Luận văn thạc sĩ 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

Vì vậy nhiều vấn đề từ thực tiễn sản xuất trong nước đang đặt ra là phảinghiên cứu công nghệ và chế độ sử dụng vào lĩnh vực cơ khí nói chung và cơkhí chuyên ngành nói riêng, các loại máy

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

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

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 làMikail 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 đến1600mm, 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 kính từ 1200mm đến 1600mm, công suất động cơ 30 HP, tốc độ trục chính 5 -

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 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, KSL-

1440, 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, MRL-1640T, 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

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, CNL- 2080…, 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 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, TLS-

550, 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

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:

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 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.

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 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.

Hình 1.12 Máy tiện vạn năng Sui 32

Một số loại máy tiện được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam được nhập tư nước Đức như máy tiện Tongil TIPL 4/SP 400x1050, Tongil 0232-0233,

Tongil 0235-0236…, 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.

Máy tiện Ý với các mã hiệu Sui 32, Sui 40, Sui 50… (hình 1.12) có đường kính mâm cặp 150 - 400 mm, đường kính lỗ trục chính 20 - 50 mm, công suất động cơ 4 - 7,5 Kw, tốc độ trục chính 14 - 3150 vòng/phút.

Máy tiện Đài Loan mang mã hiệu 660x1200/1700, 720x2200/3200, 760x3200/4200… (hình 1.13) có đường kính mâm cặp từ 254 mm, đường kính lỗ trục chính 80 - 105 mm, công suất động cơ 5.6 - 7.5 Kw, tốc độ trục chính 23 - 1300 vòng/phút, đây là loại máy tiện lớn gia công chính xác.

Hình 1.13 Máy tiện vạn năng 660x1200/1700

Về sản xuất máy tiện, ở Việt Nam cũng có một số doanh nghiệp Công ty 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 1.14) 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 -

Hình 1.14 Máy tiện vạn năng T18A

Công ty cơ khí Minh Toàn cũng sản xuất ra những máy tiện mang mã hiệu G-1264-1, G-1264-2, G-1264-3… (hình 1.15) 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 1.15 Máy tiện vạn năng G-1264-1

Trong những năm gần đây, nhờ sự kết hợp của các ngành cơ khí - điện tử - công nghệ thông tin mà trên thế giới đã xuất hiện một thế hệ máy công cụ có tính năng hiện đại hơn, 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, Ý, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan Như hãng Moriseiki (Nhật) các máy tiện CNC mã hiệu NL3000MC/1250, ZL-153SMC, ZL-25MC/1000….

(hình 1.16), sử dụng hệ điều hành FANUC công suất động cơ 30 - 40 HP, tốc độ trục chính 15 - 3000 vòng/phút.

Hình 1.16 Máy tiện CNC NL3000MC/3000

Hãng Shunchuan (Đài Loan) sản xuất các máy tiện CNC mang mã hiệuCRL-1640, CRL-1440, CHL-21120, CHL-2160… (hình 1.17), 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 1.17 Máy tiện CNC CRL-1640

Thực trạng máy tiện sử dụng ở nước ta có nhiều chủng loại, do nhiều nước sản xuất, do đó ngay từ những năm đầu có mặt ở Việt Nam đã có những nghiên cứu sử dụng máy tiện sao cho hiệu quả và tối ưu nhất để nâng cao năng suất, chất lượng gia công và hạ giá thành sản phẩm Những trung tâm nghiên cứu lớn là các trường đại học, các viện nghiên cứu chuyên ngành… với một số công trình như sau: Đề tài “Nghiên cứu mối quan hệ giữu mòn và tuổi bền của dao gắn mảnh PCBN theo chế độ cắt khi tiện thép 9XC qua tôi” của tác giả Trần Ngọc Giang, trường đại học Kỹ thuật công nghiệp (2008) 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 T max 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. Đề tài "Xác định trường nhiệt độ trong dụng cụ PCBN khi tiện cứng trực giao" của tác giả Hoàng Minh Phúc, trường đại học Kỹ thuật công nghiệp

(2008) đã xác định được trường nhiệt độ bằng lý thuyêt của một loại vật liệu nhưng chưa có các nghiên cứu thực nghiệm để so sánh và kiểm chứng kết quả nghiên cứu bằng lý thuyết.

Bên cạnh những đề tài trên còn một số đề tài luận văn tốt nghiệp Cao học của trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên, Đại học Bách khoa Hà Nội, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh như “Nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc cắt tới cơ chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua tôi” (2009); “Ảnh hưởng của bôi trơn tối thiểu( MQL)đến mòn dụng cụ cắt và nhám bề mặt khi tiện tinh thép 9CrSi (9XC) đã qua tôi” (2009);

“Nghiên cứu sự ảnh hưởng loại dung dịch bôi trơn làm nguội tối thiểu đến lực cắt và nhám bề mặt khi tiện cứng thép 9xc” (2009); “Nghiên cứu ảnh hưởng của độ cứng thép X12M đã qua tôi đến chất lượng bề mặt và mòn dụng cụ khi tiện cứng” (2009); “Tối ưu hoá chế độ cắt” (1992); “Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt đến chất lượng gia công tiện” (1995); “Nghiên cứu năng lượng tiêu hao khi tiện thép C45 bằng dụng cụ phủ Titan” (2005)…

Qua phân tích tình hình sử dụng và nghiên cứu về máy tiện kim loại cho thấy, các loại máy công cụ nói chung và máy tiện nói riêng đã được sử dụng rộng rãi ở các nước công nghiệp và cũng như ở nước ta Tùy theo điều kiện sử dụng như quy mô sản suất, chất lượng sản phẩm, nhu cầu sử dụng mà mỗi nơi, mỗi công ty, xí nghiệp có các loại máy thích hợp được lựa chọn để sử dụng Ở các nước phát triển các loại máy tiện lớn đặc biệt là máy CNC được sử dụng rộng rãi còn ở nước ta các máy tiện vạn năng và các loại máy CNC nhỏ được chọn và sử dụng nhiều hơn.

Nghiên cứu về máy tiện được tiến hành bài bản và thành hệ thống ở các nước công nghiệp phát triển, tập trung vào các lĩnh vực chủ yếu sau đây: Nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm; Hoàn thiện các thông số hình học của dao cắt; Sử dụng các vật liệu mới làm dao cụ; Hoàn thiện chế độ cắt gọt khi gia công các chi tiết… Ở nước ta, việc nghiên cứu về công nghệ cũng sử dụng như máy tiện trong gia công cơ khí còn ít và chưa đầy đủ, đặc biệt là những nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng và tiết kiệm năng lượng trong quá trình cắt gọt kim loại, vì vậy việc tiến hành thực hiện đề tài: “ 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 ” là thực sự cần thiết, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng máy tiện trong gia công cắt gọt kim loại.

MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Mục tiêu nghiên cứu

Xác định được mối quan hệ giữa một số yếu tố đến chất lượng bề mặt gia công và chi phí năng lượng riêng khi tiện thép, làm cơ sở cho việc xác định chế độ làm việc tối ưu của máy tiện.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Trên cơ sở hướng nghiên cứu đã xác định, với khuôn khổ của một luận văn tốt nghiệp Cao học và điều kiện thực hiện, đối tượng nghiên cứu của đề tài này được lựa chọn là máy tiện EER-1330 của hãng EA-TAR (Trung Quốc) đặt tại Trung tâm Thí nghiệm và thực hành Khoa Cơ điện và Công trình, trường Đại học lâm nghiệp Xuân Mai – Hà Nội. Đề tài không có điều kiện nghiên cứu nhiều loại thép mà chỉ tập trung vào loại thép chế tạo C45 có hàm lượng cácbon trung bình để nghiên cứu.

Do hạn chế về quy mô đề tài và thời gian làm luận văn tốt nghiệp, đề tài chỉ tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của chiều sâu cắt và bước tiến dao tới chi phí năng lượng riêng và chất lượng (độ nhám bề mặt) gia công khi tiện trục bậc cú đường kớnh ứ30(mm).

Phương pháp nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, đề tài đã sử dụng một số phương pháp nghiên cứu như sau:

+ Phương pháp thừa kế tư liệu: Tìm hiểu các kết quả nghiên cứu trên thế giới và trong nước để có cái nhìn tổng quan về vấn đề nghiên cứu làm cơ sở định hướng cho đề tài ở phần cơ sở lý luận, xác định mối quan hệ định tính giữa các thông số nghiên cứu.

+ Phương pháp quy hoạch thực nghiệm: Đây là phương pháp nghiên cứu mới, trong đó công cụ toán học giữ vai trò tích cực Cơ sở lý thuyết nền tảng của quy hoạch thực nghiệm là toán học thống kê với hai lĩnh vực quan trọng là phân tích phương sai và phân tích hồi qui.

Theo nghĩa rộng quy hoạch thực nghiệm là tập hợp các tác động nhằm đưa ra các chiến thuật làm thực nghiệm từ giai đoạn đầu đến giai đoạn kết thúc của quá trình nghiên cứu đối tượng (từ nhận thông tin mô phỏng đến việc tạo ra mô hình toán, xác định điều kiện tối ưu) Trong đó có những điều kiện đã hoặc chưa hiểu biết đầy đủ về cơ chế đối tượng. Ưu điểm của quy hoạch thực nghiệm là:

- Giảm đáng kể số lượng thí nghiệm cần thiết.

- Giảm thời gian thí nghiệm và chi phí thời gian, phương tiện, vật chất.

- Hàm lượng thông tin nhiều hơn, rõ ràng hơn nhờ đánh giá được vai trò của sự tác động qua lại giữa các yếu tố và ảnh hưởng của chúng đến hàm mục tiêu.

- Nhận được mô hình toán học thực nghiệm, đánh giá được sai số thí nghiệm cho phép, ảnh hưởng của các thông số thí nghiệm với mức tin cậy xác định cho trước.

- Xác định được điều kiện tối ưu đa yếu tố của quá trình nghiên cứu một cách khá chính xác bằng các hàm toán học, hay cho cách giải gần đúng,tìm tối ưu cục bộ như trong các thực nghiệm thụ động.

Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu liên quan, các công trình nghiên cứu đã có để hoàn thành phần tổng quan của đề tài Xây dựng được hệ thống công thức tính chi phí năng lượng riêng và chất lượng bề mặt gia công khi tiện làm cơ sở lý luận của đề tài từ đó xác định các nhân tố ảnh hưởng đến hai chỉ tiêu trên.

- Nghiên cứu thực nghiệm: Trên cơ sở các nhân tố ảnh hưởng đã được xác định ở phần nghiên cứu lý thuyết, tiến hành nghiên cứu thực nghiệm với các bước công việc như sau:

- Thực hiện các thí nghiệm thăm dò ở mức cơ sở với số thí nghiệm n 50 ÷ 140 Kiểm tra quy luật phân bố chuẩn của đại lượng đầu ra Xác định số lần lặp lại của những thí nghiệm [7].

Mục đích của các thí nghiệm thăm dò là xác định được sai số tiêu chuẩn thực nghiệm mà phương sai của các giá trị đo phản ánh độ chính xác của các dụng cụ đo.

Theo lý thuyết quan trắc thì trong khi đo nếu không có sai số hệ thống, mà chỉ có sai số ngẫu nhiên, thì sai số này tuân theo quy luật chuẩn [7]. Để kiểm tra số liệu đo được có tuân theo quy luật chuẩn hay không, có thể sử dụng nhiều cách khác nhau. Để thực hiện việc kiểm tra ta tiến hành các bước sau:

- Tiến hành 50 thí nghiệm thăm dò ở mức 0.

- Chia các số đo được của đại lượng ra nhiều nhóm sao cho mỗi nhóm có số lượng số đo có từ 5 trở lên theo công thức kinh nghiệm của Brooks và Carruther: a = 5.lg n k Trong đó: a - Số tổ được chia; n – Số lượng thí nghiệm; k - Cự ly tổ;

X max, X min – Trị số thu thập lớp nhất, bé nhất của đại lượng nghiên cứu. Xác định các đặc trung của phân bố thực nghiệm:

Sai số trung bình mẫu: x Sai số tiêu chuẩn trong trường hợp mẫu lớn (n > 30);

Phương sai mẫu là phương sai tiêu chuẩn: S 2

Hệ số biến động: S%=xs

.100 Phạm vi biến động: R= X max – X min

Nếu Sk = 0, thì phân bố là đối xứng;

S k > 0 Thì đỉnh đường cong lệch trái so với số trung bình; S k

< 0 Thì đỉnh đường cong lệch phải so với số trung bình; Độ nhọn phân bố:

E x < 0 Thì đỉnh đường cong bẹt hơn so với tiệm cận chuẩn;

Xác định luật phân bố: χ n 2 = ∑ ( f i − f 1 ) n

1 - Số tổ hợp sau khi đã gộp những tổ hợp có tầng số f i

Nếu χ n 2 > χ α 2 (k) thì quy luật phân bố của đại lượng nghiên cứu là phân bố chuẩn χ α 2 (k) được xác định bằng cách tra bảng, với bậc tự do k = n - 1 và mức ý nghĩa α = 0,05

Tính số lần lặp lại của thí nghiệm: m = τ 2 s 2

∆% 2 Y Trong đó: τ - Chỉ tiêu Student tra bảng; s - Phương sai của thí nghiệm;

Y -Giá trị trung bình của đại lượng nghiên cứu; m - Số lần lặp lại của mỗi thí nghiệm.

2.4.2 Thực Nghiệm đơn yếu tố

Nhiệm vụ cơ bản của thực nghiệm đơn yếu tố là xác định các thông số ảnh hưởng đã phân tích ở trên để xem thông số nào thực sự ảnh hưởng đến các chỉ tiêu đánh giá, xác định mức độ và quy luật ảnh hưởng của chúng đến chỉ tiêu quan tâm Thực nghiệm đơn yếu tố được tiến hành theo các bước sau:

1.Thực hiện thí nghiệm với từng thông số thay đổi với số mức không nhỏ hơn 4, khoảng thay đổi lớn hơn 2 lần sai số bình phương trung bình của phép đo giá trị thông số đó Số thí nghiệm lặp lại n = 3 [7].

2 Sau khi thí nghiệm xong, tiến hành xác định độ tin cậy về ảnh hưởng của mỗi yếu tố tới yếu tố đầu ra (độ nhám bề mặt gia công và chi phí năng lượng riêng) Đánh giá tính thuần nhất của phương sai trong quá trình thí nghiệm để chứng tỏ ảnh hưởng khác đối với thông số cần xét là không có hoặc không đáng kể.

Thuật toán phân tích phương sai để xác định độ tin cậy và tính thuần nhất [7] như sau:

2.4.2.1 Đánh giá tính đồng nhất của phương sai

Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai theo tiêu chuẩn Kohren.

G tt = s max 2-Phương sai lớn nhất trong N thí nghiệm

S u 2 m u -Số lần lặp lại ở mỗi điểm thí nghiệm; y ui -Giá trị của thông số tại điểm u; y ui -Giá trị trung bình của thông số ra tại điểm u;

= y m u Ứng với N điểm thí nghiệm trong kế hoạch thực nghiệm ta có N phương sai S u 2 Trong đó luôn có giá trị S m 2 ax

G tt − Chuẩn Kohren tính toán theo thực nghiệm Trong đó bậc tự do ở tử số γ = m −1 và ở mẫu số K=N (m - 1); m - Số lần lặp lại ở thí nghiệm mà ở đó có phương sai cực đại, m = m u

Giá trị thống kê chuẩn Kohren được tính sẵn theo mức ý nghĩa α , hoặc tự do γ và ký hiệu G b tra bảng [7].

Nếu G tt < G b thì giả thiết không mâu thuẫn với số liệu thí nghiệm.

2.4.2.2 Kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các yếu tố

Phương pháp đánh giá này dùng chuẩn Fisher (F) Thực chất là so sánh phương sai thành phần do thay đổi thông số nào gây nên và phương sai do nhiễu gây ra Nếu tỷ số giữa hai phương sai này lớn hơn giá trị lý thuyết tra bảng của tiêu chuẩn F thì sự khác biệt giữa các giá trị trung bình là đáng kể và

Giá trị tính toán của tiêu chuẩn F là tỷ số:

S y 2 - Phương sai do sự thay đổi thông số vào X gây nên;

S e 2-Ước lượng phương sai do nhiễu thực nghiệm gây ra;

- Giá trị trung bình của thông số đầu ra tính cho toàn bộ thí nghiệm; y 0

Giá trị thống kê của chuẩn F được tính sẵn theo mức ý nghĩa α = 0,005, bậc tự do γ 1 , γ 2 ở phụ lục 3 tài liệu [7].

Nếu giá trị tính toán F < F b thì ảnh hưởng của thông số vào là không đáng kể trong khuôn khổ ảnh hưởng của các biến ngẫu nhiên Nguyên nhân gây nên trường hợp này là đưa vào thí nghiệm những thông số không có ảnh hưởng đáng kể hoặc bước biến đổi của thông số quá nhỏ, dẫn đến hiệu ứng ảnh hưởng không đáng kể của thông số so với nhiễu.

Nếu F > F b thì ảnh hưởng của các thông số vào là đáng kể.

2.4.2.3 Xác định mô hình thực nghiệm đơn yếu tố để tiến hành các phân tích và dự báo cần thiết và thông số đầu vào là những yếu tố ảnh hưởng ở dạng mô hình hồi quy.

2.4.2.4 Kiểm tra tính tương thích của mô hình hồi quy

Phép kiểm tra này thực chất là so sánh phương sai tuyển chọn S 2 tạo nên do sự chênh lệch giữa các giá trị hàm tính theo mô hình và giá trị thực nghiệm của nó với phương sai S e 2 do nhiễu tạo nên theo tiêu chuẩn Fisher.

Tỷ số hai phương sai này S 2 / S e 2 càng nhỏ thì tính thích ứng của mô hình càng mạnh Ngược lại, tỷ số đó càng lớn thì tính thích ứng càng yếu Khi vượt khỏi ngưỡng của giá trị thống kê F b thì mô hành bị coi là không tương thích. phương độ lệch nhiễu của các điểm thí nghiệm S u 2

Phương sai tuyển chọn S 2 được tính theo công thức:

S 2 K *-Hệ số hồi quy có nghĩa

Y- Giá trị của đối số Y = F( X 1 X 2 X n ) tính theo mô hình hồi quy thay các bộ giá trị các thông số vào ( X 1 X 2 giá trị tính toán của chuẩn Fisher.

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy tiện eer - 1330

Hình 3.1 Cấu tạo của máy tiện EER-1330

1 - Hộp tốc độ; 2 Nắp bảo vệ; 3 Mâm cặp; 4 Bàn trượt dọc; 5 Ổ dao; 6 Bàn trượt phụ;

7 Bàn trượt ngang; 8 Chắn bảo vệ; 9 Ụ động; 10 Bệ máy sau; 11 Tấm chắn bảo vệ các trục bên trong; 12 Trục vít me; 13 Hộp xe dao ; 14 Máng hứng phoi ; 15 Bàn đạp (phanh khẩn cấp); 16 Gới hạn hành trình bàn xe dao; 17 Bệ máy trước; 18 Hộp số (Hộp chạy dao); 19 Bộ truyền động bánh răng

Máy tiện EER - 1330 làm việc như sau: Khi khởi động, động cơ quay truyền động lên trục chính thông qua dây đai và các bánh răng làm cho trục chính có gắn mâm cặp quay Khi tiện, mâm cặp kẹp phôi và phôi cùng chuyển động, dao cắt phôi được gá trên ổ gá dao và chạy tịnh tiến đến chi tiết thực hiện quá trình cắt gọt.

* Một số thông số thông số kỹ thuật chính của máy tiện EER-1330

Kích thước máy tiện, mm:

Khối lượng máy tiện, kg

Cấp Tốc độ, Vòng/Phút

Các cấp tốc độ của trục chính (Vòng/phút):

+ Cấp tốc độ chậm: Số truyền 1

+ Cấp tốc độ nhanh: Số truyền 1

+ Cấp tốc độ chậm: Số truyền 1

+ Cấp tốc độ nhanh: Số truyền 1

Chi phí năng lượng riêng

Chi phí năng lượng nói chung, chi phí năng lượng riêng nói riêng chiếm một giá thành lớn trong giá thành sản xuất, đồng thời cũng là một chỉ tiêu đánh giá chất lượng của một thiết bị hay sự hoàn thiện của một quá trình gia công, sản xuất Vì vậy, mục tiêu của đề tài nghiên cứu nhằm tìm ra biện pháp kỹ thuật làm giảm chi phí năng lượng, góp phần làm giảm giá thành sản phẩm cũng như nâng cao chất lượng của thiết bị.

Chi phí năng lượng riêng, được xác định bằng công thức:

N đ : Công suất chi phí của động cơ, KW;

T: Thời gian làm việc để thực hiện được khối lượng công việc M, (h);

M: Khối lượng công việc thực hiện trong thời gian T, (m 3 ).

Theo [5], công suất cần thiết của động cơ của máy tiện được xác định theo công thức:

Trong đó: Nc - Công suất cắt của máy; η m - hiệu suất của máy (η m = 0,75);

Kt- Hệ số quá tải cho phép (Kt = 1,3 ÷ 1.5).

Khi biết lực cắt có thể xác định được công suất cần thiết để thực hiện quá trình cắt Công suất này được gọi là công xuất hữu ích bởi vì nó không phải dùng để thắng các lực ma sát trong cơ cấu máy.

Hình 3.2 Phân lực cắt ra các lực thành phần

Pz - Lực tiếp tuyến (lực cắt chính) tác dụng theo phương chuyển động của máy;

Py - Lực hướng kính tác dụng trong mặt phẳng nằm ngang vuông góc với đường tâm chi tiết;

Px - Lực chạy dao (lực dọc trục) tác dụng song song với đường tâm chi tiết, ngược chiều với phương chạy dao;

VZ = V - Tốc độ cắt (m/phút);

VY = 0 - Tốc độ dịch chuyển của dao theo phương hướng kính (m/phút);

Vì giá trị của V x rất nhỏ so với V z cho nên thành phần thứ ba trong công thức (3.3) có thể bỏ qua Ví dụ khi tiện với tốc độ V0 m/phút, S=0.3 mm/vòng và n = 800 vòng/phút, V x =0.24 m/phút.

Công suất cắt N c được tính theo công thức:

Khi biết công suất căt Nc thay vào công thức (3.2) có thể tính được công suất của động cơ máy theo công thức:

*Ảnh hưởng của các yếu tố đến lực cắt khi tiện a Ảnh hưởng của lượng chạy dao và chiều sâu cắt

Theo [5] các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy đối với tất cả các thành phần lực cắt P z , P y , P z ảnh hưởng của lượng chạy dao và chiều sâu cắt có thể được biểu thị bằng công thức sau đây:

Hệ số Cp và các số mũ xp, yp phụ thuộc vào tính chất của vật liệu gia công, các thông số hình học của dao và dung dịch bôi trơn nguội. b Ảnh hưởng của vật liệu gia công

Theo [5] để tính pz có thể dùng các công thức gần đúng sau đây:

P z = C v HP q Trong đó: C v - Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công; σ B - Độ bền kéo;

HB - Độ cứng của vật liệu.

Khi gia công thép có độ cứng HB ≤ 170 thì số mũ q = 0,35, còn với HB

> 170 thì q = 0,75, khi gia công gang q = 0.55. c Ảnh hưởng của góc nghiêng chính ϕ

Theo [5] khi gia công gang nếu tăng góc ϕ thì Lực Pz giảm, còn khi gia công thép, lúc đầu lực P z giảm, còn sau đó (khi ϕ ≥ 50 o ) thì lực P z sẽ tăng.

Hiện tượng này được giải thích như sau: Việc tăng góc ϕ làm cho bề rộng cắt b giảm và chiều dày cắt a tăng, mặc dù trong trường hợp này chiều sâu cắt và lượng chạy dao không thay đổi sự thay đổi của b và a làm cho lực cắt P z giảm

Hình 3.3 Ảnh hưởng của góc ϕ đến các lực P x , P y , P z Ảnh hưởng của góc ϕ đến các P x , P y được gải thích bằng tương quan lực tác dụng trong mặt phẳng nằm ngang (hình 3.4).

Hình 3.4 Ảnh hưởng của góc ϕ đến các thành phần lực căt P x và P y Ta thấy, khi góc ϕ tăng, lực Px tăng, còn lực Py giảm, khi góc ϕ = 90 o d Ảnh hưởng của bán kính đỉnh dao

Khi tăng bán kính đỉnh dao r sẽ làm cho điều kiện cắt thay đổi cũng như giảm góc nghiêng chính ϕ Trên hình 3.5 là đồ thị quan hệ giữa lực cắt (P x , P y , P z ) và bán kính đỉnh dao r.

Hình 3.5 Ảnh hưởng của bán kính đỉnh dao r đến các thành phần lực căt Đường 1 trên hình 3.5 có công thức P z = C z r 0,1 Đường 1 trên hình 3.5 có công thức P y = C y r 0,25 Đường 1 trên hình 3.5 có công thức P x = C x r -0,25

Như vậy theo [5] thì có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt Pz nhưng chưa có nghiên cứu tổng hợp, nên trong đề tài này ta chỉ nghiên cứu ảnh hưởng của lượng chạy dao và chiều sâu cắt đến chi phí năng lượng riêng của máy tiện.

Như vậy, thay công thức (3.6) vào công thức (3.5) ta được:

Thay công thức (3.8) vào công thức (3.1) ta được:

Chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công

Chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công là một yếu tố rất quan trọng vì nó quyết định chất lượng bề mặt của chi tiết máy Khả năng làm việc của chi tiết máy phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng bề mặt Chất lượng bề mặt của chi tiết máy phụ thuộc vào phương pháp và điều kiện gia công cụ thể, là là mục tiêu chủ yếu cần đạt được ở bước gia công tinh các bề mặt chi tiết máy.

Theo [24] bề mặt chi tiết máy gia công trên máy cắt kim loại không thể tránh được độ mấp mô với chiều cao và bước mấp mô nhỏ Tập hợp những mấp mô bề mặt các bước tương đối nhỏ trên chiều dài chuẩn gọi là độ nhám bề mặt. Độ nhám bề mặt được xác định bằng một hoặc một số thông số sau:

R a -sai lệch trung binhg số học của prôfin:

R z : Chiều cao nhấp nhô trung bình của prôfin theo 10 điểm:

Trong đó: H i max - Sai lệch năm đỉnh cao nhất của profin;

H i min - Sai lệch năm đỉnh thấp nhất của profin.

+ Chiều cao lớn nhất của profin R max là khoảng cách giữa đường đỉnh và đường đáy của profin trong giới hạn chiều dài chuẩn.

Theo [27] thông số Ra dùng để đánh giá độ nhám bề mặt cho các mẫu chuẩn và được áp dụng phổ biến trong các tài liệu kỹ thuật của các nước trên thế giới.

Theo [20] trong quá trình gia công cắt, gọt độ nhám của bề mặt gia công chịu ảnh hưởng của góc nghiêng chính của dao căt ϕ và góc nghiêng phụ ϕ 1 , bán kính ρ của cạnh cắt, lượng chạy dao s, tốc độ căt v và chiều sâu cắt t…

Xác định thông số R a bằng lý thuyết là không thể được cho nên tác giả

Phoomenko trong công trình [30] đã xác định được thông số R a bằng thực nghiệm khi nghiên cứu độ nhám bề mặt khi gia công khi tiện thép bằng giao hợp kim 50H và xác lập được công thực thực nghiệm để tính R a :

+0,005.v.hz + 0,00001.v 2 + 26,70.s 2 + 9,93.t 2 + 27,71.hz;(3.13) Trong đó: v - Tốc độ căt (m/phút); s - Lượng chạy dao (mm/vòng); t - Chiều sâu căt (mm) ; h z - Mức độ mòn mặt sau của dao cắt.

Từ phương trình trên có thể xác định được các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công hay độ nhám bề mặt của chi tiết làm cơ sở cho việc nghiên cứu đề tài này.

Tóm lại: Từ những phân tích ở trên, đối với máy tiện thì các nhân tố đồng thời ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng bề mặt gia công là:

+ Nhóm yếu tố thuộc về máy :

+ Nhóm yếu tố thuộc về vật liệu gia công.

+ Nhóm yếu tố thuộc về dao:

- Mức độ mòn mặt sau của dao.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Mục tiêu thực nghiệm và lựa chọn tham số điều khiển

Đề tài lựa chọn hai chỉ tiêu làm việc quan trọng của máy tiện là chi phí năng lượng riêng và chất lượng gia công khi tiện trục bậc.

Chi phí năng lượng riêng là chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng và quá trình làm việc của máy vì nó là chỉ tiêu thể hiện mức năng lượng chi phí để làm ra một đơn vị sản phẩm.

Chất lượng bề mặt gia công là chỉ tiêu đánh giá chất của sản phẩm làm ra Đây là chỉ tiêu quan trọng để có thể lựa chọn chế độ làm việc hợp lý. Để đạt được mục tiêu đề ra, đề tài lựa chọn hai tham số điều khiển là lượng chạy dao s và chiều sâu cắt t khi tiện trục bậc.

- Lượng chạy dao được chọn với 5 mức thay đổi khi tiện thô và tiện tinh:

- Chiều sâu cắt cũng được chọn với 5 mức thay đổi ở hai chế độ tiện thô và tiện tinh :

Vật liệu gia công

Trong gia công cắt gọt bằng máy tiện, kim loại được gia công nhiều nhất là thép cacbon Trên cơ sở điều kiện thực hiện và khuôn khổ của đề tài này, vật liệu gia công được lựa chọn để nghiên cứu thực nghiệm là loại thép cacbon với một số đặc điểm lý, hóa học như sau :

Thép cacbon là một hợp kim có hai thành phần cơ bản là sắt và cacbon,còn hàm lượng các nguyên tố khác không đáng kể, cụ thể là mangan (tối đa1,65%), silic (tối đa 0,6%) và đồng (tối đa 0,6%) Lượng cacbon trong thép càng giảm thì độ dẻo của thép cacbon càng cao Hàm lượng cacbon trong thép tăng lên cũng làm cho thép tăng độ cứng, tăng thêm độ bền nhưng đồng thời cũng làm giảm tính tính dẻo và tính đàn hồi Hàm lượng carbon trong thép tăng lên cũng đồng thời làm giảm nhiệt độ nóng chảy của thép.

Dựa vào hàm lượng cacbon trong thành phần, thép cacbon được phân loại như sau:

Thép mềm (thép ít cacbon): Lượng cacbon chiếm khoảng 0,05 – 0,29%

[18], (Ví dụ theo tiêu chẩn AISI có thép 1018) Thép mềm có độ bền kéo vừa phải, nhưng lại khá rẻ tiền và dễ cán, rèn Thép mềm được sử dụng nhiều trong xây dựng, cán tấm, rèn phôi

Thép cacbon trung bình: Lượng cacbon chiếm khoảng 0,30 – 0,59%

[18], (Ví dụ theo tiêu chuẩn AISI có thép 1040) Thép cacbon trung bình có sự cân bằng giữa độ mềm với độ bền và có khả chống bào mòn tốt, có phạm vi ứng dụng rộng rãi, là các thép định hình cũng như các chi tiết máy [18]

Thép cacbon cao: Lượng cacbon chiếm khoảng 0,6 – 0,99% [18] Là loại thép rất bền vững, có khả năng chịu tải, chịu mài mòn, tính đàn hồi cao, thường được sử dụng để sản xuất nhíp, lò xo, kéo thành sợi dây thép chịu cường độ lớn [18].

Thép cacbon đặc biệt cao: Lượng cacbon chiếm khoảng 1,0 – 2,0%

[18] Loại thép này sau khi tôi sẽ đạt được độ cứng rất cao và được sử dụng để chế tạo các công cụ dân dụng như dao cắt, trục xe hoặc đầu búa Phần lớn thép này với hàm lượng 1,2%C được sử dụng trong công nghệ luyện kim bột và luôn được xếp loại vào với thép cacbon có hợp kim cao.

Trong đề tài này, vật liệu làm thí nghiệm được lựa chọn là thép các bonC45 là gồm Fe và C, trong đó nồng độ cacbon có trong thép là 0,45%, C45 có đường kính φ 32 (mm) được xếp vào loại vật liệu có tính cacbon trung bình,thường được dùng làm thép chế tạo trong cơ khí, thiết kế trục, bánh răng.

Dao cắt làm thí nghiệm

4.3.1 Những bộ phận chính của dụng cụ cắt

Dao cắt kim loại giữ vai trò quan trọng trong quá trình gia công, nó trực tiếp tác động vào phôi liệu để tách ra phoi tạo thành bề mặt gia công.

Hình 4.1 Cấu tạo của dao tiện

Mỗi dao (điển hình là dao tiện) thường gồm hai phần:

Thân dao: Dùng để gá vào bàn dao, nó phải đủ độ bền và độ cứng vững

Nhằm đảm bảo giữ ổn định vị trí tương quan giữa dao và chi tiết gia công. Đầu dao: Là phần làm nhiệm vụ cắt gọt Đầu dao được hợp thành bởi các bề mặt sau (Hình 4.1):

- Mặt trước: Là bề của dao tiếp xúc với phoi và phoi trực tiếp trượt trên trên đó để thoát ra ngoài trong quá trình tiện;

- Mặt sau chính: Là bề mặt của dao đối diện với mặt đang gia công;

- Mặt sau chính: Là bề của dao đối diện với mặt đã gia công;

- Lưỡi cắt chính: Là giao tuyến của mặt trước và và mặt sau chính, nó trực tiếp cắt vào phôi khi tiện Độ dài lưỡi cắt chính có liên quan đến chiều sâu cắt và bề rộng của phoi;

- Lưỡi cắt phụ: Là giao tuyến của mặt trước và và mặt sau phụ của dao, một phần lưỡi cắt phụ gần mũi dao cũng tham gia vào quá trình cắt với lưỡi cắt chính.

- Lưỡi cắt nối tiếp (chỉ có ở một số loại dao tiện): Là phần nối tiếp giữa lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ Khi không có lưỡi cắt nối tiếp dao tiện sẽ có mũi. Mũi dao có thể nhọn hoặc lượn tròn (bán kính mũi dao R = 1 – 2mm) Các lưỡi cắt có thể thẳng hoặc cong nên một đầu dao có thể có một hoặc hai lưỡi cắt phụ.

4.3.2 Các thông số hình học của dao tiện ở trạng thái tĩnh Để đảm bảo năng suất – chất lượng bề mặt gia công, dao cắt cần phải có hình dáng và góc độ hợp lý.

Thông số hình học của dao được xét ở trạng thái tĩnh (khi dao chưa làm việc) Các góc độ của dao được xem xét trong điều kiện dao tiện đầu thẳng đặt vuông góc với phương chạy dao, mũi dao được gá ngang tâm phôi.

Các thông số hình học của dao được sử dụng để xác định vị trí các góc độ của dao nằm trên đầu dao Những thông số này được xác định ở tiết diện chính N – N, ở mặt đáy, ở tiết diện phụ N1 – N1 và trên mặt phẳng cắt gọt (Hình 4.2).

+ Góc trước γ : là góc tạo thành giữa mặt trước và mặt đáy đo trong tiết diện chính N – N Góc trước thường được chọn trong khoảng γ =-5 o ÷ 40 o ;

Góc trước có giá trị dương khi mặt trước thấp hơn mặt đáy tính từ mũi dao, có giá trị âm khi mặt trước cao hơn mặt đáy và bằng không khi mặt trước song song với mặt đáy Khi góc trước lớn thì biến dạng phoi sẽ nhỏ, việc thoát phoi dễ dàng, lực cắt và công cắt tiêu hao giảm, năng cắt suất tăng.

+ Góc sau chính α : Là góc tạo thành giữa mặt sau và mặt phẳng cắt gọt đo trong tiết diện chính Góc sau thường có giá trị dương Góc sau càng lớn thì mặt sau ít bị ma sát vào bề mặt gia công nên chất lượng bề mặt gia công càng tốt Góc sau thường được chọn trong khoảng α =4 o ÷ 12 o Đối với dao thép gió thường chọn trong khoảng α = 6 o ÷ 12 o , dao HKC thường được chọn trong khoảng α = 4 o ÷ 12 o ;

Hình 4.2 Các góc độ của dao tiện ở trạng thái tỉnh

+ Góc cắt δ: Là góc tạo giữa mặt trước và mặt cắt đo trong tiết diện chính;

+ Góc sắc β: Là góc được tạo bởi mặt trước và mặt sau chính đo trong tiết diện chính ta có quan hệ :

 + β + γ = 90 o ; δ = α + β Khi cắt vật liệu mềm, góc sắc β được chọn trong khoảng β = 40 o ÷ 50 o ; Khi cắt vật liệu dẻo (như thép C45) góc sắc β được chọn trong khoảng

Khi cắt vật liệu giòn, góc sắc β được chọn trong khoảng β = 75 o ÷ 85 o

+ Góc trước phụ γ1: Góc trước phụ γ1 tương tự như góc trước, nhưng đo trong tiết diện phụ N – N;

+ Góc sau phụ α1: Góc sau phụ α1 tương tự như góc sau, nhưng đo trong tiết diện phụ N – N;

+ Góc mũi dao ε: Là góc hợp bởi hình chiếu lưỡi cắt chính và hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt phẳng đáy Ta có:

+ Góc nghiêng chính ϕ: Là góc giữa hình chiếu của lưỡi cắt chính với phương chạy dao đo trong mặt đáy.

Góc nghiêng chính ϕ, đối với dao thép gió thường được chọn trong khoảng ϕ = 30 o ÷ 90 o Thông thường chọn góc nghiêng ϕ = 45 o Đối với dao HKC với mảnh hợp kim được kẹp chặt bằng cơ học thì góc nghiêng chính được chọn trong khoảng ϕ = 45 o ÷ 107 o

+Góc nghiêng phụ ϕ1: Là góc của hình chiếu lưỡi cắt phụ với phương chạy dao đo trong mặt đáy.

Khi gia công thô, góc nghiêng phụ được chọn trong khoảng ϕ = 10 o ÷

15 o , còn khi gia công tinh thì góc nghiêng phụ thường được chọn trong khoảng ϕ = 5 o ÷ 10 o Riêng đối với dao tiện đầu cong, góc nghiêng phụ thường chọn là ϕ = 45 o

Tác dụng chủ yếu của góc nghiêng phụ là làm giảm ma sát giữa lưỡi cắt phụ với bề mặt đã gia công.

+ Góc nâng của lưỡi cắt chính λ: là góc tạo bởi lưỡi cắt chính và hình chiếu của nó trên mặt đáy.

Có giá trị dương khi mũi dao là điểm thấp nhất của lưỡi cắt.

Có giá trị âm, khi mũi dao là điểm cao nhất của lưỡi cắt.

= 0 Khi lưỡi cắt nằm ngang (song song với mặt đáy).

Các định nghĩa trên cũng đúng cho các loại dao khác.

4.3.3 Vật liệu làm dao tiện

Từ năm 1915 - 1925 ở Mỹ và Đức đã tiến hành thử nghiệm chế tạo hợp kim cứng (HKC) Ở Liên Xô cũ, HKC ra đời vào những năm 1930 - 1935.

HKC là loại vật liệu làm phần cắt dụng cụ được chế tạo theo phương pháp luyện kim bột, thành phần chủ yếu là Cácbit của một số kim loại khó nóng chảy như Vonfran, Titan, Tantan và được liên kết bởi kim loại cơ bản.

Tính chống chịu cắt của HKC do các pha Cácbit kim loại quyết định. Độ bền cơ học do Coban tạo nên.

Những tính năng cơ bản của HKC so với các loại vật liệu làm dao khác như sau:

- Độ cứng cao: HRA = 80 – 90 (HRC > 70 - 71);

- Độ chịu nhiệt cao: 800 - 1000 o C, do đó tốc độ cắt cho phép của HKC có thể đạt đến V >100 m/ph;

- Độ chịu mòn gấp 1,5 lần so với thép gió;

- Khả năng chịu nén tốt hơn chịu uốn (hàm lượng Coban càng lớn thì sức bền uốn càng cao).

HKC được chế tạo thành các dạng theo tiêu chuẩn (các mảnh HKC). Các mảnh đó được hàn, kẹp lên thân dụng cụ tiêu chuẩn Ngày nay, các mảnh HKC được phủ lên một lớp mỏng vài mirômet bằng các loại cácbít cứng như TiC, TiC/ TiN (Cácbít Titan, Nitrít Titan)… Để sử dụng hợp lí và có hiệu quả HKC cần chú ý các điều kiện sau:

- Lựa chọn HKC cho vật liệu gia công (các nhóm P,K) và theo yêu cầu gia công (gia công thô, gia công tinh, gia công lần cuối…);

- Xác định chế độ gia công (tốc độ cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt…) phù hợp cặp vật liệu (chi tiết gia công - dụng cụ cắt) và yêu cầu gia công cần chú ý đến việc lựa chọn tuổi bền kinh tế;

- Không dùng dung dich trơn nguội (gia công khô) hoặc phải tưới mạnh và nhiều.

Bảng 4.1 Phạm vi ứng dụng của các mảnh HKC

4.3.4 Xác định thông số về góc độ dao tiện Để thuận tiện khi tiến hành nghiên cứu ta chọn góc độ dao không thay đổi khi tiện trụ bậc bằng dao vai trái đầu gắn mảnh hợp kim ký hiệu T15K6.

Các thông số góc của dao tiện được chọn như sau:

Góc nghiêng chính ϕ = 90 o ; Góc nghiêng phụ ϕ1 = 10 o ; Góc mũi dao ε = 180 o - (90 o + 10 o ) = 80 o ; Góc trước γ = - 5 o ;

Góc sau chính α = 12 o ;Góc cắt δ: δ = α + β = 12 o + 83 o = 95 o ;Góc sắc β: β = 90 o - α - γ = 90 o - 12 o + 5 o = 83 o

Xác định số vòng quay của trục chính

Chất lượng gia công của chi tiết phụ thuộc nhiều vào việc lựa chọn số vòng quay khi tiện Tốc độ của quay trục chính được lựa chọn trên cơ sở phân tích sự phụ thuộc của nó vào các yếu tố sau:

- Yếu tố vật liệu làm dao và vật liệu gia công:

Theo [15] tốc độ cắt trung bình khi tiện ngoài khi sử dụng dao có gắn mũi hợp kim T15K6 để tiện thép thì tốc độ cắt trung bình khi tiện thô khoảng 100 -

140 (m/phút), tiện tinh 150 - 200 (m/phút) Số vòng quay sẽ được tính theo công thức: n Trong đó: n - số vòng quay của trục chính (vòng/phút); v - Tốc độ cắt trung bình của dao (m/phút);

D - Đường kính của vật liệu gia công (mm).

Số vòng quay cho phép khi tiện thô bằng dao gắn mảnh hợp kim

Số vòng quay cho phép khi tiện tinh bằng dao gắn mảnh hợp kim T15K6 là: n = 1000.(150÷ 200)

- Yếu tố chỉ tiêu kỹ thuật của máy:

Theo [19] số vòng quay của trục chính được tính theo công thức:

RPM Trong đó: RPM - số vòng quay của trục chính (vòng/phút);

CS - Tốc độ cắt trên bề mặt (feet/phút);

D - Đường kính của vật liệu gia công (in).

Theo [19] tốc độ cắt trên bề mặt thép cacbon trung bình khi tiện thô là 90(feet/phút), tiện tinh là 120(feet/phút).

Số vòng quay khi tiện thô: RPM Số vòng quay khi tiện tinh: RPM Từ hai yếu tố trên và tra bảng trên ụ máy, chọn số vòng quay khi tiện thô là 320 (vòng/phút) và tiện tinh là 488 (vòng/phút).

Tiến hành thí nghiệm

+ Chuẩn bị các thiết bị đo:

- Máy tiện vạn năng EER-1330;

- Đo công suất tiêu thụ dòng điện bằng máy đo Fluke 41B;

- Đo độ nhám bề mặt Ra bằng máy TR 200;

Hình 4.3 Máy đo công suất Fluke 41B và máy đo độ nhám R a TR200

Các bước tiến hành thí nghiệm được thực hiện theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm đã nêu ở chương 2.

Kết quả thí nghiệm thăm dò

Đề tài tiến hành 50 thí nghiệm thăm dò để xác định quy luật phân bố của các hàm chi phí năng lượng riêng và hàm chất lượng bề mặt gia công.

Từ những số liệu thăm dò (phụ lục) thu thập được ta có:

Số lượng nhóm các giá trị thu thập: c = 5log50 = 8 nhóm

+ Xét hàm chi phí năng lượng riêng: Khoảng chia nhóm K:

K Bảng 4.2 Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm.

+ Xác định đặc trưng của phân bố thực nghiệm (bảng 4.3):

Bảng 4.3 Các đặc trưng của phân bố thực nghiệm.

Min Max Trung bình Tổng

Số trung bình toàn phương z Sai tiêu chuẩn S hệ số biến động S%

Phạm vi biến động R Độ lệch S k Độ nhọn phân bố Ex

5;k = 67.5 Bậc tự do k = n - 1 = 49 Như vậy χ tt 2 < χ b 2 , số liệu đo được trong bảng thí nghiệm tuân theo phân bố chuẩn.

Số lần lặp mỗi thí nghiệm m = 3,01, lấy m = 3.

+ Xét hàm chất lượng gia công:

Khoảng chia nhóm K Bảng 4.4 Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm

+ Xác định các đặc trưng của phân bố thực nghiệm (bảng 4.5):

Bảng 4.5 Các đặc trưng của phân bố thực nghiệm

Min Max Trung bình Tổng

Số trung bình toàn phương z Sai tiêu chuẩn S hệ số biến động S%

Phạm vi biến động R Độ lệch S k Độ nhọn phân bố E x Tiêu chuẩn χ tt 2

5;k g.5 Bậc tự do k = n - 1 = 49 Như vậy thí nghiệm tuân theo phân bố chuẩn.

Số lần lặp mỗi thí nghiệm m = 2.37, lấy m = 3.

Thực nghiệm đơn yếu tố

Tiến hành thí nghiệm đơn yếu tố, ta giữ nguyên một trong những giá trị yếu tố đầu vào và thay đổi các yếu tố còn lại với các mức khác nhau Từ đó xác định mối quan hệ giữa thông số đầu vào thay đổi với thông số đầu ra.

Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố được trình bày ở phụ lục 2.

4.7.1 Chi phí năng lượng riêng khi tiện thô

4.7.1.1 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt

Mô hình thực nghiệm đơn yếu tố về sự ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến chi phí năng lượng riêng khi tiện thô trục bậc từ thép C45 được xác định bằng phần mềm quy hoạch thực nghiệm. χ tt 2 < χ b 2 , số liệu đo được trong bảng

Hình 4.4 Đồ thị ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến chi phí năng lượng riêng khi tiện thô.

Các số liệu thí nghiệm và giá trị tính toán của hàm chi phí năng lượng riêng được tổng hợp ở Phụ lục 4 Từ kết quả thực nghiệm, ta có phương trình tương quan giữa chiều sâu cắt và chi phí năng lượng riêng như sau:

Y = 0.027 - 0.060.X + 0.045.X² (4.4) Đồ thị tương quan giữa chiều sâu cắt với chi phí năng lượng riêng được thể hiện trên hình 4.4.

4.7.1.2 Ảnh hưởng của lượng chạy dao

Mô hình thực nghiệm đơn yếu tố về sự ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chi phí năng lượng riêng khi tiện thô trục bậc từ thép C45 được xác định bằng phần mềm quy hoạch thực nghiệm.

Từ kết quả thực nghiệm, ta xác lập được phương trình và đồ thi tương quan giữa lượng chạy dao và chi phí năng lượng riêng như sau:

Hình 4.5 Đồ thị ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chi phí năng lượng riêng khi tiện thô

4.7.2 Chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công khi tiện thô

4.7.2.1 Ảnh hưởng của chiều sâu căt

Mô hình thực nghiệm đơn yếu tố về sự ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến chất lượng (độ nhám) của bề mặt gia công khi tiện thô trục bậc từ thép C45 được xác định bằng phần mềm quy hoạch thực nghiệm.

Hình 4.6 Đồ thị ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công khi tiện thô

Mô hình thực nghiệm đơn yếu tố về sự ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công khi tiện thô trục bậc từ thép C45 được xác định bằng phần mềm quy hoạch thực nghiệm Thí nghiệm được tiến hành khi giữ nguyên chiều sâu cắt và thay đổi lượng chạy dao s(mm/v).

Các số liệu kết quả thí nghiệm được thể hiện ở Phụ lục 2.

Từ kết quả thực nghiệm, ta xác lập được phương trình và đồ thi tương quan giữa lượng chạy dao và chất lượng bề mặt gia công như sau:

Hình 4.7 Đồ thị ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chất lượng bề mặt gia công khi tiện thô.

4.7.3 Chi phí năng lượng riêng khi tiện tinh

Mô hình thực nghiệm đơn yếu tố về sự ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến chi phí năng lượng riêng khi tiện tinh trục bậc từ thép C45 được xác định bằng phần mềm quy hoạch thực nghiệm.

Các số liệu thí nghiệm và giá trị tính toán của hàm chi phí năng lượng riêng được tổng hợp ở Phụ lục 4.

Từ kết quả thực nghiệm, ta có phương trình tương quan giữa chiều sâu cắt và chi phí năng lượng riêng khi tiện tinh như sau:

Y = 0.074 – 0.599.X + 1.400.X² (4.8) Đồ thị tương quan giữa chiều sâu cắt với chi phí năng lượng riêng khi tiện tinh được thể hiện trên hình 4.8.

Hình 4.8 Đồ thị ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến chi phí năng lượng riêng khi tiện tinh.

Hình 4.9 Đồ thị ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chi phí năng lượng riêng khi tiện tinh.

Mô hình thực nghiệm đơn yếu tố về sự ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chi phí năng lượng riêng khi tiện tinh trục bậc từ thép C45 được xác định bằng phần mềm quy hoạch thực nghiệm.

Từ kết quả thực nghiệm, ta xác lập được phương trình tương quan giữa lượng chạy dao và chi phí năng lượng riêng khi tiện tinh như sau:

Y = 0.060– 0.468.X + 1.043.X² (4.9) Đồ thị tương quan giữa lượng chạy dao với chi phí năng lượng riêng được thể hiện trên hình 4.9.

4.7.4 Chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công khi tiện tinh

Mô hình thực nghiệm đơn yếu tố về sự ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến chất lượng (độ nhám) của bề mặt gia công khi tiện tinh trục bậc từ thép C45 được xác định bằng phần mềm quy hoạch thực nghiệm.

Hình 4.10 Đồ thị ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến chất lượng bề mặt gia công khi tiện tinh.

Mô hình thực nghiệm đơn yếu tố về sự ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công khi tiện tinh trục bậc từ thép C45 được xác định bằng phần mềm quy hoạch thực nghiệm Thí nghiệm được tiến hành khi giữ nguyên chiều sâu cắt và thay đổi lượng chạy dao s(mm/v).

Từ kết quả thực nghiệm, ta xác lập được phương trình và đồ thi tương quan giữa lượng chạy dao và chất lượng bề mặt gia công như sau:

Hình 4.11 Đồ thị ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chất lượng bề mặt gia công khi tiện tinh

Nhận xét: Những kết quả thí nghiệm đơn yếu tố nêu trên đã cho thấy,ảnh hưởng của các yếu tố lượng chạy dao và chiều sâu cắt đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công cả khi tiện thô cũng như tiện tinh trục bậc từ thép C45 theo quy luật hàm bậc hai.

Thực nghiệm đa yếu tố khi tiện thô

4.8.1 Chọn vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của thông số đầu vào khi tiện thô

Dựa vào đặc tính kỹ thuật của máy tiện vạn năng EER-1330 và kết quả thực nghiệm đơn yếu tố, ta chọn 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 thô như sau:

4.8.2 Thành lập ma trận thí nghiệm khi tiện thô

Trên cơ sở vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các yếu tố ảnh hưởng đã chọn, dựa vào lý thuyết quy hoạch thực nghiệm ta lập ma trận thí nghiệm như sau:

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: G b = 0.5728

Ta thấy G tt < G b , 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:

+ 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.

Các giá trị S 2 bi tính được như sau:

Tiêu chuẩn Student cho các hệ số là:

Sử dụng tiêu chuẩn Student để đánh giá, những hệ số trong phương trình (4.12) có ý nghĩa khi T tt > T b

Với α = 0.05; ϕ = N(n - 1) giá trị T tt = 18, giá trị tra bảng là T b = 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:

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: G tt = 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:

+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.

Sử dụng tiêu chuẩn Student để đánh giá, những hệ số trong phương trình (4.14) có ý nghĩa khi T tt > T b

Với α = 0.05; ϕ = 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.

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:

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); N r

4.8.4 Vận hành tiện thô với các thông số tối ưu

+ Kết quả thớ nghiệm : Nr = 0.064(kWh/m 3 ); Ra = 8.270( à m ).

+ Kết quả tớnh toỏn :Nr = 0.061(kWh/m 3 ); Ra = 8.308( à m )

Nhận xét: Sự sai lệch không đáng kể, so sánh với kết quả tra cứu trong sổ tay nghành tiện thỡ Ra khi tiện thụ của Trần Văn Địch từ (5 – 12) à m giỏ trị tối ưu tính toán và thực nghiệm có thể chấp nhận được.

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

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

Ta thấy G tt < G b , vậy phương sai thí nghiệm là đồng nhất.

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:

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

Sử dụng tiêu chuẩn Student, những hệ số có ý nghĩa khi T tt > T b Với α = 0.05; ϕ = N(n - 1), Giá trị Ttt = 18, giá trị tra bảng là Tb = 1.73. Vậy các hệ số trong phương trình (4.16) có ý nghĩa.

Phương trình dạng thực có dạng như sau:

69 công + Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai:

Tiêu chuẩn Kohren tính toán được là: G tt = 0.2373

Ta thấy Gtt < Gb, vậy phương sai thí nghiệm là đồng nhất.

Phương trình dạng mã của hàm chất lượng bề mặt gia công khi tiện tinh có dạng như sau:

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

STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Các giá trị S 2 bi tính được như sau:

Sử dụng tiêu chuẩn Student, những hệ số có ý nghĩa khi T tt > T b

Với α = 0.05; ϕ = N(n - 1), giá trị Ttt ; giá trị tra bảng là Tb = 1.73. Vậy các hệ số hồi quy có ý nghĩa.

Phương trình dạng thực của hàm chất lượng bề mặt gia công khi tiện tinh có dạng như sau:

4.9.3.3 Xác định các thông số hợp lý của chiều sâu cắt và lượng chạy dao

Từ hai phương trình dạng thực (4.17) và (4.19), 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 = 0.17(mm); s = 0.155 (mm/vòng);

4.9.4 Vận hành tiện tinh với thông số tối ưu

+ Kết quả thớ nghiệm : Nr = 0.0105(kWh/m 3 ); Ra = 4.570( à m ).

+ Kết quả tớnh toỏn : N r = 0.0103(kWh/m 3 ); R a = 4.765( à m ).

Nhận xét: Sự sai lệch kết quả thí nghiệm và kết quả tính toán không đáng kể và so sánh với kết quả tra cứu trong sổ tay nghành tiện thì Ra khi tiện tinh của

Sau thời gian làm việc khẩn trương với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn TS Lê Tấn Quỳnh và các cán bộ thuộc trung tâm thí nghiệm thực hành khoa Cơ điện và công trình trường Đại học Lâm nghiệp tôi đã hoàn thành luận văn “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” Từ kết quả nghiên cứu có thể rút ra một số kết luận như sau:

1 Chi phí năng lượng riêng N r và chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công R a khi tiện phu thuộc vào rất nhiều yếu tố như: Vật liệu làm lưỡi dao và các thông số hình học của nó; Vật liệu và kích thước của chi tiết gia công; chế độ gia công

Trong phạm vi đề tài này mới chỉ nghiên cứu được sự ảnh hưởng của hai thông số công nghệ là chiều sâu cắt t và lượng chạy dao s đến Chi phí năng lượng riêng Nr và chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công Ra.

2 Bằng các thí nghiệm đơn yếu tố, đề tài đã xác định được quy luật ảnh hưởng của chiều sâu cắt t đến chi phí năng lượng riêng N r và chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công R a khi tiện thô và tiện tinh trục bậc từ thép C45 trên máy tiện EER-1330 trong khoảng nghiên cứu đều theo quy luật hàm bậc II, cụ thể là:

- Ảnh hưởng của chiều sâu cắt t đến chi phí năng lượng riêng Nr khi tiện thô (phương trình 4.4., hình 4.4) và khi tiện tinh (phương trình 4.8., hình 4.8.) cũng như ảnh hưởng của lượng chạy dao s đến chi phí năng lượng riêng

Nr khi tiện thô (phương trình 4.5., hình 4.5) và khi tiện tinh (phương trình 4.9., hình 4.9.) đều theo tỷ lệ nghịch trong khoảng nghiên cứu;

- Ảnh hưởng của chiều sâu cắt t đến chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công Ra khi tiện thô (phương trình 4.6., hình 4.6) và khi tiện tinh (phương trình 4.10., hình 4.10.) cũng như ảnh hưởng của lượng chạy dao s đến chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công R a khi tiện thô (phương trình 4.7., hình 4.7) và khi tiện tinh (phương trình 4.11., hình 4.11.) đều theo tỷ lệ thuận trong khoảng nghiên cứu;

3 Bằng các thí nghiệm đa yêu tố, Luận văn đã xác định được quy luật ảnh hưởng đồng thời của chiều sâu cắt t, lượng chạy dao s đến chi phí năng lượng riêng Nr, chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công Ra khi tiện thô và tiện tinh trục bậc từ thép C45 trên máy tiện EER-1330, cụ thể là:

- Sự ảnh hưởng đồng thời của chiều sâu cắt t, lượng chạy dao s đến chi phí năng lượng riêng Nr khi tiện thô trục bậc từ thép C45 trong khoảng nghiên cứu được thể hiện bằng phương trình dạng mã (4.12) và phương trình dạng thực (4.13);

- Sự ảnh hưởng đồng thời của chiều sâu cắt t, lượng chạy dao s đến chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công khi tiện thô trục bậc từ thép C45 trong khoảng nghiên cứu được thể hiện bằng phương trình dạng mã (4.14) và phương trình dạng thực (4.15);

- Sự ảnh hưởng đồng thời của chiều sâu cắt t, lượng chạy dao s đến chi phí năng lượng riêng N r khi tiện tinh trục bậc từ thép C45 trong khoảng nghiên cứu được thể hiện bằng phương trình dạng mã (4.16) và phương trình dạng thực (4.17);

Định dạng
Số trang	92
Dung lượng	1,44 MB

Luận văn thạc sĩ 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​