối khác nhau 51%, 75%, 99% như trên hình 4.6 và 4.7 Căn cứ vào số liệu trong vùng biến thiên độ ẩm tương đối từ 51% ÷ 99% thì vùng có độ ẩm tương đối từ 75% ÷99 % có ảnh hưởng lớn hơn so với vùng có độ ẩm tương đối 51% ÷ 75%. Điều này có thể được giải thích do sự ngưng tụ màng ẩm trên bề mặt cần 16 piston, độ ẩm càng cao càng dễ tạo ra màng ẩm ngưng tụ trên bề mặt của cần piston do đặc tính ngưng tụ của hơi nước gần bão hòa. 4.3 Thực nghiệm ảnh hƣởng nhiệt độ đến lực ma sát của xylanh – piston khí nén Tổng hợp kết quả khảo sát lực ma sát tương ứng với các tốc độ dịch chuyển trong điều kiện nhiệt độ khác nhau như trong bảng 4.3 Bảng 4.3:Lực ma sát của XLPTKN theo tốc độ dịch chuyển và nhiệt độ thực nghiệm Từ bảng số liệu 4.3 xây dựng được đồ thị quan hệ lực ma sát (Fmst và Fmsđ) và nhiệt độ như hình 4.9 Đặc tính ma sát của XLPTKN ở các nhiệt độ 150C, 32.50C, 500C theo tốc độ dịch chuyển tuân theo dạng đường cong Stribeck. Khi 17 nhiệt độ tăng từ 150C÷500C lực ma sát có xu hướng giảm dần. Mặt khác, khi tăng nhiệt độ 150C ÷ 32.50C lực ma sát giảm nhiều hơn khi nhiêt độ tăng 32.50C ÷ 500C. 4.4 Quy hoạch thực nghiệm ảnh hƣởng của môi trƣờng nhiệt ẩm Việt nam đến đặc tính ma sát của xylanh – piston khí nén Tổng hợp kết quả khảo sát đặc tính sát ma sát tương ứng với các tốc dộ dịch chuyển trong điều kiện độ ẩm khác nhau như trong bảng 4.4 Bảng 4.4Tổng hợp các thông số đầu vào, đầu ra và kết quả tổ chức thực nghiệm 4.4.1 Xác định các hệ số của hàm hồi quy lực ma sát tĩnh a. Tốc độ dịch chuyển v = 30mm/s Sau khi thực hiện quy hoạch thực nghiệm trực giao bậc 2 có hàm hồi quy thực nghiệm ma sát tĩnh theo nhiệt độ và độ ẩm ở tốc độ dịch chuyển 30mm/s như sau Fmst(30mm/s) = 14.8901– 0.0827T + 0.1358RH– 0.0013RH 2 (4.11) 18 Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của ma sát tĩnh theo môi trường nhiệt ẩm Việt nam thể hiển trên hình 4.10 Hình 4.10:Đồ thị sự phụ thuộc lực ma sát tĩnh vào môi trường nhiệt ẩm với tốc độ dịch chuyển 30mm/s Hình 4.11: Đồ thị sự phụ thuộc lực ma sát tĩnh vào môi trường nhiệt ẩm với tốc độ dịch chuyển 50mm/s a. Tốc độ dịch chuyển 50mm/s Sau khi thực hiện quy hoạch thực nghiệm trực giao bậc 2 có hàm hồi quy thực nghiệm ma sát tĩnh theo nhiệt độ và độ ẩm ở tốc độ dịch chuyển 30mm/s như sau Ft(50mm/s) = 17.6463 – 0.0781T + 0.1002RH- 0.0010RH 2 (4.12) Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của ma sát tĩnh theo môi trường nhiệt ẩm Việt nam thể hiển trên hình 4.11 c. Tốc độ dịch chuyển tại v= 100mm/s Fmst(100mm/s) = 21.9854 – 0.0792T + 0.1245RH- 0.0012RH 2 (4.13) Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của ma sát tĩnh theo môi trường nhiệt ẩm Việt nam thể hiển trên hình 4.12 Nhận xét: Lực ma tĩnh của XLPTKN chịu ảnh hưởng rõ rệt của nhiệt độ và độẩm tương đối không khí. Căn cứ vào phương trình hồi quy thực nghiệm cho thấy lực ma sát tĩnh giảm khi T và RH tăng. Tuy nhiên mức độ giảm giảm theo độ ẩm nhiều hơn hơn theo nhiệt độ, điều này có thể giải thích do hiện tượng bôi trơn tới hạn xuất hiện trên bề mặt ma sát. Hiện tượng này phụ thuộc vào thay dổi chiều dày màng ẩm hình Hình 4.12: Đồ thị sự phụ thuộc lực ma sát tĩnh vào môi trường nhiệt ẩm với tốc độ dịch chuyển 100mm/s 19 Hình 4.15Đồ thị sự phụ thuộc lực ma sát động vào môi trường nhiệt ẩm với tốc độ dịch chuyển 100mm/s thành khi đọ ẩm tương đối của không khí biến thiên. Khi T và RH cao màng ẩm tạo bởi bôi trơn giới hạn lớn hơn T và RH thấp. 4.4.2 Xác định các hệ số của hàm hồi quy lực ma sát động a. Tốc độ dịch chuyển v = 30mm/s Sau khi thực hiện quy hoạch thực nghiệm trực giao bậc 2 có hàm hồi quy thực nghiệm ma sát động theo nhiệt độ và độ ẩm ở tốc độ dịch chuyển 30mm/s như sau Fmsd(30mm/s) = 10.7477 – 0.0594T+0.1478RH -0.0014RH 2 (4.16) b. Tốc độ dịch chuyển v = 50mm/s Hàm hồi quy thực nghiệm ma sát động theo nhiệt độ và độ ẩm ở tốc độ dịch chuyển 50mm/s như sau Fmsd(50mm/s) = 15.6835 – 0.08495Z1 + 0.0911Z2 – 0.001Z2 2 (4.17) b. Tốc độ dịch chuyển v = 100mm/s Hàm hồi quy thực nghiệm ma sát động theo nhiệt độ và độ ẩm ở tốc độ dịch chuyển 100mm/s như sau Fmsd(100mm/s) = 20.9437 – 0.0852Z1 + 0.110Z2- 0.0013Z2 2 (4.18) Từ đồ thị thấy lực ma sát động chịu ảnh hưởng rõ rệt bởi môi trường nhiệt ẩm Việt Nam. Ở vùng phức hợp (T = 150C, RH = 51%) lực ma sát có giá trị lớn nhất. Khi tăng Hình 4.13Đồ thị sự phụ thuộc lực ma sát động vào môi trường nhiệt ẩm với tốc độ dịch chuyển 30mm/s Hình 4.14Đồ thị sự phụ thuộc lực ma sát động vào môi trường nhiệt ẩm với tốc độ dịch chuyển 50mm/s 20 Hình 4.18Định lượng sai lệch vị trí và điều chỉnh của ổ cấp dao máy CNC nhiệt độ và độ ẩm tương đối lực ma sát có xu hướng giảm và đạt giá trị nhỏ nhất tại vùng (T = 500C, RH = 99%) 4.5Ảnh hƣởng của lực ma sát đến vị trí của XLPTKN trong ở cấp dao máy phay CNC 4.5.1 Giới thiệu hệ thống thay dao máy phay CNC 4.5.2 Kết cấu hệ thống thay dao máy phay CNC 4.5.3 Sai số vị trí khi dừng ổ cấp dao máy CNC Vị trí dừng của XLPTKN khi đưa ổ cấp dao về vị trí thay dao chịu ảnh hưởng bởi đặc tính ma sát trong điều kiện biến thiên nhiệt ẩm Việt Nam. Dung sai sai lệch vị trí dừng  của ổ cấp dao được thể hiện hình 4.18.  = Lmax – Lmin (4.20) Trong đó: Lmax: Vị trí dừng khi Fms là nhỏ nhất ứng với vùng (T, RH) cao Lmin: Vị trí dừng của ổ cấp dao khi Fms lớn vùng (T, RH) thấp LT – Khoảng hiệu chỉnh vị trí ổ cấp dao Xét quá trinh dừng của ổ cấp dao, phương trình chuyển động của ổ cấp dao có dạng sau: Hình 4.19Mô hình chuyển động của piston đưa ổ cấp dao về vị trí thay dao L msd Mx F F= - -& (4.22) Sử dụng phần mềm Matlab tính sai lệch vị trí dừng của ổ cấp dao máy phay CNC ứng với từng tốc độ dịch chuyển. Xét trƣờng hợp 1: Khi ổ cấp dao mang đủ 20 dao Đồ thị sai lệch vi trí dừng ổ cấp dao ứng với tôc độ dịch chuyển v = 30mm/s, 50mm/s, 100mm/s thê hiện trên hình 4.20, 4.21, 4.22 21 Hình 4.20Đồ thị sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao ở tốc độ dịch chuyển v = 30mm/s khi mang đủ dao Hình 4.21Đồ thị sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao ở tốc độ dịch chuyển v = 50mm/s khi mang đủ dao Nhận xét: Từ các đồ thị sai lệch vị trí dừng hình 4.20, hình 4.21, hình 4.22 cho thấy ma sát của XLPTKN trong điều kiện biến thiên nhiệt ẩm Việt Nam có ảnh hưởng rõ rệt đến vị trí dừng của ổ cấp dao máy phay CNC. Sai lệch vị trí dừng có chiều hướng tăng khi tốc độ dịch chuyển tăng. Sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao máy phay lớn nhất tại vùng nhiệt ẩm (T = 500C, RH = 99%), sai lệch nhỏ nhất trong vùng nhiệt ẩm (T = 150C, RH = 51%). Dung sai () của sai lệch vị trí ở các tốc độ dịch chuyển 30mm/s, 50mm/s, 100mm/s lần lượt là: 0.035mm, 0.108mm, 0.387mm. Trƣờng hơp 2: Khi ổ cấp dao mang 1 dao Đồ thị sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao máy phay CNC ở các tốc độ dịch chuyển 30mm/s, 50mm/s, 100mm/s được thể hiện trên hình 4.23, 4.24, 4.25. Từ các đồ thị sai lệch vị trí dừng hình 4.23, hình 4.24, hình 4.25 cho thấy ma sát của XLPTKN trong điều kiện biến thiên nhiệt ẩm Việt Nam có ảnh hưởng rõ rệt đến vị trí dừng của ổ cấp dao máy Hình 4.22Đồ thị sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao ở tốc độ dịch chuyển v = 100mm/s khi mang đủ dao 22 phay CNC. Sai lệch vị trí dừng có chiều hướng tăng khi tốc độ dịch chuyển tăng. Sai lệch vị trí của ổ cấp dao máy phay CNC lớn nhất tại vùng nhiệt ẩm (T = 500C, RH = 99%), sai lệch nhỏ nhất trong vùng nhiệt ẩm (T = 150C, RH = 51%). Dung sai () của sai lệch vị trí ở các tốc độ dịch chuyển 30mm/s, 50mm/s, 100mm/s lần lượt là: 0.066mm, 0.208mm, 0.648mm Hình 4.23Đồ thị sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao ở tốc độ dịch chuyển v = 30mm/s khi mang 1 dao Hình 4.24Đồ thị sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao ở tốc độ dịch chuyển v = 50mm khi mang 1 dao Nhận xét chung: Từ các đồ thị sai lệch vị trí của ổ cấp dao trong 2 trường hợp ổ cấp dao mang đủ dao và ổ cấp dao mang 1 dao cho thấy khoảng dung sai phụ thuộc vào đặc tính ma sát trong môi trường nhiệt ẩm, tốc độ dịch chuyển và khối lượng của ổ cấp dao được thể hiện trong bảng 4.13 Bảng 4.13 Tổng hợp sai lệch vị trí dừng của ổ cấp dao khi dừng Hình 4.25Đồ thị sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao ở tốc độ dịch chuyển v = 100mm khi mang 1 dao 23 KẾT LUẬN CHƢƠNG 4 Từ kết quả thực nghiệm và xử lý số liệu đã xác định được đặc tính ma sát bao gồm ma sát tĩnh và ma sát động biến thiên theo tốc độ dịch chuyển có dạng tương đồng với đường cong Stribeck và biểu diễn bằng phương trình (4.1) và (4.2). Ở cùng nhiệt độ khi tăng độ ẩm thì lực ma sát có xu hướng giảm,tuy nhiên mức độ ảnh hưởng của độ ẩm tương đối đến ma sát động là mạnh hơn trường hợp ma sát tĩnh. Ở cùng độ ẩm tương đối, khi tăng nhiệt độ môi trường thì lực ma sát cũng có xu hướng giảm và lực ma sát động giảm mạnh hơn ma sát tĩnh Xác định hàm hồi quy lực ma sát phụ thuộc vào 2 yếu tố đặc trưng của khí hậu Việt Nam là nhiệt độ (T) và độ ẩm không khí (RH) là phương trình bậc 2 (4.11), (4.12), (4.13), (4.16), (4.17) và (4.18) Trên cơ sở các thông số cơ bản của ổ cấp dao máy phay CNC đã xác định được sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao sử dụng XLPTKN, sai lệch vị trí dừng có chiều hướng tăng khi tốc độ dịch chuyển tăng. Sai lệch vị trí lớn nhất tại vùng nhiệt ẩm (T = 500C, RH = 99%), sai lệch nhỏ nhất tại vùng nhiệt ẩm (T = 150C, RH = 51%). Khoảng dung sai sai lệch vị trí của ổ cấp dao như có thể được sử dụng làm căn cứ điều chỉnh máy khi lắp đặt và chạy thử máy phay CNC trong điều kiện khí hậu Việt Nam Để giảm mòn va đập lỗ côn trục chính, khi lắp ráp điều chỉnh máy cần phải đảm bảo tâm của dung sai sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao trùng với đường tâm của lỗ côn trục chính. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong hệ thống thay dao tự động máy phay CNC cỡ trung, sai lệch vị trí dừng của ổ cấp dao khi vào thay dao là một trong các nguyên nhân chính gây mòn va đập lỗ côn trục chính. Với hệ thống thay dao tự động trục máy phay CNC cỡ trung có sử dụng xylanh – piston khí nén là nguồn động lực cho chuyển động đưa ổ cấp dao vào vùng thay dao, thì sai lệch vị trí dừng của ổ cấp dao chính là sai lệch vị trí của XLPTKN. Ảnh hưởng của khí hậu nhiệt ẩm Việt Nam đến đặc tính ma sát của XLPTKN là rõ rệt. Kết quả thực nghiệm cho thấy đặc tính ma sát thay đổi theo tốc độ dịch chuyển có dạng đường cong Stribeck với giá trị nhỏ nhất trong khoảng 25÷35mm/s,Đồng thời đặc tính ma 24 sát giảm: khoảng 10% ÷ 17% khi nhiệt độ tăng từ 150C ÷ 500C; Giảm khoảng 14% ÷ 24% khi độ ẩm tương đối tăng từ 51% ÷ 99%. Luận án đã đưa ra các phương trình (4.1) và (4.2) mô tả mối quan hệ này Kết quả từ quy hoạch thực nghiệm trực giao bậc hai với hai yếu tố đầu vào nhiệt độ (T) và độ ẩm tương đối (RH) được thực hiện ở 3 tốc độ làm việc (30mm/s, 50mm/s và 100mm/s) của XLPTKN đã cho thấy đặc tính ma sát biến thiên có quy luật và được cụ thể hóa bằng các phương trình hồi quy Định lượng được sai lệch vị trí dừng của ổ cấp dao máy CNC khi vận hành trong môi trường nhiệt ẩm Việt Nam. Sai lệch vị trí dừng này phụ thuộc giá trị nhiệt ẩm, tốc độ dịch chuyển của ổ cấp dao và khối lượng ổ cấp dao. Trong các vùng tốc độ dịch chuyển khảo sát cho thấy tốc độ dịch chuyển càng lớn sai lệch vị trí càng nhiều, sai lệch vị trí lớn nhất tại vùng nhiệt ẩm (T = 500C, RH = 99%), sai lệch nhỏ nhất tại vùng nhiệt ẩm (T = 150C, RH = 51%). Khoảng hiệu chỉnh vị trí ổ cấp dao được xác định trong bảng 4.13 có thể được sử dụng hiệu chỉnh và vận hành chạy thử khi lắp đặt máy phay CNC trong điều kiện khí hậu Việt Nam. Điều này sẽ hạn chế sự suy giảm độ chính xác của máy và độ chính của chi tiết được gia công khi vận hành tại Việt Nam. KHUYẾN NGHỊ - Như vậy, kết quả nghiên cứu lý thuyết và tổ chức thực nghiệm đã cho thấy một trong các nguyên nhân chính làm mòn va đập lỗ côn trục chính đó là biến thiên của nhiệt ẩm không khí, khi ổ cấp dao tự động sử dụng XLPTKN làm nguồn động lực. - Việc định lượng được sai lệch vị trí dừng của ổ cấp dao trong điều kiện nhiệt ẩm Việt Nam sẽ tạo tiền đề và cơ sở cho nghiên cứu mòn va đập lỗ côn trục chính. Đây chính là các thông số đầu vào cho thực nghiệm mòn va đập lỗ con trục chính. - Căn cứ vào kết quả nghiên cứu tiếp tục triển khai các nghiên cứu tiếp theo nhằm ước lượng được tuổi thọ dự kiến của lỗ côn trục chính. Từ đó có kế hoạch sửa chữa lỗ côn trục chính cho phù hợp điều kiện khí hậu Việt Nam.