I. Tổng Quan Nghiên Cứu Chi Phí Năng Lượng Phay 55 ký tự
Nghiên cứu chi phí năng lượng phay và độ nhám bề mặt phay là yếu tố then chốt trong gia công cơ khí. Phay mặt phẳng bằng dao phay đĩa là phương pháp phổ biến, nhưng tiêu tốn năng lượng và chất lượng bề mặt còn hạn chế. Bài viết này tổng quan về các nghiên cứu hiện tại, đặt nền móng cho việc tối ưu hóa quy trình. Gia công kim loại bằng cắt gọt chiếm 30% khối lượng công việc gia công cơ khí và trong tương lai có thể nhiều hơn. Trong đó phay là phương pháp gia công cắt gọt kim loại tương đối phổ biến. Trên thế giới, ở các nước phát triển phương pháp gia công bằng cắt gọt có vai trò quan trọng trong công việc gia công cơ khí. Ngày nay, do Khoa học - Công nghệ phát triển các thiết bị gia công cắt gọt thường làm việc với sự trợ giúp của người máy (Robot) và một hệ thống điều khiển chung.
1.1. Tình Hình Nghiên Cứu Máy Phay Kim Loại Toàn Cầu
Máy phay kim loại được sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí chế tạo máy. Các nước như Mỹ, Đức, Nhật Bản dẫn đầu về sản xuất máy phay hiện đại. Các hãng nổi tiếng như Gridley, Kliben, Kent (Mỹ), Hermle, Optimum (Đức), Zhizuokav, Okuma (Nhật Bản) liên tục cải tiến công nghệ. Mỹ là nước có nhiều nhà máy sản xuất máy công cụ nhất thế giới với trên 1200đơn vị,hàng năm, sản xuất được trên 273 nghìn máy công cụ. Máy công cụ do Mỹ sản xuất được các nước châu Âu ưa chuộng vì nó hiện đại và bền cho nên khoảng 40% sản phẩm máy của Mỹ được xuất khẩu sang châu Âu.
1.2. Ứng Dụng Dao Phay Đĩa Trong Phay Mặt Phẳng
Dao phay đĩa là công cụ quan trọng trong phay mặt phẳng. Cấu tạo và vật liệu dao ảnh hưởng lớn đến độ nhám bề mặt phay và chi phí năng lượng phay. Việc lựa chọn dao phù hợp là yếu tố then chốt để tối ưu hóa quá trình gia công. Các loại máy phay khác như: BMT1500S (hình 1.3), BMT2000HU, BMT 2500UM, BMT7000V. có công suất trục chính từ 2-7HP, máy phay giường BM460T, BM56T có công suất trục chính 7 - 7,5 HP, tốc độ quay của trục chính 60-4500 v/p.
II. Thách Thức Giảm Chi Phí Năng Lượng Khi Phay 58 ký tự
Một trong những thách thức lớn nhất trong phay mặt phẳng là giảm chi phí năng lượng phay. Quá trình cắt gọt tiêu tốn nhiều điện năng, đặc biệt khi gia công vật liệu cứng. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến năng lượng tiêu thụ phay là cần thiết để phát triển các phương pháp gia công hiệu quả hơn. Mặc dù,ngành gia công kim loại bằng cắt gọt là một trong c 2 những ngành rất quan trọng không thể thiếu, nhưng do nhiều nguyên nhân khác nhau,trong nhiều năm qua máy công cụ do Việt Nam sản xuất vẫn còn khiêm tốn cả về số lượng cũng như về chủng loại. Hiện nay,chúng ta mới sản xuất được một số loại máy phay như: còn lại là nhập khẩu máy phaytừ nước ngoài với số lượng lớn và nhiều chủng loại khác nhau.
2.1. Ảnh Hưởng Của Thông Số Cắt Đến Năng Lượng Phay
Các thông số cắt như tốc độ cắt, lượng ăn dao, chiều sâu cắt ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí năng lượng phay. Tối ưu hóa các thông số này có thể giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ phay. Cần có các nghiên cứu sâu hơn để xác định mối quan hệ giữa các thông số và hiệu quả năng lượng.
2.2. Vai Trò Của Dầu Tưới Nguội Trong Tiết Kiệm Năng Lượng
Sử dụng dầu tưới nguội hợp lý có thể giảm ma sát và nhiệt độ trong quá trình phay, từ đó giảm chi phí năng lượng phay. Nghiên cứu các loại dầu tưới nguội hiệu quả và phương pháp sử dụng tối ưu là cần thiết. Trong gia công sản phẩm kim loại trên máy phay, một số thông số kỹ thuật của dao cắt như góc nghiêng chính, góc nghiêng phụ. và các chế độ gia công như tốc độ cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt, chế độ bôi trơn ảnh hưởng rất lớn đến năng suất, chất lượng và giá thành sản phẩm.
III. Phương Pháp Giảm Độ Nhám Bề Mặt Khi Phay 59 ký tự
Độ nhám bề mặt phay là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Giảm độ nhám bề mặt giúp tăng độ bền và tính thẩm mỹ của chi tiết gia công. Các phương pháp cải thiện chất lượng bề mặt phay cần được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi. Các nghiên cứu tập trung vào các hướng chủ yếu sau: +Nghiên cứu nâng cao năng suất khi sử dụng máy phay được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Trong công trình [16], các tác giả V.G Nhetrepaev đã khảo sát quá trình hình thành phoi khi phay rãnh chữ T và xây dựng được các mô hình toán học để khảo sát quá trình phoi lấp đầy không gian giữa các răng cắt của dao phay; Sự chuyển dịch phoi dọc mặt cắt trước của các răng cắt dưới tác dụng của lực quán tính và lực thủy động.
3.1. Ảnh Hưởng Của Vật Liệu Dao Phay Đến Độ Nhám
Vật liệu dao phay (carbide, HSS,...) và lớp phủ dao ảnh hưởng lớn đến độ nhám bề mặt phay. Lựa chọn vật liệu dao phù hợp với vật liệu gia công giúp giảm ma sát và cải thiện chất lượng bề mặt. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng chỉ sau 2 đến 5 vòng quay của trục dao không gian giữa các răng cắt đã được phoi lấp đầy. Kết quả khảo nghiệm cho phép khẳng định rằng: Khi gia công thép và gang ở chế độ tiêu chuẩn có từ 30 ÷ 100% trường hợp không có khả năng tự thoát phoi được nhờ lực quán tính mà muốn quá trình thoát phoi được thuận lợi cần thiết phải có thêm lực tác dụng.
3.2. Tối Ưu Hóa Hình Học Dao Phay Để Giảm Độ Nhám
Hình học dao phay (góc cắt, bán kính mũi dao) có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát độ nhám bề mặt phay. Tối ưu hóa hình học dao giúp giảm rung động và cải thiện chất lượng bề mặt gia công. Trong công trình [19], tác giả Lobanov.A đã nghiên cứu quá trình phay thép tôi có độ cứng lớn hơn 45HRC. Trong quá trình nghiên cứu tác giả đã khảo sát nhiệt ở vùng cắt gọt, xác định nhiệt độ; kiểm tra cấu tạo tinh thể và độ cứng của phoi thép và đưa ra phương pháp chọn chế độ cắt gọt, khi phay thep qua tôi cứng; Xác định yêu cầu kỹ thuật của máy phay sử dụng để phay các hợp kim cứng.
IV. Ứng Dụng Mô Hình Hóa Trong Phay Mặt Phẳng 54 ký tự
Mô hình hóa chi phí năng lượng và độ nhám bề mặt là công cụ hữu ích để dự đoán và tối ưu hóa quá trình phay. Các mô hình toán học và phần mềm mô phỏng giúp xác định các thông số cắt tối ưu và giảm thiểu thử nghiệm thực tế. Trong một vài năm gần đây,việc sử dụng các chi tiết máy làm bằng vật liệu khó gia công từ hợp chất của những chất không gỉ, chịu được axít, chịu nhiệt…được quan tâm ở nhiều nước trên thế giới.Trong số các hợp chất được sử dụng rộng rãi có hợp chất của titan với tính ưu việt nổi trội so với hợp chất của các kim loại như sắt,niken, manhê, nhôm và các kim loại khác.
4.1. Sử Dụng Phần Mềm Mô Phỏng Quá Trình Phay CNC
Phần mềm mô phỏng phay CNC cho phép dự đoán chi phí năng lượng và độ nhám bề mặt trước khi gia công thực tế. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí thử nghiệm. Tuy nhiên, khi gia công các chi tiết làm bằng hợp chất của titan gặp một số khó khăn do tính chất cơ lý của nó gây nên như làm mòn dụng cụ, giảm năng suất và chất lượng bề mặt gia công.
4.2. Phân Tích Hồi Quy Và Phương Sai ANOVA Trong Phay
Phân tích hồi quy và phân tích phương sai ANOVA được sử dụng để xây dựng mô hình quan hệ giữa các thông số cắt và chi phí năng lượng, độ nhám bề mặt. Các mô hình này giúp xác định các yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến quá trình phay. Trong công trình [22], tác giả Kirukhin D.E đã xây dựng được mô hình toán thể hiện được sự ảnh hưởng của các thông số cắt đến mòn dụng cụ trong đó có mòn đặc trưng cho phương pháp phay hợp kim titan tốc độ cao.
V. Kết Luận Hướng Nghiên Cứu Chi Phí Năng Lượng 55 ký tự
Nghiên cứu chi phí năng lượng và độ nhám bề mặt khi phay mặt phẳng bằng dao phay đĩa là lĩnh vực quan trọng và đầy tiềm năng. Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào phát triển các phương pháp gia công bền vững, tiết kiệm năng lượng và đảm bảo chất lượng bề mặt cao. Từ những kết quả nghiên cứu thu được tác giả đã khuyến cáo áp dụng phương pháp phay độ cao tốc để tăng năng suất và chất lượng sản phẩm khi gia công các chi tiết làm từ hợp kim titan trên các máy phay có độ cứng vững cao.
5.1. Phát Triển Phương Pháp Phay Bền Vững Tiết Kiệm
Hướng nghiên cứu chính là phát triển các phương pháp phay tiết kiệm năng lượng, giảm thiểu tác động môi trường và sử dụng hiệu quả tài nguyên. Điều này đòi hỏi sự kết hợp giữa công nghệ tiên tiến và quản lý sản xuất thông minh. Trong công trình [25], tác giả Ruđina.A đã nghiên cứu nâng cao hiệu quả gia công bề mặt của các chi tiết máy nhờ chọn thông số kỹ thuật của quá c 12 trình cắt hợp lý.
5.2. Ứng Dụng Công Nghiệp 4.0 Trong Quá Trình Phay CNC
Ứng dụng Công nghiệp 4.0 (IoT, dữ liệu lớn, học máy) trong quá trình phay CNC giúp giám sát, điều khiển và tối ưu hóa quá trình gia công theo thời gian thực. Điều này mang lại hiệu quả cao về năng suất, chất lượng và hiệu quả năng lượng. Đã xây dựng được mô hình toán học để xác định chế độ cắt hợp lý khi phay ở tốc độ cao nhằm mục tiêu nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
