Luận văn thạc sĩ hay nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố chế độ cắt đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng bề mặt gia công trên máy tiện ld 134 oe

Luận văn thạc sĩ phân tích hay nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố chế độ cắt đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng bề, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Trần Tuấn Anh
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Việt
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Máy Và Thiết Bị Cơ Giới Hóa Nông Lâm Nghiệp
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Chế Độ Cắt Đến Chi Phí Năng Lượng Và Chất Lượng Bề Mặt Trên Máy Tiện LD 134 OE
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 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
• 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của vấ n đề nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2. Đố i tượng, phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Nội dung/ nhiệm vụ nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Các phương pháp nghiên cứu chung
• 2.4.2. Nội dung và phương pháp luận nghiên cứu thực nhiệm
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Khả năng công nghệ và các thông số kỹ thuật của máy tiện LD 134
• 3.2. Động học và động lực học quá trình cắt
• 3.2.1. Động học của quá trình cắt
• 3.2.2. Động lực học của quá trình cắt
• 3.3. Chất lượng gia công
• 3.3.1. Chất lượng bề mặt gia công
• 3.3.1.1. Độ nhám bề mặt gia công
• 3.3.1.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ nhám bề mặt gia công
• 3.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
• 4.1. Mục tiêu thực nghiệm và các tham số điều khiển
• 4.1.1. Mục tiêu thực nghiệm
• 4.1.2. Các tham số điều khiển và khoảng giới hạn của chúng
• 4.1.3. Thiết bị đo và phương pháp đo
• 4.2. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố
• 4.2.1. Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt
• 4.2.2. Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt
• 4.3. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố
• 4.3.1. Xác định mô hình toán của hàm chi phí năng lượng riêng N r
• 4.3.2. Xác định mô hình toán của hàm độ nhám bề mặt Ra
• 4.3.3. Chuyển phương trình hồi quy của các hàm mục tiêu về dạng thực
• 4.3.4. Xác định giá trị tối ưu của các thông số V, S
• 4.3.5. Gia công chi tiết với các thông số tối ưu V, S
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến chi phí năng lượng

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến chi phí năng lượng và chất lượng bề mặt trên máy tiện LD 134 OE là một vấn đề quan trọng trong ngành gia công cơ khí. Chế độ cắt bao gồm các thông số như vận tốc cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt. Những yếu tố này không chỉ ảnh hưởng đến chi phí năng lượng mà còn quyết định chất lượng sản phẩm. Việc tối ưu hóa chế độ cắt giúp giảm thiểu chi phí và nâng cao hiệu quả sản xuất.

1.1. Tình hình nghiên cứu chế độ cắt trên thế giới

Trên thế giới, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng chế độ cắt có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất gia công. Các nhà khoa học đã phát triển lý thuyết cắt gọt kim loại, tập trung vào các yếu tố như lực cắt và hao mòn công cụ. Những nghiên cứu này cung cấp cơ sở cho việc tối ưu hóa chế độ cắt trong sản xuất.

1.2. Ý nghĩa của việc nghiên cứu chế độ cắt

Nghiên cứu chế độ cắt không chỉ giúp giảm chi phí năng lượng mà còn nâng cao chất lượng bề mặt gia công. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường. Việc xác định chế độ cắt tối ưu sẽ tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao hơn.

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. Các yếu tố như vật liệu gia công, loại máy tiện và điều kiện làm việc có thể ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu. Việc thiếu dữ liệu thực nghiệm cũng là một rào cản lớn.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng

Chi phí năng lượng trong gia công phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vận tốc cắt, chiều sâu cắt và lượng chạy dao. Việc không tối ưu hóa các yếu tố này có thể dẫn đến lãng phí năng lượng và tăng chi phí sản xuất.

2.2. Thách thức trong việc cải thiện chất lượng bề mặt

Chất lượng bề mặt gia công là một yếu tố quan trọng trong sản xuất. Tuy nhiên, việc cải thiện chất lượng bề mặt thường gặp khó khăn do sự ảnh hưởng của chế độ cắt. Cần có các nghiên cứu sâu hơn để xác định mối quan hệ giữa chế độ cắt và chất lượng bề mặt.

III. Phương pháp nghiên cứu chế độ cắt hiệu quả

Để nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến chi phí năng lượng và chất lượng bề mặt, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học hiện đại. Các phương pháp này bao gồm thực nghiệm, mô hình hóa và phân tích dữ liệu. Việc kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn sẽ mang lại kết quả chính xác hơn.

3.1. Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu

Phương pháp thực nghiệm giúp thu thập dữ liệu thực tế về ảnh hưởng của chế độ cắt đến chi phí năng lượng và chất lượng bề mặt. Các thí nghiệm cần được thiết kế cẩn thận để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả.

3.2. Mô hình hóa quá trình gia công

Mô hình hóa giúp dự đoán các kết quả của quá trình gia công dựa trên các thông số chế độ cắt. Việc xây dựng mô hình toán học sẽ giúp tối ưu hóa các thông số này, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa chế độ cắt có thể giảm chi phí năng lượng và cải thiện chất lượng bề mặt gia công. Các thông số như vận tốc cắt và lượng chạy dao cần được điều chỉnh phù hợp để đạt được hiệu quả tối ưu. Những kết quả này có thể áp dụng trong thực tiễn sản xuất để nâng cao hiệu quả kinh tế.

4.1. Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến chi phí năng lượng

Nghiên cứu cho thấy rằng vận tốc cắt cao có thể dẫn đến giảm chi phí năng lượng. Tuy nhiên, cần cân nhắc đến chất lượng bề mặt để đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu.

4.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng vào quy trình sản xuất thực tế. Việc điều chỉnh chế độ cắt theo các thông số tối ưu sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến chi phí năng lượng và chất lượng bề mặt trên máy tiện LD 134 OE đã chỉ ra tầm quan trọng của việc tối ưu hóa chế độ cắt. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để phát triển các phương pháp mới nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới trong gia công. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả và giảm thiểu chi phí sản xuất.

5.2. Hướng đi mới trong nghiên cứu chế độ cắt

Cần nghiên cứu sâu hơn về mối quan hệ giữa các yếu tố chế độ cắt và chất lượng sản phẩm. Việc áp dụng công nghệ thông tin trong nghiên cứu sẽ mở ra nhiều cơ hội mới.

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 S d 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, Iacốp 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 được 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 - hóa 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 hóa nhận thức về nguyên lý và qui luật tự rung khi gia công, hay các công trình của các nhà LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 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.

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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 6 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 động có ổ tiếp phôi và trục phân phối mang các cam. 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. Nghiên cứu về máy và thiết bị cắt kim loại, vật liệu phi kim loại 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. 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.

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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 7 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 RS-232 thích ứng với Windows 98/ 2000/ XP; Hãng Hyundai (Hàn quốc) đã thiết kế, chế tạo Hình 1. Máy tiện CNC CJK1640 Hình 1. Máy tiện CNC PDL-T6/8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Trung tâm gia công tiện CNC- HYUNDAI 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 hóa và tối ưu hóa 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 hóa các quá trình gia công cắt gọt [1, 5, 34]. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 9 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.