Nghiên cứu thực nghiệm xác định chế độ gia công hợp lý cho biên dạng tiện phay cnc phức tạp dựa trên sử dụng phương pháp taguchi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CNKT CƠ KHÍ

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ
GIA CƠNG HỢP LÝ CHO BIÊN DẠNG TIỆN - PHAY CNC
PHỨC TẠP DỰA TRÊN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TAGUCHI

GVHD: GVC.TS. ĐẶNG MINH PHỤNG
SVTH: LÊ VĂN DANH
NGƠ KHÁNH TỒN
DƯƠNG MINH CƯỜNG

SKL011099

Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 7 năm 2023


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: “Nghiên cứu thực nghiệm xác định chế độ gia công hợp
lý cho biên dạng tiện - phay CNC phức tạp dựa trên sử dụng
phương pháp Taguchi”

Giảng viên hướng dẫn: GVC.TS. ĐẶNG MINH PHỤNG
Sinh viên thực hiện:

LÊ VĂN DANH

19144236

NGƠ KHÁNH TỒN

19144033

DƯƠNG MINH CƯỜNG

19144232

Lớp:

191441A

Khố:

2019 - 2023

TP. Hồ Chí Minh, tháng 07/2023


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MƠN CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: “Nghiên cứu thực nghiệm xác định chế độ gia công hợp
lý cho biên dạng tiện - phay CNC phức tạp dựa trên sử dụng
phương pháp Taguchi”
Giảng viên hướng dẫn: GVC.TS. ĐẶNG MINH PHỤNG
Sinh viên thực hiện:

LÊ VĂN DANH

19144236

NGƠ KHÁNH TỒN

19144033

DƯƠNG MINH CƯỜNG

19144232

Lớp:

191441A

Khố:

2019 - 2023

TP. Hồ Chí Minh, tháng 07/2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Học kỳ II / năm học 2022 - 2023
Giảng viên hướng dẫn: GVC.TS. Đặng Minh Phụng
Sinh viên thực hiện:
Lê Văn Danh
MSSV: 19144236
Sinh viên thực hiện:
Ngơ Khánh Tồn
MSSV: 19144033
Sinh viên thực hiện:
Dương Minh Cường
MSSV: 19144232

Đthoại: 0934851438
Đthoại: 0903732795
Đthoại: 0337458949

1. Đề tài tốt nghiệp:
- Mã số đề tài: 100370
- Tên đề tài:
Nghiên cứu thực nghiệm xác định chế độ gia công hợp lý cho biên dạng tiện

- phay CNC phức tạp dựa trên sử dụng phương pháp Taguchi.
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
Các bài báo, tài liệu nghiên cứu trong và ngồi nước.
3. Nội dung chính của đồ án:
- Tổng quan và công nghệ gia công CNC.
- Tổng quan phương pháp Taguchi..
- Xây dựng bộ dữ liệu số dựa vào phương pháp Taguchi cho phay và tiện CNC.
4. Các sản phẩm dự kiến
- Thuyết minh.
- Hai bộ dữ liệu thí nghiệm và mơ hình chi tiết gia cơng dựa vào phương pháp Taguchi để
tìm thơng số gia cơng phù hợp.
5. Ngày giao đồ án:
6. Ngày nộp đồ án:
7. Ngôn ngữ trình bày: Bản báo cáo:
Tiếng Anh 
Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh 

Tiếng Việt 
Tiếng Việt 

TRƯỞNG BỘ MÔN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

 Được phép bảo vệ

……………………………………………

(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

i


LỜI CAM KẾT
- Tên đề tài: Nghiên cứu thực nghiệm xác định chế độ gia công hợp lý cho biên dạng tiện phay CNC phức tạp dựa trên sử dụng phương pháp Taguchi.

- GVHD: GVC.TS. Đặng Minh Phụng
- Họ tên sinh viên: LÊ VĂN DANH
+ Địa chỉ sinh viên: 55/4 Hiệp Bình, phường Hiệp Bình Chánh, Tp. Thủ đức
+ Số điện thoại liên lạc: 0934851438
+ Email:
- Họ tên sinh viên: NGƠ KHÁNH TỒN
+ Địa chỉ sinh viên: 890 Nguyễn Duy Trinh, phường Bình Trưng Đơng, Tp. Thủ Đức
+ Số điện thoại liên lạc: 0903732795
+ Email:
- Họ tên sinh viên: DƯƠNG MINH CƯỜNG
+ Địa chỉ sinh viên: A9/3B, ấp 1, đường 1A, Vĩnh Lộc B, Bình Chánh, Tp. Hồ Chí Minh
+ Số điện thoại liên lạc: 0337458949
+ Email:
- Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 10/07/2023
- Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) này là cơng trình do chính tơi
nghiên cứu và thực. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được cơng bố mà khơng
trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm”.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày …. tháng …. năm 2023
Ký tên

ii


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập nghiên cứu và hoàn thành đề tài tốt nghiệp chúng em đã nhận được
sự giúp đỡ, chỉ bảo và đóng góp ý kiến nhiệt tình của các thầy cơ. Nhờ những góp ý của thầy cơ
chúng em đã có cơ hội để mở rộng hiểu biết của mình. Chúng em xin kính gửi lởi cảm ơn chân
thành và sâu sắc đến:
- Thầy GVC.TS. Đặng Minh Phụng – thầy hướng dẫn tận tình trong quá trình nghiên cứu,
thiết kế và hỗ trợ nhiều thiết bị máy móc trong q trình thực nghiệm.
- Q thầy cô giảng dạy tại trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh nói chung,
các thầy cơ giảng dạy tại khoa cơ khí Chế tạo máy đã giúp chúng em trong suốt quá trình học
tập và nghiên cứu tại trường.
- Ban giám hiệu trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho
các em sinh viên tại trường được học tập và rèn luyên.
Với điều kiện về thời gian cũng như lượng kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế của chúng
em đồ án này khơng thể tránh được những thiếu sót. Chúng em mong nhận sự chỉ bảo, đóng góp
ý kiến của các thầy cơ để chúng em có điều kiện bổ sung cũng như nâng cao chính mình, phục
vụ tốt hơn cho cơng tác thực tế sau này.
Nhóm xin chân thành cảm ơn!
Lê Văn Danh
Ngơ Khánh Tồn
Dương Minh Cường

iii


TĨM TẮT ĐỒ ÁN
Trong đề tài này nhóm tập trung vào việc tối ưu hố thơng số chế độ cắt cho gia công tiện –
phay CNC dựa trên việc sử dụng phương pháp Taguchi.

Mục tiêu của đề tài: Hướng đến việc tìm ra thơng số gia cơng hợp lý cho gia công tiện với vật
liệu Inox 316L, gia công phay với vật liệu thép SKD11.
Đồ án tốt nghiệp của nhóm là: “Nghiên cứu thực nghiệm xác định chế độ gia công hợp lý cho
biên dạng tiện - phay CNC phức tạp dựa trên sử dụng phương pháp Taguchi” được hướng dẫn
và hỗ trợ của thầy GVC.TS. Đặng Minh Phụng.
Những công việc đã thực hiện trong đồ án:
- Tìm hiểu về gia công tiện – phay CNC.
- Giới thiệu về vật liệu Inox 316L, thép SKD11.
- Xây dựng mơ hình thực nghiệm và gia cơng.
- Tối ưu hố thơng số chế độ cắt dựa trên phương pháp Taguchi.
- So sánh kết quả gia cơng thực tế và mơ phỏng.
- Tìm ra thông số gia công phù hợp.
Sau khi thực hiện xong đồ án, nhóm đã tích luỹ thêm nhiều kinh nghiệm trong việc gia công
CNC, thiết kế, kĩ năng tra cứu tài liệu, kĩ năng phương pháp đo đạc, phương pháp làm việc nhóm.
Tuy khơng nhiều nhưng cũng giúp nhóm tự tin khi áp dụng vào công việc thực sự và sử dụng
nguồn kiến thức đã học tập trong suốt quá trình vừa qua.

iv


ABSTRACT
In this topic, the group focuses on optimizing the cutting parameters for CNC turning and
milling based on the Taguchi method. The objective of the thesis is to find reasonable machining
parameters for turning with Inox 316L material and milling with SKD11 steel material.
The group's graduation thesis is titled: "Experimental study on determining the reasonable
machining parameters for complex CNC turning and milling using the Taguchi method," under
the guidance and support of Dr. Dang Minh Phung.
The following tasks were accomplished in the thesis:
- Understanding CNC turning and milling processes.
- Introduction to Inox 316L and SKD11 materials.

- Building experimental models and performing machining.
- Optimizing cutting parameters based on the Taguchi method.
- Comparing actual machining results with simulations.
- Identifying suitable machining parameters.
Upon completing the thesis, the group gained valuable experiences in CNC machining, design,
document research skills, measurement techniques, and teamwork. Though not extensive, these
experiences have boosted the group's confidence in applying their knowledge to real-world
projects and utilizing the learned knowledge.

v


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ........................................................................................... i
LỜI CAM KẾT ........................................................................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................. iii
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ..................................................................................................................... iv
MỤC LỤC................................................................................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................................... x
DANH MỤC HÌNH ẢNH......................................................................................................... xii
DANH TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................................. xiv
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI .................................................................................. 1
1.1 Lý do chọn đề tài................................................................................................................. 1
1.2 Mục đích nghiên cứu. ......................................................................................................... 1
1.3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu.................................................................... 2
1.4 Phương pháp nghiên cứu. ................................................................................................... 2
1.5 Các công cụ dùng để nghiên cứu. ....................................................................................... 2
1.6 Dự kiến kết quả đạt được. ................................................................................................... 2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TIỆN CNC, QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH PHOI ........... 3
2.1. Giới thiệu về quá trình tiện ................................................................................................ 3

2.2 Các loại dao tiện.................................................................................................................. 9
2.3 Vật liệu làm dao ................................................................................................................ 11
2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám, kích thước, dung sai của chi tiết tiện Inox 316L.... 12
2.4.1 Giới thiệu về vật liệu Inox 316L ................................................................................ 12
2.4.2 Tiện chi tiết Inox 316L .............................................................................................. 13
2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt ...................................................................... 14
2.5.1 Ảnh hưởng của tốc độ trục chính (Spindle speed): ................................................... 14
2.5.2 Ảnh hưởng của lượng chạy dao (Feed rate) .............................................................. 15
vi


2.5.3 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt (cutting depth) ............................................................ 16
2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến dung sai kích thước: ............................................................... 17
2.6.1 Ảnh hưởng của tốc độ quay trục chính ...................................................................... 17
2.6.2 Ảnh hưởng của lượng chạy dao: ................................................................................ 18
2.6.3 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt ..................................................................................... 19
2.7

Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế về gia công tiện ................ 20

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỰC NGHIỆM
TAGUCHI ................................................................................................................................. 22
3.1 Phương pháp Taguchi ....................................................................................................... 22
3.2 Ưu điểm của phương pháp Taguchi .................................................................................. 22
3.3 Thiết kế thực nghiệm bằng phương pháp Taguchi ........................................................... 23
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM .................................................... 26
4.1 Mục đích của thực nghiệm ................................................................................................ 26
4.2 Mơ hình thực nghiệm ........................................................................................................ 26
4.3 Điều kiện thí nghiệm......................................................................................................... 28
4.3.1 Máy tiện CNC ............................................................................................................ 28

4.3.2 Dụng cụ cắt ................................................................................................................ 29
4.3.3 Thiết bị đo và chỉ tiêu đánh giá.................................................................................. 30
4.4 Xây dựng quy hoạch thực nghiệm .................................................................................... 34
4.4.1 Thông số đầu vào và các mức khảo sát ..................................................................... 34
4.4.2 Tiến hành thí nghiệm và thu thập dữ liệu .................................................................. 37
4.4.3 Phân tích thực nghiệm: .............................................................................................. 39
4.5 Kết quả tính tốn trên Minitab .......................................................................................... 40
4.5.1 Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám (Ra): .......................................................... 40
4.5.2 Ảnh hưởng của chế độ cắt đến dung sai độ trụ .......................................................... 50
4.6 Thông số cắt tối ưu ........................................................................................................... 56
vii


4.6.1 Thông số cắt tối ưu của độ nhám ............................................................................... 56
4.6.2 Thông số cắt tối ưu của độ trụ ................................................................................... 57
4.7 Gia công thông số cắt tối ưu ............................................................................................. 57
4.8

Kết luận ......................................................................................................................... 58

CHƯƠNG 5: TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY CNC, QUÁ TRÌNH PHAY CNC .............. 60
5.1 Giới thiệu về quá trình phay CNC .................................................................................... 60
5.2 Khả năng cơng nghệ gia công phay CNC ......................................................................... 60
5.3 Dao phay ........................................................................................................................... 60
5.4 Quá trình cắt khi phay ....................................................................................................... 62
5.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám chi tiết phay ............................................................. 66
5.5.1 Giới thiệu về thép SKD11.......................................................................................... 66
5.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt trong quá trình phay. ............................ 68
5.6

Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế về quá trình phay .............. 70

CHƯƠNG 6: XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM .................................................... 72
6.1. Mục đích của thực nghiệm. .............................................................................................. 72
6.2. Mơ hình thực nghiệm. ...................................................................................................... 72
6.3 Điều kiện thí nghiệm......................................................................................................... 73
6.3.1 Máy phay CNC. ......................................................................................................... 73
6.3.2 Vật liệu gia công ........................................................................................................ 75
6.3.3 Dụng cụ cắt ................................................................................................................ 75
6.3.4 Đồ gá .......................................................................................................................... 76
6.3.5 Các thông số cố định khác ......................................................................................... 76
6.4 Thiết bị đo ......................................................................................................................... 77
6.5. Xây dựng quy hoạch thực nghiệm ................................................................................... 77
6.5.1 Thông số đầu vào và các mức khảo sát. .................................................................... 77
6.5.2 Tiến hành thực nghiệm và thu thập dữ liệu ............................................................... 79
viii


6.5.3 Phân tích thực nghiệm ............................................................................................... 80
6.6 Kết quả tính toán trên Minitab: ......................................................................................... 82
6.6.1 Kết quả của dao R3 .................................................................................................... 82
6.6.2 Kết quả của dao R4 .................................................................................................... 88
6.7 Thông số cắt tối ưu ........................................................................................................... 94
6.7.1 Thông số cắt tối ưu độ nhám của dao R3 .................................................................. 94
6.7.2 Thông số cắt tối ưu độ nhám của dao R4 .................................................................. 94
6.8 Gia công thông số cắt tối ưu ............................................................................................. 94
6.9 Kết luận ............................................................................................................................. 95
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ...................................................................................................... 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 98

ix


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Chất lượng chi tiết sau khi tiện .................................................................................... 4
Bảng 2.2: Thành phần hoá học của Inox 316L ........................................................................... 13
Bảng 2.3:Tính chất của vật liệu .................................................................................................. 13
Bảng 3.1: Chọn dãy trực giao Taguchi theo bậc tự do ............................................................... 24
Bảng 4.1: Đặc tính kỹ thuật của máy tiện ................................................................................... 28
Bảng 4.2: Thông số dao tiện ....................................................................................................... 29
Bảng 4.3: Thông số chế độ cắt .................................................................................................... 34
Bảng 4.4: Bảng trực giao OA16 (43 ) ........................................................................................... 35
Bảng 4.5: Ma trận thí nghiệm ..................................................................................................... 36
Bảng 4.6: Bảng dữ liệu độ nhám và độ trụ ................................................................................. 37
Bảng 4.7: Bảng kết quả thực nghiệm và xử lý kết quả theo Taguchi ......................................... 39
Bảng 4.8: Phản hồi cho tỉ lệ S/N của độ nhám ........................................................................... 40
Bảng 4.9: Tỉ lệ cho độ nhám trung bình ..................................................................................... 40
Bảng 4.10: Bảng phân tích kết quả thực nghiệm và xử ký kết quả của các yếu tố ảnh hưởng đến
độ nhám ....................................................................................................................................... 43
Bảng 4.11: Bảng biến đổi Box-Cox ............................................................................................ 45
Bảng 4.12: Bảng hệ số mã hóa của hàm phản hồi ...................................................................... 45
Bảng 4.13: Thông số đánh giá mô hình hồi quy ......................................................................... 46
Bảng 4.14: Phân tích phương sai cho độ nhám .......................................................................... 47
Bảng 4.15: Phản hồi cho tỉ lệ S/N của độ trụ .............................................................................. 50
Bảng 4.16: Phản hồi cho độ trụ trung bình ................................................................................. 50
Bảng 4.17: Bảng phân tích kết quả thực nghiệm và xử lý kết quả của các yếu tố ảnh hưởng đến
dung sai độ trụ ............................................................................................................................. 55
Bảng 4.18: Bảng thông số tối ưu của độ nhám ........................................................................... 56
Bảng 4.19: Bảng thông số tối ưu của độ trụ ............................................................................... 57
Bảng 4.20: Bảng đo độ nhám và độ trụ chi tiết tiện gia công tối ưu .......................................... 58

x


Bảng 5.1: Độ chính xác và độ nhám đạt được sau khi phay ....................................................... 61
Bảng 5.2: Tên gọi và tiêu chuẩn khác của thép SKD11. ............................................................ 67
Bảng 5.3: Thành phần hố học của thép SKD11. ....................................................................... 68
Bảng 5.4: Tính chất cơ học của thép SKD11.............................................................................. 68
Bảng 5.5: Độ cứng sau xử lý nhiệt của thép SKD11 .................................................................. 68
Bảng 6.1: Bảng đặc tính kỹ thuật của máy phay CNC MAZAK FJV-20 .................................. 74
Bảng 6.2: Các thông số của 2 dao phay đầu cầu sử dụng trong thí nghiệm ............................... 75
Bảng 6.3: Bảng thông số chế độ cắt............................................................................................ 77
Bảng 6.4: Bảng trực giao OA9 (33) ............................................................................................. 78
Bảng 6.5: Ma trận thí nghiệm ..................................................................................................... 79
Bảng 6.6: Bảng dữ liệu độ nhám với dao có bán kính R3 và R4 ............................................... 79
Bảng 6.7: Bảng phân tích thực nghiệm và xử lý kết quả theo Taguchi với dao có bán kính R3 81
Bảng 6.8: Bảng phân tích thực nghiệm và xử lý kết quả theo Taguchi với dao có bán kính R4 82
Bảng 6.9: Phản hồi cho tỉ lệ S/N của độ nhám (R3) ................................................................... 82
Bảng 6.10: Tỉ lệ cho độ nhám trung bình (R3) ........................................................................... 83
Bảng 6.11: Bảng phân tích kết quả thực nghiệm và xử lý kết quả của các yếu tố ảnh hưởng đến
độ nhám của R3 .......................................................................................................................... 85
Bảng 6.12: Phản hồi cho tỉ lệ S/N của độ nhám (R4) ................................................................. 88
Bảng 6.13: Tỉ lệ cho độ nhám trung bình (R4) ........................................................................... 88
Bảng 6.14: Bảng phân tích kết quả thực nghiệm và xử ký kết quả của các yếu tố ảnh hưởng đến
độ nhám của R4 .......................................................................................................................... 91
Bảng 6.15: Bảng thông số tối ưu của dao R3 ............................................................................. 94
Bảng 6.16: Bảng thông số tối ưu của dao R4 ............................................................................. 94
Bảng 6.17: Bảng đo độ nhám chi tiết phay gia công tối ưu ........................................................ 95

xi

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Phân loại chi tiết tiện .................................................................................................... 5
Hình 2.2: Các chuyển động cơ bản của máy và các bề mặt trên chi tiết gia công ....................... 6
Hình 2.3: Các loại phoi tiện .......................................................................................................... 7
Hình 2.4: Các bộ phận cơ bản của dao tiện .................................................................................. 8
Hình 2.5: Các góc cơ bản của dao trên hình chiếu bằng .............................................................. 9
Hình 2.6: Các góc cơ bản của dao tiện ......................................................................................... 9
Hình 2.7: Phân loại dao theo cơng dụng ..................................................................................... 11
Hình 4.1: Mơ hình hóa q trình gia cơng tiện ........................................................................... 26
Hình 4.2: Mơ hình thực nghiệm .................................................................................................. 27
Hình 4.3 Máy tiện NR20 ............................................................................................................. 28
Hình 4.4: Thơng số hình học của dao ......................................................................................... 29
Hình 4.5: Hình ảnh chi tiết tiện................................................................................................... 30
Hình 4.6: Thiết bị đo độ nhám bề mặt HANDYSURF+ ............................................................ 31
Hình 4.7: Đo độ nhám cho chi tiết tiện (1) ................................................................................. 31
Hình 4.8: Đo độ nhám cho chi tiết tiện (2) ................................................................................. 31
Hình 4.9: Thơng số máy đo ba chiều Belta - 564 - CNC+ ......................................................... 32
Hình 4.10: Đo độ trụ cho chi tiết (1)........................................................................................... 33
Hình 4.11: Đo độ trụ cho chi tiết (2)........................................................................................... 33
Hình 4.12: 16 chi tiết đã được tiện.............................................................................................. 38
Hình 4.13: Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám trung bình Ra ............................................ 41
Hình 4.14: Ảnh hưởng của chế độ cắt đến tỷ số S/N .................................................................. 42
Hình 4.15: Đồ thị tương quan giữa các đại lượng tới độ nhám Ra: ........................................... 44
Hình 4.16: Biểu đồ pareto ........................................................................................................... 48
Hình 4.17: Biểu đồ bề mặt của độ nhám..................................................................................... 49
Hình 4.18: Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ trụ trung bình ..................................................... 51
xii

Hình 4.19: Ảnh hưởng của chế độ cắt đến tỷ số tín hiệu/nhiễu (S/N) ........................................ 52
Hình 4.20: Đồ thị tương quan giữa các đại lượng tới dung sai độ trụ: ....................................... 53
Hình 4.21: Biểu đồ bề mặt của độ trụ ......................................................................................... 54
Hình 4.22: Biểu đồ tối ưu hóa chế độ cắt ................................................................................... 56
Hình 4.23: Biểu đồ tối ưu hố độ trụ .......................................................................................... 57
Hình 4.24: Chi tiết gia cơng tối ưu ............................................................................................. 58
Hình 5.1: Hình ảnh một số loại dao phay ................................................................................... 62
Hình 5.2: Các loại phơi phay. ..................................................................................................... 63
Hình 5.3: Chuyển động cơ bản khi phay .................................................................................... 66
Hình 6.1: Sơ đồ nghiên cứu quá trình phay ................................................................................ 72
Hình 6.2: Hình ảnh máy MAZAK FJV-20 ................................................................................. 74
Hình 6.3: Hình ảnh các dao phay cầu sử dụng trong thí nghiệm ................................................ 76
Hình 6.4: Hình ảnh chi tiết phay ................................................................................................. 77
Hình 6.5: 18 chi tiết gia cơng phay ............................................................................................. 80
Hình 6.6: Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám trung bình Ra .............................................. 83
Hình 6.7: Ảnh hưởng của chế độ cắt đến tỷ số S/N .................................................................... 84
Hình 6.8: Đồ thị tương quan giữa các đại lượng tới độ nhám Ra: ............................................. 86
Hình 6.9: Biểu đồ bề mặt độ nhám của dao R3 .......................................................................... 87
Hình 6.10: Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám trung bình Ra ............................................ 89
Hình 6.11: Ảnh hưởng của chế độ cắt đến tỷ số S/N .................................................................. 90
Hình 6.12: Đồ thị tương quan giữa các đại lượng tới độ nhám Ra: ........................................... 92
Hình 6.13: Biểu đồ bề mặt độ nhám của dao R4 ........................................................................ 93
Hình 6.14: Chi tiết gia công tối ưu ............................................................................................. 95

xiii


DANH TỪ VIẾT TẮT
ĐATN

Đồ án tốt nghiệp

CNC

Computerized Numerical Control

MRR

Material Removal Rate

DOE

Design of Experinces

ANOVA

Analysis of Variance

SNR hay S/N

Signal-to-Noise Ratio

OA

Orthogonal Array

VIF

Variance Inflation Factor

xiv


xv


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Lý do chọn đề tài.
Hiện nay, gia công trên các máy CNC ngày càng phát triển và được ứng dụng rộng rãi nghiên
cứu và phát triển khả năng gia công trên các máy CNC là vấn đề rất cần thiết nhằm đạt hiệu quả
sản xuất và lợi ích kinh tế cao.
Việc nghiên cứu và áp dụng kỹ thuật, công nghệ gia công trên các máy CNC đang có sự phát
triển đáng kể tại Việt Nam và trên thế giới. Công nghệ gia công và chế tạo thiết đạt được những
bước phát triển vượt bậc, mang đến khả năng gia cơng đạt độ chính xác cao đáp ứng yêu cầu của
các thiết bị đòi hỏi độ chính xác cao và hạ được giá thành sản phẩm. Mặc dù khả năng gia cơng
chính xác ngồi trên máy CNC là một yếu tố quan trọng, nhưng chế độ cắt cũng ảnh hưởng đến
chất lượng gia công. Do đó, việc tối ưu chế độ cắt hay sử dụng chế độ cắt phù hợp là yêu cầu cần
được giải quyết cho q trình gia cơng.
Trong thực tế gia công với mỗi vật liệu phôi khác nhau yêu cầu các chế độ cắt tùy chỉnh khác
để đáp ứng cơ tính của từng vật liệu nhưng khơng phải lúc nào cũng chính xác tuyệt đối như
mong muốn. Trong q trình gia cơng, các yếu tố nhiễu khơng xác định có thể ảnh hưởng đến
kết quả, do đó các giá trị cài đặt có thể chỉ đạt được một mức độ tin cậy nhất định so với giá trị
thực tế. Để đảm bảo sự chính xác khi gia cơng việc nghiên cứu xác định chế độ cắt hợp lý càng
cần thiết. Có nhiều phương pháp nhằm tối ưu chế độ cắt về lý thuyết và cả thực nghiệm nhưng
có nhiều sự bất cập như các phương pháp lý thuyết có độ tin cậy thấp còn các phương pháp thực
nghiệm cho độ tin cậy cao nhưng cần nhiều thí nghiệm. Và phương pháp Taguchi là một trong
những phương pháp hữu hiệu và khắc phục các vấn đề kể trên.
Phương pháp Taguchi là phương pháp tối ưu hoá thực nghiệm, nhằm thiết kế một q trình ít
chịu ảnh hưởng từ những nhân tố nhiễu. Phương pháp sử dụng dãy trực giao trong quy hoạch
thực nghiệm, từ đó điều giúp tối thiểu hóa số lượng thí nghiệm cần thiết và nhanh chóng điều

chỉnh các thơng số tiến đến mức tối ưu.
Vì vậy để góp phần hoàn thiện, bổ sung và nâng cao hiệu quả cũng như chất lượng gia công
đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm xác định chế độ gia công hợp lý cho biên dạng tiện - phay
CNC phức tạp dựa trên sử dụng phương pháp Taguchi” đã được chọn.
1.2 Mục đích nghiên cứu.
Mục đích chính của nghiên cứu là xây dựng một quy trình gia cơng ổn định và tin cậy. Nghiên
cứu này tập trung xác định chế độ gia công hợp lý cho biên dạng tiện - phay CNC phức tạp để
nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm thiểu thời gian chế tạo và tiết kiệm tài nguyên.
1


1.3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu.

- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ gia công phay - tiện CNC.
- Nghiên cứu tổng quan về phương pháp phân tích thực nghiệm Taguchi cho q trình
ảnh hưởng của thông số chế độ cắt đến chất lượng gia công trên máy CNC.
- Xây dựng mơ hình thực nghiệm gia công chi tiết trên máy CNC, thu thập và xử lý dữ
liệu.
- Phân tích dữ liệu dựa trên phương pháp Taguchi để xác định chế độ gia công hợp lý.
1.4 Phương pháp nghiên cứu.
Với mục đích nghiên cứu xác định chế độ gia công hợp lý dựa trên phương pháp Taguchi với
chi tiết có biên dạng phức tạp, chọn phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết
cùng với nghiên cứu thực nghiệm. Qua nghiên cứu thực nghiệm, ta sẽ hiểu rõ hơn ảnh hưởng các
thông số công nghệ tới biến dạng chi tiết và độ nhám bề mặt. Cùng với đó nghiên cứu lý thuyết
sử dụng phương pháp Taguchi để phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm nhằm tối ưu thông
số và xác định chế độ gia công hợp lý.
1.5 Các công cụ dùng để nghiên cứu.
- Phôi dùng cho phay CNC là thép SKD11, cho tiện CNC là Inox 316L.
- Gia công trên máy phay CNC Mazak, máy tiện CNC là NR20.
- Máy đo CMM, máy đo độ nhám.

1.6 Dự kiến kết quả đạt được.
- Xây dựng mơ hình nghiên cứu.
- Xác định được ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ tới độ nhám bề mặt và sai lệch kích
thước khi gia cơng .
1.7 Kết cấu của ĐATN
ĐATN bao gồm 6 chương, trong đó :
-

Chương 1: Giới thiệu về đề tài.
Chương 2: Tổng quan về tiện CNC, quá trình hình thành phoi.
Chương 3: Nghiên cứu phương pháp phân tích thực nghiệm Taguchi.
Chương 4: Xây dựng mơ hình thực nghiệm.
Chương 5: Tổng quan về máy phay CNC, quá trình phay CNC.
Chương 6: Xây dựng mơ hình thực nghiệm.
Kết luận – kiến nghị.
2


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TIỆN CNC, QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH
PHOI
2.1. Giới thiệu về quá trình tiện
Một trong những phương pháp gia công phổ biến nhất là gia công tiện được thực hiện bằng
sự chuyển động của dao tiện và phơi. Cụ thể, phơi sẽ chuyển động xoay trịn trong khi đó dao
tiện sẽ chuyển động tịnh tiến, song song với trục để cắt phơi, nhằm được hình dáng và kích thước
mong muốn. Tiện có thể được thực hiện ở mặt ngồi hoặc mặt trong (khoan) trên phơi và có thể
được tối ưu bằng những thông số cắt khác nhau như tốc độ cắt (v), tốc độ trục chính (S), chiều
sâu cắt (t) và lượng chạy dao (F).
Gia công tiện thường được thực hiện trên máy tiện. Ngồi ra, cịn được thực hiện trên máy
phay (gia công lỗ), máy khoan, máy doa ngang, máy doa đứng. Tiện chiếm tỷ trọng rất lớn trong
gia công kim loại bằng cắt khoảng 25 – 50%. Vì bên cạnh gia cơng tiện, trên máy tiện cịn có

thể khoan, kht, doa, taro, v.v...
Khả năng cơng nghệ của tiện rất cao, phương pháp tiện có thể :
- Gia cơng mặt trụ ngồi và trong;
- Gia cơng mặt đầu;
- Gia cơng các loại ren vít trong hoặc ngồi;
- Gia cơng mặt định hình;
- Gia cơng rãnh ngồi, cắt đứt;
- Gia công rãnh trong lỗ;
- Gia công mặt cơn ngồi và trong;
Gia cơng tiện chủ yếu được sử dụng để chế tạo các chi tiết có hình dạng xoay quanh trục như
trục trơn, côn, lỗ, puli, bánh răng,... bằng các loại dao tiện, mũi khoét, mũi doa, taro,...

3


Bảng 2.1: Chất lượng chi tiết sau khi tiện
Chiều cao nhấp nhơ (𝜇𝑚)
Dạng bề mặt và phương
pháp tiện

Độ chính
xác kích
thước
(TCVN)

𝑅𝑎

𝑅𝑧

∇

13 – 12
11 – 10
9–8
7

2.5
1.25 – 0.63

80 – 40
20
-

∇3 − ∇4
∇5
∇6
∇7 − ∇8

12

-

40

∇4

3/ Khoét
- Thô
- Bán tinh
- Tinh

12
11 – 10
9–8

2.5

40
20
-

∇4
∇5
∇6

4/ Doa
- Thô
- Bán tinh
- Tinh

9–8
7
7

2.5
1.25
0.63

-

∇6
∇7
∇8

5/ Tiện trong
- Thô
- Bán tinh
- Tinh
- Tinh mỏng

13 – 12
11 – 10
9–8
7

2.5
1.25 – 0.63

80 – 40
20

∇3 − ∇4
∇5
∇6
∇7 − ∇8

6/ Xén mặt đầu
- Thô
- Bán tinh
- Tinh

12
11
8-7

1.25 – 0.63

80 – 40
20
-

∇3 − ∇4
∇5 - ∇6
∇7 − ∇8

1/ Tiện ngồi
- Thơ
- Bán tinh
- Tinh
- Tinh mỏng
2/ Khoan

4


Hình 2.1: Phân loại chi tiết tiện
Đối xứng:
- Trục: có dạng thành trịn và có tỷ lệ chiều dài l với đường kính d (l/d) > 3, bao gồm trục
trên, trục bậc, trục có then hoặc rãnh then, trục có cơn hoặc có phần định hình.
- Bạc: đặc điểm của chi tiết này là có lỗ. Tỷ lệ l/d >= 3 bao gồm bạc lót, ống lót, bạc có thành

mỏng.
- Bạc lót hình cốc.
- Các chi tiết dạng hình đĩa: tỷ lệ ld ≤ 0,5, gồm đĩa vòng đệm, mặt bích, vơ lăng, đĩa xích,
bánh răng v.v...
Khơng đối xứng: Những chi tiết có kết cấu khơng đối xứng gồm những chi tiết lệch tâm và
những chi tiết đặc biệt như thanh giằng, ống nối, khớp nối, chữ thập,v.v... Dựa trên đặc điểm kết
cấu này q trình gia cơng có thể bị ảnh hưởng, người ta thường phân loại những chi tiết này
thành từng dạng khác nhau. Do đó với những chi tiết có hình dạng gần giống nhau, tiện dụng
quy trình gia cơng chung có thể là một lựa chọn hiệu quả. Việc phân loại và xác định quy trình
gia công cho từng dạng chi tiết không đối xứng là rất quan trọng trong quá trình sản xuất. Các
chi tiết khơng đối xứng thường địi hỏi các phương pháp gia cơng đặc biệt và địi hỏi sự chính
xác cao trong q trình gia cơng. Điều này đảm bảo rằng các chi tiết được gia cơng chính xác và
đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật và chất lượng. Với sự phát triển của cơng nghệ và máy móc
gia cơng, việc gia công các chi tiết không đối xứng đã trở nên hiệu quả và tiết kiệm thời gian
hơn. Các kỹ sư và nhà sản xuất có thể áp dụng các phương pháp gia cơng tiên tiến và chính xác
5


để tạo ra các chi tiết không đối xứng với chất lượng cao và đáp ứng được yêu cầu của khách
hàng.
- Chi tiết lệch tâm.
- Thân (bệ) dạng hộp.
Trong quá trình tiện, có hai chuyển động chính là chuyển động xoay trịn của phơi và chuyển
động tịnh tiến của dao.
- Chuyển động xoay trịn của phơi là chuyển động quay trịn của phơi quanh một trục cố định.
Chuyển động này tiêu thụ phần lớn công suất của máy khi vật quay tròn, nếu đưa dao vào
cắt gọt sẽ tạo thành một vịng trên bề mặt chi tiết gia cơng.
- Cùng với chuyển động xoay trịn của phơi, chuyển động tịnh tiến của dao cũng đóng vai trị
quan trọng trong q trình gia cơng. Chuyển động tịnh tiến này cho phép dao di chuyển
theo hướng tương đối đến vật phôi, tạo ra sự cắt gọt và hình thành chi tiết gia cơng. Kết

hợp hai chuyển động này, ta có thể tiến hành quá trình tiện để chế tạo các chi tiết với hình
dạng và kích thước mong muốn.

Hình 2.2: Các chuyển động cơ bản của máy và các bề mặt trên chi tiết gia cơng
a) Tiện ngồi; b) Tiện mặt đầu và tiện cắt đứt: 1. Mặt chưa gia công; 2. Mặt cắt gọt; 3.
Mặt đã gia công; I. Chuyển động chính; II. Chuyển động tiến dao.
Các bề mặt hình thành trên chi tiết khi gia công:
6


- Mặt chưa gia công: là bề mặt chi tiết trước khi bị cắt đi một lớp kim loại.
- Mặt đang gia công: là bề mặt được tạo thành trực từ tiếp lưỡi dao trong quá trình cắt gọt.
- Mặt đã gia công: là bề mặt chi tiết sau khi được cắt đi một lớp kim loại.

Hình 2.3: Các loại phoi tiện
a/ Phoi xếp

b/ Phoi bậc

c/ Phoi xoắn

d/ Phoi dây hình

e/ Phoi vụn

- Phoi xếp: thường được hình thành khi gia công các vật liệu dẻo như thép, đồng thau mềm,
v.v... ở tốc độ cắt thấp với chiều dày cắt lớn và góc cắt có giá trị tương đối lớn.
- Phoi bậc: thường xuất hiện trong q trình gia cơng thép có độ cứng trung bình, nhơm và
các hợp kim của nó với tốc độ cắt trung bình.
- Phoi xoắn: tạo thành trong q trình gia cơng các vật liệu dẻo như thép, đồng thau mềm và

các vật liệu tương tự.
7