Luận văn thạc sĩ nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng và năng suất khi phay rãnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TẠ VĂN XÃ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƢỢNG RIÊNG VÀ NĂNG SUẤT KHI PHAY RÃNH TRÊN MÁY PHAY ĐA NĂNG TUM20VS LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, năm 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TẠ VĂN XÃ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THƠNG SỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƢỢNG RIÊNG VÀ NĂNG SUẤT KHI PHAY RÃNH TRÊN MÁY PHAY ĐA NĂNG TUM20VS Chuyên ngành : Kỹ thuật máy thiết bị giới hoá NLN Mã số : 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRỊNH HỮU TRỌNG Hà Nội, năm 2011 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đƣợc luận án này, suốt thời gian vừa qua nhận đƣợc nhiều quan tâm giúp đỡ, dẫn nhiều tập thể, cá nhân Nhân dịp cho phép tơi đƣợc bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới: Thầy giáo hƣớng dẫn khoa học TS Trịnh Hữu Trọng, ThS Phạm Văn Lý dành nhiều thời gian bảo tận tình cung cấp nhiều tài liệu có giá trị Tập thể cán bộ, giáo viên Khoa Sau đại học, Trung tâm thí nghiệm thực hành Khoa Cơ điện Cơng trình trƣờng Đại học Lâm nghiệp, Trƣờng Trung cấp nghề Cơ khí I Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho thực đề tài Xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ tơi q trình thực đề tài Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc giúp đỡ q báu Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những kết luận văn đƣợc tính tốn xác, trung thực chƣa có tác giả cơng bố Những nội dung tham khảo, trích dẫn luận văn đƣợc dẫn nguồn gốc Hà Nội, tháng 10 năm 2011 Tác giả Tạ Văn Xã ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH iv DANH MỤC BẢNG v ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình sử dụng nghiên cứu máy phay kim loại giới 1.1.1 Tình hình sử dụng máy phay kim loại giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu máy phay kim loại giới 1.2 Tình hình sử dụng nghiên cứu máy phay kim loại nƣớc nƣớc 10 1.2.1 Tình hình sử dụng máy phay kim loại nước 10 1.2.2 Tình hình nghiên cứu máy phay nước 13 Chƣơng MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 17 2.1 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 17 2.2 Đối tƣợng, phạm vi giới hạn nghiên cứu 17 2.3 Nội dung nghiên cứu 17 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 18 Chƣơng CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 22 3.1 Khái quát chung máy phay 22 3.1.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động máy phay vạn TUM20VS 22 3.1.2 Lực cắt công suất cắt phay rãnh dao phay ngón 24 3.1.3 Những nhân tố ảnh hưởng đến chi phí lượng riêng suất phay 28 3.2 Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp qui hoạch thực nghiệm 30 3.2.1 Thí nghiệm thăm dò 30 3.2.2 Thực nghiệm đơn yếu tố 32 3.2.3 Thực nghiệm đa yếu tố 36 3.2.4 Xác định giá trị hợp lý 44 iii Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 46 4.1 Chuẩn bị thí nghiệm 46 4.1.1 Chọn mục tiêu nghiên cứu 46 4.1.2 Chọn tham số điều khiển 46 4.1.3 Chọn thiết bị thí nghiệm 46 4.1.4 Tiến hành thí nghiệm thu thập số liệu 47 4.2 Kết thí nghiệm thăm dị 48 4.3 Kết thực nghiệm đơn yếu tố 49 4.3.1 Ảnh hưởng lượng ăn dao đến chi phí lượng riêng 49 4.3.2 Ảnh hưởng tốc độ cắt đến chi phí lượng riêng 52 4.3.3 Ảnh hưởng lượng ăn dao đến suất 54 4.3.4 Ảnh hưởng tốc độ cắt đến suất 56 4.4 Kết thực nghiệm đa yếu tố 59 4.5 Xác định kiểm tra thông số hợp lý phay 61 4.5.1 Xác định thông số hợp lý 61 4.5.2 Vận hành máy với thông số hợp lý 62 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 63 KẾT LUẬN 63 KHUYẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 TIẾNG VIỆT 65 TIẾNG NGA 66 PHỤ LỤC iv DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 1.1 Máy phay tháp KTM-3VKF 1.2 Máy phay giƣờng TW-32QI-ANILAM3300 1.3 Máy phay tháp BMT1500S 1.4 Máy phay tháp DECKEL FP1 1.5 Máy phay giƣờng BFM200 1.6 Máy M4 Verticle hãng CENTRE 1.7 Máy phay giƣờng BM460 1.8 Máy phay ngang ORSHA F-32SH 11 1.9 Máy phay đứng vạn 6T12 11 1.10 Máy phay FU400 MRApUG 12 1.11 Máy phay FV251M 12 1.12 Máy phay BPV-4KV 13 3.1 Sơ đồ cấu tạo máy phay TUM20VS 23 3.2 Quá trình cắt lƣỡi dao phay 24 3.3 Sơ đồ lực tác dụng lên dao phay 25 4.1 Lƣỡi dao phay ngón 46 4.2 Máy phay TUM20VS 47 4.3 Dao phay phôi đƣợc lắp đặt máy phay TUM20VS 47 4.4 Ảnh hƣởng lƣợng ăn dao đến chi phí lƣợng riêng 51 4.5 Ảnh hƣởng tốc độ cắt đến chi phí lƣợng riêng 54 4.6 Ảnh hƣởng lƣợng ăn dao đến suất 56 4.7 Ảnh hƣởng tốc độ cắt tới suất 58 v DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên hình Trang 3.1 Thơng số kỹ thuật máy phay TUM20VS 22 3.2 Mã hoá yếu tố ảnh hƣởng 38 3.3 Ma trận thí nghiệm kế hoạch trung tâm hợp thành với hai yếu tố ảnh hƣởng 39 4.1 Tổng hợp kết phân bố thực nghiệm 48 4.2 Các đặc trƣng phân bố thực nghiệm 49 4.3 Ảnh hƣởng lƣợng ăn dao đến chi phí lƣợng riêng 50 4.4 Tổng hợp giá trị tính tốn hàm chi phí lƣợng riêng lƣợng ăn dao thay đổi 51 4.5 Ảnh hƣởng tốc độ cắt đến chi phí lƣợng riêng 52 4.6 Tổng hợp giá trị tính tốn hàm chi phí lƣợng riêng tốc độ cắt thay đổi 53 4.7 Ảnh hƣởng lƣợng ăn dao đến suất 55 4.8 Tổng hợp giá trị tính tốn hàm suất lƣợng ăn dao thay đổi 55 4.9 Ảnh hƣởng tốc độ cắt đến suất 57 4.10 Tổng hợp giá trị tính tốn hàm suất tốc độ cắt thay đổi 57 4.11 Mã hố thơng số đầu vào 59 4.12 Ma trận thí nghiệm kế hoạch trung tâm hợp thành 59 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngành chế tạo máy nói riêng ngành khí nói chung giữ vai trò lớn kinh tế quốc dân, ngành công nghiệp tảng, có vai trị quan trọng việc phát triển kinh tế, củng cố an ninh, quốc phòng đất nƣớc Trong năm qua, ngành Cơ khí có đóng góp quan trọng cho kinh tế Hàng năm, Ngành sản xuất 500 danh mục sản phẩm với tổng khối lƣợng hàng trăm ngàn tấn, đáp ứng nhu cầu cho ngành kinh tế quốc dân Báo cáo Hội nghị đánh giá Chiến lƣợc phát triển ngành Cơ khí Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn đến năm 2020, cho thấy, nhƣ vào năm đầu thập kỷ 90 kỷ trƣớc, ngành Cơ khí đáp ứng đƣợc khoảng 8-10% nhu cầu nƣớc, đến năm gần đây, số đạt 40%, tốc độ tăng trƣởng bình quân đạt 40%/năm Theo báo cáo Hiệp hội Doanh nghiệp Cơ khí Việt Nam, nay, nƣớc có khoảng 53.000 sở sản xuất khí, thu hút 500.000 lao động, chiếm gần 12% lao động công nghiệp Phần lớn chi tiết máy từ nhiều loại vật liệu khác đƣợc tạo hình phƣơng pháp gia công gia công cắt gọt, đặc biệt trƣờng hợp cần có chi tiết với độ xác cao độ nhám bề mặt thấp Để phƣơng pháp gia công đạt suất cao, giá thành hạ chất lƣợng đạt yêu cầu cần phải biết quy luật trình cắt gọt, sở điều khiển đƣợc tƣợng xảy vùng cắt lựa chọn đƣợc thông số công nghệ tối ƣu Phay phƣơng pháp gia công phổ biến, phần quan trọng qui trình cơng nghệ gia cơng kim loại, đồng thời phƣơng pháp gia công cho suất cao Gia công chi tiết máy tiện, máy phay chiếm khoảng 20% khối lƣợng gia công kim loại cắt gọt, vậy, nƣớc ta năm gần nhập đƣa vào sử dụng nhiều loại máy phay khác Để sử dụng hiệu thiết bị nhập nội cần thiết có nghiên cứu tính năng, tác dụng thông số kỹ thuật thiết bị, xác định đƣợc chế độ làm việc hợp lý nhằm nâng cao suất giảm giá thành sản phẩm nhƣng đảm bảo đƣợc chất lƣợng sản phẩm theo yêu cầu Thực ý tƣởng nên đƣợc đồng ý BGH Trƣờng Đại học Lâm nghiệp Ban chủ nhiệm khoa sau Đại học, thực luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật với tên đề tài: "Nghiên cứu số thông số ảnh hưởng đến chi phí lượng riêng suất phay rãnh máy phay đa TUM20VS" Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình sử dụng nghiên cứu máy phay kim loại giới 1.1.1 Tình hình sử dụng máy phay kim loại giới Máy phay loại máy gia công kim loại đƣợc dùng phổ biến nhà máy khí Máy phay đƣợc chế tạo từ kỷ 16 hàng triệu máy phay với nhiều kiểu dáng khác đƣợc chế tạo đƣa vào sản xuất Ở nƣớc công nghiệp, nghiên cứu, chế tạo nhiều loại máy phay khác để phục vụ gia cơng khí, có nhiều loại máy phay nhƣ: Mỹ có loại máy phay Hãng Kent: KTM-3, KTM-3VS, KTM-3VKF (hình 1.1), KTM-VKF, KTM-4VKF Hình 1.1 Máy phay tháp KTM-3VKF Máy phay giƣờng: TW-32QI-ANILAM3300 (hình 1.2), TW-32MVFANUC, TW-32TRH 54 Hình 4.5 Ảnh hƣởng tốc độ cắt đến chi phí lƣợng riêng Nhận xét: Khi tăng tốc độ cắt, chi phí lƣợng riêng giảm Nguyên nhân tăng tốc độ cắt (>200m/p [5]), nhiệt độ cắt tăng mạnh, độ co rút phoi giảm, hệ số ma sát giảm làm cho lực cắt giảm dẫn đến cơng suất giảm Từ chi phí lƣợng riêng giảm theo 4.3.3 Ảnh hưởng lượng ăn dao đến suất Thay đổi giá trị lƣợng ăn dao s với mức khác nhau: 0,12; 0,15; 0,18; 0,21; 0,24 mm/v Giữ nguyên giá trị tốc độ cắt v=2000 m/p + Kiểm tra tính đồng phƣơng sai theo tiêu chuẩn Kohren - Giá trị tính tốn Gtt=0,4158 - Giá trị thống kê chuẩn Kohren tra bảng Gb=0,7885 GttFb, ảnh hưởng X hay lượng ăn dao đến suất đáng kể Bảng 4.7 Ảnh hƣởng lƣợng ăn dao đến suất STT s (mm/v) 0.12 0.15 0.18 0.21 0.24 N 3φ (W) 442.52 399.40 410.52 392.77 430.45 454.41 436.61 479.07 460.43 575.85 545.78 584.47 730.85 763.68 816.77 t (s) 30.24 29.96 30.45 29.96 29.68 29.26 28.87 28.98 28.84 28.14 28.21 27.79 26.74 27.23 27.09 V (mm3) 878.5 878.5 878.5 878.5 878.5 878.5 878.5 878.5 878.5 878.5 878.5 878.5 878.5 878.5 878.5 Ns (cm3/h) 2995.84 3029.45 2971.11 3029.45 3063.83 3116.88 3167.16 3153.28 3171.81 3267.78 3257.92 3317.97 3478.26 3401.57 3423.14 Bảng 4.8 Tổng hợp giá trị tính tốn hàm suất lƣợng ăn dao thay đổi STT Tổng Y0 Gtt Sy^2 Sc^2 Ftt Y1 104.60 105.58 109.55 112.41 118.29 550.43 Y2 105.58 106.57 109.15 112.13 116.17 549.60 Y3 103.88 108.10 109.68 113.82 116.77 552.25 Ytb 104.69 106.75 109.46 112.79 117.08 550.76 110.15 0.36 72.59 0.42 171.15 (Y0-Ytb)^2 29.87 11.56 0.48 6.94 47.93 96.79 Si^2 0.48 1.08 0.05 0.55 0.80 2.97 + Xác định mơ hình thực nghiệm đơn yếu tố phần mềm qui hoạch thực nghiệm 56 Phƣơng trình tƣơng quan: Ns = 104,63 – 49,47.s + 420,63.s2 (4.4) + Kiểm tra tính tƣơng thích mơ hình hồi qui theo tiêu chuẩn Fisher - Giá trị tính tốn chuẩn Fisher: F=0,0544 - Giá trị tra bảng chuẩn Fisher: Fb=4,10 F