BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHẠM VĂN KHIÊM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN CHẤT LƯỢNG GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY FA3AU LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHẠM VĂN KHIÊM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN CHẤT LƯỢNG GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY FA3AU LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHẠM VĂN KHIÊM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN CHẤT LƯỢNG GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY FA3AU Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hố nơng lâm nghiệp Mã Số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Hoàng Việt Hà Nội - 2011 ĐẶT VẤN ĐỀ Chế tạo máy ngành quan trọng kinh tế quốc dân Phạm vi sử dụng sản phẩm ngành chế tạo máy rộng rãi Từ tầu vũ trụ giày, dép quần áo - tất sản phẩm chế tạo nhờ máy thiết bị khác Trong xu tồn cầu hố, để nâng cao sức cạnh tranh trình hội nhập cần phát triển sản xuất theo hướng tối giảm chi phí gia công sở đảm bảo nâng cao chất lượng sản phẩm Tối ưu hố q trình sản xuất công cụ hữu hiệu để đạt mục tiêu Tuy nhiên tối ưu hố tồn q trình sản xuất nói chung, chế tạo khí nói riêng tốn lớn giải sau thực nhiệm vụ tối ưu hố ngun cơng q trình gia cơng Nghiên cứu tối ưu hố nguyên công nâng cao hiệu kinh tế - kỹ thuật ngun cơng mà cịn tạo liệu quan trọng phục vụ việc tự động hố q trình chuẩn bị cơng nghệ, rút ngắn thời gian khối lượng lao động chuẩn bị sản xuất, đồng thời tạo điều kiện cho việc điều khiển nguyên công tiến tới tự động hố q trình sản xuất Khi tớ i ưu hoá các chế đô ̣ của các quá trình công nghê ̣, cũng các chế đô ̣ làm viê ̣c của máy gia công sẽ diễn viêc̣ giải nhiề u bài toán Một vấn đề mấu chốt cần phải giải để nâng cao hiệu kinh tế - kỹ thuật trình gia cơng chế tạo khí phải xác định chế độ cắt tối ưu cho nguyên công khác điều kiện sản xuất cụ thể Máy phay FA3AU thiết bị chủ đạo phục vụ đào tạo sản xuất Trường Cao đẳng Cơ điện Nơng nghiệp Nam Bộ, máy với tính gia cơng mặt phẳng, mặt định hình, mặt xoắn ren… Tuy nhiên q trình gia cơng sản xuất chi tiết, sản phẩm khí chuyển giao cơng nghệ sở cịn có nhiều bất cập chất lượng, suất thấp, giá thành cao làm hạn chế tính cạnh tranh sản phẩm, gây khơng khó khăn khâu tiêu thụ Có nhiều nguyên nhân làm cho chi phí sản xuất cao, chất lượng sản phẩm thấp có nguyên nhân chưa có nghiên cứu tạo lập sở khoa học xác định ảnh hưởng yếu tố đến chất lượng gia công, chưa đề cập đến mơ hình tốn học tốn tối ưu hố qúa trình nghiên cứu sử dụng hiệu thiết bị điều kiện gia công vật liệu, sản phẩm cụ thể Hơn nữa, công nghệ sản xuất không ngừng phát triển đổi Nhiều vấn đề từ thực tiễn sản xuất nước đặt ra: Với qui mô sản xuất vừa nhỏ loại hình thiết bị phù hợp? Hầu hết thiết bị nhập từ nước ngoài, thiếu nhiều tài liệu sử dụng, để có suất, chất lượng giá thành sản phẩm gia công tối ưu cần giải nhiệm vụ cụ thể nào? Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn nêu trên, đồng ý Hội đồng Khoa học - Công nghệ sở đào tạo Sau đại học trường Đại học Lâm Nghiệp, tiến hành thực luận văn tốt nghiệp với đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố chế độ cắt đến chất lượng gia công máy phay FA3AU ” Kết nghiên cứu đề tài tài liệu cần thiết cho tính tốn thiết kế, cải tiến sử dụng hiệu thiết bị phục vụ đào tạo cán kỹ thuật thực tiễn sản xuất, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm hiệu sản xuất 3 Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu gia công cắt gọt phương pháp phay máy phay giới Phay phương pháp gia cơng cắt gọt dụng cụ cắt quay trịn tạo chuyển động cắt Chuyển động tiến dao thông thường máy, có dao máy dao thực theo hướng khác Theo nguyên liệu sản phẩm gia cơng phân gia cơng kim loại gia công vật liệu phi kim loại Gia công kim loại phương pháp phay dùng rộng rãi nước công nghiệp phát triển từ nửa sau kỷ 19 Từ đến nay, trải qua thời kỳ dài phát triển, trình phay - trình gia công học - trình chế tạo sản phẩm thơng dụng ngành chế ta ̣o máy thu hút ý nhiều học giả Nhiều cơng trình khoa học việc xây dựng phát triển lý thuyết cắt gọt kim loại phải kể đến nhà bác học Xô Viết (Liên Xô cũ) giáo sư viện sĩ V.A Arsinop, giáo sư G.C Andrev, V.F Bobrov, C.H Philonenko, Iacố p Bachisep, Paven Dakhaba, Lép Sôbakin, nhà bác ho ̣c Mỹ Boston O.W., Ernst H., Merchant M.E.,… Lý thuyết cắt gọt kim loa ̣i sâu nghiên cứu qúa trình tạo phoi, lực phát sinh q trình gia cơng giới, cơng suất thiết bị, chất lượng sản phẩm gia công… đại lượng cần thiết, chúng làm sở cho việc lựa chọn hình dáng, tính tốn kích thước cơng cụ cắt, tính tốn thiết kế sử dụng hợp lý thiết bị cơng cụ gia cơng Nhiều cơng trình sâu nghiên cứu cắt gọt chuyên dùng như: phay, tiện G.C Andrev, A.V Rudnev, V.F Bobrov; sở lý thuyết mài nhẵn E H Maclov… đưa phân tích cụ thể động học q trình cắt gọt Đó cơng trình lớn bao gồm vấn đề lý thuyết kinh nghiệm thực tế gia công kim loại mà giới lúc có cơng trình nghiên cứu tương tự đời Vào thập kỷ 70 kỷ XX, lý thuyết cắt gọt kim loa ̣i ngày hồn chỉnh với cơng trình nghiên cứu lực phát sinh trình gia công kim loại học nghiên cứu đầy đủ xác sở vật lý trình cắt, tượng nhiệt trình cắt Lực cắt đơn vị qui luật lực cắt xác định thông qua công thức lý thuyết [15, 42, 47] Nghiên cứu trình cắt vật theo hướng kết hợp lý thuyết thực nghiệm nhà khoa học giới tiến hành như: M.P Semko, E.M.Trent; Granôpxki (Nga); V Gazda (Tiệp Khắc cũ); P Korecky (Pháp); J Shinozuka (Nhật); Bhattacharya A (Ấn Độ) với kết luận quan trọng sơ đồ cắt động học, tạo phoi, yếu tố ảnh hưởng tới lực cắt Chế độ cắt đặc trưng ba thông số: vận tốc cắt, lượng chạy dao chiều sâu cắt Chế độ cắt ảnh hưởng lớn đến chất lượng gia công, tiêu hao lượng suất máy Nhiều cơng trình nhà khoa học tập trung nghiên cứu ảnh hưởng thông số chế độ cắt đến lực cắt, hao mịn cơng cụ cắt, rung động hệ thống công nghệ “ Máy - dao cắt đồ gá - chi tiết gia công” tượng lý - hoá xảy vùng cắt Điển hình cơng trình nhà bác học Nga Granơpxki phân nhóm sơ đồ cắt động học, cơng trình Zorev N.N lực cắt phận dao cắt, cơng trình nhà khoa học Đức Kronenberg, Friedrich, Hippler… qui luật lực cắt, cơng trình lý thuyết thực nghiệm nhà khoa học Sokolovski, Kasirin, Tlusty, Tolias, Bhattacharya … sâu xác hố nhận thức ngun lý qui luật tự rung gia công, hay cơng trình nhà khoa học Ostermann, Laladze, Malkin, Smith phương pháp giải tích trường nhiệt độ dụng cụ cắt, phoi chi tiết gia công 5 Trong lĩnh vực gia công vật liệu phi kim loại mà điển hình vật liệu gỗ với đặc tính phức tạp (khơng đồng bất đẳng hướng) có nhiều cơng trình tiếng khoa học cắt gọt gỗ, vật liệu từ gỗ Năm 1870, tỷ suất lực cắt lần giáo sư tiến sĩ I A Time xác định cho trường hợp cắt đơn giản phương pháp thực nghiệm [17, 22, 41] Năm 1933, giáo sư tiến sĩ M A Đesevơi tổng hợp xây dựng hồn chỉnh lý thuyết cắt gọt gỗ Năm 1939, ông cho đời sách “Kỹ thuật gia cơng gỗ”, cơng trình lớn bao gồm vấn đề lý thuyết kinh nghiệm thực tế gia công gỗ mà giới lúc chưa có cơng trình nghiên cứu tương tự đời [17] Tỷ suất lực cắt theo tính tốn lực cắt, công suất cắt, công suất đẩy phay gỗ giáo sư tiến sĩ A L Bersatski xác định công thức thực nghiệm [17, 41] Nghiên cứu trình cắt gỗ theo hướng kết hợp lý thuyết thực nghiệm nhà khoa học Mỹ tiến hành C Fraz [37], với kết luận quan trọng tạo phoi, yếu tố ảnh hưởng tới lực cắt, chất lượng gia công GS TS B.M.Buglai nghiên cứu độ nhẵn phần lớn dạng gia công gỗ mà phay, bào quan tâm nhiều Ngun lý cấu tạo, tính cơng nghệ máy cơng cụ, máy cắt kim loại nói chung, các máy gia công phay nói riêng đã đươ ̣c các nhà khoa ho ̣c nghiên cứu từ sớm Nhiều kiểu loại máy phay thiết kế, chế tạo máy phay nằm, máy phay đứng, máy phay giường, máy phay vạn năng, máy phay chun mơn hố chun dùng v.v… Cùng với phát triển trình phay, dao phay ngày cải tiến hoàn thiện với nhiều kiểu loại khác Nhiều hãng giới PLL (Pittler Ludnig Low - Đức), Tập đoàn LMT (Leitz metalworking technology), RSK (Anh) tiếng với máy công cụ cắt đại… Nhằm không ngừng nâng cao khả làm việc cơng cụ cắt, nhiều cơng trình sâu nghiên cứu động học, động lực học trình gia cơng Điển hình cơng trình G.I.Granovski, A.M Danielian; A.S Kondratiev [1, 5] Nghiên cứu máy thiết bị cắt kim loại vật liệu phi kim loa ̣i khác, nhà khoa học Spirindonov A.A, Fedorov V.B., Molchanov G.I., Aliabiev V.I., F.M Manjốt, N V Makovski,… [18,19,20,22,44] rõ chất lượng gia công bao gồm chất lượng bề mặt gia cơng độ xác gia công tiêu quan trọng đánh giá chất lượng máy thiết bị, biểu thị hoàn thiện kỹ thuật việc sử dụng chúng để tạo sản phẩm Chất lượng gia công phụ thuộc vào nhiều yếu tố, với điều kiện sản xuất cụ thể có tiêu đánh giá định lượng thơng qua biểu thức tốn học miêu tả tác động tương hỗ yếu tố ảnh hưởng tới chúng Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ thiết bị sản xuất gia công kim loại, vật liệu phi kim loại phục vụ sản xuất nước phát triển giới Nga, Mỹ, Đức, Nhâ ̣t, Thụy Điển, Úc… nghiên cứu sâu rộng Nhiều hãng tiếng như: MAC (Đức) sản xuất loại máy phay CNC mã hiệu PDM-600 (hình 1.1); Hãng Kaida (Nhật) với máy mã hiệu KDVM1000L (hình 1.2) Thế hệ máy thực phay 3D, 4D 5D, ngồi máy thực nguyên công tiện, khoan, doa, tarô, v.v Độ xác lặp lại 0.01- 0.003 (mm) Điều khiển trục x, y, z hiệu phay theo chiều thẳng đứng, tiện, doa theo mặt tọa độ XY, XZ, YZ Cổng truyền liệu RS232 thích hợp với chương trình CIMCO9.6 pro Bộ điều khiển Fanuc, Hanuc, Simenuc, Heidelheil, v.v Do tiến khoa học - công nghệ, trang thiết bị dùng cho q trình gia cơng cắt gọt ngày đại dẫn tới vốn đầu tư cho sản xuất ngày tăng Nếu chế độ công nghệ không hợp lý không khai thác hết khả thiết bị, gây lãng phí lớn hiệu thu khơng đủ bù cho chi phí sản xuất đặc biệt khấu hao Hình 1.1 Máy phay CNC PDM-600 Hình 1.2 Máy phay CNC KDVM 1000L thiết bị Vì vậy, vấn đề mấu chốt cần giải để giảm chi phí gia công phải nghiên cứu xác định chế độ cắt tối ưu cho nguyên công ứng với điều kiện gia công cụ thể để cung cấp liệu cho việc chuẩn bị cơng nghệ Vấn đề mơ hình hố tối ưu hố q trình cơng nghệ gia công với phương pháp luận đại, nghiên cứu cắt gọt kim loại nhà khoa học, giáo sư C.C Rudnik, E.I Pheldstein, G Spur, W Koenig, F Klocke,… tập trung nghiên cứu và phát triể n rơ ̣ng với nhiều cơng trình tiếng tối ưu hố q trình gia cơng cắt gọt [1, 5, 30, 36] Chế độ cắt gọt - tổ hợp thông số vận tốc cắt, lượng chạy dao chiều sâu cắt vấn đề có tầm quan trọng, đặc biệt nghiên cứu sử dụng thiết bị công nghệ Chế độ cắt hợp lý đã góp phần định đến chất lượng suất gia cơng Tối ưu hố trình cắt gọt nghiên cứu phát triển mạnh nước công nghiệp tiên tiến Đức, Mỹ, Nhật, Nga, Pháp, Thụy Sĩ,… Ở nước song song với việc nghiên cứu tối ưu hoá chế độ cắt người ta tiến hành xây dựng ngân hàng liệu chế độ gia công để tạo lập sở cho việc tự động hoá chuẩn bị cơng nghệ Điển hình lĩnh vực có cơng trình nghiên cứu C.C Rudnik, F Lierath, W Koenig, K Essen, gia cơng gỗ có A.A.Pizurin, M.S.Rozenblit [ 1, 5, 36, 45] 1.2 Công nghệ thiết bị gia công phay sản xuất Việt Nam Trong kinh tế quốc dân, ngành Cơ khí đóng vai trị quan trọng Ngay từ đời, ngành cơng nghiệp khí nước ta Đảng Nhà nước xác định ngành có vai trị then chốt ln ưu tiên phát triển, có nhiều nhà máy khí lớn xây dựng, có nhiều trung tâm đào tạo, nghiên cứu đời Theo số liệu thống kê, sớ lươ ̣ng sở khí có khoảng 53.000 sở và số lươ ̣ng công nhân tham gia trực tiế p khoảng 500.000 lao đô ̣ng chiế m khoảng 12% lao đô ̣ng công nghiêp̣ của cả nước, góp phần đáng kể cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước 9 Máy phay thiết bị chủ đạo ngành chế tạo máy tập trung thiết kế chế tạo nước từ thập niên 60 kỷ 20 Trải qua thời kỳ dài phát triển có nhiều loại máy phay sử dụng nhiều doanh nghiệp, xưởng khí vừa nhỏ Thời gian gần trước yêu cầu cao chất lượng sản phẩm khí phải nhập nhiều máy đại với mức độ tự động hoá cao Các máy phay thông dụng nhập từ Đài Loan, Hàn Quốc, máy CNC công nghệ CAD-CAM-CNC nhập chủ yếu từ Đức, Nhật Trong lĩnh vực đào tạo nghiên cứu máy cơng cụ có nhiều thành tựu nghiên cứu ứng dụng Những nghiên cứu tác động tương hỗ công cụ (máy gia công) đối tượng gia công gồm số cơng trình nghiên cứu tác giả như: Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Tuý “Nguyên lý gia công vật liệu” [15] Các tác giả đưa sở lý luận khoa học gia công kim loại cắt go ̣t, gia công vật liệu khác phương pháp gia công Về thiết bị gia công kim loại nói chung, máy phay kim loa ̣i nói riêng nhà khoa học Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Đức Lộc, Phạm Đắp giới thiệu tài liệu “Máy cắt kim loại” [20] Những nghiên cứu chỉ phương pháp tính toán và tra cứu chế đô ̣ cắ t hơ ̣p lý hỗ trơ ̣ cho viêc̣ ho ̣c tâ ̣p, sử du ̣ng và điề u khiể n thiế t bi ̣ cắ t kim loa ̣i đã đươ ̣c các tác giả Nguyễn Ngo ̣c Đào, Trầ n Thế San, Hồ Viế t Bình giới thiêụ tài liêụ “Chế đô ̣ cắ t gia công khi” Nguyễn Văn Huyền “Cẩm nang kỹ thuật khí” [10] Động học động lực học trình phay vật liệu gỗ tác giả Hồng Ngun giới thiệu giáo trình “Ngun lý cắt gọt gỗ” năm 1980 [17] 10 Nguyên lý cấu tạo, tính cơng nghệ phân loại máy phay vật liệu gỗ tác giả Hoàng Việt đề cập nhiều giáo trình “Máy thiết bị chế biến gỗ” năm 2003, [22] Trong tài liệu “Tối ưu hố q trình gia cơng cắt gọt” PGS.TS Nguyễn Trọng Bình [1] đưa nhiều cơng trình nghiên cứu GS Friedhelm Lierath Viện trưởng Viện công nghệ đảm bảo chất lượng, trường Đại học tổng hợp kỹ thuật Magdeburg Cộng hòa liên bang Đức – giáo sư danh dự nhiều trường đại học giới, phương pháp tối ưu hóa q trình gia cơng cắt gọt Trong khẳng định vai trị nghiên cứu mơ tả tốn học ảnh hưởng yếu tố chế độ cắt đến chất lượng gia cơng, giá thành sản phẩm có vai trị định để tạo lập mơ hình tốn học toán tối ưu hoá Vấn đề miêu tả tốn học q trình gia cơng gỗ giới T.S Hoàng Việt đề cập chuyên đề nghiên cứu, giảng dành cho học viên cao học [23, 24, 27] Liên quan tới mơ tả tốn học ảnh hưởng thơng số chế độ gia công cắt vật liệu thép xây dựng đề cập đề tài luận văn "Nghiên cứu máy GMC 2400w sử dụng cắt vật liệu thép xây dựng" Thạc sĩ Nguyễn Văn Kiều [28] Kết nghiên cứu cho thấy dạng lưỡi cắt, vận tốc cắt, vận tốc đẩy ảnh hưởng lớn đến hai tiêu chi phí lượng riêng suất cắt vật liệu thép xây dựng Nhận xét Liñ h vực khí chế ta ̣o nói chung và gia công phay nói riêng có những bước phát triển đáng kể Tuy nhiên, từ bước sang chế thị trường, ngành khí Việt Nam bộc lộ nhiều yếu kém, vấn đề cộm khả cạnh tranh ngành hạn chế thị trường nước Thị trường tiêu thụ sản phẩm bị thu hẹp, không đủ sức cạnh tranh với hàng 11 hóa ngoại nhập, hoạt động sản xuất kinh doanh gặp nhiều khó khăn nhiều doanh nghiệp đứng trước nguy bị phá sản Có nhiều ngun nhân làm cho chi phí sản xuất cao, chất lượng sản phẩm thấp có ngun nhân chưa có nghiên cứu sử dụng hiệu thiết bị Thiết bị công nghệ q trình gia cơng vật liệu kỹ thuật có các loa ̣i máy phay nghiên cứu tương đối hồn chỉnh Đó sở luận chứng khoa học tảng cho nghiên cứu phát triển ứng dụng Tuy nhiên, với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật nói chung, kỹ thuật máy thiết bị gia cơng khí nói riêng, việc nghiên cứu sử dụng thiết bị cơng nghệ cách có hiệu thu sản phẩm theo yêu cầu nhiệm vụ cấp thiết quan trọng hàng đầu trình sản xuất Vấn đề nghiên cứu tối ưu hố q trình gia cơng cắt gọt vật liệu nước ta chưa đặt Phần lớn trình chuẩn bị sản xuất nhà công nghệ phải dựa vào sổ tay để tra cứu Số liệu sổ tay số liệu kinh nghiệm thu điều kiện sản xuất công nghệ cụ thể, chúng khơng phải thơng số công nghệ tối ưu Máy phay FA3AU xưởng thực hành Trường Cao đẳng Cơ điện và Nông nghiêp̣ Nam Bơ ̣ đươ ̣c nhập từ Cộng hồ Sec Máy phay FA3AU với cấu tạo không phức tạp, dễ sử dụng nên phổ biến xưởng gia công của các nhà máy chế ta ̣o, xưởng thực tâ ̣p cho ho ̣c sinh, sinh viên các trường đào tạo kỹ thuật khí Tuy nhiên qua khảo sát chung thực tế sử dụng thấy điều kiện sản xuất cụ thể vấn đề cấp thiết đặt phải nghiên cứu sử dụng hiệu tính kỹ thuật máy, xác lập chế độ gia công hợp lý, đảm bảo yêu cầu chất lượng sản phẩm, tối giảm chi phí điện năng, nguyên vật liệu, tạo sở tối ưu hố khâu sản xuất 12 Vì vậy, cần phải có cơng trình nghiên cứu cụ thể ảnh hưởng yếu tố đến chấ t lươ ̣ng sản phẩm gia công, suất… gia công chi tiế t máy để tạo lập sở tính tốn thiết kế, cải tiến thiết bị, lựa chọn chế độ gia cơng tối ưu, góp phần nâng cao hiệu kinh tế thích ứng với điều kiện sản xuất cụ thể Từ phân tích lần cho thấy vấn đề mà luận văn cần giải thời cấp thiết 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn vấn đề nghiên cứu Ý nghĩa lý luận: - Bổ sung liệu khả công nghệ máy phay FA3AU, sở để sử dụng loại máy trình sản xuất gia cơng chi tiế t các xưởng gia công khí - Xác định định lượng ảnh hưởng số yếu tố chế độ cắt đến độ nhám bề mă ̣t độ xác gia công sản xuất chi tiết máy sở cho thiết lập mơ hình tốn học tốn tối ưu hố q trình cắt gọt đồng thời sở để tính tốn thiết kế, cải tiến hoàn thiện máy phay Ý nghĩa thực tế: - Khẳng định thông số chế độ cắ t hợp lý máy phay FA3AU phục vụ tra cứu áp dụng lựa chọn sử dụng máy - Định hướng cho sở sản xuất tổ chức đạo kỹ thuật khâu gia công đảm bảo nâng cao chất lượng sản phẩm, góp phần nâng cao hiệu sản xuất 13 Chương MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mu ̣c tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung: Xác định mức độ qui luật ảnh hưởng chế độ cắt đến chất lượng gia công máy phay mã hiệu FA3AU Từ sở xác lập chế độ cắt tối ưu góp phần xây dựng ngân hàng liệu đảm bảo sử dụng kỹ thuật hiệu cho máy phay Mục tiêu cụ thể: - Xây dựng mối quan hệ thông số chế độ cắt (vận tốc cắt, lượng chạy dao, chiều sâu phay) đến độ nhám bề mặt độ xác kích thước gia cơng tạo chi tiết máy dạng máy phay mã hiệu FA3AU - Xác định chế độ cắt hợp lý phay tạo chi tiết máy máy đảm bảo yêu cầu chất lượng bề mặt độ xác kích thước gia cơng cao 2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Trong đề tài luận văn giới hạn đối tượng phạm vi nghiên cứu cụ thể sau: Thiết bị gia công: Thiết bị nghiên cứu sử dụng máy phay mã hiệu FA3AU Đây loại máy sản xuất Cộng hoà Sec sử dụng phổ biến các xưởng gia công khí của các Công ty, Trường đào tạo nghề Việt Nam Vật liệu, chi tiết gia công dao cắt: Đề tài không nghiên cứu tất loại vật liệu kim loại, không nghiên cứu nhiều loại dao cắt hãng khác mà tập trung nghiên cứu loại vật liệu phổ biến ngành khí thép C45, sản phẩm chi tiết phay tạo mặt phẳng phục vụ làm dẫn hướng hay đưa đến công đoạn gia công chế 14 tạo răng, hoàn thiện bề mặt… Dao phay lựa chọn chủng loa ̣i - dao phay trụ Các tiêu tham số nghiên cứu: Các tiêu đặc trưng cho chất lượng gia công độ nhám bề mặt chi tiết sai số kích thước - độ lệch song song mặt phẳng chi tiết Các tham số chế độ cắt lựa chọn để nghiên cứu ảnh hưởng chúng tới tiêu chất lượng gia công vận tốc cắt V, lượng chạy dao S chiều sâu phay t 2.3 Nội dung/ nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt mục tiêu đề tài tập trung giải nội dung sau: - Nghiên cứu lý thuyết, tổng hợp sở khoa học q trình gia cơng cắt gọt vật liệu, q trình phay thiết bị cơng nghệ phay Xác lập sở lý thuyết yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt độ xác gia cơng máy phay - Nghiên cứu thực nghiệm: Xác lập mục tiêu, nội dung tổ chức thí nghiệm, thu nhận kết thí nghiệm, xây dựng mơ hình toán học hàm mục tiêu mối tương quan với tham số điều khiển Xác định chế độ làm việc hợp lý gia công tạo chi tiết máy phay mã hiệu FA3AU 2.4 Phương pháp nghiên cứu 2.4.1 Các phương pháp nghiên cứu chung Các phương pháp chủ đạo sử dụng để giải nội dung nghiên cứu đề tài phương pháp nghiên cứu lý thuyết, phương pháp kế thừa phương pháp thực nghiệm - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: sử dụng nghiên cứu cơng trình khoa học, tổng hợp sở lý luận để giải nội dung: tổng quan vấn đề nghiên cứu, tạo lập sở lý luận đề tài 15 - Phương pháp kế thừa: sử dụng phân tích lựa chọn, sử dụng kết nghiên cứu giới nước có liên quan phục vụ giải nội dung thực nghiệm, nhận xét đánh giá kết - Phương pháp thực nghiệm: sử dụng qui hoạch thực nghiệm đơn đa yếu tố để giải nội dung nghiên cứu thực nghiệm Q trình gia cơng khí nói chung, gia cơng cắt gọt kim loại nói riêng chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố khác như: Các yếu tố đặc trưng cho đối tượng gia công (loại kim loại, tính chất - lý - hoá học kim loại); Các yếu tố đặc trưng cho cơng cụ gia cơng như: tính chất lý vật liệu chế tạo công cụ; thông số hình học, độ sắ c dao cắt, chất lượng bề mặt cạnh biên lưỡi cắt, bề dày công cụ, số cạnh cắt tham gia làm việc, độ xác cơng cụ; Các yếu tố đặc trưng cho máy móc thiết bị như: độ cứng hệ "Máy - Công cụ cắt - Thiết bị gá - Chi tiết gia công", động học động lực học hệ v.v…; Các yếu tố đặc trưng trình gia công giới: bề dày phoi cắt, chiều rộng phoi, quỹ đạo mặt phẳng cắt, góc cắt, vận tốc đẩy vận tốc cắt; lực cắt, đốt nóng cơng cụ vật liệu gia cơng, đặc tính q trình cắt (cắt kín, cắt hở, cắt nửa kín ) Giữa yếu tố lại có tác động qua lại tương hỗ với Như vậy, để giải đầy đủ nội dung cần có thực nghiệm đơn đa yếu tố 2.4.2 Nội dung phương pháp luận nghiên cứu thực nhiệm Theo [2, 14, 29] nội dung nghiên cứu thực nghiệm gồm: xác định mục tiêu thực nghiệm; chọn tham số điều khiển khoảng biến động chúng; chọn thiết bị đo; tiến hành cơng tác chuẩn bị; tiến hành thí nghiệm thăm dò; tiến hành thực nghiệm đơn yếu tố; tiến hành thực nghiệm đa yếu tố 2.4.2.1 Thí nghiệm thăm dị Tiến hành thí nghiệm thăm dị (ở mức sở với số thí nghiệm n = 50 140) để xác định qui luật phân bố đại lượng cần nghiên cứu [14] 16 Quy luật phân bố đại lượng nghiên cứu khái quát hóa thành phân bố lý thuyết gọi phân bố thực nghiệm Xây dựng phân bố thực nghiệm để khái quát hóa thành phân bố lý thuyết nhiệm vụ quan trọng Để phát qui luật phân bố khách quan tổng thể dựa vào tài liệu thu thập đại lượng nghiên cứu, trước hết ta cần xếp trị số quan sát đại lượng theo trật tự định, thống kê phần tử nằm khoảng xác định Để lập phân bố thực nghiệm phải tiến hành chia tổ ghép nhóm trị số thu thập theo công thức kinh nghiệm Brooks Carruther [13]: m = 5.lgn k= (2.1) x max x m (2.2) Trong đó: a- số tổ chia; k- cự ly tổ; xmax, xmin- trị số thu thập lớn nhất, bé đại lượng nghiên cứu Xác định đặc trưng phân bố thực nghiệm: Sai số trung bình mẫu: x n x1 x x n x i n n (2.3) Sai tiêu chuẩn: trường hợp mẫu lớn (n > 30): n ( xi xtb )2 n 1 S= Ở đây: n Qx= fi x f x (2.4) i i i n (2.5) Phương sai mẫu bình phương sai tiêu chuẩn: S2 Hệ số biến động: S% = S 100 x Phạm vi biến động: R = xmax - xmin (2.6) (2.7) 17 n Độ lệch: Sk= (x i x)3 (2.8) n.S3 Nếu: Sk = phân bố đối xứng; Sk > đỉnh đường cong lệch trái so với số trung bình; Sk < đỉnh đường cong lệch phải so với số trung bình; Độ nhọn phân bố: n Ex = (x i x) n.S4 3 (2.9) Nếu: Ex = đường cong thực nghiệm tiệm cận chuẩn; Ex > đỉnh đường cong nhọn so với phân bố chuẩn; Ex < đỉnh đường cong bẹt so vơi phân bố chuẩn; Xác định luật phân bố: l χn = (f i f l ) fl (2.10) Trong đó: l- số tổ hợp sau gộp tổ hợp có tần số lý luận f i Nếu χn2 > χα2(k) luật phân bố đại lượng nghiên cứu phân bố chuẩn χα2(k) xác định cách tra bảng phụ lục [13], với k = n - bậc tự mức ý nghĩa α = 0,05 Xác định số lần lặp cho thí nghiệm Việc xác định số lần lặp cho thí nghiệm có ý nghĩa quan trọng, phải đủ lớn để đảm bảo mức độ xác luật phân bố chuẩn, lại phải tối thiểu để giảm bớt khối lượng thực nghiệm Số lần lặp cho thí nghiệm tính theo kết thí nghiệm thăm dị theo cơng thức: τ2 S2 m= Δ%2.Y (2.11) Trong đó: m- số lần lặp; τ- tiêu chuẩn Student tra bảng với mức ý nghĩa φ = 0,05; ∆%- sai số tương đối, ≤ 5%; Y - giá trị trung bình đại lượng nghiên cứu 18 2.4.2.2 Thực nghiệm đơn yếu tố Nhiệm vụ thực nghiệm đơn yếu tố xác định thông số ảnh hưởng để xem thông số thực ảnh hưởng đến tiêu đánh giá, xác định mức độ quy luật ảnh hưởng chúng đến tiêu quan tâm Thực nghiệm đơn yếu tố tiến hành qua bước sau: - Thực thí nghiệm với thơng số thay đổi với số mức không nhỏ 4, khoảng thay đổi lớn lần sai số bình phương trung bình phép đo giá trị thơng số Số thí nghiệm lặp lại n lấy theo kết từ thí nghiệm thăm dị - Sau thí nghiệm xong, tiến hành xác định độ tin cậy ảnh hưởng yếu tố tới độ nhám bề mặt sai số kích thước Đánh giá tính phương sai q trình thí nghiệm, để chứng tỏ ảnh hưởng khác thông số cần xét khơng có khơng đáng kể Thuật tốn phân tích phương sai để xác định độ tin cậy tính [11, 13, 29] cụ thể a Đánh giá tính đồng phương sai Kiểm tra tính đồng phương sai theo tiêu chuẩn Kohren G S2max N S u 1 (2.12) u S 2max - Phương sai lớn N thí nghiệm; S 2u - Phương sai thí nghiệm thứ u với số lần lặp lại mu; m S= Yui -Yu mu -1 i=1 u u mu - Số lần lặp lại điểm thí nghiệm; Yui - Giá trị thông số điểm u, lần lặp thứ i; Yui - Giá trị trung bình thơng số điểm u; (2.13) ... PHẠM VĂN KHIÊM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN CHẤT LƯỢNG GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY FA3AU Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hố nơng lâm nghiệp Mã Số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC... tiến hành thực luận văn tốt nghiệp với đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố chế độ cắt đến chất lượng gia công máy phay FA3AU ” Kết nghiên cứu đề tài tài liệu cần thiết cho tính tốn thiết kế,... (Ấn Độ) với kết luận quan trọng sơ đồ cắt động học, tạo phoi, yếu tố ảnh hưởng tới lực cắt Chế độ cắt đặc trưng ba thông số: vận tốc cắt, lượng chạy dao chiều sâu cắt Chế độ cắt ảnh hưởng lớn đến