Thực hiện ý tưởng nên trên và được sự đồng ý của BGH Trường Đại học Lâm nghiệp và Ban chủ nhiệm khoa sau Đại học, tôi thực hiện luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật với tên đề tài: "Nghiên
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy phay kim loại ở trên thế giới
Máy phay là thiết bị gia công kim loại phổ biến trong các nhà máy cơ khí, được chế tạo từ thế kỷ XVII và đến cuối thế kỷ XIX mới được sử dụng rộng rãi ở các quốc gia công nghiệp phát triển Hiện nay, hàng triệu máy phay với nhiều kiểu dáng khác nhau đã được sản xuất và đưa vào sử dụng toàn cầu Các nước công nghiệp như Đức, Mỹ, Nhật Bản đã nghiên cứu và phát triển đa dạng các loại máy phay để phục vụ gia công cơ khí hiệu quả Tại Đức, hơn 450 hãng sản xuất máy công cụ đã tạo ra hơn 200.000 thiết bị mỗi năm, trở thành một trong những quốc gia xuất khẩu máy công cụ hàng đầu thế giới, với cơ cấu sản phẩm đa dạng như: máy mài chiếm 20,1%, máy tiện tự động 16,2%, máy tiện thường 12,3% Các hãng nổi tiếng như HERMLE đã sản xuất các dòng máy phay CNC mã hiệu UWF và UWF1200 với công suất trục chính từ 2 đến 2,2 kW, đáp ứng các yêu cầu gia công chính xác và hiệu quả cao.
Hãng DECKEL cung cấp các loại máy phay nổi bật như FP1, FP2, FP3 với công suất trục chính từ 2 đến 5HP, phù hợp cho các ứng dụng gia công chính xác và hiệu quả cao Bên cạnh đó, các máy phay giường Bernardo như BFM 180, BFM 200, BFM 240 có công suất trục chính lên đến 7,5KW, lý tưởng cho các công việc gia công lớn và yêu cầu công suất cao Các dòng máy này đều được thiết kế hiện đại, giúp nâng cao năng suất chế tạo và đảm bảo độ bền bỉ vượt trội.
Italy là một trong những quốc gia công nghiệp phát triển hàng đầu thế giới về xuất khẩu máy công cụ, chiếm khoảng 6% tổng giá trị xuất khẩu máy công cụ toàn cầu Do đó, ngành xuất khẩu máy của Italy đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc gia và thị trường quốc tế.
Italy có khoảng 450 hãng sản xuất máy công cụ với tổng công suất lên đến 59 nghìn máy mỗi năm, chiếm thị phần lớn trong ngành công nghiệp này Trong cơ cấu sản phẩm, máy khoan chiếm 26%, máy tiện 14%, máy mài 7,5%, và máy phay 4,1%, phản ánh sự đa dạng của thị trường Một số hãng sản xuất máy công cụ nổi tiếng như Gruppo Parpac chuyên chế tạo các loại máy phay với các mã hiệu như FB 125CNC, GMC 350, FS350, ML90, ML 100, ML120, với hành trình bàn máy theo các trục X từ 4000 đến 30000 mm, đáp ứng nhiều nhu cầu công nghiệp khác nhau.
Các máy phay CNC của hãng Juarísti như TX1D, TX3D có công suất động cơ 37 kW và hành trình bàn máy theo trục X là 4000mm, Y là 2000mm, Z là 2050mm, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao Hệ thống trục dao của các máy này có tốc độ từ 10 đến 3000 vòng/phút, giúp tối ưu hiệu suất gia công Hãng Accuway cung cấp các dòng máy phay CNC như UT 300, UT 300L, UT300LM, phù hợp cho các nhu cầu sản xuất đa dạng Bên cạnh đó, hãng Bireton cũng có các sản phẩm máy phay CNC như Matrix 800/2T, CTX/V và NC-700, đáp ứng tiêu chuẩn về hiệu suất và độ bền cao.
Hình 1.1 Máy phay UWF-1200 CNC
Hình 1.2 Máy phay tháp DECKEL FP1
Hình 1.3 Máy phay giường BFM200
Trung Quốc đứng đầu các quốc gia đang phát triển về lĩnh vực chế tạo máy, với hơn 600 xí nghiệp hoạt động trong ngành, trong đó 40% chuyên sản xuất máy cắt kim loại và phần còn lại tập trung vào máy gia công kim loại Dù ngành chế tạo máy của Trung Quốc phát triển với tốc độ khoảng 28% hàng năm, nhưng kể từ năm 2002, quốc gia này đã trở thành một trong những nước nhập khẩu máy móc lớn nhất thế giới, chiếm gần 20% tổng sản phẩm chế tạo máy toàn cầu Trung Quốc chủ yếu nhập khẩu máy từ các quốc gia tư bản như Mỹ, Nhật Bản, Tây Đức, Ý, Hàn Quốc và Đài Loan Năm 2010, chính phủ Trung Quốc đã xây dựng kế hoạch phát triển ngành chế tạo máy, tập trung vào xây dựng các xí nghiệp lớn, trang bị công nghệ hiện đại, nhằm cạnh tranh trên thị trường quốc tế và đáp ứng nhu cầu tiêu thụ nội địa về các loại máy móc và thiết bị công nghiệp Các hãng chế tạo máy hàng đầu như Beijing NorthHong, Chang Chun CNC, China Qiqihar, Jinan Huili, Qinghai No.1, Shandong Lunan, Dalian, và Anhui Chizou Household đã xuất khẩu sản phẩm đến nhiều nước phát triển như Mỹ, Canada, Anh, Pháp, Đức và Tây Ban Nha Các loại máy phay của hãng Dalian như TX6216E, TX6113, TX6216, máy phay tháp XW6032 công suất trục chính 4KW, máy phay X6333A 3,75 KW, cùng các model MW5032, XK6325B, PTDM20, M4 Verticle và máy phay giường XL7036, BM360, BM400, BM4 của hãng Centre có công suất từ 3,5 đến 5,5kW, đều có khả năng vận hành mạnh mẽ Hãng Anhui Chizou Household sản xuất các loại máy phay vạn năng với các mã như X6036A, X6036B, X6325Z, X6350C, X5032, X5040, X1545, X6140, với bàn máy kích thước 1600x400mm, tốc độ quay trục dao từ 30 đến 1500 vòng/phút, công suất động cơ 11KW Ngoài ra, hãng còn sản xuất các dòng máy phay CNC đa dạng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.
Các model VMC550, VMC420L, VMC330L, XK7124, XK7124A, XK7125 (hình 1.7) đều có các thông số kỹ thuật chính như hành trình bàn máy theo các trục: x là 535mm, y là 320mm, z là 375mm, giúp tối ưu hóa khả năng gia công Tốc độ quay đạt 4000 vòng/phút, đảm bảo hiệu suất cao trong quá trình gia công kim loại Công suất động cơ chính của máy là 2,2Kw, mang lại khả năng vận hành mạnh mẽ và ổn định, trong khi động cơ bơm chất làm mát có công suất 370W, giúp duy trì độ mát trong suốt quá trình gia công Hệ điều hành GSK Simen 802S mang đến sự tiện lợi và chính xác trong thao tác, phù hợp cho các ứng dụng gia công phức tạp và yêu cầu cao.
Tình hình sản xuất và sử dụng máy phay trên thế giới cho thấy rằng gia công các chi tiết máy bằng phương pháp phay là phương pháp phổ biến và được ứng dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy Nhiều loại máy phay đa dạng đã được chế tạo và đưa vào sản xuất để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các quốc gia có nền công nghiệp phát triển Đồng thời, việc nghiên cứu hoàn thiện, nâng cao chất lượng máy phay và quá trình sử dụng đã trở thành trọng tâm trong các công trình nghiên cứu tại Nga và các nước có nền công nghiệp tiên tiến Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc cải tiến kỹ thuật, nâng cao hiệu quả gia công và tối ưu hóa quá trình vận hành của máy phay.
+ Hướng thứ nhất: Nghiên cứu nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm khi sử dụng máy phay
Trong công trình của A.N Gnhitkô và V.G Nhetrepaev, các tác giả đã khảo sát quá trình hình thành phoi khi phay rãnh chữ T và xây dựng các mô hình toán học để phân tích quá trình phoi lấp đầy không gian giữa các răng cắt của dao phay, góp phần nâng cao hiệu quả gia công và độ chính xác của quá trình gia công mecanic.
Sự chuyển dịch phoi dọc mặt cắt trước của các răng cắt dưới tác dụng của lực quán tính và lực thủy động là yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình gia công Quá trình này bao gồm sự dịch chuyển của các phoi kim loại dọc mạch cắt dưới tác dụng của lực thủy động học, giúp hình thành và thoát phoi hiệu quả Đồng thời, quá trình lắp đầy phoi trong không gian của mạch cắt đóng vai trò quan trọng trong việc xác định lực cần thiết tác dụng lên khối phoi vật liệu vụn, đảm bảo quá trình gia công đạt hiệu quả cao nhất.
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, sau chỉ 2 đến 5 vòng quay của trục dao, các răng cắt đã được lấp đầy bởi phoi Khảo nghiệm xác nhận rằng, trong quá trình gia công thép và gang ở chế độ tiêu chuẩn, từ 30% đến 100% trường hợp không thể tự thoát phoi dựa trên lực quán tính, do đó cần có lực tác dụng bổ sung để đảm bảo quá trình thoát phoi thuận lợi Ngoài ra, phoi thép cũng nhanh chóng lấp đầy rãnh cắt, chỉ sau 10 đến 30 mm chiều dài của mạch cắt.
Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy việc chủ động đẩy phoi ra khỏi không gian giữa hai răng cắt (hầu răng) và khỏi mạch cắt giúp tăng năng suất gấp 2 lần nhờ tăng tốc độ chạy dao từ 100mm/p lên 200mm/p mà vẫn đảm bảo chất lượng bề mặt của rãnh Ngoài ra, phương pháp này còn kéo dài tuổi bền của dao phay gấp 3 lần so với kỹ thuật bôi trơn làm mát thông thường và tăng gấp 6 lần so với việc không sử dụng chất làm mát.
Trong công trình của Lobanov A.A [21], tác giả đã nghiên cứu quá trình phay thép có độ cứng trên 45HRC, khảo sát nhiệt ở vùng cắt gọt để xác định nhiệt độ, kiểm tra cấu tạo tinh thể và độ cứng của phoi thép Ông đề xuất phương pháp chọn chế độ cắt phù hợp khi phay thép qua tôi cứng, đồng thời xác định yêu cầu kỹ thuật của máy phay để gia công các hợp kim cứng Phương pháp phay kim loại trong trạng thái tôi cứng mà nghiên cứu đề xuất góp phần nâng cao năng suất gia công, giảm độ nhám bề mặt và tiết kiệm chi phí gia công các chi tiết máy.
Trong công trình của Ruđina I A, tác giả đã nghiên cứu nâng cao hiệu quả gia công bề mặt các chi tiết máy bằng cách chọn thông số kỹ thuật của quá trình cắt hợp lý Ông đã xây dựng mô hình toán học để xác định chế độ cắt tối ưu khi phay ở tốc độ cao, nhằm mục tiêu nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm gia công.
Trong công trình nghiên cứu của Poliakova E.V, tác giả đã khai thác khả năng nâng cao năng suất và chất lượng gia công bề mặt của chi tiết máy Nghiên cứu xây dựng mô hình xác định nhiệt độ cắt gọt khi gia công bằng phay ở các chế độ cắt khác nhau, đồng thời phát triển mô hình toán học để dự đoán độ nhám bề mặt dựa trên các điều kiện cắt Đặc biệt, phương pháp qui hoạch thực hiện nghiệm phi tuyến được áp dụng để xác định chế độ cắt tối ưu, nhằm giảm thiểu giá thành sản phẩm và nâng cao hiệu quả gia công.
Trong công trình [27],tác giả Haxan – Al – Đabac đã nghiên cứu nâng cao chất lượng gia công nhờ chế tạo và sử dụng đầu măng danh khoan phay
Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy phay kim loại ở nước trong nước
Ngay từ thập niên 70, nhà máy Cơ khí Hà Nội đã chế tạo thành công máy phay vạn năng P623, P613, tuy nhiên do chất lượng và độ bền chưa cao, chúng chưa được sử dụng rộng rãi trong sản xuất Để đáp ứng nhu cầu sản xuất, Việt Nam đã nhập khẩu nhiều máy phay khác từ các nước xã hội chủ nghĩa như Hungari và Cộng hòa Séc, bao gồm các model như máy phay vạn năng nằm ngang 6H82, FU5.
Hiện nay, ngành sản xuất tại nước ta sử dụng nhiều loại máy phay nhập khẩu từ Belarus như máy phay đứng ORSHA-F32U với kích thước bàn 320x1400 mm và công suất 9,6kW, máy phay ngang ORSHA F-32SH và máy phay vạn năng ORSHA F-32G, giúp nâng cao năng suất và chất lượng gia công Các loại máy phay nhập từ Liên bang Nga, như máy phay đứng vạn năng 6T12 và 6T13, cũng được sử dụng phổ biến trong các xưởng sản xuất Ngoài ra, các loại máy phay của Trung Quốc ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các doanh nghiệp vừa và nhỏ, đặc biệt là các máy phay ngang, góp phần đa dạng hóa thiết bị gia công kim loại tại Việt Nam.
Các loại máy phay công nghiệp sẽ phù hợp với các nhu cầu gia công khác nhau, từ các dòng máy của Teng zhou như X62G, X62GW, XL6232G, BPV-4KV, XL6226A, đến các máy của hãng Denver như DM-180VA, DM-180VS, DM-4V, DM-4VS, DM-5V, DM-5VS, với các thông số kỹ thuật nổi bật như kích thước bàn máy lên đến 1524mm x 350mm và công suất trục chính 5HP, đảm bảo khả năng gia công chính xác và hiệu quả Ngoài ra, các sản phẩm máy công cụ nhập khẩu từ Đài Loan cũng rất được ưa chuộng, như các dòng của Shaanxi Yuan gồm X6126, X6426, LXD 2560, hay của Hochun như UH-1250B, H-1250, HV-1250, HV-1250, UH-1250A, với các thông số kỹ thuật vượt trội như kích thước bàn máy 400x1800mm và tốc độ trục chính từ 40 đến 1750 vòng/phút, cùng công suất động cơ chính 5,5KW.
Hình 1.7 Máy phay ngang ORSHA F-32SH
Hình 1.8 Máy phay đứng vạn năng 6T12
Hình 1.9 Máy phay DM-5VS
Để nâng cao năng suất và chất lượng gia công, việc nghiên cứu sử dụng máy phay hiệu quả là vô cùng cần thiết, đặc biệt trong bối cảnh nước ta nhập khẩu nhiều loại máy phay từ các quốc gia khác nhau Do ảnh hưởng của chiến tranh và hạn chế về ngân sách, các nghiên cứu về máy phay và quá trình gia công kim loại chỉ mới được quan tâm trong những năm gần đây tại các trung tâm nghiên cứu lớn như các trường đại học và viện nghiên cứu chuyên ngành Các công trình nghiên cứu chủ yếu tập trung xác định chế độ làm việc tối ưu cho máy phay trong các điều kiện hoạt động khác nhau, nhằm nâng cao năng suất, chất lượng gia công và giảm chi phí sản xuất.
Đỗ Thị Làn đã nghiên cứu nâng cao độ chính xác biên dạng mặt trụ khi phay trên trung tâm gia công VMC-85S, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của máy, và đề xuất các biện pháp công nghệ để cải thiện độ chính xác này Bài viết tập trung vào việc sử dụng công nghệ CAD/CAM và CNC trong thiết kế và gia công cơ khí chính xác, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất và độ chính xác của các sản phẩm cơ khí.
Trong công trình nghiên cứu của Đặng Nguyệt Minh [8], tác giả tập trung vào việc lựa chọn chế độ cắt tối ưu khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu trên vật liệu gang cầu có bôi trơn tối thiểu Nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết liên quan đến quá trình phay như lực cắt, nhiệt cắt và mòn dao, cũng như tác dụng của bôi trơn làm mát tối thiểu trong công nghệ gia công Công trình đã xây dựng mối quan hệ giữa độ mòn dao, độ nhám bề mặt và tuổi thọ của dao với thời gian cắt khi thay đổi áp suất trong quá trình gia công sử dụng bôi trơn tối thiểu, góp phần nâng cao hiệu quả và hiệu suất của quá trình gia công.
Trong công trình của Ngô Đức Hạnh [9], tác giả đã nghiên cứu đặc tính rung động tự kích thích và tác động của bước tiến dao đến mức độ tăng trưởng của chúng trong quá trình cắt kim loại, sử dụng máy tính để phân tích Kết quả nghiên cứu xác định các đại lượng đặc trưng của rung động tự kích thích và làm rõ ảnh hưởng của bước tiến dao đến hiện tượng này Nghiên cứu này góp phần hoàn thiện lý luận về rung động trong kỹ thuật và đặc biệt trong lý thuyết về dao động trong quá trình gia công kim loại, đồng thời là nền tảng cho việc phát triển các giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế tác động của rung động tự kích thích, đảm bảo an toàn cho hệ thống công nghệ gia công và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Trong nghiên cứu của Đỗ Như Hoàng [10], tác giả đã phân tích ảnh hưởng của phương pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu đến độ mòn dao và độ nhám bề mặt chi tiết khi gia công phay phẳng thép 65T đã tôi bằng dao phay mặt đầu các bít Nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng kỹ thuật bôi trơn làm nguội tối thiểu giúp giảm mòn dao cắt và cải thiện chất lượng bề mặt gia công Kết quả này có ý nghĩa lớn trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất và mở rộng khả năng gia công các loại thép đặc biệt Tóm lại, sử dụng bôi trơn làm nguội tối thiểu là giải pháp tối ưu để giảm thiểu tổn thất và nâng cao chất lượng gia công trong quá trình phay thép 65T đã tôi.
Nghiên cứu tập trung vào các vấn đề chính như cơ chế mòn dao khi gia công phay phẳng thép đã tôi luyện bằng dao phay mặt đầu dưới điều kiện cắt khô và bôi trơn làm mát tối thiểu Bên cạnh đó, tác giả cũng phân tích ảnh hưởng của dung dịch làm nguội đến độ nhám bề mặt của chi tiết sau quá trình phay, đặc biệt khi gia công thép đã tôi luyện bằng công nghệ bôi trơn tối thiểu Các kết quả này giúp hiểu rõ hơn về quá trình mài mòn dao cắt và cách tối ưu hoá điều kiện gia công để nâng cao chất lượng bề mặt và tuổi thọ dụng cụ gia công.
Trong công trình nghiên cứu của tác giả Bùi Đức Hùng [11], ảnh hưởng của chế độ cắt và góc nghiêng của bề mặt gia công đến tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN khi gia công khuôn thép R12 MOV qua tôi được khám phá Nghiên cứu đã xác lập mối quan hệ giữa các yếu tố chế độ cắt, góc nghiêng phôi θ, chiều sâu cắt t=0,5mm, lượng chạy dao s=0,2mm/răng và tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN, đặc biệt ở toàn bộ biên dạng dao khi gia công thép hợp kim C12MOV có độ cứng từ 40-45HRC Kết quả nghiên cứu sử dụng mô hình toán học đã giúp tối ưu hóa các thông số gia công, nâng cao tuổi bền của dao, đảm bảo chất lượng bề mặt và năng suất gia công.
Máy phay là thiết bị công cụ phổ biến dùng để gia công kim loại bằng phương pháp cắt gọt trong các nhà máy cơ khí chế tạo Nghiên cứu toàn cầu về máy phay và quá trình gia công kim loại đã phát triển mạnh mẽ, tập trung vào nâng cao năng suất, giảm chi phí và đảm bảo chất lượng gia công thông qua xác định chế độ cắt tối ưu, ứng dụng công nghệ gia công tốc độ cao, và sử dụng vật liệu gia công chất lượng cao Ở Việt Nam, phần lớn máy phay được nhập khẩu từ nhiều quốc gia khác nhau, do đó các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào xác định chế độ cắt hợp lý phù hợp từng điều kiện cắt gọt, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng các thiết bị nhập khẩu này.
Hiện tại, chưa có nghiên cứu nào trong và ngoài nước đề cập đến ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật của máy phay đến chi phí năng lượng riêng, một yếu tố quan trọng đánh giá chất lượng máy và chi phí gia công Chi phí năng lượng chiếm phần đáng kể trong giá thành sản phẩm gia công trên máy phay, và tiết kiệm năng lượng đang là vấn đề thời sự được quan tâm toàn cầu Do đó, nghiên cứu này tập trung vào ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật đối với chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi phay rãnh bằng dao phay đĩa trên máy phay đa năng TUM20VS.
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Dựa trên mối quan hệ giữa các thông số cắt như tốc độ cắt và lượng chạy dao với chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi phay rãnh bằng dao phay đĩa trên máy phay TUM20VS, nghiên cứu đã xác định được giá trị tối ưu của tốc độ cắt và lượng chạy dao để đảm bảo chi phí năng lượng riêng thấp nhất Việc này giúp nâng cao hiệu quả gia công và tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt của rãnh phay Kết quả này cung cấp hướng dẫn cụ thể cho quá trình gia công, giúp tiết kiệm năng lượng và đạt được độ nhám bề mặt tối ưu.
Đối tượng, phạm vi và giới hạn nghiên cứu
Do thời gian nghiên cứu có hạn, đề tài giới hạn đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu cụ thể sau:
Thiết bị gia công chính được sử dụng trong nghiên cứu là máy phay đa năng mã hiệu TUM20VS, sản xuất tại Đài Loan Đây là loại máy phay vạn năng phù hợp với các công ty có quy mô sản xuất vừa và nhỏ tại Việt Nam Máy được lắp đặt tại trung tâm thí nghiệm, thực hành khoa Cơ điện và Công trình để phục vụ công tác đào tạo và nghiên cứu kỹ thuật gia công chính xác.
Trong đề tài này, vật liệu chính được nghiên cứu là thép C45, loại thép phổ biến trong ngành cơ khí để gia công các chi tiết như rãnh phay trên trục thép Dao cắt sử dụng trong quá trình gia công là dao phay đĩa làm bằng hợp kim thép 9XC, có độ cứng đạt từ 62 đến 64 HRC, đảm bảo hiệu quả và độ bền cao trong quá trình gia công.
Nghiên cứu tập trung vào các chỉ tiêu chính như chi phí năng lượng riêng để đánh giá chất lượng máy và độ nhám bề mặt để đo lường chất lượng sản phẩm Các yếu tố ảnh hưởng được xem xét gồm tốc độ cắt và lượng chạy dao, nhằm xác định tác động của chúng đến chi phí năng lượng và độ nhám khi phay rãnh bằng dao phay đĩa thép C45 trên máy phay TUM20VS.
Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết nhằm tổng hợp các cơ sở khoa học của quá trình gia công cắt gọt kim loại nói chung và quá trình phay rãnh một chi tiết máy bằng dao phay đĩa trên máy phay nói riêng Đồng thời, xây dựng nền tảng lý luận về ảnh hưởng của các yếu tố nghiên cứu đối với chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt rãnh của chi tiết Nội dung nghiên cứu cần tập trung giải quyết các vấn đề liên quan đến tác động của các yếu tố quá trình gia công đến hiệu quả kinh tế và chất lượng bề mặt của sản phẩm.
- Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy phay
- Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng khi phay rãnh chi tiết trên máy phay
- Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt của rãnh khi gia công trên máy phay
- Xác định mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng:tốc độ cắt,lượng chạy daođến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt rãnh phay
Nghiên cứu thực nghiệm nhằm kiểm tra tính chính xác của các kết quả lý thuyết và xác định chi phí năng lượng riêng cũng như độ nhám bề mặt sau gia công Các kết quả thu được sẽ làm cơ sở để lựa chọn và điều chỉnh các thông số hợp lý cho máy phay đa năng TUM20VS, đảm bảo hiệu quả và chất lượng gia công tối ưu.
Nội dụng nghiên cứu thực nghiệm bao gồm các vấn đề sau:
- Xác định chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt cho một số chế độ cắt khác nhau khi phay rãnh bằng dao phay đĩa
Trong quá trình phay rãnh bằng dao phay đĩa trên máy phay đa năng TUM20VS, việc xác định chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt là cực kỳ quan trọng để đảm bảo chất lượng gia công và tối ưu hóa hiệu suất Các thông số kỹ thuật của máy, như tốc độ cắt, bước tiến và đặc tính của dao phay, ảnh hưởng trực tiếp đến mức tiêu thụ năng lượng cũng như độ mịn của bề mặt gia công Việc điều chỉnh phù hợp các tham số này giúp giảm thiểu chi phí năng lượng, nâng cao độ chính xác và đạt được các tiêu chuẩn về độ nhám bề mặt yêu cầu trong gia công Từ đó, thành phẩm sau gia công có chất lượng cao, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và tiết kiệm tối đa năng lượng tiêu thụ.
Xác định chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt rãnh phay khi vận hành máy phay TUM20VS là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả gia công tối ưu Việc lựa chọn các thông số hợp lý như tốc độ cắt và lượng chạy dao đóng vai trò quyết định đến chất lượng bề mặt và tiêu hao năng lượng Điều chỉnh chính xác các tham số này giúp giảm chi phí năng lượng, nâng cao độ chính xác và độ bóng của rãnh phay, đồng thời tối ưu hóa quy trình gia công trên máy TUM20VS.
Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp nghiên cứu chủ đạo được sử dụng để giải quyết các nội dung nghiên cứu của đề tài là :
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết là công cụ quan trọng trong các công trình nghiên cứu tổng hợp, nhằm xây dựng nền tảng lý luận vững chắc cho đề tài Phương pháp này giúp xác định và phân tích các khái niệm, lý thuyết liên quan, góp phần hình thành phần tổng quan nghiên cứu một cách chính xác và rõ ràng Việc áp dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết không chỉ hỗ trợ xây dựng cơ sở lý luận của đề tài mà còn nâng cao chất lượng và tính thuyết phục của toàn bộ nghiên cứu.
Phương pháp kế thừa dựa trên việc tổng quan các nghiên cứu hiện có để xác định các kết quả đã đạt được trong lĩnh vực quan tâm cả trên thế giới và tại Việt Nam Điều này giúp hiểu rõ các thành tựu, hạn chế và khoảng trống nghiên cứu, từ đó định hướng cho các nghiên cứu tiếp theo Việc tổng hợp thông tin từ các nguồn uy tín đảm bảo tính chính xác và phù hợp với tiêu chuẩn SEO, góp phần nâng cao khả năng tiếp cận và thuyết phục của bài viết.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được sử dụng vì các yếu tố chọn để nghiên cứu là yếu tố điều khiển được Đây là phương pháp nghiên cứu mới, trong đó công cụ toán học giữ vai trò tích cực, dựa trên nền tảng của lý thuyết qui hoạch thực nghiệm Lý thuyết này chủ yếu dựa vào toán học thống kê, gồm hai lĩnh vực quan trọng là phân tích phương sai và phân tích hồi quy.
Nội dung và phương pháp luận của phương pháp qui hoạch thực nghiệm:
Để xác định qui luật phân bố của đại lượng cần nghiên cứu, cần tiến hành thí nghiệm thăm dò Quy luật phân bố này được khái quát hóa thành phân bố lý thuyết, gọi là phân bố thực nghiệm Xây dựng các phân bố thực nghiệm nhằm khái quát hóa thành các phân bố lý thuyết là nhiệm vụ quan trọng trong phân tích dữ liệu Để phát hiện qui luật phân bố khách quan trong tổng thể dựa trên tài liệu thu thập, trước tiên cần sắp xếp các trị số quan sát theo trật tự nhất định và thống kê các phần tử trong các khoảng xác định Để xây dựng phân bố thực nghiệm, cần chia nhóm các trị số thu thập theo công thức kinh nghiệm của Brooks và Carruther [7]: a = 5.lg n, trong đó k = m x (x max - x min).
Trong đó: a- Số tổ được chia; k- Cự ly tổ; xmax, xmin- Trị số thu thập lớn nhất, bé nhất của đại lượng nghiên cứu
Xác định các đặc trưng của phân bố thực nghiệm:
Sai số trung bình mẫu:
Sai tiêu chuẩn: trường hợp mẫu lớn (n>30):
Phương sai mẫu là bình phương sai tiêu chuẩn: S 2
Phạm vi biến động: R= xmax-xmin (2.7) Độ lệch: Sk= 3 n
Nếu Sk=0 thì phân bố là đối xứng;
Sk>0 thì đỉnh đường cong lệch trái so với số trung bình;
Sk0 thì đỉnh đường cong nhọn so với phân bố chuẩn;
Ex