Nghiên cứu sự ảnh hưởng của góc sau, chiều sâu cắt, tốc độ cắt đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi tiện trơn gang trên máy tiện EER1330
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.76 MB, 79 trang )
BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀOTẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
LÊ HỒNG THANH
NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA GÓC SAU, CHIỀU SÂU CẮT,
TỐC ĐỘ CẮT ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ ĐỘ NHÁM
BỀ MẶT KHI TIỆN TRƠN GANG TRÊN MÁY TIỆN EER1330
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI - 2012
BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀOTẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
LÊ HỒNG THANH
NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA GÓC SAU, CHIỀU SÂU CẮT,
TỐC ĐỘ CẮT ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ ĐỘ NHÁM
BỀ MẶT KHI TIỆN TRƠN GANG TRÊN MÁY TIỆN EER1330
Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp
Mã số: 60 52 14
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. LÊ TẤN QUỲNH
HÀ NỘI - 2012
i
LỜI CẢM ƠN
Sau hơn sáu tháng làm việc khẩn trương với tinh thần trách nhiệm cao
cộng với sự quan tâm, giúp đỡ nhiệt tình của Thầy giáo hướng dẫn khoa học
TS Lê Tấn Quỳnh và chỉ dẫn của các tập thể, cá nhân tôi đã hoàn thành bản
luận văn tốt nghiệp này. Nhân dịp này, cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn
chân thành 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.
Tập thể cán bộ, giáo viên Khoa Sau đại học, Trung tâm thí nghiệm, thực
hành Khoa Cơ điện và Công trình trường Đại học Lâm nghiệp, Trường Cao
đẳng nghề LILAMA đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện đề tài.
Xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ tôi trong quá
trình thực hiện đề tài
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc vì những giúp đỡ quý báu đó.
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những kết
quả trong luận văn này được tính toán chính xác, trung thực và chưa có tác
giả nào công bố. Những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều
được chỉ dẫn nguồn gốc.
Hà Nội, tháng năm 2012
Tác giả
Lê Hồng Thanh
ii
MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Trang
Lời cảm ơn .......................................................................................................... i
Mục lục .............................................................................................................. ii
Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt ......................................................................... iv
Danh mục các bảng .......................................................................................... ivi
Danh mục các hình ........................................................................................... vii
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
Chương 1 ........................................................................................................... 3
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................................... 3
1.1. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy tiện trên thế giới ....................... 3
1.2. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy tiện ở nước ta.......................... 10
Chương 2 ......................................................................................................... 19
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 19
2.1. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................. 19
2.2. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ........................................................... 19
2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 19
2.3.1. Nghiên cứu lý thuyết ..................................................................... 19
2.3.2. Nghiên cứu thực nghiệm ............................................................... 19
2.4. Phương pháp nghiên cứu...................................................................... 20
2.5. Nội dung của phương pháp qui hoạch thực nghiệm ............................ 20
2.5.1. Thí nghiệm thăm dò....................................................................... 20
2.5.2. Thực nghiệm đơn yếu tố ................................................................ 23
2.5.3. Thực nghiệm đa yếu tố .................................................................. 27
2.5.4. Xác định các giá trị hợp lý ............................................................ 35
Chương 3 ......................................................................................................... 38
CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI.................................................................... 38
iii
3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy tiện EER 1330.................... 38
3.1.1. Cấu tạo .......................................................................................... 38
3.1.2. Nguyên lý hoạt động .................................................................... 38
3.2. Chi phí năng lượng riêng ..................................................................... 40
3.3. Ảnh hưởng của các yếu tố đến lực cắt khi tiện .................................... 42
3.4. Độ nhám bề mặt gia công .................................................................... 45
Chương 4 ......................................................................................................... 48
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .............................................................................. 48
4.1. Chuẩn bị thực nghiệm .......................................................................... 48
4.2. Kết quả thí nghiệm thăm dò ................................................................. 48
4.3. Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố ............................................................. 51
4.3.1. Ảnh hưởng của góc cắt sau tới chi phí năng lượng riêng và độ
nhám bề mặt ............................................................................................ 51
4.3.2. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt tới chi phí năng lượng riêng và độ
nhám bề mặt gia công ............................................................................. 53
4.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ cắt tới chi phí năng lượng riêng ............... 56
4.4. Kết quả nghiên cứu đa yếu tố ............................................................... 59
4.4.1. Chọn vùng và các khoảng biến thiên của các yếu tố ảnh hưởng.. 59
4.4.2. Xác lập ma trận thí nghiệm ........................................................... 59
4.4.3. Tiến hành thí nghiệm theo ma trận Harley .................................. 60
4.2.4. Xác định mô hình toán và thực hiện các phép tính kiểm tra ........ 60
4.2.5. Chuyển phương trình hồi quy của các hàm mục tiêu về dạng thực63
4.2.6. Xác định giá trị tối ưu của các thông số v, u và ........................ 63
4.5. Các trị số công nghệ hợp lý khi tiện trơn gang bằng máy tiện EER1330 64
KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ .............................................................................. 65
Kết luận ....................................................................................................... 65
Kiến nghị ..................................................................................................... 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................
PHỤ LỤC
iv
DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
Tên
Nr
Chi phí năng lượng riêng
Nđ
Công suất chi phí của động cơ
T
Thời gian làm việc để thực hiện được khối lượng
Đơn vị
kWh/m3
kW
h
công việc M
M
Khối lượng công việc thực hiện trong thời gian T
m3
Nc
Công suất của máy
kW
ηm
Hiệu suất của máy
Kt
Hệ số quá tải cho phép
Pz
Lực tiếp tuyến
N
Py
Lực hướng kính
N
Px
Lực chạy dao
N
Vz
Tốc độ cắt
m/p
Vx
Tốc độ chạy dao
m/p
Cp
Hệ số phụ thuộc tính chất của vật liệu gia công
Cv
Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công
Ra
Sai lệch trung bình số học của profin
Rz
Chiều cao nhấp nhô trung bình của profin
v
Tốc độ cắt
s
Lượng ăn dao
mm/v
t
Chiều sâu cắt
Mm
hz
Mức độ mòn mặt sau của dao cắt
φ
Góc nghiêng chính
Độ
φ1
Góc nghiêng phụ
Độ
ε
Góc mũi dao
Độ
γ
Góc trước
Độ
m/p
v
α
Góc sau chính
Độ
δ
Góc cắt
Độ
β
Góc sắc
Độ
c
Số lượng nhóm
K
Khoảng chia nhóm
a
Số tổ được chia
n
Số lần thí nghiệm
k
Cự ly tổ
xmax, min
Trị số thu thập lớn nhất, bé nhất của đại lượng
nghiên cứu
S
S%
Sai tiêu chuẩn
Hệ số biến động
R
Phạm vi biến động
Sk
Độ lệch
Ex
Độ nhọn
l
Số tổ hợp
m
Số lần lặp
∆%
Y
Sai số tương đối
Giá trị trung bình của đại lượng nghiên cứu
Gtt
Tính đồng nhất theo tiêu chuẩn Kohren
S2max
Phương sai lớn nhất trong N thí nghiệm
F
Giá trị tính toán theo tiêu chuẩn Fisher
N
Tổng số thí nghiệm
e
Khoảng biến thiên
R
Hệ số đơn định
T
Giá trị chuẩn Student
vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
TT
Tên bảng
Trang
2.1
Mã hoá các yếu tố ảnh hưởng
29
2.2
Ma trận thí nghiệm theo kế hoạch Hartley
30
3.1
Một số thông số kỹ thuật chính của máy tiện EER-1330
39
4.1
Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm
49
4.2
Các đặc trưng của phân bố thực nghiệm
49
4.3
Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm
50
4.4
Các đặc trưng của phân bố thực nghiệm
50
4.5
Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của góc cắt
45
4.6
Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của chiều sâu cắt
54
4.7
Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của tốc độ cắt
56
4.8
Giá trị mã hoá của X1, X2, X3
59
4.9
Ma trận thí nghiệm Hartley
60
4.10 Tổng hợp các giá trị xử lý được của hàm Nr
61
4.11 Tổng hợp các giá trị xử lý được của hàm Ra
62
vii
DANH MỤC CÁC HÌNH
TT
Tên hình
Trang
1.1
Mô hình máy tiện gỗ đầu tiên của loài người
3
1.2
Mô hình máy tiện đạp chân
3
1.3
Máy tiện mã hiệu IZ250ITV01
4
1.4
Máy tiện mã hiệu TNA 400
6
1.5
Máy tiện CNC CTX600E
6
1.6
Máy tiện mã hiệuTAC510
7
1.7
Máy tiện mã hiệuTMM200
7
1.8
Máy tiện mã hiệuYCL1440
8
1.9
Máy tiện STANKO 1100/5000
11
1.10 Máy tiện TONGIL TIPL 4SP
12
1.11 Máy tiện FM 1330
12
1.12 Máy tiện T616
13
1.13 Máy tiện vạn năng Việt chuẩn 5m5
13
1.14 Máy tiện CNC GENOS L200H
14
1.15 Máy tiện CNC CRL-1640
15
3.1
Cấu tạo của máy tiện EER-1330
38
3.2
Các thành phần lực cắt khi tiện
41
3.3
Ảnh hưởng của góc đến các lực Px, Py, Pz
43
3.4
Ảnh hưởng của góc đến các thành phần lực căt Px và Py
44
3.5
Ảnh hưởng của bán kính đỉnh dao đến các thành phần lực cắt
44
4.1
Đồ thị ảnh hưởng của góc cắt sau đến chi phí năng lượng riêng
52
4.2
Đồ thị ảnh hưởng của góc cắt sau đến độ nhám bề mặt gia công
53
4.3
Đồ thị ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến chi phí năng lượng riêng
55
4.4
Đồ thị ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt gia công
56
4.5
Đồ thị ảnh hưởng của tốc độ cắt đến chi phí năng lượng riêng
57
4.6
Đồ thị ảnh hưởng của tốc độ cắt đến độ nhám bề mặt
58
1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngành cơ khí chế tạo là ngành quan trọng tạo ra các loại máy móc, thiết
bị và các sản phẩm phục vụ đời sống văn hóa của xã hội. Trình độ phát triển
của ngành chế tạo máy có tác dụng rất lớn đến sự phát triển của nhiều ngành
khác và quyết định năng suất lao động trong sản xuất của xã hội nói chung.
Chế tạo máy đầu tiên phát triển ở Anh và các nước Tây Âu, sau đó ở Mỹ vào
thế kỷ XVIII. Trong chế tạo máy, gia công kim loại bằng cắt gọt được sử
dụng rộng rãi. Tiện là một phương pháp gia công kim loại bằng cắt gọt phổ
biến nhất trong ngành cơ khí chế tạo máy. Trong các nhà máy cơ khí, máy
tiện chiếm số lượng lớn nhất, khoảng 30% đến 40%.
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 tự động. Hệ thống
điều khiển này 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.
Năm 2003, ở nước ta 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 như: Ưu tiên phát triển ngành chế tạo
máy 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. Gia công kim loại bằng cắt gọt là một trong
những lĩnh vực rất quan trọng không thể thiếu mà trong đó gia công bằng
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
2
nhau như máy tiện của Mỹ: KLS-1340A, KSL-1440, KLS-180G,
KLS2280C…; của Nga:16k20, 16k20p, 16M63/3000, PC31020/5000,
STANKO1100/5000…; của Đức Tongil 0232-0233, Tongil 0235-0236,
Tongil TIPL 4/SP 400x1050, Nhật: LEO-80A, LEO- 125A, LE-19J…
Vì vậy, nhiều vấn đề từ thực tiễn sản xuất trong nước đặt ra: phải
nghiên cứu sử dụng hợp lý các loại máy tiện nhập nội trong điều kiện qui mô
sản xuất vừa và nhỏ ở nước ta sao cho chúng đạt được năng suất, chất lượng
cao và giá thành sản phẩm gia công thấp .
Trong gia công sản phẩm kim loại trên máy tiện, một số thông số kỹ
thuật của dao cắt như góc nghiêng chính, góc nghiêng phụ, góc sau ... và các
chế độ gia công như tốc độ cắt, lượng ăn dao, chiều sâu cắt, chế độ bôi trơn
ảnh hưởng rất lớn đến năng suất, chất lượng và giá thành sản phẩm.
Từ những phân tích nêu trên, được sự đồng ý của Khoa sau Đại học trường
Đại học Lâm nghiệp, tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu sự
ảnh hưởng của góc sau, chiều sâu cắt, tốc độ cắt đến chi phí năng lượng
riêng và độ nhám bề mặt khi tiện trơn gang trên máy tiện EER1330”.
3
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy tiện trên thế giới
Ngành khảo cổ đã phát hiện ra máy công cụ đầu tiên trong lịch sử loài
người được sử dụng ở Ai Cập và Ấn Độ khoảng 650 năm trước công nguyên.
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.
Cuối thế kỷ XIV đầu thế kỷ XV máy tiện đạp chân được chế tạo (hình
1.2). Chuyển động quay tròn của chi tiết gia công nhờ dây thừng nối với cần đàn
hồi như vậy từ chỗ hai người điều khiển máy này chỉ cần một người điều khiển.
Hình 1.1. Mô hình máy tiện gỗ đầu tiên của loài người
Hình 1.2. Mô hình máy tiện đạp chân
4
Vào cuối thế kỷ XVI, kỹ sư người Pháp Jac Beson đã phát minh ra máy
tiện cắt ren hình trụ và ren hình côn.
Đầu thế kỷ XVII 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.K. Nartov nhà phát minh người Nga, thợ
cơ khí của Sa hoàng Petr đệ nhất 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. Xurnhin, đặc biệt là Mikhail
Lômônôxốp đã có những cống hiến quan trọng trong lĩnh vực chế tạo máy
công cụ của nước Nga như thiết kế máy tiện hình cầu. Ngày nay, ở Nga ngành
chế tạo máy công cụ rất phát triển, nhiều hãng chế tạo máy nổi tiếng thế giới
đã sản xuất nhiều loại máy tiện khác nhau như hãng IZEBSKI, xí nghiệp chế
tạo máy hàng đầu của Nga có công suất 128000 thiết bị trong một năm đã sản
xuất các loại máy tiện với các mã hiệu: 1I611P,1I611, IT42, IZ250ITV,
IZ250ITP, 95TC, IZ6U, ITVM250F3..., (hình1.3).
Hình 1.3. Máy tiện mã hiệu IZ250ITV01
5
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 - 2800 vòng/phút. Sản phẩm của hãng được xuất
khẩu đến hơn 50 nước trên thế giới.
Năm 1880, công ty Pittler, Ludwiglowe ở Đức đã nghiên cứu sản xuất
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 cỡ lớn 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… có đường
kính trục chính 38 mm, công suất động cơ 2 HP, tốc độ trục chính 65 - 1800
vòng/phút.
Về lĩnh vực máy CNC, hãng Traub sản suất các loại máy tiện CNC như
TNA400, TNS30D, TNS60, TND360, TND400…, có công suất 30 - 35 HP,
tốc độ trục chính 7 - 4000 vòng/phút (hình1.4), hãng Gildemeister đã sản xuất
ra các loại máy tiên CNC có độ chính xác cao như CTX400E, CTX600E,
CT60EPL2, CT40EPL… (hình 1.5) có công suất 15 - 33 HP, tốc độ trục
chính 20 - 5000 vòng/phút.
6
Hình 1.4. Máy tiện mã hiệu TNA 400
Hình 1.5. Máy tiện CNC CTX600E
Ở Nhật Bản, hãng Washino 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, TAC360, TAC800, TAC 510…. (hình 1.6) có
đường kính trục chính 190 mm, công suất động cơ 3 HP, tốc độ trục chính 83
- 1800 vòng/phút.
7
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, TY200CS… (hình 1.7) có công suất 20 - 30 HP, tốc độ trục chính 20 - 6000
vòng/phút.
Hình 1.6. Máy tiện mã hiệuTAC510
Hình 1.7. Máy tiện mã hiệuTMM200
Hãng BIRMINGHAM (Trung Quốc) sản suất các loại máy tiện vạn
năng mã hiệu YCL-1236, YCL-1340, YCL-1440…(hình1.8), có đường kính
8
trục chính 50 - 70 mm, công suất động cơ 2.5 – 3.0 HP, tốc độ trục chính từ
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…
có đường kính trục chính 65 - 80 mm, công suất động cơ 6 - 10 HP, tốc độ
trục chính 22 - 1800 vòng/phút.
Hình 1.8. Máy tiện mã hiệuYCL1440
Tình hình sản xuất và sử dụng máy tiện ở một số nước nêu ở trên cho
thấy rằng: Gia công các chi tiết máy bằng phương pháp tiện là phương pháp
gia công thông dụng cho nên đã có nhiều loại máy tiện khác nhau được chế
tạo và đưa vào sản xuất, đáp ứng nhu cầu của ngành chế tạo máy ở các nước
khác nhau trên thế giới. Cùng với việc chế tạo máy tiện thì nghiên cứu hoàn
thiện, nâng cao chất lượng máy và quá trình sử dụng máy đã được quan tâm
trong nhiều 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:
- Nghiên cứu nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm
Công trình [20] 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
9
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 cắt 0.15 - 0.25mm
cho năng suất 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.
Các tác giả Boguslavski V.A., Ivtrenko T.G. trong công trình [21] 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 qui luật thay đổi của dòng nhiệt
và nhiệt độ tại vùng cắt gọt phụ thuộc vào tốc độ cắt, lượng ăn dao. Sử dụng
phương pháp nghiên cứu quy hoạch tuyến tính đã xác định được chế độ cắt
gọt tối ưu cho năng suất gia công cắt gọt cao nhất và đảm bảo được nhiệt độ
cho phép không làm ảnh hưởng đến chất lượng gia công tiện. Sử dụng
phương pháp nghiên cứu trong công trình này cho phép chọn chế độ cắt gọt
tối ưu ở các điều kiện khác nhau khi tiện vật liệu khó gia công...
Trong công trình [26], 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 phương pháp gia công hợp lý và xác định chính xác các thông số
kỹ thuật của chúng.
- Nghiên cứu sử dụng các vật liệu mới làm dao cắt
Tác giả Kuznhesova A.V. trong công trình [23] 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
- Nghiên cứu hoàn thiện các thông số hình học của dao cắt
10
Trong công trình [28] tác giả Skrưnhikov 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.
- Nghiên cứu hoàn thiện chế độ cắt gọt khi gia công các chi tiết…
Trong công trình [29] 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 dao 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 cắt… cho phép
xác định được các chỉ tiêu về bề mặt gia công và chế độ cắt tối ưu bằng
phương pháp tính toán.
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 suất gia công vì chất phủ chống mòn cho
dao 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 sử dụng và nghiên cứu máy tiện ở nước ta
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 Liên xô cũ và 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
11
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 truyền thống để điều khiển các chuyển động của
máy. Thế hệ máy tiện này thường chưa được trang bị các hệ thống đo gắn liền
với máy.
Một số loại máy tiện được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam được nhập từ
Liên xô cũ như: 16K20; 16K20P; máy tiện 1M63/3000 có đường kính mâm
cặp 630 mm, khoảng cách chống tâm 3000mm, công suất 14KW; máy tiện
PC3 1020/5000 có đường kính mâm cặp 1020 mm, khoảng cách chống tâm
5000mm, công suất 22KW; máy tiện STANKO 1100/5000 có đường kính
mâm cặp 110 mm, khoảng cách chống tâm 5000mm ,công suất 24 KW...
(hình1.9). Một số loại máy tiện được nhập từ Cộng hòa liên bang Đức như
máy tiện, Tongil 0232-0233, Tongil 0235-0236, Tongil TIPL 4/SP 400x1050
(hình 1.10)…, có đường kính mâm cặp từ 58 mm, đường kính lỗ trục chính
20 - 50 mm, công suất động cơ 3 - 4.9 Kw, tốc độ trục chính 60 - 1600
vòng/phút, những máy tiện này có chất lượng gia công khá chính xác.
Hình 1.9. Máy tiện STANKO 1100/5000
12
Hình 1.10. Máy tiện TONGIL TIPL 4SP
Trong một vài năm gần đây ,máy tiện Đài Loan được nhập vào nước ta
mang mã hiệu: DY-410G, DY480G, DY-510G,FM-1330 (hình1.11) có đường
kính phôi từ 330 mm đến 510mm, chiều dài chống tâm 750÷ 3100mm, công
suất động cơ 2.2÷ 5.6Kw, tốc độ trục chính 23 - 1300 vòng/phút.
Hình 1.11. Máy tiện FM 1330
13
Ngay từ thập kỷ 70 của thế kỷ trước, nhà máy cơ khí Hà Nội đã sản
xuất được máy tiện đầu tiên của Việt Nam và tiếp tục nghiên cứu chế tạo ra
những máy tiện mang mã hiệu T630, T616, T6M16, T18A… (hình 1.12) với
đường kính mâm cặp 200 - 240 mm, đường kính lỗ trục chính 30 - 32 mm,
công suất động cơ 2.8 - 4,5 Kw, tốc độ trục chính 45 - 2240 vòng/phút.
Hình 1.12. Máy tiện T616
Công ty TNHH Minh Toàn quận Tân Bình thành phố Hồ Chí Minh đã
sản xuất ra những máy tiện mang mã hiệu Việt chuẩn 2m, 4m5, 5m5… (hình
1.13) có đường kính mâm cặp 240 mm, đường kính lỗ trục chính 100 mm,
công suất động cơ từ 2.2 Kw, tốc độ trục chính 290 - 600 vòng/phút.
Hình 1.13. Máy tiện vạn năng Việt chuẩn 5m5
14
Trong vài năm gần đây, trên thế giới đã xuất hiện một thế hệ máy công
cụ có tính năng hiện đại diều khiển bằng kỹ thuật số, đó là máy CNC. Thế hệ
máy này kế thừa được các ưu điểm của máy công cụ truyền thống, bên cạnh
đó, sử dụng các bộ điều khiển điện tử làm đơn giản hoá quá trình điều khiển
các chuyển động cần thiết của máy, tránh được các khâu truyền động trung
gian, làm tăng độ chính xác gia công của máy. Việc ứng dụng công nghệ
thông tin trợ giúp việc thiết kế và viết chương trình điều khiển cho phép máy
có thể gia công các chi tiết có hình dạng phức tạp mà trước đây không thực
hiện được hoặc phải làm thủ công với năng suất và chất lượng thấp. Các
doanh nghiệp cơ khí Việt Nam đang từng bước đầu tư thế hệ máy mới này.
Hầu hết các máy CNC được nhập về từ các nước có nền công nghiệp chế tạo
máy phát triển cao như CHLB Đức, Nhật Bản,Hàn Quốc, Đài Loan... Như
hãng OKUMA (Nhật) các máy tiện CNC mã hiệu GENOS L200, GENOS
L250, GENOS L300, GENOS L400,… (hình 1.14), sử dụng hệ điều hành
FANUC công suất động cơ 7,5 KW, tốc độ trục chính 15 - 3000 vòng/phút.
Hình 1.14. Máy tiện CNC GENOS L200H
15
Hãng Shunchuan (Đài Loan) sản xuất các máy tiện CNC mang mã hiệu
CRL-1640, CRL-1440, CHL-21120, CHL-2160… (hình 1.15), sử dụng hệ
điều hành FANUC điều khiển hai trục, công suất động cơ 5.5 - 7.5 KW, tốc
độ trục chính 25 - 3000 vòng/phút.
Hình 1.15. Máy tiện CNC CRL-1640
Từ những phân tích trên cho thấy: Để đáp ứng nhu cầu sản xuất, nước
ta đã nhập nhiều loại máy tiện từ nhiều nước khác nhau trên thế giới, do đó
nghiên cứu sử dụng máy tiện sao cho hiệu quả để nâng cao năng suất, chất
lượng gia công và hạ giá thành sản phẩm là rất cần thiết. Tuy nhiên, do nhiều
nguyên nhân khác nhau như ảnh hưởng của chiến tranh,kinh phí nghiên cứu
hạn hẹp cho nên mãi đến những năm gần đây thì nghiên cứu về máy tiện và
quá trình gia công kim loại trên máy tiện mới được quan tâm nghiên cứu ở
một số trung tâm nghiên cứu lớn như các trường đại học, các viện nghiên cứu
chuyên ngành. Hướng nghiên cứu chủ yếu được tiến hành trong một vài năm
gần đây:
Nghiên cứu áp dụng phương pháp gia công mới đó là phương pháp tiện
cứng (hard turning).
16
Khi chế tạo các chi tiết như vòng bi, ổ lăn,vòi phun và những chi tiết
của hệ thống thủy lực..., sau khi nhiệt luyện thường phải qua nguyên công mài
hoặc mài khôn. Các nguyên công này thường thiếu linh hoạt và mất nhiều
thời gian. Hơn nữa, chi phí dung dịch bôi trơn, làm nguội cho nguyên công
mài cũng khá cao.Mặt khác,chất thải khi mài gây ô nhiễm môi trường cũng
là một vấn đề cần được quan tâm hiện nay. Những lý do trên đã thúc đẩy các
nhà sản xuất loại dần khâu mài trong qui trình công nghệ gia công tinh chi
tiết. Phương pháp hữu hiệu thay thế khâu mài tinh chính là tiện cứng. Đây là
phương pháp sử dụng dao cắt bằng mảnh vật liệu siêu cứng CBN (cubic
boron nitrid), PCBN, PCD hoặc Ceamic tổng hợp khi gia công thép qua tôi
có độ cứng từ 45HRC trở lên. Phương pháp này có thể gia công khô không
cần làm mát và hoàn thành chi tiết trong cùng một lần gá. Cấp chính xác khi
tiện cứng có thể đạt IT 5÷7, nhám bề mặt Rz=2÷4µm. Tuy nhiên, để áp dụng
đươc công nghệ tiện cứng thì máy, dao, đồ gá phải đảm bảo được yêu cầu
như: Đảm bảo đủ cứng vững, đủ tốc độ quay trục chínhvà công suất phù hợp.
Trong công trình [6], tác giả Trần Ngọc Giang đã tiến hành nghiên cứu
mòn và độ bền của dao khi tiện thép 9XC qua tôi. Đề tài đã tìm được công
thức biểu diễn quan hệ giữa chế độ cắt với tuổi bền mảnh dao CBN thông qua
hàm hồi quy thực nghiệm. Từ hàm này có thể tối ưu hoá dễ dàng để đạt mục
tiêu là tuổi bền lớn nhấtTmax. Hạn chế của đề tài là kết quả chưa đủ độ tin cậy
do mới chỉ nghiên cứu ở một chế độ công nghệ, một kiểu mảnh dao, một loại
vật liệu và khoảng độ cứng nhất định.
Trong công trình [9], tác giả Hoàng Minh Phúc đã xác định được
trường nhiệt độ tại vùng cắt gọt của dao cắt gắn mảnh hợp kim PCBN khi tiện
cứng bằng lý thuyết nhưng chưa có các nghiên cứu thực nghiệm để so sánh và
kiểm chứng kết quả nghiên cứu bằng lý thuyết.
