Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố chế độ cắt đến chất lượng gia công trên máy bào B365

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:103

Thêm vào BST

Báo xấu

36
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của luận văn nhằm xác định mức độ và qui luật ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất lượng gia công trên máy bào ngang mã hiệu B365. Từ cơ sở đó xác lập chế độ cắt tối ưu góp phần xây dựng ngân hàng dữ liệu đảm bảo sử dụng kỹ thuật hiệu quả nhất cho các máy bào. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố chế độ cắt đến chất lượng gia công trên máy bào B365

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ----------***--------- MA CÔNG QUÝ ĐÔN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN CHẤT LƯỢNG GIA CÔNG TRÊN MÁY BÀO B365 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội - 2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ---------***--------- MA CÔNG QUÝ ĐÔN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN CHẤT LƯỢNG GIA CÔNG TRÊN MÁY BÀO B365 Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp Mã Số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. Hoàng Việt Hà Nội - 2011
i Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả Ma Công Quý Đôn
ii Lời cảm ơn Xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học, các cơ quan đã nhiệt tình giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn khoa học này. Trước hết xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Hoàng Việt với những ý kiến đóng góp quan trọng và chỉ dẫn khoa học quý giá trong quá trình thực hiện công trình nghiên cứu. Tôi trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu cùng cán bộ giáo viên, công nhân viên chức Trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành nhiệm vụ; Chân thành cảm ơn lãnh đạo trường Cao đẳng Cơ điện và NN nam Bộ, Khoa khoa học cơ bản, Khoa Cơ khí chế tạo, Bộ môn gia công kim loại đã tạo điều kiện về thời gian cũng như về cơ sở vật chất cho chúng tôi trong quá trình học tập cũng như trong quá trình thực hiện đề tài luận văn. Tôi trân trọng cảm ơn Trung tâm thực nghiệm khoa Cơ điện và công trình Trường Đại học Lâm nghiệp, Xưởng gia công cơ khí- Nhà máy Z119, cùng các đồng nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thiện các kết quả luận văn. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 9 năm 2011 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Ma Công Quý Đôn
iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các ký hiệu sử dụng trong luận văn vii Danh mục các bảng viii Danh mục các hình vẽ, đồ thị ix Đặt vấn đề 1 Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 3 1.1. Tình hình nghiên cứu gia công cắt gọt bằng phương pháp 3 bào và máy bào trên thế giới 1.2. Công nghệ và thiết bị gia công bào trong sản xuất ở Việt 7 Nam 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu 11 Chương 2. Mục tiêu, đối tượng, phạm vi, nội dung và phương 12 pháp nghiên cứu 2.1. Mu ̣c tiêu nghiên cứu 12 2.2. Đố i tươ ̣ng, pha ̣m vi nghiên cứu 12 2.3. Nội dung/ nhiệm vụ nghiên cứu 13 2.4. Phương pháp nghiên cứu 13 2.4.1. Các phương pháp nghiên cứu chung 13 2.4.2. Nội dung và phương pháp luận nghiên cứu thực nhiệm 14 2.4.2.1. Thí nghiệm thăm dò 14
iv 2.4.2.2. Thực nghiệm đơn yếu tố 17 2.4.2.3. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố 21 Chương 3. Cơ sở lý luâ ̣n của vấ n đề nghiên cứu 30 3.1. Khả năng công nghệ và các thông số kỹ thuật của máy bào 30 ngang B365 3.2. Động học và động lực học quá trình cắt 31 3.2.1. Động học của quá trình cắt 31 3.2.1.1. Hình dạng và các góc của dao 31 3.2.1.2. Các chuyển động của quá trình cắt 34 3.2.1.3 Các thông số chế độ cắt, tiết diện lớp kim loại bị cắt 34 3.2.2. Động lực học của quá trình cắt 35 3.3. Chất lượng gia công 38 3.3.1. Chất lượng bề mặt gia công 38 3.3.2. Độ nhám bề mặt gia công 40 3.3.3. Các chỉ tiêu đánh giá độ nhám bề mặt gia công 41 3.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công 43 3.3.5. Độ chính xác gia công 46 3.3.5.1. Luận đề chung 46 3.3.5.2. Tính chất của sai số gia công 48 3.3.6. Ảnh hưởng của các thông số chế độ cắt đến biến dạng đàn 49 hồi của hệ thống công nghệ và độ chính xác gia công 3.3.7. Ảnh hưởng của các thông số chế độ cắt đến biến dạng nhiệt 50 của dao cắt và độ chính xác gia công 3.3.8. Ảnh hưởng của các thông số chế độ cắt đến biến dạng nhiệt 51 của chi tiết và độ chính xác gia công
v 3.3.9. Ảnh hưởng của các thông số chế độ cắt đến rung động 52 trong quá trình cắt và độ chính xác gia công Chương 4. Kế t quả nghiên cứu thư ̣c nghiêm ̣ 54 4.1. Mục tiêu thực nghiệm và các tham số điều khiển 54 4.1.1. Mục tiêu thực nghiệm 54 4.1.2. Các tham số điều khiển và khoảng giới hạn của chúng 54 4.2. Thiết bị đo và phương pháp đo 55 4.3. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố 55 4.3.1. Xét đại lượng nghiên cứu là độ nhám bề mặt Ra. 55 4.3.2. Xét đại lượng nghiên cứu là sai số gia công Δhm. 57 4.4. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố 59 4.4.1. Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt và sai 59 số gia công 4.4.2. Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt và 64 sai số gia công 4.4.3. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt tới độ nhám bề mặt và sai số 68 gia công 4.4.3. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt tới độ nhám bề mặt và sai số 68 gia công 4.5. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố 74 4.5.1. Vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các yếu tố ảnh 74 hưởng 4.5.2. Thành lập ma trận thí nghiệm 74 4.5.3. Tiến hành thí nghiệm theo ma trận Harley với số lần lặp lại 75 của mỗi thí nghiệm m = 3
vi 4.5.4. Xác định mô hình toán của hàm độ nhám bề mặt Ra 75 4.5.5. Xác định mô hình toán của hàm sai số gia công Δsm 77 4.5.6. Chuyển phương trình hồi quy của các hàm mục tiêu về 79 dạng thực 4.5.7. Xác định giá trị tối ưu của các thông số V, S và t 80 4.5.8.Gia công chi tiết với các thông số tối ưu V, S,t 82 Kết luận và kiến nghị 84 I. Kết luận 84 II. Kiến nghị 85 Tài liệu tham khảo 87 Phụ lục 91
vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Ký hiệu Tên gọi Đơn vị V Vâ ̣n tố c cắ t m/phút S Lượng chạy dao mm/ht.kép t Chiều sâu cắt mm xmax Trị số thu thập lớn nhất của đố i tươ ̣ng đo xmin Trị số thu thập nhỏ nhất của đố i tươ ̣ng đo x Sai số trung bình mẫu Ex Đô ̣ nho ̣n phân bố Y Giá trị trung bình của đại lượng nghiên cứu h chiều cao chi tiế t gia công mm k Số hành trình kép trên một phút a Chiều dày cắt mm b Chiều rộng cắt mm f Diện tích lớp cắt mm2 L Chiều dài hành trình dao mm m Tỉ số vận tốc làm việc/ chạy không P Lực cắ t tổ ng hơ ̣p KG Px Lực chiều trục hay lực chạy dao KG Py Thành phần này gọi là lực hướng kính KG Pz Thành phần này gọi là lực tiếp tuyến, lực cắt KG chính r Bán kính cong của lưỡi dao Ra Sai lệch profin trung bình cộng m Rz Sai lệch profin theo mười điểm m δ Góc cắt của lưỡi dao α Mức ý nghĩa Δhm Sai số kích thước chiều cao chi tiế t gia công nct Dung lươ ̣ng mẫu cầ n thiế t  Y Giá tri ̣trung hình S Sai số tiêu chuẩ n Ex S 2max Phương sai lớn nhấ t trong thí nghiê ̣m
viii S 2u Phương sai của thí nghiê ̣m thứ u S 2y Phương sai do sự thay đổ i thông số đầ u vào S e2 Phương sai ngẫu nhiên do thực nghiê ̣m gây ra K* số hệ số hồi quy có nghĩa
ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang Bảng 2.1 Mã hoá của các yếu tố ảnh hưởng 23 Bảng 2.2 Ma trận thí nghiệm Hartley 23 Bảng 4.1 Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm của Ra 56 Bảng 4.2 Các đặc trưng của phân bố thực nghiệm 56 Bảng 4.3 Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm của Δhm 57 Bảng 4.4 Các đặc trưng của phân bố thực nghiệm 58 Bảng 4.5 Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của vận tốc cắt 59 tới độ nhám bề mặt Ra và sai số gia công Δhm Bảng 4.6 Tổng hợp các giá trị tính toán của hàm độ nhám bề mặt 60 khi vận tốc cắt thay đổi Bảng 4.7 Tổng hợp các giá trị tính toán của hàm sai số gia công khi 62 vận tốc cắt thay đổi Bảng 4.8 Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của lượng chạy 64 dao đến độ nhám bề mặt Ra và sai số gia công Δhm Bảng 4.9 Tổng hợp các giá trị tính toán của hàm độ nhám bề mặt 65 khi lượng chạy dao thay đổi Bảng 4.10 Tổng hợp các giá trị tính toán của hàm sai số gia công 67 khi lượng chạy dao thay đổi Bảng 4.11 Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của chiều sâu cắt 69 tới độ nhám bề mặt Ra và sai số gia công Δhm Bảng 4.12 Tổng hợp các giá trị tính toán của hàm độ nhám bề mặt 70 khi chiều sâu cắt thay đổi Bảng 4.13 Tổng hợp các giá trị tính toán của hàm sai số gia công 72
x khi chiều sâu cắt thay đổi Bảng 4.14 Mã hoá của các thông số đầu vào 74 Bảng 4.15 Ma trận thí nghiệm Hartley 74 Bảng 4.16 Tổng hợp các giá trị xử lý được của hàm độ nhám bề mặt 75 Ra Bảng 4.17 Tổng hợp các giá trị xử lý được của hàm sai số gia công 78 Δhm
xi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ TT Tên hình Trang Hình 3.1 Máy bào B365 ta ̣i trường Cao đẳ ng Cơ điêṇ và Nông 30 nghiê ̣p Nam Bô ̣ Hình 3.2 Hình dạng dao bào và các mặt phẳng toạ độ của dao cắt 31 Hình 3.3 Các góc của dao trong tiết diện ngang XX và tiết diện 33 dọc YY Hình 3.4 Hướng chuyển động của dao và chi tiết khi bào 34 Hình 3.5 Các dạng bề mặt gia công 39 Hình 3.6 Độ nhám bề mặt 40 Hình 4.1 Đồ thị ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt 61 Hình 4.2 Đồ thị ảnh hưởng của vận tốc cắt đến sai số gia công 63 Hình 4.3 Đồ thị ảnh hưởng của lượng chạy dao S đến độ nhám bề 66 mặt Ra Hình 4.4 Đồ thị ảnh hưởng của lượng chạy dao S đến sai số gia 68 công Δhm Hình 4.5 Đồ thị ảnh hưởng của chiều sâu cắt t cắt đến độ nhám bề 71 mặt Ra Hình 4.6 Đồ thị ảnh hưởng của chiều sâu cắt t cắt đến sai số gia 72 công Δhm
ĐẶT VẤN ĐỀ Trong sự nghiệp Công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước lĩnh vực cơ khí chế tạo, lắp đặt, sửa chữa máy và thiết bị cho các loại hình công nghệ sản xuất đóng vai trò hết sức quan trọng. Phạm vi sử dụng sản phẩm của ngành chế tạo máy rất rộng rãi. Từ con tầu vũ trụ cho đến giày, dép và quần áo - tất cả những sản phẩm này đều được chế tạo ra nhờ các máy và thiết bị khác nhau. Với xu thế toàn cầu hoá, để nâng cao sức cạnh tranh trong quá trình hội nhập chúng ta cần phát triển sản xuất theo hướng tối giảm chi phí gia công trên cơ sở đảm bảo và nâng cao chất lượng sản phẩm. Tối ưu hoá quá trình sản xuất là một công cụ hữu hiệu để đạt được mục tiêu đó. Tuy nhiên tối ưu hoá toàn bộ quá trình sản xuất nói chung, trong chế tạo cơ khí nói riêng là một bài toán lớn và chỉ có thể giải quyết được sau khi đã thực hiện được nhiệm vụ tối ưu hoá các nguyên công của quá trình gia công. Nghiên cứu tối ưu hoá nguyên công chẳng những nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của từng nguyên công mà còn tạo ra các dữ liệu quan trọng phục vụ việc tự động hoá quá trình chuẩn bị công nghệ, rút ngắn thời gian và khối lượng lao động khi chuẩn bị sản xuất, đồng thời còn tạo ra các điều kiện cơ bản cho việc điều khiển nguyên công tiến tới tự động hoá quá trình sản xuất. Khi tố i ưu hoá các chế đô ̣ của các quá trình công nghê ̣, cũng như các chế đô ̣ làm viê ̣c của máy gia công sẽ diễn ra viêc̣ giải nhiề u bài toán. Một trong những vấn đề mấu chốt cần phải giải quyết để nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá trình gia công chế tạo cơ khí là phải xác định được chế độ cắt tối ưu cho từng nguyên công khác nhau trong từng điều kiện sản xuất cụ thể. Máy bào B365 là một trong những thiết bị chủ đạo phục vụ đào tạo và sản xuất tại Trường Cao đẳng Cơ điện và NN Nam Bộ, máy với tính năng gia công các mặt phẳng, các mặt định hình cho các chi tiết máy,… Tuy nhiên quá 1
trình gia công sản xuất các chi tiết, sản phẩm cơ khí và chuyển giao công nghệ ở các cơ sở còn có nhiều bất cập như chất lượng, năng suất thấp, giá thành cao làm hạn chế tính cạnh tranh của sản phẩm, gây không ít khó khăn trong khâu tiêu thụ. Có nhiều nguyên nhân làm cho chi phí sản xuất cao, chất lượng sản phẩm thấp nhưng trong đó có nguyên nhân chính là chưa có nghiên cứu tạo lập cơ sở khoa học xác định ảnh hưởng của các yếu tố đến chất lượng gia công, chưa đề cập đến mô hình toán học bài toán tối ưu hoá qúa trình và nghiên cứu sử dụng hiệu quả thiết bị trong điều kiện gia công vật liệu, sản phẩm cụ thể. Hơn nữa, công nghệ sản xuất không ngừng phát triển và đổi mới. Nhiều vấn đề từ thực tiễn sản xuất trong nước đang đặt ra: Với qui mô sản xuất vừa và nhỏ loại hình thiết bị nào là phù hợp? Hầu hết các thiết bị được nhập từ nước ngoài, thiếu nhiều tài liệu sử dụng, vậy để có được năng suất, chất lượng và giá thành sản phẩm gia công tối ưu cần giải quyết nhiệm vụ cụ thể nào? Trong điều kiện sản xuất cụ thể vấn đề cấp thiết đặt ra là phải nghiên cứu sử dụng hiệu quả nhất các tính năng kỹ thuật các máy và thiết bị công nghệ, xác lập chế độ gia công tối ưu, đảm bảo yêu cầu chất lượng sản phẩm, tối giảm chi phí điện năng, nguyên vật liệu, tạo cơ sở tối ưu hoá khâu sản xuất và tối ưu hoá toàn bộ quá trình thi công. Xuất phát từ những yêu cầu thực tiễn nêu trên, được sự đồng ý của Hội đồng Khoa học - Công nghệ cơ sở đào tạo SĐH trường ĐHLN, chúng tôi tiến hành thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố chế độ cắt đến chất lượng gia công trên máy bào B365 ”. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là tài liệu cần thiết cho tính toán thiết kế, cải tiến và sử dụng hiệu quả các thiết bị phục vụ đào tạo cán bộ kỹ thuật và thực tiễn sản xuất, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất. 2
Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình nghiên cứu gia công cắt gọt bằng phương pháp bào và máy bào trên thế giới Bào là phương pháp gia công cắt gọt vật liệu có tính vạn năng cao, chuyển động cắt đơn giản. Theo nguyên liệu và sản phẩm được gia công có thể phân ra gia công kim loại và gia công vật liệu phi kim loại. Gia công vật liệu bằng phương pháp bào trên các máy được sử dụng từ thế kỷ 15. Vào những năm 20 của thế kỷ 19 được dùng rộng rãi ở các nước công nghiệp phát triển. Từ đó đến nay, trải qua một thời kỳ dài phát triển, phương pháp gia công bằng bào - một trong những quá trình chế tạo sản phẩm thông dụng nhất của ngành chế ta ̣o máy đã thu hút sự chú ý của nhiều học giả. Với đối tượng gia công là kim loại, khoa học cắt gọt kim loại đã hình thành và phát triển. Lý thuyết cắt gọt kim loa ̣i đi sâu nghiên cứu về qúa 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 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.A. Arsinop, giáo sư G.C. Andrev, V.F. Bobrov, C.H. Philonenko, Iacố p Bachisep, Paven Dakhaba, Lép Sôbakin, các nhà bác ho ̣c Mỹ như Boston O.W., Ernst H., Merchant M.E.,… Nhiều công trình đi sâu nghiên cứu cắt gọt chuyên dùng như: bào, phay, tiện của G.C. Andrev, A.V. Rudnev, V.F. Bobrov; cơ sở lý thuyết mài nhẵn của E. H. 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 3
và những 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. 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 [15, 30, 33, 42, 47]. 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.P. Semko, E.M.Trent; Granôpxki (Nga);V. Gazda (Tiệp Khắc (cũ); P. Korecky (Pháp); J. Shinozuka (Nhật); Bhattacharya A. (Ấn Độ)... với những kết luận quan trọng về các sơ đồ cắt động học, sự tạo phoi, các yếu tố ảnh hưởng tới lực cắt. 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.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. 4
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. A. Time xác định cho các trường hợp cắt đơn giản bằng phương pháp thực nghiệm [17, 22, 41]. Năm 1933, giáo sư tiến sĩ M. A. 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, 41]. Tỷ suất lực cắt và theo đó tính toán lực cắt, công suất cắt, công suất đẩy khi phay gỗ đã được giáo sư tiến sĩ A. L. Bersatski xác định bằng công thức thực nghiệm. [17, 41, 44]. 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. GS. TS. B.M.Buglai đã nghiên cứu độ nhẵn phần lớn các dạng gia công gỗ mà phay, bào được quan tâm nhiều nhất. Nguyên lý cấu tạo, tính năng công nghệ của các máy công cụ, máy cắt kim loại nói chung, các máy bào nói riêng đã đươ ̣c các nhà khoa ho ̣c nghiên cứu từ khá sớm. Các máy bào đầu tiên xuất hiện vào thế kỷ 15. Vào những năm 20 của thế kỷ 19 các máy bắt đầu được sản xuất công nghiệp hàng loạt. Thời kỳ này, khi mà nghành chế tạo máy còn ở trình độ thấp, các máy gia công có đặc trưng cơ bản là không lớn về công suất và năng suất, độ cứng vững thấp và chất lượng gia công không cao. Nhiều kiểu loại máy bào được thiết kế, chế tạo như máy bào ngang, máy bào giường, máy bào vạn năng, máy bào chuyên môn hoá và chuyên 5
dùng v.v… Cùng với sự phát triển của công nghệ bào, dao bào ngày càng được cải tiến và hoàn thiện với nhiều kiểu loại khác nhau. Nhiều hãng trên thế giới như PLL (Pittler Ludnig Low -Đức), Tập đoàn LMT (Leitz metalworking technology), RSK (Anh) đã nổi tiếng với những máy và công cụ cắt hiện đại…. 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.I.Granovski, A.M. Danielian; A.S. Kondratiev [20, 46, 48]. Nghiên cứu về máy và thiết bị cắt kim loại và các vật liệu phi kim loa ̣i khác, các nhà khoa học Spirindonov A.A, Fedorov V.B., Molchanov G.I., Aliabiev V.I., F.M. Manjốt, N. V. Makovski,… [15,17, 31, 37, 44] 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. Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản xuất gia công kim loại, vật liệu phi kim loại phục vụ sản xuất đã được các nước phát triển trên thế giới như Nga, Mỹ, Đức, Pháp, Nhâ ̣t, Thuỵ Điển, Úc…nghiên cứu sâu rộng, với các máy bào CNC, các trung tâm gia công và dây chuyền sản xuất hiện đại [6, 28, 46, 47] . 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 6
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.C. Rudnik, E.I. Pheldstein, G. Spur, W. Koenig, F. Klocke, … tập trung nghiên cứu và phát triể n rô ̣ng với nhiều công trình nổi tiếng về tối ưu hoá các quá trình gia công cắt gọt [1, 40]. 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. Tối ưu hoá quá trình cắt gọt được nghiên cứu và phát triển rất mạnh ở các nước công nghiệp tiên tiến như Đức, Mỹ, Nhật, Nga, Pháp, Thuỵ Sĩ, Pháp,..Ở những nước này song song với việc nghiên cứu tối ưu hoá chế độ cắt người ta tiến hành xây dựng ngân hàng dữ liệu về chế độ gia công cơ để tạo lập cơ sở cho việc tự động hoá chuẩn bị công nghệ. Điển hình về lĩnh vực này có các công trình nghiên cứu của C.C. Rudnik, F. Lierath, W. Koenig, K. Essen, và trong gia công gỗ có A.A.Pizurin, M.S.Rozenblit ....[ 1, 34, 41, 45]. 1.2. Công nghệ và thiết bị gia công bào trong sản xuất ở Việt Nam Theo số liệu thống kê, số lươ ̣ng cơ sở cơ khí có khoảng 53.000 cơ sở và số lươ ̣ng công nhân tham gia trực tiế p khoảng 500.000 lao đô ̣ng chiế m khoảng 12% lao đô ̣ng công nghiêp̣ của cả nước, góp phần đáng kể trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Với vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, ngành công nghiệp cơ khí ở nước ta đã được Đảng và Nhà nước luôn quan tâm, ưu tiên phát triển, đã có nhiều nhà máy cơ khí lớn được xây dựng, có nhiều trung tâm đào tạo, nghiên cứu ra đời. 7