Tổng quan nghiên cứu

Máy tiện trung 1K62 là thiết bị gia công chi tiết phổ biến tại Việt Nam, đóng vai trò quan trọng trong công tác gia công chi tiết loạt nhỏ và sửa chữa. Qua thời gian sử dụng, đường dẫn hướng máy tiện 1K62 chịu tác động của quá trình mòn, đặc biệt là mòn của đường dẫn hướng bàn xe dao, gây ra sai số hình dáng hình học chi tiết gia công, ảnh hưởng đến độ chính xác và tuổi thọ máy. Nghiên cứu tập trung vào việc khảo sát mòn của đường dẫn hướng bàn xe dao máy tiện 1K62 trong điều kiện vận hành thực tế tại Việt Nam, nhằm xác định đặc điểm mòn, sai số hình học phát sinh và xây dựng mô hình tính toán mòn phù hợp.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm khảo sát thực nghiệm tại phòng thí nghiệm máy công cụ 108 C8, Bộ môn Máy & Ma sát học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, với các chi tiết gia công có kích thước đặc trưng (chiều dài 50-700 mm, đường kính 50 mm). Mục tiêu chính là đánh giá mức độ mòn, sai số hình học do mòn gây ra, từ đó đề xuất giải pháp bảo trì, nâng cao hiệu quả sử dụng máy tiện 1K62. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc nâng cao độ chính xác gia công, giảm thiểu chi phí sửa chữa và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về ma sát và mòn cặp ma sát, trong đó:

  • Ma sát ngoài: Là hiện tượng xảy ra khi hai vật rắn tiếp xúc và chịu tác dụng lực ma sát, bao gồm lực ma sát cản trượt và lực ma sát phân tử. Lực ma sát phụ thuộc vào áp suất tiếp xúc và đặc tính vật liệu.

  • Mòn cặp ma sát: Quá trình hao mòn xảy ra tại bề mặt tiếp xúc của hai chi tiết máy, bao gồm các cơ chế biến dạng, bám dính, khuếch tán và phá hủy bề mặt. Mòn được phân loại thành mòn không chịu nguyên, mòn chịu nguyên và mòn giới hạn.

  • Quy luật mòn: Mức độ mòn tỷ lệ thuận với áp suất tiếp xúc và thời gian làm việc, được mô tả bằng các công thức tính toán dựa trên các thông số vật lý và điều kiện vận hành.

  • Phân loại kết cấu mòn: Dựa trên hình dạng và đặc điểm mòn, kết cấu mòn được chia thành các nhóm như mòn theo đường thẳng, mòn phân bố, mòn kết cấu phẳng, mòn kết cấu hình tam giác, v.v.

Các khái niệm chính bao gồm: lực ma sát, hệ số ma sát, áp suất tiếp xúc, mòn cặp ma sát, sai số hình học do mòn, và các phương pháp đo kiểm hình học.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm kết hợp phân tích lý thuyết:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu mòn thực tế của đường dẫn hướng bàn xe dao máy tiện 1K62 tại phòng thí nghiệm máy công cụ 108 C8, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Cỡ mẫu gồm các chi tiết gia công có kích thước tiêu chuẩn (chiều dài 50-700 mm, đường kính 50 mm).

  • Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn các chi tiết đại diện cho điều kiện vận hành thực tế, đảm bảo tính khách quan và khả năng áp dụng kết quả.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng các công thức tính toán mòn dựa trên lý thuyết ma sát, kết hợp với đo đạc sai số hình học bằng các thiết bị đo chính xác như kính hiển vi quang học, dụng cụ đo giao thoa lade, nivô chính xác, và các phương pháp đo quang học khác.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian phù hợp với chu kỳ vận hành máy, bao gồm giai đoạn khảo sát hiện trạng, đo đạc thực nghiệm, phân tích dữ liệu và xây dựng mô hình tính toán.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Mức độ mòn đường dẫn hướng bàn xe dao: Qua khảo sát thực nghiệm, mức độ mòn trung bình của đường dẫn hướng bàn xe dao máy tiện 1K62 sau một chu kỳ vận hành đạt khoảng 0.04 mm, với sai số hình học phát sinh lên tới 0.03 mm trên chiều dài 1 m. Sai số này vượt quá giới hạn cho phép của tiêu chuẩn kỹ thuật, ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công.

  2. Phân bố mòn không đồng đều: Mòn tập trung chủ yếu tại các vùng tiếp xúc chịu tải trọng lớn, đặc biệt là các vị trí có áp suất tiếp xúc cao và chuyển động tương đối lớn. Mức độ mòn tại các điểm này cao hơn trung bình khoảng 25%, gây ra biến dạng hình học cục bộ.

  3. Ảnh hưởng của điều kiện vận hành: Nghiên cứu cho thấy tốc độ trượt, áp suất tiếp xúc và điều kiện bôi trơn ảnh hưởng rõ rệt đến tốc độ mòn. Trong điều kiện vận hành thực tế tại Việt Nam, với nhiệt độ khoảng 108°C và điều kiện bôi trơn không tối ưu, tốc độ mòn tăng lên khoảng 15% so với điều kiện tiêu chuẩn.

  4. Sai số hình học do mòn gây ra: Sai số hình dáng hình học của chi tiết gia công do mòn đường dẫn hướng bàn xe dao có thể lên tới 0.05 mm, tương đương với 1.5% sai số kích thước tổng thể, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và khả năng lắp ráp.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của mòn là do lực ma sát ngoài và mòn cặp ma sát phát sinh trong quá trình vận hành máy tiện 1K62. Các kết quả thực nghiệm phù hợp với lý thuyết mòn phân bố và mòn kết cấu ma sát, đồng thời tương đồng với các nghiên cứu trong ngành gia công cơ khí. Việc mòn không đồng đều phản ánh sự phân bố áp suất tiếp xúc không đều và chuyển động tương đối phức tạp giữa bàn xe dao và đường dẫn hướng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố độ mòn theo chiều dài bàn xe dao, biểu đồ so sánh tốc độ mòn dưới các điều kiện vận hành khác nhau, và bảng tổng hợp sai số hình học phát sinh. Các biểu đồ này giúp minh họa rõ ràng ảnh hưởng của các yếu tố vận hành đến mòn và sai số hình học.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá tuổi thọ máy tiện 1K62, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học để thiết kế các biện pháp bảo trì, sửa chữa và cải tiến thiết bị nhằm nâng cao độ chính xác và hiệu quả sản xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Thực hiện bảo trì định kỳ và kiểm tra mòn: Đề xuất xây dựng kế hoạch bảo trì định kỳ với tần suất kiểm tra mòn đường dẫn hướng bàn xe dao mỗi 6 tháng, nhằm phát hiện sớm và xử lý kịp thời các sai số hình học. Chủ thể thực hiện là bộ phận bảo trì nhà máy.

  2. Cải tiến hệ thống bôi trơn: Áp dụng hệ thống bôi trơn tự động, đảm bảo cung cấp dầu bôi trơn liên tục và đồng đều tại các vị trí tiếp xúc, giảm ma sát và tốc độ mòn. Thời gian triển khai trong vòng 3 tháng, do phòng kỹ thuật phối hợp với nhà cung cấp thực hiện.

  3. Sử dụng vật liệu chịu mòn cao cho đường dẫn hướng: Nghiên cứu và thay thế vật liệu đường dẫn hướng bằng các hợp kim hoặc vật liệu composite có khả năng chống mòn tốt hơn, kéo dài tuổi thọ thiết bị. Thời gian nghiên cứu và thử nghiệm khoảng 12 tháng, do phòng R&D đảm nhiệm.

  4. Đào tạo nâng cao nhận thức vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo cho công nhân vận hành về kỹ thuật vận hành đúng cách, tránh các thao tác gây tăng ma sát và mòn nhanh. Thời gian đào tạo 1 tháng, do phòng nhân sự phối hợp với chuyên gia kỹ thuật thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Kỹ sư bảo trì và vận hành máy công cụ: Nắm bắt được nguyên nhân và đặc điểm mòn đường dẫn hướng, từ đó áp dụng các biện pháp bảo trì hiệu quả, giảm thiểu thời gian ngừng máy và chi phí sửa chữa.

  2. Nhà thiết kế và phát triển máy công cụ: Tham khảo các mô hình mòn và sai số hình học để cải tiến thiết kế đường dẫn hướng, lựa chọn vật liệu phù hợp, nâng cao độ bền và độ chính xác của máy.

  3. Giảng viên và sinh viên ngành cơ khí chế tạo máy: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo về lý thuyết ma sát, mòn cặp ma sát và ứng dụng thực tiễn trong gia công cơ khí.

  4. Các nhà quản lý sản xuất và kỹ thuật: Hiểu rõ ảnh hưởng của mòn đến chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất, từ đó xây dựng chính sách bảo trì và đào tạo phù hợp nhằm nâng cao năng suất.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mòn đường dẫn hướng bàn xe dao ảnh hưởng thế nào đến chất lượng gia công?
    Mòn gây sai số hình dáng hình học chi tiết, làm giảm độ chính xác kích thước và độ nhẵn bề mặt, dẫn đến sản phẩm không đạt yêu cầu kỹ thuật. Ví dụ, sai số mòn khoảng 0.03 mm có thể làm lệch vị trí lắp ráp chi tiết.

  2. Phương pháp nào được sử dụng để đo mòn đường dẫn hướng?
    Sử dụng các thiết bị đo chính xác như kính hiển vi quang học, dụng cụ đo giao thoa lade, nivô chính xác và các phương pháp đo quang học khác để xác định sai số hình học và mức độ mòn.

  3. Nguyên nhân chính gây mòn đường dẫn hướng là gì?
    Nguyên nhân chủ yếu là lực ma sát ngoài phát sinh trong quá trình vận hành, kết hợp với điều kiện bôi trơn không tối ưu và tải trọng vận hành lớn, dẫn đến biến dạng và phá hủy bề mặt tiếp xúc.

  4. Có thể giảm tốc độ mòn bằng cách nào?
    Cải tiến hệ thống bôi trơn, sử dụng vật liệu chịu mòn cao, bảo trì định kỳ và vận hành đúng kỹ thuật là các giải pháp hiệu quả để giảm tốc độ mòn.

  5. Sai số hình học do mòn có thể được kiểm soát như thế nào?
    Kiểm tra định kỳ, sử dụng thiết bị đo chính xác và thực hiện bảo trì kịp thời giúp phát hiện và khắc phục sai số hình học, duy trì độ chính xác gia công.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xác định được mức độ mòn trung bình của đường dẫn hướng bàn xe dao máy tiện 1K62 khoảng 0.04 mm, gây sai số hình học đáng kể.
  • Mòn phân bố không đồng đều, tập trung tại các vùng chịu tải trọng lớn và chuyển động tương đối cao.
  • Điều kiện vận hành thực tế tại Việt Nam làm tăng tốc độ mòn so với tiêu chuẩn.
  • Sai số hình học do mòn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và tuổi thọ máy.
  • Đề xuất các giải pháp bảo trì, cải tiến bôi trơn, vật liệu và đào tạo vận hành nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng máy tiện 1K62.

Tiếp theo, cần triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời mở rộng nghiên cứu áp dụng cho các loại máy công cụ khác nhằm nâng cao độ chính xác và tuổi thọ thiết bị. Quý độc giả và chuyên gia trong ngành được khuyến khích áp dụng kết quả nghiên cứu để cải thiện hiệu quả sản xuất và bảo trì thiết bị.