tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật tối ưu chế độ cắt khi phay lòng khuôn ép nhựa sản phẩm CRG ARM DOOR LINK trên máy trung tâm gia công CNC makino s33 đảm bảo thời gian gia công nhỏ nhất

-1 -

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những kết quả có được trong Luận văn là do bản thân tôi thực hiện
dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Phú Hoa. Ngoài phần tài liệu tham
khảo đã được liệt kê, các số liệu và kết quả thực nghiệm là trung thực và chưa được ai
công bố trong bất cứ cơng trình nào khác.
Thái Ngun, tháng 11 năm 2011
Tác giả

Nguyễn Thái Hòa


-2 -

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin được cảm ơn PGS.TS Nguyễn Phú Hoa, Phó Viện
TrưởngViện Nghiên cứu phát triển Công nghệ cao về Kỹ thuật Công nghiệp, Đại
học Thái Nguyên, thầy hướng dẫn và định hướng đề tài, sự hướng dẫntận tình của
Thầy trong việc tiếp cận và khai thác tài liệu tham khảo cũng như những chỉ bảo
trong q trình làm luận văn.
Tơi bày tỏ lịng biết ơn đối với các thầy cô giáo trong Khoa sau đại học Trường
Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tận tình giúp đỡ trong quá trình học và viết luận
văn.
Xin trân thành cảm ơn các đồng chí lãnh đạo cơng ty TNHH Nippo
Mechatronics Việt Nam Khu cơng nghiệp Nội Bài-Sóc Sơn Hà Nội đã ủng hộ về
tinh thần và tạo điều kiện cho tơi về thời gian để tơi có thể hồn thành bản luận văn
của mình
Tơi xin cảm ơn ban quản đốc phân xưởng gia công khuôn mẫu của cơng ty,

đồng chí Linh Ngọc Hải- trưởng phịng gia cơng khuôn mẫu vè sự tạo điều kiện hết
sức thuận lợi cho tơi tiến hành thí nghiệm tại phịng gia cơng khn.
Tơi muốn bày tỏ lịng cảm ơn các bạn đồng nghiệp và gia đình đã ủng hộ động
viên tơi trong q trình làm luận văn.
Do năng lực bản thân cịn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót,
rất mong nhận được sự dóng gopd ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học
và các bạn đồng nghiệp.

Tác giả

Nguyễn Thái Hoà


-3 -

PHẦN MỞ ĐẦU

1 .Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, vật liệu nhựa đang dần thay thế các vật liệu truyền thống khác như sắt,
nhôm, gỗ để trở thành vật liệu phổ biến và chuyên dụng trong tất cả các nghành từ
công nghiệp nhẹ đến công nghiệp nặng và cơng nghiệp hàng khơng vũ trụ. Có được
những bước phát triẻn đó là do nó có nhiều tính năng và ưu điểm vượt trội so với
các vật liệu khác như khả năng dễ tạo hình, dễ gia cơng, nhẹ,vật liệu dễ kiếm, có độ
bền và dẻo dai, chống được các va đập, chịu được ăn mịn về hố học hay ơxi hố
do mơi trường, có khả năng cách điện, cách nhiệt ..vv và đặc biệt là có khả năng tái
chế, tái sử dụng được nhiều lần [17]. Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, nghành gia
cơng ép nhựa cũng không ngừng phát triển và hiện nay đang là một trong những
nghành công nghiệp tiềm năng. Trong khoảng gần 10 năm trở lại đây, sự chuyển
giao công nghệ, kỹ thuật tiên tiến từ các cơng ty, tập đồn nước ngồi vào nước ta
ngày càng mạnh mẽ và không ngừng gia tăng càng làm tăng thêm tốc độ phát triển

của lĩnh vực gia công ép nhựa của nước ta.
Để đáp ứng được u cầu của nghành ép nhựa thì cơng việc gia công khuôn mẫu
ép nhựa cũng luôn luôn phát triển nhằm chế tạo ra các khuôn ép nhựa đảm bảo yêu
cầu kỹ thuật với giá thành rẻ nhất. Muốn đảm bảo được vấn đề đó thì việc gia cơng
khn (nhất là gia cơng lịng khn) phải được thực hiện với chế độ cắt tối ưu [2].
Xuất phát từ đòi hỏi thực tế đó, em mạnh dạn chọn đề tài “Tối ưu chế độ cắt
khi phay lịng khn ép nhựa sản phẩm CRG-ARM-DOOR-LINK trên máy
trung tâm gia công CNC Makino S33 đảm bảo thời gian gia công nhỏ nhất” để
nghiên cứu. Chi tiết CRG-ARM-DOOR-LINK là một chi tiết có chức năng như lẫy
đóng mở cửa của phần thân máy in laser của hãng Canon được gia công bằng
phương pháp ép nhựa trên khuôn đúc CRG-ARM-DOOR-LINK. Khuôn đúc CRGARM-DOOR-LINK được gia công và chế tạo tại trung tâm gia công khuôn của
công ty liên doanh với Nhật Bản là công ty TNHH Nippo Mechatronics Việt Nam


-4 -

(Khu cơng nghiệp Nội Bài). Khn này có 4 khoang (cavity) để đúc ra 4 sản phẩm
giống nhau trong cùng một lần đúc. Việc gia công 4 phần khoang (hay lịng khn)
là như nhau và chủ yếu được thực hiện phay trên máy trung tâm gia công (20 đầu
dao) CNC MAKINO S33của hãng Makino Nhật Bản [16]. Hiên nay q trình gia
cơng phay với chế độ cắt chưa được tối ưu. Việc nghiên cứu tối ưu chế độ cắt khi
phay lịng khn là một bài tốn có tính khả thi nhằm giảm thời gian gia cơng, giảm
chi phí gia công sẽ đem lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao.
2 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Mục đích, đối tượng nghiên cứu của đề tài là tối ưu chế độ cắt của phương
pháp gia công phay trên trung tâm gia công CNC MAKINO S33với phạm vi là bộ
2 thông số (S, V) nhằm đạt mục tiêu là thời gian gia công nhỏ nhất.
3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Góp phần phát triển lý thuyết tối ưu hóa chế độ cắt, ứng dụng tối ưu hóa chế

độ cắt khi phay trên máy phay điều khiển số để gia cơng sản phẩm có bề mặt phức
tạp.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu được ứng dụng trực tiếp vào trong việc gia công khuôn
mẫu để ép ra chi tiết CRG-ARM-DOOR-LINK và các chi tiết thuộc họ ARM
DOOR có hình dáng kết cấu tương tự của công ty TNHH Nippo Mechatronics đem
lại hiệu quả kinh tế - thực tiễn cho công ty.
4. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp cả phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm tại phịng gia
cơng khn mẫu của công ty Nippo.


-5 -

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Chương 1
MÁY TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC MAKINO S33 VÀ CÔNG NGHỆ GIA
CÔNG LỊNG KHN ÉP NHỰA SẢN PHẨM CRG-ARM-DOOR-LINK
MACHINE STROKES
Axes Travel X, Y, Z

650x500x450

mm x mm x mm

Table Top to Spindle Face

150 ~ 600

mm

Rapid Transverse X, Y, Z

40

m/min

Axis Feed Rate

1 ~ 40000

mm/min

Side of Table

850x500

mm

Table Load Capacity

650

Kg

Maximum Work Size on Table

850x500x450

mm x mm x mm

T-Slot Size

18H8

mm

T-Slot Pitch

100

Mm

Spindle Speed Range
Spindle Power (15min/cont)

120 ~ 12000
22/18

Rpm
Kw

Maximum Torque(15min/cont)

117/95

Nm

Spindle Oil Cooling System

Jacket cooling

Tool Clamping Force

8800±5%

N

Spindle Speed Range

200 ~ 20000

Rpm

Spindle Power (30min/cont)

2000

kW

Maximum Torque(5min/cont)
Spindle Oil Cooling System

32/19
Core cooling
8800±5%

Nm

17600±5%

N

MACHINE TRAVERSE RATES

TABLE/PALLET

SPINDLE HEAD 12,000 rpm (standard)

SPINDLE HEAD 20,000 rpm (optional)

Tool Clamping Force

N


-6 -

Hình1.1: Máy trung tâm gia cơng Makino S33

Chương 2


-7 -

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TỐI ƯU CHẾ ĐỘ CẮT VÀ PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU
CHẾ ĐỘ CẮT KHI PHAY LÒNG KHUÔN ÉP NHỰA SẢN PHẨM CRG-ARMDOOR-LINK TRÊN MÁY TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC MAKINO S33
2.1. Lý thuyết chung về tối ưu hoá chế độ cắt:
2.1.1: Các vấn đề chung:
Một trong những vấn đề mấu chốt cần giải quyết để nâng cao hiệu quả kinh

tế - kỹ thuật của quá trình chế tạo cơ khí là chế độ cắt phải tối ưu.
Tối ưu hóa chế độ cắt là địi hỏi tất yếu, khách quan của nền sản xuất cơ khí
hiện đại, bởi vì:
- Các thiết bị, máy móc càng hiện đại thì có khả năng tự động hóa càng cao
và đắt tiền. Việc sử dụng máy móc đắt tiền chỉ có thể đạt được hiệu quả cao khi chế
độ cắt phải tối ưu.
- Trong cơ chế kinh tế thị trường, sản phẩm cơ khí địi hỏi giá thành chế tạo
phải rẻ nhất trên cơ sở chất lượng sản phẩm đạt yêu cầu đề ra. Giá thành chế tạo sản
phẩm chỉ có thể là nhỏ nhất khi được chế tạo bằng chế độ cắt tối ưu.
Tối ưu hóa chế độ cắt thực hiện bằng hai hình thức sau:
- Tối ưu hóa tĩnh là phương pháp xác định các thông số chế độ cắt tối ưu
trước khi quá trình cắt gọt diễn ra, thơng qua việc xây dựng mối quan hệ tốn học
giữa mục tiêu tối ưu với hệ thống giới hạn và các mặt kỹ thuật, chất lượng, tổ chức
nhà máy. Tối ưu hóa trước q trình cắt gọt dựa trên mơ hình tĩnh của quá trình cắt.
Nhược điểm cơ bản của phương pháp này là không chú ý tới động lực học của q
trình, nghĩa là khơng chú ý tới những đặc điểm mang tính ngẫu nhiên và thay đổi
theo thời gian. Điều này có thể khắc phục phần nào khi có sự điều chỉnh lại trong
thực tế.
2.1.5. Phương pháp tối ưu chế độ cắt theo đường biên khả dĩ:
Phương pháp tối ưu này được bắt nguồn từ mục tiêu tối ưu cần đạt là chi phí
gia cơng là nhỏ nhất hoặc thời gian gia cơng là nhanh nhất. Vì vậy mà chiều sâu cắt,


-8 -

lượng chạy dao và vận tốc cắt của mỗi lần chạy dao phải được tối ưu hóa trên cơ sở
là tăng chiều sâu cắt, lượng chạy dao trong điều kiện cơng suất máy, dụng cụ cắt và
trình độ cơng nhân có thể cho phép đảm bảo được.
Ta cũng tiến hành xây dựng tối ưu chế độ cắt cho phương pháp tiện, trên cơ
sở đó phát triển xây dựng tối ưu chế độ cắt cho các phương pháp khác.

Chi phí gia cơng một lần chuyển dao khi tiện được tính như sau:


 t 





t 

C = x t2 + t3  2   + y  2  (đồng)
T 
T 

(2.54) Trong đó:

x-chi phí khai thác máy
y-chi phí dụng cụ cắt
t2-Thời gian cắt;
t3-thời gian thay dụng cụ cắt;
T-tuổi bền dụng cụ cắt
Sử dụng công thức Taylor, tuổi bền dụng cụ cắt được tính:

T=

At
V .t ct .S dt
bt

(2.55)

Với
At- Hằng số tính tốn;
bt, ct, dt- Các hệ số nói lên ảnh hưởng vận tốc cắt, chiều sâu cắt lượng chạy
dao tới tuổi bền dụng cụ cắt.
t, S, V- Chiều sâu cắt lượng chạy dao và vận tốc cắt.
Lượng kim loại cắt bỏ có thể tính như sau:
W = t2.t.S.V

(2.56)


-9 -

Mục tiêu tối ưu chi phí gia cơng cần xem xét từ cơng thức này. Từ phương
trình (2.54), (2.55), (2.56), chi phí gia cơng có thể tính được là:
C
x
x.t + y ).V bt .t ct
=
+ 3
W t.S .V
At .S d t

(2.57)

C
1
( x.t3 + y ).V bt .t ct .S d t

{x +
=
W t.S .V
At

(2.58)

Bằng việc loại trừ V trong phương trình (2.58) nhờ phương trình (2.55), ta
có:
C
1
= 1 / b ( b −c ) / b .S ( bt −dt ) / bt
W At t .t t t t

(2.59)

Căn cứ vào phương trình (2.57), với một giá trị V, S nào đó khi ta tăng chiều
sâu cắt thì chi phí gia cơng sẽ giảm. Như vậy với một lượng kim loại cần cắt bỏ, ta
có thể giảm chi phí gia công bằng cách tăng chiều sâu cắt t.
Từ phương trình (2.59), giá trị tối ưu của tuổi bền T để chi phí gia cơng nhỏ
nhất có thể được tính như sau:
Vopt = (bt-1)(t3+y/x)

(2.60)

Khi cho giá trị t và S ta nhận được giá trị vận tốc cắt tối ưu là
A

Vopt = [ T .t ct .S dt ]
opt

(2.61)

Từ các công thức biến đổi này cho phép ta xây dựng phương pháp tính tốn
tối ưu các thơng số chế độ cắt khi tiện thơ như sau:
V
Vmax

Vopt

Hình 2.1: Miền các giá trị S-V
Vmin
Smin

Sopt

Smax

S(mm/ph)


-10 -

Trên cơ sở điều kiện gia công của một máy cơng cụ với một dụng cụ cắt nào
đó ta xây dựng một mặt phẳng V-S. Vấn đề ở đây là ta xác định điểm tối ưu trong
mặt phẳng V-S cho phép trên. Để thực hiện ta chia mặt phẳng V-S ra thành lưới
20*20 như hình 2.1. Nó được phân ra hai miền, miền các điểm không khả dĩ do các
yếu tố ràng buộc và miền khả dĩ, chúng được ngăn bởi một đường cong như hình
2.1.
Những điểm mà chi phí gia cơng nhỏ nhất ln nằm trên đường phân giới

giữa miền khả dĩ và không khả dĩ. Bởi vậy mà không cần xem xét hết các điểm nằm
trong mặt phẳng V-S.
Quá trình xác định Vopt, Sopt được bắt đầu từ điểm O và các bước sau:
1. Điểm lưới (Si, Vj) là điểm có toạ độ (Smin, Vmax) sẽ được kiểm tra với
các ràng buộc về công suất cắt cho phép, nếu nó khơng khả dĩ như điểm 1 ở hình
2.2 thì vận tốc cắt sẽ giảm xuống điểm 2 và lại được kiểm tra với các ràng buộc.
2. Nếu là điểm khả dĩ thì ta tiép tục tăng lượng chạy dao S theo bước nhảy
của lưới và tiếp tục kiểm tra đièu kiẹn dàng buộc.Những điểm khả dĩ đó dùng để
xác định Vopt và Sopt ở công thức (2.61) sẽ đảm bảo chi phí gia cơng nhỏ nhất hoặc
năng suất gia công lớn nhất.
3. Giá trị vận tốc cắt tối ưu tính ở bước 2 được kiểm tra với các ràng buộc về
vận tốc cắt. Nếu có thỏa mãn khả dĩ thì đó là vận tốc cắt tối ưu. Nếu khơng thì điểm
lưới đó sẽ trở thành khơng khả dĩ.

Vmax

Vopt

Vmin

S(mm/ph)
Smin

Sopt

Smax


-11 -

2.2. Cơ sở lý thuyết tối ưu chế độ cắt khi phay phay lịng khn ép nhựa sản
phẩm CRG-ARM-DOOR-LINK trên máy trung tâm gia công CNC MAKINO
S33:
2.2.1. Chế độ cắt khi khi phay lịng khn ép nhựa sản phẩm CRGARM-DOOR-LINK:
Đặc điểm gia cơng lịng khn ép nhựa sản phẩm CRG-ARM-DOORLINK trên máy trung tâm gia công CNC MAKINO S33 với sơ đồ như hình 2.3.

Hình 2.3: Sơ đồ cắt khi gia cơng lịng khn ép nhựa sản phẩm CRGARM-DOOR-LINK trên máy trung tâm gia công CNC MAKINO S33.


-12 -

Chương 3
XÂY DỰNG VÀ GIẢI BÀI TOÁN TỐI ƯU CHẾ ĐỘ CẮT KHI PHAY LỊNG
KHN ÉP NHỰA SẢN PHẨM CRG-ARM-DOOR-LINK TRÊN MÁY TRUNG
TÂM GIA CÔNG CNC MAKINO
3.1. Xây dựng bài tốn tối ưu chế độ cắt phay lịng khn ép nhựa sản
phẩm CRG-ARM-DOOR-LINK trên máy trung tâm gia công CNC MAKINO
S33.
Từ nội dung Chương 2, mục 2.2.2 đã xác định bài tốn tối ưu chế độ cắt khi
phay lịng khuôn ép nhựa sản phẩm CRG-ARM-DOOR-LINK trên máy trung tâm
gia công CNC MAKINO S33. Là tối ưu chế độ cắt (V,S) đảm bảo thời gian gia
cơng τm nhỏ nhất.
Q trình gia cơng phay lịng khn CRG-ARM-DOOR-LINK trên máy
trung tâm gia cơng CNC MAKINO S33 lập trình sẵn chia làm 2 bước (thơ và tinh)
như hình 3.1.

Hình 3.1: Sơ đồ phân bố lượng dư gia cơng khi phay lịng khn ở bước
gia cơng thơ và gia cơng tinh.
Trong đó:

-13 -

Bước gia công thô: Ở bước gia công thô với lượng dư gia công Z 1 được tiến
hành với một số lần chạy dao gia cơng có cùng chiều sâu cắt t1, vận tốc cắt ndao1.
Bước gia công này được lặp lại với nc số lần chạy dao
Bước gia công tinh: Ở bước gia công tinh với lượng dư gia công Z 2 được tiến
hành với một lần chạy dao gia cơng có chiều sâu cắt t2, vận tốc cắt ndao2.
Bước gia công này được lặp lại với nc số lần chạy dao
Ta có tổng lượng dư gia cơng thơ và tinh là:
h = Z1 + Z2

(3.1)

Trong đó:
+ h: Chiều sâu lịng khn thì h = 5.4mm.
Ta tiến hành xây dựng mơ hình tốn học bài tốn tối ưu chế độ cắt khi gia
cơng lịng khn lịng khn tại công ty TNHH Nippo Mechatronics trung tâm gia
công CNC MAKINO S33 như sau:
3.2. Ứng dụng tối ưu chế độ cắt khi gia cơng lịng khn ép nhựa sản
phẩm CRG-ARM-DOOR-LINK.
Lịng khn ép nhựa sản phẩm CRG-ARM-DOOR-LINK được chế tạo bằng
vật liệu:Thép hợp kim STAVAX [3] có thành phần hóa học chính như sau:
C

Si

Mn

Cr

V

0.38%

0.9%

0.5%

13.6%

0.3%

Các yêu cầu kỹ thuật và thông số được thể hiện ở bản vẽ chi tiết lịng khn hình 3.3.

Hình 3.3: Bản vẽ khn CRG Arm Door Link


-14 -

Q trình gia cơng rãnh lịng khn được chia làm ba bước với lượng dư gia
công cụ thể là: Z1=0,5mm; Z2=0,25mm như hình 3.4

Hình 3.4: Sơ đồ phân bố lượng dư gia cơng lịng khn ép nhựa sản
phẩm CRG-ARM-DOOR-LINK.
Ta tiến hành tính tốn cụ thể như sau:
3.2.1. Tối ưu chế độ cắt khi gia cơng lịng khn ép nhựa sản phẩm
CRG-ARM-DOOR-LINK ở bước gia công thô:
Lượng dư gia công ở bước gia cơng thơ như hình 3.5 sau

Vi
Vmax

M0(V1,S1)

Vmin

Si
Smin

Smax


-15 -

Hình 3.6: Mặt phẳng lưới S1-V1
Tiếp theo ta xác định tập các điểm khả dĩ
* Chọn điểm xuất phát:
Điểm xuất phát của quá trình xác định tập các điểm khả dĩ được chọn là
điểm 1≡M0 có tọa độ (75, 376,8)
* Các bước xác định tập các điểm khả dĩ:
- Bước 1: Điểm lưới 1 có tọa độ (75, 376,8) sẽ được kiểm tra với ràng buộc
công suất cắt gọt cho phép của máy [Nc].
Ta biết công suất cắt N1 được tính theo cơng thức:
N1 =

Pz1V1
(kW)
60.102

10Cpz.t x .S .B u
Kmv (KG)
Với Pz1 =
Dqnw

(3.23)
(3.24)

Trong đó:
Cpz : Hệ số xét đến điều kiện làm việc nhất định đến lực cắt, tra theo bảng

(5-41) [7], CPz=101.
+ ti: Chiều sâu cắt ở bước cần gia công, mm: khoảng cách từ mặt chưa gia
công đến mặt đã gia công.


-16 -

+ B: Chiều rộng rãnh cắt do dao tạo thành ở bước cần gia công , B=6(mm).
+ Vi: Tốc độ cắt ở bước cần gia công, (m/ph)
+ x, u,q,w: Chỉ số mũ xét đến ảnh hưởng của chiều sâu cắt, bề rộng dao và
vận tốc đến lực cắt.
X=0.88 , u= 1, q=0.87, w=0 (tra b ảng 5-41 [7 ]
+ Kmv: Hệ số hiệu chỉnh chung cho chất lượng vật liệu gia công. Tra bảng 59 [7] được Kmv = 1
- n : Số vịng quay trục chính (v/ph)
Thay các giá trị hệ số và chỉ số mũ vào công thức (3.24) được:
Pzl =

10.101.0,50.88.61
S =1.42S

6 0.87 20000 0

=> Pzl =1.42S

(3.25)

Thay Pzl từ công thức (3.25) vào công thức (3.23) được
N1 =

Pz1V1
1.42.75.376.8
=
= 6,5571 (kW)
60.102
60.102

(3.26)

Thay giá trị tọa độ điểm lưới (75, 376,8) vào công thức (3.26), được:
N1=6,5571 (kW).
Kiểm tra với ràng buộc về công suất cắt gọt cho phép của máy [Nc]:
Ta thấy: N1(l)=6,5571 (kW)<[Nc] = 16,67 (kW)
Nhận xét: Điểm lưới 1 thỏa mãn ràng buộc về công suất cắt gọt cho phép của
máy [Nc]. Vậy điểm lưới 1 có tọa độ (75, 376,8) là khả dĩ. Đánh dấu điểm lưới 1.
- Bước 2: Lúc này điểm lưới được lấy tăng theo lượng chạy dao có giá trị
S = Si+ks (với ks = 44,25m/ph) như điểm 2 trong hình 3.7 và phương pháp
này quay về bước 1.
+ Xét điểm lưới 2: Có S = Si+ks = 75+44,25 = 119,25m/ph

-17 -

Gọi điểm lưới 2 có tọa độ (119,25, 376,8). Điểm lưới 2 sẽ được kiểm tra với
ràng buộc công suất cắt gọt cho phép của máy [N c]. Thay giá trị tọa độ điểm lưới
(119,25, 376,8) vào công thức (3.26) được:
Nl(2)=

Pz1V1
1.42.119,25.376.8
=
= 10,426 (kW)
60.102
60.102

Kiểm tra với rằng buộc về công suất cắt gọt cho phép của máy [Nc]:
Ta thấy: Nl(2) = 10,426 (kW) < [Nc] = 16,67 (kW)
Tương tự, điểm lưới 2 thỏa mãn rằng buộc về công suất cắt gọt cho phép của
máy [Nc]. Vậy điểm lưới 2 có tọa độ (119.25, 376.8) là điểm khả dĩ. Đánh dấu điểm
lưới 2.
Tương tự như trên, ta xét các điểm lưới khác:
+ Xét điểm lưới 3: Có tọa độ (163.5, 376.8):
Nl(3)=

Pz1V1
1.42.163,5.376.8
=
= 14.294 (kW)
60.102
60.102

Nl(3) =14.294(kW)<[Nc] = 16.67 (kW)
Điểm lưới 3 có tọa độ (163.5, 376.8) là điểm khả dĩ. Đánh dấu điểm lưới 3.
+ Xét điểm lưới 4: Có tọa độ (207.75, 376.8):
Nl(4)=

Pz1V1
1.42.163,5.376.8
=
= 18,163 (kW)
60.102
60.102

Nl(4) = 18,163(kW)>[Nc] = 16,67 (kW)
Điểm lưới 4 không thỏa mãn ràng buộc về công suất cắt gọt cho phép của
máy [Nc]. Vậy điểm lưới 4 có tọa độ (207.75, 376.8) là điểm không khả dĩ.
+ Từ điểm lưới 40 đến điểm 42(M): Theo chiều tăng lượng chạy dao với giá trị
S= 871.5 ~960 đều không thỏa mãn ràng buộc về công suất cắt gọt cho phép của máy
[Nc]. Các điểm lưới này là các điểm không khả dĩ.


-18 -

Quá trình xác định tập các điểm khả dĩ ở bước gia cơng thơ được triìn bày ở
hình 3.7

V
M0
1

4

2 3

Miền khơng khả dĩ

Miền khả dĩ

40 41 42

M
S

Hình 3.7: Q trình xác định tập các điểm khả dĩ V1.S1
Ở hình (3.7), các điểm lưới được ghi nhận đánh dấu tròn có giá trị (S 1,V1)
thỏa mãn ràng buộc bài tốn tối ưu.
Từ các kết quả tính tốn ở trên ta lập thành bảng có các giá trị (S 1,V1) thỏa
mãn ràng buộc bài toán tối ưu chế độ cắt khi gia phay lịng khn ép nhựa sản phẩm
CRG-ARM-DOOR-LINK trên máy trung tâm gia công CNC MAKINO S33 ở bước
gia công thô như bảng 3.1:
V1

376.8

376.8

376.8

333.9

233.8

205.2

176.6

162.3

S1

75

119.25

163.5

207.75

296.25

340.5

384.75

429

V1S1

28260

44933.4

61606.8

69367.7

69251.5

69870.6

68476.6

69626


-19 -

V1

148

133.7

119.4

105.1

105.1

90.8

90.8

90.8

S1

473.5

517.5

561.75

606

650.25

694.5

738.75

783

V1S1

70078

69189.75

67072.95

63690.6

68341.2

63060.6

67078.5

71096.4

Bảng 3.1: Các giá trị (V1,S1) thỏa mãn ràng buộc bài toán tối ưu chế độ
cắt khi gia phay lịng khn ép nhựa sản phẩm CRG-ARM-DOOR-LINK trên
máy trung tâm gia công CNC MAKINO S33 ở bước gia công thô.
Theo (3.17), hàm mục tiêu của bải toán tối ưu là V 1.S1->max để thời gian
gia cơng phay lịng khn ép nhựa sản phẩm CRG-ARM-DOOR-LINK trên máy
trung tâm gia công CNC MAKINO S33ở bước gia công thô là nhỏ nhất. Từ bảng
3.1 ta thất (S 1,V1) = (783,90.8) có S 1*V1 =71096 là max nhất thỏa mãn (3.17).
Vậy giá trị tối ưu chế độ cắt khi gia cơng lịng khn lịng khuôn trên máy phay
MAKINO S33ở bước gia công thô là: (Vl,Sl) = (783,90.8) (3.27)


-20 -

Chương 4
KẾT QUẢ, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1. Kết quả ứng dụng thực tiễn:
Ứng dụng các kết quả nghiên cứu về mặt lý thuyết, ứng dụng thực tiễn gia
công lịng khn ép nhựa CRG ARM DOOR LINK trên máy trung tâm gia công
S33 đã đem lại kết quả như sau:

Hình 4.5: Hình ảnh q trình gia cơng

Hình 4.6: Khn sau khi gia công


-21 -

Hình 4.7: Lịng khn sau khi gia cơng
4.1.2. Hiệu quả của tối ưu hóa chế độ cắt:
Thời gian gia cơng của tối ưu hóa chế độ cắt là:
* Thời gian máy gia công ở bước gia công thô(1 lần chạy dao):
τ ml = ( Z1 / t1 ).(2.Lgl / V1 ).n g .nr =

0,783 2.20,8
.
.84.20 = 1.205 (phút)
0,5 90,8.1000

* Tổng hời gian gia công thô là (10 lần chạy dao):
10

τ m = ∑ τ mi = 10 * 1.205 = 12.05 (phút)
i =1

(4.1)

Thời gian gia công theo chế độ cắt hiện tại của nhà máy là:
* Thời gian máy gia công ở bước gia công thô (1 lần chạy dao):
'
τ m1 = ( Z1 / t1 )(2 Lg1 / V1 ).n g .nr =

0,96
2.20,8
.
.84.20 = 1.75 (phút)
0,2 190,9.1000

Vậy tổng thời gian gia công thô cho theo máy:


-22 -

25

'
'
τ m = ∑ τ mi = 25 * 1.755 = 43.87 (phút) (4.2)
i =1

Đánh giá hiệu quả tối ưu hóa chế độ cắt theo thời gian gia cơng τm là:
'
Δτ= τ m − τ m = 43.87 − 12.05 = 31.82

(phút) (4.3)

Đánh giá hiệu quả tối ưu hóa chế độ cắt thời gian gia công τm theo tỷ lệ % là:
Δτ%=

'
τm −τm
31.82

.100% =
.100% = 72.5%
'
τm
43.87

(4.4)

Hình 4.8: Quá trình thử khuôn sản phẩm nhựa CRG ARM DOOR trên
máy ép nhựa FANUC SE100


-23 -

Hình 4.9: Q trình đo kích thước sản phẩm nhựa CRG ARM DOOR
LINK trên máy đo Quick Scope được đúc trên khn sau gia cơng

Hình 4.10: Kết quả đánh giá OK của khách hàng Canon về chi tiết nhựa CRG ARM
DOOR LINK

4.2. Kết luận và kiến nghị:
4.2.1. Kết luận.
Từ các nội dung nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn, luận văn đã có các kết
quả đóng góp như sau:
1. Vấn đề tối ưu hóa chế độ cắt khơng mới nhưng cũng không phải cũ kể cả
với các thiết bị máy công cụ điều khiển số hiện nay.
2. Tối ưu hóa chế độ cắt mang lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật rất lớn khi chúng
ta không phải đầu tư về máy móc, thiết bị.
3. Luận văn đã đóng góp phát triển cơ sở lý thuyết tối ưu hóa chế độ cắt, hầu
hết các tài liệu là tối ưu hóa chế độ cắt cho phương pháp gia công tiện. Luận văn đã

góp phần xây dựng cơ sở lý thuyết cho tối ưu hóa chế độ cắt khi phay và cụ thể hóa
tối ưu hóa chế độ cắt khi phay lịng khuôn ép nhựa sản phẩm CRG-ARM-DOORLINK trên máy trung tâm gia công CNC MAKINO S33


-24 -

4. Kết quả cụ thể là xác định được các thông số chế độ cắt tối ưu khi gia
công lịng khn ép nhựa sản phẩm CRG-ARM-DOOR-LINK trên máy trung tâm
gia công CNC MAKINO S33: Các giá trị tối ưu (S,V) ở các bước gia công thô là:
(S1,V1) = (783,90.8)

(4.3)

1. Hiệu quả của tối ưu hóa chế độ cắ đã giảm thời gian gia cơng: Tính theo giá trị
% thời gian máy gia cơng τm theo tính tốn rút ngắn hơn thời gian máy gia công
τ’m cho theo máy: 72.5%.
2. Hiệu quả tổng thể là đã giảm thời gian gia cơng khn là 30% và giải quyết
được bài tốn năng suất chế tạo khuôn, đáp ứng được yêu cầu dặt hàng của
khách hàng với họ loại khuông CRG ARM DOOR nói chung và ARM DOOR
LINK nói riêng.
4. Kiến nghị: (Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo).
Do điều kiện về thời gian và các điều kiện khác mà kết quả của đề tài mới
đạt được tối ưu chế độ cắt (S,V) đảm bảo thời gian gia công nhỏ nhất với các ràng
buộc chủ yếu là điều kiện của máy công cụ và điều kiện kinh tế của tuổi bền dụng
cụ cắt. Do vậy sẽ còn nhiều vấn đề còn bỏ ngỏ cần tiếp tục được nghiên cứu và phát
triển, đó là vấn đề tối ưu thơng số hình học dụng cụ cắt, mịn dụng cụ, tính tốn hiệu
quả kinh tế, vấn đề nhiệt cắt, lực cắt, rung động…. trong gia cơng lịng khn ép
nhựa sản phẩm CRG-ARM-DOOR-LINK làm bằng vật liệu thép Hợp kim Stavax
đang được sử dụng phổ biến trong ngành gia cơng khn mẫu hiện nay.
Bên cạnh đó q trình tối ưu hóa chế độ cắt gia cơng lịng khn ép nhựa nói

chung cần xây dựng thành phần mền máy tính đảm bảo q trình tính tốn được
nhanh chóng, chính xác.


-25 -

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Vũ Hoài Ân, Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa, Hà Nội 1997.
[2]. Nguyễn Đăng Bình, Nguyễn Phú Hoa (2008), Tự động hố thiết kế quy trình
cơng nghệ (Tập 1) – NXB Khoa học Kỹ Thuật.
[3]. Lê Công Dưỡng (1996), Vật liệu học, NXB Khoa học kỹ thuật.
[4]. Trần Hữu Đà, Nguyễn Văn Hùng, Cao Thanh Long (1998), Cơ sở chất lượng
của quá trình cắt, Trường Đại học KTCN Thái Nguyên.
[5]. Trần Văn Địch (2004), Công nghệ CNC, NXB Khoa học và kỹ thuật
[6]. Nguyễn Đắc Lộc, Lê văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt (2003) . Sổ tay
Công nghệ chế tạo máy 1 . Nhà Xuất Bản Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.
[7]. Nguyễn Đắc Lộc, Lê văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt (2003) . Sổ tay
Công nghệ chế tạo máy 2 . Nhà Xuất Bản Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội
[8]. Ph. A. Barơbasôp, người dịch : Trần Văn Địch, Kỹ thuật phay, NXB “MIR”
Maxcơva – NXB Công nhân kỹ thuật Hà Nội.
[9]. Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Tuý (2001), Nguyên lý gia công vật
liệu, NXB Khoa học kỹ thuật.
[10]. Trần Mao, Phạm Đình Sùng (1998), Vật liệu cơ khí, NXB Giáo dục.
[11]. Hồng Xn Nguyên, Dung Sai Lắp Ghép và Đo Lường Kĩ Thuật, Nhất Xuất
Bản Giáo Dục, 1994.
[12]. A Design Guide: Part and Mold Design, LANXESS Applications
Engineering Group
[13]. Georg Menges,Walter Michaeli, Paul Mohren, How to Make Injection Molds -