Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố chế độ cắt đến chất lượng gia công trên máy tiện t18a

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP *** - NGUYỄN VĂN CHIẾN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN CHẤT LƯỢNG GIA CÔNG TRÊN MÁY TIỆN T18A 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 -*** - NGUYỄN VĂN CHIẾN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN CHẤT LƯỢNG GIA CÔNG TRÊN MÁY TIỆN T18A Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hoá nông 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 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 cơng 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 ngun 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 viê ̣c giải nhiề u bài toán Các bước bản hoàn thành chúng đươ ̣c tổ ng quát la ̣i sau: Xác đinh ̣ mục đích và phân tích tở ng quát bài toán tối ưu; Luâ ̣n chứng và lựa cho ̣n các chỉ tiêu tố i ưu hoá; Lựa cho ̣n các yế u tố tham số điề u khiể n và phân tích ảnh hưởng chúng tới tiêu chuẩ n tố i ưu; Tính toán và phân tích tấ t cả các thông tin, thiế t lâ ̣p và cho ̣n lo ̣c các điề u kiê ̣n giới ̣n; Xây dựng mô hình toán ho ̣c của quá trình, kiể m tra sự thích hơ ̣p của nó đố i với viêc̣ bao hàm các yế u tố quan tro ̣ng nhấ t, các yế u tố này ảnh hưởng tới quá trình công nghê ̣; Thiế t lâ ̣p thuâ ̣t toán giải tố i ưu của quá trình; Tố i ưu hoá quá trình mô hình; Nghiên cứu triǹ h mô hình, đánh giá các kế t quả, thiế t lâ ̣p và trình bày kiế n nghị 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? Như vậy, tối ưu hố q trình gia cơng cắt gọt yêu cầu tất yếu khách quan Một vấn đề mấu chốt cần phải giải để nâng cao hiệu kinh tế - kỹ thuật q trình gia cơng chế tạo khí phải xác định chế độ cắt tối ưu cho ngun cơng khác nhau, thích ứng với điều kiện sản xuất cụ thể Máy tiện T18A - thiết bị chủ đạo phục vụ đào tạo sản xuất Trường Cao đẳng Cơ điện PTNT Nam Bộ, máy với tính gia cơng tạo mặt trụ ngồi, mặt cơn, tiện lỗ, tiện ren, tiện mặt đầu, tiện cắt đứt, tiện bề mặt định hình ngồi…Tuy nhiên q trình sản xuất chi tiêt, sản phẩm khí 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 ngun nhân làm cho chi phí sản xuất cao, chất lượng sản phẩm thấp có ngun nhân chưa có nghiên cứu tạo lập sở khoa học xác định ảnh hưởng yếu tố đến chất lượng gia công, thiết lập mô hình tốn học tốn tối ưu hố qúa trình nghiên cứu sử dụng hiệu thiết bị nhập nội điều kiện Việt Nam Từ luận điểm khoa học yêu cầu thực tiễn nêu 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 tiện T18A ” Kết nghiên cứu đề tài sẽ 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 Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu gia công cắt gọt phương pháp tiện máy tiện giới Tiện phương pháp gia công cắt gọt thực nhờ chuyển động thơng thường phơi quay trịn tạo thành chuyển động cắt V c kết hợp với chuyển động tiến dao tổng hợp hai chuyển động tiến dao dọc Sd tiến dao ngang Sng dao thực Theo nguyên liệu sản phẩm gia công phân gia cơng khí gia công vật liệu phi kim Gia công tiện khí q trình gia cơng kim loại học - trình chế tạo sản phẩm thông dụng ngành chế ta ̣o máy Cùng với phát triển gia công kim loại học, lý thuyết cắt gọt kim loại đời phát triển khơng ngừng 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 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…đã 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 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 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 [5, 15, 31, 42, 47] 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 cơng” tượng lý - hố 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 nguyên lý qui luật tự rung gia cơng, 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 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, 37] Năm 1933, giáo sư tiến sĩ M A Đesevôi tổng hợp xây dựng hồn chỉnh lý thuyết cắt gọt gỗ Năm 1939, ơng cho đời sách “Kỹ thuật gia công gỗ”, cơng trình lớn bao gồm vấn đề lý thuyết kinh nghiệm thực tế gia cơng gỗ mà giới lúc chưa có cơng trình nghiên cứu tương tự đời [17] Tỷ suất lực cắt theo tính tốn lực cắt, cơng suất cắt, cơng suất đẩy tiện gỗ 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 B.M.Buglai nghiên cứu độ nhẵn phần lớn dạng gia công gỗ Theo khả máy, dao cắt theo yêu cầu khâu công nghệ Ông phân thành 10 cấp độ nhẵn bề mặt gia cơng, độ nhẵn cao đạt 16 m thấp 1600 m [17,25] Ngun lý cấu tạo, tính cơng nghệ máy cơng cụ, máy cắt kim loại nói chung, các máy gia công tiêṇ nói riêng đã đươ ̣c các nhà khoa ho ̣c nghiên cứu từ sớm Năm 1712 ơng Nartơp, thợ khí người Nga [6,28] chế tạo máy tiện chép hình để tiện chi tiết định hình Việc chép hình theo mẫu thực tự động Chuyển động dọc bàn dao bánh - thực Cho đến năm 1798 (86 năm sau) ông Henry Nandsley người Anh nghiên cứu thay chuyển động chuyển động vit me - đai ốc Năm 1873 Spender chế tạo máy tiện tự động có ổ tiếp phơi trục phân phối mang cam đĩa cam thùng Năm 1880 nhiều hãng giới Pittler Ludnig Low (Đức), RSK (Anh) chế tạo máy tiện rơvônve dùng phôi thép 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 [15,38, 40] Nghiên cứu máy thiết bị cắt kim loại, vật liệu phi kim loa ̣i nhà khoa học Spirindonov A.A, Fedorov V.B., Molchanov G.I., Aliabiev V.I., Manjốt F.M , Makovski N V ,… [5,18, 20, 41, 42, 48] rõ chất lượng gia công bao gồm chất lượng bề mặt gia công độ xác gia cơng 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 sẽ có tiêu đánh giá định lượng thông qua biểu thức toán học miêu tả tác động tương hỗ yếu tố ảnh hưởng tới chúng Công nghệ thiết bị sản xuất gia công loại vật liệu phục vụ sản xuất nước phát triển giới Nga, Mỹ, Đức, Nhâ ̣t, Thuỵ Điển, Úc…nghiên cứu sâu rộng với dây chuyền sản xuất đại [6, 28] Nhiều hãng tiếng như: MAC (Đức) sản xuất loại máy tiện CNC mã hiệu CJK1640 (hình 1.1) với khả gia cơng linh hoạt, đường kính chi tiết gia cơng tới 410 mm, chiều dài chi tiết 800mm, dải vận tốc vô cấp – 2000 rpm; Hãng Fanuuc (Mỹ) chế tạo máy tiện, khoan liên hợp mã hiệu PDL-T6/8 (hình 1.2), máy có thiết kế đại, đặc biệt cho phép gia công nhiều chủng loại sản phẩm tinh xảo, vận hành an toàn, tiếng ồn nhỏ, suất cao vận hành dễ dàng hơn, điều khiển FAGOR có giao diện thân thiện sử dụng ngơn ngữ ISO với hệ thống Simulation đại, dễ hiểu, độ an toàn đáng tin cậy, cổng truyền Pro RS-232 thích ứng với Windows 98/ 2000/ XP; Hãng Hyundai (Hàn quốc) thiết kế, chế tạo Hình 1.1 Máy tiện CNC CJK1640 Hình 1.2 Máy tiện CNC PDL-T6/8 Hình 1.3 Trung tâm gia cơng tiện CNC- HYUNDAI WIA 78 4.5.2 Thành lập ma trận thí nghiệm Ma trận thí nghiệm Hartley xếp bảng 4.15 Bảng 4.15 Ma trận thí nghiệm Hartley STT 10 11 12 13 14 15 16 17 X1 105 105 105 105 105 55 55 55 55 55 55 55 X2 0.1 0.1 0.5 0.5 0.1 0.1 0.5 0.5 0.3 0.3 0.1 0.5 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 X3 0.5 0.5 0.5 0.5 2.5 2.5 2.5 2.5 1.5 1.5 1.5 1.5 0.5 2.5 0.5 0.5 0.5 4.5.3 Tiến hành thí nghiệm theo ma trận Harley với số lần lặp lại thí nghiệm m = Kết thí nghiệm ghi phụ biểu 04.Trong q trình thí nghiệm, số liệu bất thường phải kiểm tra xem xét không đủ độ tin cậy phải kiểm tra tiến hành lại 4.5.4 Xác định mơ hình tốn hàm độ nhám bề mặt Ra Số liệu thực nghiệm tính tốn hàm độ nhám bề mặt theo ma trận Harley thể phụ biểu 05 Kết xử lý giới thiệu bảng 4.16 Bảng 4.16 Tổng hợp giá trị xử lý hàm độ nhám bề mặt Ra STT Y1 1,956 1,328 Y2 1,834 1,864 Y3 1,945 1,834 Ytb 1,912 1,675 Sj2 0,004554 0,090705 79 10 11 12 13 14 15 16 17 2,554 2,854 1,937 1,745 2,484 2,654 1,830 1,832 4,350 1,724 2,675 1,582 2,665 2,787 2,774 2,216 2,248 1,705 1,766 2,291 2,447 1,536 2,329 3,525 1,728 2,073 2,079 2,557 2,302 2,104 2,438 2,052 2,126 2,054 2,487 2,751 1,933 1,734 3,837 1,923 2,177 1,484 2,376 2,787 2,697 2,403 2,385 1,923 1,855 2,421 2,617 1,766 1,965 3,904 1,792 2,308 1,715 2,533 2,625 2,525 0,029497 0,174809 0,044464 0,029811 0,012612 0,024112 0,042442 0,101773 0,173523 0,012940 0,103537 0,101773 0,021324 0,078408 0,134413 a Kiểm tra tính đồng phương sai Giá trị chuẩn Kohren tính tốn được: Gtt = 0,1481 Tiêu chuẩn Kohren tra bảng: Gb = 0,376 Kết so sánh: Gtt < Gb, tính đồng phương sai đạt tiêu chuẩn b Xác định mơ hình tốn hàm độ nhám bề mặt Sử dụng phần mềm Qui hoạch thực nghiệm ta tính hệ số phương trình dạng mã hàm độ nhám bề mặt Ra: Y1 = 2,4913 + 0,0106X1 – 0,01X2 – 0,0253X3 + 0.0603X1X2 + 0,0479X1X3 + + 0,0075X2X3 – 0,3774X12 + 0.2880X 22 - 0,2785X32 (4.9) c Kiểm tra mức ý nghĩa hệ số Sử dụng tiêu chuẩn Student, hệ số có nghĩa ttt > tb Giá trị tb với  = 0,05;  = N.(n-1) = 34 tb = 2,02 Đối chứng với kết xử lý phụ biểu 13 hệ số có nghĩa là: b0,0, b1,0, b1,1, b2,0, b2,1, b2,2, b3,3; hệ số cịn lại khơng có nghĩa Nhưng việc bỏ qua hệ số vấn đề cần xem xét Theo [14] định 80 không bỏ hệ số để tiện cho việc tìm giá trị tối ưu d Kiểm tra tính tương thích mơ hình Ftt = 2,9053< Fb = 3,07 Vậy mơ hình ta chọn tương thích e Kiểm tra khả làm việc mơ hình R 1 m.( N  K* ).S2  N.(m  1).Se2 m yˆ  y  N.(m  1).S N u 1 ; e N = 17; K = 10; Se2 = 0,06945; S2 = 1,1807; R2 = 0,85 Kết quả: R2 > 0,75, mơ hình coi hữu ích sử dụng 4.5.5 Xác định mơ hình tốn hàm sai số gia công Δd Trên sở tổng hợp kết thí nghiệm đa yếu tố hàm sai số gia công theo ma trận Harley phụ biểu 06, kết xử lý số liệu thực nghiệm tính tốn thể biểu 4.17 Bảng 4.17 Tổng hợp giá trị xử lý hàm sai số gia công Δd STT 10 11 12 13 14 15 16 17 Y1 0,073 0,196 0,174 0,170 0,159 0,213 0,215 0,244 0,211 0,072 0,273 0,082 0,264 0,088 0,254 0,263 0,256 Y2 0,102 0,172 0,145 0,214 0,133 0,177 0,222 0,237 0,234 0,071 0,264 0,107 0,268 0,099 0,218 0,227 0,225 Y3 0,112 0,192 0,149 0,172 0,167 0,216 0,189 0,275 0,243 0,107 0,235 0,106 0,296 0,071 0,230 0,232 0,231 Ytb 0,096 0,187 0,156 0,185 0,153 0,202 0,209 0,252 0,229 0,083 0,257 0,098 0,276 0,086 0,234 0,241 0,237 Sj2 0,000410 0,000165 0,000247 0,000617 0,000316 0,000471 0,000302 0,000409 0,000272 0,000420 0,000394 0,000200 0,000304 0,000199 0,000336 0,000380 0,000270 81 a Kiểm tra tính đồng phương sai Giá trị chuẩn Kohren tính tốn được: Gtt = 0,1080 Tiêu chuẩn Kohren tra bảng: Gb = 0,376 Ta thấy Gtt < Gb, phương sai thí nghiệm đồng b Xác định mơ hình tốn hàm sai số gia cơng Phương trình dạng mã hàm sai số gia cơng Δd có dạng: Y = 0,2150 + 0,0322X1 - 0,0026X2 - 0,0035X3 - 0,0084X1X2 - 0,0035X1X3 + + 0,0058X2X3 - 0,0248X12 - 0.0103X22 - 0,0081X32 (4.10) c Kiểm tra mức ý nghĩa hệ số Sử dụng tiêu chuẩn Student, hệ số có nghĩa ttt > tb Giá trị tb với  = 0,05;  = N.(n-1) = 34, tb = 2,02 Đối chứng với kết phụ biểu 14 hệ số sau có nghĩa b 0,0, b1,0, b1,1, b2,1, b2,2, b3,3; hệ số lại khơng có nghĩa Nhưng việc bỏ qua hệ số vấn đề cần xem xét Theo [14] định không bỏ hệ số để tiện cho việc tìm giá trị tối ưu d Kiểm tra tính tương thích mơ hình Ftt = 2,9291< Fb = 3,07 Vậy mơ hình ta lựa chọn tương thích e Kiểm tra khả làm việc mơ hình R 1 m.( N  K* ).S2  N.(m  1).Se2 m yˆ  y  N.(m  1).Se2 N u 1 N = 17; K = 10; Se2 = 0,000336; S2 = 0.0057; R2 = 0,9 Kết R2 > 0,75, mơ hình coi hữu ích sử dụng 4.5.6 Chuyển phương trình hồi quy hàm mục tiêu dạng thực Trên sở giá trị mã hố Xi = (xi - xi0)/ei , ta có: 82 X1 = (V - 55)/50 = 0,02V – 1,1; X2 = (S – 0,3)/0,2 = 5S - 1,2 ; (4.11) X3 = (t - 1,5)/1,0 = t – 1,5 Sau thay vào phương trình hồi quy (4.9 4.10) giản ước ta nhận được: Hàm độ nhám bề mặt gia công: Ra ≡ Y1 = 2,9493 – 0,0193V – 3,8923S + 0,7462t + 0,006V.S + + 0,001 V.t + 0,0375S.t – 0,0002V2 + 7,2S2 – 0,2785t2 (4.12) Hàm sai số gia công: Δd ≡ Y2 = 0,1239 + 0,021V + 0,1097S + 0,0139t – 0,0008V.S – - 7.10-5V.t + 0,0290S.t – 9,92.10-6V2 – 0,25S2 – 0,0082t2 (4.13) 4.5.7 Xác định giá trị tối ưu thơng số V, S t Bước 1: Tìm giá trị cực trị hàm Y1 theo phương trình (4.9): Thực đạo hàm riêng phương trình (4.9) theo biến X 1, X2 X3 ta hệ phương trình: Y1  0, 0106  0, 7548 X1  0, 0603 X  0, 0479 X X1 Y1  0, 01  0, 0603 X1  0,576 X  0, 0075 X X Y1  0, 0253  0, 0479 X1  0, 0075 X  0,557 X X (4.14) Giải hệ phương trình (4.14) với vế phải khơng, ta có nghiệm sau: X1 = 0,01257; X2 = 0,01662; X3 = - 0,04412 Thay giá trị X1, X2, X3 vào Y1 ta có Y1min = 2,4918 Bước 2: Tìm giá trị cực trị hàm Y2 (4.10): Thực đạo hàm riêng phương trình (4.10) theo biến X1, X2 X3 ta hệ phương trình: 83 Y2  0,0322  0,042 X1  0,0084 X  0,0035 X X1 Y2  0,0026  0,0084 X1  0,0206 X  0,0058 X X Y2  0,0035  0,0035 X1  0,0088 X  0,0162 X X (4.15) Giải hệ phương trình (4.15) với vế phải khơng, ta có nghiệm sau: X1 = 0,90479; X2 = - 0,423347; X3 = - 0,641496 Thay giá trị X1, X2, X3 vào Y2 ta có Y2min = 0,2295 Bước 3: Lập hàm tỷ lệ cực trị tối ưu 1  Y1 Y1  Y1min 2, 4918 (4.16) 1 = 0,9998 + 0,0043X1 – 0,004X2 – 0,01X3 + 0.0242X1X2 +0,0192X1X3 + + 0,003X2X3 – 0,1515X12 + 0.1156X 22 - 0,1118X32 (4.17) Y2 Y2  Y2min 0, 2295 (4.18) 2  2 = 0,9368 + 0,1403X1 – 0,0113X2 – 0,0153X3 – 0,0366X1X2 -0,1523X1X3 + + 0,0253X2X3 – 0,1081X12 – 0.1312X22 – 0,0353X32 (4.19) Hàm tổng quát:  = 1 + 2:  = 1,9366 + 0,1446X1 – 0,0153X2 – 0,0253X3 – 0,0124X1X2 -0,1715X1X3 + (4.20) + 0,0283X2X3 – 0,2596X12 – 0.0156X22 – 0,1471X32 Thực đạo hàm riêng phương trình (4.20) theo biến X1, X2 X3 ta hệ phương trình: 84   0,1446  0,5192 X1  0,0124 X  0,1715 X X1   0,0153  0,0124 X1  0,0312 X  0,0283 X X   0,0253  0,1715 X1  0,0283 X  0, 2942 X X (4.21) Giải hệ phương trình (4.21) với vế trái khơng ta nghiệm sau: X1 = - 0,28688; X2 = - 0,331613; X3 = 0,04934 Thay giá trị X1, X2, X3 vào , 1, 2 ta được: min = 1,8673 1min = 0,09961 2min = 0,08727 1min + 2min = 1,0028 + 0,09549 = 1,09577 Bước 4: Xác định giá trị thực thông số ảnh hưởng Từ giá trị X1, X2, X3 nhận ta tìm giá trị thực xi (theo (4.11)): V = 40,66 m/ph; S = 0,17 mm/v; t = 1,55 mm Thay giá trị V, S, t vào phương trình dạng thực (4.12 4.13) ta được: Ra ≡ Y1min = 1,9758 m Δd ≡ Y2min = 0,0972 mm 4.4.8.Gia công chi tiết với thông số tối ưu V, S, t Sau chuẩn bị máy, phôi tiến hành gia công chi tiết theo vẽ kỹ thuật tương tự q trình thí nghiệm Khối lượng gia cơng sản phẩm tính tốn đảm bảo yêu cầu số lượng quan trắc cần thiết để đảm bảo đủ độ tin cậy theo lý thuyết thực nghiệm Theo tài liệu [2, 6, 14] số lượng quan trắc cần thiết để kết tin tưởng xác định công thức: 85 t 2b S2 n ct   Trong đó: tb- tiêu Student tra bảng phụ thuộc vào độ tin cậy P số lượng quan trắc n (P = 0,95;  = 0,05); S- phương sai thí nghiệm; - sai số tương đối,  = 0,01  0,05; - sai số tuyệt đối, 2 =  Y Với kết thu phụ biểu 15 Số lượng quan trắc cần thiết để kết có độ tin cậy 95% với sai số tương đối 3% a Hàm độ nhám bề mặt Y1 (Ra phụ biểu 07) N Y1  Y2 2  4,4 S   N  i1 2 =  Y = 0,03 x 72,36 = 2,17 Số lượng quan trắc cần thiết với tb = 1,66 n ct  1,66x1,66x4,4x4,4  24,6 , lấy nct = 25 2,17 Số thí nghiệm thực n = 45 > nct Với số liệu thu thập đủ đảm bảo với độ tin cậy 95% b Hàm sai số gia công Y2 (Δd phụ biểu 07) S  N Y1  Y2 2  7,3  N  i1 2 =  Y = 0,03 x 203,38 = 6,1 Số lượng quan trắc cần thiết với tb = 1,66 n ct  1,66x1,66x7,3x7,3  24,04 , lấy nct = 25 6,1 Số thí nghiệm thực n = 45 > nct Với số liệu thu thập đủ đảm bảo với độ tin cậy 95% 86 c So sánh kết tính tốn - Kết tính tốn: Ra ≡ Y1min = 1,9758 m Δd ≡ Y2min = 0,0972 mm - Kết thí nghiệm: Ra = 1,965 m Δd = 0,098 mm Nhận xét: Sự sai lệch giá trị tính tốn lý thuyết giá trị thực nghiệm có sai lệch khơng đáng kể, giá trị tối ưu tính tốn thực nghiệm chấp nhận 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Trên sở nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm ảnh hưởng số yếu tố chế độ cắt đến độ nhám bề mặt sai số gia công tiện chi tiết trục từ vật liệu thép C45 máy tiện T18A, đạt số kết sau: Bằng phương pháp nghiên cứu khoa học cắt gọt vật liệu, phân tích yếu tố tác động tương hỗ chúng q trình tiện, từ lựa chọn yếu tố thuộc chế độ cắt ảnh hưởng tới độ nhám bề mặt sai số kích thước sản phẩm gia công để sâu nghiên cứu vận tốc cắt V, lượng chạy dao S chiều sâu cắt t Bằng nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố xây dựng công thức thực nghiệm xác định tương quan độ nhám bề mặt Ra sai số gia công Δd với yếu tố chế độ cắt: biểu thức từ (4.3) đến (4.9) Kết tạo lập sở quan trọng cho nghiên cứu tối ưu hố ngun cơng, đưa 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 Trên sở thực nghiệm với quy hoạch thực nghiệm bậc đa yếu tố xây dựng công thức thực nghiệm xác định hàm độ nhám bề mặt Ra sai số gia công Δd với yếu tố chế độ cắt V, S, t: biểu thức (4.12) (4.13) Những kết sở cho xác lập hàm mục tiêu phục vụ giải tốn tối ưu hố q trình tiện chi tiết máy Kết thực nghiệm cho thấy ba yếu tố ảnh hưởng tốc độ cắt V có mức ảnh hưởng lớn đến hai tiêu tỷ độ nhám bề mặt sai số 88 gia công khoảng giá trị từ 20 đến 80 m/ph, chiều sâu cắt t không ảnh hưởng nhiều đến độ nhám bề mặt Đã xác định giá trị tối ưu thông số chế độ cắt điều kiện biên mà đề tài giới hạn nghiên cứu là:V = 40,66 m/ph; S = 0,17 mm/v; t = 1,55 mm Khi độ nhám bề mặt Ra = 1,9758 m Δd = 0,097 mm, đạt chất lượng gia công tinh theo yêu cầu công nghệ chế tạo máy Qua kiểm chứng thực nghiệm cho phép khẳng định độ tin cậy, tính khả thi kết nghiên cứu II Kiến nghị Cần mở rộng phạm vi nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố khác q trình gia cơng trình bày mục 3.2 đến chất lượng gia cơng Chất lượng sản phẩm gia công cần bao hàm độ xác kích thước, hình dạng, biến cứng bề mặt Cần mở rộng toán xác định thông số chế độ cắt tối ưu sở luận chứng, lựa chọn hàm mục tiêu bao hàm kinh tế, kỹ thuật xây dựng toán tối ưu dạng tối ưu hoá động để giả vấn đề trọn vẹn hơn, phù hợp với tự động hố q trình gia cơng sở đo lường chủ động điều khiển tối ưu 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Nguyễn Trọng Bình (2003), Tối ưu hố q trình gia cơng cắt gọt, Nxb Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Văn Bỉ (2006), Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây Nguyễn Ngo ̣c Đào, Trầ n Thế San, Hồ Viế t Biǹ h (2002), Chế độ cắ t gia công hợp lý, Nxb Đà Nẵng, Đà Nẵng Trầ n Văn Đich ̣ (2005), Kỹ thuật tiê ̣n, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Văn Địch , Nguyễn Trọng Bình, ….(2003), Cơng nghệ chế tạo máy, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần văn Địch, Trần Xuân Việt,…(2001), Tự động hố q trình sản xuất, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 7.Trần Chí Đức (1981), Thống kê tốn học, Nxb Nơng nghiệp, Hà Nội Nguyễn Hải (2002), Phân tích dao động máy, Nxb KH & kỹ thuật, Hà Nội Nghiêm Hùng (2007), Vật liệu học sở, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 10 Nguyễn Văn Huyền (2002), Cẩm nang kỹ thuật khí, Nxb Xây dựng, Hà Nội 11 Lê Cơng Huỳnh (1995), Phương pháp nghiên cứu khoa học, Nxb N nghiệp, Hà Nội 12 Nguyễn Văn Khang (2000), Dao động kỹ thuật, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 13 Ngơ Kim Khơi (1998), Thống kê tốn học lâm nghiệp,Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 14 Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang (1998), Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm ứng dụng kỹ thuật nông nghiệp, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 15 Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Túy (2001), Nguyên lý gia công vật liệu, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 16 Phùng Văn Lư (2005), Giáo trình vật liệu xây dựng, Nxb GD, Hà Nội 90 17 Hoàng Nguyên (1980), Máy thiết bị gia công gỗ, Tập 1- Nguyên lý cắt gọt gỗ, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 18 Nguyễn thi ̣ Quỳnh, Pha ̣m Minh Đa ̣o, Trầ n Sỹ Tuấ n (2009),Giáo trình tiê ̣n, Nxb Lao đô ̣ng, Hà Nội 19 Nguyễn Văn Tiế p (2004), Giáo trình máy tiê ̣n và gia công máy tiê ̣n, Nxb Giáo dục, Hà Nội 20 Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Đức Lộc, Phạm Đắp (1964), Máy cắt kim loại, Nxb Giáo dục, Hà Nội 21 Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Đắp (1983), Thiết kế máy công cụ, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 22 Hoàng Việt (2003), Máy thiết bị chế biến gỗ, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 23 Hoàng Việt (2006), Nghiên cứu xác lập tương quan đặc tính lực với yếu tố chế độ gia công cắt gọt gỗ, Báo cáo khoa học,Trường ĐHLN, Hà Tây 24 Hoàng Việt (2007), Về luận chứng lựa chọn tiêu chuẩn tối ưu hoá sản xuất gia công gỗ, Báo cáo khoa học, Trường ĐH LN, Hà Tây 25 Hoàng Việt (2007), Nghiên cứu thiết lập mơ hình tốn học độ xác gia công máy cắt gọt gỗ, Báo cáo KH, Trường ĐHLN, Hà Tây 26 Hoàng Việt, Hoàng Thị Th Nga (2010), Cơ sở tính tốn thiết kế máy thiết bị gia công gỗ, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 27 Hoàng Việt (2010), Động lực học máy, Bài giảng dành cho cao học, Trường ĐHLN, Hà Nội 28 Hồng Việt (2011), Tự động hố Nơng lâm nghiệp, Bài giảng dành cho cao học, Trường ĐHLN, Hà Nội 29 Nguyễn Dỗn Ý (2003), Giáo trình quy hoạch thực nghiệm, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 91 Tiếng Anh: 30 Boley B., The determination of temperature, stresses, and deflections in two-dimensional thermoelastic problems - Jour Of the aeronautical sciences, Vol 23, Nr 1, 1956, p 67-75 31 Boley B., Weiner J., Theory of thermal stresses - John Willey and sons Inc., Third print, 1966, Newyork-London-Sidney 32 Iwamura Y., Rybicki E., A transient elastic-plastic thermal stress analysis of flame forming - Trans of the ASME, Journal of eng for ind., Febr 1973, p.163-171 33 Jahanshahi A., Quasi-static stresses due to moving temperature discontinuity on a plane boundary - Trans of the ASME, Jour Of applied mechanics, Dec 1966, p 814-816 34 Johns D., Thermal stress analyses - Pergamon press, First edition, 1965, Oxford-London-Edinburgh-New York-Paris-Frankfurt 35 Landau H., Weiner J., Zwicky E., Thermal stress in a viscoelastic-plastic plate with temperature dependent yield stress - Trans of the ASME, Journal of applied mechanics, June 1960, p.297-302 36 McKee R., Moore R., Boston O., A study of heat developed incylindrical grinding - Transactions of the ASME, January 1951, p.21-34 37 Norman C Franz (1958), An Analysis of the Wood-Cutting Process, Ann arbor, Michigan, United States of America 38 Tarasov L., Some metallurgical aspects of grinding - Reprint from the book "Machining - theory and practice", American Society for metals 39 Weiner J., An elastopic thermal - stress analysis of a free plate - Journal of applied mechanics, September 1956, p.395-402 40 Wheels key to high-speed grinding - Metalworking production, May 1968, p.48-51 92 Tiếng Nga: 41 Бершадский А.Л.(1967),Расчёт режимов резания древесины, Изд “Лесная промышленность”, Москва 42 Зорев Н.Н (1956), Вопросы механики резание металлов, Изд.Машгиз, Москва 43.Зорев Н.Н (1958), Расчет проекций силы резания, Изд Машгиз, Москва 44 Манжос Ф М (1963), Деревообрабатывающие станки, Изд “Гослебумиздат”, Москва 45 Пижурин А.А.(1975), Оптимизация теxнологических процессов деревообработки, Изд “Лесная промышленность”, Москва 46 Спиридонов А.А., Федоров В.Б.(1982), Металлорежущие станки с программным управлением, Изд “Машиностроение”, Москва 47 Филоненко С.Н (1983), Резание металлов, Изд Машгиз, Киев 48 Черпаков Б.И и др (1999), Металлорежущие станки и деревообрабатывающего оборудования, Том IV-7, Изд “Машиностроение”, Москва ... NGUYỄN VĂN CHIẾN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN CHẤT LƯỢNG GIA CÔNG TRÊN MÁY TIỆN T18A Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hoá nông lâm nghiệp Mã Số: 60.52.14 LUẬN... 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. .. Các yếu tố chế độ cắt lượng chạy dao dọc: a- yếu tố chế độ cắt; b- lượng chạy dao dọc 40 3.2.2 Động lực học trình cắt Động lực học trình cắt nghiên cứu nhiều vấn đề ảnh hưởng đến suất, chất lượng,