Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng gia công một số chi tiết trên máy tiện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
----------***---------

VÕ HỒNG PHÚC

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ
ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ CHẤT LƯỢNG
GIA CÔNG MỘT SỐ CHI TIẾT TRÊN MÁY TIỆN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
---------***---------

VÕ HỒNG PHÚC

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ
ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ CHẤT LƯỢNG
GIA CÔNG MỘT SỐ CHI TIẾT TRÊN MÁY TIỆN

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp
Mã Số: 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. Lê Tấn Quỳnh

Hà Nội - 2011


i

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được bản luận văn này, trong suốt thời gian qua tôi đã
nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân. Nhân dịp này
cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo
hướng dẫn khoa học TS. Lê Tấn Quỳnh đã dành nhiều thời gian chỉ bảo tận
tình và cung cấp nhiều tài liệu có giá trị cho tôi trong suốt thời gian thực hiện
luận văn tốt nghiệp của mình.
Tôi trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu cùng cán bộ giáo viên, công nhân
viên chức Trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi
nhất để tôi hoàn thành nhiệm vụ;
Chân thành cảm ơn lãnh đạo trường Cao đẳng Cơ điện và NN Nam Bộ,
Khoa Cơ khí chế tạo, Bộ môn gia công kim loại nơi tôi công tác.
Tôi trân trọng cảm ơn Trung tâm thí nghiệm thực hành khoa Cơ điện
và công trình, Trường Đại học Lâm nghiệp, cùng các đồng nghiệp đã tạo điều
kiện giúp đỡ tôi hoàn thiện các kết quả luận văn. Cuối cùng, tôi xin được bày
tỏ lòng biết ơn sâu nặng đến Bố, Mẹ cùng gia đình đã thường xuyên quan

tâm, động viên, tạo mọi điều kiện tốt nhất về tinh thần cũng như vật chất cho
tôi trong suốt thời gian vừa qua.
Tôi xin cam đoan các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực
và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.Những nội
dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 9 năm 2011
Tác giả

Võ Hồng Phúc


ii

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa…………………………………………………………………...
Lời cảm ơn ......................................................................................................... i
Mục lục .............................................................................................................. ii
Danh mục các bảng biểu .................................................................................. iv
Danh mục các hình vẽ ....................................................................................... v
Đặt vấn đề...................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................ 3
1.1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy tiện trên thế giới ....................... 3
1.2. Tình hình nghiên cứu, sử dụng máy tiện ở việt nam ............................ 12
Chương 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................... 19
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................. 19
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................ 19
2.3. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 19

2.4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 20
2.4.1. Thí nghiệm thăm dò ....................................................................... 21
2.4.2. Thực Nghiệm đơn yếu tố ............................................................... 23
2.4.3. Thực nghiệm đa yếu tố .................................................................. 27
Chương 3: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI ................................................ 33
3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy tiện eer - 1330 .................... 33
3.2. Chi phí năng lượng riêng ...................................................................... 35
3.3. Chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công ................................................ 40
4.1. Mục tiêu thực nghiệm và lựa chọn tham số điều khiển ....................... 42
4.2. Vật liệu gia công ................................................................................... 42
4.3. Dao cắt làm thí nghiệm ........................................................................ 44


iii

4.3.1. Những bộ phận chính của dụng cụ cắt .......................................... 44
4.3.2. Các thông số hình học của dao tiện ở trạng thái tĩnh .................... 45
4.3.3. Vật liệu làm dao tiện ...................................................................... 48
4.3.4. Xác định thông số về góc độ dao tiện ............................................ 50
4.4. Xác định số vòng quay của trục chính ................................................. 50
4.5. Tiến hành thí nghiệm ............................................................................ 51
4.6. Kết quả thí nghiệm thăm dò ................................................................. 52
4.7. Thực nghiệm đơn yếu tố ....................................................................... 54
4.7.1. Chi phí năng lượng riêng khi tiện thô ............................................ 54
4.7.2. Chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công khi tiện thô ...................... 56
4.7.3. Chi phí năng lượng riêng khi tiện tinh........................................... 58
4.7.4. Chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công khi tiện tinh ..................... 60
4.8. Thực nghiệm đa yếu tố khi tiện thô ...................................................... 62
4.8.1. Chọn vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của thông số đầu
vào khi tiện thô ........................................................................................ 62

4.8.2. Thành lập ma trận thí nghiệm khi tiện thô .................................... 62
4.8.3. Xác định các thông số hợp lý khi tiện thô ..................................... 63
4.9. Thực nghiệm đa yếu tố khi tiện tinh..................................................... 66
4.9.1. Chọn vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của thông số đầu
vào khi tiện tinh. ...................................................................................... 66
4.9.2. Thành lập ma trận thí nghiệm khi tiện tinh ................................... 67
4.9.3. Xác định các thông số hợp lý khi tiện tinh .................................... 67
4.9.4. Vận hành tiện tinh với thông số tối ưu .......................................... 70
KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ ..................................................................... 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 74
PHỤ BIỂU………………………………………………………………...


iv

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Ký hiệu

Tên gọi

Trang

Bảng 4.1. Phạm vi ứng dụng của các mảnh HKC

49

Bảng 4.2. Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm

52

Bảng 4.3. Các đặc trưng của phân bố thực nghiệm

53

Bảng 4.4. Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm

53

Bảng 4.5. Các đặc trưng của phân bố thực nghiệm

54

Bảng 4.6. Tổng hợp kết quả tính toán hàm chi phí lăng lượng

63

theo ma trận của kế hoạch toàn phần
Bảng 4.7. Tổng hợp kết quả tính toán hàm chất lượng bề mặt gia

65

công theo ma trận của kế hoạch toàn phần
Bảng 4.8. Tổng hợp kết quả tính toán hàm chi phí lăng lượng

68

theo ma trận của kế hoạch toàn phần
Bảng 4.9. Tổng hợp kết quả tính toán hàm chất lượng bề mặt gia
công theo ma trận của kế hoạch toàn phần

69


v

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Ký hiệu

Tên gọi

Trang

Hình 1.1.

Mô hình máy tiện gỗ đầu tiên của loài người

3

Hình 1.2.

Máy tiện vạn năng RT817

4

Hình 1.3.

Máy tiện CNC Mã hiệu 16R35F3

5

Hình 1.4.

Máy tiện vạn năng KSL-1440

5

Hình 1.5.

Máy tiện vạn năng MRL-1640T

6

Hình 1.6.

Máy tiện CNC mã hiệu CNL 2000

6

Hình 1.7.

Máy tiện vạn năng mà hiệu OPTI D 320x630

7

Hình 1.8.

Máy tiện CNC CTX600E

8

Hình 1.9.

Máy tiện vạn năng mã hiệu TSL-550

8

Hình 1.10.

Máy tiện vạn năng mã hiệu TMM-200

9

Hình 1.11.

Máy tiện vạn năng mã hiệu FL-500BS

10

Hình 1.12.

Máy tiện vạn năng Sui 32

12

Hình 1.13.

Máy tiện vạn năng 660x1200/1700

13

Hình 1.14.

Máy tiện vạn năng T18A

14

Hình 1.15.

Máy tiện vạn năng G-1264-1

14

Hình 1.16.

Máy tiện CNC NL3000MC/3000

15

Hình 1.17.

Máy tiện CNC CRL-1640

16

Hình 3.1.

Cấu tạo của máy tiện EER-1330

33

Hình 3.2.

Phân lực cắt ra các lực thành phần

36

Hình 3.3.

Ảnh hưởng của góc  đến các lực Px, Py, Pz

38

Hình 3.4.

Ảnh hưởng của góc  đến các thành phần lực căt Px và Py

38


vi

Hình 3.5.

Ảnh hưởng của bán kính đỉnh dao r đến các thành phần

39

lực căt
Hình 4.1.

Cấu tạo của dao tiện

44

Hình 4.2.

Các góc độ của dao tiện ở trạng thái tỉnh

46

Hình 4.3.

Máy đo công suất Fluke 41B và máy đo độ nhám Ra

52

TR200
Hình 4.4.

Đồ thị ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến chi phí năng

55

lượng riêng khi tiện thô.
Hình 4.5.

Đồ thị ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chi phí năng

56

lượng riêng khi tiện thô
Hình 4.6.

Đồ thị ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến chất lượng (độ

57

nhám) bề mặt gia công khi tiện thô
Hình 4.7.

Đồ thị ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chất lượng bề
mặt gia công khi tiện thô

Hình 4.8.

Đồ thị ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến chi phí năng

59

lượng riêng khi tiện tinh
Hình 4.9.

Đồ thị ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chi phí năng

59

lượng riêng khi tiện tinh
Hình 4.10.

Đồ thị ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến chất lượng bề mặt

60

gia công khi tiện tinh
Hình 4.11.

Đồ thị ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chất lượng bề
mặt gia công khi tiện tinh

61


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Nước ta đang trong quá trình thực hiện chương trình công nghiệp hóa,
hiện đại hóa nông nghiệp và nông thôn. Đối với một đất nước nói chung, cũng
như đối với một ngành kinh tế nói riêng, việc tiến hành công nghiệp hóa, hiện
đại hóa không thể không có quá trình cơ giới hóa và tự động hóa, dựa trên sự
phát triển của ngành cơ khí nói chung, cũng như của lĩnh vực cơ khí chuyên
ngành nói riêng.
Trong lĩnh vực cơ khí, gia công kim loại là khâu rất quan trọng. Gia
công bằng cắt gọt là một phương pháp gia công kim loại rất phổ biến trong
ngành cơ khí chế tạo máy cũng như các ngành cơ khí chuyên ngành. Quá
trình cắt kim loại là quá trình con người sử dụng dụng cụ cắt để hớt bỏ lớp
kim loại thừa khỏi chi tiết, nhằm đạt được những yêu cầu cho trước về hình
dáng, kích thước, vị trí tương quan giữa các bề mặt và chất lượng bề mặt của
chi tiết gia công.
Gia công bằng cắt gọt chiếm tới 30% khối lượng công việc gia công cơ
khí và trong tương lai có thể nhiều hơn. Trong đó tiện là một trong những

phương pháp gia công cắt gọt kim loại thông dụng nhất. Trong các nhà máy
cơ khí, máy tiện thường chiếm số lượng lớn nhất, khoảng 30% đến 40% [15].
Trên thế giới, ở các nước phát triển phương pháp gia công bằng cắt gọt
có vai trò quan trọng trong công việc gia công cơ khí. Ngày nay, do Khoa học
- Công nghệ phát triển, các thiết bị gia công cắt gọt thường làm việc với sự trợ
giúp của người máy (Robot) và một hệ thống điều khiển chung. Hệ thống điều
khiển có nhiệm vụ đảm bảo cho người máy và máy cắt làm việc theo một
chương trình và một chế độ cắt hợp lý đã được xác định trước.
Ở nước ta năm 2003 thủ tướng chính phủ đã phê duyệt Chiến lược phát
triển ngành cơ khí Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn tới 2020. Trong đó có
chiến lược phát triển máy công cụ là: Ưu tiên phát triển ngành chế tạo máy


2
công cụ nhằm đáp ứng nhu cầu của các ngành công nghiệp, nghiên cứu thiết
kế, chế tạo các mẫu máy hiện đại (ứng dụng công nghệ PLC, CNC) và các
thiết bị gia công đặc biệt.
Ngành gia công kim loại bằng cắt gọt là một trong những ngành rất quan
trọng không thể thiếu, và phương pháp tiện chiếm tỷ trọng lớn. Trong khi đó
Việt Nam chỉ sản xuất được một số loại máy tiện như T613, T616, T630,
T6M16, T18A... còn lại là nhập khẩu máy tiện từ nước ngoài với số lượng lớn
và nhiều chủng loại khác nhau.
Vì vậy nhiều vấn đề từ thực tiễn sản xuất trong nước đang đặt ra là phải
nghiên cứu công nghệ và chế độ sử dụng vào lĩnh vực cơ khí nói chung và cơ
khí chuyên ngành nói riêng, các loại máy tiện với qui mô sản xuất vừa và nhỏ.
Đối với hầu hết các thiết bị được nhập từ nước ngoài, để có được năng suất,
chất lượng và giá thành sản phẩm gia công tối ưu cần phải giải quyết tiến
hành nghiên cứu đối với từng nhiệm vụ và công nghệ sản xuất cụ thể nhằm
không ngừng phát triển, tạo lập những cơ sở khoa học phục vụ cho việc cải
tiến, hoàn thiện thiết bị, công nghệ và chế độ sử dụng.

Từ những phân tích nêu trên cho thấy sự cần tiếp tục nghiên cứu về công
nghệ và chế độ làm việc của máy tiện khi gia công cắt gọt kim loại làm cơ sở
khoa học cho việc cải tiến và sử dụng hiệu quả các thiết bị phục vụ thực tiễn
sản xuất, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất, đồng
thời góp phần nâng cao chất lượng đào tạo cán bộ kỹ thuật và công nhân trong
lĩnh vực gia công kim loại bằng máy tiện.


3

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy tiện trên thế giới
Đã từ xa xưa con người đã biết dùng đôi tay của mình để tạo ra những
vật dụng như đất sét, bằng gỗ, xương, đá…, sau đó đã chế tạo và sử dụng
nhiều vật dụng bằng kim loại để phục vụ đời sống của mình. Do nhu cầu ngày
càng cao hơn, công việc ngày một nhiều hơn nên con người phải nghĩ ra các
cơ cấu để giảm nhẹ sức lao động. Con người không ngừng chế tạo ra các vật
dụng để sản xuất với quy mô lớn, việc sản xuất các cơ cấu máy phải trải qua
một thời gian khá dài và đến nay đã hình thành ngành chế tạo máy.
Ngành khảo cổ đã phát hiện ra máy công cụ đầu tiên trong lịch sử loài
người ở Ai Cập và Ấn Độ khoảng 2000 năm trước. Máy này làm việc do hai
người điều khiển, một người kéo dây cung để thực hiện chuyển động của chi
tiết gia công và một người điều khiển dao cắt gỗ.

Hình 1.1. Mô hình máy tiện gỗ đầu tiên của loài người


4
Cuối thế kỷ 15 đầu thế kỷ 16 Leonadoavinci – một nghệ sĩ lớn, đồng

thời là kỹ sư có tài người Ytalia đã phát minh ra một số kết cấu nổi tiếng cơ
bản của máy tiện như: trục vitme, bàn dao… đặc biệt là phát thảo nguyên tắc
của một số máy tiện, máy cắt ren.

Hình 1.2. Máy tiện vạn năng RT817
Đầu thế kỷ 17 người ta đã dùng sức nước làm động lực cho máy công
cụ và một phát minh quan trọng trong việc phát triển máy tiện là tìm ra bàn
chạy dao tự động. Năm 1712, A. Nator người Nga đã tìm ra phương pháp ứng
dụng đầu tiên của loại bàn dao này ở máy tiện. Đến năm 1774 các nhà thiết kế
máy công cụ người Nga Jacôbatitreps, L. Xôbôkin, A. Xunrin, đặc biệt là
Mikail Lômônôxốp đã có những cống hiến quan trọng trên lĩnh vực chế tạo
máy công cụ của nước Nga như thiết kế máy tiện hình cầu. Ngày nay ở Nga
sản xuất những loại máy tiện như hãng KRAMATORSK sản xuất các loại
máy tiện vạn năng với các mã hiệu như KJ1909, 1A680, 1A670, 1A675….
Những loại máy tiện này có thể tiện phôi với đường kính từ 1400mm đến
1600mm, công suất động cơ 130 HP, tốc độ trục chính 2,5 - 280 vòng/phút.
Hãng RYAZAN sản xuất máy tiện vạn năng với các mã hiệu RT817, RT317,
16R25P…, (hình 1.2). Những loại máy tiện này có thể tiện phôi có đường


5
kính từ 1200mm đến 1600mm, công suất động cơ 30 HP, tốc độ trục chính 5 500 vòng/phút.
Trong những năm gần đây, hãng RYAZAN đã sản xuất những máy tiện
CNC với các mã hiệu 16R35F3, 16R50F3, 16R70F3…. (hình 1.3), máy tự
động hai trục, có công suất 2 - 30 HP, tốc độ trục chính 5 - 1800 vòng/phút.

Hình 1.3. Máy tiện CNC Mã hiệu 16R35F3

Hình 1.4. Máy tiện vạn năng KSL-1440

6
Ở Mỹ năm 1873 hãng Senser đã nghiên cứu cho ra đời máy tiện tự động.
Đến đâu thế kỷ 20, các hãng như Gridley, Kliben, Kent… ở Mỹ đã sản xuất các
loại máy tiện tự động và nửa tự động nhiều trục. Một số loại máy 1340A, KSL1440, KLS-180G, KLS-2280C… (hình 1.4), có đường kính trục chính 1.5 - 4.2
inch, công suất động cơ 2 - 10 HP, tốc độ trục chính 32 - 2000 vòng/phút. Các loại
máy tiện dòng chính xác mang nhãn hiệu TLR-1340, MRL-1440VT, MRL1640T, ML-260T … (hình 1.5) có đường kính trục chính 1.56 - 6 inch, công suất
động cơ 3 - 30 HP, tốc độ trục chính 40 - 2000 vòng/phút.

Hình 1.5. Máy tiện vạn năng MRL-1640T

Hình 1.6. Máy tiện CNC mã hiệu CNL 2000


7
Những năm gần đây ở Mỹ tập trung nghiên cứu sử dụng máy tiện tự
động như máy CNC như máy CNL-2000, CNL-2040, CNL-2060, CNL2080…, Hình (1.6) máy tự động hai trục, có công suất từ 7.5-10 HP, tốc độ
trục chính 20-2800 vòng/phút.
Ở Đức Năm 1880, công ty Pittler, Ludwiglowe (Đức) đã nghiên cứu
sản xuất nhiều loại máy tiện Revôle tự động đầu tiên dùng phôi phanh, cùng
lúc hãng Worsley vào năm 1989, hãng Dabenpart đã cho ra đời máy tiện đại
hình dọc tự động với bản dao di động dọc. Cho tới nay ở Đức vẫn tiếp tục
nghiên cứu sản xuất máy tiện như hãng OPTIMUM đã cho ra đời các loại
máy tiện vạn năng có mã hiệu OPTI D 320x630, OPTI D 320x630 DPA,
OPTI D 320x920… (hình 1.7) có đường kính trục chính 38 mm, công suất
động cơ 2 HP, tốc độ trục chính 65 - 1800 vòng/phút.

Hình 1.7. Máy tiện vạn năng mà hiệu OPTI D 320x630
Về lĩnh vực máy CNC, hãng Traub sản suất các loại máy tiện CNC như
TNS30D, TNS60, TND360, TND400…, có công suất 30 - 35 HP, tốc độ trục chính

7 - 4000 vòng/phút, hãng Gildemeister (Đức) đã sản xuất ra các loại máy tiên CNC


8
có độ chính xác cao như CTX400E, CTX600E, CT60EPL2, CT40EPL… (hình
1.8) có công suất 15 - 33 HP, tốc độ trục chính 20 - 5000 vòng/phút.

Hình 1.8. Máy tiện CNC CTX600E
Ở Nhật Bản, hãng Wasino đã sản suất các loại máy tiện vạn năng có mã
hiệu LEO-80A, LEO-125A, LE-19J…, có đường kính trục chính 50 - 54 mm,
công suất động cơ 3 HP, tốc độ trục chính tư 50-1500 vòng/phút. Hãng
TAKISAWA sản suất các loại máy tiện vạn năng có mã hiệu TLS-130, TLS550, LL-100, LLA-1000…. (hình 1.9) có đường kính trục chính 190 mm,
công suất động cơ 3 HP, tốc độ trục chính 83 - 1800 vòng/phút.

Hình 1.9. Máy tiện vạn năng mã hiệu TSL-550


9
Trong lĩnh vực máy tự động CNC, hãng TAKISAWA (Nhật) sản xuất các
loại máy tiện CNC mang mã hiệu TMM-200, TMM250, TY-2000, TY-200CS…
(hình 1.10) có công suất 20 - 30 HP, tốc độ trục chính 20 - 6000 vòng/phút.

Hình 1.10. Máy tiện vạn năng mã hiệu TMM-200
Hãng BIRMINGHAM (Trung Quốc) sản suất các loại máy tiện vạn
năng nhã hiệu YCL-1236, YCL-1340, YCL-1440…, có đường kính trục
chính 50 - 70 mm, công suất động cơ 2.5 – 3.0 HP, tốc độ trục chính tư 70 1400 vòng/phút, hãng ZHENG ZHOU (Trung Quốc) sản suất các loại máy
tiện vạn năng có mã hiệu FL – 400B, FL - 450B, FL – 500B, FL-600B…
(hình1.11) có đường kính trục chính 65 - 80 mm, công suất động cơ 6 - 10
HP, tốc độ trục chính 22 - 1800 vòng/phút.
Tình hình sản xuất và sử dụng máy tiện ở một số nước nêu ở trên cho

thấy, gia công các chi tiết máy bằng phương pháp tiện là phương pháp gia
công thông dụng cho nên được quan tâm ở nhiều nước và đã có nhiều những
công trình nghiên cứu ở Nga và những nước có nền công nghiệp phát triển.
Các nghiên cứu tập trung vào các hướng chủ yếu sau:


10

Hình 1.11. Máy tiện vạn năng mã hiệu FL-500BS
- Nghiên cứu nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm;
-Nghiện cứu hoàn thiện các thông số hình học của dao cắt;
- Nghiên cứu sử dụng các vật liệu mới làm dao cắt;
- Nghiên cứu hoàn thiện chế độ cắt gọt khi gia công các chi tiết…
Một số công trình nghiên cứu điển hình của nước Nga là:
Công trình [18] của tác giả Anokhina A.H. đã thực hiện việc nghiên
cứu nâng cao chất lượng bề mặt gia công khi tiện vật liệu kim loại khó gia
công với tốc độ lớn. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng sử dụng loại dao cắt
làm bằng vật liệu sứ có độ cứng 90 HRA rất phù hợp với tốc độ cắt 600 800m/phút, lượng ăn dao 0.05 - 0.1mm/vòng và chiều sâu căt 0.15 - 0.25mm
cho năng xuất cao và đảm bảo độ chính xác và chất lượng bề mặt khi gia
công. Tuy nhiên, khi ở chế độ cắt với tốc độ nhỏ dưới 300 m/phút, lượng ăn
dao lớn hơn 0.15mm/vòng và chiều sâu cắt lớn hơn 0.3mm bề mặt gia công
đạt chất lượng không cao.
Trong công trình [27], tác giả Pustov A.A. đã nghiên cứu việc nâng cao
chất lượng sử dụng của các chi tiết máy trong công nghiệp khai thác mỏ nhờ


11
phương pháp gia công hợp lý và xác định chính xác các thông số kỹ thuật của
chúng. Tác giả Kuznhesova A.V. trong công trình [24] đã nghiên cứu việc
nâng cao hiệu quả gia công các chi tiết máy nhờ việc sử dụng vật liệu làm dao

mới, tác giả cũng đưa được phương pháp chọn chế độ cắt, phương pháp gia
công hợp lý để đạt được hiệu quả gia công cao nhất và nâng cao chất lượng bề
mặt gia công.
Trong công trình [29] tác giả Skrưnphikov V.C. đã nghiên cứu hoàn
thiện kết cấu của dao tiện gắn các mảnh gồm nhiều cạnh để tăng tính vạn
năng của nó.
Các tác giả Boguslavski V.A., Ivtrenko T.G. trong công trình [22] đã
nghiên cứu tối ưu hóa chế độ cắt gọt khi tiện vật liệu khó gia công có tính đến
giới hạn của nhiệt độ. Trên cơ sở nghiên cứu thay đổi qui luật của dòng nhiệt
và nhiệt độ phụ thuộc vào tốc độ cắt, lượng ăn dao. Sử dụng phương pháp
nghiên cứu quy hoạch tuyến tính xác định được chế độ cắt gọt tối ưu cho năng
xuất gia công cắt gọt cao nhất và đảm bảo được nhiệt độ cho phép không làm
ảnh hưởng đến chất lượng gia công tiện.
Trong công trình [30] Tác giả Phômenkô R.N. đã nghiên cứu sự ảnh
hưởng của các lớp chất phủ chống mòn cho dao đến thông số kỹ thuật của quá
trình cắt gọt khi tiện kim loại. Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm,
tác giả đã khảo sát sự ảnh hưởng của các lớp chất phủ chống mòn dao khác
nhau đến thông số kỹ thuật của quá trình căt gọt như lực cắt, hệ số ma sát giữa
phôi và mặt trước của giao cắt, nhiệt độ vùng cắt gọt…. và đưa ra một số kết
luận dựa trên các kết quả nghiên cứu.
Việc xác định được sự ảnh hưởng của các lớp phủ chống mòn của dao
cắt đến chất lượng cắt và hướng đến nhiệt độ cắt tối ưu, lực căt … cho phép
xác định được các chỉ tiêu về bề mặt gia công và chế độ cắt tối ưu bằng
phương pháp tính toán.


12
Sử dụng chế độ cắt tối ưu khi sử dụng dao cắt có phủ lớp chống mòn
cho phép tăng tốc độ cắt và năng xuất gia công vì chất phủ chống mòn cho
giao cắt có hệ số ma sát nhỏ, có tác dụng làm giảm lực cản cắt và nhiệt độ

vùng cắt gọt.
1.2. Tình hình nghiên cứu, sử dụng máy tiện ở việt nam
Hiện nay, cả nước có khoảng 40.000 máy công cụ đang được sử dụng
trong các doanh nghiệp cơ khí, trong đó 30% là máy tiện, góp phần rất lớn
vào quá trình sản xuất các loại máy móc, thiết bị đơn lẻ hoặc đồng bộ, phục
vụ cho ngành cơ khí chế tạo máy cũng như các lĩnh vực cơ khí chuyên ngành
khác. Phần lớn các loại máy tiện này đều được sản xuất ở các nước Đông Âu
từ những năm 60 - 70 của thế kỷ XX và được nhập về Việt Nam dưới dạng
viện trợ, hoặc theo các nguồn vốn vay dài hạn. Các loại máy tiện này đều có
một đặc điểm chung là độ bền cao, vận hành dễ dàng, mạch điện điều khiển
của máy đều sử dụng rơle, công tắc, sử dụng các loại hộp số, các cơ cấu, bộ
truyền động tr8

3

0.7

0.05

4

0.7

0.28

5

0.3

0.165

6

0.7

0.165

7

0.5

0.05

8

0.5

0.28

9

0.5

0.165


63
4.8.3. Xác định các thông số hợp lý khi tiện thô
Sau khi tiền hành thí nghiệm theo kế hoạch và ma trận đã lập, ta được
kết quả trình bày ở phụ lục 3 và tiến hành xử lý số liệu thí nghiệm như sau:

4.8.3.1. Phương trình hồi quy của hàm chi phí năng lượng riêng
+ Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai:
Tiêu chuẩn Kohren tính toán được là: Gtt = 0.5000
Giá trị thống kê tra bảng là: Gb = 0.5728
Ta thấy Gtt < Gb, vậy phương sai thí nghiệm là đồng nhất.
+ Xác định mô hình toán học thực nghiệm:
Sử dụng phần mềm OPT để xử lý kết quả thí nghiệm, ta có thể xác định
được các hệ số và phương trình dạng mã của hàm chi phí năng lượng phụ
thuộc vào độ sâu cắt và lượng chạy dao như sau:
Y1 = 0.092 - 0.260X1 + 0.208X12 - 0.163X2 + 0.137X2X1 + 0.141X22
(4.12)
+ Kiểm ra mức ý nghĩa của các hệ số hồi qui:
Bảng 4.6. Tổng hợp kết quả tính toán hàm chi phí năng lượng theo ma
trận của kế hoạch toàn phần.
STT

Y1

Y2

Y3

Ytb

Y__

Yost

1

0.04

0..03

0.04

0.037

0.027

-0.009

2

0.01

0.01

0.01

0.010

0.010

0.000

3

0.01

0.01

0.01

0.010

0.009

0.001

4

0.00

0.00

0.00

0.000

0.005

0.005

5

0.01

0.01

0.01

0.010

0.020

0.010

6

0.01

0.01

0.01

0.010

0.006

-0.004

7

0.00

0.00

0.00

0.000

0.010

0.010

8

0.01

0.00

0.00

0.003

-0.001

-0.004

9

0.01

0.01

0.01

0.010

0.004

-0.006


64
Các giá trị S2bi tính được như sau:
Tiêu chuẩn Student cho các hệ số là:
T0,0 = 7.3773
T1,0 = -5.2756
T1,1 = 4.3301
T2,0 = -2.5752
T2,1 = 2.3426
T2,2 = 1.8653
Sử dụng tiêu chuẩn Student để đánh giá, những hệ số trong phương
trình (4.12) có ý nghĩa khi Ttt  Tb .
Với   0.05;  = N(n - 1) giá trị Ttt = 18, giá trị tra bảng là Tb = 1.73.
Vậy các hệ số trong phương trình (4.12) có ý nghĩa.
+ Chuyển phương trình hồi quy của hàm mục tiêu về dạng thực:
Trên cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm, phương trình hồi quy của
hàm mục tiêu được chuyển về dạng thực có dạng như sau:
Nr = 0.208t2 - 0.260t + 0.137t.s + 0.141s2 - 0.163s + 0.092

(4.13)

4.8.3.2. Phương trình hồi quy hàm chất lượng bề mặt gia công
+ Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai:
Tiêu chuẩn Kohren tính toán được là: Gtt = 0.4565
Giá trị thống kê tra bảng là: Gb = 0.5728
Ta thấy Gtt < Gb, vậy phương sai thí nghiệm là đồng nhất.

+ Xác định mô hình thí nghiệm:
Phương trình dạng mã của hàm chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công
phụ thuộc vào độ sâu cắt và lượng chạy dao như sau:
Y2 = - 8.996 + 51.058X1 - 51.153X12 + 38.205X2 + 10.597X2X1 -85.439X22;
(4.14)


65
+Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi qui:
Bảng 4.7. Tổng hợp kết quả tính toán hàm chất lượng bề mặt gia công
theo ma trận của kế hoạch toàn phần.
STT

Y1

Y2

Y3

Ytb

Y__

Yost

1

3.69

3.75

3.02

3.487

3.573

0.086

2

5.18

6.40

6.59

6.057

6.607

0.550

3

3.63

3.07

3.20

3.300

3.747

0.447

4

6.81

7.77

6.46

7.013

7.756

0.743

5

6.21

6.35

6.31

6.290

5.654

-0.636

6

7.50

7.22

7.35

7.357

6.167

-1.190

7

6.32

6.19

6.21

6.240

5.706

-0.534

8

11.64

9.39

10.53

10.520

9.227

-1.293

9

5.64

6.41

6.34

6.130

7.956

1.826

Các giá trị S2bi tính được như sau:
Tiêu chuẩn Student cho các hệ số là:
T0,0 = - 3.5293
T1,0 = 5.0839
T1,1 = - 5.2137
T2,0 = 2.9588
T2,1 = 1.8917
T2,2 = - 2.5730
Sử dụng tiêu chuẩn Student để đánh giá, những hệ số trong phương
trình (4.14) có ý nghĩa khi Ttt  Tb .
Với   0.05;  = N(n - 1), giá trị Ttt = 18, giá trị tra bảng là Tb = 1.73.
Vậy các hệ số trong phương trình (4.14) có ý nghĩa.
+ Chuyển phương trình hồi quy của hàm mục tiêu về dạng thực:


66
Trên cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm, phương trình hồi quy của
hàm mục tiêu được chuyển về dạng thực có dạng như sau:
Ra = - 51.153t2 + 51.058t +10.597s.t - 85.439s2 + 38.205s - 8.996;

(4.15)

4.8.3.3. Xác định các giá trị hợp lý của chiều sâu cắt và lượng chạy dao
Từ hai phương trình dạng thực (4.13) và (4.15), ta tìm được cực trị của
hai phương trình bằng phương pháp tối ưu tổng quát , cụ thể là:
Với giá trị tối ưu tìm được ta có t = 0.6(mm); s = 0.195 (mm/vòng);
Nr = 0.061(kWh/m3); Ra = 8.308( m ).
4.8.4. Vận hành tiện thô với các thông số tối ưu
+ Kết quả thí nghiệm : Nr = 0.064(kWh/m3); Ra = 8.270( m ).

+ Kết quả tính toán :
Sai số:

Nr = 0.061(kWh/m3); Ra = 8.308( m )

0.064  0.061
.100 = 4.5%
0.064

Nhận xét: Sự sai lệch không đáng kể, so sánh với kết quả tra cứu trong
sổ tay nghành tiện thì Ra khi tiện thô của Trần Văn Địch từ (5 – 12) m giá trị
tối ưu tính toán và thực nghiệm có thể chấp nhận được.
4.9. Thực nghiệm đa yếu tố khi tiện tinh
4.9.1. Chọn vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của thông số đầu vào
khi tiện tinh.
Vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các yếu tố ảnh hưởng là
độ sâu cắt t và lượng chạy dao s khi tiện tinh được lựa chọn như sau:
Các yếu tố
Mức biến Thiên

Mã hóa

X1

X2

t(mm)

S(mm/vòng)

Mức trên

+1

0.25

0.22

Mức cơ sở

0

0.15

0.135

Mức dưới

-1

0.05

0.05

Khoảng biến thiên

1

0.1

0.085


67
4.9.2. Thành lập ma trận thí nghiệm khi tiện tinh
STT

X1

X2

1

0.05

0.05

2

0.05

0.22

3

0.25

0.05

4

0.25

0.22

5

0.05

0.135

6

0.25

0.135

7

0.15

0.05

8

0.15

0.22

9

0.15

0.135

4.9.3. Xác định các thông số hợp lý khi tiện tinh
Sau khi tiền hành thí nghiệm theo kế hoạch và ma trận đã lập, ta được
kết quả trình bày ở phụ lục 3 và tiến hành xử lý số liệu thí nghiệm như sau:
4.9.3.1. Phương trình hồi quy của hàm chi phí năng lượng riêng
+ Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai:
Tiêu chuẩn Kohren tính toán được là: Gtt = 0.4286
Giá trị thống kê tra bảng là: Gb = 0.5728
Ta thấy Gtt < Gb, vậy phương sai thí nghiệm là đồng nhất.
+ Xác định mô hình thí nghiệm:
Sử dụng phần mềm quy hoạch thực nghiệm OPT ta có thể tính được
các hệ số và phương trình dạng mã của hàm chi phí năng lượng phụ thuộc vào
độ sâu cắt t và lượng chạy dao s như sau:
Y1 = 0.214 -1.055X1 + 1.722X12 - 1.165X2 + 1.883X2X1 + 1.973X22;
(4.16)