Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất lượng gia công trên máy tiện T18A

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất lượng gia công trên máy tiện T18A, cung cấp kiến thức và ứng dụng trong ngành cơ khí.

• Tác giả: Nguyễn Văn Chiến
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Việt
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Một Số Yếu Tố Chế Độ Cắt Đến Chất Lượng Gia Công Trên Máy Tiện T18A
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tình hình nghiên cứu gia công cắt gọt bằng phương pháp tiện và máy tiện trên thế giới
• 1.2. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy tiện ở trong nước

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến chất lượng gia công

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất lượng gia công trên máy tiện T18A là một chủ đề quan trọng trong ngành cơ khí. Chế độ cắt bao gồm các thông số như tốc độ cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt. Những yếu tố này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mà còn đến năng suất và chi phí sản xuất. Việc tối ưu hóa chế độ cắt giúp nâng cao hiệu quả kinh tế và kỹ thuật trong quá trình gia công.

1.1. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất lượng gia công

Chế độ cắt có vai trò quyết định trong việc xác định chất lượng gia công. Các thông số như tốc độ cắt và chiều sâu cắt ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhẵn bề mặt và độ chính xác của sản phẩm. Nghiên cứu cho thấy rằng việc điều chỉnh các thông số này có thể cải thiện đáng kể chất lượng sản phẩm.

1.2. Tầm quan trọng của máy tiện T18A trong gia công

Máy tiện T18A là thiết bị chủ đạo trong gia công cơ khí, có khả năng thực hiện nhiều loại gia công khác nhau. Việc nghiên cứu chế độ cắt trên máy tiện này giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu chế độ cắt

Mặc dù có nhiều nghiên cứu về chế độ cắt, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong việc áp dụng các lý thuyết vào thực tiễn sản xuất. Các cơ sở sản xuất nhỏ và vừa thường gặp khó khăn trong việc xác định chế độ cắt tối ưu. Điều này dẫn đến chất lượng sản phẩm không đồng đều và chi phí sản xuất cao.

2.1. Những khó khăn trong việc xác định chế độ cắt

Việc xác định chế độ cắt tối ưu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại vật liệu, hình dạng chi tiết và điều kiện gia công. Nhiều cơ sở sản xuất chưa có đủ dữ liệu để đưa ra quyết định chính xác, dẫn đến việc sử dụng chế độ cắt không hiệu quả.

2.2. Ảnh hưởng của công nghệ đến chất lượng gia công

Công nghệ gia công hiện đại có thể cải thiện chất lượng sản phẩm, nhưng không phải cơ sở nào cũng có khả năng đầu tư. Việc thiếu hụt công nghệ tiên tiến làm giảm khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.

III. Phương pháp nghiên cứu chế độ cắt hiệu quả

Để tối ưu hóa chế độ cắt, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học và thực nghiệm. Việc kết hợp lý thuyết và thực tiễn sẽ giúp xác định được các thông số cắt tối ưu cho từng loại vật liệu và sản phẩm cụ thể.

3.1. Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu chế độ cắt

Phương pháp thực nghiệm cho phép thu thập dữ liệu thực tế về ảnh hưởng của các thông số cắt đến chất lượng gia công. Các thí nghiệm được thực hiện trên máy tiện T18A sẽ cung cấp thông tin quý giá cho việc tối ưu hóa chế độ cắt.

3.2. Mô hình hóa quá trình gia công

Mô hình hóa giúp phân tích và dự đoán ảnh hưởng của các thông số cắt đến chất lượng sản phẩm. Việc xây dựng mô hình toán học cho quá trình gia công sẽ hỗ trợ trong việc tìm ra chế độ cắt tối ưu.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu chế độ cắt

Kết quả nghiên cứu về chế độ cắt có thể được áp dụng trực tiếp vào sản xuất, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí. Việc áp dụng các chế độ cắt tối ưu sẽ tạo ra những sản phẩm có độ chính xác cao và bề mặt nhẵn mịn.

4.1. Cải tiến quy trình sản xuất

Nghiên cứu chế độ cắt giúp cải tiến quy trình sản xuất, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Việc áp dụng chế độ cắt tối ưu sẽ giúp giảm thiểu thời gian gia công và chi phí sản xuất.

4.2. Tăng cường khả năng cạnh tranh

Sản phẩm có chất lượng cao và giá thành hợp lý sẽ giúp tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị trường. Nghiên cứu chế độ cắt là một trong những yếu tố quan trọng để đạt được mục tiêu này.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu chế độ cắt

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất lượng gia công trên máy tiện T18A là một lĩnh vực quan trọng cần được tiếp tục khai thác. Các kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở cho việc cải tiến công nghệ và nâng cao chất lượng sản phẩm trong tương lai.

5.1. Tương lai của nghiên cứu chế độ cắt

Nghiên cứu chế độ cắt sẽ tiếp tục được mở rộng với sự phát triển của công nghệ mới. Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến sẽ giúp tối ưu hóa quy trình gia công và nâng cao chất lượng sản phẩm.

5.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các mô hình toán học chính xác hơn và áp dụng công nghệ tự động hóa trong quá trình gia công. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành cơ khí chế tạo đóng vai trò then chốt trong nền kinh tế với khoảng 53.000 cơ sở sản xuất và hơn 500.000 lao động trực tiếp, chiếm gần 12% lực lượng lao động công nghiệp cả nước. Trong các phân xưởng gia công cắt gọt kim loại, máy tiện chiếm tỷ trọng lớn từ 25% đến 35% tổng số trang thiết bị. Tuy nhiên, tại các doanh nghiệp vừa và nhỏ cũng như các cơ sở đào tạo nghề, việc vận hành các dòng máy tiện truyền thống như máy tiện T18A vẫn chủ yếu dựa vào kinh nghiệm cảm tính hoặc tra cứu sổ tay kỹ thuật cũ. Điều này khiến tỷ lệ sai hỏng kích thước và độ nhám bề mặt không đạt yêu cầu chiếm tới 8% đến 12% chi phí sản xuất, làm giảm đáng kể năng lực cạnh tranh của sản phẩm.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn là giải quyết bài toán tối ưu hóa nguyên công tiện thông qua việc xác định định lượng mức độ và quy luật tác động của các thông số chế độ cắt đến chất lượng gia công. Mục tiêu cụ thể là xây dựng mô hình toán học tương quan giữa ba yếu tố điều khiển gồm vận tốc cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt với hai chỉ tiêu hàm mục tiêu là độ nhám bề mặt và sai số kích thước đường kính khi gia công thép C45 trên máy tiện T18A.

Phạm vi nghiên cứu được triển khai thực nghiệm tại xưởng thực hành Trường Cao đẳng Cơ điện và PTNT Nam Bộ phối hợp cùng Trường Đại học Lâm nghiệp trong giai đoạn 2010 - 2011. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn to lớn khi giúp giảm thời gian chuẩn bị công nghệ khoảng 15% đến 20%, nâng cao chất lượng bề mặt đạt cấp độ nhẵn bóng từ cấp 6 đến cấp 8 (tương ứng độ nhám trung bình từ 1,45 đến 2,5 micromet), đồng thời tiết kiệm 10% đến 15% tiêu hao điện năng và hao mòn dao cụ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết cắt gọt kim loại kinh điển kết hợp với lý thuyết điều khiển tối ưu hóa quá trình công nghệ gia công cơ. Hệ thống lý thuyết tiếp thu các thành tựu về động học và động lực học quá trình cắt của các nhà khoa học uy tín, tập trung vào bản chất hình thành phoi, nhiệt cắt và sự phân rã lực cắt tổng hợp thành ba thành phần: lực tiếp tuyến, lực hướng kính và lực chiều trục. Lực hướng kính là nguyên nhân chính gây biến dạng uốn chi tiết và ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác kích thước đường kính.

Khung đánh giá chất lượng gia công được chuẩn hóa theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 2511-95 về độ nhám bề mặt và TCVN 1745-75 về cấp chính xác máy công cụ (máy tiện T18A đạt cấp chính xác E). Các khái niệm then chốt được vận dụng gồm:

• Chế độ cắt: Tập hợp đồng thời ba tham số công nghệ gồm vận tốc cắt (mét/phút), lượng chạy dao (milimét/vòng) và chiều sâu cắt (milimét).
• Độ nhám bề mặt: Độ nhấp nhô tế vi trên chiều dài chuẩn, đánh giá qua chỉ tiêu sai lệch profin trung bình cộng Ra và chiều cao nhấp nhô Rz theo mô hình lý thuyết Trebưsep.
• Hiện tượng lẹo dao: Hiện tượng kim loại bị chảy dẻo và bám dính ở mũi dao khi nhiệt độ vùng cắt tăng cao, có nhiệt độ nóng chảy cục bộ lên tới khoảng 3000°C, làm biến đổi mạnh độ nhẵn bóng bề mặt gia công.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập hoàn toàn thông qua phương pháp thực nghiệm kết hợp với phân tích toán học thống kê. Cỡ mẫu nghiên cứu được thiết lập qua hai giai đoạn:

• Giai đoạn thăm dò: Khảo sát từ 50 đến 140 mẫu quan sát ban đầu nhằm kiểm tra quy luật phân bố chuẩn của số liệu theo tiêu chuẩn Chi-bình phương với mức ý nghĩa alpha bằng 0,05.
• Giai đoạn thực nghiệm đa yếu tố: Áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm bậc hai theo phương án Hartley với 3 yếu tố khảo sát, thực hiện tổng cộng 17 thí nghiệm độc lập (bao gồm 8 thí nghiệm phần hạt nhân, 6 thí nghiệm ở mức sao và 3 thí nghiệm tại tâm).

Phương pháp chọn mẫu phôi là thép C45 tiêu chuẩn, đồng nhất về thành phần hóa học và cơ tính, sử dụng dao tiện ngoài đầu thẳng bằng vật liệu thép gió với các góc hình học cố định. Phương pháp phân tích dữ liệu ứng dụng kỹ thuật phân tích hồi quy và phân tích phương sai (ANOVA). Lý do lựa chọn phương án Hartley và phân tích thống kê là nhằm tối thiểu hóa số lần làm thí nghiệm nhưng vẫn đảm bảo trích xuất đầy đủ các hiệu ứng tương tác bậc cao giữa các biến số. Mức độ đồng nhất của phương sai được kiểm định qua tiêu chuẩn Kohren, mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy được sàng lọc bằng tiêu chuẩn Student, và độ tương thích của mô hình toán học được khẳng định thông qua tiêu chuẩn Fisher với phần mềm xử lý dữ liệu chuyên dụng OPT. Timeline nghiên cứu được thực hiện tuần tự và chặt chẽ từ tháng 10/2010 đến tháng 05/2011.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm và xử lý hồi quy đa biến đã đem lại 4 phát hiện quan trọng:

• Lượng chạy dao là yếu tố chi phối mạnh nhất đến độ nhám bề mặt: Khi lượng chạy dao tăng từ 0,10 mm/vòng lên 0,35 mm/vòng, độ nhám bề mặt Ra tăng phi tuyến từ 1,85 micromet lên 6,20 micromet, tức tăng hơn 235%. Điều này chứng minh dấu vết hình học của lưỡi cắt để lại trên bề mặt phôi tỷ lệ thuận với bình phương lượng chạy dao.
• Vận tốc cắt thể hiện quy luật tác động phi tuyến phức tạp do ảnh hưởng của lẹo dao: Trong dải vận tốc cắt thấp từ 15 đến 25 m/phút, độ nhám Ra tăng cao đột biến do lẹo dao hình thành liên tục. Khi nâng vận tốc cắt lên trên 55 đến 65 m/phút, lực dính của lẹo dao bị triệt tiêu bởi ma sát dòng phoi, giúp độ nhám Ra giảm mạnh từ 35% đến 48%, đưa bề mặt đạt cấp độ nhẵn bóng cấp 7 (Ra dao động từ 1,20 đến 1,60 micromet).
• Chiều sâu cắt tác động không đáng kể đến độ nhám nhưng ảnh hưởng lớn đến sai số kích thước: Trong dải khảo sát từ 0,5 mm đến 2,0 mm, biến thiên chiều sâu cắt chỉ làm thay đổi độ nhám dưới 12%. Tuy nhiên, khi chiều sâu cắt vượt quá 1,5 mm, lực hướng kính Py gia tăng nhanh khiến độ cong trục tăng, dẫn đến sai số kích thước đường kính chi tiết tăng 28%.
• Xác lập bộ thông số tối ưu đa mục tiêu: Bằng phương pháp giải hàm tối ưu tổng quát không thứ nguyên, chế độ cắt tối ưu khi tiện tinh thép C45 trên máy T18A được xác định tại: vận tốc cắt bằng 62,5 m/phút, lượng chạy dao bằng 0,12 mm/vòng và chiều sâu cắt bằng 0,75 mm. Tại điểm này, độ nhám bề mặt đạt mức tối ưu Ra bằng 1,45 micromet và sai số kích thước đường kính nhỏ hơn 0,018 mm.

Thảo luận kết quả

Bản chất của các phát hiện trên bắt nguồn từ cơ chế biến dạng dẻo và cân bằng nhiệt - lực của hệ thống công nghệ gồm máy, dao, đồ gá và chi tiết. Khi vận tốc cắt vượt ngưỡng 60 m/phút, nhiệt cắt tăng đủ để làm mềm lớp kim loại cục bộ nhưng không đủ thời gian truyền sâu vào thân chi tiết, tạo điều kiện cho phoi thoát êm và loại bỏ hoàn toàn hiện tượng lẹo dao. Kết quả này hoàn toàn tương thích với các kết luận lý thuyết cắt gọt của Viện Công nghệ Magdeburg và các nghiên cứu của các chuyên gia đầu ngành trong nước, đồng thời phản ánh chính xác đặc tính rung động riêng của hệ thống máy tiện T18A.

Các dữ liệu thực nghiệm được trực quan hóa thông qua biểu đồ bề mặt đáp ứng 3D dạng paraboloid mở, thể hiện rõ vùng cực tiểu của hàm mục tiêu độ nhám Ra trong không gian các biến vận tốc cắt và lượng chạy dao. Bảng ma trận so sánh giữa giá trị đo thực tế và giá trị dự báo từ mô hình hồi quy bậc hai cho thấy hệ số tương quan đạt R² lớn hơn 0,85 với độ lệch tương đối chỉ dao động trong khoảng 3,2% đến 4,5%, khẳng định tính chính xác và độ tin cậy thực tế của mô hình toán học đã thiết lập.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết luận thực nghiệm, 4 nhóm giải pháp công nghệ cụ thể được đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả gia công:

• Chuẩn hóa và áp dụng bảng tra chế độ cắt tối ưu cho máy tiện T18A: Ban hành sổ tay quy trình công nghệ chuẩn tại xưởng cơ khí, áp dụng dải thông số vận tốc cắt từ 60 đến 65 m/phút, lượng chạy dao từ 0,10 đến 0,14 mm/vòng và chiều sâu cắt từ 0,5 đến 0,8 mm cho nguyên công tiện tinh trục thép C45. Mục tiêu giảm tỷ lệ sai hỏng bề mặt xuống dưới 2,5% trong vòng 3 tháng đầu áp dụng; do Trưởng phòng Kỹ thuật và Quản đốc phân xưởng trực tiếp chỉ đạo.
• Kiểm soát và triệt tiêu rung động hệ thống công nghệ: Tiến hành căn chỉnh độ đảo trục chính định kỳ 6 tháng một lần, sử dụng mũi chống tâm xoay chuyên dụng có trợ lực kẹp để giảm biến dạng uốn do lực hướng kính, khống chế độ lệch tâm trục dưới 0,015 mm; do đội ngũ bảo trì thiết bị và thợ tiện bậc cao đảm trách.
• Cải tiến chương trình đào tạo thực hành cơ khí: Tích hợp phương pháp quy hoạch thực nghiệm và bộ thông số cắt tối ưu vào chương trình giảng dạy thực hành máy tiện tại Trường Cao đẳng Cơ điện và PTNT Nam Bộ, nâng tỷ lệ học viên đạt kỹ năng gia công chi tiết chính xác cấp 7 lên trên 90% trong năm học tới; do Khoa Cơ khí và các giảng viên bộ môn phụ trách.
• Xây dựng phần mềm cơ sở dữ liệu tra cứu chế độ cắt tự động: Lập trình tích hợp các phương trình hồi quy vào module phần mềm quản lý công nghệ nội bộ, rút ngắn 70% thời gian tính toán và chuẩn bị công nghệ cho kỹ sư trước quý 4; do nhóm nghiên cứu phối hợp cùng chuyên viên công nghệ thông tin thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Kỹ sư công nghệ chế tạo máy và Cán bộ kỹ thuật phân xưởng: Cung cấp số liệu định lượng chính xác về chế độ cắt khi tiện thép C45, giúp thiết lập định mức kinh tế - kỹ thuật hợp lý, kéo dài tuổi thọ dao thép gió thêm 25% và tối ưu hóa chi phí gia công thực tế.
• Giảng viên và Giáo viên dạy nghề cơ khí: Tài liệu tham khảo giá trị cho các bài giảng chuyên đề "Nguyên lý gia công vật liệu", "Công nghệ chế tạo máy" và "Thực hành tiện", hỗ trợ xây dựng giáo án thực hành chuẩn trên máy tiện vạn năng.
• Học viên cao học và Sinh viên ngành Cơ khí: Tham khảo phương pháp luận quy hoạch thực nghiệm Hartley, quy trình kiểm định thống kê toán học (Kohren, Student, Fisher) và kỹ thuật giải bài toán tối ưu đa mục tiêu trong nghiên cứu khoa học kỹ thuật.
• Chủ doanh nghiệp và Quản lý cơ sở sản xuất cơ khí vừa và nhỏ: Cung cấp cơ sở khoa học để khai thác tối đa công suất và tính năng kỹ thuật của các dòng máy tiện nhập khẩu hoặc sản xuất trong nước mà không cần đầu tư thiết bị CNC mới với chi phí tốn kém.

Câu hỏi thường gặp

1. Máy tiện T18A có những đặc điểm công nghệ nào nổi bật?

Máy tiện T18A là dòng máy tiện vạn năng do Việt Nam sản xuất, đạt cấp chính xác E theo TCVN 1745-75. Máy có tính năng gia công đa dạng từ tiện mặt trụ ngoài, mặt côn, tiện lỗ, tiện ren đến các mặt định hình, rất phổ biến trong các xưởng vừa và nhỏ.

2. Vì sao lượng chạy dao lại ảnh hưởng lớn nhất đến độ nhám bề mặt?

Theo công thức động học cắt gọt, chiều cao nhấp nhô tế vi tỷ lệ thuận với bình phương lượng chạy dao. Khi lượng chạy dao tăng từ 0,10 lên 0,35 mm/vòng, tiết diện phoi tăng mạnh làm tăng độ gồ ghề của vết dao cắt để lại trên bề mặt chi tiết.

3. Làm thế nào để triệt tiêu hiện tượng lẹo dao làm xấu bề mặt chi tiết?

Hiện tượng lẹo dao xuất hiện mạnh ở dải vận tốc cắt từ 15 đến 25 m/phút do nhiệt dẻo kim loại. Để khắc phục, cần tăng vận tốc cắt lên trên 55 đến 65 m/phút kết hợp sử dụng dung dịch trơn nguội đầy đủ nhằm cuốn trôi lẹo dao.

4. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm Hartley có ưu thế gì so với thực nghiệm truyền thống?

Phương pháp Hartley giúp giảm số lượng thí nghiệm xuống chỉ còn 17 lần cho 3 yếu tố khảo sát, tiết kiệm hơn 60% thời gian và vật tư so với phương pháp cổ điển, đồng thời đánh giá chính xác các tác động tương hỗ phi tuyến giữa các yếu tố.

5. Chế độ cắt tối ưu cụ thể cho thép C45 trên máy tiện T18A là bao nhiêu?

Chế độ cắt tối ưu được xác lập gồm: vận tốc cắt bằng 62,5 m/phút, lượng chạy dao bằng 0,12 mm/vòng và chiều sâu cắt bằng 0,75 mm. Chế độ này giúp bề mặt đạt độ nhám Ra bằng 1,45 micromet và sai số đường kính dưới 0,018 mm.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công cơ sở khoa học định lượng về ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất lượng gia công trên máy tiện T18A.
• Ứng dụng thành công phương pháp quy hoạch thực nghiệm Hartley với 17 thí nghiệm, thiết lập mô hình hồi quy có độ tin cậy cao R² trên 0,85.
• Làm sáng tỏ quy luật phi tuyến của vận tốc cắt và cơ chế hình thành, triệt tiêu hiện tượng lẹo dao trên thép C45.
• Xác định bộ thông số chế độ cắt tối ưu (V = 62,5 m/phút, S = 0,12 mm/vòng, t = 0,75 mm) giúp độ nhám Ra đạt dưới 1,45 micromet và đảm bảo độ chính xác kích thước.
• Đóng góp nguồn dữ liệu công nghệ thực nghiệm quý giá cho công tác đào tạo nghề và tối ưu hóa sản xuất cơ khí trong nước.

Trong giai đoạn tiếp theo, nghiên cứu cần mở rộng đánh giá trên các chủng loại vật liệu mới như thép hợp kim, nhôm định hình và ứng dụng các dòng dao tiện gắn mảnh hợp kim phủ hiện đại. Hãy áp dụng ngay các thông số chế độ cắt tối ưu này vào quy trình sản xuất thực tế để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm cho doanh nghiệp của bạn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu gia công cắt gọt bằng phương pháp tiện và máy tiện trên thế giới Tiện là phương pháp gia công cắt gọt được thực hiện nhờ chuyển động chính thông thường do phôi quay tròn tạo thành chuyển động cắt V c kết hợp với chuyển động tiến dao là tổng hợp của hai chuyển động tiến dao dọc Sd và tiến dao ngang Sng do dao thực hiện. Theo nguyên liệu và sản phẩm được gia công có thể phân ra gia công cơ khí và gia công vật liệu phi kim. Gia công tiện cơ khí là quá trình gia công kim loại bằng cơ học - một trong những quá trình chế tạo sản phẩm thông dụng nhất của ngành chế ta ̣o máy.

Cùng với sự phát triển của gia công kim loại bằng cơ học, lý thuyết cắt gọt kim loại đã ra đời và phát triển không ngừng. Nhiều công trình khoa học trong việc xây dựng và phát triển lý thuyết cắt gọt kim loại phải kể đến các nhà bác học Xô Viết (Liên Xô cũ) như giáo sư viện sĩ V. Philonenko, Iacố p Bachisep, Paven Dakhaba, Lép Sôbakin, các nhà bác ho ̣c Mỹ như Boston O.,… Lý thuyết cắt gọt kim loa ̣i đi sâu nghiên cứu về quá trình tạo phoi, các lực phát sinh trong quá trình gia công bằng cơ giới, công suất của thiết bị, chất lượng sản phẩm khi gia công… những đại lượng này rất cần thiết, chúng làm cơ sở cho việc lựa chọn hình dáng, tính toán kích thước của các công cụ cắt, tính toán thiết kế và sử dụng hợp lý các thiết bị và các công cụ gia công. Nhiều công trình đi sâu nghiên cứu cắt gọt chuyên dùng như: phay, tiện của G.

Bobrov; cơ sở lý thuyết mài nhẵn của E. Maclov…đã đưa ra những phân tích cụ thể về động học các quá trình cắt gọt. Đó là những công trình lớn bao gồm các vấn đề về lý thuyết và những LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 kinh nghiệm thực tế trong gia công kim loại mà trên thế giới lúc đó ít có công trình nghiên cứu tương tự nào ra đời. Nghiên cứu quá trình cắt vật theo hướng kết hợp lý thuyết và thực nghiệm đã được các nhà khoa học trên thế giới tiến hành như: M.

với những kết luận quan trọng về các sơ đồ cắt động học, sự tạo phoi, các yếu tố ảnh hưởng tới lực cắt. Vào thập kỷ 70 của thế kỷ XX, lý thuyết cắt gọt kim loa ̣i ngày càng đ- ược hoàn chỉnh với những công trình nghiên cứu mới về các lực phát sinh trong quá trình gia công kim loại bằng cơ học được nghiên cứu đầy đủ hơn và chính xác hơn về những cơ sở vật lý của quá trình cắt, hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt. Lực cắt đơn vị và các qui luật của lực cắt được xác định thông qua công thức lý thuyết [5, 15, 31, 42, 47]. Chế độ cắt được đặc trưng bởi ba thông số: vận tốc cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt.

Chế độ cắt ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng gia công, tiêu hao năng lượng và năng suất các máy. Nhiều công trình của các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế độ cắt đến lực cắt, sự hao mòn của công cụ cắt, rung động của hệ thống công nghệ “ Máy - Dao cắt - Đồ gá - Chi tiết gia công” cũng như các hiện tượng lý - hoá xảy ra trong vùng cắt. Điển hình là công trình của nhà bác học Nga Granôpxki về phân nhóm các sơ đồ cắt động học, công trình của Zorev N. về các lực cắt trên các bộ phận của dao cắt, các công trình của các nhà khoa học Đức Kronenberg, Friedrich, Hippler… về các qui luật cơ bản của lực cắt, các công trình lý thuyết và thực nghiệm của các nhà khoa học Sokolovski, Kasirin, Tlusty, Tolias, Bhattacharya … đã đi sâu và chính xác hoá nhận thức về nguyên lý và qui luật tự rung khi gia công, hay các công trình của các nhà khoa học Ostermann, Laladze, Malkin, Smith về phương pháp giải tích của trường nhiệt độ trong dụng cụ cắt, phoi và chi tiết gia công.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 Trong lĩnh vực gia công vật liệu phi kim loại mà điển hình là vật liệu gỗ với đặc tính phức tạp (không đồng nhất và bất đẳng hướng) đã có nhiều công trình nổi tiếng về khoa học cắt gọt gỗ, vật liệu từ gỗ. Năm 1870, tỷ suất lực cắt lần đầu tiên được giáo sư tiến sĩ I. Time xác định cho các trường hợp cắt đơn giản bằng phương pháp thực nghiệm [17, 22, 37]. Đesevôi đã tổng hợp và xây dựng hoàn chỉnh lý thuyết cắt gọt gỗ.

Năm 1939, ông cho ra đời cuốn sách “Kỹ thuật gia công gỗ”, đó là một công trình lớn bao gồm các vấn đề về lý thuyết và những kinh nghiệm thực tế trong gia công gỗ mà trên thế giới lúc đó chưa có công trình nghiên cứu tương tự nào ra đời [17]. Tỷ suất lực cắt và theo đó tính toán lực cắt, công suất cắt, công suất đẩy khi tiện gỗ gỗ đã được giáo sư tiến sĩ A. Bersatski xác định bằng công thức thực nghiệm. Nghiên cứu quá trình cắt gỗ theo hướng kết hợp lý thuyết và thực nghiệm đã được các nhà khoa học Mỹ tiến hành như C.

Fraz [37], với những kết luận quan trọng về sự tạo phoi, các yếu tố ảnh hưởng tới lực cắt, chất lượng gia công.Buglai đã nghiên cứu độ nhẵn phần lớn các dạng gia công gỗ. Theo khả năng của máy, dao cắt và theo yêu cầu của các khâu công nghệ. Ông đã phân thành 10 cấp độ nhẵn bề mặt gia công, độ nhẵn cao nhất có thể đạt là 16 m và thấp nhất là 1600 m [17,25]. Nguyên lý cấu tạo, tính năng công nghệ của các máy công 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 khá sớm.

Năm 1712 ông Nartôp, một thợ cơ khí người Nga [6,28]. đã chế tạo được máy tiện chép hình để tiện các chi tiết định hình. Việc chép hình theo mẫu được thực hiện tự động. Chuyển động dọc của bàn dao do bánh răng - thanh răng thực hiện.

Cho đến năm 1798 (86 năm sau) ông Henry Nandsley người Anh mới nghiên cứu thay thế chuyển động này bằng chuyển động của vit me - đai ốc. Năm 1873 Spender đã chế tạo được máy tiện tự LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 6 động có ổ tiếp phôi và trục phân phối mang các cam đĩa và cam thùng. Năm 1880 nhiều hãng trên thế giới như Pittler Ludnig Low (Đức), RSK (Anh) đã chế tạo được máy tiện rơvônve dùng phôi thép thanh. Nhằm không ngừng nâng cao khả năng làm việc của các công cụ cắt, nhiều công trình đã đi sâu nghiên cứu động học, động lực học quá trình gia công.

Điển hình là các công trình của G. Nghiên cứu về máy và thiết bị cắt kim loại, vật liệu phi kim loa ̣i các nhà khoa học Spirindonov A. ,… [5,18, 20, 41, 42, 48] đã chỉ rõ chất lượng gia công bao gồm chất lượng bề mặt gia công và độ chính xác gia công là những chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng máy và thiết bị, biểu thị sự hoàn thiện kỹ thuật trong việc sử dụng chúng để tạo ra các sản phẩm. Chất lượng gia công phụ thuộc vào nhiều yếu tố, với từng điều kiện sản xuất cụ thể sẽ có các chỉ tiêu đánh giá định lượng thông qua những biểu thức toán học miêu tả sự tác động tương hỗ của những yếu tố ảnh hưởng tới chúng.

Công nghệ và thiết bị sản xuất gia công các loại vật liệu phục vụ sản xuất đã được các nước phát triển trên thế giới như Nga, Mỹ, Đức, Nhâ ̣t, Thuỵ Điển, Úc…nghiên cứu sâu rộng với các dây chuyền sản xuất hiện đại [6, 28]. Nhiều hãng nổi tiếng như: MAC (Đức) sản xuất các loại máy tiện CNC mã hiệu CJK1640 (hình 1.1) với khả năng gia công linh hoạt, đường kính chi tiết gia công có thể tới 410 mm, chiều dài chi tiết 800mm, dải vận tốc vô cấp 8 – 2000 rpm; Hãng Fanuuc (Mỹ) chế tạo các máy tiện, khoan liên hợp mã hiệu PDL-T6/8 (hình 1.2), máy có thiết kế hiện đại, đặc biệt cho phép gia công nhiều chủng loại sản phẩm tinh xảo, vận hành an toàn, tiếng ồn nhỏ, năng suất cao và vận hành dễ dàng hơn, bộ điều khiển FAGOR có giao diện thân thiện sử dụng ngôn ngữ ISO cùng với hệ thống Simulation hiện đại, dễ hiểu, độ an toàn đáng tin cậy, cổng truyền Pro LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 7 RS-232 thích ứng với Windows 98/ 2000/ XP; Hãng Hyundai (Hàn quốc) đã thiết kế, chế tạo Hình 1. Máy tiện CNC CJK1640 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Máy tiện CNC PDL-T6/8 Hình 1.

Trung tâm gia công tiện CNC- HYUNDAI WIA LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 9 Trung tâm gia công tiện CNC- HYUNDAI WIA (hình 1.3), trung tâm với 10 dao, vận tốc trục chính đạt 3000 rpm, đường kính tiện 410mm, chiều dài tiện đạt tới 1070 mm, quá trình gia công với điều khiển chương trình tối ưu. Do tiến bộ của khoa học - công nghệ, các trang thiết bị dùng cho quá trình gia công cắt gọt ngày càng hiện đại dẫn tới vốn đầu tư cho sản xuất ngày càng tăng. Nếu chế độ công nghệ không hợp lý sẽ không khai thác hết khả năng của thiết bị, gây lãng phí lớn và hiệu quả thu được sẽ không đủ bù cho chi phí sản xuất đặc biệt là khấu hao thiết bị. Vì vậy, một trong những vấn đề mấu chốt cần giải quyết để giảm chi phí gia công là phải nghiên cứu xác định chế độ cắt tối ưu cho từng nguyên công ứng với các điều kiện gia công cụ thể để cung cấp dữ liệu cho việc chuẩn bị công nghệ.

Vấn đề mô hình hoá và tối ưu hoá quá trình công nghệ gia công cùng với những phương pháp luận hiện đại, nghiên cứu cắt gọt kim loại đã được các nhà khoa học, giáo sư C. Klocke, … tập trung nghiên cứu và phát triể n mở rô ̣ng với nhiều công trình nổi tiếng về tối ưu hoá các quá trình gia công cắt gọt [1, 5, 34]. Chế độ cắt gọt - tổ hợp của 3 thông số cơ bản vận tốc cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt là một trong những vấn đề có tầm quan trọng, đặc biệt là trong nghiên cứu sử dụng thiết bị công nghệ. Chế độ cắt hợp lý đã góp phần quyết định đến chất lượng và năng suất gia công.