a, không sao chép của bất kỳ nguồn nào

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là hoàn toàn do bản

thân tự nghiên cứu, không sao chép của bất kỳ ai hay nguồn nào (trừ những điểm

được trích dẫn).

Các kết quả tính toán (trừ những điểm được trích dẫn) đều được thực hiện

nghiêm túc, trung thực, không chỉnh sửa, không sao chép của bất kỳ nguồn nào.

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 9 năm 2019

Tác giả luận án

Lê Xuân Hưng

ii

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin được bày tỏ lòng biết

ơn chân thành tới tập thể người hướng dẫn khoa học là những người thầy đã dành

nhiều thời gian hướng dẫn, tận tình chỉ bảo tôi trong suốt quá trình nghiên cứu.

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo, Khoa Cơ khí của

Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện

giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận án.

Để có được những kết quả như ngày hôm nay, tôi xin trân trọng cảm ơn sự

giúp đỡ nhiệt tình của cán bộ, công nhân của Doanh nghiệp tư nhân Cơ khí chính

xác Thái Hà và Công ty cổ phần Phụ tùng máy số 1 đã giúp đỡ tôi hoàn thành các

công việc liên quan đến thí nghiệm, thực nghiệm và đo đạc.

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp

những người luôn bên cạnh tôi, đã động viên, chia sẻ, giúp đỡ tôi trong suốt quá

trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành Luận án.

Tác giả luận án

Lê Xuân Hưng

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i

LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT ................................................... vi

DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ x

DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................... xiii

PHẦN MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1

Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................... 1

Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................ 3

Mục đích nghiên cứu ......................................................................................... 3

Phạm vi nghiên cứu ………………………………………………………… 3

Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 3

Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 3

Những đóng góp mới ......................................................................................... 4

Cấu trúc của luận án ........................................................................................... 4

Ý nghĩa của đề tài .............................................................................................. 4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÀI LỖ .............................................................. 5

1.1. Giới thiệu về mài lỗ. ........................................................................................ 5

1.1.1. Các sơ đồ mài lỗ ...................................................................................... 5

1.1.2. Trục mang đá của đá mài lỗ ..................................................................... 6

1.1.3. Vị trí và vai trò của nguyên công mài lỗ trong quy trình công nghệ ....... 8

1.2. Các đặc điểm của quá trình mài lỗ .................................................................. 9

1.2.1. Chiều dài cung tiếp xúc lk ........................................................................ 9

1.2.2. Chiều dày lớp cắt khi mài az .................................................................. 10

1.2.3. Đường kính tương đương của đá mài .................................................... 11

1.2.4. Quá trình tách phoi của hạt mài ............................................................. 11

1.2.5. Năng suất bóc tách của quá trình mài .................................................... 13

1.2.6. Lực trong quá trình mài ......................................................................... 14

1.3. Mòn đá và tuổi bền của đá mài ..................................................................... 16

1.3.1. Mòn đá mài ............................................................................................ 16

1.3.2. Tuổi bền của đá ...................................................................................... 18

iv

1.3.3. Chất lượng bề mặt sau mài. ................................................................... 20

1.3.4. Topography của đá mài ......................................................................... 22

1.4. Tổng quan các nghiên cứu về mài lỗ ............................................................ 23

1.4.1. Ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội (BTLN) đến quá trình mài lỗ. ....... 24

1.4.2. Ảnh hưởng của chế độ sửa đá đến quá trình mài lỗ. ............................. 29

1.4.3. Ảnh hưởng của chế độ cắt và đá mài đến quá trình mài lỗ. .................. 33

1.4.4. Các mô hình tính toán chi phí trong gia công mài ................................. 37

1.5. Kết luận chương 1 ......................................................................................... 41

Nhận xét ........................................................................................................... 41

Định hướng vấn đề nghiên cứu. ....................................................................... 41

CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUÁ TRÌNH MÀI LỖ VÀ

XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM ........................................................... 43

2.1. Mô hình nâng cao hiệu quả quá trình mài lỗ ................................................. 43

2.1.1. Sơ đồ và cơ sở của nghiên cứu nâng cao hiệu quả quá trình mài lỗ ...... 43

2.1.2. Chọn thông số đầu vào .......................................................................... 44

2.1.3. Các tham số điều khiển được ................................................................. 45

2.1.4. Các tham số nhiễu .................................................................................. 45

2.1.5. Các thông số đầu ra ................................................................................ 45

2.1.6. Các giải pháp nâng cao hiệu quả quá trình mài lỗ ................................. 46

2.2. Hệ thống thí nghiệm ...................................................................................... 47

2.3. Kết luận chương 2 ......................................................................................... 50

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG

CỦA CHẾ ĐỘ BÔI TRƠN – LÀM NGUỘI ĐẾN QUÁ TRÌNH MÀI LỖ ...... 51

3.1. Mục đích thí nghiệm ..................................................................................... 52

3.2. Thiết kế thí nghiệm ....................................................................................... 52

3.3. Thực nghiệm và xử lý kết quả ....................................................................... 55

3.3.1. Với dầu Caltex Aquatex 3180 ............................................................... 55

3.3.2. Với dầu Emulsion .................................................................................. 57

3.4.3. Xác định chế độ bôi trơn – làm nguội hợp lý khi mài lỗ ....................... 60

3.5. Kết luận chương 3. ........................................................................................ 62


CỦA CHẾ ĐỘ SỬA ĐÁ ĐẾN QUÁ TRÌNH MÀI LỖ ....................................... 63

v

4.1. Mục đích thí nghiệm ..................................................................................... 64

4.2. Thiết kế thí nghiệm ....................................................................................... 64

4.3. Ảnh hưởng của chế độ sửa đá đến nhám bề mặt và năng suất khi mài lỗ .... 69

4.3.1. Kết quả thực nghiệm .............................................................................. 69

4.3.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm và tối ưu hóa đơn mục tiêu ................... 69

4.4. Tối ưu hóa đa mục tiêu .................................................................................. 79

4.5. Kết luận chương 4. ........................................................................................ 86

CHƯƠNG 5. XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH ĐÁ MÀI KHI THAY ĐÁ TRONG

GIA CÔNG MÀI LỖ .............................................................................................. 87

5.1. Phân tích chi phí cho quá trình mài lỗ .......................................................... 87

5.1.1. Tổng thời gian mài 01 chi tiết, tt ............................................................ 88

5.1.2. Chi phí cho máy Cm,h ............................................................................. 90

5.1.3. Chi phí cho con người và chi phí gián tiếp Cwa,h ................................... 90

5.1.4. Chi phí cho đá mài Cgw,p ........................................................................ 90

5.2. Ảnh hưởng của các thông số đến chi phí của quá trình mài lỗ ..................... 91

5.2.1. Mức độ ảnh hưởng ................................................................................. 93

5.2.2. Đặc điểm ảnh hưởng .............................................................................. 94

5.3. Đường kính thay đá hợp lý ............................................................................ 96

5.3.1. Xác định đường kính thay đá hợp lý ..................................................... 96

5.3.2. Ảnh hưởng của các thông số đến đường kính thay đá hợp lý ............... 97

5.3.3. Mô hình hồi quy xác định đường kính đá mài khi thay hợp lý ........... 101

5.4. Kết luận chương 5 ....................................................................................... 102

KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN.............. 104

Kết luận chung ................................................................................................... 104

Hướng nghiên cứu tiếp theo. .............................................................................. 105

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI

................................................................................................................................ 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 108

vi

DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị

ANOVA Phân tích phương sai (Analysis of Variance)

BTLN Bôi trơn làm nguội

CCD Dạng kế hoạch hỗn hợp tâm xoay (Central Composite Design)

MSD Tổng bình phương trung bình của giá trị đo

LL Lưu lượng dung dịch lít/phút

NĐ Nồng độ dung dịch %

Stiff Độ cứng vững trục mang đá

S/N Tỷ số tín hiệu nhiễu (Signal-to-noise)

DANH MỤC KÝ HIỆU CHÍNH


Amt Diện tích mà máy chiếm chỗ m2

ae,tot lượng dư gia công mm

az Chiều dày lớp cắt khi mài mm

aed Tổng chiều sâu sửa đá mm

a Đoạn chạy vượt quá khi mài mm

Bgw Chiều rộng đá mài mm

Cm,h chi phí cho máy theo giờ VNĐ/h

Cwa,h chi phí cho con người, quản lý theo giờ VNĐ/h

Cmt,h Chi phí cho máy, quản lý, con người theo giờ VNĐ/h

Cgw Giá thành viên đá mài VNĐ/h

Cgw,p Chi phí cho đá mài tính cho một chi tiết VNĐ/h

Cmt,p Chi phí cho máy, quản lý, con người theo chi tiết VNĐ/h

Cmc,y chi phí hệ thống gia công hàng năm VNĐ/năm

Cin,y Chi phí trả lãi ngân hàng hàng năm VNĐ/năm

Cro,y Chi phí cho nhà xưởng hàng năm VNĐ/năm

Cma,y Chi phí duy tu bảo dưỡng hàng năm VNĐ/năm

vii


Cen,y Chi phí cho năng lượng (điện) hàng năm VNĐ/năm

Cen giá điện VNĐ/kWh

Cmc Chi phí mua hệ thống gia công VNĐ

Csqm Chi phí nhà xưởng cho 1m2 trong 1 năm VNĐ/m2năm

CK Số lần sửa đá siêu tinh

D Đường kính trục mang đá mm

D0 Đường kính đá mài ban đầu mm

De Đường kính đá mài khi thay mm

Dtd Đường kính tương đương của đá mài mm

Dgw Đường kính đá mài mm

dw Đường kính chi tiết mm

dw0 Đường kính chi tiết trước gia công mm

dwe Đường kính chi tiết sau gia công mm

E Modul đàn hồi của vật liệu làm trục mang đá

N/mm2

fa Lượng chạy dao dọc mm/phút

fr Lượng chạy dao hướng kính mm/htđ

k Số nhân tố khảo sát nghiên cứu thực nghiệm

L Chiều dài trục mang đá mm

lk Chiều dài cung tiếp xúc mm

lw Chiều dài chi tiết mm

MRR Năng suất của nguyên công mài mm3/s

Nd Số chi tiết mài được sau 1 lần sửa đá

Nw Số chi tiết mài được của 1 viên đá

nsđ Số lượt sửa đá

nthô, ntinh Số lần sửa đá thô, sửa đá tinh mm

nw Tốc độ quay của chi tiết vòng/phút

nđ Tốc độ quay của đá mài vòng/phút

nht Tốc độ quay chuyển động hành tinh vòng/phút

Px Lực dọc trục N

viii


Py Lực pháp tuyến N

Pz Lực tiếp tuyến N

Ptot Công suất tổng thể của hệ thống gia công kWh

q Độ mòn đá mg/m

Qw Năng suất bóc tách vật liệu mm3/s

Rld Tỷ số lw/dw

Ra Nhám bề mặt m

rs Bán kính lưỡi cắt mm

Ssđ Lượng chạy dao sửa đá mm/phút

Srg Cấp độ nhám

t Chiều sâu cắt mm

tsđ Chiều sâu sửa đá mm

tthô, ttinh Chiều sâu sửa đá thô, sửa đá tinh mm

tw Tuổi bền phút

tt Tổng thờ gian mài một chi tiết giờ

td Thời gian sửa đá giờ

td,p Thời gian sửa đá tính cho mài một chi tiết giờ

tcw Thời gian thay đá giờ

tcw,p Thời gian thay đá tính cho mài một chí tiết giờ

tc Thời gian cơ bản khi mài giờ

tL Thời gian thay chi tiết giờ

ts Thời gian mài hết hoa lửa giờ

tg Cấp chính xác chi tiết

Tuse Thời gian sửa dụng máy giờ/năm

Ttot Số năm khấu hao máy năm

U Độ mòn đá m

Vct Vận tốc chi tiết mm/phút

Vđ Vận tốc cắt m/s

Vm Thể tích vật liệu bị bóc đi mm3

ix


Vm Thể tích kim loại bị bóc tách mm3

wpd Lượng mòn đá mài sau mỗi chu kỳ tuổi bền mm

α Góc sau độ

Tỷ số giữa đường kính đá mài khi thay chia cho đường kính đá

mài ban đầu

Tỷ số giữa đường kính lỗ chia cho đường kính đá mài ban đầu

x

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Sơ đồ mài lỗ có tâm ................................................................................... 5

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý mài tròn trong vô tâm ..................................................... 5

Hình 1.3. Kết cấu trục mang đá của đá mài lỗ ........................................................... 6

Hình 1.4. Kết cấu gắn đá mài với trục mang đá ......................................................... 7

Hình 1.5. Các lựa chọn cho quá trình gia công tinh bề mặt lỗ .................................. 8

Hình 1.6. Chiều dài cung tiếp xúc của các phương pháp mài .................................. 10

Hình 1.7. Hình dạng hạt mài và phân tích lưỡi cắt ................................................... 12

Hình 1.8. Quá trình tách phoi của hạt mài ............................................................... 12

Hình 1.9. Quá trình tạo phoi khi mài ....................................................................... 13

Hình 1.10. Lực cắt tác dụng lên hạt mài .................................................................. 14

Hình 1.11. Quan hệ Py – Pz ..................................................................................... 16

Hình 1.12. Các dạng của đá mài .............................................................................. 16

Hình 1.13. Các trạng thái mòn của đá mài .............................................................. 17

Hình 1.14. Sự biến đổi của lượng mòn, dạng mòn theo thời gian gia công ............ 17

Hinh 1.15: Qua trinh mon cua đa ............................................................................. 18

Hình 1.16. Sự hình thành độ nhám bề mặt khi mài .................................................. 20

Hình 1.17. Biên dạng của đá mài. ............................................................................ 23

Hình 1.18. Mô hình hóa quá trình mài .................................................................... 24

Hình 1.19. Hai dạng vòi phun dung dịch BTLN ..................................................... 25

Hình 1.20. Vị trí của vòi phun trong mài lỗ ............................................................ 25

Hình 1.21. Hệ thống BTLN của Nadolny ................................................................ 26

Hình 1.22. Ảnh hưởng của loại dung dịch BTLN và áp suất BTLN đến độ nhám bề

mặt mài .................................................................................................................... 26

Hình 1.23. Độ nhám bề mặt gia công khi mài lỗ 24,4 .......................................... 27

Hình 1.24. Lực mài (Py) khi bôi trơn tối thiểu có chất phụ gia vật liệu nano ......... 28

Hình 1.25. Độ nhám bề mặt (Ra) khi làm nguội tối thiểu có chất phụ gia nano ..... 28

Hình 1.26. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến độ nhám bề mặt mài ................ 28

Hinh 1.27. Dung cu sưa đa kim cương ..................................................................... 30

xi

Hình 1.28. Biểu đồ Schmitt mô tả ảnh hưởng của tốc độ bóc tách và lượng tiến dao

khi mài lỗ đến nhám bề mặt .................................................................................... 30

Hình 1.29. Ảnh bề mặt của đá mài CBN trước (phải) và sau (trái) sửa đá ............. 31

Hinh 1.30. Cach ga mui sưa đa kim cương môt hat và ảnh hưởng tới ..................... 31

độ nhám bề mặt ........................................................................................................ 31

Hình 1.31: Sơ đồ thí nghiệm giám sát quá trình mài lỗ .......................................... 34

Hình 1.32. Phương pháp mài lỗ chạy dao dọc một lần chạy dao (single-pass) ...... 35

Hình 1.33. Biểu đồ chi phí cho quá trình mài ......................................................... 39

Hình 2.1. Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm ................................................................. 43

Hình 2.2. Mô hình nâng cao hiệu quả của quá trình mài lỗ ..................................... 46

Hình 2.3. Quan hệ giữa thời gian làm việc của đá mài với chi phí mài ................... 47

Hinh 2.4 Phôi thí nghiệm thép 90CrSi ..................................................................... 48

Hình 2.5. Hình ảnh máy đo nhám Mitutoyo SV-3100 ............................................. 48

Hình 2.6. Kính hiển vi kỹ thuật số Keyence VHX-6000 ......................................... 49

Hinh 2.7: Đá mài ...................................................................................................... 49

Hinh 2.8: Mũi sửa đá kim cương .............................................................................. 50

Hình 3.1. Ảnh hưởng của các thông số BTLN tới các tham số và kết quả của quá

trình mài .................................................................................................................... 51

Hình 3.2. Sơ đồ thí nghiệm ....................................................................................... 52

Hình 3.3. Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm .................................................................. 53

Hình 3.4. Phân tích kết quả thí nghiệm khi sử dụng dung dịch Caltex Aquatex 3180

.................................................................................................................................. 56

Hình 3.5. Đồ thị bề mặt chỉ tiêu tối ưu hóa khi sử dụng dầu Caltex Aquatex 3180 57

Hình 3.6. Phân tích kết quả thí nghiệm khi sử dụng dung dịch Emulsion ............... 59

Hình 3.7. Đồ thị bề mặt chỉ tiêu khi tối ưu hóa sử dụng dung dịch Emulsion ......... 59

Hình 3.8. Số liệu kết quả tối ưu hóa sử dụng dung dịch Aquatex 3180 ................... 60

Hình 3.9. Đồ thị tối ưu hóa sử dụng dung dịch Aquatex 3180 ................................ 61

Hình 3.10. Số liệu kết quả tối ưu hóa sử dụng dung dịch Emulsion ........................ 61

Hình 3.11. Đồ thị tối ưu hóa sử dụng dung dịch Emulsion ...................................... 61

Hình 4.1. Mô hình quá trình sửa đá với phương pháp sửa đá tiếp xúc .................... 63

Hình 4.2. Sơ đồ thí nghiệm sửa đá ........................................................................... 64

Hình 4.3. Ảnh hưởng của các thông số đến Ra ........................................................ 71

xii

Hình 4.4. Ảnh hưởng của các thông số đến tỷ số S/N của Ra .................................. 73

Hình 4.5. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ sửa đá đến MRR trung bình ..... 76

Hình 4.6. Topography đá mài ................................................................................... 77

Hình 4.7. Ảnh hưởng của các thông số đến tỷ số S/N của MRR ............................. 78

Hình 4.8. Đồ thị các ảnh hưởng chính của các thông số .......................................... 83

Hình 5.1. Đồ thị Pareto ảnh hưởng các thông số đến chi phí mài ............................ 93

Hình 5.2. Ảnh hưởng của các thông số đến chi phí gia công khi mài lỗ.................. 94

Hình 5.3. Mối quan hệ giữa đường kính đá mài khi thay với chi phí mài ............... 96

Hình 5.4. Khai báo biến thí nghiệm trong phần mềm Minitab ................................ 98

Hình 5.5. Đồ thị các ảnh hưởng chính đến De,op ....................................................... 99

Hình 5.6. Đồ thị ảnh hưởng chung của các yếu tố ................................................. 100

Hình 5.7. Đồ thị Pareto của các yếu tố ảnh hưởng D0, Bw, aed, tg, Tw, Wpd, Cmh, Cwh,

Cgw, Rld đến Dop ...................................................................................................... 100

xiii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Ưu điểm và nhược điểm của tiện cứng và mài khi gia công tinh bề mặt lỗ

.................................................................................................................................... 9

Bang 1.2. Chê đô sưa đa với đâu sưa đa kim cương cua Winter ............................. 32

Bảng 1.3. Chế độ sửa đá khi mài lỗ sử dụng mũi sửa đá một hạt ............................ 33

Bảng 2.1. Thành phần hóa học của mẫu thí nghiệm 90CrSi .................................... 48

Bảng 3.1. Giá trị mã hóa tại các điểm thí nghiệm .................................................... 54

Bảng 3.2. Kết quả đo nhám bề mặt khi sử dụng dung dịch BTLN Caltex Aquatex

3180 .......................................................................................................................... 55

Bảng 3.3. Kết quả đo nhám bề mặt khi sử dụng dung dịch BTLN Emulsion .......... 58

Bảng 4.1. Mức và các thông số đầu vào ................................................................... 66

Bảng 4.2. Sơ đồ thí nghiệm theo thiết kế Taguchi L18 ............................................ 67

Bảng 4.3. Đặc trưng đầu ra cho các thông số ........................................................... 68

Bảng 4.4. Kết quả trị số độ nhám Ra, MRR và tỷ số S/N của chỉ tiêu. ................... 69

Bảng 4.5. Thứ tự ảnh hưởng của các thông số đến trị số độ nhám trung bình ......... 70

Bảng 4.6. Phân tích ANOVA cho giá trị trị số độ nhám trung bình ........................ 70

Bảng 4.7. Thứ tự ảnh hưởng của các thông số đến tỷ số S/N của trị số độ nhám .... 72

Bảng 4.8. Phân tích ANOVA cho tỷ số S/N của trị số độ nhám .............................. 73

Bảng 4.9. Thứ tự ảnh hưởng của các thông số đến MRR ........................................ 75

Bảng 4.10. Phân tích ANOVA cho tỷ số S/N của MRR .......................................... 75

Bảng 4.11. Trị số S/N, giá trị chuẩn hóa S/N Zij và giá trị tuyệt đối của sai lệch j(k)

.................................................................................................................................. 80

Bảng 4.12. Thể hiện trị số quan hệ xám ứng với các mục tiêu và trị số quan hệ xám

trung bình .................................................................................................................. 81

Bảng 4.13. Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến hệ số quan hệ xám ................ 82

Bảng 4.14. Kết quả phân tích hồi quy phương sai của trị số quan hệ xám .............. 84

Bảng 4.15. Kết quả so sánh giữa tính toán và thực nghiệm. .................................... 85

xiv

Bảng 5.1 Các nhân tố ảnh hưởng tới chi phí mài và các giá trị của chúng .............. 92

Bảng 5.2. Số liệu thí nghiệm và kết quả tính chi phí mài ........................................ 92

Bảng 5.3 Phạm vi khảo sát các biến thực nghiệm .................................................... 97

Bảng 5.4. Giá trị các tham số khảo sát ảnh hưởng chi phí mài lỗ ............................ 98

Bảng 5.5. Kế hoạch thí nghiệm sàng lọc .................................................................. 98

Bảng 5.6. Thông tin mô hình hồi quy sau khi loại bỏ các yếu tố và tương tác có ảnh

hưởng yếu đến De,op. ............................................................................................... 102

Bảng 5.7. Bảng hệ số hồi quy được triết xuất từ Minitab ...................................... 102

1

PHẦN MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Với sự tiến bộ vượt bậc của kỹ thuật và công nghệ, sản phẩm cơ khí ngày nay

phải đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao về chất lượng và năng suất. Trên thực tế,

đa số các nguyên công cuối trong quy trình công nghệ chế tạo chi tiết cơ khí là

nguyên công mài. Bởi vì, mài có thể gia công với chiều sâu cắt rất nhỏ, vận tốc cắt

lớn Thêm vào đó, độ chính xác và độ nhám bề mặt sau khi mài đạt rất cao (cấp

chính xác từ 5-7, nhám bề mặt từ 0,2-3,2 μm) [31, 35, 51]. Mài đặc biệt chiếm ưu

thế khi gia công tinh các chi tiết đã tôi cứng, các chi tiết có độ cứng, độ bền cao

vv… Chính nhờ các ưu điểm trên, mài được dùng rất phổ biến trong gia công cơ khí

để gia công tinh và bán tinh. Mài chiếm khoảng 20-25% [35] tổng chi phí cho gia

công cơ nói chung. Do đó, nâng cao hiệu quả cho quá trình mài – giảm chi phí cho

gia công mài mà vẫn đảm bảo độ chính xác gia công là một trong các hướng nghiên

cứu được nhiều nhà khoa học quan tâm.

So với mài tròn ngoài và mài phẳng, quá trình mài lỗ (hay mài tròn trong)

được thực hiện trong điều kiện khó khăn, phức tạp hơn. Thứ nhất, không gian gia

công khi mài lỗ bị giới hạn bởi kích thước của chi tiết, đặc biệt khi mài lỗ nên dung

dịch bôi trơn - làm nguội (BTLN) khó tiếp cận vùng cắt nên việc thoát phoi và làm

nguội khó khăn. Thứ hai, đường kính đá mài nhỏ nên đường kính trục mang đá nhỏ.

Điều đó làm giảm độ cứng vững của trục mang đá mài, giảm vận tốc cắt và dẫn đến

giảm năng suất mài. Cũng do những khó khăn về điều kiện kỹ thuật như vậy nên

việc nghiên cứu quá trình mài lỗ cũng gặp nhiều khó khăn hơn. Do đó, mài lỗ ít

được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu hơn mài tròn ngoài hay mài phẳng.

Để nâng cao hiệu quả cho quá trình mài lỗ, nhiều giải pháp được đề xuất nhằm

cải thiện các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của quá trình như: sử dụng những loại đá mài

cao cấp (đá mài kim cương, đá mài CBN), mài cao tốc (tăng vận tốc cắt), tối ưu hóa

thông số quá trình (chế độ cắt, bôi trơn – làm nguội, sửa đá) và cải thiện điều kiện

bôi trơn – làm nguội. Trong đó, tối ưu hóa thông số quá trình mài được nhiều nhà

khoa học quan tâm, nghiên cứu vì nó vừa có thể cải thiện rõ rệt chỉ tiêu về kỹ thuật

đồng thời góp phần nâng cao hiệu quả về kinh tế.

2

Trên thực tế, việc sử dụng dung dịch bôi trơn – làm nguội là biện pháp hiệu

quả nhằm làm giảm nhiệt, giảm mòn đá khi mài. Qua đó, năng suất và chất lượng

của quá trình mài được cải thiện [51]. Thêm vào đó, nghiên cứu trong [5] cho thấy

chế độ sửa đá có ảnh hưởng nhiều đến topography của đá và qua đó ảnh hưởng đến

khả năng cắt của nó. Trong gia công mài, vận tốc cắt của đá là nhân tố rất quan

trọng quyết định đến năng suất [31, 34, 35, 51] và giá thành quá trình gia công. Bên

cạnh đó, đường kính đá mài khi thay (hay tuổi thọ của đá mài) là nhân tố liên quan

trực tiếp vận tốc cắt của đá. Do đó, nó là nhân tố ảnh hưởng lớn tới chất lượng và

năng suất mài. Với các trường hợp máy mài có tốc độ trục đá không thay đổi được,

khi đá mài còn mới, đá có đường kính lớn nên vận tốc mài lớn sẽ cho năng suất mài

và chất lượng cao. Khi mòn, đường kính của đá mài giảm, vận tốc cắt giảm nên sẽ

làm giảm chất lượng và năng suất của quá trình mài. Vì vậy, sẽ tồn tại một giá trị

đường kính đá mài khi thay tối ưu (hay tuổi thọ tối ưu của đá). Cho đến nay chưa có

nghiên cứu nào đề cập đến tuổi thọ (hay đường kính khi thay) tối ưu của đá mài khi

mài lỗ.

Thép 90CrSi là thép hợp kim dụng cụ có độ bền cơ học và tính chịu mài mòn

cao, thường được dùng để chế tạo khuôn, dụng cụ cắt có tốc độ cắt thấp và các chi

tiết đòi hỏi tuổi bền cao, có khả năng chịu mài mòn. Các cơ sở sản xuất chế tạo vật

tư cho máy của ngành dược ở miền Bắc nước ta thường sử dụng thép 90CrSi để chế

tạo các chi tiết đặc biệt là chày, cối dập thuốc. Công nghệ mài lỗ được áp dụng gia

công tinh lần cuối bề mặt lỗ cối dập thuốc viên nén. Mặc dù vậy, chất lượng bề mặt

cũng như năng suất của quá trình gia công còn chưa cao. Do vậy, những kết quả

nghiên cứu trong đề tài sẽ góp phần cung cấp những lời khuyên hợp lý nhằm nâng

cao hiệu quá trình gia công mài lỗ ở những cơ sở này.

Từ phân tích nêu trên ta thấy có thể nâng cao hiệu quả của quá trình mài (tăng

năng suất hay giảm chi phí mài) bằng việc thực hiện 3 giải pháp sau:

+) Xác định chế độ bôi trơn làm nguội hợp lý;

+) Xác định chế độ sửa đá hợp lý;

+) Xác định đường kính tối ưu khi thay đá hay tuổi thọ tối ưu của đá mài;

Xuất phát từ những đặc điểm và tình hình trên đây là định hướng cho việc

chọn đề tài “Nghiên cứu chế độ công nghệ sửa đá, bôi trơn – làm nguội và xác

định đường kính đá mài tối ưu khi thay đá để nâng cao hiệu quả của quá trình

mài lỗ”

3

Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là công nghệ mài lỗ, với đối tượng thực

nghiệm là thép 90CrSi qua tôi.

Mục tiêu nghiên cứu

- Giảm chi phí gia công, cải thiện độ nhám của bề mặt chi tiết gia công và

nâng cao năng suất mài.

- Bằng nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, xác định chế độ bôi trơn làm

nguội, chế độ sửa đá hợp lý và đường kính thay đá mài hợp lý nhằm đạt nhám bề

mặt gia công nhỏ nhất, năng suất gia công cao nhất và chi phí mài nhỏ nhất góp

phần nâng cao hiệu quả của quá trình mài lỗ chi tiết từ thép 90CrSi đã qua tôi.

Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là tập trung nghiên cứu công nghệ mài lỗ chạy

dao dọc với vật liệu thép 90CrSi qua tôi.

Luận án tập trung nghiên cứu ảnh hưởng và xác định chế độ bôi trơn – làm

nguội hợp lý, chế độ sửa đá hợp lý và đường kính đá mài khi thay hợp lý để cải

thiện độ nhám bề mặt, giảm chi phí quá trình mài lỗ.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu kế hợp lý thuyết với thực nghiệm

Nghiên cứu lý thuyết: Phân tích và tổng hợp cơ sở lý thuyết của công nghệ

mài lỗ, lý thuyết tính toán chi phí mài.

Nghiên cứu thực nghiệm: thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của các thông

số cũng như xác định các thông số hợp lý của chế độ bôi trơn làm nguội (BTLN),

sửa đá và đường kính đá khi thay trong gia công mài lỗ.

Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu tổng quan quá trình mài lỗ.

Nghiên cứu ảnh hưởng của loại, chế độ BTLN, chế độ sửa đá đến nhám bề

mặt, năng suất mài.

Nghiên cứu xây dựng mô hình tính toán chi phí gia công quá trình mài lỗ và

ảnh hưởng của các nhân tố đến chi phí mài.

Nghiên cứu xác định đường kính đá mài khi thay đá trong gia công mài lỗ

(tuổi thọ hợp lý của đá mài).

4

Những đóng góp mới

Đã phân tích chi phí của nguyên công mài lỗ và nghiên cứu ảnh hưởng của các

thông số đến chi phí gia công.

Xây dựng mô hình xác định đường kính đá mài khi thay hợp lý (tuổi thọ hợp

lý) trong gia công mài lỗ và ảnh hưởng của các thông số đến đường kính đá mài khi

thay.

Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng, xác định chế độ bôi trơn – làm nguội,

chế độ sửa đá với mài lỗ thép 90CrSi.

Cấu trúc của luận án

Luận án gồm các phần: Mở đầu, 5 chương, kết luận và phần phụ lục

Chương 1: Tổng quan về mài lỗ.

Chương 2: Mô hình nâng cao hiệu quả quá trình mài lỗ và xây dựng hệ thống

thí nghiệm.

Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của chế độ bôi trơn –

làm nguội đến quá trình mài lỗ.

Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của chế độ sửa đá

đến quá trình mài lỗ

Chương 5: Xác định đường kính đá mài khi thay đá trong gia công mài lỗ.

Ý nghĩa của đề tài

Ý nghĩa khoa học

Nội dung luận án làm rõ ảnh hưởng của các yếu tố của chế độ BTLN, chế độ

sửa đá đến độ nhám bề mặt và năng suất khi mài lỗ thép 90CrSi. Xây dựng mô hình

xác định chi phí quá trình mài lỗ, đề xuất công thức xác định đường kính đá mài tối

ưu khi thay đá. Đề tài đóng góp kết quả vào hướng nghiên cứu về mài lỗ, chi phí

mài đang dành được sự quan tâm của các nhà khoa học.

Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu xác định các biện pháp nâng cao hiệu quả của quá trình

mài lỗ nhằm nâng cao năng suất, giảm giá thành khi mài lỗ chi tiết thép 90CrSi. Kết

quả này có thể áp dụng vào quá trình gia công trong thực tế để gia công các sản

phẩm lỗ cối dập thuốc viên nén.

5

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÀI LỖ

1.1. Giới thiệu về mài lỗ.

1.1.1. Các sơ đồ mài lỗ

Khi mài lỗ, với đường kính lỗ nhỏ hơn 50mm, đường kính đá mài bằng 0,7÷

0,9 đường kính lỗ cần mài [35]. Mài lỗ cũng được tiến hành bằng hai phương pháp

đó là mài có tâm (hình 1.1) và mài vô tâm (hình 1.2). Cụ thể trong nghiên cứu này

ta sẽ sử dụng phương pháp mài có tâm là phương pháp thường dùng và phổ biến

hơn cả.

Hình 1.1. Sơ đồ mài lỗ có tâm [1]

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý mài tròn trong vô tâm [1]

Mài lỗ có tâm có hai cách gá đặt chi tiết.

- Cách thứ nhất: chi tiết được kẹp chặt trên mâm cặp và quay tròn với tốc độ

nw (hình 1.1a). Trục đá quay (nđ) và thực hiện cả chuyển động chạy dao dọc hoặc

chuyển động chạy dao ngang (fa, fr). Phương pháp này thường dùng để mài chi tiết

nhỏ, các mặt tròn xoay, các vật dễ gá trên mâm cặp.

n®

n®nct

n

Sd

Sn

Sn

Sd

ht

a) b)

nw

nw

6

- Cách thứ hai: chi tiết đươc gá cố định trên bàn máy (hình 1.1b). Trục mang

đá thực hiện tất cả các chuyển động gồm: chuyển động quay tròn của đá (nđ),

chuyển động chạy dao dọc hoặc ngang (fa, fr) và chuyển động hành tinh (nht) của đá

xung quanh tâm lỗ gia công để cắt hết bề mặt chu vi lỗ. Thực chất chuyển động

hành tinh của đá ở cách thứ hai là thay cho chuyển động quay tròn của chi tiết gia

công của cách thứ nhất. Cách thứ hai này thuận tiện khi gia công các chi tiết lớn

như thân động cơ, các loại hộp, các chi tiết cồng kềnh.

1.1.2. Trục mang đá của đá mài lỗ

Trục mang đá (quill) có công dụng đưa đá mài tiếp cận đến vùng cắt. Do trục

chính của máy mài thường được thiết kế theo tiêu chuẩn nên trục mang đá có độ tùy

biến cao và giúp mở rộng công năng của trục chính. Kết cấu trục mang đá ảnh

hưởng nhiều đến độ cứng vững của đá mài, do đó làm ảnh hưởng tới độ chính xác

gia công.

a. Kết cấu trục mang đá gắn với trục chính

Có 2 phương pháp gắn trục mang đá với trục chính và phụ thuộc vào thiết kế

trục chính gồm: gắn bằng ren và gắn bằng bề mặt côn (hình 1.3). Loại trục mang đá

gắn với trục chính bằng ren là loại rất phổ biến nhất.

Hình 1.3. Kết cấu trục mang đá của đá mài lỗ

b. Kết cấu gắn đá mài với trục mang đá

Có 3 phương pháp gắn đá mài với trục mang đá

7

- Gắn bằng keo (hình 1.4a): phương pháp này thường được sử dụng với đá mài

có đường kính nhỏ và giúp cho trục mang đá có độ cứng vững cao. Tuy nhiên, việc

thay đá có nhiều khó khăn.

a) Gắn đá mài bằng keo b) Gắn đá mài bằng ren

c) gắn đá mài bằng collet

Hình 1.4. Kết cấu gắn đá mài với trục mang đá

- Gắn bằng ren (hình 1.4b): phương pháp này được sử dụng cho sản xuất loạt

lớn và đòi hỏi phải thay đá thường xuyên.

- Gắn bằng collet (hình 1.4c): phương pháp này được sử dụng khi đá mài có

kích thước khác nhau và giúp thay đổi đá mài dễ dàng.

c. Các thông số của trục mang đá

- Chiều dài trục mang đá càng nhỏ thì độ cứng vững của đá càng. Tuy nhiên,

chiều dài trục mang đá cần đủ dài để mài hết chiều dài lỗ.

8

- Đường kính trục mang đá: đường kính trục mang đá nên chọn lớn nhất có thể

để vừa đảm bảo độ cứng vừa tăng được tuổi thọ của đá mài.

- Độ cứng vững: độ cứng vững hợp lý được xác định [44] như sau:

4

3

.E DStiff

L

(1.1)

Trong đó: E – Modul đàn hồi của vật liệu làm trục mang đá (N/mm2)

D – Đường kính trục mang đá (mm)

L – Chiều dài trục mang đá (mm).

1.1.3. Vị trí và vai trò của nguyên công mài lỗ trong quy trình công nghệ

Trong quy trình công nghệ gia công các chi tiết lỗ sau nhiệt luyện, mài và tiện

cứng là hai phương pháp gia công thường được các nhà công nghệ lựa chọn. Việc

lựa chọn phương pháp gia công nào phụ thuộc vào yêu cầu của sản phẩm cũng như

ưu nhược điểm của từng phương pháp gia công. Trong hình 1.5, các bước gia công

thô, gia công tinh khi gia công bề mặt lỗ có thể lựa chọn tiện hoặc mài. Thông

thường tiện được lựa chọn cho gia công thô còn phương pháp mài được chọn là

phương pháp gia công tinh lần cuối [17].

.

Hình 1.5. Các lựa chọn cho quá trình gia công tinh bề mặt lỗ [17]

Với mỗi phương pháp gia công tinh lần cuối (mài lỗ, tiện cứng) đều có những

ưu nhược điểm khác nhau. Không có phương pháp nào là có lợi thế tuyệt đối, thay

vào đó mỗi phương pháp sẽ có những ưu nhược điểm bổ trợ cho nhau như bảng 1.1.

Ưu điểm nổi trội của phương pháp mài đó là chi phí cho gia công rẻ mà vẫn đảm

bảo tốt các yêu cầu kỹ thuật.

Gia công thô Gia công tinh

Tiện Mài

Mài Mài

Tiện Tiện cứng

9

Bảng 1.1. Ưu điểm và nhược điểm của tiện cứng và mài khi gia công tinh bề mặt lỗ [17]

Tiện cứng Mài lỗ

Ưu điểm:

- Độ linh hoạt cao

- Năng suất cao

- Có thể cắt khô – thân thiện với môi

trường

- Chất lượng bề mặt tốt

Ưu điểm:

- Tính ổn định cao

- Chất lượng bề mặt tốt

- Có thể kiểm soát các dạng hỏng trên

lớp bề mặt gia công

- Lượng dư gia công nhỏ

- Chi phí cho đá mài rẻ

Nhược điểm:

- Cắt khô có thể gây nhiệt cắt lớn

- Quá trình cắt thiếu ổn định do dao tiện

chỉ cắt đơn điểm

- Lớp bề mặt bị biến trắng do nhiệt cao

- Chi phí cho dụng cụ cắt lớn

- Khó gia công lỗ sâu

- Lượng dư gia công lớn

Nhược điểm:

- Bắt buộc phải sử dụng dung dịch

BTLN – gây ô nhiễm môi trường

- Khó (không thể) tái chế phoi

- Mức độ tiêu thụ năng lượng cao

- Không linh hoạt

- Năng suất bóc tách không cao

- Phải sửa đá (mất nhiều thời gian)

1.2. Các đặc điểm của quá trình mài lỗ

1.2.1. Chiều dài cung tiếp xúc lk

Khi bỏ qua biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ, chiều dài cung tiếp xúc

giữa đá mài và chi tiết khi gia công mài lỗ được xác định theo công thức: [11]

2 2

w w

w w

. .1 .

60. 60.

gctk

d d g

D d tV ul

V V d D

(1.2)

Trong đó: Vct – vận tốc chi tiết (mm/ph)

Vđ – vận tốc cắt (m/s)

u = nw.fa

Dgw – đường kính đá mài

dw – đường kính chi tiết

10

t – chiều sâu cắt

Dấu “+” được lấy khi chi tiết và đá mài quay cùng chiều, dấu

“-” được lấy khi chi tiết và đá mài quay ngược chiều

Khi mài chạy dao ngang, fa = 0 thì u = 0 ta có:

w wct

w w

. .1 .

60.

g

k

d g

D d tvl

v d D

(1.3)

Nếu coi như trong quá trình mài chi tiết đứng yên (vw = 0) và u = 0 thì:

w w

w w

. .g

k

g

D d tl

d D

(1.4)

Từ công thức 1.4, ta thấy rõ đường kính đá mài Dgw càng lớn so với đường

kính chi tiết dw chiều dài cung tiếp xúc càng lớn và ngược lại. Theo [11], so sánh

chiều dài cung tiếp xúc lk giữa các phương pháp mài với nhau, ta thấy:

lo ph ng

k k kl l l (1.5)

Hình 1.6. Chiều dài cung tiếp xúc của các phương pháp mài

Chiều dài cung tiếp xúc giữa đá mài và chi tiết trong trường hợp mài lỗ là lớn

nhất trong các phương pháp mài.

1.2.2. Chiều dày lớp cắt khi mài az

Chiều dày lớp cắt được tính theo công thức tổng quát sau [11] (hình 1.9)

w

w w w w w

1. . . .

60. 2.

dz

g g g

v sa l t

v v D d B

(1.6)

11

Trong đó:

t – Chiều sâu cắt thực tế của một hạt mài (mm)

l – Khoảng cách thực tế giữa cát hạt mài (mm)

Bgw – Chiều rộng của đá (mm)

ξ – Hệ số: với mài lỗ ξ = -1, với mài ngoài ξ = +1, với mài phẳng ξ = 0.

Từ phương trình 1.6 suy ra: chiều dày lớp cắt phụ thuộc vào tất cả thông số

của mài. Trị số az quyết định tải trọng tác dụng trên hạt mài, tuổi bền và độ mòn đá

[5]. Do vậy, phương trình 1.6 được xem như phương trình cơ bản của quá trình mài.

Chiều dày lớp cắt của một hạt mài của các dạng mài lỗ, mài phẳng và mài tròn

ngoài có quan hệ như sau [11]:

w w w w

w w w w w

1: : : :

. .

g glo phang ngoai

z z z

g g g

d D D da a a

d D D D d

(1.7)

1.2.3. Đường kính tương đương của đá mài

Đường kính tương đương cũng được sử dụng trong quá trình nghiên cứu về

mài. Đường kính tương đương được xác định theo [31]:

w w

w w

. g

td

g

d DD

d D

(1.8)

Dấu “+” được lấy khi mài tròn ngoài, dấu “-” được lấy khi mài lỗ, còn khi mài

phẳng đường kính tương đương bằng đường kính đá mài. Từ phương trình 1.8 suy

ra đường kính tương đương khi mài lỗ là lớn nhất, tiếp đến là khi mài phẳng và

trong trường hợp mài tròn ngoài, đường kính tương đương là nhỏ nhất.

1.2.4. Quá trình tách phoi của hạt mài

Các hạt mài được giữ chặt trong đá mài bằng chất dính kết. Hạt mài có nhiều

cạnh cắt và có bán kính tròn rs ở đỉnh (hình 1.7).

Theo Grof [65], quá trình tách phoi của hạt có thể chia làm 6 giai đoạn được

minh họa trong hình 1.8.

+ Giai đoạn 1: Hạt mài tiếp xúc với chi tiết, biến dạng tại đây là biến dạng đàn

hồi và chưa hình thành phoi.

12

+ Giai đoạn 2: Khi hạt mài tiếp xúc sâu hơn vào trong chi tiết, mảnh phoi được

hình thành, bị nén và uốn cong. Do góc cắt của hạt mài lớn, phoi lúc này sẽ có dạng

phẳng.

Hình 1.7. Hình dạng hạt mài và phân tích lưỡi cắt [31]

+Giai đoạn 3: Khi lượng chạy dao nhỏ, phoi hình thành có dạng sợi. Trong

trường hợp lượng chạy dao lớn, lưỡi cắt sẽ xuyên vào vật liệu sâu hơn, gần ¾ hạt

mài sẽ tiếp xúc với vật liệu và tạo ra nhiệt lớn.

Hình 1.8. Quá trình tách phoi của hạt mài [65]

+ Giai đoạn 4: Ảnh hưởng của nhiệt làm nóng chảy một phần phoi và nếu như

quá trình tiếp xúc giữa lưỡi cắt và vật liệu gia công kết thúc tại giai đoạn này sẽ tạo

ra phoi có dạng như “nòng nọc”

13

+ Giai đoạn 5: Nếu như lưỡi cắt và vật liệu gia công vẫn tiếp tục tiếp xúc phoi

sẽ có dạng sợi và rơi ra khỏi bề mặt vật liệu gia công.

+ Giai đoạn 6: Phoi nóng chảy sẽ trở thành dạng cầu do sức căng mặt ngoài.

Hình 1.9. Quá trình tạo phoi khi mài [35]

Quá trình tạo phoi còn có thể được mô tả như hình 1.9. Do đá mài có bán kính

lưỡi cắt là rs và góc α nhỏ nên ban đầu phoi không được hình thành mà vật liệu bị

biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo. Vật liệu bị đẩy sang hai bên hoặc bị dồn qua mặt

trước và mặt sau của hạt mài.

Khi lưỡi cắt tiếp tục ăn sâu vào chi tiết với chiều sâu đủ lớn, với chiều dày lớp

cắt az tương ứng bằng hoặc lớn hơn chiều sâu cắt tối thiểu T. Phoi được hình thành

đồng thời quá trình dồn ép kim loại gây biến dạng dẻo và biến dạng đàn hồi xảy ra

đồng thời. Hình dáng hình học của lưỡi cắt, vận tốc cắt ảnh hưởng đến chiều dầy

lớp cắt khi mài az.

1.2.5. Năng suất bóc tách của quá trình mài

a, Năng suất bóc vật liệu.

Với mài lỗ chạy dao dọc năng suất của một bước gia công được tính theo

công thức sau [31]:

w w. . .a rQ d f f (1.9)

Trong đó: dw – Đường kính phôi (mm)

fa – Lượng chạy dao dọc (mm/giây)

fr – Lượng chạy dao hướng kính (mm/hành trình)

14

b, Năng suất của nguyên công mài

Năng suất mài (tính cho một nguyên công mài) được tính bằng thể tích hoặc

khối lượng kim loại bị bóc đi trên một đơn vị thời gian thời gian mài và được xác

định thức sau:

2 2

we w0 w( ).

4.

m

c c

V d d lMRR

t t

(1.10)

Trong đó: MRR – năng suất mài (mm3/s)

Vm – Thể tích kim loại bị bóc đi (mm3)

tc – Thời gian cơ bản của mài (s)

dw0, dwe – Đường kính phôi trước và sau khi gia công

1.2.6. Lực trong quá trình mài

Lực cắt khi mài xác định theo công thức:

cP =

1

n

i

i

P

(1.11)

Trong đó:

n - số hạt mài đồng thời tham gia cắt.

Pi - lực cắt tác dụng lên một hạt mài.

Lực cắt tác dụng lên một hạt mài Pi có thể phân thành hai thành phần: Piz

theo phương tiếp tuyến và Piy theo phương pháp tuyến với bề mặt gia công.

Hình 1.10. Lực cắt tác dụng lên hạt mài [11]

Theo [11]:

Piz = )sin().()).cos(.-.(1 sin

)sin..f.(cos

x

,,

s

x

xx (1.12)

Piy = )sin().()).cos(.-.(1 sin

)sin..f.(cos

x

,,

s

x

xx (1.13)

d

Piz

PiP

iy

x

az

15

Trong đó:

s - ứng suất tiếp.

f - diện tích cắt.

- hệ số ma sát ở mặt trước hạt mài.

x - góc trước của hạt mài.

’ - hệ số ma sát trong trên mặt trượt.

Các công thức (1.12), (1.13) cho thấy:

- Lực Piy lớn hơn Piz.

- Lực cắt Piz, Piy phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: vật liệu hạt mài, vật liệu gia

công (s, , ’), kích thước lớp cắt (f), hình dáng, kích thước hạt mài (, ), chế độ

cắt và các điều kiện gia công khác.

Khi mài phẳng chạy dao dọc có thể phân lực cắt Pc làm ba thành phần:

cP = xP + yP +zP (1.14)

Trong đó:

Px - lực dọc trục.

Py - lực pháp tuyến.

Pz - lực tiếp tuyến.

Vì chiều dày lớp cắt khi mài nhỏ, đỉnh các lưỡi cắt của hạt mài thường có bán

kính và góc trước âm làm cho Py lớn hơn nhiều so với Pz (ví dụ khi mài thép tôi thường

Py/Pz ≈ 2÷3). Lực Px rất nhỏ so với Py, Pz nên có thể bỏ qua .

Theo [34] thì khi mài các hạt mài vừa cắt vừa trượt trên bề mặt gia công do đó còn

có thể phân Py, Pz thành:

Pz = Pzc + Pzt = Pzc + Ap..,, (1.15)

Py = Pyc + Pyt = Pyc + Ap. (1.16)

Trong đó:

Pzc - lực cắt tiếp tuyến.

Pyc - lực cắt pháp tuyến.

Pyt - lực trượt pháp tuyến.

Pzt - lực trượt tiếp tuyến.

A - diện tích tiếp xúc giữa vùng mòn của các hạt mài và bề mặt gia công.

p - áp suất tiếp xúc.

16

’’ - hệ số ma sát giữa vùng mòn của các hạt mài với bề mặt gia công.

Từ (1.15) và (1.16) có:

Py = ,,

,,

,,

1

zcyc

z

PPP

(1.17)

Với điều kiện gia công cho trước thì Pyc và Pzc coi như là hằng số do đó đồ thị

quan hệ Py – Pz như hình 1.11.

Hình 1.11. Quan hệ Py – Pz [34]

1.3. Mòn đá và tuổi bền của đá mài

1.3.1. Mòn đá mài

Mòn đá mài là quá trình làm thay đổi kích thước, hình dạng và khả năng cắt

ban đầu của đá. Mòn là quá trình cơ, lý, hóa phức tạp. Mòn đá phụ thuộc vào nhiều

yếu tố như đặc tính của đá mài, topography đá mài, tính gia công của vật liệu, chế

độ công nghệ khi mài. Khi lượng mòn lớn sẽ gây ra mòn hướng kính và mòn

góc đá mài (hình 1.12a) còn khi lượng mòn nhỏ sẽ gây ra mòn hạt mài (hình

1.12b)

a, b,

Hình 1.12. Các dạng của đá mài [31]

Trong quá trình mài, lưỡi cắt trên các hạt mài sẽ bị mòn và cùn, hình dáng

hình học của mặt cắt của đá mài sẽ bị biến dạng. Trong hình 1.13, các dạng của mòn

đá mài được thể hiện (hình 1.13a đỉnh hạt mài bị mòn, hình 1.13b hạt mài bị vỡ

17

mảnh, hình 1.13c hạt mài bị bật khỏi chất dính kết, hình 1.13d hạt mài bị mất góc

cắt, hình 1.13e hạt mài bị che lấp bởi phoi và tạp chất)

Hình 1.13. Các trạng thái mòn của đá mài [11]

Ngoài ra, hạt mài có thể tự tạo ra các đỉnh nhọn mới, dẫn tới khả năng cắt của

đá được phục hồi. Hiện tượng này gọi là hiện tượng tự mài sắc. Độ bám của chất

kết dính không cao cũng góp phần gây lên hiện tượng tương tự như mài sắc của đá.

Vì khi này các hạt mài đã bị cùn và dễ dàng bị bứt ra khỏi bề mặt làm việc, tạo ra

một lớp bề mặt làm việc với các hạt cắt mới có khả năng cắt cao hơn. Khi mài tinh

với đá mài có độ cứng cao và khi mài tinh hiện tượng tự mài sắc không xảy ra. Khi

đá bị mòn nhám bề mặt tăng lên, xuất hiện các dao động, khả năng cắt của đá giảm

đi rất nhanh ta buộc phải tiến hành sửa đá. Theo thời gian cắt lượng mòn tăng lên sẽ

xảy ra các hiện tượng này đối với hạt mài. Sự biến đổi này được trình bày ở hình

1.14.

Hình 1.14. Sự biến đổi của lượng mòn, dạng mòn theo thời gian gia công [35]

18

Hinh 1.15: Qua trinh mon cua đa

Qua trinh mon cua đa mai chia lam 3 giai đoan (hinh 1.15).

- Giai đoan I: Giai đoan mon ban đâu. Trong giai đoan nay, thơi gian mon nho

nhưng đô mon lơn. Nguyên nhân la do sau khi sưa đa cac hat mai co đinh săc nhon

va nhiêu hat không bam chăt vao chât dinh kêt. Cac hat mai nay se bi mai mon đinh

nhon nhanh chong hoăc bi bât khoi đa mai.

- Giai đoan II: giai đoan mon ôn đinh (con goi la mon binh thương). Thơi gian

lam viêc cua đa đươc tinh bằng thời gian của giai đoan nay. Đô mon cua đa trong

giai đoan nay chu yêu phu thuôc vao tai trong cơ nhiêt.

- Giai đoan III: Giai đoan mon khôc liêt. Khi nay, cac hat đa mai đa bi mai mât

cac canh săc va cac lô rông trên bê măt đa mai bi phoi va cac san phâm cua qua

trinh mon lâp đây. Đa mât kha năng căt. Vi vây, đên giai đoan nay cân tiên hanh sưa

đa.

1.3.2. Tuổi bền của đá

Tuổi bền đá mài là khoảng thời gian làm việc của đá giữa hai lần sửa đá. Tuổi

bền đá mài phản ánh khả năng của đá mài chống lại quá trình mòn các lưỡi cắt, sự

dính bám vật liệu mài lên hạt mài và sự phá huỷ hình dáng hình học đúng của đá

mài. Theo [34] quan hệ giữa tuổi bền và độ mòn đá mài có dạng:

q =w

t

m

C

T (1.18)

Trong đó:

q - độ mòn của đá mài (m).

tw - tuổi bền đá mài (phút).

19

Ct , m - hệ số và số mũ phụ thuộc điều kiện mài.

Có thể sử dụng các phương pháp sau để xác định tuổi bền đá mài [3]:

1. Mài các chi tiết thử nghiệm: kiểm tra chất lượng và độ chính xác gia công

của các chi tiết thử nghiệm để xác định số lượng chi tiết gia công lớn nhất giữa hai

lần sửa đá.Việc hiệu chỉnh để tránh phế phẩm thường giảm đáng kể số lượng chi tiết

gia công lớn nhất làm giảm năng suất của quá trình mài và tăng giá thành gia công.

Hiện nay người ta dùng điều khiển thích nghi để giải quyết vấn đề này: đo lượng

mòn của đá ngay trong quá trình mài để làm tín hiệu tự động điều khiển chuyển

động bù của máy sao cho luôn đảm bảo lượng mòn đá nhỏ hơn giá trị cho phép. Khi

đá mòn khốc liệt (không còn đảm bảo biên dạng đúng của đá, không đảm bảo độ

nhẵn bóng bề mặt gia công, xuất hiện vết cháy.v.v.) thì phải sửa đá.

2. Theo dõi của người thợ: khi thấy xuất hiện vết cháy, sóng bề mặt, tăng độ

nhám bề mặt chi tiết gia công, có âm thanh gắt...thì đó là thời điểm phải sửa đá.

Phương pháp này cho độ chính xác thấp.

3. Đo lực pháp tuyến Py: lực Py tăng theo mức độ mòn của đá mài, thời điểm

Py tăng đột ngột là thời điểm bề mặt gia công bị cháy và phải sửa đá. Tuy nhiên

chưa xác định được mối liên hệ rõ ràng giữa lực Py và chất lượng bề mặt gia công

cũng như chưa biết quy luật thống nhất của sự tăng Py ở các điều kiện mài khác

nhau làm cho việc ứng dụng phương pháp này bị hạn chế.

4. Đo lực tiếp tuyến Pz: năng lượng và công suất mài được xác định qua lực Pz.

Tuy nhiên nhiều nghiên cứu cho thấy không có một quy luật nhất định về sự thay

đổi của Pz theo độ mòn của đá .

5. Đo tốc độ bóc kim loại trong quá trình mài: sự giảm tốc độ bóc kim loại

phản ánh sự suy giảm khả năng cắt của đá do mòn. Tốc độ bóc kim loại giảm đến

giới hạn gây cháy bề mặt được chọn làm giới hạn tuổi bền đá mài.

6. Đo nhiệt mài: nhiệt độ mài tăng lên cùng với độ mòn của đá làm xấu đi chất

lượng bề mặt gia công. Việc đo nhiệt mài quá phức tạp làm cho phương pháp này

không thể ứng dụng trong sản xuất.

7. Đo hệ số khả năng cắt của đá Kc, sự thay đổi của Kc theo thời gian mài phản

ánh mức độ mòn của đá:

Kc = Kc0. e- (1.19)

20

Trong đó:

Kc - trị số Kc tại thời điểm .

Kc0 - trị số Kc ở thời điểm đầu chu kỳ tuổi bền.

- hệ số phụ thuộc vào các điều kiện mài.

Việc áp dụng phương pháp này còn gặp hạn chế vì cùng lúc phải đo hai đại

lượng Py và Qw. Ngoài ra trong chu kỳ tuổi bền của đá thường Kc thay đổi ít (1,2

2 lần), sai số của phép đo Py và Qw làm sai lệch kết quả xác định Kc.

8. Đo rung động hoặc biên độ dao động của lực cắt: sự tăng biên độ dao động

của đá mài cùng với sự mòn đá là nguyên nhân làm xấu đi chất lượng bề mặt gia

công (độ sóng, độ nhám, vết cháy). Có thể lấy thời điểm dao động tăng rõ rệt làm

giới hạn sửa đá. Phương pháp này được dùng nhiều trong thực tế vì việc đo rung động

tương đối dễ dàng với mức độ chính xác cần thiết [23].

1.3.3. Chất lượng bề mặt sau mài.

a. Độ nhám bề mặt gia công sau mài

Độ nhám bề mặt mài hình thành chủ yếu bởi các vết cào xước chồng lên nhau

của các điểm cắt có chiều cao không bằng nhau (hình 1.16).

Hình 1.16. Sự hình thành độ nhám bề mặt khi mài [17]

b. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt khi gia công mài.

Độ nhám bề mặt mài chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố:

- Sự hình thành nhám bề mặt trước hết là do in dập quỹ đạo chuyển động của

các hạt mài, vết của các hạt mài tạo ra biên dạng hình học tế vi trên bề mặt gia công.

Chế độ cắt ảnh hưởng tới quỹ đạo chuyển động của các hạt mài vì vậy ảnh hưởng

tới độ nhám bề mặt mài: tăng Sđ, Vct làm tăng chiều sâu cắt az của các hạt mài, do

đó độ nhám bề mặt tăng; tăng tốc độ cắt Vđ làm tăng sự “xếp chồng” đường cắt của

21

các hạt mài nên chiều sâu cắt az giảm dẫn đến độ nhám bề mặt mài giảm nhiều.

Ngoài ảnh hưởng trực tiếp như trên, chế độ cắt còn ảnh hưởng gián tiếp đến độ

nhám bề gia công, nhiệt cắt và rung động (vì nhiệt cắt, rung động tăng thì nhám bề

mặt tăng).

- Độ hạt và chế độ sửa đá (Ssđ, tsđ) có ảnh hưởng tương tự nhau đến nhám bề

mặt mài: hạt mài có kích thước lớn hơn, sửa đá thô hơn dẫn đến độ nhám bề mặt

tăng.

- Rung động làm tăng độ nhám bề mặt.

- Mức độ biến dạng dẻo của vật liệu càng lớn thì độ nhám bề mặt càng cao:

khi mài vật liệu dẻo, dai cho độ nhám bề mặt cao hơn so với mài vật liệu cứng,

giòn.

- Nhiệt độ ở vùng mài càng cao thì vật liệu gia công ở lớp bề mặt càng biến

dạng dẻo mạnh đồng thời còn có thể gây cháy, nứt bề mặt: công nghệ tưới nguội, hệ

số truyền nhiệt của vật liệu gia công và của đá mài ảnh hưởng tới nhiệt độ ở vùng

mài qua đó ảnh hưởng tới độ nhám bề mặt mài.

c. Các phương pháp đánh giá độ nhám sau mài.

Để đánh giá độ nhám bề mặt người ta thường dùng các phương pháp sau:

+ Phương pháp quang học (dùng kính hiển vi Linich): phương pháp này đo

được bề mặt có độ nhẵn bóng cao (độ nhám thấp) thường từ cấp 10 đến cấp 14.

+ Phương pháp đo độ nhám Ra, Rz, Rmax...bằng máy đo prôfin: phương pháp

này sử dụng mũi dò để đo prôfin lớp bề mặt có cấp độ nhẵn đến cấp 11.

+ Phương pháp so sánh:

- So sánh bằng mắt: dùng mắt quan sát và so sánh bề mặt gia công với bề mặt

vật mẫu và kết luận xem bề mặt gia công đạt cấp độ bóng nào. Phương pháp này

đơn giản, có thể xác định được cấp độ bóng từ cấp 3 đến cấp 7 nhưng độ chính xác

thấp và phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của người thực hiện.

- So sánh bằng kính hiển vi quang học: dùng kính hiển vi quang học để quan

sát và so sánh bề mặt gia công với bề mặt vật mẫu và kết luận xem bề mặt gia công

đạt cấp độ bóng nào. Phương pháp này có độ chính xác cao hơn nhưng vẫn phụ

thuộc vào kinh nghiệm của người thực hiện. Trong nghiên cứu của đề tài này, máy

22

đo độ nhám Mitutoyo SV-3100 được sử dụng để đo độ nhám bề mặt khi mài chi tiết

90CrSi qua tôi.

1.3.4. Topography của đá mài

Topography của đá mài là tập hợp tất cả các lồi lõm trên bề mặt đá mài.

Tính chất của Topography [5]:

- Topography phụ thuộc vào điều kiện và chế độ sửa đá và các thông số đặc

trưng của đá mài như: độ cứng, độ hạt, cấu trúc, vật liệu hạt mài, chất dính kết.

- Dưới tác động của lực cắt và nhiệt độ cao, lưỡi cắt của các hạt mài dần dần bị

phá hủy. Hiện tượng này làm topography đá mài thay đổi rất phức tạp, khó đoán

định từ đó ảnh hưởng tới khả năng cắt của đá mài và kết quả quá trình mài.

Quá trình biến đổi của topography như sau [10]:

- Giai đoạn 1: Khi đá bắt đầu cắt, Topography của đá biến đổi mạnh mẽ.

Nguyên nhân là do khi bắt đầu cắt, trên đá mài có một lượng các hạt mài có vị trí

không thuận lợi cho quá trình cắt, một số hạt mài không gắn chặt vào chất kết dính

và bị phá hủy khi sửa đá. Dưới tác dụng của tải trọng, các hạt này bị bong ra khỏi bề

mặt đá. Số lượng các hạt này phụ thuộc vào loại dụng cụ sửa đá, đặc tính đá mài và

chế độ sửa đá.

- Giai đoạn 2: Đây là giai đoạn làm việc ổn định của đá mài. Ở giai đoạn này,

lưỡi cắt của hạt mài bắt đầu bị mòn. Sự biến đổi của Topography đá mài trong giai

đoạn này phụ thuộc vào vật liệu gia công, chế độ công nghệ và Topography khởi

thủy của đá mài sau khi sửa đá. Kết thúc giai đoạn này là kết thúc tuổi bền của đá và

ta cần phải sửa đá.

Các phương pháp đánh giá Topography của đá mài [10]:

Với sự phát triển của công nghệ mà các phương pháp đánh giá Topography đá

mài được nghiên cứu ngày một hoàn thiện. Một số phương pháp đánh giá

Topography cụ thể như sau:

- Dùng ống nhòm, máy quay phim hoặc thiết bị chụp ảnh trong không gian 3

chiều theo dõi đánh giá sự thay đổi liên tục của Topography.

- Nghiên cứu cấu trúc bề mặt đá mài và biểu đồ biên dạng đá mài nhờ thiết bị

dò tiếp xúc trực tiếp, khi đó biên dạng đá mài được ghi lại như hình 1.17.

23

Hình 1.17. Biên dạng của đá mài.

- Nghiên cứu Topography thông qua tính chất tiếp xúc thực tế giữa đá và bề

mặt chi tiết gia công bằng phương pháp in dấu.

Nghiên cứu bề mặt đá mài bằng mẫu đá mài nhìn từ hình chiếu cạnh để thấy

cấu trúc đá.

- Nghiên cứu cấu trúc hình học từng hạt mài, loại hạt, nghiên cứu ma sát, biến

dạng vết cắt do hạt mài trên bề mặt gia công.

- Xác định khả năng cắt của đá mài thông qua thể tích vật liệu được hớt đi

trong một đơn vị thời gian

- Xác định kích thước, số lượng hạt mài nằm trong vùng cắt để xác định số

lượng lưỡi cắt trực tiếp tham gia cắt. Sử dụng phương pháp như: chụp ảnh không

gian 3 chiều, ghi lại xung nhiệt.

- Phương pháp đánh giá Topography gián tiếp thông số gián tiếp như: lực cắt,

rung đọng, mòn đá, chất lượng bề mặt gia công…

- Phương pháp đo Topography của đá mài bằng đầu đo lazer.

1.4. Tổng quan các nghiên cứu về mài lỗ

Quá trình mài/mài lỗ chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố phức tạp khác nhau.

Hình 1.18 dưới đây mô tả ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến quá trình mài và

kết quả của nó. Từ sơ đồ này ta thấy quá trình mài nói chung hay mài lỗ nói riêng

chịu ảnh hưởng bởi chế độ cắt, đá mài, chế độ bôi trơn làm nguội và chế độ sửa đá.

Do vậy, phần nghiên cứu tổng quan này sẽ tập trung vào ba vấn đề trên. Cụ thể như

sau:

24

Hình 1.18. Mô hình hóa quá trình mài [5, 31]

1.4.1. Ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội (BTLN) đến quá trình mài lỗ.

Dung dịch BTLN sẽ giúp giảm ma sát trong vùng cắt, giảm lực cắt, tải nhiệt ra

khỏi vùng cắt và làm sạch phoi ra khỏi vùng cắt. Sự cần thiết của dung dịch BTLN

(BTLN) trong gia công mài đã được khẳng định trong nhiều nghiên cứu.

Có 3 phương pháp BTLN cho mài đó là: Mài khô (Dry grinding), BTLN tối

thiểu (Minimum quality grinding – MQL) và BTLN tưới tràn (Flood cooling). Mỗi

phương pháp đều có những ưu/nhược điểm cũng như phạm vi ứng dụng khác nhau.

Về khía cạnh bảo vệ môi trường thì mài khô và BTLN tối thiểu đang được áp dụng

và nghiên cứu khá nhiều trong gia công cơ khí. Tuy nhiên, trong gia công mài, đặc

biệt là mài lỗ, BTLN tưới tràn vẫn được sử dụng thông dụng tiếp đó là BTLN tối

thiểu. Mài khô được ứng dụng chủ yếu trong mài phẳng và cho đến nay chưa có

công bố nào áp dụng cho mài lỗ.

Cách thức đưa dung dịch BTLN vào vùng cắt cũng được nhiều nghiên cứu

quan tâm. Vì đường kính đá bằng 0,7 – 0,9 đường kính lỗ gia công nên việc dung

dịch BTLN tiếp cận vùng cắt là khá khó khăn. Do đó, vị trí đặt vòi phun, hình dáng

vòi phun cũng là một chủ đề được quan tâm.

a. Ảnh hưởng của vị trí, hình dạng vòi phun dung dịch BTLN.

25

Webster đã nghiên cứu về các dạng vòi phun khác nhau, vị trí của vòi phun

dung dịch BTLN trong quá trình mài [59]. Nghiên cứu này đã đề xuất dạng vòi

phun như hình 1.19a để thay thế cho vòi phun truyền thống (hình 1.19b) được giới

thiệu bởi Owczarek và Rockwell vào năm 1972.

Hình 1.19. Hai dạng vòi phun dung dịch BTLN [59]

kiểu Webster (a) kiểu phẳng (b)

Cho đến này đã có nhiều nghiên cứu về dạng thiết kế vòi phun, vị trí, khoảng

cách vòi phun tuy nhiên hầu hết tập trung vào mài tròn ngoài và mài phẳng [13, 18,

28, 46] còn đối với mài lỗ số lượng các nghiên cứu còn hạn chế.

Do hạn chế về không gian gia công, dung dịch BTLN khó tiếp cận tới vùng

gia công nên vị trí đặt vòi phun là rất quan trọng. Trong [16] Baines-Jones và các

cộng sự có chỉ ra vị trí tốt nhất của vòi phun dung dịch BTLN khi mài lỗ (hình

1.20).

Hình 1.20. Vị trí của vòi phun trong mài lỗ [16]

Trong [42], Nadolny và cộng sự đã có các nghiên cứu nhằm đưa dung dịch

BTLN tiếp cận nhanh và hiệu quả đến vùng cắt. Khi đó, dung dịch BTLN được đưa

vào trong lòng của trục mang đá, và phun ra ngoài qua các rãnh hướng kính trên đá

mài như hình 1.21. Kết quả cho thấy, lưu lượng dung dịch BTLN giảm từ 5 lít/phút

xuống còn 1 lít/phút nhưng các kết quả đo về nhám bề mặt và công suất mài vẫn

26

đảm bảo. Cho đến nay, chưa có công bố nào của các tác giả trong nước về ảnh

hưởng của dạng vòi phun, vị trí vòi phun đến kết quả của quá trình mài.

Hình 1.21. Hệ thống BTLN của Nadolny [42]

b .Ảnh hưởng của phương pháp, loại và chế độ dung dịch BTLN.

Ngoài các nghiên cứu về vị trí và hình dạng vòi phun thì phương pháp, loại và

chế độ dung dịch BTLN cũng được các nhà khoa học nghiên cứu:

* Các nghiên cứu ngoài nước:

Ảnh hưởng của loại dung dịch BTLN, chế độ BTLN cũng được Monici và các

cộng sự [37] quan tâm và đánh giá qua nghiên cứu thực nghiệm với 2 loại đá Oxit

nhôm và đá CBN, 4 loại đầu vòi phun và 2 loại dung dịch BTLN là Emulsion 5%

và dầu nguyên chất. Kết quả đo độ nhám được thể hiện trên hình 1.22. Từ đồ thị này

nhận thấy rằng chất lượng bề mặt khi gia công bằng đá CBN tốt hơn khi gia công

bằng đá mài Oxit nhôm. Khi mài bằng đá mài Oxit nhôm sử dụng dầu nguyên chất

cho nhám bề mặt thấp hơn so với Emulsion tổng hợp.

Hình 1.22. Ảnh hưởng của loại dung dịch BTLN và áp suất BTLN đến độ nhám bề

mặt mài [37]

27

Khi mài bằng đá mài CBN với 2 loại dung dịch BTLN thì nhận được độ nhám

bề mặt gần như nhau. Với đá mài Oxit nhôm đường kính đầu vòi phun càng nhỏ (áp

suất dung dịch BTLN càng lớn) thì chất lượng bề mặt càng tốt, còn khi sử dụng đá

mài CBN thì chất lượng bề mặt thay đổi không đáng kể. Như vậy, việc sử dụng đá

cao cấp như đá CBN giúp cải thiện rõ rệt chất lượng gia mài.

Năm 2000, Hafenbraedl và Malkin [24] là những người đầu tiên áp dụng

BTLN tối thiểu khi mài lỗ thép AISI 52100 với lưu lượng dầu ester với lưu lượng

12 ml/giờ, áp suất 69kPa. Kết quả cho thấy, năng lượng mài giảm đáng kể, tỷ số

mài cao, khi so với mài khô và BTLN tưới tràn. Tuy nhiên, do nhiệt độ vùng mài rất

cao dẫn đến chi tiết bị biến dạng do nhiệt làm giảm độ chính xác. Tiếp đó đến năm

2009, Alves và các cộng sự đã nghiên cứu BTLN tối thiểu cho mài lỗ thép SAE

52100 với đá mài CBN [14]. Tuy nhiên khi so sánh kết quả này với làm nguội tưới

tràn thì độ nhám bề mặt gia công không tốt bằng bôi trơn tưới tràn (hình 1.23) còn

độ không tròn thì gần tương đương. Nguyên nhân là do khi làm nguội tối thiểu,

lượng dung dịch BTLN không đủ để làm sạch bề mặt gia công. Dầu và phoi tạo

thành hỗn hợp dạng bùn và bám dính lên chi tiết và đá mài [14].

Hình 1.23. Độ nhám bề mặt gia công khi mài lỗ 24,4 [14]

Một phương án giúp giảm nhiệt và giảm nhám được áp dụng là sử dụng các

vật liệu nano trộn vào dung dịch BTLN như CNT, TiO2, Al2O3, MoS2 đã được sử

dụng như vật liệu trộn vào dung dịch trong các nghiên cứu trong mài phẳng. Tới

năm 2012 Pil-Ho Lee đã áp dụng phương án này cho mài lỗ và đạt được kết quả rất

tốt khi mà cả độ nhám và lực mài đều giảm hơn so với làm nguội tối thiểu truyền

thống [32] (hình 1.24 và hình 1.25).

28

Hình 1.24. Lực mài (Py) khi bôi trơn tối thiểu có chất phụ gia vật liệu nano [32]

Hình 1.25. Độ nhám bề mặt (Ra) khi làm nguội tối thiểu có chất phụ gia nano [32]

*) Nghiên cứu trong nước:

Một nghiên cứu của Ngô Cường, Nguyễn Đình Mãn đã nghiên cứu thực

nghiệm về ảnh hưởng của nồng độ dung dịch BTLN đến độ nhám bề mặt khi mài

thép không gỉ 3X13 bằng đá mài cacbit silic đen [3].

Hình 1.26. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến độ nhám bề mặt mài [3]

Lự

c p

háp

tu

yến P

y (

N)

Nhám

bề

mặt

Ra

(m

)

29

Từ kết quả trên hình 1.26 ta thấy: độ nhám bề mặt lớn nhất khi dùng dung dịch

BTLN là nước. Khi thay đổi nồng độ Emulsion từ 5÷10% thì nhám bề mặt giảm

nhiều (từ 0,57 đến 0,48µm). Khi thay đổi nồng độ Emulsion từ 10÷15% thì nhám bề

mặt cũng giảm nhưng ít hơn từ 0,48 đến 0,41µm. Bên cạnh đó, đã có một số nghiên

cứu về BTLN cho mài nhưng chỉ có các nghiên cứu với mài tròn ngoài và mài

phẳng chưa có nghiên cứu nào được công bố về BTLN cho mài lỗ.

d. Nhận xét:

- Mặc dù BTLN tối thiểu (MQL) hay gia công khô đang là xu thế hiện nay

trong gia công cắt gọt nhằm bảo vệ môi trường nhưng với mài và đặc biệt là mài lỗ

BTLN tưới tràn là phương pháp hiệu quả hơn và dễ dàng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

hơn.

- Nên có phương pháp đưa dung dịch BTLN tiếp cận nhiều nhất vùng cắt.

Trong gia công mài lỗ, vị trí đặt vòi phun dung dịch BTLN có vai trò quan trọng.

- Chế độ BTLN là thông số công nghệ quan trọng. Để ứng với mỗi loại dung

dịch, chế độ dung dịch BTLN tối ưu hoặc hợp lý được áp dụng nhằm đạt mục tiêu

nào đó.

1.4.2. Ảnh hưởng của chế độ sửa đá đến quá trình mài lỗ.

Mon đá mài la qua trinh lam thay đôi kich thươc, hinh dang va kha năng căt

cua đa. Qua trinh mon đa mai la môt qua trinh cơ, ly, hoa rât phưc tap. Như đã phân

tích trên, khi đá mòn sẽ ảnh hưởng rất lớn đến quá trình mài nó phản ánh trực tiếp

lên chất lượng bề mặt và độ chính xác của chi tiết gia công. Nghiên cứu về mòn là

nghiên cứu ảnh hưởng của tuổi bền đá đến chất lượng bề mặt chi tiết. Sửa đá và chế

độ sửa đá ảnh hưởng đến sự hình thành và sự ổn định topography đá mài nên cũng

ảnh hưởng nhiều đến quá trình mài. Quá trình sửa đá gồm 2 giai đoạn: tạo biên dạng

và làm sắc. Tạo biên dạng đá là tạo cho đá mài có biên dạng chính xác phù hợp với

biên dạng của chi tiết cần gia công. Làm sắc là quá trình tạo khả năng cắt cho đá

mài. Trong đó có hạ thấp độ cao của chất dính kết trên chiều cao biên dạng đá để

tạo ra không gian chứa phoi và làm cho các hạt mài nhô cao khỏi chất dính kết và

tạo các lưỡi cắt trên hạt mài.

Co nhiêu phương phap sưa đa vơi dung cu sưa đa khac nhau như: sưa đa băng

dung cu sưa đa kim cương, sưa đa băng chum tia nươc hat mai [53, 56], sưa đa băng

30

laser [15], sửa đá bằng cắt dây [30]. Vơi cac đa mai truyên thông (đa SiC hoăc

Corindon) nhất là đá mài lỗ (có kích thước nhỏ), thương sưa đa băng dung cu sưa đa

tinh vơi dung cu sưa đa kim cương môt hat hoăc nhiêu hat [31]. Phương phap sưa

đa băng dung cu sưa đa tinh co nguyên ly giông như phương phap tiên. Ơ đây, dung

cu sưa đa đong vai tro như dao tiên, con đa mai đong vai tro của phôi. Phương phap

sưa đa nay hay dung vi no đơn gian, đô tin cây cao, năng suât va chât lương bê măt

sưa đa tôt. Dung cu sưa đa kim cương đươc phân ra: loai môt hat va loai nhiêu hat:

Dung cu sưa đa kim cương môt hat có goc ơ đinh hat kim cương thương la 600 hoăc

900. Loai nay thương đê sưa va tao biên dang đinh hinh cho đa (hình 1.27 a). Dung

cu sưa đa kim cương nhiêu hat (hinh 1.27b) la loai dung phô biên va kinh tê nhât đê

sưa đa co biên dang thăng.

a) Loại một hạt b) Loại nhiều hạt

Hinh 1.27. Dung cu sưa đa kim cương [26]

Hình 1.28. Biểu đồ Schmitt mô tả ảnh hưởng của tốc độ bóc tách và lượng tiến dao

khi mài lỗ đến nhám bề mặt [19]

31

Trong [19], đá mài lỗ được sửa bằng đĩa sửa đá quay. Nghiên cứu kết luận

rằng, ảnh hưởng của tỷ số trùng khớp sửa đá Ud tuân theo đúng như biểu đồ Schmitt

như hình 1.28. Theo Daneshi, đá mài suy giảm khả năng cắt, lực mài tăng, độ nhám

chi tiết gia công tăng sau một thời gian mài là do phoi bám vào đá mài gây bịt

khoảng trống giữa các hạt mài (hình 1.29). Trong [19], tác giả cũng nhận xét và

đánh giá cao việc phải có giai đoạn sửa đá siêu tinh (sửa đá có chiều sâu sửa đá t =

0, spark – out). Quá trình này làm cùn bớt cạnh sắc của hạt mài sau khi sửa. Điều đó

giúp tăng tuổi bền của đá.

Hình 1.29. Ảnh bề mặt của đá mài CBN trước (phải) và sau (trái) sửa đá [19]

Với đá mài có kích thước nhỏ, thông thường bút chì kim cương một hạt được

sử dụng với mục đích có thể điều khiển chính xác vị trí tiếp xúc giữa mũi sửa đá với

đá mài.

Hinh 1.30. Cach ga mui sưa đa kim cương môt hat và ảnh hưởng tới

độ nhám bề mặt [43]

32

Trong tai liêu nay nêu ro, vơi mui sưa kim cương môt hat, khi sưa cân ga

nghiêng mui sưa môt goc 10 - 150 và thấp hơn tâm đê đat đươc hiêu qua tôt nhât

(Hinh 1.30). Thêm vao đo, lương chay dao khi sưa đa phu thuôc vao sô vong quay

cua đa mai trong môt phut va cơ hat cua đa mai.

Công ty Noritake và Norton đưa ra hương dân chê đô công nghê sưa đa khi

mai ngoai khi dung dung cu sưa đa kim cương nhiêu hat như bảng 1.2 [43, 45].

Trong tài liệu này, chế độ sửa đá được chia thành bước sửa thô, sửa tinh. Lương

chay dao doc cua dung cu sưa đa Ssđ va chiêu sâu sưa đa tsđ đêu phu thuôc vao đô

nham yêu câu cua bê măt gia công.

Công ty Winter cung giơi thiêu chê đô công nghê khi sưa đa băng dung cu sưa

đa kim cương nhiêu hat cho trương hơp mai ngoai. Trong chê đô nay, lương chay

dao doc cua dung cu sưa đa Ssđ phu thuôc vao đô hat cua đa va tôc đô đa mai (v/ph).

Chiêu sâu sưa đa tsđ cung phu thuôc vao đô hat cua đa (bang 1.2).

Bang 1.2. Chê đô sưa đa với đâu sưa đa kim cương cua Winter [52]

Đô hat tsđ Tôc đô đa mai (v/ph)

cua đa (mm) 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

150 0,005 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250

100 0,15 75 150 225 300 375 420 525 600 675 750

60 0,25 125 250 375 500 625 750 875 1000 1125 1250

46 0,35 175 350 525 700 875 1050 1225 1400 1575 1750

<46 0,45 225 450 675 900 1125 1350 1575 1800 2025 2250

Lương chay dao khi sưa đa (mm/ph)

Наерман M.C. [64] đê xuât chê đô công nghê sưa đa cho mai tron ngoai chay

dao doc khi dung dung cu sưa đa kim cương nhiêu hat nhăm đat đô nham bê măt gia

công. Theo tac gia, chê đô công nghê sưa đa đươc phân ra sưa thô (2-3 lân), sưa đa

tinh (1-2 lân) va sửa siêu tinh (1-2 lân).

Kozuro đưa ra chọn chế độ sửa đá (bảng 1.3) khi mài lỗ và mũi sửa đá một

hạt [63]. Chế độ sửa đá được chia thành các bước sửa thô, sửa tinh và sửa siêu tinh

như lời khuyên của Noritake và Norton.

33

Bảng 1.3. Chế độ sửa đá khi mài lỗ sử dụng mũi sửa đá một hạt [63]

Nham bê

măt fa

Chiêu sâu sưa đa (mm/htđ) Sô hanh

trinh sửa

siêu tinh Khi sưa thô Khi sưa tinh

Ra (μm) (mm/ph) Chiêu sâu

Sô

hanh

trinh

Chiêu

sâu

Sô hanh

trinh

1-4 lân 0.8 0,3-0,4 0,01 1-2 lân

0,4 0,2-0,3 0,02-0,03 1-3 lân 0,01 1-2 lân

0,2 0,1-0,2 0,02-0,03 2-3 lân 0,01 1-3 lân

0,1 0,05-0,1 0,02-0,03 2-3 lân 0,005 1-4 lân

Chế độ sửa đá trong mài tròn ngoài được nhiều tác giả trong nước quan tâm

nghiên cứu. Trần Minh Đức trong [5] đã nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sửa đá

khi mài ngoài thép 45 tôi cải thiện và thường hóa. Trong đó tác giả đã có đánh giá

bằng lực mài, hệ số lực mài, nhám bề mặt và rung động. Vũ Ngọc Pi nghiên cứu sửa

đá khi mài tròn ngoài thép 90CrSi. Trong nghiên cứu này, phương án sửa đá được

chia thành ba bước là sửa thô, sửa tinh và sửa đá siêu tinh [9].

*Nhận xét:

- Với đá mài truyền thống có kích thước nhỏ, mũi sửa đá kim cương một hạt là

dụng cụ sửa đá thường được dùng trong sản xuất. Góc gá mũi sửa đá cũng là nhân

tố cần được quan tâm khi sửa đá

- Để đạt được hiệu quả trong sửa đá, chế độ sửa đá được chia thành các bước

thô, tinh, siêu tinh.

1.4.3. Ảnh hưởng của chế độ cắt và đá mài đến quá trình mài lỗ.

* Các nghiên cứu ngoài nước:

Cac thông sô của chê đô căt khi mai gôm: chiêu sâu cắt, tôc đô chi tiêt gia

công, lương chay dao và tôc đô căt. Nhưng thông sô này đều anh hương lơn đên

năng suât va chât lương mai cung như topography, đô mon va tuôi bên cua đa mai.

Vì vậy, nghiên cưu vê anh hương cua chế độ cắt đên qua trinh mai, việc lưa chon

hơp ly hoăc tinh toan tôi ưu cac thông sô nay được các nhà khoa học quan tâm. Số

lượng các nghiên cứu về chế độ cắt chiếm tỷ lệ lớn. Tuy nhiên, số lượng các nghiên

cứu về chế độ cắt cho mài lỗ vẫn chưa nhiều và được tập trung ở một số nghiên cứu

sau:

34

G. Xiao, S. Malkin [62] cũng thực hiện một nghiên cứu về tối ưu hóa on-line

quá trình mài lỗ nhằm giảm thời gian gia công mà vẫn đảm bảo các yêu cầu về chất

lượng bề mặt gia công như độ nhám. Việc áp dụng kết quả nghiên cứu cho phép

giảm thời gian mài lỗ vòng bi trong thực tế từ 50-70%. Tönshoff [58] đã tối ưu hóa

các thông sô chế độ cắt, thời gian mài qua chỉ tiêu đánh giá là lực hướng kính.

Ngoai cac nghiên cưu đa nêu trên, con kha nhiêu cac nghiên cưu cua cac tac

gia ngoai nươc vê lựa chọn các thông số tối ưu trong quá trình mài như xac đinh vận

tốc quay của đá, vận tốc quay của phôi, chiều sâu sửa đá vv… đã được giới thiệu

trong [60] cho mài phẳng, và trong [22, 33] cho mài tròn ngoài. Bên cạnh đó, vấn

đề tối ưu hóa đa mục tiêu cho quá trình mài cũng đã được khảo sát trong [36].

Chế độ cắt ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác và năng suất khi mài, độ mòn

và tuổi bền của đá mài. Do đó hiện nay chế độ cắt là đối tượng của rất nhiều các

nghiên cứu trong và ngoài nước. Tuy nhiên, Các tác giả trong nước chủ yếu nghiên

cứu về mài ngoài và mài phẳng. các nghiên cứu về mài lỗ được một số ít tác giả

nước ngoài quan tâm.

Trong gia công mài lỗ, có một số công bố tập trung nghiên cứu về các thông

số của chế độ cắt nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình gia công. Inasaki đã thực

nghiệm nghiên cứu phương pháp mài với lượng chạy dao nhanh [27]. Nghiên cứu

này được thực hiện khi mài lỗ 30 với vật liệu là thép S45C, SUJ2 và sử dụng đá

mài nhôm oxit và CBN. Kết quả cho thấy thời gian mài giảm từ 45,4s xuống 27,4s.

Hình 1.31: Sơ đồ thí nghiệm giám sát quá trình mài lỗ [27]

35

Salje và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của các loại đá mài (hạt mài kim

cương, hạt mài Al2O3, hạt mài SiC), năng suất bóc tách và tốc độ cắt đến nhám bề

mặt, độ không tròn và lực cắt khi mài [54]. Kết quả thực nghiệm cho thấy đá mài

với hạt mài kim cương cho kết quả tốt nhất.

Việc sử dụng đá có một phần dạng côn có hiệu quả cao trong quá trình mài.

Phần đá mài côn có hạt thô có tác dụng mài thô để mài hết lượng dư của chi tiết.

Phần đá hình trụ có hạt mài mịn để mài tinh (hình 1.32). Trong phương pháp này

toàn bộ lượng dư sẽ được mài hết trong một lần chạy dao dọc. Phương pháp này

còn gọi là phương pháp mài single-pass và được Nadolny và cộng sự giới thiệu

trong [38]. Tiếp đó, nhóm tác giả này còn cải tiến kết cấu của đá mài như tạo các lỗ

hướng kính trong lòng đá mài [39] và đưa dung dịch BTLN vào trục mang đá như

hình 1.21 [42]. Mặt khác một phương pháp nữa được sử dụng là lưu huỳnh hóa đá

mài có chất dính kết gốm. Phương pháp này giúp tăng khả năng cắt của đá mài khi

mài vật liệu Titan [40, 41]. Ngoài ra, một mô hình động học mới cho mài lỗ có kích

thước lớn hơn 100mm được giới thiệu trong [57]. Khi này tốc độ cắt, độ cứng vững

được tăng lên đáng kể dẫn đến nâng cao độ chính xác và năng suất.

Hình 1.32. Phương pháp mài lỗ chạy dao dọc một lần chạy dao (single-pass) [38]

Pereverzev là một trong số ít tác giả có nhiều công bố về mài lỗ. Trong [47,

48] tác giả đã tiến hành nghiên cứu tối ưu hóa các thông số của chu trình mài lỗ.

Nghiên cứu đề xuất một phương pháp tính toán, xác định chế độ công nghệ (lượng

chạy dao dọc, lượng chạy dao hướng kính) cho mài lỗ với mục tiêu để thời gian mài

là nhỏ nhất.

36

Alief Regyan Wisnuadi và các cộng sự đã kết hợp hai phương pháp Taguchi

và PCR-TOPSIS để tối ưu hóa đa mục tiêu các thông số như vận tốc cắt, lượng chạy

dao và thời gian mài hết hoa lửa (spark – out) để quá trình mài đạt độ không tròn

nhỏ nhất và thời gian mài nhỏ nhất cho quá trình mài lỗ của vòng ngoài ổ bi [61].

Nghiên cứu tìm ra rằng:

+ Điều kiện tối ưu đạt được kết hợp có mức trung bình cao nhất là: tốc độ cắt

36 (m/s), lượng chạy dao 18 μm/s), và thời gian mài hết hoa lửa 0,5s. Với bộ thông

số đó độ nhám.

+ Độ không tròn đạt được: giảm từ 0,523 μm xuống 0,398 μm, thời gian mài

giảm từ 8,5s xuống còn 8,1s.

* Các nghiên cứu trong nước:

Cho đến nay có nhiều nghiên cứu trong nước tập trung về khảo sát ảnh hưởng

và lựa chọn tối ưu các thông số của chế độ cắt khi mài. Cụ thể như sau:

Ảnh hưởng của các thông số quá trình mài tròn ngoài như vận tốc chi tiết,

chiều sâu cắt và lượng chạy dao dọc đến chất lượng bề mặt, lực mài, rung động và

tuổi bền của đá mài [3, 10].

Nghiên cứu tối ưu hóa các thông số của quá trình mài là một trong những

hướng nghiên cứu thu hút nhiều nhà nghiên cứu trong nước. Phương pháp nghiên

cứu tối ưu quá trình mài tròn ngoài chạy dao dọc [2] đã được phân tích. Các hàm

mục tiêu lựa chọn cho tối ưu hóa quá trình mài có thể là giá thành chi tiết khi mài

nhỏ nhất hoặc thời gian gia công nhỏ nhất. Ngoài ra, tối ưu hóa chế độ mài nhằm

đạt tuổi bền của đá là lớn nhất cũng đã được khảo sát.

Các tác giả trong nước cũng đã chú ý đến nghiên cứu về lực cắt trong quá

trình mài, ảnh hưởng của nó đến chất lượng chi tiết gia công và các phương pháp đo

lực cắt khi mài. Phương pháp đo lực cắt khi mài đã được giới thiệu trong [5, 7]. Ảnh

hưởng của chế độ cắt đến lực cắt khi mài tròn ngoài, mài phẳng cũng đã được kể

đến trong [3, 6, 10]. Ngoài ra, việc sử dụng bảng tra chế độ cắt cũng đã được đơn

giản hóa khi mà tất cả các các bảng tra chế độ cắt trong [63] được đưa thành các

công thức rất thuận lợi cho tính toán.

Gần đây, Vũ Ngọc Pi và các cộng sự [50] đã chỉ ra khi gia công mài tròn ngoài

nên thay đá khi nó đạt một giá trị nhất định gọi là đường kính tối ưu khi thay đá.

37

Khi thay đá với đường kính đó, chi phí cho gia công mài sẽ nhỏ nhất. Thêm vào đó,

các tác giả đã xây dựng được một công thức sau để xác định đường kính thay đá tối

ưu:

De,op ≈ 0.785D1.0276 0.0176

0 / sđt (1.20)

Trong đó: De,op – đường kính đá mài khi thay đá tối ưu;

tsđ – chiều sâu sửa đá;

D0 – Đường kính đá mài ban đầu.

* Nhận xét:

- Chế độ cắt là bộ thông số quan trọng khi nghiên cứu về mài và được nhiều

nhà khoa học quan tâm. Nhiều phương pháp, lời khuyên về chế độ mài được đưa ra

và áp dụng có hiệu quả.

- Đường kính đá mài liên quan mật thiết tới vận tốc mài từ đó ảnh hưởng lớn

tới chất lượng và năng suất mài. Cách xác định đường kính đá mài tối ưu khi thay

đá (tuổi thọ tối ưu của đá mài) được đề xuất cho mài ngoài bởi tác giả Vũ Ngọc Pi.

1.4.4. Các mô hình tính toán chi phí trong gia công mài

Việc tính chi phí của nguyên công mài cũng là vấn đề được đề cập tới trong

một số nghiên cứu. Trong [55] một mô hình toán học tính toán chi phí mài phẳng

được phân tích. Tiếp đó, năm1980, Filde trong [21], năm 1989 Malkin trong [34] và

năm 2003 Ebbrell trong [20] cũng đã đưa ra các mô hình phân tích chi phí của

nguyên công mài.

a. Mô hình Tarasow - Shaw

Năm 1959, L.P Tarasov đã giới thiệu một mô hình xác định chi phí của quá

trình mài phẳng. Trong đó, chi phí của đá mài, của máy được tổng hợp để xác định

chi phí mài khi mài một lớp vật liệu có chiều dày t. Mô hình tính toán với 6 chi tiết

dạng hộp chữ nhật có kích thước (18x3x3 inch) với diện tích mài là 6x18x3 =324

(inch2). Khi này chi phí mài phẳng c khi mài một lớp vật liệu có chiều dày là t

(inch) xác định như sau:

w

tx Aty Atxc

d G GA d (1.21)

Trong đó, c là chi phí mài (cents); t là chiều dày lớp kim loại bị bóc tách

(lượng dư gia công) (inch); x là chi phí cho máy và quản lý (cents/phút); d là lượng

38

chạy dao (inch/phút); A là diện tích vùng gia công (mm2); G là tỷ số mài (khối

lượng vật liệu bị bóc tách/khối lượng đá mài bị mòn) được xác định từ lượng chạy

dao thông qua đồ thị; y là chi phí trung bình cho đá mài trên 1 đơn vị thể tích phôi

được bóc tách (cents/inch3).

Thêm vào đó, Shaw đã đưa ra các nhận xét [55] như sau: Thứ nhất, chi phí

máy có ảnh hưởng rất lớn tới chi phí quá trình mài. Bên cạnh đó, chi phí cho đá mài

chiếm từ 27 đến 35% chi phí của quá trình mài phẳng. Ngoài ra, giá trị tối ưu của

lượng chạy dao d* không phụ thuộc vào chiều dày lớp vật liệu. Hơn thế nữa, tác giả

nhấn mạnh rằng, muốn tăng tỷ số mài (G*) lên bao nhiêu lần thì cần tăng chi phí đá

mài lên bấy nhiêu lần.

Mô hình của Shaw cũng có hạn chế là việc tính toán khá phức tạp và dựa

nhiều vào đồ thị nên kết quả có độ chính xác không cao và chỉ phù hợp với tính toán

bằng tay. Bên cạnh đó, mô hình này chưa kể đến giá chi phí cho nhân công mà mới

chỉ tính đến chi phí cho máy và đá mài. Hơn nữa, mô hình chưa hiển thị được ảnh

hưởng của vận tốc cắt đến chi phí mài.

b. Mô hình của Field

M. Field đã giới thiệu cách tính toán chi phí cho mài tròn ngoài chạy dao

hướng kính [21]. Theo mô hình này, chi phí mài Ct,p cho một chi tiết được tính theo

công thức sau:

,

w gw www

w

. . . . . .60 60 60 60 60 60

.60

f o drt p s L

r f d

g d gc dg

d td

a t taM R M M M M MC t t

r f f N N

C D a Bt CM VC

N G N N

(1.22)

Trong đó, aed là tổng lượng chạy dao hướng kính khi sửa đá (inch); af là lượng

dư khi mài tinh (inch); ar là lượng dư khi mài thô (inch); Bgw là chiều rộng đá mài

(inch); Dgw đường kính đá mài (inch); ff là lượng chạy dao hướng kính khi mài tinh

(inch/phút); fr là lượng chạy dao hướng kính khi mài thô (inch/phút); r là tốc độ

chạy dao khi tiếp cận chi tiết (inch/phút); tcw là thời gian thay đá (phút); td là thời

gian sửa đá (phút); tL là thời gian thay chi tiết (phút); ts là thời gian chạy không ăn

dao (phút); to là thời gian thiết lập máy, hệ thống (phút); Ct,p là chi phí mài 1 chi tiết

(USD); Cd là chi phí dụng cụ sửa đá (USD); Cgw là chi phí đá mài trên 1 đơn vị thể

39

tích phoi (USD /inch3); G là tỷ số mài = khối lượng phoi/khối lượng đá mòn trong

khi mài; M là chi phí quản lý, nhân công (USD /giờ); N là số chi tiết cho loạt sản

xuất; Nd là số chi tiết mài được của đá mài sau 1 lần sửa đá; Ntd là tổng số chi tiết

mài được trong suốt thời gian làm việc của dụng cụ sửa đá; Nw là tổng số chi tiết

mài được của 1 viên đá; R là khoảng cách chạy dao nhanh (inch); V là khối lượng

phoi bị bóc tách của 1 viên đá mài (inch3/viên đá).

Thêm vào đó, tác giả đã đưa ra biểu đồ chi phí cho quá trình mài (hình 1.33).

Từ hình vẽ nhận thấy rằng, chi phí cho thời gian mài cơ bản chiếm quá nửa chi phí

cho quá trình mài. Do đó, tối ưu hóa các thông số công nghệ như chế độ cắt, chế độ

sửa đá nhằm mục tiêu giảm thời gian mài cơ bản luôn là các yếu tố được các nhà

khoa học quan tâm. Ngoài ra, thời gian thay chi tiết cũng ảnh hưởng đáng kể đến

chi phí mài nên việc ứng dụng cơ khí hóa, tự động hóa việc cấp phôi và tháo chi tiết

sẽ giúp giảm thời gian này và làm giảm chi phí mài.

Hình 1.33. Biểu đồ chi phí cho quá trình mài [21]

Mô hình Field có ưu điểm là đơn giản, dễ sử dụng, dễ ứng dụng bằng máy tính

để giải. Thêm vào đó, mô hình đã đưa ra biểu đồ chi phí, phân tích và chỉ rõ các ảnh

hưởng của từng chi phí thành phần đến chi phí của quá trình mài. Tuy nhiên, mô

hình này còn chưa kể đến được ảnh hưởng của vận tốc cắt đến năng suất và chi phí

mài. Thêm vào đó, mô hình tính toán cũng chưa kể đến chi phí cho máy và hệ thống

gia công.

c. Mô hình của Ebbrells – Rowe.

40

Mô hình này được tác giả đề xuất năm 2003 trong luận án tiến sỹ của mình

[20]. Trong đó, chi phí mài tròn ngoài Ct,p khi chạy dao hướng kính được xác định

như sau:

w w, gw

0 w

2(w ) ( )

( )

pd d mc s dt p l s

e d t d d

a C a R d b nC C C t

D D N y Q v N

(1.23)

Trong đó, ,m pC là chi phí cho máy tính theo giờ (USD/giờ); mcC là chi phí mua

máy (USD); mcN là số chi tiết mài được trong thời gian khấu hao máy; yt là thời

gian khấu hao máy (giờ); Cgw là chi phí cho đá mài (USD/viên); Cl là chi phí nhân

công trực tiếp, gián tiếp và và các khoản khấu hao tài sản, bất động sản…; Nw là số

chi tiết mài được của 1 viên đá; D0 là đường kính đá mài khi mới (mm); De là đường

kính đá mài khi thay (mm); Nd là số chi tiết mài được sau mỗi lần sửa đá; Wpd là

lượng mòn của đá sau mỗi lần mài 1 chi tiết (mm); aed là tổng chiều sâu sửa đá

(mm).

Mô hình Ebbrell – Rowe có ưu điểm là đã kể đến được các chi phí không chỉ

chi phí máy gia công, chi phí lương… mà còn đã tính đến thời gian khấu hao. Thêm

vào đó, ảnh hưởng của tuổi bền đá mài đến giá thành mài đã được kể đến trong mô

hình này. Hơn thế nữa, đường kính đá khi thay De (hay tuổi thọ của đá) đã có mặt

trong mô hình này. Tuy nhiên, mô hình còn chưa kể đến các thông số chế độ cắt

như lượng chạy dao và vận tốc cắt. Ngoài ra, cũng giống như 2 mô hình đã kể

trước, mô hình này cũng chưa xét đến ảnh hưởng của đường kính đá khi thay đến

chi phí mài và việc xác định đường kính đá khi thay tối ưu. Nhược điểm này của

các mô hình nghiên cứu trước đây sẽ được giải quyết trong chương 5 của luận án

này.

* Nhận xét:

- Chi phí cho quá trình gia công mài là một thông số phức tạp với ảnh hưởng

của nhiều yếu tố. Các tác giả đi trước đã đề xuất cách tính chi phí cho các quá trình

mài phẳng và mài tròn ngoài.

- Đường kính đá mài khi thay De được đề xuất trong [20] tuy nhiên tác giả này

chưa có những nghiên cứu sâu về De.

41

1.5. Kết luận chương 1

Nhận xét

Từ những kết quả nghiên cứu tổng quan về mài và mài lỗ, rút ra được một số

nhận xét sau:

Cải thiện các yếu tố kỹ thuật (giảm nhám bề mặt, nâng cao độ chính xác, tăng

năng suất) là xu hướng của rất nhiều nghiên cứu về mài. Các thông số công nghệ

được quan tâm nghiên cứu là chế độ cắt, chế độ BTLN, chế độ sửa đá.

Nhiều nghiên cứu đề xuất các giải pháp nhằm tăng năng suất mài, tuổi bền đá

mài. Tuy nhiên, khái niệm về tuổi thọ đá mài tối ưu (đường kính đá mài tối ưu khi

thay đá) mới chỉ được nhắc đến, quan tâm gần đây trong [50] với mài tròn ngoài.

Chi phí cho quá trình mài là một yếu tố phức tạp. Một số tác giả đã nghiên cứu

và xây dựng cách tính chi phí cho quá trình mài phẳng, mài tròn ngoài. Do đó, xây

dựng cách tính chi phí cho quá trình mài lỗ cũng cần được quan tâm. Đồng thời,

đường kính đá mài khi thay đá tối ưu trong gia công mài lỗ cũng là yếu tố cần được

nghiên cứu.

Mài lỗ với những đặc thù, khó khăn trong nghiên cứu nên đến nay vẫn còn ít

các nhà khoa học quan tâm. Nhiều hiện tượng trong quá trình gia công chưa được

làm rõ, các tác giả đưa ra các lời khuyên khác nhau dẫn đến khó khăn trong quá

trình áp dụng thực tiễn.

Định hướng vấn đề nghiên cứu.

Nâng cao hiệu quả quá trình mài lỗ là nâng cao hiệu quả về kỹ thuật gồm nâng

cao độ chính xác mài, cải thiện chất lượng bề mặt mài và nâng cao hiệu quả về kinh

tế tức là giảm chi phí cho quá trình mài.

Để nâng cao hiệu quả của quá trình mài lỗ có thể có các giải pháp sau:

Nghiên cứu xác định chế độ bôi trơn, làm nguội hợp lý;

Nghiên cứu xác định chế độ sửa đá tối ưu;

Nghiên cứu xác định tuổi thọ tối ưu của đá (hay đường kính đá mài tối ưu khi

thay đá).

Hai giải pháp đầu nhằm tăng năng suất, nâng cao chất lượng bề mặt (được

trình bày ở chương 3 và chương 4) còn giải pháp thứ ba nhằm tăng tốc độ cắt trung

42

bình, giảm thời gian gia công và dẫn đến giảm chi phí gia công mà vẫn đảm bảo yêu

cầu kỹ thuật cho trước sẽ được trình bày ở chương 5.

Nghiên cứu về đường kính đá mài khi thay tối ưu sẽ ứng dụng cho các máy

mài vạn năng không có khả năng thay đổi số vòng quay trục chính, loại máy này

được sử dụng rộng rãi trong gia công mài.

43

CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUÁ TRÌNH MÀI LỖ

VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM

2.1. Mô hình nâng cao hiệu quả quá trình mài lỗ

Trong sản xuất công nghiệp, sản phẩm được sản xuất ra cần đảm bảo độ chính

xác đồng thời dự đoán được kết quả quá trình nhằm điều khiển quá trình gia công

theo chủ ý của con người. Các yếu tố kỹ thuật cần đảm bảo gồm độ chính xác kích

thước, chất lượng bề mặt và tính kinh tế của sản phẩm (chi phí gia công nhỏ).

Thông thường các nghiên cứu sẽ tập trung vào hiệu quả kỹ thuật của quá trình gia

công đó là nâng cao độ chính xác, cải thiện chất lượng bề mặt gia công, giảm lực,

nhiệt, rung động hoặc tìm các giải pháp nâng cao năng suất gia công. Để giải quyết

hài hòa cả 2 hướng nghiên cứu này, luận án xây dựng một mô hình để nghiên cứu

nâng cao hiệu quả của quá trình mài lỗ.

2.1.1. Sơ đồ và cơ sở của nghiên cứu nâng cao hiệu quả quá trình mài lỗ

Mài nói chung và mài lỗ nói riêng là quá trình phức tạp và nhạy cảm với các

điều kiện cụ thể. Đến nay, mô hình ở hình 1.18 được coi là mô hình rất tổng quát và

phù hợp với quá trình mài. Tuy nhiên, với từng mục đích nghiên cứu và điều kiện

công nghệ khác nhau, để áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất cần có

những nghiên cứu riêng gắn liền với các điều kiện cụ thể.

Hình 2.1. Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm [4]

Theo [4], sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm được thể hiện ở hình 2.1. Trong đó:

X là các thông số đầu vào, là những thông số cần nghiên cứu và cần xây dựng

kế hoạch nghiên cứu thực nghiệm.

Y là các thông số đầu ra hay đó là kết quả

Z là các tham số điều khiển được. Tùy thuộc vào mục đích của nghiên cứu giá

trị của Z có thể được lựa chọn

X

E

QUÁ TRÌNH

MÀI LỖ Y

Z

44

E là các “nhiễu” hay nói cách khác đây chính là các tham số không điều khiển

được. Trong nghiên cứu thực nghiệm các tham số nhiễu này rất đa dạng.

Mục đích của quá trình nghiên cứu thực nghiệm là xây dựng mối quan hệ giữa

thông số đầu và và đầu ra để từ đó có thể điều khiển được quá trình hoặc dự báo

được kết quả đầu ra khi đã biết thông số đầu vào. Các thí nghiệm có thể được tiến

hành trực tiếp trên đối tượng hoặc tiến hành trên mô hình thực nghiệm. Do vậy mô

hình thực nghiệm cần đảm bảo độ chính xác cần thiết để thu thập thông tin.

2.1.2. Chọn thông số đầu vào

Theo [8], việc lựa chọn các thông số đầu vào cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Là các biến độc lập, điều chỉnh được, điều này cho phép nhận được các ước

lượng riêng biệt của các hệ số hồi qui.

- Là các thông số định lượng.

- Có ảnh hưởng đến các hàm mục tiêu lớn hơn nhiều so với mức độ ảnh hưởng

của nhiễu.

Việc lựa chọn thông số đầu vào dựa vào một số cơ sở sau: từ quan sát hiện

tượng thực tế, tài liệu tham khảo, ý kiến của chuyên gia hoặc nghiên cứu thực

nghiệm thăm dò.

Các thông số này được chia thành năm nhóm: (1) máy và chế độ cắt; (2) chi

tiết gia công; (3) đá mài; (4) công nghệ sửa đá và (5) công nghệ BTLN. Với năm

nhóm thông số đầu vào này ta có thể chọn một số các thông số nổi bật để đưa vào

khảo sát như sau:

- Hệ thống công nghệ và chế độ cắt: vận tốc cắt (Vđ), vận tốc chi tiết (Vct),

lượng chạy dao dọc (fa), lượng chạy dao ngang (fr), lượng dư gia công (ae,tot), chi

phí cho máy (Cm,h), chi phí cho con người (Cwa,h),

- Chi tiết gia công: đường kính lỗ (dw), tỷ lệ Rld = lw/dw yêu cầu về cấp chính

xác (tg), yêu cầu về nhám bề mặt (Srg).

- Đá mài: đường kính đá ban đầu (D0), bề rộng đá (Bgw), lượng mòn đá sau

mỗi chu kỳ tuổi bền (wpd), giá thành đá mài (Cgw), tuổi bền (tw).

- Công nghệ sửa đá: chiều sâu sửa đá (tsđ), lượng chạy dao sửa đá (Ssđ), số lượt

sửa đá (n).

45

- Công nghệ bôi trơn làm nguội: nồng độ dung dịch (NĐ), lưu lượng dung

dịch (LL).

Để nâng cao hiệu quả kinh tế và kỹ thuật của quá trình mài lỗ, các thông số

đầu vào được đưa vào nghiên cứu rất đa dạng bao gồm cả các thông số kỹ thuật và

thông số kinh tế (hình 2.2).

2.1.3. Các tham số điều khiển được

Bên cạnh các thông số đầu vào X, các tham số điều khiển được Z được đưa

vào trong quá trình nghiên cứu thực nghiệm và nhận được giá trị không đổi nào đó.

Các tham số Z bao gồm:

- Thời gian thay chi tiết (tL);

- Thời gian mài hết hoa lửa (tS)

- Thời gian thay đá (tcw).

Đây đều là các thông số ảnh hưởng tới năng suất mài và là thông số kinh tế.

2.1.4. Các tham số nhiễu

Trong mài các yếu tố nhiễu E rất nhiều và ảnh hưởng đáng kể đến kết quả đầu

ra Y. Khi nghiên cứu ta cần xác định các yếu tố này và tìm cách hạn chế ảnh hưởng

của nó. Các tham số nhiễu bao gồm:

- Sai số của phôi thí nghiệm (độ chính xác, cơ tính…);

- Sai số trong đo kiểm (phương pháp đo, dụng cụ đo…);

- Sai só do máy và thiết bị công nghệ trong quá trình thí nghiệm;

- Do quá trình tự mài sắc lại của đá mài.

2.1.5. Các thông số đầu ra

Các thông số đầu ra phụ thuộc vào mục tiêu của nghiên cứu. Ở chương 1 đã

phân tích, Ra là chỉ tiêu được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm và thông số này là

nhân tố quan trọng, dễ kiểm tra đo đạc. Do vậy, độ nhám bề mặt (Ra) cũng được lựa

chọn làm chỉ tiêu đánh giá về mặt kỹ thuật.

Theo nghiên cứu tại phần tổng quan, chi phí cho quá trình mài đã được một số

tác giả đi trước nghiên cứu, tuy nhiên chi phí cho quá trình mài lỗ chưa có công bố

nào. Đồng thời khái niệm về tuổi thọ tối ưu của đá mài hay đường kính đá mài tối

ưu khi thay đá cũng mới chỉ được đề cập ở mài tròn ngoài do đó trong phạm vi

nghiên cứu của luận án chi phí gia công tính cho mài một chi tiết (Ct,p) và đường

46

kính đá mài tối ưu khi thay đá sẽ là thông số đầu ra khi xét đến tiêu chí về mặt kinh

tế.

2.1.6. Các giải pháp nâng cao hiệu quả quá trình mài lỗ

Để nâng cao hiệu quả của quá trình mài lỗ 03 giải pháp được sử dụng gồm có:

BTLN giúp giảm nhám bề mặt gia công, tăng tuổi bền đá mài; Chế độ sửa đá giúp

giảm nhám bề mặt, tăng tuổi bền đá mài, tăng năng suất gia công; Tuổi thọ tối ưu

của đá mài giúp giảm chi phí gia công. Các giải pháp này được trình bày trong các

chương tiếp theo của luận án.

Căn cứ vào những lập luận đó ta có thể đưa ra mô hình để nghiên cứu nâng

cao hiệu quả của quá trình mài lỗ như hình 2.2.

Hình 2.2. Mô hình nâng cao hiệu quả của quá trình mài lỗ

Trong ba giải pháp được đề xuât và nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả của

quá trình mài lỗ. Trong đó, áp dụng tuổi thọ tối ưu của đá mài (đường kính đá mài

tối ưu khi thay đá) chưa được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu. Hình 2.3

biểu diễn mối quan hệ giữa thời gian làm việc của đá tính theo giờ (L) tới chi phí

cho đá mài khi mài một chi tiết(Cgw,p), chi phí cho máy, lương công nhân và quản lý

(Cmt,p) khi mài một chi tiết.

47

Hình 2.3. Quan hệ giữa thời gian làm việc của đá mài với chi phí mài

Thời gian làm việc của đá mài càng lâu thì chi phí cho đá mài theo thời càng

giảm. Ngược lại chi phí cho máy, con người và quản lý lại phụ thuộc bậc nhất và

tăng dần theo thời gian làm việc. Chi phí mài một chi tiết bao gồm tổng hợp chi phí

cho đá mài và chi phí cho máy, lương công nhân, quản lý… Từ đồ thị trên hình 2.3,

ta thấy rằng tồn tại một giá trị tuổi thọ hợp lý nhất đối với đá mài mà tại đó chi phí

mài là nhỏ nhất. Do vậy cần thiết phải xác định tuổi thọ tối ưu hay đường kính đá

mài tối ưu khi thay đá.

2.2. Hệ thống thí nghiệm

a. Máy gia công

Máy mài tròn Nhật Bản ký hiệu Minakuchi, có các thông số như sau:

+ Công suất động cơ trục chính: 2,2 KW

+ Số vòng quay trục chính tối đa: 24.000v/p

+ Công suất động cơ trục mang phôi: 0,4KW

+ Số vòng quay trục mang phôi: 50 – 1.000v/p.

b. Phôi thí nghiệm

+ Vật liêu thep dung cu 90CrSi qua tôi (Đô cưng bê măt 58-60 HRC).

+ Kích thước phôi:25 x 36 x 22 (mm) (đường kính lỗ, đường kính ngoài,

chiều dài) như hình 2.4.

Chi

phí

mài

một

chi

tiết

-C

t,p

(VN

Đ)

Thời gian làm việc của đá mài - L (giờ)

Cmt,p

Cgw,p

Ct,pCt,pmin; Lop

48

Hinh 2.4 Phôi thí nghiệm thép 90CrSi

+ Thành phần hóa học của mẫu thí nghiệm được cho trong bảng 2.1.

Bảng 2.1. Thành phần hóa học của mẫu thí nghiệm 90CrSi

Nguyên tố C Si P Mn Ni Cr Mo

Hàm lượng(%) 0,8623 1,2351 0,0241 0,58631 0,03216 1,113 0,01917

Nguyên tố V Cu W Ti Al Fe

Hàm lượng(%) 0,14987 0,28763 0,1768 0,0299 0,0011 95,4722

c. Thiết bị đo

- Đo trị số nhám bề mặt gia công (Ra) bằng máy đo đầu dò kiểu tiếp xúc

Mitutoyo SV-3100.

Hình 2.5. Hình ảnh máy đo nhám Mitutoyo SV-3100

- Topography của đá mài được nghiên cứu bằng việc sử dụng kính hiển vi kỹ

thuật số Keyence VHX-6000 như hình 2.6. Máy có thể phóng đại 3000 lần và có thể

chụp ảnh 3D cho bề mặt.

49

Hình 2.6. Kính hiển vi kỹ thuật số Keyence VHX-6000

d. Dung dịch bôi trơn – làm nguội

- Sử dụng phương pháp tưới tràn với 2 loại dung dịch BTLN:

+ Dung dịch Emulsion pha với nước đạt nồng độ 3%-6% (theo lời khuyên của

nhà sản suất).

+ Caltex Aquatex 3180 có thể dùng trong mài lỗ pha với nước đạt nồng độ

2%-5% (theo lời khuyên của nhà sản suất).

e. Đá mài

Trong thí nghiệm ta dùng đá mài của Nhật Bản có các ký hiệu: 19A 120 L 8

AS1 V 1A; Kích thước: 20258 mm; chất dính kết: thủy tinh; vật liệu hạt mài:

Oxit nhôm; cỡ hạt: 120; độ cứng đá: Trung bình.

Hinh 2.7: Đá mài

f. Dụng cụ sửa đá

Bút chì kim cương 1 hạt; số hiệu DKB3E002110; cỡ hạt 0,2; kích thước

đường kính 10; chiều dài 80.

50

Hinh 2.8: Mũi sửa đá kim cương

g. Chế độ cắt

Tổng lượng dư gia công 0,1 mm; vận tốc phôi : 150 (vòng/phút); vận tốc đá :

12.000 (vòng/phút) 12,56 (m/s); lượng chạy dao dọc: 1.200 (mm/phút); lượng

chạy dao ngang: 0,0025 (mm/htd).


Từ các kết quả trong chương 2, rút ra kết luận như sau:

1. Đã phân tích được cơ sở và lựa chọn được các thông số đầu vào và kết quả

đầu ra của nghiên cứu:

- Thông số đầu vào gồm: Vận tốc đá Vđ, Vận tốc chi tiết Vct, lượng chạy dao

dọc fa, lượng chạy dao ngang fr,lượng dư mài ae,tot, chi phí cho máy theo giờ Cm,h,

chi phí cho con người và quản lý theo giờ Cwa,h, đường kính lỗ gia công dw, tỷ lệ

chiều sâu lỗ Rld cấp chính xác yêu cầu tg, cấp độ nhám yêu cầuSrg, đường kính đá

mài ban đầu D0, bề rộng đá mài Bgw, lượng mòn đá wpd, giá một viên đá mài Cgw,

tuổi bền tw, chiều sâu sửa đá tsđ, lượng chạy dao khi sửa đá Ssđ, số lượt sứa đá nsđ,

nồng độ dung dịch NĐ, lưu lượng dung dich LL.

- Thông số đầu ra: nhám bề mặt gia công Ra, chi phí cho mài một chi tiết Ct,p

và đường kính đá mài khi thay tối ưu De,op

2. Đã đề xuất mô hình nâng cao hiệu quả quá trình mài lỗ với 03 giải pháp

chính đó là: xác định chế độ BTLN hợp lý, xác định chế độ sửa đá tối ưu và tối ưu

hóa đường kính đá mài khi thay đá. Các giải pháp này sẽ được trình bày trong các

chương tiếp theo của luận án

3. Đã xây dựng được hệ thống thí nghiệm đáp ứng được yêu cầu của nghiên

cứu thực nghiệm.

51


CỦA CHẾ ĐỘ BÔI TRƠN – LÀM NGUỘI ĐẾN QUÁ TRÌNH MÀI LỖ

Như đã trình bày trong chương 1, BTLN tưới tràn được sử dụng phổ biến nhất

trong mài lỗ. Do đó, nghiên cứu này đã chọn BTLN tưới tràn là một trong hướng để

nghiên cứu nâng cao hiệu quả quá trình mài.

Nhiệt cắt sinh ra trong quá trình mài ảnh hưởng lớn đến chất lượng bề mặt

mài, tuổi bền và khả năng làm việc của chi tiết máy. Ngoài ra, dung dịch BTLN còn

có tác dụng làm sạch bề mặt gia công, làm sạch phoi bám trên bề mặt đá mài. Điều

này giúp tăng chất lượng bề mặt gia công. Chất lượng bề mặt mài có ảnh hưởng rất

lớn đến hiệu quả kinh tế kỹ thuật. Việc ứng dụng công nghệ BTLN hợp lý có tác

dụng rất lớn trong việc giảm ma sát và nhiệt cắt, qua đó nâng cao được chất lượng

bề mặt chi tiết gia công khi mài. Mài thường là nguyên công gia công tinh lần cuối

nên việc sử dụng các loại dung dịch biện pháp công nghệ BTLN để giảm nhiệt cắt

nâng cao chất lượng bề mặt gia công được rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm và

nghiên cứu.

Hình 3.1. Ảnh hưởng của các thông số BTLN tới các tham số và kết quả của quá

trình mài

ĐẠI LƯỢNG VÀO

3. Thông số dung

dịch

- Loại dung dịch

- Thành phần

1. Phương pháp tưới

- Mài khô

- Bôi trơn tối thiểu

- Bôi trơn tưới tràn

4. Chế độ BTLN

- Lưu lượng

- Áp suất (dầu, khí)

2. Thiết kế vòi phun

CÁC ĐẠI

LƯỢNG XUẤT

HIỆN TRONG

QUÁ TRÌNH

MÀI LỰC MÀI

NHIỆT

RUNG ĐỘNG

ĐẠI LƯỢNG RA

1. Chất lượng SP:

- Độ chính xác: kích

thước, hình dáng

hình học

- Chất lượng bề mặt:

nhám, tính chất cơ lý

bề mặt…

2. Kinh tế:

- Năng suất

- Giá thành

3. Mòn đá, khả năng

cắt của đá, tuổi bền

52

Ảnh hưởng của dung dịch BTLN tới kết quả quá trình mài là rất phức tạp và

phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Cụ thể hóa từ hình 1.18 và 2.2 ta có mô hình quá trình

tưới làm nguội của quá trình mài như hình 3.1.

3.1. Mục đích thí nghiệm

- Đánh giá mức độ ảnh hưởng của loại dung dịch BTLN và chế độ dung dịch

BTLN (nồng độ và lưu lượng) đến trị số nhám bề mặt gia công khi mài lỗ vật liệu

90CrSi qua tôi.

- Đề xuất chế độ BTLN hợp lý khi mài lỗ vật liệu 90CrSi qua tôi. Sử dụng chế

độ BTLN hợp lý này làm tham số cố định cho bước tối ưu hóa chế độ sửa đá

3.2. Thiết kế thí nghiệm

a. Sơ đồ thí nghiệm

Sơ đồ thí nghiệm như sau:

Hình 3.2. Sơ đồ thí nghiệm

1, Phôi 2, Đá mài 3, Thùng chứa dầu 4, Lưu lượng kế 5, Van điều chỉnh

b. Lựa chọn các thông số đầu vào và đầu ra.

Với nghiên cứu thực nghiệm về chế độ công nghệ BTLN, lưu lượng và nồng

độ dung dịch được lựa chọn là thông số đầu vào. Khoảng giá trị của chế độ công

nghệ BTLN ứng với 2 loại dung dịch Emulsion và Cantex Aquatex 3180 được lấy

theo lời khuyên của nhà sản xuất và được trình bày ở mục 2.2 chương 2.

Các tham số độc lập là các yếu tố công nghệ đã được trình bày ở mục 2.2

chương 2.

Giá trị đầu ra được lựa chọn làm thông số đánh giá là nhám bề mặt gia công

Ra.

c. Hàm mục tiêu

1 2 3

4

5

nw

ngw

53

Từ những định hướng nghiên cứu chất lượng bề mặt khi mài lỗ thép 90CrSi

qua tôi, nghiên cứu thực nghiệm được xác định với hàm mục tiêu: tìm cặp giá trị

lưu lượng và nồng độ dung dịch để nhám bề mặt là nhỏ nhất.

Để thực hiện khảo sát hàm mục tiêu cần xác định dạng hàm hồi quy cho các

đại lượng trên.

d. Dạng hàm hồi quy

Quá trình mài là quá trình phức tạp,

có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

mài. Việc chọn hàm hồi quy bậc nhất hay

bậc hai không đầy đủ không phù hợp với

quá trình nghiên cứu thực nghiệm. Do đó

ta sử dụng dạng hàm khảo sát là hàm hồi

quy dạng mô hình thống kê bậc hai dạng

đầy đủ k nhân tố, đảm bảo phản ánh trung

thực quy luật, độ chính xác và tin cậy của

các kết quả thí nghiệm.

Hàm hồi quy bậc hai [4] có dạng:

(3.1)

Ứng với số nhân tố k =2 , ta quy ước x1 là lưu lượng dung dịch BTLN, x2 là

nồng độ dung dịch BTLN. Phương trình hồi quy có dạng:

(3.2)

Ứng dụng phần mềm Minitab thực hiện xây dựng kế hoạch thực nghiệm bề

mặt chỉ tiêu dạng hỗn hợp tâm xoay (CCD-Central Composite Design) và xác định

các hệ số của phương trình hồi quy. Thiết kế thí nghiệm theo kế hoạch thực nghiệm

CCD có ưu điểm là vừa xác định ảnh hưởng của các nhân tố đến kết quả đầu ra nhờ

giá trị của các hệ số đồng thời mô hình toán học biểu diễn mối quan hệ giữa nhân tố

đầu vào đầu ra được tìm ra một cách nhanh chóng.

e. Xây dựng kế hoạch thực nghiệm

Hình 3.3. Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm

0

1

1

-1

-1 P3

P1P2

P4

P5

P6

P7

P8

P9

L u l î ng

(L/p)

Nång

®é

(%)

54

Sử dụng sơ đồ quy hoạch thực nghiệm, ma trận quy hoạch thực nghiệm thể

hiện cụ thể như sau:

Bảng 3.1. Giá trị mã hóa tại các điểm thí nghiệm

TT Điểm TN Giá trị mã hóa

Lưu lượng ( x1) Nồng độ ( x2)

1 P1 1,41 0

2 P2 1 1

3 P3 0 1,41

4 P4 -1 1

5 P5 -1,41 0

6 P6 -1 -1

7 P7 0 -1,41

8 P8 1 -1

9 P9 0 0

Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm với hai thông số thay đổi là nồng độ dung dịch

BTLN và lưu lượng dung dịch BTLN (l/p). Với chỉ tiêu đánh giá chất lượng bề mặt:

nhám Ra,…Ta có bảng giá trị mã hóa tại các điểm thí nghiệm như bảng 3.1.

f. Quá trình thí nghiệm

Quá trình thí nghiệm được thực hiện theo các bước sau:

Bước 1: Tiến hành thí nghiệm với từng loại dung dịch BTLN theo ma trận

thực nghiệm đã thiết kế như bảng 3.1. Tại mỗi điểm thí nghiệm ta tiến hành sửa đá

với bộ thông số công nghệ sửa đá không đổi.

Bước 2: Tiến hành mài tròn trong chạy dao dọc với chế độ công nghệ Vđ=

12,56 (m/s), nw= 150(v/p), fa=1.200mm/p, fr = 0,0025(mm/htd). Lưu lượng và nồng

độ dung dịch thay đổi theo trình tự kế hoạch thực nghiệm đã xây dựng.

Để đảm bảo tính ngẫu nhiên, giảm sai số do nhiễu, đối với mỗi điểm thí

nghiệm ta lặp lại 3 lần, đo kết quả rồi lấy giá trị trung bình của ba lần thí nghiệm đó

Bước 3: Đo các thông số đánh giá nhám bề mặt Ra để đảm bảo độ tin cậy ta

tiến hành đo sau khi mài hết lượng dư 0,1mm, các phép đo được thực hiện ở 3 vị trí

bất kỳ rồi lấy giá trị trung bình

55

Bước 4: Tiến hành xử lý kết quả và đưa ra kết luận.

3.3. Thực nghiệm và xử lý kết quả

3.3.1. Với dầu Caltex Aquatex 3180

a. Kết quả thí nghiệm

- Tiến hành thí nghiệm với dầu Caltex Aquatex 3180 pha với nước đạt nồng độ từ

2% đến 5% (theo lời khuyên của nhà sản xuất)

- Lưu lượng BTLN từ 1l/p đến 4l/p (theo khả năng công nghệ của hệ thống)

Với sơ đồ thực nghiệm như trên, ứng dụng phần mềm minitab ta có ma trận kế

hoạch thực nghiệm, tiến hành thí nghiệm theo kế hoạch ta thu được kết quả bảng

3.2.

Bảng 3.2. Kết quả đo nhám bề mặt khi sử dụng dung dịch BTLN Caltex

Aquatex 3180

TT Điểm TN

Giá trị mã hóa Giá trị thực

Ra(µm) Lưu

lượng Nồng độ

Lưu

lượng

(l/p)

Nồng độ

(%)

1 P6 -1 -1 1 2 0,598

2 P8 1 -1 4 2 0,590

3 P3 0 1,4 2,5 5,6 0,518

4 P2 1 1 4 5 0,476

5 P9 0 0 2,5 3,5 0,418

6 P1 1,4 0 4,6 3,5 0,517

7 P9 0 0 2,5 3,5 0,414

8 P7 0 -1,4 2,5 1,3 0,618

9 P9 0 0 2,5 3,5 0,419

10 P4 -1 1 1 5 0,577

11 P5 -1,4 0 0,3 3,5 0,593

12 P9 0 0 2,5 3,5 0,423

13 P9 0 0 2,5 3,5 0,417

b. Phân tích kết quả thí nghiệm

Sử dụng phần mềm Minitab 18 tiến hành phân tích kết quả thí nghiệm ta thu

được kết quả phân tích phương sai của mô hình hồi quy (Analysis of Variance for

56

Ra) như trên hình 3.4. Từ hình 3.4a ta thấy giá trị P=0,847 (ứng với hàng Lack of

Fit) lớn hơn rất nhiều so với mức ý nghĩa bằng 0,05. Điều này có nghĩa là mô hình

hồi quy là phù hợp và ta có các hệ số của phương trình hồi quy như sau: b0= 1,048;

b1= -0,229; b2 = -0,133; b11=0,037; b22 = 0,030; b12= -0,010.

a) Phân tích phương sai của mô hình hồi quy

b. Mô hình hồi quy

Hình 3.4. Phân tích kết quả thí nghiệm khi sử dụng dung dịch Caltex Aquatex 3180

Qua hình 3.4b, các hệ số hồi quy Coef trên thể hiện mức độ ảnh hưởng của các

nhân tố lưu lượng (b1, b11), nồng độ (b2, b22), tích hợp lưu lượng và nồng độ (b12) tới

hàm mục tiêu trị số nhám (Ra). Nồng độ và lưu lượng của dung dịch BTLN đều có

ảnh hưởng tới nhám bề mặt (ảnh hưởng bậc nhất, ảnh hưởng bậc 2 và ảnh hưởng

lẫn nhau). Thay chúng vào biểu thức (3.2) ta có phương trình hồi quy:

Y = 1,048 - 0,229x1 – 0,133x2 + 0,033x12 + 0,030x2

2 - 0,010x1x2 (3.3)

c. Ảnh hưởng của chế độ BTLN đến nhám bề mặt

Từ hình 3.5, ta thấy khi nồng độ dung dịch BTLN ảnh hưởng lớn nhất tới trị

số nhám bề mặt gia công (b1 = -0,229, b11 = 0,033). Khi nồng độ dung dịch tăng, trị

số trị số nhám giảm và đạt cực tiểu. Tuy nhiên, nếu tiếp tục tăng nồng độ thì trị số

trị số nhám sẽ tăng. Nguyên nhân là vì việc tăng nồng độ dung dịch giúp tăng tính

57

chất bôi trơn của dung dịch, giảm ma sát. Còn khi nồng độ dung dịch quá cao sẽ

làm dung dịch quá đậm đặc, tăng tính nhớt làm tăng lượng phoi bám dính lên đá

mài dẫn đến nhám bề mặt tăng. Tương tự, lưu lượng dung dịch cũng có ảnh hưởng

tới trị số nhám (b2 = - 0,133, b22 = 0,03).

Hình 3.5. Đồ thị bề mặt chỉ tiêu tối ưu hóa khi sử dụng dầu Caltex Aquatex 3180

Tồn tại một giá trị lưu lượng hợp lý để đạt trị số nhám nhỏ nhất. Vì khi tăng

lưu lượng dung dịch, giúp cho lượng dung dịch vào làm nguội và bôi trơn vùng cắt

do đó làm giảm trị số nhám bề mặt. Tuy nhiên, do không gian của mài lỗ rất hạn chế

(đá mài có đường kính bằng 80% đường kính lỗ mài) nên việc có tăng thêm nữa lưu

lượng cũng không giúp cho lượng dung dịch BTLN có thể tiếp cận vùng gia công.

Ngoài ra, việc tăng lượng dung dịch BTLN cũng khiến cho lượng dầu vào trong

vùng gia công nhiều dẫn đến tăng độ đậm đặc của dung dịch và làm tăng trị số

nhám bề mặt (ảnh hưởng lẫn nhau của yếu tố nồng độ dung dịch tới yếu tố lưu

lượng.

3.3.2. Với dầu Emulsion

a. Kết quả thí nghiệm

- Tiến hành thí nghiệm với dầu emulsion pha với nước đạt nồng độ (3% - 6%)

- Lưu lượng BTLN : 1l/p đến 4l/p

Với sơ đồ thực nghiệm như trên, ứng dụng phần mềm Minitab ta có ma trận kế

hoạch thực nghiệm, tiến hành thí nghiệm trình tự theo kế hoạch ta thu được kết quả

như bảng 3.4:

58

Bảng 3.3. Kết quả đo nhám bề mặt khi sử dụng dung dịch BTLN Emulsion

TT Điểm TN

Giá trị mã hóa Giá trị thực

Ra(µm) Lưu

lượng Nồng độ

Lưu

lượng

(l/p)

Nồng độ

(%)

1 P6 -1 -1 1 3 0,303

2 P8 1 -1 4 3 0,42

3 P3 0 1,4 2,5 6,6 0,45

4 P2 1 1 4 6 0,435

5 P9 0 0 2,5 4,5 0,377

6 P1 1,4 0 4,6 4,5 0,445

7 P9 0 0 2,5 4,5 0,366

8 P7 0 -1,4 2,5 2,4 0,311

9 P9 0 0 2,5 4,5 0,371

10 P4 -1 1 1 6 0,487

11 P5 -1,4 0 0,38 4,5 0,452

12 P9 0 0 2,5 4,5 0,354

13 P9 0 0 2,5 4,5 0,356


Sử dụng phần mềm minitab tiến hành phân tích kết quả thí nghiệm ta thu được

kết quả như sau:

a.Mô hình hồi quy

Hình 3.6. Phân tích kết quả thí nghiệm khi sử dụng dung dịch Emulsion

59

b. Phân tích phương sai của mô hình hồi quy

Hình 3.6. Phân tích kết quả thí nghiệm khi sử dụng dung dịch Emulsion

Từ kết quả xử lý số liệu ta có các hệ số của phương trình hồi quy như sau:

b0= 0,218; b1= -0,006; b2= 0,038; b11=0,016; b22=0,004; b12=-0,016;

Thay vào biểu thức (3.2) ta có phương trình hồi quy:

Y= 0,218 – 0,006x1+0,038x2 - 0,016x1x2 + 0,016x12 + 0,004x2

2 (3.4)

Trong hình 3.6b phân tích phương sai của mô hình hồi quy (Analysis of

Variance for Ra) với giá trị ở cột P ứng với hàng Lack of Fit (P=0,965), so với mức

ý nghĩa bằng 0,05 thì giá trị P lớn hơn rất nhiều. Điều này có nghĩa là mô hình hồi

quy là phù hợp. Vậy hàm quan hệ giữa nhám bề mặt (Ra) với lưu lượng BTLN (x1)

và nồng độ dung dịch BTLN ( x2) như sau:

Ra = 0,218 – 0,006x1+0,038x2 - 0,016x1x2 + 0,016x12 + 0,004x2

2 (3.5)

c. Ảnh hưởng của chế độ BTLN đến trị số nhám bề mặt khi sử dụng dầu bôi

trơn Emulsion

Hình 3.7. Đồ thị bề mặt chỉ tiêu khi tối ưu hóa sử dụng dung dịch Emulsion

60

Từ hình 3.7, ta nhận thấy khi lưu lượng dung dịch BTLN thấp, nồng độ dung

dịch ảnh hưởng mạnh tới trị số nhám bề mặt. Càng tăng nồng độ dung dịch thì trị số

nhám càng tăng. Khi tăng lưu lượng BTLN mới đầu làm giảm trị số nhám và sau đó

tang lên. Khi lưu lượng đạt tới gần 4l/p giá trị trị số nhám Ra gần như không đổi

ứng với mọi giá trị nồng độ dung dịch. Nhìn chung lượng dung dịch Emulsion càng

nhiều sẽ càng làm tăng trị số nhám bề mặt. Điều này có thể được lý giải là do dung

dịch Emulsion có độ sánh, quện khá cao nên sử dụng dung dịch này sẽ gây khó

khăn cho việc thoát phoi và hạn chế việc làm sạch bề mặt gia công.

3.4.3. Xác định chế độ bôi trơn – làm nguội hợp lý khi mài lỗ

a. Phương pháp

Sử dụng chức năng “tối ưu hóa” (Reponse Optimizer) trong phần mềm

Minitab để xác định chế độ BTLN hợp lý. Thực hiện các bước như sau trên máy

tính.

Stat => DOE => Response Surface => Reponse Optimizer

Từ phương trình hồi quy biểu diễn mối quan hệ giữa lưu lượng, nồng độ

dung dịch BTLN với trị số nhám bề mặt, ta có thể nội suy để tìm ra bộ giá trị hợp lý

và giá trị trị số nhám nhỏ nhất ứng với chế độ BTLN hợp lý đó.


* Chế độ BTLN hợp lý khi sử dụng dầu Aquatex 3180

Từ phần trước, ta đã đưa ra phương trình hồi quy biểu diễn mối quan hệ giữa

trị số nhám bề mặt với chế độ BTLN (lưu lượng, nồng độ dung dịch).

Hình 3.8. Số liệu kết quả tối ưu hóa sử dụng dung dịch Aquatex 3180

61

Hình 3.9. Đồ thị tối ưu hóa sử dụng dung dịch Aquatex 3180

Như vậy, với dung dịch dầu Aquatex 3180 trị số nhám bề mặt tối ưu

Ramin=0,4102 µm khi lưu lượng có giá trị 2,86 l/p và nồng độ dung dịch BTLN có

giá trị 3,91 %.

* Chế độ BTLN hợp lý khi sử dụng dầu Emulsion

Tương tự ta có thể xác định được chế độ BTLN hợp lý khi sử dụng dầu

Emulsion

Hình 3.10. Số liệu kết quả tối ưu hóa sử dụng dung dịch Emulsion

Hình 3.11. Đồ thị tối ưu hóa sử dụng dung dịch Emulsion

62

Như vậy, với dung dịch dầu Emulsion, lưu lượng có giá trị 1,38 l/p, nồng độ

dung dịch có giá trị 2,37% sẽ cho kết quả trị số nhám bề mặt nhỏ nhất Ramin=0,3

µm.

3.5. Kết luận chương 3.

Chương 3 đã tập trung nghiên cứu thực nghiệm nhằm đánh giá ảnh hưởng của

các loại, chế độ dung dịch BTLN đến nhám bề mặt khi mài với 2 loại dung dịch là

dầu Caltex Aquatex 3180 và Emulsion. Kết quả nghiên cứu cho thấy:

- Khi mài và sử dụng dầu Emulsion sẽ cho trị số nhám bề mặt trung bình tốt hơn

khi sử dụng dầu Aquatex 3180.

- Đã xác định được chế độ BTLN hợp lý khi sử dụng 2 loại dung dịch BTLN là

dầu Aquatex 3180 và Emulsion khi mài lỗ thép 90CrSi qua tôi với hàm mục tiêu trị

số nhám bề mặt nhỏ nhất. Cụ thể các giá trị tối ưu này như sau:

+) Với dung dịch dầu Aquatex 3180: lưu lượng là 2,86 l/p và nồng độ dung dịch

BTLN là 3,91 %.

+) Với dung dịch dầu Emulsion: lưu lượng là 1,38 l/p và nồng độ dung dịch là

2,37%.

63


CỦA CHẾ ĐỘ SỬA ĐÁ ĐẾN QUÁ TRÌNH MÀI LỖ

Trong chương 1 và chương 2 đã chỉ ra, công nghệ sửa đá có ảnh hưởng mạnh

mẽ đến quá trình mài lỗ. Mô hình quá trình sửa đá với phương pháp sửa đá tiếp xúc

được biểu diễn trên hình 4.1. Chế độ sửa đá có ảnh hưởng không những đến chất

lượng sản phẩm gia công (hay đặc tính kỹ thuật của sản phẩm) mà còn đến hiệu quả

kinh tế. Do vậy, nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sửa đá đến nâng cao năng suất và

chất lượng mài là cần thiết.

Chương này sẽ nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của chế độ sửa đá khi mài lỗ

đến nhám bề mặt và năng suất mài. Thêm vào đó, chế độ sửa đá tối ưu nhằm đạt độ

nhám yêu cầu mà vẫn có năng suất mài cao cũng được đề xuất.

Hình 4.1. Mô hình quá trình sửa đá với phương pháp sửa đá tiếp xúc

ĐẠI LƯỢNG VÀO

1. Dụng cụ sửa đá

- Loại (mũi sửa đá,

đĩa sửa đá, dây sửa

đá)

- Số hạt và cách sắp

xếp

2. Chế độ sửa đá

- Vận tốc sửa đá V

- Chiều sâu sửa đá tsđ

- Lượng chạy dao

khi sửa đá (Ssđ)

- Số lần sửa siêu tinh

NCK

QUÁ TRÌNH

SỬA ĐÁ VÀ

CÁC ĐẠI

LƯỢNG

TRONG QUÁ

TRÌNH SỬA

ĐÁ

Tuổi thọ dụng cụ

sửa đá

ĐẠI LƯỢNG RA

1. Chất lượng SP:

- Độ chính xác: kích

thước, hình dáng

hình học

- Chất lượng bề mặt:

nhám, tính chất cơ lý

bề mặt…

2. Kinh tế:

- Năng suất

- Giá thành

3. Mòn đá, khả năng

cắt của đá,

Topography của đá

Tuổi bề của đá

64

4.1. Mục đích thí nghiệm

- Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế độ sửa đá đến nhám bề mặt và

năng suất bóc tách vật liệu khi mài lỗ vật liệu thép 90CrSi qua tôi.

- Đề xuất chế độ sửa đá tối ưu khi mài lỗ vật liệu thép 90CrSi qua tôi.

4.2. Thiết kế thí nghiệm

a. Sơ đồ thí nghiệm

Sơ đồ thí nghiệm về sửa đá như hình 4.2. Trong đó, mũi sửa đá (2) được gá

thấp hơn tâm 0,5mm và nghiêng 150 so với phương nằm ngang nhờ đồ gá (1). Đá

mài (3) được lắp trên trục chính của đầu mài lỗ và có thể điều khiển được tốc độ

theo yêu cầu.

Hình 4.2. Sơ đồ thí nghiệm sửa đá

1, đồ gá mũi sửa đá; 2, mũi sửa đá; 3, đá mài

b. Lựa chọn thông số đầu vào đầu ra

Với nghiên cứu thực nghiệm về chế độ sửa đá, các thông số đầu vào gồm có

chiều sâu sửa đá, lượng chạy dao khi sửa đá và số lượt sửa đá. Theo các nghiên cứu

ở phần tổng quan, chế độ sửa đá được chia thành các bước sửa thô, sửa tinh và sửa

siêu tinh. Do vậy, các thông số đầu vào là chiều sâu sửa đá thô (tthô), số lần sửa thô

(nthô), chiều sâu sửa đá tinh (ttinh), số lần sửa đá tinh (ntinh), số lần sửa đá siêu tinh

(CK) – sửa đá với chiều sâu sửa đá bằng 0.

2 3 1

65

Tham số điều khiển được: tương tự mục 2.2. Riêng chế độ BTLN được lấy

theo kết quả của nghiên cứu thực nghiệm trong chương 3. Dung dịch BTLNlà

Aquatex 3180 với nồng độ 3,91%, lưu lượng 2,86 l/p

Thông số đầu ra là nhám bề mặt gia công (Ra) và năng suất mài (MRR)

c. Hàm mục tiêu

Tối ưu hóa chế độ sửa đá nhằm đạt các đơn mục tiêu như : nhám bề mặt nhỏ

nhất, năng suất mài cao nhất và tối ưu hóa đa mục tiêu thương lượng hai mục tiêu

nhám bề mặt nhỏ nhất và năng suất cao nhất.

d. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

Taguchi (Nhật bản) là người đặt nền móng cho phương pháp thiết kế thí

nghiệm này, cũng là người đề ra phương pháp thực nghiệm mang tên ông. Các ma

trận thí nghiệm được thiết kế dựa vào các ma trận trực giao cố định. Các thông

số công nghệ đưa vào ma trận thí nghiệm với số lượng lớn (3÷50) và các mức có

thể khác nhau (cả trị số và số lượng). Điều này cho phép xác định được ảnh hưởng

của hầu hết các thông số đến giá trị trung bình của kết quả đầu ra với số

lượng thí nghiệm nhỏ nhất, thời gian và chi phí ít nhất. Đồng thời xác định được các

thông số ảnh hưởng mạnh nhất đến các kết quả đầu ra, từ đó đưa ra những

thử nghiệm tiếp theo và loại bỏ những thông số có ảnh hưởng không đáng kể

(ảnh hưởng yếu). Mục đich là điều chỉnh các thông số đến mức tối ưu để quá

trình/sản phẩm ổn định ở mức chất lượng tốt nhất. Do đó, phương pháp này cho

phép sử dụng tối thiểu các thí nghiệm cần thiết để để nghiên cứu ảnh hưởng của các

thông số lên một đặc tính được lựa chọn nào đó của một quá trình/sản phẩm từ đó

nhanh chóng điều chỉnh các thông số tiến đến tối ưu nhanh nhất.

Vì sửa đá chia thành 3 bước: sửa đá thô, sửa đá tinh, sửa đá có chiều sâu sửa

đá bằng 0 (sửa đá siêu tinh) nên chế độ sử đá gồm 6 yếu tố: chiều sâu sửa đá thô, số

lần sửa đá thô, chiều sâu sửa đá tinh, số lần sửa đá tinh, số lần sửa đá siêu tinh và

lượng chạy dao dọc sửa đá). Do các biến sẽ có nhiều mức khác nhau đồng các biến

cũng là các biến rời rạc. Đồng thời số biến và các mức khá lớn nên sử dụng quy

hoạch thực nghiệm theo phương pháp Taguchi sẽ giúp giảm số lượng thí nghiệm mà

kết quả vẫn đảm bảo độ chính xác cần thiết. Sơ đồ thí nghiệm thiết kế theo phương

pháp Taguchi được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế độ sửa

66

đá đến trị số độ nhám bề mặt, năng suất mài khi mài lỗ 25 vật liệu thép 90CrSi qua

tôi.

Bảng 4.1. Mức và các thông số đầu vào

STT Yếu tố Ký

hiệu

Mức của yếu tố

Mức 1 Mức 2 Mức 3 Mức 4 Mức 5 Mức 6

1 Số lần sửa đá

siêu tinh CK 0 1 2 3 4 5

2

Chiều sâu

sửa đá thô

(mm)

tthô 0,02 0,025 0,03 - - -

3 Số lần sửa

thô nthô 1 2 3 - - -

4

Chiều sâu

sửa đá tinh

(mm)

ttinh 0,005 0,01 0,015 - - -

5 Số lần sửa đá

tinh ntinh 1 2 3 - - -

6

Lượng chạy

dao sửa đá

(m/p)

Ssđ 1 1,2 1,4 - - -

Sử dụng Minitab để thiết kế Taguchi L18 (1 biến 6 mức và 5 biến 3 mức), sơ

đồ thí nghiệm như bảng 4.2. Dựa vào bảng này, 18 thí nghiệm được tiến hành với

18 chế độ sửa đá khác nhau. Để tăng độ chính xác của thực nghiệm, tiến hành lặp 3

lần với mỗi chế độ sửa đá.

Phương pháp Taguchi sử dụng tỷ số tín hiệu/nhiễu (signal-to-noise) - tỷ số

S/N: Thí nghiệm có giá trị tỷ số S/N cao nhất sẽ cho kết quả tối ưu ít bị ảnh hưởng

bởi nhiễu nhất. Tỷ số S/N dùng để xác định mức cho kết quả đầu ra tối ưu. Tỷ số

S/N của các kết quả đầu ra được xác định như sau:

- Phân tích bài toán: Trong quá trình tối ưu hóa ta có thể sử dụng 3 hệ số (S/N)

tương ứng với các trường hợp sau:

+ Nhỏ hơn là tốt hơn

S/N = -10 Log10 (MSD) (4.1)

MSD – Tổng bình phương trung bình của các giá trị đo.

n

yyyMSD n

22

2

2

1 ...

(4.2)

67

Bảng 4.2. Sơ đồ thí nghiệm theo thiết kế Taguchi L18

Chế độ CK tthô nthô ttinh ntinh Ssđ

1 0 0,02 1 0,005 1 1

2 0 0,025 2 0,01 2 1,2

3 0 0,03 3 0,015 3 1,4

4 1 0,02 1 0,01 2 1,4

5 1 0,025 2 0,015 3 1

6 1 0,03 3 0,005 1 1,2

7 2 0,02 2 0,005 3 1,2

8 2 0,025 3 0,01 1 1,4

9 2 0,03 1 0,015 2 1

10 3 0,02 3 0,015 2 1,2

11 3 0,025 1 0,005 3 1,4

12 3 0,03 2 0,01 1 1

13 4 0,02 2 0,015 1 1,4

14 4 0,025 3 0,005 2 1

15 4 0,03 1 0,01 3 1,2

16 5 0,02 3 0,01 3 1

17 5 0,025 1 0,015 1 1,2

18 5 0,03 2 0,005 2 1,4

Công thức trên thường được sử dụng trong các trường hợp xuất hiện các hiện

tượng không mong như: các khuyết tật, sai số… mà trị số lí tưởng là bằng không.

Ngoài ra khi giá trị lí tưởng là một trị số hữu hạn và một giá trị lớn nhất hoặc nhỏ

nhất được xác định bởi k, tiếp theo sự khác nhau giữa giá trị đo và giá trị lí tưởng

dự kiến sẽ càng nhỏ càng tốt. Và hệ số S/N sẽ trở thành:

S/N = -10 Log10 (MSD) (4.3)

n

kykykyMSD n

22

2

2

1 )(...)()(

(4.4)

+ Lớn hơn là tốt hơn:

S/N = -10 Log10 (MSD) (4.5)

68

MSD – Tổng nghịch đảo bình phương trung bình của các giá trị đo.

n

yyyMSD n

22

2

2

1

1...

11

(4.6)

+ Giá trị danh nghĩa là tốt nhất:

S/N = -10 Log10 (MSD) (4.7)

n

mymymyMSD n

22

2

2

1 )(...)()(

(4.8)

m – Giá trị mục tiêu.

Trong mọi trường hợp, tỷ số S/N càng lớn thì đặc tính nhận được càng tốt.

Phương pháp thực nghiệm Taguchi do không sử dụng toàn bộ các tổ hợp thí nghiệm

nên không đưa ra được một con số chính xác về ảnh hưởng của một thông số đầu

vào nào đó đến kết quả đầu ra mà chỉ mang tính chất định hướng. Mặc dù vậy, bằng

việc đánh giá qua tỷ số S/N giúp những nhà công nghệ biết xu hướng và mức độ

ảnh hưởng của từng thông số công nghệ đến kết quả đầu ra. Từ các nhận biết này sẽ

giúp các nhà nghiên cứu nhanh chóng tìm ra các thông số công nghệ và phạm vi cần

tác động để nhận được hiệu quả đầu ra tốt nhất. Trên cơ sở đánh giá ảnh hưởng

riêng lẻ các thông số có thể tìm ra được tổ hợp các thông số công nghệ tối ưu cho

kết quả đặc tính đầu ra mong muốn.

Bảng 4.3. Đặc trưng đầu ra cho các thông số

STT Đặc trưng cho kết quả Kiểu đặc trưng Đơn vị

1 Trị số độ nhám bề mặt (Ra) Thấp hơn là tốt hơn µm

2 Năng suất bóc tách (MRR) Cao hơn là tốt hơn mm3/phút

Trong nghiên cứu này, tỷ số S/N của đặc trưng nhám bề mặt (Ra) và năng suất

bóc tách (MRR) là: lớn hơn thì tốt hơn

e. Tiến trình thí nghiệm

-Bước 1: Sửa đá với chế độ lấy trong bảng 4.2

-Bước 2: Với mỗi chế độ sửa đá, tiến hành mài chi tiết với lượng dư 0,1mm

(theo bán kính)

-Bước 3: Tiến hành đo trị số độ nhám bề mặt và năng suất bóc tác ứng với

từng chế độ sửa đá.

69

4.3. Ảnh hưởng của chế độ sửa đá đến nhám bề mặt và năng suất khi mài lỗ

4.3.1. Kết quả thực nghiệm

Các kết quả thực nghiệm Ra và kết quả xử lý số liệu thể hiện ở bảng 4.4.

Phần mềm Minitab được sử dụng để phân tích dữ liệu theo quy hoạch thực nghiệm

của Taguchi.

Bảng 4.4. Kết quả trị số độ nhám Ra, MRR và tỷ số S/N của chỉ tiêu.

TT Trị số độ nhám Ra (µm) MRR (mm3/s)

Lần 1 Lần 2 Lần 3 Ra S/N Lần 1 Lần 2 Lần 3 MRR S/N

1 0,502 0,273 0,409 0,395 7,836 2,098 2,153 2,075 2,109 6,477

2 0,418 0,452 0,310 0,393 8,003 1,876 2,022 2,063 1,987 5,942

3 0,371 0,451 0,453 0,425 7,397 2,305 2,199 2,191 2,232 6,965

4 0,437 0,302 0,312 0,35 8,979 2,058 2,213 2,056 2,109 6,466

5 0,362 0,426 0,448 0,412 7,668 1,977 2,169 2,094 2,080 6,341

6 0,573 0,658 0,448 0,56 4,939 1,832 2,043 1,852 1,909 5,586

7 0,505 0,366 0,413 0,428 7,293 3,142 2,863 2,813 2,939 9,335

8 0,449 0,451 0,425 0,442 7,095 2,178 2,354 2,251 2,261 7,073

9 0,514 0,456 0,509 0,493 6,131 2,115 2,324 2,231 2,223 6,921

10 0,538 0,657 0,547 0,581 4,684 2,465 2,276 2,348 2,363 7,455

11 0,483 0,462 0,602 0,516 5,691 2,933 2,813 2,945 2,897 9,232

12 0,482 0,658 0,479 0,54 5,254 2,054 2,213 2,110 2,126 6,538

13 0,686 0,646 0,583 0,638 3,88 2,322 2,132 2,179 2,211 6,875

14 0,648 0,626 0,552 0,609 4,293 2,786 2,532 2,626 2,648 8,438

15 0,614 0,748 0,471 0,611 4,133 2,465 2,564 2,334 2,454 7,779

16 0,51 0,599 0,588 0,566 4,928 3,032 2,956 2,847 2,945 9,373

17 0,512 0,491 0,538 0,514 5,78 2,886 3,054 2,777 2,906 9,245

18 0,633 0,645 0,55 0,609 4,282 3,012 2,845 3,028 2,962 9,420

4.3.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm và tối ưu hóa đơn mục tiêu

a. Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến Ra.

Thứ tự ảnh hưởng của các thông số và ANOVA giá trị trung bình của nhám bề

mặt (𝑅𝑎 ) được thể hiện trong bảng 4.5 và 4.6. Từ kết quả ANOVA cho thấy thứ tự

ảnh hưởng của các thông số khảo sát đến nhám bề mặt Ra: Số lần sửa đá siêu tinh ;

70

chiều sâu sửa thô đá; số lần sửa thô đá; chiều sâu sửa tinh đá; số lần sửa tinh đá;

lượng chạy dao sửa đá.

Bảng 4.5. Thứ tự ảnh hưởng của các thông số đến trị số độ nhám trung bình

Mức CK tthô nthô ttinh ntinh Ssđ

1 0,4043 0,4929 0,4797 0,5193 0,5146 0,5023

2 0,4407 0,4808 0,5034 0,4836 0,5059 0,5144

3 0,4542 0,5396 0,5302 0,5104 0,4929 0,4967

4 0,5453 - - - - -

5 0,6193 - - - - -

6 0,5629 - - - - -

Delta 0,2150 0,0588 0,0505 0,0357 0,0217 0,0177

Thứ tự ảnh

hưởng 1 2 3 4 5 6

Bảng 4.6. Phân tích ANOVA cho giá trị trị số độ nhám trung bình

Thông số Bậc tự do Seq SS Adj SS Adj MS F P

CK 5 0,1047 0,1046 0,0209 5,48 0,162

tthô 2 0,0115 0,0115 0,0057 1,51 0,398

nthô 2 0,0076 0,0076 0,0038 1,00 0,499

ttinh 2 0,0041 0,0041 0,0021 0,54 0,648

ntinh 2 0,0014 0,0014 0,0007 0,19 0,842

Ssđ 2 0,0009 0,0009 0,0005 0,13 0,886

Lỗi 2 0,0076 0,0076 0,0038

Tổng 17 0,1381

71

Hình 4.3. Ảnh hưởng của các thông số đến Ra

Kết quả cho thấy:

Số lần sửa đá siêu tinh ảnh hưởng mạnh nhất đến nhám bề mặt. Nhám bề mặt

đạt trị số nhỏ nhất khi không sửa đá siêu tinh sau đó tăng dần khi số lần sửa đá siêu

tinh tăng và lớn nhất khi số lần sửa đá siêu tinh là 4 lần, cuối cùng giảm khi số lần

sửa đá siêu tinh là 5 lần. Nguyên nhân do việc không sửa đá siêu tinh sẽ khiến cho

bề mặt đá mài nhấp nhô hơn, không gian thoát phoi, chứa phoi lớn làm giảm nhiệt

cắt, lực cắt và nhám Ra, Số lần sửa đá siêu tinh càng nhiều càng làm giảm các đỉnh

nhấp nhô, giảm không gian thoát phoi do đó làm tăng Ra [5].

Chiều sâu sửa thô đá tthô = 0,025 mm cho nhám bề mặt nhỏ nhất so với chiều

sâu sửa thô đá 0,02 mm và 0,03 mm. Trị số trị số nhám thay đổi không đáng kể ở 2

mức tthô = 0,02mm và 0,025mm nhưng tăng mạnh khi tthô = 0,03mm. Khi chiều sâu

sửa đá tăng làm nhấp nhô tế vi bề mặt lớn đồng thời cũng tăng tuổi bền, năng suất

mài (chế độ này phù hợp với mài thô). Số lần sửa thô càng tăng thì nhám bề mặt

cũng tăng theo. Số lần sửa thô là 1 lần cho nhám bề mặt nhỏ nhất. Nguyên nhân do

số lần sửa thô đá tăng lên thì số đỉnh nhấp nhô trong tiết diện dọc trục của đá tăng

lên dẫn đến nhám bề mặt tăng theo.

Chiều sâu sửa tinh là 0,01mm cho trị số nhám bề mặt nhỏ nhất so với

0,005mm và 0,015mm. Đó là do chiều sâu sửa tinh đá quá nhỏ dẫn đến chiều cao

nhấp nhô trên bề mặt đá nhỏ dẫn đến khi mài khó chứa và thoát phoi dẫn đến nhám

bề mặt tăng. Còn khi chiều sâu sửa tinh đá lớn, các nhấp nhô tinh trên các nhấp nhô

72

thô của bề mặt đá trong tiết diện dọc sẽ cao và nhanh chóng bị san phẳng dẫn đến đá

nhanh mòn và làm tăng nhám bề mặt.

Số lần sửa tinh càng tăng thì nhám bề mặt càng nhỏ. Điều này có thể được lý

giải như sau: khi số lần sửa tinh tăng, số nhấp nhô trên các nhấp nhô thô trong tiết

diện dọc trục của đá tăng lên làm số hạt mài tham gia cắt trên một diện tích bề mặt

đá tăng lên làm nhám bề mặt giảm xuống.

Trong trường hợp cụ thể này, lượng chạy dao sửa đá không ảnh hưởng nhiều

tới trị số độ nhám bề mặt. Khi Ssđ là 1 m/p và 1,4 m/p cho nhám bề mặt thấp hơn

1,2 m/p. Điều đó có thể do khi bước tiến dao lớn làm cho điều kiện thoát phoi dễ

dàng hơn dẫn đến nhám bề mặt giảm. Nhám bề mặt đạt trị số nhỏ nhất khi lượng

chạy dao sửa đá là 1,4 m/p và lớn nhất khi lượng chạy dao sửa đá là 1,2 m/p.

b. Tối ưu hóa Ra

Tỷ số S/N của Ra có đặc trưng “nhỏ hơn tốt hơn” và được tính toán cho trong

bảng 4.4. Với phương pháp quy hoạch thực nghiệm theo phương pháp Taguchi.

nhiều tác giả thường sử dụng tỷ số S/N để tính toán tối ưu hóa. Kết quả phân tích

mức độ ảnh hưởng của các thông số chế độ sửa đá đến tỷ số S/N và phân tích

ANOVA tỷ số S/N của Ra thể hiện trong bảng 4.7 và bảng 4.8.

Bảng 4.7. Thứ tự ảnh hưởng của các thông số đến tỷ số S/N của trị số độ nhám


1 7,745 6,266 6,425 5,722 5,797 6,018

2 7,196 6,422 6,063 6,399 6,062 5,805

3 6,840 5,356 5,556 5,923 6,185 6,221

4 5,210 - - - - -

5 4,102 - - - - -

6 4,997 - - - - -

Delta 3,644 1,066 0,869 0,676 0,388 0,415

Thứ tự ảnh hưởng 1 2 3 4 6 5

73

Bảng 4.8. Phân tích ANOVA cho tỷ số S/N của trị số độ nhám


CK 5 31,239 31,239 6,248 5,02 0,174

tthô 2 3,976 3,976 1,988 1,60 0,385

nthô 2 2,286 2,286 1,143 0,92 0,521

ttinh 2 1,447 1,447 0,723 0,58 0,632

ntinh 2 0,471 0,471 0,235 0,19 0,841

Ssđ 2 0,517 0,517 0,258 0,21 0,828

Lỗi 2 2,490 2,490 1,245

Tổng 17 42,428

Theo đó, thứ tự ảnh hưởng của các thông số khảo sát đến tỷ số S/N của nhám

bề mặt Ra: Số lần sửa đá siêu tinh; chiều sâu sửa thô đá; số lần sửa thô đá; chiều sâu

sửa tinh đá; lượng chạy dao sửa đá dọc; số lần sửa tinh đá. Trị số tối ưu của Ra

được xác định bởi mức của các thông số công nghệ (khoanh tròn) trong hình 4.4:

CK = 0 lần (A1); Tthô = 0,025 mm (B2); Nthô = 1 lần (C1); Ttinh = 0,01mm (D2);

Ntinh = 3 lần (E3); Ssđ = 1,4 m/HTĐ (F3),

Hình 4.4. Ảnh hưởng của các thông số đến tỷ số S/N của Ra

74

Giá trị tối ưu Ra

Trị số Ra tối ưu được xác định theo công thức tại các mức: CK (A1); Tthô

(B2); Nthô (C1); Ttinh (D2); Ntinh (E3); Ssđ (F3),

1 2 1 2 3 3 5.toiuu ggRa A B C D E F T (4.9)

Trong đó:

𝐴1 : 𝑅𝑎 với số lần sửa đá siêu tinh là 0 lần, 𝐴1

= 0,404𝜇𝑚

𝐵2 : 𝑅𝑎 với chiều sâu sửa thô đá là 0,02 mm, 𝐵2

= 0,481𝜇𝑚

𝐶1 : 𝑅𝑎 với số lần sửa thô đá là 1 lần 𝐶1

= 0,48𝜇𝑚

𝐷2 : 𝑅𝑎 với chiều sâu sửa tinh đá là 0,01 mm 𝐷2

= 0,484𝜇𝑚

𝐸3 : 𝑅𝑎 với số lần sửa tinh đá là 3 lần 𝐸3

= 0,493𝜇𝑚

𝐹3: 𝑅𝑎 với lượng chạy dao dọc sửa đá là 1,4 m/HTĐ 𝐹3 = 0,497𝜇𝑚

𝑇𝑔𝑔 : là giá trị trung bình của Ra

𝑇𝑔𝑔 = ∑ 𝑅𝑎1+∑ 𝑅𝑎2+∑ 𝑅𝑎3

181

181

181

54= 0,504𝜇𝑚 (4.10)

Thay số vào có:

𝑅𝑎𝑡𝑜𝑖𝑢𝑢 = 0,404 + 0,481 + 0,480 + 0,484 + 0,493 − 5 ∗ 0,504 = 0,318𝜇𝑚

Khoảng tin cậy CI được tính như sau:

1 1

1, , , 0,14e e

e

CI F f VN R

(4.11)

Trong đó, 𝐹∝(1, 𝑓𝑒) 8,5262 là hệ số tra bảng với mức ý nghĩa %=90%, fe =2

là bậc tự do của lỗi, Ve = 0,003822 là sai số trung bình của lỗi, neff là số lần lặp hiệu

quả, R = 3 là số lần lặp của một thí nghiệm,

𝑁𝑒 =𝑇ổ𝑛𝑔 𝑠ố 𝑡ℎí 𝑛𝑔ℎ𝑖ệ𝑚

1 + 𝑇ổ𝑛𝑔 𝑠ố 𝑏ậ𝑐 𝑡ự 𝑑𝑜 𝑐ủ𝑎 𝑐á𝑐 𝑦ế𝑢 𝑡ố 𝑡í𝑛ℎ 𝑡𝑜á𝑛 𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 𝑐ô𝑛𝑔 𝑡ℎứ𝑐 𝑡ố𝑖 ư𝑢

=54

1 + 15= 3,375

Theo đó, với mức ý nghĩa = 90% thì nhám bề mặt được dự đoán với mức tối

ưu của các thông số đầu vào nCK1/ttho2/ntho1/ttint2/ntinh3/S3 như sau:

(0,318 − 0,14) ≤ 𝑅𝑎𝑜𝑝 ≤ (0,318 + 0,14) hay 0,178 ≤ Raop ≤0,458 µm

c. Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến MRR.

75

Năng suất bóc tách kim loại MRR (mm3/s) được xác định bằng thể tích bóc

tách kim loại trên một đơn vị thời gian. Thể tích kim loại bóc tách trong một quá

trình mài được xác định bằng cách đo kiểm đường kính lỗ phôi thí nghiệm trước và

sau khi mài. Tuổi bền được xác định bằng kinh nghiệm người thợ hoặc xác định sự

biến thiên của lực mài Py. Kết quả của MRR ứng với 18 chế độ sửa đá khác nhau

được kê tại bảng 4.4.

Thứ tự ảnh hưởng của các thông số và ANOVA giá trị trung bình của năng

suất bóc tách được thể hiện trong bảng 4.9 và 4.10. Từ kết quả ANOVA cho thấy

thứ tự ảnh hưởng của các thông số khảo sát đến năng suất bóc tách MRR: Số lần

sửa đá siêu tinh; số lần sửa tinh đá; chiều sâu sửa tinh đá; chiều sâu sửa thô đá;

lượng chạy dao sửa đá dọc; số lần sửa thô đá.

Bảng 4.9. Thứ tự ảnh hưởng của các thông số đến MRR


1 2,109 2,446 2,450 2,577 2,253 2,355

2 2,033 2,463 2,384 2,314 2,382 2,426

3 2,475 2,318 2,393 2,336 2,591 2,445

4 2,462 - - - - -

5 2,438 - - - - -

6 2,937 - - - - -

Delta 0,905 0,146 0,066 0,264 0,338 0,090


Bảng 4.10. Phân tích ANOVA cho tỷ số S/N của MRR


CK 5 1,556 1,556 0,311 9,69 0,096

tthô 2 0,076 0,076 0,038 1,18 0,458

nthô 2 0,015 0,015 0,007 0,24 0,809

ttinh 2 0,256 0,256 0,128 3,99 0,200

ntinh 2 0,348 0,348 0,174 5,43 0,156

Ssđ 2 0,027 0,027 0,013 0,42 0,703

Lỗi 2 0,064 0,064 0,032

Tổng 17 2,343

76

Theo đó, thứ tự ảnh hưởng của các thông số khảo sát đến tỷ số S/N của MRR:

Số lần sửa siêu tinh; số lần sửa tinh đá; chiều sâu sửa tinh đá; chiều sâu sửa thô đá;

lượng chạy dao sửa đá dọc; số lần sửa thô đá, Trị số tối ưu của MRR được xác định

bởi mức của các thông số công nghệ (khoanh tròn) trong hình 4.5: CK = 5 lần (A1);

tthô = 0,025 mm (B2); nthô = 1 lần (C1); ttinh = 0,005mm (D2); ntinh = 3 lần (E3); Ssđ =

1,4 m/HTĐ (F3).

Từ bảng 4.9, 4.10 và hình 4.5 ta có nhận xét như sau:

Số lần sửa đá siêu tinh ảnh hưởng lớn tới năng suất bóc tách (bảng 4.9). Càng

tăng số lần sửa siêu tinh thì năng suất càng tăng (ngược lại so với ảnh hưởng tới

Ra). Khi tăng số lần sửa siêu tinh, bề mặt đá mài càng mịn, mật độ lưỡi cắt nhiều

hơn và số lượng các rãnh chứa phoi cũng vẫn nhiều. Đồng thời, chiều cao nhấp nhô

cũng thấp, sự bám dính của hạt mài với chất dính kết cũng chắc chắn hơn, tuổi bền

tăng dẫn đến năng suất bóc tách tăng.

Hình 4.5. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ sửa đá đến MRR trung bình

Chiều sâu sửa đá thô và sửa đá tinh càng tăng làm giảm năng suất. Chiều sâu

sửa đá thô từ 0,02mm đến 0,025mm hầu như không làm thay đổi MRR và khi tthô =

0,03mm thì MRR giảm. Khi chiều sâu sửa đá tinh tăng từ 0,005mm đến 0,01mm thì

MRR giảm và khi ttinh tăng lên 0,015mm thì MRR cũng không tăng nhiều. Sở dĩ,

chiều sâu sửa đá tăng làm giảm MRR.

Số lần sửa đá thô hầu như không ảnh hưởng tới MRR có thể vì với độ hạt 120

thì chỉ cần 1 lần sửa đá thô thì lớp đá bị mòn đã bị bóc hết và có tăng số lần sửa đá

77

thô cũng không làm thay đổi MRR. Số lần sửa đá tinh lại là nhân tố ảnh hưởng

mạnh thứ 2 tới MRR sau số lần sửa siêu tinh. MRR tỷ lệ thuận với số lần sửa đá

tinh.

Lượng chạy dao khi sửa đá không làm thay đổi nhiều đến MRR (tương tự như

ảnh hưởng tới Ra). Đây là đặc điểm khác với các kết quả nghiên cứu về sửa đá với

mài tròn ngoài và mài phẳng.

Hình 4.6 thể hiện ảnh chụp topography của đá mài trong các trường hợp: chỉ

sửa thô (hình 4.6a), sửa thô và sửa tinh (hình 4.6b) và sửa thô, sửa tinh và sửa siêu

tinh (hình 4.6c). Nhận thấy rằng, nếu chỉ sửa thô thì bề mặt đá rất nhấp nhô và khi

đó topography sẽ không ổn định. Còn nếu có sửa đá tinh và sửa siêu tinh thì bề mặt

đá mài sẽ bớt nhấp nhô hơn, topography ổn định hơn. Khi sửa tinh số đỉnh lưỡi cắt

cũng cao hơn nếu chỉ sửa thô hoặc có sửa siêu tinh. Tuy nhiên nếu không sửa siêu

tinh sẽ làm giảm năng suất mài (hình 4.5). Do đó, khi sửa đá cần phải sửa siêu tinh

nhằm ổn định topography của đá mài.

a) b) c)

Hình 4.6. Topography đá mài

a) Đá mài chỉ sửa thô; b) Đá mài sửa thô và sửa tinh; c) Đá mài có sửa siêu tinh

d. Tối ưu hóa MRR

Với phân tích tỷ số S/N của MRR như hình 4.4 (tiêu chí lớn hơn thì tốt hơn),

ta xác định được các điểm mà MRR có giá trị lớn nhất.

Trị số MRR max được xác định theo công thức tại các mức: CK (A6); tthô

(B2); nthô (C1); ttinh (D1); ntinh (E3); Ssđ (F3).

5 2 1 1 3 3 5.toiuu ggMRR A B C D E F T (4.12)

Trong đó:

6A = 2,937 (mm3/s): MRR với số lần sửa siêu tinh là 5 lần.

78

3

2 2.463( / )B mm s : MRR với chiều sâu sửa thô đá là 0,025 mm.

3

1 2.450( / )C mm s : MRR Với số lần sửa thô đá là 1 lần.

3

1 2.577( / )D mm s : MRR Với chiều sâu sửa tinh đá là 0,005 mm.

3

3 2.591( / )E mm s : MRR Với số lần sửa tinh đá là 3 lần.

3

3 2.445( / )F mm s : MRR Với lượng chạy dao dọc sửa đá là 1,4 m/htđ.

ggT là giá trị trung bình của MRR: ggT = 2,409(mm3/s)

Thay số vào có: 33,42( / )toiuuMRR mm s

Hình 4.7. Ảnh hưởng của các thông số đến tỷ số S/N của MRR

Khoảng tin cậy CI được tính như sau:

1 1

1, , , 0, 415e e

e

CI F f VN R

(4.13)

Trong đó, 𝐹∝(1, 𝑓𝑒) = 8,5262 là hệ số tra bảng với mức ý nghĩa %=90%, fe

=2 là bậc tự do của lỗi, Ve = 0,032125 là sai số trung bình của lỗi, neff là số lần lặp

hiệu quả, R = 3 là số lần lặp của một thí nghiệm.

𝑁𝑒 =𝑇ổ𝑛𝑔 𝑠ố 𝑡ℎí 𝑛𝑔ℎ𝑖ệ𝑚

1 + 𝑇ổ𝑛𝑔 𝑠ố 𝑏ậ𝑐 𝑡ự 𝑑𝑜 𝑐ủ𝑎 𝑐á𝑐 𝑦ế𝑢 𝑡ố 𝑡í𝑛ℎ 𝑡𝑜á𝑛 𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 𝑐ô𝑛𝑔 𝑡ℎứ𝑐 𝑡ố𝑖 ư𝑢

=54

1 + 15= 3,375

79

Theo đó, với mức ý nghĩa = 90% thì nhám bề mặt được dự đoán với mức tối

ưu của các thông số đầu vào nCK6/ttho2/ntho1/ttint1/ntinh3/S3 như sau:

(3,388 − 0,415) ≤ 𝑀𝑅𝑅 𝑜𝑝 ≤ (3,388 + 0,415) hay

32.973 3.803( / )opMRR mm s

4.4. Tối ưu hóa đa mục tiêu

Phương pháp Taguchi được ứng dụng để giải bài toán tối ưu hóa chỉ duy nhất

một kết quả đầu ra. Tuy nhiên, một thuật toán tối ưu mạnh thì phải giải quyết được

đồng thời càng nhiều mối quan hệ đầu ra càng tốt. Một số nghiên cứu gần đây đã tối

ưu hóa thành công đồng thời nhiều kết quả đầu ra của EDM và PMEDM bằng sự

kết hợp giữa phân tích quan hệ xám (GRA) với phương pháp Taguchi . Trong

phân tích kết hợp Taguchi – GRA, một cấp quan hệ xám thu được sử dụng để đánh

giá đồng thời các kết quả đầu ra. Điều này đã biến bài toán tối ưu hóa nhiều đặc

tính phức tạp thành tối ưu hóa cấp quan hệ xám duy nhất. Trong nghiên cứu

này, sự kết hợp giữa phương pháp Taguchi và GRA được sử dụng để tối ưu hóa

thương lượng đồng thời 2 kết quả đầu ra của chế độ sửa đá khi gia công mài lỗ:

MRR và Ra.

Bước 1: Tiền xử lý dữ liệu

Ở bước này, ta xác định tỷ số S/N của các kết quả đầu ra. Sau đó trị số S/N

được chuyển đổi thành một chuỗi so sánh và đại lượng không thứ nguyên. Các kết

quả được chuẩn hóa trong khoảng (0 1). Kết quả mong muốn đối với nhám bề mặt

là “Nhỏ hơn thì tốt hơn”. Tỷ số này xác định như sau:

𝑆/𝑁 = −10𝑙𝑜𝑔10(1

𝑛∑ 𝑦𝑖

2)𝑛𝑖=1 (4.14)

Còn đối với năng suất cắt MRR, mong muốn “lớn hơn thì tốt hơn” và được

xác định theo công thức:

𝑆/𝑁 = −10𝑙𝑜𝑔10(1

𝑛∑

1

𝑦𝑖2)𝑛

𝑖=1 (4.15)

Trong đó: n là số lần lặp ở mỗi thí nghiệm

yi là giá trị đo được ở lần đo thứ i = 1, 2, …,n (n=3)

Bước 2: Xác định giá trị chuẩn hóa

80

Tỷ số S/N lớn hơn sẽ cho kết quả đáng tin cậy nhất và ít bị ảnh hưởng bởi

nhiễu nhất, Tỷ số này được chuẩn hóa bằng Zij (0≤Zij≤1) theo công thức sau đây để

tránh ảnh hưởng của việc sử dụng các đơn vị khác nhau và để giảm sự biến đổi.

𝑍𝑖𝑗 =𝑆𝑁𝑖𝑗−min (𝑆𝑁𝑖𝑗,𝑗=1,2,,,𝑘)

max(𝑆𝑁𝑖𝑗,𝑗=1,2,,,𝑛)−min (𝑆𝑁𝑖𝑗,𝑗=1,2,,,𝑛) (4.16)

Trong đó: j là số thí nghiệm (j=18).

Tỷ số S/N và giá trị chuẩn hóa Zij ứng với mỗi mục tiêu đầu ra được thể hiện

trong bảng 4.11.

Bảng 4.11. Trị số S/N, giá trị chuẩn hóa S/N Zij và giá trị tuyệt đối của sai lệch j(k)

TT

S/N Zij j(k)

Ra MRR

Ra MRR

Ra MRR Trị số tham chiếu

1,000 1,000

1 7,840 6,477 0,777 0,232 0,223 0,768

2 7,998 5,942 0,808 0,093 0,192 0,907

3 7,402 6,965 0,691 0,360 0,309 0,640

4 8,979 6,466 1,000 0,230 0,000 0,770

5 7,666 6,341 0,742 0,197 0,258 0,803

6 4,938 5,586 0,207 0,000 0,793 1,000

7 7,294 9,335 0,669 0,978 0,331 0,022

8 7,095 7,073 0,630 0,388 0,370 0,612

9 6,133 6,921 0,442 0,348 0,558 0,652

10 4,684 7,455 0,157 0,487 0,843 0,513

11 5,693 9,232 0,355 0,951 0,645 0,049

12 5,256 6,538 0,270 0,248 0,730 0,752

13 3,882 6,875 0,000 0,336 1,000 0,664

14 4,294 8,438 0,081 0,744 0,919 0,256

15 4,131 7,779 0,049 0,572 0,951 0,428

16 4,926 9,373 0,205 0,988 0,795 0,012

17 5,775 9,245 0,371 0,954 0,629 0,046

18 4,282 9,420 0,079 1,000 0,921 0,000

81

Bước 3: Xác định hệ số quan hệ xám

𝛾(𝑘) =∆𝑚𝑖𝑛+𝜁Δ𝑚𝑎𝑥

Δ𝑗(𝑘)+𝜁Δ𝑚𝑎𝑥 (4.17)

Trong đó:

+) j=1, 2,…n; k=1, 2, …,m, n là số thí nghiệm, k là số mục tiêu đầu ra.

∆oj là trị số sai lệch của dãy tham chiếu.

Δ0𝑗 = ‖𝑍0(𝑘) − 𝑍𝑗(𝑘)‖ là giá trị tuyệt đối của sai lệch giữa Z0(k) (trị số tham

chiếu) và Zj(k) (trị số Z của thí nghiệm thứ j của mục tiêu thứ k).

+) Δmin = min∀𝑗∈𝑖

min∀𝑘

‖𝑍0(𝑘) − 𝑍𝑗(𝑘)‖ là giá trị nhỏ nhất của 0j

+) Δmax = max∀𝑗∈𝑖

max∀𝑘

‖𝑍0(𝑘) − 𝑍𝑗(𝑘)‖ là giá trị lớn nhất của 0j

+) là hệ số phân biệt, được xác định trong khoảng 0≤K≤1 (giá trị có thể được

điều chỉnh dựa trên yêu cầu thực tế của hệ thống, =0,5 được sử dụng tính toán

trong nghiên cứu này).

Bước 4: Xác định mức độ Quan hệ xám theo công thức:

𝛾�� =1

𝑘∑ 𝛾𝑖𝑗

𝑚𝑖=1 (4.18)

Đây là giá trị trung bình của các tương tác trong quan hệ xám đã xác định ở

bước 3, k là số mục tiêu cần tối ưu.

Bảng 4.12. Thể hiện trị số quan hệ xám ứng với các mục tiêu và trị số quan hệ

xám trung bình

TT Trị số quan hệ xám j

TT

Trị số quan

hệ xám j

Ra MRR Ra MRR

1 0,691 0,394 0,543 10 0,372 0,494 0,433

2 0,722 0,355 0,539 11 0,437 0,911 0,674

3 0,618 0,439 0,528 12 0,406 0,399 0,403

4 1,000 0,394 0,697 13 0,333 0,430 0,381

5 0,660 0,384 0,522 14 0,352 0,661 0,507

6 0,387 0,333 0,360 15 0,345 0,539 0,442

7 0,602 0,957 0,780 16 0,386 0,976 0,681

8 0,575 0,450 0,512 17 0,443 0,916 0,680

82

9 0,472 0,434 0,453 18 0,352 1,000 0,676

Bước 5: Xác định mức tối ưu của các yếu tố tối ưu:

Trị số quan hệ xám cao hơn hàm ý chất lượng sản phẩm tốt hơn. Do đó, dựa

trên mức độ quan hệ xám, có thể ước lượng tác động của yếu tố và mức độ tối ưu

cho mỗi yếu tố có thể kiểm soát. Bảng 4.12 cho thấy trị số quan hệ xám cho mỗi thí

nghiệm và trị số quan hệ xám tương tác. Theo đó, thí nghiệm số 7 (tthô1, nthô2, CK3,

ntinh1, ttinh3, S2) có trị số quan hệ xám tương tác lớn nhất. Điều đó chỉ ra rằng thí

nghiệm số 7 thu được có tỷ số S/N tương ứng gần với tỷ số S/N được chuẩn hóa và

nó có nhiều đặc tính tốt trong số 18 thí nghiệm. Tuy nhiên, đây chưa chắc là mức độ

tối ưu của các yếu tố. Theo phương pháp của Taguchi, cần xác định trị số quan hệ

xám trung bình cho mỗi yếu tố ở các mức khác nhau. Trị số quan hệ xám trung bình

tại các mức của mỗi yếu tố được xác định trong bảng 4.13 hình 4.8 (sử dụng phần

mềm Minitab để phân tích).

Bảng 4.13. Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến hệ số quan hệ xám

Mức Thông số

CK tthô nthô ttinh ntinh Ssđ

1 0,5366 0,5858 0,5813 0,5898 0,4798 0,5181

2 0,5262 0,5722 0,5501 0,5456 0,5508 0,5388

3 0,5817 0,477 0,5036 0,4996 0,6044 0,5781

4 0,5033

5 0,4433

6 0,6789

Delta 0,2356 0,1089 0,0777 0,0903 0,1245 0,0599


Trị số quan hệ xám trung bình 0,545

83

Hình 4.8. Đồ thị các ảnh hưởng chính của các thông số

Trị số quan hệ xám của mỗi yếu tố ở mức nào là lớn nhất là mức tối ưu của

yếu tố đó. Do đó, theo bảng 4.13 và hình 4.8 bộ thông số tối ưu của quá trình sửa đá

khi mài lỗ đáp ứng cả nhám bề mặt năng suất gia công là:

tthô1/nthô1/CK6/ntinh3/ttinh1/Ssđ3 tương ứng với tthô=0,02mm, nthô = 1 lần, CK = 5 lần,

ntinh = 3 lần, ttinh = 0,005 mm, Ssđ = 1,4 m/ph.

Bước 6: Thực hiện phân tích hồi quy phương sai (Analysis of Variance –

ANOVA) để xác định các yếu tố quan trọng.

Phân tích hồi quy phương sai là áp dụng phương pháp thống kê để xác định

ảnh hưởng của mỗi yếu tố. Qua đó xác định được tác động của từng yếu tố đến mục

tiêu của quá trình. Tỷ lệ đóng góp khi sử dụng ANOVA sẽ bù đắp cho việc không

đánh giá được ảnh hưởng của các thông số trên toàn bộ quá trình của phương pháp

Taguchi.

Tổng độ lệch bình phương SS (Sum of Squares) được phân tách thành hai

nguồn: Tổng các độ lệch bình phương do mỗi tham số quy trình và tổng bình

phương của lỗi (the sum of the squared deviations due to each process parameter

and the sum of the squared error). Phần trăm đóng góp của mỗi tham số quy trình

trong tổng số độ lệch bình phương SS được sử dụng để đánh giá tầm quan trọng của

thay đổi của tham số. Sự thay đổi của tham số quá trình được đánh giá có ảnh

84

hưởng đáng kể đến mục tiêu khi giá trị F lớn trị số F tra bảng với mức % tương

ứng

Bảng 4.14. Kết quả phân tích hồi quy phương sai của trị số quan hệ xám

Thông số DF SS Adj SS MS F C %

CK 5 0,09534 0,09534 0,019068 1,45 36,02

tthô 2 0,0422 0,0422 0,0211 1,6 15,94

nthô 2 0,01837 0,01837 0,009185 0,7 6,94

ttinh 2 0,02445 0,02445 0,012225 0,93 9,24

ntinh 2 0,04683 0,04683 0,023415 1,78 17,69

Ssđ 2 0,01112 0,01112 0,00556 0,42 4,20

Lỗi 2 0,02637 0,02637 0,013185 9,97

Tổng 17 0,26467 100

Kết quả ANOVA trong bảng 4.14 cho thấy: Số lần sửa đá siêu tinh (CK)

(36,02%) có ảnh hưởng mạnh nhất, tiếp theo là số lần sửa đá tinh ntinh (17,69%).

chiều sâu sửa đá thô tthô (15,94%), chiều sâu sửa đá tinh (9,24%), số lần sửa đá thô

nthô (6,94%) cuối cùng là lượng chạy dao Ssđ (4,2%).

Bước 7: Tính toán tối ưu hóa và kiểm nghiệm

Xác định trị số quan hệ mờ tối ưu được xác định:

𝜇𝑜𝑝 = 𝜂𝑚 + ∑ (�� − 𝜂𝑚)6𝑖=1 = 𝑡𝑡ℎô1 + 𝑛𝑡ℎô1 + 𝐶𝐾6 + 𝑛𝑡𝑖𝑛ℎ3 + 𝑡𝑡𝑖𝑛ℎ1 + 𝑆𝑠đ3 − 5 ∗ 𝜂𝑚

Trong đó: m là trị số quan hệ xám trung bình T = 0,545, các trị số tthô1, nthô1,

CK4, nt3, tt1, S1 là trị số quan hệ xám của các thông số ứng với mức tối ưu hóa tương

ứng và được lấy từ bảng 4.13.

Xác định kết quả tối ưu.

Căn cứ vào mức tối ưu của các thông số đầu vào, giá trị tối ưu của các kết quả

đầu ra Ra và Fl được xác định theo công thức sau:

(𝑅𝑎, MRR)𝑇𝑜𝑖𝑢𝑢 = 𝑡𝑡ℎô1 + 𝑛𝑡ℎô1 + 𝐶𝐾6 + 𝑛𝑡𝑖𝑛ℎ3 + 𝑡𝑡𝑖𝑛ℎ1 + 𝑆𝑠đ3 − 5 ∗ ��

Trong đó:

(𝑅𝑎, MRR)𝑇𝑜𝑖𝑢𝑢 là trị số nhám bề mặt hoặc năng suất tối ưu

𝑡𝑡ℎô1 là trị số trung bình nhám bề mặt hoặc năng suất cắt khi chiều sâu sửa đá

thô ở mức 1.

85

𝑛𝑡ℎô1 là trị số trung bình nhám bề mặt hoặc năng suất cắt khi số lần sửa đá thô

ở mức 1.

𝐶𝐾6 là trị số trung bình nhám bề mặt hoặc năng suất cắt khi số lần sửa đá siêu

tinh ở mức 6.

𝑛𝑡𝑖𝑛ℎ3 là trị số trung bình nhám bề mặt hoặc năng suất cắt khi số lần sửa đá

tinh ở mức 3.

𝑡𝑡𝑖𝑛ℎ1 là trị số trung bình nhám bề mặt hoặc năng suất cắt khi chiều sâu sửa đá

tinh ở mức 1.

𝑆𝑠đ3 là trị số trung bình nhám bề mặt hoặc năng suất cắt khi lượng chạy dao

sửa đá ở mức 3.

�� là trị số trung bình nhám bề mặt hoặc năng suất cắt của toàn bộ thí nghiệm.

Theo đó:

(𝑅𝑎)𝑇𝑜𝑖𝑢𝑢 = 0,4929 + 0,4797 + 0,563 + 0,5193 + 0,4929 + 0,4966 − 5

∗ 0,5045 = 0,522 µ𝑚

(𝑀𝑅𝑅)𝑇𝑜𝑖𝑢𝑢 = 2,446 + 2,45 + 2,937 + 2,577 + 2,591 + 2,445 − 5 ∗ 2,4089

= 3,402 𝑚𝑚3/𝑠

Để đánh giá độ chính xác của việc tính toán, tiến hành thực nghiệm kiểm

chứng với bộ thông số tối ưu đã tìm được với số lần lặp là 2 lần, Bộ thông số thực

nghiệm là: CK= 5 lần, tthô=0,02 mm, nthô= 1 lần, ttinh = 0,005 mm, ntinh = 3 lần, , S =

1,4 m/ph. Kết quả tối ưu hóa đa mục tiêu gần như kết quả tối ưu hóa đơn mục tiêu

để đạt MRRmax. Kết quả thực nghiệm và so sánh với kết quả tính toán tối ưu được

thể hiện trong bảng 4.15.

Bảng 4.15. Kết quả so sánh giữa tính toán và thực nghiệm.

Đặc trưng gia công

Thông số tối ưu

Tính toán Thực nghiệm

% sai

lệch

tthô1, nthô1,

CK6, ntinh3,

ttinh1, Ssđ3

tthô1, nthô1,

CK6, ntinh3,

ttinh1, Ssđ3

Nhám bề mặt Ra (µm) 0,522 0,566 8,43

Năng suất cắt MRR (mm3/s) 3,402 3,1 8,82

Giá trị quan hệ xám 0,8933 0,828

86

Kết quả thực nghiệm cho thấy, sai số lớn nhất giữa tính toán và thực nghiệm là

8,82% khi xác định năng suất cắt nên phương pháp tính toán hoàn toàn có thể được

sử dụng để dự báo nhám bề mặt và năng suất cắt.

4.5. Kết luận chương 4.

Chương 4 đã nghiên cứu về ảnh hưởng và mối quan hệ giữa chế độ sửa đá đến

nhám bề mặt và năng suất quá trình mài lỗ sử dụng phương pháp Taguchi và tối ưu

hóa đa mục tiêu theo quan hệ xám GRA. Một số kết luận sau đã được rút ra:

1. Quá trình sửa đá cần thực hiện theo các bước sửa thô, sửa tinh và sửa siêu

tinh giúp tạo sự ổn định cho Topography của đá. Số lần sửa đá siêu tinh ảnh hưởng

mạnh mẽ nhất đến trị số độ nhám bề mặt và năng suất mài. Không sửa siêu tinh khi

sửa đá có thể giúp giảm trị số độ nhám nhưng việc sửa siêu tinh giúp tăng năng suất

mài lên đáng kể. Chiều sâu sửa đá tthô, ttinh càng lớn có thể làm tăng nhám bề mặt và

giảm MRR mài. Đồng thời còn gây tăng chi phí cho đá mài. Do đó, nên chọn chiều

sâu sửa đá hợp lý. Số lần sửa thô càng lớn cũng gây tăng nhám bề mặt và giảm

MRR, số lần sửa tinh càng nhiều thì càng tốt và sẽ giúp giảm nhám bề mặt và tăng

MRR.

2. Kết quả nghiên cứu giúp cho việc lựa chọn loại các chế độ sửa đá hợp lý khi

mài lỗ thép 90CrSi qua tôi để đạt được các điều kiện về kinh tế, kỹ thuật khác nhau:

+) Khi cần đạt trị số độ nhám nhỏ nhất (mài tinh) chế độ sửa đá là (CK = 0; tthô

= 0,025mm; nthô = 1; ttinh = 0,01mm; ntinh = 3; Ssđ = 1,4m/p) Ramin = 0,318µm

+) Khi cần đạt năng suất mài cao nhất (mài thô) chế độ sửa đá là (CK = 5; tthô

= 0,025mm; nthô = 1; ttinh = 0,005mm; ntinh = 3; Ssđ = 1,4m/p) MRRmax = 3,42 mm3/s)

+) Khi cần đạt hài hòa cả 2 mục tiêu năng suất mài cao nhất CK = 5, tthô

=0,02mm; nthô = 1, ttinh = 0,005mm, ntinh = 3, Ssđ = 1,4m/p và lúc này MRR =

3,402mm3/s, Ra = 0,522µm.

87

CHƯƠNG 5. XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH ĐÁ MÀI KHI THAY ĐÁ

TRONG GIA CÔNG MÀI LỖ

Như chương 2 đã nêu, đường kính đá của đá mài ảnh hưởng đến chi phí của

quá trình gia công. Thêm vào đó, tồn tại một giá trị đường kính thay thế tối ưu (hay

tuổi thọ tối ưu) của đá mà tại đó chi phí mài là nhỏ nhất. Chương này sẽ nghiên cứu

tính toán chi phí gia công của quá trình mài lỗ, ảnh hưởng của các thông số đến chi

phí mài lỗ và đường kính đá mài khi thay đá tối ưu.

5.1. Phân tích chi phí cho quá trình mài lỗ.

Trong chương 1, các mô hình tính toán chi phí mài nói chung được xây dựng

bao gồm chi phí cho đá mài, chi phí cho máy và con người [20, 21, 34 và 55].

Trong đó mô hình của Ebbrells – Rowe là tương đối đầy đủ và chi tiết. Tuy nhiên,

mô hình này chưa kể đến trực tiếp ảnh hưởng của lượng chạy dao, vận tốc cắt, chi

phí cho máy vẫn còn sơ xài. Trong nghiên cứu của Karpuschewki [29], mô hình

tính toán chi phí cho một sản phẩm của quá trình gia công nói chung đã được giới

thiệu với rất nhiều thông số như chi phí cho vật liệu, chi phí cho gia công, chi phí

cho thiết kế, chi phí cho thiết kế và chi phí cho phân phối. Trong [49, 50], Vũ Ngọc

Pi đã đưa ra mô hình tính chi phí cho quá trình gia công cắt tia nước có hạt mài và

mài tròn ngoài. Theo đó, chi phí cho 1 giờ khi cắt tia nước và một sản phẩm mài

tròn ngoài được chi thành chi phí cố định, chi phí thay đổi. Tất cả các thành phần có

ảnh hưởng tới chi phí và lợi nhuận của quá trình gia công đều được kể đến. Trên cơ

sở tham khảo các mô hình tính chi phí của quá trình gia công kể trên, một mô hình

mới tính chi phí quá trình mài lỗ đã được đề xuất. Cụ thể như sau:

Chi phí cho quá trình mài lỗ được chia thành chi phí cho đá (đá sẽ bị mòn

trong khi gia công và khi sửa), chi phí cho máy (bao gồm chi phí máy mài, nhà

xưởng, khấu hao, điện…) và chi phí cho con người (chi phí cho công nhân, quản

lý).

, w , , , , ,( ). .t p a h m h t gw p mt h t gw pC C C t C C t C (5.1)

Trong đó:

Cmt,h chi phí cho máy và con người theo giờ (VNĐ/giờ)

Cwa,h chi phí quản lý, chi phí cho lương con người (VNĐ/giờ)

Cm,h chi phí cho máy theo giờ (VNĐ/giờ)

Cgw,p chi phí cho đá mài khi mài 1 chi tiết (VNĐ)

tt là tổng thời gian mài một chi tiết (giờ)

88

5.1.1. Tổng thời gian mài 01 chi tiết, tt

Thời gian tổng thể để mài 01 chi tiết bao gồm thời gian mài cơ bản tc, thời

gian thay chi tiết tL, thời gian chạy không ăn dao ts; thời gian sửa đá tính cho 01 chi

tiết td,p; thời gian thay đá tcw; bỏ qua thời gian thiết lập máy và thời gian đá mài tiếp

cận đến vùng cắt.

tt = tc + tL + ts + td,p + tcw,p (5.2)

a. Thời gian sửa đá mài tính cho mài 1 chi tiết, td,p

,d

d p

d

tt

N (td thời gian trung bình của 1 lần sửa đá (giờ))

Với w

d

c

tN

t (Nd là số chi tiết mài được sau 1 lần sửa đá; tw Tuổi bền (giờ);

Do đó ,

w

.d cd p

t tt

t (5.3)

b. Thời gian thay đá mài tính cho mài 1 chi tiết, tcw,p

,

W

cwcw p

tt

N (thời gian thay đá mài khi mài 1 chi tiết, Nw là số chi tiết mài được

của 1 viên đá mài trong suốt thời gian làm việc)

Với 0 0 ww

( ) ( ).

2(w ) 2(w ).

e ed

pd ed pd ed c

D D D D tN N

a a t

(5.4)

Do đó ,

0 w

2. (w ).

( ).

cw pd ed c

cw p

e

t a tt

D D t

(5.5)

c. Thời gian cơ bản khi mài tc

w ,'.

.

e tot

c

r a

l at

f f (5.6)

lw’ = (lw + 2a) là chiều dài mài (mm)

lw là chiều dài chi tiết mài (mm)

a là đoạn chạy vượt quá khi mài (mm)

fr là lượng chạy dao hướng kính (mm/htd)

fa là lượng chạy dao dọc (mm/giờ)

ae,tot là lượng dư theo phương bán kính (mm)

*Lượng chạy dao khi mài

Vật liệu sử dụng cho nghiên cứu này là thép 90CrSi nhiệt luyện đạt độ cứng

Rockwell HRC = 58 – 62. Dựa theo tài liệu [12] ta có các công thức xác định lượng

chạy dao và các hệ số:

89

Lượng chạy dao dọc fa (mm/phút)

0,9865 0,0821 2,9833 1,247122.88a gw w rg wf B d S n (5.7)

Tốc độ quay của chi tiết nw = 1255,8.dw-0,3491 (5.8)

Với Bgw : chiều rộng đá mài (mm)

dw : đường kính gia công (mm)

Srg : cấp độ nhám cần đạt

dw : đường kính lỗ cần mài (mm)

Thay công thức 5.8 vào công thức 5.7 ta được công thức tính lượng chạy dao

dọc fa

0,9865 2,9833 0,35326167540,5a gw rg wf B S d (5.9)

Lượng chạy dao ngang fr (mm/htđ)

, 1 2 3 4r r tabf f c c c c (5.10)

fr,tab là lượng chạy dao hướng kính được tra trong bảng tra trong tài liệu

0,567 0,9693 0,1269

, ,30,2944r tab e tot a wf a f d (5.11)

c1, c2, c3, c4 là các hệ số được xác định như sau

1,4153

1 0.0288c tg (tg là cấp chính xác cần đạt) (5.12)

0.153

2 0.5657 ec D (5.13)

c3 = 1 (5.14)

0,5079

0,5079w

4

w

1,0642 1,0642. ld

lc R

d

(5.15)

Thay công thức từ 5.11 đến 5.15 vào công thức 5.10 ta thu được công thức

tính lượng chạy dao ngang fr.

0,567 0,9693 0,1269 1,4153 0.153 0,5079

,30,2944 0,0288 0,5657 1 1,0642r e tot a w e ldf a f d tg D R (5.16)

Ta có công thức tính thời gian mài cơ bản tc

w ,

0,0303 0,0916 0,1377 1,4153 0,5079 0,153

w w

(R . ).

0,759. . . . .

ld e tot

c

g rg g ld e

d a at

B S d t R D

(5.17)

Vậy tổng thời gian mài một chi tiết là

w ,

0,0303 0,0916 0,1377 1,4153 0,5079 0,153

w w 0

2(w ).(R . ).. 1

0,759. . . . . ( ).

pd ed cwld e tot dt L s

g rg g ld e w e w

a td a a tt t t

B S d t R D t D D t

(5.18)

90

5.1.2. Chi phí cho máy Cm,h

, , , , ,

,

us

mc y in y ro y ma y en y

m h

e

C C C C CC

T

(5.19)

Cmc,y = Cmc/Ttot; Cin,y = Cmc.xint; Cro,y = Csqm.Amt; Cma,y = xma.Cmc;

Cen,y = Tuse.Cen.Ptot.dop; Tuse = xsh.tsh.dwor.xut

int w

,

w

( / ) ( . ) ( . ) ( . ) ( . . . . . . )

. . .

mc tot mc sqm mt mc ma en sh sh or ut tot op

m h

sh sh or ut

C T C x C A C x C x t d x P dC

x t d x

(5.20)

Trong đó: Cmc,y là chi phí hệ thống gia công hàng năm, (VNĐ/năm); Cin,y là

chi phí trả lãi ngân hàng hàng năm (VNĐ/năm); Cro,y là chi phí cho nhà xưởng hàng

năm (VNĐ/năm); Cma,y là chi phí duy tu bảo dưỡng hàng năm (VNĐ/năm); Cen,y là

chi phí cho năng lượng (điện) hàng năm (VNĐ/năm); Tuse là thời gian sửa dụng máy

(giờ/năm); Cmc là chi phí mua hệ thống gia công (VNĐ); Ttot là số năm khấu hao

máy (năm); xint là lãi suất ngân hàng theo năm (%); Csqm là chi phí nhà xưởng cho

1m2 trong 1 năm (VNĐ/m2năm); Amt là diện tích mà máy chiếm chỗ (m2); xma là tỷ

lệ chi phí dành cho duy tu, bảo dưỡng (3-8%); Cen giá điện (VNĐ/kWh); Ptot là công

suất tổng thể của hệ thống gia công (kWh); dop là tỷ lệ thời gian hoạt động (70%);

xsh số ca làm việc trong ngày; tsh là số giờ làm việc trong ca (giờ/ca); dwor là số ngày

làm việc trong 01 năm (ngày/năm); xut là tỷ lệ sử dụng máy (0,7 - 0,8); (Chi phí cho

mũi sửa đá, dung dịch bôi trơn được kể đến chi phí cho hệ thống gia công Cmc)

5.1.3. Chi phí cho con người và chi phí gián tiếp Cwa,h

Chi phí cho con người bao gồm chi phí cho người công nhân trực tiếp đứng

máy, chi phí cho quản lý, các chi phí gián tiếp khác được tính như sau [25]

, ,

,

( )la h ov h

wa h

ut

C CC

x

(5.21)

Trong đó: Cla,h là chi phí cho công nhân trực tiếp đứng máy gia công tính theo

giờ; Cov,h là chi phí cho quản lý, chiếu sáng và các chi phí gián tiếp; xut là tỷ lệ sử

dụng máy (0,7 - 0,8).

5.1.4. Chi phí cho đá mài Cgw,p

gw

w,

w

g p

CC

N

(5.22)

Cgw : Chi phí một viên đá mài (VNĐ)

91

Cgw,p : Chi phí đá mài khi mài một chi tiết

Nw : tổng số chi tiết mài được của một viên đá (tương ứng với tuổi thọ của đá

mài).

0w

( )

2(w )

ed

pd ed

D DN N

a

(5.23)

w, gw gw

0 w 0

2(w ). 2(w )

( ). ( ).

pd ed c pd ed

g p

e e d

a t aC C C

D D t D D N

(5.24)

Trong đó:

Cgw là chi phí viên đá mài (VNĐ)

D0 là đường kính đá mài khi mới (mm)

De là đương kính đá mài khi thay (mm)

wpd là lượng mòn của đá sau mỗi lần mài 1 lần sửa đá (mm)

aed là tổng chiều sâu sửa đá (mm)

Thay công thức 5.20 và 5.27 vào công thức 5.4 ta được mô hình xác định chi

phí mài một chi tiết khi mài lỗ.

, w ,

, gw

0 0 w

2(w ). 2(w ).. 1

60 ( ). ( ).

pd ed cw pd ed cm h a h dt p L s c

w e w e

a t a tC C tC t t t C

t D D t D D t

(5.25)

5.2. Ảnh hưởng của các thông số đến chi phí của quá trình mài lỗ

Như phần 5.1 đã nêu, chi phí gia công khi mài lỗ bị ảnh hưởng bởi rất nhiều

các thông số. Các thông số đó gồm 18 thông số quá trình mài như đường kính đá

ban đầu, chiều rộng đá mài, đường kính lỗ mài, lượng chạy dao dọc, lượng chạy dao

hướng kính, đường kính đá mài khi thay… và các chi phí thành phần như chi phí

máy, chi phí con người, chi phí đá mài vv… Để khảo sát ảnh hưởng của các thông

số này đến chi phí của quá trình mài lỗ, dựa trên phân tích chi phí trong phần 5.1,

một thí nghiệm mô phỏng đã được thiết kế và tiến hành nhờ chương trình máy tính.

Trong thí nghiệm này đã bỏ qua ảnh hưởng của thời gian thay chi tiết, thời gian

chạy mài hết hoa lửa và thời gian thay đá. Do đó, số các thông số đưa vào khảo sát

là 15. Bảng 5.1 biểu diễn các thông số ảnh hưởng, ký hiệu và giá trị của chúng khi

khảo sát ảnh hưởng của chúng đến chi phí mài. Sử dụng quy hoạch riêng phần 2k-p

với 15 biến số, phần mềm Minitab đưa ra bảng dữ liệu gồm 128 thí nghiệm. Sử

dụng lập trình tính ta có dữ liệu trong với công thức 5.1 - 5.25. Kết quả cụ thể như

sau:

92

Bảng 5.1 Các nhân tố ảnh hưởng tới chi phí mài và các giá trị của chúng

STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

1 Cgw A VNĐ 23.000 – 92.000

2 Cm,h B VNĐ/giờ 46.000 – 230.000

3 Cwa,h C VNĐ/giờ 34.500 – 138.000

4 td D phút 0,2 – 2

5 tw E phút 2 – 30

6 wpd F mm 0,01 – 0,07

7 aed G mm 0,05 – 0,15

8 = De/D0 H - 0,65 – 0,95

9 Rld = lw/dw J - 1,2 – 4

10 = dw/D0 K mm 1,11 – 2

11 ae,tot L mm 0,03 – 0,2

12 Bgw M mm 8 – 30

13 Srg N - 6 – 8

14 tg O - 6 – 8

15 D0 P - 10 – 40

16 tL phút 0,54

17 ts phút 0,3

18 tcw phút 2

Bảng 5.2. Số liệu thí nghiệm và kết quả tính chi phí mài

ST

T Cgw Cm,h Cwa,h td tw wpd aed Rld aetot Bgw

Sr

g tg D0 Ct,p

1 230.000 230.000 138.000 2 2 0,01 0,05 0,95 4 2 0,2 30 8 6 10 439.185

2 23.000 230.000 34.500 2 30 0,01 0,15 0,95 1,2 1,11 0,2 30 8 6 40 20.793

3 23.000 230.000 34.500 2 2 0,01 0,15 0,95 4 2 0,03 30 6 8 10 61.844

4 230.000 46.000 34.500 2 2 0,01 0,15 0,95 1,2 1,11 0,03 30 8 8 10 26.565

5 230.000 46.000 138.000 0,2 2 0,01 0,05 0,65 1,2 1,11 0,03 8 6 6 10 6.529

6 230.000 230.000 34.500 0,2 2 0,07 0,15 0,95 1,2 1,11 0,2 30 6 6 40 110.483

7 23.000 230.000 34.500 2 2 0,01 0,05 0,65 4 2 0,2 8 8 6 40 389.449

8 23.000 46.000 138.000 0,2 2 0,07 0,05 0,65 1,2 2 0,2 30 8 8 10 8.584

.. .. .. … … … … … … … … … … … … … …

127 230.000 46.000 138.000 2 2 0,01 0,15 0,95 4 1,11 0,2 8 6 8 10 312.010

128 230.000 230.000 138.000 2 2 0,01 0,15 0,65 4 2 0,03 8 6 8 40 190.023

93

5.2.1. Mức độ ảnh hưởng

Hình 5.1. Đồ thị Pareto ảnh hưởng các thông số đến chi phí mài

Hình 5.1 biểu diễn đồ thị Pareto về mức độ ảnh hưởng của các nhân tố tới chi

phí của quá trình mài lỗ. Từ đồ thị này ta thấy các nhân tố ảnh hưởng đáng kể tới

chi phí mài gồm Rld, tw, ae,tot, Cgw, Cm,h, và . Bên cạnh đó, các nhân tố D0, tg, td,

wpd, aed, Cwa,h, Srg, Bgw là những nhân tố ảnh hưởng nhỏ đối với chi phí. Đặc biệt

nhân tố Srg, Bgw, wpd, aed, Cwa,h ảnh hưởng không đáng kể đến chi phí mài lỗ.

Trong các thông số ảnh hưởng thì tỉ số giữa chiều dài và đường kính lỗ Rld (J)

là nhân tố ảnh hưởng mạnh nhất đến chi phí mài lỗ. Sở dĩ như vậy là vì thông số

này đặc trưng cho độ sâu của lỗ. Lỗ càng sâu càng khó gia công và đòi hỏi công

nghệ mài phức tạp hơn. Khi này, lượng chạy dao ngang bị hạn chế (đặc biệt với lỗ

có đường kính nhỏ) do lực hướng kính Py lớn làm biến dạng trục mang đá. Đường

kính chi tiết gia công tw (E) cũng là nhân tố ảnh hưởng mạnh thứ 2 đến chi phí mài.

Tiếp đến là ảnh hưởng của lượng dư mài ae,tot (L), giá thành đá mài Cgw (A), chi phí

cho máy Cm,h (B), tỷ lệ đá mài De/D0 (delta – H). Nhân tố H đại diện cho đường

kính đá mài khi thay, nó ảnh hưởng tới chi phí cho đá mài, ảnh hưởng tới vận tốc

cắt trung bình. Trong khoảng nghiên cứu này, đường kính đá mài ban đầu không

ảnh hưởng nhiều đến chi phí gia công. Vì D0 còn bị ảnh hưởng bởi dw thông qua hệ

số . Khi mà D0 tăng thì đồng thời dw cũng tăng theo nên nhân tố D0 ít ảnh hưởng

tới chi phí mài.

94

5.2.2. Đặc điểm ảnh hưởng

Hình 5.2. Ảnh hưởng của các thông số đến chi phí gia công khi mài lỗ

Đồ thị Pareto phản ảnh mức độ ảnh hưởng của các thông số đến chi phí mài.

Tuy nhiên đồ thị này không phản ảnh được xu hướng ảnh hưởng của các thông số.

Vì lý do đó đồ thị ảnh hưởng của các nhân tố chính đã được vẽ trên hình 5.2. Đồ thị

này biểu diễn ảnh hưởng của 15 nhân tố tới chi phí mài trung bình khi mài một chi

tiết.

a. Ảnh hưởng của các chi phí thành phần

Từ hình 5.2a,b,c ta thấy, chi phí cho máy Cm,h, chi phí con người, quản lý theo

giờ Cwa,h và chi phí đá mài Cgw có ảnh hưởng đồng biến tới chi phí gia công. Nghĩa

là khi các giá trị này tăng sẽ làm tăng chi phí quá trình mài.

b. Ảnh hưởng của các thông số liên quan đến chế độ công nghệ (td, aed, ae,tot).

Tổng chiều sâu sửa đá aed tăng cũng làm tăng chi phí nhưng mức độ ảnh

hưởng cũng không đáng kể (hình 5.2g). Thời gian sửa đá td là nhân tố ảnh hưởng

không lớn tới chi phí gia công. Khi tăng td làm tăng chi phí mài. Sở dĩ như vậy là vì

thời gian sửa đá càng lâu càng làm tăng thời gian mài tt và dẫn tới tăng chi phí mài

(hình 5.2d). Do vậy, để giảm chi phí mài cần nghiên cứu giảm thời gian sửa đá như

tự động hóa quá trình sửa đá, giảm thời gian tháo lắp dụng cụ sửa đá… Bên cạnh

đó, lượng dư mài ae,tot là nhân tố ảnh hưởng nhiều nhất đến chi phí (xếp thứ 3 về

mức độ ảnh hưởng) (hình 5.2l). Lượng dư mài càng lớn thì thời gian mài tc càng

a) b) c) d) e) f) g) h)

l) m) j) k) n) o) p)

95

tăng và dẫn đến tăng chi phí mài. Do đó, lượng dư mài nên được lựa chọn hợp lý,

phù hợp với yêu cầu gia công và để giảm chi phí.

c. Ảnh hưởng của các thông số liên quan đến chi tiết gia công (Rld, , Srg, tg)

Ảnh hưởng đến chi phí mài mạnh mẽ nhất là tỷ số chiều dài chi lỗ trên đường

kính lỗ Rld và đường kính chi tiết (hình 5.2j). Khi lỗ càng sâu và càng lớn chi phí

gia công sẽ tăng. Khi đó, điều kiện gia công sẽ khắc nghiệt hơn lượng chạy dao

ngang không thể lớn được, khối lượng bóc tách vật liệu cũng lớn nên làm tăng chi

phí gia công. Bên cạnh đó, cấp độ nhám Srg càng lớn (giá trị nhám giảm) và cấp

chính xác tg càng giảm (độ chính xác tăng) làm tăng chi phí (hình 5.2n,o). Nguyên

nhân là do yêu cầu kỹ thuật tăng đòi hỏi chế độ gia công phù hợp hơn (lượng chạy

dao dọc và ngang đều nhỏ). Do vậy để giảm chi phí mài không nên chọn Rld lớn

(nếu có thể). là nhân tố liên quan mật thiết tới đường kính chi tiết dw và đường

kính đá mài ban đầu D0, tỷ số càng lớn đồng nghĩa với việc lỗ chi tiết có kích

thước lớn (thể tích vật liệu bóc tách lớn) và đường kính D0 nhỏ (vận tốc cắt trung

bình nhỏ). Do vậy khi tăng tỷ số sẽ làm tăng chi phí mài.

d. Ảnh hưởng của thông số liên quan đến đá mài D0 và De/D0, tw, wpd, Bgw

Như phân tích trên, chi phí đá mài tăng làm tăng chi phí mài. Tuy nhiên, tuổi

bền của đá tw càng cao sẽ làm giảm chi phí và ảnh hưởng của tuổi bền lớn hơn ảnh

hưởng của chi phí đá mài (Hình 5.2e). Ngoài ra, lượng mòn đá wpd và bề rộng đá

Bgw không ảnh hưởng nhiều tới chi phí gia công (Hình 5.2f,m). Do vậy, nếu ta sử

dụng loại đá có chất lượng cao (giá đắt, tuổi bền cao) vẫn có thể giảm được chi phí

gia công. Việc tối ưu hóa chế độ công nghệ để có thể tăng tuổi bền đá mài cũng

giúp ích nhiều cho việc giảm chi phí gia công.

Đường kính ban đầu của đá D0 và đường kính chi tiết là hai thông số phụ

thuộc nhau qua hệ số . Do đó nếu D0 tăng có thể làm tăng vận tốc cắt trung bình,

giảm thời gian gia công. Tuy nhiên, khi này điều kiện gia công cũng thay đổi dw

tăng làm tăng thể tích vật liệu phải bóc tách và làm tăng chi phí mài (hình 5.2p).

Bên cạnh đó, đường kính thay đá De cũng sẽ ảnh hưởng đến chi phí mài. Cụ thể,

trên hình 5.2h khi delta (De/D0) giảm (hay De giảm) thì sẽ làm giảm chi phí.

96

5.3. Đường kính thay đá hợp lý

Phần này sẽ nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số quá trình mài cũng như

các chi phí thành phần đến đường kính thay đá tối ưu và xây dựng mô hình tính

đường kính này. Việc nghiên cứu này được thực hiện trên cơ sở phân tích chi phí

của quá trình mài lỗ ở phần 5.2.

Từ phân tích chi phí mài trong phần 5.2, đường kính thay đá tối ưu có thể xác

định bằng việc cực tiểu hóa chi phí mài cho một chi tiết Ct,p (công thức 5.25). Do

đó, bài toán cực tiểu hóa chi phí mài có thể được biểu diễn như sau:

,min min ( )t p eC f D (5.26)

5.3.1. Xác định đường kính thay đá hợp lý

Có thể tính toán cụ thể với các số liệu cụ thể sau: D0=20 (mm); Bgw=25 (mm);

aed=0,12 (mm); Cm,h=70.000 (VNĐ/h); Cwa,h=46.000 (VNĐ/h); Cgw=70.000 (VNĐ);

tw=20 (min); wpd=0,02 (mm); tg=7; Rld=2, td=0,3 (phút), tcw=2,4 (phút), tL=0,54

(phút), ts=0,3(phút), Srg = 7, dw=25 (mm), ae,tot=0,1 (mm). Mối quan hệ giữa chi phí

mài một chi tiết Ct,p (VNĐ/h) với đường kính đá khi thay De (mm) được thể hiện ở

hình 5.3. Từ hình vẽ này ta thấy chi phí mài phụ thuộc nhiều vào đường kính thay

đá (hay tuổi thọ của đá). Thêm vào đó, tồn tại một giá trị đường kính thay đá tối ưu

mà tại đó chi phí mài sẽ đạt giá trị nhỏ nhất (Cmin = 5.927VNĐ; De,op 17,5mm).

Trị số đường kính thay đá tối ưu này lớn hơn khá nhiều đường kính thay đá truyền

thống (trong trường hợp này bằng khoảng 14 mm).

Hình 5.3. Mối quan hệ giữa đường kính đá mài khi thay với chi phí mài

5600

6100

6600

7100

7600

8100

13 14 15 16 17 18 19 20

Chi

phí

mài

mọt

chi

tiết

-

Ct,

p

(VN

Đ/c

t)

Đường kính đá mài khi thay - De (mm)

Cmin = 5.927 VNĐ De,op = 17,5

C = 6.528VNĐ Demin = 14

97

Như trên đã nêu, vì đường kính đá thay đá ảnh hưởng lớn đến chi phí gia công

nên việc tìm giá trị đường kính đá mài khi thay hợp lý sẽ giúp cho giảm chi phí gia

công đáng kể. So sánh chi phí mài khi thay đá tại đường kính tối ưu De,op 17,5mm

với chi phi khí thay đá tại đường kính khi thay truyền thống De,min = 14mm ta thấy

chi phí giảm từ 6.528 VNĐ/chi tiết xuống còn 5.927 VNĐ/chi tiết (giảm 9,2%).

Tổng thời gian gia công trung bình giảm từ 192 (giây) xuống còn 164 (giây) (giảm

14,7%).

5.3.2. Ảnh hưởng của các thông số đến đường kính thay đá hợp lý

Cũng từ phân tích giá thành ta thấy, giá trị của đường kính thay đá hợp lý phụ

thuộc vào rất nhiều thông số. Để đánh giá ảnh hưởng của các thông số đến đường

kính thay đá hợp lý, 10 thông số đã được chọn để khảo sát. Các thông số này trong

bảng 5.3. Do vậy, đường kính thay đá hợp lý có thể biểu diễn theo hàm sau:

, 0 w , ,( , , , , , w , , , , )e op wg ed g pd m h wa h gw ldD f D B a t T C C C R (5.27)

Bảng 5.3 Phạm vi khảo sát các biến thực nghiệm

Nhân tố Ký hiệu Đơn vị Mức thấp Mức cao

Đường kính đá mài ban đầu D0 mm 10 40

Bề rộng đá mài Bgw mm 8 30

Tổng chiều sâu sửa đá aed mm 0,05 0,15

Cấp chính xác tg - 6 8

Tuổi bền tw min. 2 30

Lượng mòn đá wpd mm 0,01 0,07

Chi phí cho máy theo giờ Cmh VNĐ/h 46.000 230.000

Chi phí cho con người, quản lý Cwa VNĐ/h 34.500 138.000

Giá 1 viên đá Cgw VNĐ/p. 23.000 230.000

Tỷ số lw/dw Rld - 1,2 4

Để khảo sát chi tiết ảnh hưởng của các thông số đến hàm mục tiêu, một thí

nghiệm mô phỏng đã được thiết kế và thực hiện bởi một chương trình máy tính.

Phần mềm Minitab được chọn để xây dựng kế hoạch thí nghiệm và phân tích số liệu

với dạng thiết kế thí nghiệm toàn phần 2 mức được chọn để khảo sát. Thí nghiệm

98

được tiến hành với 10 biến nêu trên với phạm vi khảo sát của chúng được cho trên

bảng 5.3. Ngoài ra, với cùng một điều kiện công nghệ, cùng một dạng gia công nên

một số thông số được giữ cố định như trong bảng 5.4.

Bảng 5.4. Giá trị các tham số khảo sát ảnh hưởng chi phí mài lỗ

Hình 5.4. Khai báo biến thí nghiệm trong phần mềm Minitab

Bảng 5.5. Kế hoạch thí nghiệm sàng lọc

TT D0 Bgw aed tg tw wpd Cm,h Cwa,h Cgw Rld De,op

1 40 8 0,15 6 30 0,07 230.000 34.500 230.000 1,2 28,0

2 10 8 0,15 6 30 0,07 230.000 138.000 230.000 4 5,6

3 40 8 0,15 6 2 0,07 230.000 34.500 23.000 1,2 27,7

4 10 8 0,05 8 2 0,01 230.000 34.500 23.000 1,2 5,8

5 40 8 0,15 8 30 0,01 230.000 34.500 23.000 1,2 35,0

… … … … … … … … … … … …

127 40 30 0,05 8 30 0,01 230.000 34.500 23.000 4 36,0

128 10 8 0,05 6 30 0,01 230.000 34.500 23.000 4 8,1

Cách thức khai báo các biến thí nghiệm cho bước khởi tạo kế hoạch thí

nghiệm được minh họa trên hình 5.4. Kế hoạch thí nghiệm với 128 bộ dữ liệu và

các giá trị của đường kính hợp lý tính toán được từ chương trình cho trên bảng 5.5.

Thông số Đơn vị Giá trị Thông số Đơn vị Giá trị

dw mm 1,1xD0 tcw phút 2,4

ae,tot mm 0,1 tL phút 0,54

td phút 0,3 ts phút 0,3

99

Các thông số thí nghiệm ảnh hưởng chính đến nhám bề mặt Ra được xác định

một cách định tính thông qua đồ thị các ảnh hưởng chính. Trong đồ thị này, ảnh

hưởng của mỗi biến thí nghiệm được vẽ độc lập trên một biểu đồ chung (Hình 5.5).

Hình 5.5. Đồ thị các ảnh hưởng chính đến De,op

Trên hình 5.5, mười đồ thị thể hiện ảnh hưởng của mười biến được vẽ trong

các ô độc lập. Từ các đồ thị này ta thấy, khi D0 thay đổi từ 10 (giá trị mã hóa là -1)

đến 40 (giá trị mã hóa là +1), hàm mục tiêu De,op thay đổi từ 5,0 đến 26,5. Độ dốc

của đồ thị này là (26,5– 5,0)/2 = 10,75. Tương tự, độ dốc của De,op khi Bgw, aed, tg,

tw, wpd, Cm,h, Cwa,h, Cgw và Rld, thay đổi lần lượt là: (15.8 – 15.8)/2=0.0; (16.5-

15.1)/2=0.7; (15.8-15.7)/2=0.05, (18.8-12.8)/2=3, (15.8-15.8)/2=0.0, (16.9-

14.6)/2=1.15, (16.5-15.1)/2=0.7, (18.7-12.8)/2=2.95, (15.8-15.8)/2=0.0. So sánh

định tính cho thấy, độ dốc của đồ thị ảnh hưởng của D0 là lớn nhất; kế tiếp là đồ thị

tw, Cgw, Cm,h, Cwa,h, aed, còn tg và Bgw ảnh hưởng không đáng kể do trị số độ dốc sấp

sỉ 0, cuối cùng là wpd và Rld không ảnh hưởng vì độ dốc của đồ thị này có giá trị 0.

Tuy nhiên để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số này ta có thể sử dụng

các đồ thị ảnh hưởng chung (hình 5.8) hoặc đồ thị Pareto của các ảnh hưởng tiêu

chuẩn (hình 5.9).

a) b) c) d) e)

f) g) h) j) k)

100

Hình 5.6. Đồ thị ảnh hưởng chung của các yếu tố

Hình 5.7. Đồ thị Pareto của các yếu tố ảnh hưởng D0, Bw, aed, tg, Tw, Wpd, Cmh, Cwh,

Cgw, Rld đến Dop

Trên hình 5.6, đồ thị được vẽ cho hàm mục tiêu với mức ý nghĩa bằng 0,05.

Các yếu tố có ảnh hưởng lớn (Significant) được biểu diễn qua các điểm hình vuông

màu đỏ. Các yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến đường kính đá mài hợp lý khi thay đá

(De,op) này bao gồm: A (biến D0), J (biến Cgw), E (biến tw), G (biến Cm,h), H (biến

Cwa,h), J (biến Cgw), C (biến aed) và các tương tác bậc 2: AE (D0*tw), AJ (D0*Cgw),

AG (D0*Cmh), EJ (tw*Cgw), AH (D0*Cwah), AC (D0*aed), GH (Cmh*Cwah), GJ

101

(Cmh*Cgw) và BC (Bgw*aed). Nhân tố D (tg), wpd (F) và Rld (K) không ảnh hưởng tới

đường kính hợp lý.

Trên đồ thị hình 5.7, biểu đồ Pareto, Minitab sử dụng giá trị mức ý nghĩa để vẽ

đường giới hạn (có hoành độ 1,99 trên đồ thị). Các giá trị ảnh hưởng (đã chuẩn hóa)

được biểu diễn dưới dạng các thanh nằm ngang. Các yếu tố ứng với thanh biểu diễn

vượt quá bên phải đường giới hạn là các giá trị có ảnh hưởng đáng kể. Những yếu

tố có biểu diễn nằm về bên trái đường giới hạn là những yếu tố có ảnh hưởng yếu.

Đồ thị cho thấy thứ tự ảnh hưởng của các yếu tố và tương tác từ cao đến thấp là: D0,

D0*tw, D0*Cgw, Cgw, tw, D0*Cmh, Cm,h, Cwa,h, tw*Cgw, D0*Cwah, D0*aed, Cmh*Cwah,

Cmh*Cgw, aed cuối cùng là Bgw*aed. Những nhân tố này sẽ được kể đến trong phương

trình hồi quy xác định đường kính hợp lý khi thay đá.

5.3.3. Mô hình hồi quy xác định đường kính đá mài khi thay hợp lý

Mô hình hồi quy ở mức tương tác hai yếu tố đã được xác định. Sau khi loại bỏ

các yếu tố và tương tác có ảnh hưởng yếu hoặc không ảnh hưởng, kết quả thể hiện

như phương trình 5.28. Mô hình này rất khớp với dữ liệu ở bảng 5.5 với hệ số tương

quan r2 = 99,63%. Phương trình quan hệ giữa De,op và các thông số ảnh hưởng chính

có thể được viết như sau:

De,op = -2.614 + 0.6620 D0 + 0.0408 Bgw + 7.45 aed - 0.0304 tw

+ 0.000003 Cm,h + 0.000010 Cwa,h - 0.000011 Cgw - 0.5421 D0*aed

+ 0.008034 D0*tw + 0.000001 D0*Cwa,h - 0.000001 D0*Cgw

- 0.416 Bgw*aed

(5.28)

Công thức (5.28) rất phù hợp với mô hình đã chọn vì các hệ số adj-R2 và

pred-R2 có giá trị cao (bảng 5.6). Trong phương trình 5.28, các hệ số ở biến Cm,h,

Cwa,h, Cgw, D0*Cwa,h, D0*Cgw có trị số rất nhỏ nhưng giá trị của các biến chi phí này

lại lớn từ 23.000 VNĐ đến 230.000 VNĐ nên khi nhân với các hệ số vẫn sẽ có giá

trị tương đối. Vậy ta không loại bỏ được những thành phần có các biến đó ra khỏi

phương trình hồi quy.

102

Bảng 5.6. Thông tin mô hình hồi quy sau khi loại bỏ các yếu tố và tương tác

có ảnh hưởng yếu đến De,op.

Term Effect Coef SE Coef T-Value P-Value VIF

Constant 16,037 0,284 56,45 0,000

D0 22,089 11,045 0,188 58,67 0,000 7,52

Bgw -0,0181 -0,0091 0,0686 -0,13 0,895 1,00

aed -1,4000 -0,7000 0,0686 -10,20 0,000 1,00

tw 4,772 2,386 0,108 22,01 0,000 2,49

Cm,h 0,000125 0,000062 0,000007 9,12 0,000 5,27

Cwa,h 0,000109 0,000055 0,000005 10,17 0,000 3,25

Cgw -0,000291 -0,000146 0,000005 -27,06 0,000 3,25

D0*aed -0,8131 -0,4066 0,0686 -5,92 0,000 1,00

D0*tw 3,3744 1,6872 0,0686 24,58 0,000 1,00

D0*Cm,h 0,000060 0,000030 0,000003 10,02 0,000 3,25

D0*Cwa,h 0,000038 0,000019 0,000003 6,36 0,000 3,78

D0*Cgw -0,000147 -0,000073 0,000003 -24,55 0,000 2,49

Bgw*aed -0,4575 -0,2287 0,0686 -3,33 0,001 1,00

tw*Cgw 0,000042 0,000021 0,000003 6,98 0,000 2,49

Cm,h*Cwa,h -0,000000 -0,000000 0,000000 -5,18 0,000 6,03

Cm,h*Cgw 0,000000 0,000000 0,000000 3,82 0,000 4,74

Bảng 5.7. Bảng hệ số hồi quy được triết xuất từ Minitab

S R-sq R-sq(adj) R-sq(pred)

0,776592 99,63% 99,58% 99,51%


Chương 5 đã nghiên cứu về chi phí của quá trình mài lỗ và đường kính hợp lý

khi thay đá trong quá trình mài lỗ. Thêm vào đó, nhờ áp dụng quy hoạch thực

nghiệm, ảnh hưởng của các thông số đến chi phí mài lỗ và đường kính hợp lý của

đá mài khi thay đá được nghiên cứu.

103

1. Đã xây dựng được mô hình tính toán chi phí gia công khi mài lỗ với nhiều

thông số được xét đến. Từ mô hình này ảnh hưởng của các thông số quá trình mài

và các chi phí thành phần đến chi phí mài lỗ đã được khảo sát. Qua đó rút ra một số

kết luận sau:

- Tỷ số giữa chiều dài và đường kính lỗ mài ảnh hưởng mạnh mẽ nhất đến chi

phí mài lỗ;

- Chi phí cho hệ thống công nghệ, chi phí con người và chi phí đá mài có ảnh

hưởng đáng kể tới chi phí gia công. Chi phí mài lỗ sẽ tăng khi các chi phí này tăng;

- Một số biện pháp giảm chi phí khi mài đã được đề xuất như: giảm các chi phí

máy, chi phí đá mài, chi phí con người (công nhân, quản lý…); Sử dụng đá mài có

tuổi bền cao và nghiên cứu các biện pháp nâng cao tuổi bền của đá; xác định lượng

dư mài và lượng dư sửa đá hợp lý; Nghiên cứu áp dụng các biện pháp để giảm thời

gian sửa đá như tự động hóa quá trình sửa đá, giảm thời gian tháo lắp dụng cụ sửa

đá…

2. Đường kính đá mài khi thay ảnh hưởng lớn tới chi phí mài lỗ và tồn tại một

giá trị đường kính đá mài khi thay hợp lý để đạt hàm mục tiêu chi phí nhỏ nhất.

Công thức để xác định đường kính đá mài hợp lý khi thay đá De,op đã được đề xuất.

3. Ảnh hưởng của các nhân tố tới đường kính đá mài hợp lý khi thay đá như

sau: Đường kính đá mài ban đầu D0 ảnh hưởng mạnh mẽ nhất đến đường kính đá

mài khi thay hợp lý De,op, tiếp đến là giá thành viên đá Cgw, tuổi bền tw, và chi phí

cho máy Cm,h, chi phí cho con người và quản lý Cwa,h và tổng chiều sâu sửa đá aeđ. tỷ

số Rld, lượng mòn đá wpd, cấp chính xác tg không ảnh hưởng tới De,op. Các nhân tố

bậc hai ảnh hưởng tới De,op là D0*tw, D0*Cgw, D0*Cmh, tw*Cgw, D0*Cwah, D0*aed,

Cmh*Cwah, Cmh*Cgw vàcuối cùng là Bgw*aed ,.

- Hiệu quả kinh tế khi áp dụng đường kính thay đá hợp lý giúp cho chi phí khi

mài một sản phẩm đã giảm giảm 9,2%, tổng thời gian mài giảm giảm 14,7%.

104

KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN

Kết luận chung

Mục tiêu của luận án này là nghiên cứu nâng cao hiệu quả của quá trình mài

lỗ. Để thực hiện điều đó cần thiết phải giải quyết các bài toán sau: Xác định chế độ

bôi trơn làm nguội hợp lý, xác định chế độ sửa đá hợp lý và xác định đường kính đá

mài khi thay hợp lý. Các kết quả chính và đóng góp mới của luận án có thể được

tóm tắt như sau:

1. Đề xuất mô hình nâng cao hiệu quả khi mài lỗ. Từ đó đề xuất các giải pháp

để nâng cao hiệu quả khi mài.

2. Đã nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của lưu lượng, nồng độ dung dịch

BTLN của 2 loại dung dịch BTLN là Aquatex 3180 và Emulsion đến nhám bề mặt

và đề xuất chế độ BTLN hợp lý đối với 2 loại dung dịch khi mài lỗ vật liệu thép

90CrSi.

3. Đã nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sửa đá mài đến độ nhám bề mặt và

năng suất mài. Chế độ sửa đá được chia thành 03 bước: sửa thô, sửa tinh và sửa siêu

tinh. Trong đó, số lần sửa đá siêu tinh ảnh hưởng mạnh mẽ nhất đến trị số độ nhám

bề mặt và năng suất mài. Chế độ sửa đá hợp lý khi mài lỗ thép 90CrSi qua tôi đã

giúp cải thiện chất lượng bề mặt và tăng năng suất đáng kể.

4. Xây dựng được mô hình tính toán chi phí mài lỗ và khảo sát ảnh hưởng của

các nhân tố đến chi phí mài lỗ. Trong mô hình này đã kể đến ảnh hưởng của 18

nhân tố chi phí mài. Các nhân tố này bao gồm các chi phí thành phần như chi phí

máy mài, chi phí con người (bao gồm chi phí công nhân, quản lý…), chi phí đá mài

… và các thông số quá trình mài như đường kính đá ban đầu, chiều rộng đá mài, độ

mòn của đá, tổng chiều sâu sửa đá, thời gian sửa đá vv… và đặc biệt là mô hình đã

đưa thông số đường kính đá khi thay (hay tuổi thọ của đá) vào để khảo sát.

5. Xây dựng được phương pháp xác định đường kính đá mài khi thay hợp lý

cho mài lỗ nhằm đạt chi phí gia công nhỏ nhất – đó là xây dựng và giải bài toán cực

tiểu hóa giá thành mài. Nhờ áp dụng công thức đường kính đá mài khi thay hợp lý

chi phí mài có thể giảm 9,2%, tổng thời gian mài giảm 14,7%. Phương pháp này có

thể áp dụng trong các trường hợp máy mài không có khả năng thay đổi tốc độ quay

trục chính của đá mài.

105

6. Xây dựng mô hình hồi quy giúp xác định đường kính đá mài khi thay để chi

phí gia công nhỏ nhất.

Hướng nghiên cứu tiếp theo.

Mặc dù nghiên cứu này đã tìm ra được một số giải pháp để nâng cao hiệu quả

quá trình mài nhưng vẫn còn những vấn đề cần thiết phải đầu tư nghiên cứu tiếp. Cụ

thể gồm những hướng nghiên cứu sau:

1. Nghiên cứu sâu hơn về phương pháp BTLN và tìm cách đưa dung dịch

BTLN vào tiếp cận sâu hơn vùng gia công.

2. Với lỗ có đường kính nhỏ hơn 10mm, chiều sâu lớn điều kiện gia công rất

khốc liệt và đòi hỏi thiết bị hiện đại, có độ cứng vững cao do đó cần được tiếp tục

quan tâm.

3. Khảo sát ảnh hưởng của chế độ BTLN và chế độ sửa đá đến các tính chất

cơ, lý của bề mặt chi tiết gia công.

106

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI

* Tạp chí trong nước

1. Bành Tiến Long, Vũ Ngọc Pi, Lê Xuân Hưng, Tạ Việt Cường, Nghiên cứu

ảnh hưởng của chế độ tưới nguội tới độ nhám bề mặt gia công trong mài lỗ thép

90CrSi qua tôi, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, trang 71-76, số tháng 5, năm 2016, trang

71 – 76.

2. Bành Tiến Long, Vũ Ngọc Pi, Lê Xuân Hưng, Lưu Anh Tùng, Xây dựng

công thức tính chế độ cắt cho mài lỗ, Tạp chí Khoa học Công nghệ ĐHTN, tháng 9

năm 2016, trang 15 – 18.

* Tạp chí quốc tế.

3. Vu Ngoc Pi, Le Xuan Hung, Luu Anh Tung and Banh Tien Long, “Cost

Optimization of Internal Grinding”, Journal of Materials Science and Engineering B

6 (11-12) (2016) page 291 – 296.

4. Le Xuan Hung, Tran Thi Hong, Le Hong Ky, Luu Anh Tung, Nguyen Thi

Thanh Nga, Vu Ngọc Pi, “Optimum dressing parameters for maximum material

removal rate when internal cylindrical grinding using Taguchi method”,

International Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET),

Volume 9, Issue 12, December 2018, pp. 123–129. Scopus

5. Le Xuan Hung, Vu Ngoc Pi, Tran Thi Hong, Le Hong Ky, Vu Thi Lien,

Luu Anh Tung, Banh Tien Long, “Multi-objective Optimization of Dressing

Parameters of Internal Cylindrical Grinding for 90CrSi Aloy Steel Using Taguchi

Method and Grey Relational Analysis”, 9th International Conference on Materials

Processing and Characterization, 8th – 10th March 2019, Materials Today:

Proceedings, Available online at www.sciencedirect.com. Scopus (Chấp nhận đăng)

6. Le Xuan Hung, Vu Thi Lien, Luu Anh Tung, Vu Ngoc Pi, Le Hong Ky,

Tran Thi Hong, Hoang Tien Dung, Banh Tien Long, “A study on cost optimization

of internal cylindrical grinding”, International Journal of Mechanical Engineering

and Technology (IJMET), Volume 10, Issue 1, January 2019, pp. 414 – 423. Scopus

7. Thi-Hong Tran, Xuan-Hung Le, Quoc-Tuan Nguyen, Hong-Ky Le, Tien-

Dung Hoang, Anh-Tung Luu, Tien-Long Banh and Ngoc-Pi Vu, “Optimization of

http://www.sciencedirect.com/science/journal/22120173

107

Replaced Grinding Wheel Diameter for Minimum Grinding Cost in Internal

Grinding”, Applied Sciences, 9(7), March, 2019, pp. 1363. SCIE

8. Le Xuan Hung, Vu Thi Lien, Vu Ngoc Pi, Banh Tien Long, “A Study on

Coolant Parameters in Internal Grinding of 90CrSi Steel”, Materials Science

Forum, Vol. 950, pp 24-31, Apirl, 2019 Trans Tech Publications, Switzerland.

Scopus

9. Le Xuan Hung, Tran Thi Hong, Le Hong Ky, Nguyen Quoc Tuan, Luu

Anh Tung, Banh Tien Long, Vu Ngoc Pi, A study on calculation of optimum

exchanged grinding wheel diameter when internal grinding, 9th International

Conference on Materials Processing and Characterization, 8th – 10th March 2019,

Materials Today: Proceedings, Available online at www.sciencedirect.com. Scopus

(Chấp nhận đăng)

http://www.sciencedirect.com/science/journal/22120173

108

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tài liệu Tiếng Việt

[1] Lưu Đức Bình. (2005). Giáo trình công nghệ chế tạo máy.

[2] Ngô Cường. (2006). Xây dựng cơ sở cho bài toán tối ưu hóa quá trình mài

tròn ngoài.

[3] Ngô Cường. (2007). Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến một vài

thông số đặc trưng cho quá trình cắt khi mài tinh thép ШХ15 và X12M bằng

đá mài Hải Dương trên máy mài tròn ngoài. Đại học Bách khoa Hà Nội.

[4] Nguyễn Văn Dự, Nguyễn Đăng Bình. (2011). Quy hoạch thực nghiệm trong

kỹ thuật. NXB khoa học kỹ thuật.

[5] Trần Minh Đức (2002). Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ

khi sửa đá tới Topography của đá mài. Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Đại học

Bách khoa Hà nội.

[6] Hoàng Văn Điện (2007). Nghiên cứu quá trình mòn của đá mài và ảnh

hưởng của nó đến chất lượng bề mặt chi tiết khi mài phẳng. Đại học Bách

khoa Hà nội.

[7] Nguyễn Thị Phương Giang, Bành Tiến Long, Trần Thế Lục (2006). Nghiên

cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến lực cắt khi mài tròn ngoài bằng đá mài

chế tạo tại Việt nam (nhà máy đá mài Hải dương). Tạp chí Khoa học và

Công nghệ các trường Đại học Kỹ thuật, số 57.

[8] Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khánh. (1998). Cơ sở lý thuyết qui hoạch thực

nghiệm và Ứng dụng trong kỹ thuật nông nghiệp. Hà Nội: Nxb Nông nghiệp.

[9] Vũ Ngọc Pi. (2015). Nghiên cứu chế độ sửa đá hợp lý khi mài nhằm tăng độ

chính xác và tuổi bền khi mài.

[10] Trần Đức Quý. (2007). Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ

đến chất lượng bề mặt của chi tiết khi mài tròn ngoài. Đại học Bách khoa Hà

nội.

[11] Bành Tiến Long, Trần Sỹ Túy (2013). Nguyên lý gia công vật liệu. NXB

Khoa học kỹ thuật.

[12] Bành Tiến Long, Vũ Ngọc Pi, Lê Xuân Hưng, Lưu Anh Tùng (2016). Xây

dựng công thức tính chế độ cắt cho mài lỗ. Tạp chi khoa học công nghệ Đại

học Thái Nguyên, 154(9): pp. 15 - 18.

109

II. Tài liệu Tiếng Anh

[13] Alberdi R., Sanchez J., Pombo I., Ortega N., Izquierdo B., Plaza S., and

Barrenetxea D. (2011). Strategies for optimal use of fluids in grinding.

International Journal of Machine Tools and Manufacture, 51(6): pp. 491-499.

[14] Alves J.A.C., Fernandes U.d.B., Silva Júnior C.E.d., Bianchi E.C., Aguiar

P.R.d., and Silva E.J.d. (2009). Application of the minimum quantity

lubrication (MQL) technique in the plunge cylindrical grinding operation.

Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering,

31(1): pp. 1-4.

[15] Babu N.R. and Radhakrishnan V. (1989). Investigations on laser dressing of

grinding wheels—part II: grinding performance of a laser dressed aluminum

oxide wheel. Journal of Engineering for Industry, 111(3): pp. 253-261.

[16] Baines-Jones V., Morgan M., Allanson D., and Batako A. (2005). Grinding

Fluid Delivery System Design-Nozzle Optimisation. Liverpool John Moores

University.

[17] Bana I.V. (2006). Manufacturing of high precision bores. TU Delft, Delft

University of Technology.

[18] Brinksmeier E., Heinzel C., and Wittmann M. (1999). Friction, cooling and

lubrication in grinding. Cirp Annals, 48(2): pp. 581-598.

[19] Daneshi A., Jandaghi N., and Tawakoli T. (2014). Effect of dressing on

internal cylindrical grinding. Procedia CIRP, 14: pp. 37-41.

[20] Ebbrell.S (2003). Process requirements for precsion grinding. John Moores

University.

[21] Field M., Kegg R., and Buescher S. (1980). Computerized cost analysis of

grinding operations. CIRP Annals-Manufacturing Technology, 29(1): pp.

233-237.

[22] Fredj N.B., Sidhom H., and Braham C. (2006). Ground surface improvement

of the austenitic stainless steel AISI 304 using cryogenic cooling. Surface

and Coatings Technology, 200(16-17): pp. 4846-4860.

[23] Gradišek J., Baus A., Govekar E., Klocke F., and Grabec I. (2003).

Automatic chatter detection in grinding. International Journal of Machine

Tools and Manufacture, 43(14): pp. 1397-1403.

[24] Hafenbraedl D. and Malkin S. (2000). Environmentally-conscious minimum

quantity lubrication (MQL) for internal cylindrical grinding.

TRANSACTIONS-NORTH AMERICAN MANUFACTURING

RESEARCH INSTITUTION OF SME: pp. 149-154.

[25] Hoogstrate A., Pi V., and Karpuschewski B. (2006). Cost optimization for

multiple-head AWJ cutting. BHR’s conferece: pp. 13-15.

[26] http://www.innsotech.com.vn. http://www.innsotech.com.vn/vn/mui-sua-da-

co-dau-mai-kim-cuong.html. 2019.

http://www.innsotech.com.vn/

http://www.innsotech.com.vn/vn/mui-sua-da-co-dau-mai-kim-cuong.html

http://www.innsotech.com.vn/vn/mui-sua-da-co-dau-mai-kim-cuong.html

110

[27] Inasaki I. (1991). Monitoring and optimization of internal grinding process.

CIRP Annals-Manufacturing Technology, 40(1): pp. 359-362.

[28] Irani R., Bauer R., and Warkentin A. (2005). A review of cutting fluid

application in the grinding process. International Journal of Machine Tools

and Manufacture, 45(15): pp. 1696-1705.

[29] Karpuschewski (2004). Fundamentals of machine tools, total structure.

(Lecture note).

[30] Klink A. (2010). Wire electro discharge trueing and dressing of fine

grinding wheels. CIRP annals, 59(1): pp. 235-238.

[31] Klocke F. (2009). Manufacturing Processes 2. Grinding, Honing, Lapping.

Springer.

[32] Lee P.-H., Nam J.S., Li C., and Lee S.W. (2012). An experimental study on

micro-grinding process with nanofluid minimum quantity lubrication (MQL).

International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 13(3): pp.

331-338.

[33] Malkin S., Koren Y., and Ber A. (1980). Off-line grinding optimization with

a micro-computer. CIRP Annals-Manufacturing Technology, 29(1): pp. 213-

216.

[34] Malkin S. (1989). Grinding technology: theory and application of machining

with abrasives. Ellis Horwood Limited.

[35] Marinescu I.D., Hitchiner M.P., Uhlmann E., Rowe W.B., and Inasaki I.

(2007). Handbook of machining with grinding wheels. CRC Press.

[36] Mitra K. (2009). Multiobjective optimization of an industrial grinding

operation under uncertainty. Chemical Engineering Science, 64(23): pp.

5043-5056.

[37] Monici R.D., Bianchi E.C., Catai R.E., and De Aguiar P.R. (2006). Analysis

of the different forms of application and types of cutting fluid used in plunge

cylindrical grinding using conventional and superabrasive CBN grinding

wheels. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 46(2): pp.

122-131.

[38] Nadolny K. and Plichta J. (2006). Comparative method of thermovision

temperature measurement in single-pass internal cylindrical grinding.

Archives of Civil and Mechanical Engineering, 6(4): pp. 67-74.

[39] Nadolny K. (2012). The effect of integrating the structural modifications of

the grinding wheel upon the internal cylindrical grinding process. archives

of civil and mechanical engineering, 12(1): pp. 60-67.

[40] Nadolny K., Kapłonek W., and Wojtewicz M. (2013). Effects of sulfurization

of grinding wheels on internal cylindrical grinding of Titanium Grade 2®.

[41] Nadolny K., Sienicki W., and Wojtewicz M. (2015). The effect upon the

grinding wheel active surface condition when impregnating with non-

111

metallic elements during internal cylindrical grinding of titanium. Archives

of civil and mechanical engineering, 15(1): pp. 71-86.

[42] Nadolny K. (2015). Small-dimensional sandwich grinding wheels with a

centrifugal coolant provision system for traverse internal cylindrical

grinding of steel 100Cr6. Journal of Cleaner Production, 93: pp. 354-363.

[43] NORITAKE CO. L. (2018), Dressing and Truing.

[44] Northrup B. All About Grinding Quills. https://meister-abrasives-

toolbox.com/2013/12/13/all-about-grinding-quills/ 2013; Available from:

https://meister-abrasives-toolbox.com/2013/12/13/all-about-grinding-quills/.

[45] Norton C. (2018), Diamond tools.

[46] Owczarek J.A., Rockwell, D.O (1972). An Experimental Study of Flows in

Planer Nozzles. Journal of Basic Engineering, 94: pp. 123–130.

[47] Pereverzev P. and Akintseva A. (2015). Automatic cycles multiparametric

optimization of internal grinding. Procedia engineering, 129: pp. 121-126.

[48] Pereverzev P. and Pimenov D.Y. (2015). Optimization of control programs

for numerically controlled machine tools by dynamic programming. Russian

Engineering Research, 35(2): pp. 135-142.

[49] Pi V.N. (2008). Performance enhancement of abrasive waterjet cutting. TU

Delft, Delft University of Technology.

[50] Pi V.N., Khiem V.H., and Huong N.N. (2013). Cost optimization of external

cylindrical grinding. in Applied Mechanics and Materials. Trans Tech Publ,

pp. 982-989.

[51] Rowe W.B. (2013). Principles of modern grinding technology. William

Andrew.

[52] Sain-Gobain W. (2018). Catalogue No.5 Dressing Tools: WINTER diamond

tools for dressing grinding wheels.

[53] Salje E. and Mackensen H.v. (1984). Dressing of conventional and CBN

grinding wheels with diamond form rollers. CIRP Annals-Manufacturing

Technology, 33(1): pp. 205-209.

[54] Salje E., Damlos H.-H., and Möhlen H. (1985). Internal grinding of high

strength ceramic workpiece materials with diamond grinding wheels. CIRP

Annals, 34(1): pp. 263-266.

[55] Shaw M. and Farmer D. (1965). An Analysis of the Abrasive Machining of

Plane Surfaces. Journal of Engineering for Industry, 87(3): pp. 349-356.

[56] Shen J.Y., Xu X., Lin B., and Xu Y.S. (2001). Lap-grinding of Al2O3

ceramics assisted by water-jet dressing metal bond diamond wheel. in Key

Engineering Materials. Trans Tech Publ, pp. 171-176.

[57] Tawakoli T., Rasifard A., and Rabiey M. (2007). High-efficiency internal

cylindrical grinding with a new kinematic. International Journal of Machine

Tools and Manufacture, 47(5): pp. 729-733.

112

[58] Tönshoff H., Peters J., Inasaki I., and Paul T. (1992). Modelling and

simulation of grinding processes. CIRP Annals-Manufacturing Technology,

41(2): pp. 677-688.

[59] Webster J. and Ciu C. (1995). Flow rate and jet velocity determination for

design of a grinding cooling system. in 1st International Machining e

Grinding conference. pp. 12-14.

[60] Wen X., Tay A., and Nee A. (1992). Micro-computer-based optimization of

the surface grinding process. Journal of Materials Processing Technology,

29(1-3): pp. 75-90.

[61] Wisnuadi A.R., Damayanti R.W., and Pujiyanto E. (2018). Multi response

optimization of internal grinding process parameters for outer ring using

Taguchi method and PCR-TOPSIS. in AIP Conference Proceedings. AIP

Publishing, pp. 030029.

[62] Xiao G. and Malkin S. (1996). On-line optimization for internal plunge

grinding. CIRP Annals-Manufacturing Technology, 45(1): pp. 287-292.

II. Tài liệu Tiếng Nga

[63] Kozuro L.M P.A.A. R.E.I., Tristosepdov. P.S (1981). Handbook of Grinding

(in Russian). Minsk: Publish Housing of High-education.

[64] Наерман М. (1985). Справочник молодого шлифовщика.

II. Tài liệu Tiếng Đức

[65] Grof H.E. (1977). Beitrag zur Klärung des Trennvorganges beim Schleifen

von Metallen. TU München.

113

PHỤC LỤC

Hình PL1. Hình ảnh NCS làm thực nghiệm tại DNTN Cơ khí chính xác Thái Hà

Hình PL2. Hình ảnh đo độ nhám phôi thí nghiệm tại Công ty phụ tùng máy số 1

114

Hình PL2. Hình ảnh NCS đang chup ảnh topography đá mài trên máy kỹ thuật số Keyence VHX-6000

115

Hình PL3. Hình ảnh phân tích chi tiết bề mặt đá mài sau khi sửa thô (tthô = 0,03mm, nthô = 3)

116

Hình PL4. Hình ảnh phân tích chi tiết bề mặt đá mài sau khi sửa tinh

(tthô = 0,03mm, nthô=3,ttinh = 0,01, ntinh = 2)

117

Hình PL5. Hình ảnh phân tích chi tiết bề mặt đá mài sau khi sửa siêu tinh (tthô = 0,03mm, nthô=3,ttinh = 0,01, ntinh = 2, CK = 3 lượt)

118

Hình PL6. Hình ảnh phân tích chi tiết bề mặt đá mài khi hết tuổi bền

119

Hình PL7. Hình ảnh phân tích chi tiết bề mặt đá mài ban đầu

120

Bảng PL1. Chi tiết tính chi phí mài cho quá trình mài lỗ

STT Cgw

(VNĐ)

Cm,h

(VNĐ/h)

Cwa,h

(VNĐ/h)

td

(phút)

tw

(phút)

wpd

(phút)

aed

(mm) delta Rld

dw

(mm)

aetot

(mm)

Bgw

(mm) Srg tg

D0

(mm)

Ct,p

(VNĐ

1 230.000 230.000 138.000 2 2 0,01 0,05 0,95 4 2 0,2 30 8 6 10 439.185

2 23.000 230.000 34.500 2 30 0,01 0,15 0,95 1,2 1,11 0,2 30 8 6 40 20.793

3 23.000 230.000 34.500 2 2 0,01 0,15 0,95 4 2 0,03 30 6 8 10 61.844

4 230.000 46.000 34.500 2 2 0,01 0,15 0,95 1,2 1,11 0,03 30 8 8 10 26.565

5 230.000 46.000 138.000 0,2 2 0,01 0,05 0,65 1,2 1,11 0,03 8 6 6 10 6.529

6 230.000 230.000 34.500 0,2 2 0,07 0,15 0,95 1,2 1,11 0,2 30 6 6 40 110.483

7 23.000 230.000 34.500 2 2 0,01 0,05 0,65 4 2 0,2 8 8 6 40 389.449

8 23.000 46.000 138.000 0,2 2 0,07 0,05 0,65 1,2 2 0,2 30 8 8 10 8.584

9 230.000 46.000 34.500 0,2 2 0,07 0,05 0,95 1,2 2 0,2 8 8 8 40 71.638

10 230.000 230.000 138.000 0,2 2 0,01 0,05 0,95 1,2 2 0,2 8 6 6 40 99.131

11 23.000 46.000 34.500 2 2 0,01 0,15 0,65 4 1,11 0,2 30 6 8 40 42.561

12 230.000 46.000 138.000 0,2 30 0,07 0,15 0,65 1,2 1,11 0,03 8 6 8 40 6.249

13 23.000 230.000 34.500 0,2 30 0,01 0,05 0,65 4 1,11 0,03 30 8 8 40 31.596

14 23.000 46.000 138.000 2 2 0,01 0,15 0,65 1,2 1,11 0,03 8 8 8 40 9.901

15 23.000 46.000 34.500 2 2 0,01 0,05 0,95 4 1,11 0,03 8 8 6 10 16.036

16 23.000 46.000 34.500 2 30 0,01 0,15 0,65 1,2 2 0,03 30 8 6 10 2.486

17 230.000 230.000 138.000 0,2 30 0,07 0,15 0,95 1,2 2 0,2 8 6 8 10 22.537

18 23.000 230.000 138.000 2 2 0,01 0,15 0,95 1,2 2 0,2 8 8 8 10 37.685

19 23.000 46.000 34.500 2 2 0,07 0,05 0,65 1,2 2 0,03 30 8 8 40 7.063

20 23.000 230.000 138.000 0,2 30 0,07 0,15 0,65 4 2 0,03 8 8 8 40 83.448

21 230.000 46.000 138.000 0,2 2 0,07 0,15 0,65 4 2 0,2 8 8 6 10 212.940

22 230.000 46.000 34.500 0,2 30 0,07 0,05 0,95 4 1,11 0,03 8 6 6 10 13.786

23 23.000 46.000 34.500 0,2 30 0,01 0,05 0,95 4 2 0,2 30 8 8 10 11.953

24 230.000 46.000 34.500 0,2 30 0,01 0,15 0,95 1,2 2 0,2 8 8 6 10 13.833

25 230.000 230.000 138.000 2 30 0,07 0,05 0,65 4 2 0,03 8 6 6 10 40.134

26 23.000 230.000 138.000 0,2 30 0,01 0,05 0,65 1,2 1,11 0,2 8 6 8 40 20.636

121

STT Cgw

(VNĐ)

Cm,h

(VNĐ/h)

Cwa,h

(VNĐ/h)

td

(phút)

tw

(phút)

wpd

(phút)

aed

(mm) delta Rld

dw

(mm)

aetot

(mm)

Bgw

(mm) Srg tg

D0

(mm)

Ct,p

(VNĐ

27 230.000 230.000 34.500 2 2 0,07 0,05 0,65 4 1,11 0,03 30 6 8 40 70.159

28 230.000 46.000 34.500 2 2 0,01 0,05 0,65 1,2 1,11 0,2 8 6 6 40 14.980

29 230.000 46.000 138.000 2 30 0,01 0,05 0,65 1,2 2 0,2 30 6 8 10 7.272

30 230.000 230.000 34.500 2 30 0,01 0,15 0,65 4 1,11 0,03 30 6 6 10 17.489

31 23.000 46.000 138.000 0,2 30 0,07 0,15 0,95 4 1,11 0,2 8 8 8 10 17.970

32 23.000 46.000 34.500 2 30 0,01 0,05 0,95 1,2 2 0,2 8 6 8 40 7.713

33 23.000 230.000 138.000 0,2 2 0,07 0,15 0,65 1,2 1,11 0,2 8 6 6 10 16.163

34 23.000 46.000 138.000 2 2 0,07 0,15 0,95 4 2 0,03 30 8 6 10 91.944

35 23.000 230.000 138.000 2 30 0,07 0,15 0,65 1,2 2 0,03 30 6 8 10 9.058

36 23.000 230.000 138.000 2 30 0,01 0,15 0,95 4 1,11 0,03 8 6 6 40 65.941

37 230.000 46.000 34.500 2 2 0,07 0,05 0,95 4 2 0,2 30 6 8 10 397.523

38 23.000 230.000 138.000 2 2 0,01 0,05 0,65 1,2 2 0,03 30 6 6 40 42.277

39 230.000 230.000 34.500 2 30 0,07 0,05 0,65 1,2 2 0,2 30 8 6 10 14.444

40 230.000 230.000 138.000 0,2 2 0,07 0,15 0,95 4 1,11 0,03 8 8 6 40 316.740

41 23.000 230.000 138.000 2 2 0,07 0,05 0,95 4 1,11 0,03 8 6 8 10 40.496

42 230.000 230.000 138.000 0,2 30 0,01 0,15 0,65 4 1,11 0,2 30 6 6 40 137.902

43 230.000 46.000 34.500 2 30 0,01 0,15 0,95 4 2 0,2 30 6 6 40 102.807

44 230.000 230.000 34.500 2 2 0,01 0,15 0,65 1,2 2 0,2 30 8 8 40 57.383

45 230.000 46.000 34.500 0,2 30 0,01 0,05 0,65 1,2 2 0,03 30 6 8 40 3.945

46 23.000 46.000 138.000 0,2 2 0,07 0,15 0,95 1,2 2 0,03 8 6 6 40 22.270

47 23.000 46.000 34.500 0,2 30 0,07 0,15 0,95 1,2 1,11 0,03 30 6 8 10 1.806

48 23.000 46.000 138.000 0,2 2 0,01 0,15 0,65 4 1,11 0,03 30 6 8 10 10.613

49 230.000 230.000 138.000 2 30 0,07 0,15 0,95 4 2 0,2 30 8 8 40 221.693

50 23.000 230.000 138.000 0,2 2 0,07 0,05 0,95 1,2 1,11 0,03 30 8 8 40 14.385

51 23.000 230.000 34.500 0,2 2 0,01 0,15 0,95 1,2 2 0,03 8 8 8 40 18.809

52 23.000 46.000 138.000 0,2 30 0,01 0,15 0,65 1,2 2 0,2 30 8 6 40 24.265

53 23.000 46.000 34.500 0,2 2 0,01 0,05 0,95 1,2 1,11 0,03 30 6 6 40 4.520

54 23.000 46.000 138.000 2 30 0,01 0,15 0,65 4 2 0,2 8 6 6 10 40.251

122

STT Cgw

(VNĐ)

Cm,h

(VNĐ/h)

Cwa,h

(VNĐ/h)

td

(phút)

tw

(phút)

wpd

(phút)

aed

(mm) delta Rld

dw

(mm)

aetot

(mm)

Bgw

(mm) Srg tg

D0

(mm)

Ct,p

(VNĐ

55 230.000 230.000 34.500 0,2 30 0,07 0,15 0,95 4 2 0,03 30 8 8 10 38.779

56 23.000 230.000 138.000 0,2 2 0,01 0,05 0,65 4 2 0,03 8 8 6 10 42.543

57 230.000 46.000 138.000 0,2 2 0,07 0,05 0,95 4 2 0,03 30 6 8 40 198.562

58 23.000 46.000 34.500 2 30 0,07 0,15 0,95 4 1,11 0,03 8 8 8 40 11.127

59 230.000 230.000 34.500 0,2 30 0,07 0,05 0,65 4 2 0,2 8 6 6 40 195.540

60 23.000 230.000 138.000 0,2 30 0,07 0,05 0,95 4 2 0,2 30 6 6 10 73.974

61 23.000 46.000 34.500 2 2 0,07 0,15 0,95 1,2 2 0,2 8 6 6 10 28.946

62 230.000 230.000 138.000 0,2 30 0,01 0,05 0,95 4 1,11 0,03 8 8 8 10 18.993

63 230.000 230.000 138.000 2 30 0,01 0,15 0,65 1,2 1,11 0,2 8 8 6 10 14.189

64 23.000 230.000 34.500 0,2 30 0,07 0,15 0,65 1,2 2 0,2 30 6 8 40 23.922

65 230.000 46.000 138.000 2 2 0,07 0,05 0,95 1,2 2 0,03 8 8 8 10 39.672

66 23.000 46.000 138.000 2 30 0,07 0,05 0,65 1,2 1,11 0,03 8 8 6 10 4.398

67 23.000 46.000 138.000 2 2 0,07 0,05 0,65 4 2 0,2 8 6 8 40 180.994

68 23.000 230.000 34.500 2 30 0,01 0,05 0,65 1,2 1,11 0,03 8 6 8 10 5.379

69 230.000 46.000 34.500 2 30 0,07 0,05 0,95 1,2 1,11 0,03 30 8 6 40 4.767

70 23.000 46.000 34.500 0,2 2 0,07 0,15 0,95 4 2 0,2 30 8 6 40 171.286

71 23.000 230.000 34.500 0,2 2 0,07 0,15 0,65 4 1,11 0,03 30 8 6 10 21.826

72 23.000 46.000 34.500 0,2 30 0,07 0,05 0,65 1,2 1,11 0,2 8 8 6 40 6.401

73 230.000 46.000 34.500 2 30 0,07 0,15 0,65 1,2 1,11 0,2 8 6 8 10 3.063

74 23.000 230.000 138.000 2 30 0,01 0,05 0,65 4 1,11 0,2 30 8 8 10 31.102

75 230.000 46.000 138.000 2 30 0,01 0,15 0,95 1,2 2 0,03 8 8 6 40 16.242

76 230.000 230.000 34.500 2 30 0,07 0,15 0,95 1,2 2 0,03 8 6 8 40 16.329

77 230.000 46.000 138.000 0,2 30 0,01 0,05 0,65 4 2 0,2 8 8 8 40 92.968

78 230.000 230.000 34.500 0,2 2 0,01 0,15 0,65 4 2 0,2 8 6 8 10 121.835

79 230.000 230.000 138.000 0,2 2 0,07 0,05 0,65 4 1,11 0,2 30 6 8 10 63.250

80 23.000 230.000 138.000 2 2 0,07 0,15 0,65 4 1,11 0,2 30 8 6 40 280.699

81 23.000 46.000 138.000 0,2 30 0,07 0,05 0,65 4 1,11 0,03 30 6 6 40 31.071

82 230.000 46.000 34.500 0,2 2 0,07 0,15 0,65 1,2 2 0,03 30 6 6 10 15.262

123

STT Cgw

(VNĐ)

Cm,h

(VNĐ/h)

Cwa,h

(VNĐ/h)

td

(phút)

tw

(phút)

wpd

(phút)

aed

(mm) delta Rld

dw

(mm)

aetot

(mm)

Bgw

(mm) Srg tg

D0

(mm)

Ct,p

(VNĐ

83 230.000 230.000 34.500 0,2 2 0,01 0,05 0,95 4 2 0,03 30 8 6 40 210.810

84 230.000 46.000 34.500 2 2 0,07 0,15 0,65 4 2 0,03 8 8 6 40 121.316

85 230.000 46.000 138.000 0,2 30 0,01 0,15 0,95 4 2 0,03 30 6 6 10 38.975

86 230.000 230.000 138.000 2 2 0,07 0,15 0,95 1,2 1,11 0,03 30 6 6 10 62.906

87 230.000 46.000 34.500 2 30 0,01 0,05 0,65 4 2 0,03 8 8 8 10 6.841

88 23.000 230.000 138.000 2 30 0,07 0,05 0,95 1,2 2 0,2 8 8 6 40 50.992

89 23.000 230.000 34.500 2 30 0,07 0,05 0,95 4 2 0,03 30 6 6 40 84.557

90 23.000 230.000 34.500 0,2 2 0,07 0,05 0,95 4 1,11 0,2 8 6 8 40 97.341

91 23.000 230.000 34.500 2 30 0,07 0,15 0,65 4 2 0,2 8 8 8 10 40.768

92 23.000 46.000 34.500 0,2 2 0,07 0,05 0,65 4 2 0,03 8 6 8 10 8.913

93 230.000 230.000 138.000 2 2 0,07 0,05 0,65 1,2 1,11 0,2 8 8 8 40 42.072

94 230.000 230.000 34.500 2 30 0,01 0,05 0,95 4 1,11 0,2 8 8 8 40 76.302

95 230.000 46.000 138.000 2 30 0,07 0,05 0,95 4 1,11 0,2 8 6 6 40 89.087

96 230.000 46.000 138.000 2 30 0,07 0,15 0,65 4 1,11 0,03 30 8 8 10 9.969

97 230.000 230.000 138.000 0,2 2 0,01 0,15 0,65 1,2 2 0,03 30 8 8 10 15.887

98 230.000 46.000 138.000 2 2 0,01 0,05 0,65 4 1,11 0,03 30 8 6 40 69.961

99 23.000 46.000 138.000 2 30 0,01 0,05 0,95 4 2 0,03 30 8 8 40 40.636

100 23.000 230.000 34.500 0,2 30 0,07 0,05 0,95 1,2 2 0,03 8 8 6 10 8.098

101 230.000 230.000 34.500 2 2 0,07 0,15 0,95 4 1,11 0,2 8 8 6 10 670.527

102 230.000 230.000 34.500 0,2 30 0,01 0,15 0,65 1,2 1,11 0,03 8 8 6 40 11.552

103 230.000 46.000 34.500 0,2 30 0,07 0,15 0,65 4 1,11 0,2 30 8 8 40 23.872

104 23.000 46.000 34.500 0,2 2 0,01 0,15 0,65 1,2 1,11 0,2 8 8 8 10 3.334

105 23.000 46.000 138.000 0,2 2 0,01 0,05 0,95 4 1,11 0,2 8 8 6 40 92.735

106 230.000 46.000 34.500 0,2 2 0,01 0,15 0,95 4 1,11 0,03 8 6 8 40 121.920

107 23.000 46.000 34.500 0,2 30 0,01 0,15 0,65 4 2 0,03 8 6 6 40 26.401

108 23.000 230.000 138.000 0,2 30 0,01 0,15 0,95 1,2 1,11 0,03 30 8 6 10 8.602

109 23.000 46.000 138.000 2 2 0,01 0,05 0,95 1,2 1,11 0,2 30 6 6 10 13.280

110 230.000 46.000 138.000 0,2 2 0,01 0,15 0,95 1,2 1,11 0,2 30 8 8 40 54.683

124

STT Cgw

(VNĐ)

Cm,h

(VNĐ/h)

Cwa,h

(VNĐ/h)

td

(phút)

tw

(phút)

wpd

(phút)

aed

(mm) delta Rld

dw

(mm)

aetot

(mm)

Bgw

(mm) Srg tg

D0

(mm)

Ct,p

(VNĐ

111 230.000 230.000 34.500 2 2 0,01 0,05 0,95 1,2 2 0,03 8 6 6 10 36.127

112 230.000 230.000 138.000 2 30 0,01 0,05 0,95 1,2 1,11 0,03 30 6 8 40 12.171

113 230.000 46.000 34.500 0,2 2 0,01 0,05 0,65 4 1,11 0,2 30 8 6 10 33.537

114 23.000 230.000 138.000 0,2 2 0,01 0,15 0,95 4 2 0,2 30 6 8 40 252.174

115 230.000 46.000 138.000 2 2 0,07 0,15 0,65 1,2 2 0,2 30 6 6 40 69.569

116 23.000 230.000 34.500 2 2 0,07 0,15 0,65 1,2 1,11 0,03 8 6 6 40 19.161

117 230.000 230.000 138.000 0,2 30 0,07 0,05 0,65 1,2 2 0,03 30 8 6 40 24.516

118 230.000 230.000 34.500 0,2 30 0,01 0,05 0,95 1,2 1,11 0,2 30 6 8 10 8.339

119 23.000 230.000 34.500 0,2 30 0,01 0,15 0,95 4 1,11 0,2 8 6 6 10 32.895

120 23.000 46.000 34.500 2 30 0,07 0,05 0,65 4 1,11 0,2 30 6 6 10 9.726

121 23.000 230.000 34.500 0,2 2 0,01 0,05 0,65 1,2 2 0,2 30 6 6 10 14.509

122 23.000 46.000 138.000 0,2 30 0,01 0,05 0,95 1,2 2 0,03 8 6 8 10 4.483

123 230.000 230.000 34.500 0,2 2 0,07 0,05 0,65 1,2 1,11 0,03 8 8 8 10 8.456

124 230.000 46.000 138.000 0,2 30 0,07 0,05 0,95 1,2 1,11 0,2 30 8 6 10 10.315

125 23.000 46.000 138.000 2 30 0,07 0,15 0,95 1,2 1,11 0,2 30 6 8 40 10.505

126 23.000 230.000 34.500 2 2 0,07 0,05 0,95 1,2 1,11 0,2 30 8 8 10 16.328

127 230.000 46.000 138.000 2 2 0,01 0,15 0,95 4 1,11 0,2 8 6 8 10 312.010

128 230.000 230.000 138.000 2 2 0,01 0,15 0,65 4 2 0,03 8 6 8 40 190.023

125

Bảng PL2. Bảng chi tiết đường kính tối ưu khi thay đá

STT D0

(mm)

Bgw

(mm)

aed

(mm) tg

tw

(phút)

wpd

(mm)

Cm,h

(VNĐ/h)

Cwah

(VNĐ/h)

Cgw

(VNĐ) Rld

De,op

(mm)

1 40 8 0,15 6 30 0,07 230.000 34.500 230.000 1,2 28,0

2 10 8 0,15 6 30 0,07 230.000 138.000 230.000 4 5,6

3 40 8 0,15 6 2 0,07 230.000 34.500 23.000 1,2 27,7

4 10 8 0,05 8 2 0,01 230.000 34.500 23.000 1,2 5,8

5 40 8 0,15 8 30 0,01 230.000 34.500 23.000 1,2 35,0

6 40 8 0,05 6 30 0,01 46.000 34.500 23.000 1,2 33,8

7 10 8 0,15 6 2 0,07 230.000 138.000 23.000 4 5,3

8 40 30 0,05 8 30 0,01 46.000 138.000 23.000 4 35,5

9 10 8 0,05 6 2 0,07 46.000 138.000 230.000 1,2 2,6

10 40 30 0,05 6 30 0,07 230.000 34.500 230.000 4 30,2

11 10 8 0,15 8 30 0,01 230.000 138.000 23.000 4 7,9

12 40 8 0,05 8 30 0,01 46.000 34.500 230.000 4 24,6

13 40 8 0,15 8 2 0,01 230.000 34.500 230.000 1,2 16,3

14 40 8 0,05 8 2 0,07 46.000 34.500 23.000 1,2 25,3

15 10 8 0,05 8 2 0,07 46.000 138.000 23.000 4 5,4

16 10 8 0,05 6 2 0,01 230.000 34.500 230.000 4 3,0

17 10 30 0,15 6 30 0,07 230.000 34.500 23.000 4 7,7

18 10 30 0,15 6 30 0,01 230.000 34.500 23.000 1,2 7,7

19 10 30 0,15 8 2 0,01 230.000 34.500 23.000 4 5,0

20 40 30 0,05 8 2 0,01 46.000 138.000 230.000 4 17,2

21 10 30 0,05 8 2 0,07 230.000 138.000 230.000 4 3,3

22 40 8 0,05 8 2 0,01 46.000 34.500 23.000 4 25,3

23 40 30 0,15 8 2 0,07 230.000 138.000 23.000 4 28,7

24 40 30 0,15 6 2 0,01 46.000 34.500 230.000 4 10,6

25 10 8 0,05 8 30 0,01 230.000 34.500 230.000 1,2 5,8

26 10 8 0,05 6 30 0,07 230.000 34.500 23.000 1,2 8,1

27 40 8 0,15 6 30 0,07 46.000 138.000 230.000 1,2 26,2

28 10 30 0,15 8 30 0,07 46.000 138.000 230.000 1,2 4,6

29 10 8 0,15 6 2 0,01 46.000 34.500 23.000 1,2 3,6

30 10 8 0,15 6 30 0,07 46.000 34.500 230.000 4 3,4

31 40 30 0,15 6 2 0,01 230.000 138.000 230.000 4 18,1

32 10 30 0,05 6 30 0,01 230.000 138.000 230.000 4 6,3

33 40 8 0,15 6 30 0,01 46.000 138.000 230.000 4 26,2

34 10 30 0,15 6 2 0,07 46.000 138.000 230.000 4 2,2

35 10 30 0,05 6 2 0,01 46.000 34.500 23.000 4 4,3

36 10 30 0,05 6 30 0,01 46.000 34.500 230.000 4 4,1

37 40 8 0,05 8 30 0,01 230.000 138.000 230.000 4 31,5

126

STT D0

(mm)

Bgw

(mm)

aed

(mm) tg

tw

(phút)

wpd

(mm)

Cm,h

(VNĐ/h)

Cwah

(VNĐ/h)

Cgw

(VNĐ) Rld

De,op

(mm)

38 40 8 0,15 8 2 0,07 46.000 138.000 230.000 4 14,4

39 10 8 0,05 8 2 0,01 46.000 138.000 23.000 1,2 5,4

40 10 30 0,15 8 30 0,01 230.000 34.500 230.000 4 5,1

41 40 8 0,05 8 30 0,07 230.000 138.000 230.000 1,2 31,5

42 40 30 0,15 6 2 0,07 46.000 34.500 230.000 1,2 10,6

43 10 8 0,05 8 30 0,01 46.000 138.000 230.000 1,2 5,3

44 10 30 0,15 8 30 0,07 230.000 34.500 230.000 1,2 5,1

45 40 30 0,15 8 30 0,07 230.000 138.000 230.000 4 29,4

46 40 30 0,05 8 30 0,07 230.000 34.500 23.000 1,2 36,0

47 10 8 0,15 8 2 0,07 230.000 138.000 230.000 1,2 2,7

48 10 8 0,15 8 2 0,01 46.000 34.500 230.000 4 2,0

49 10 30 0,05 8 30 0,07 46.000 34.500 23.000 4 7,2

50 10 8 0,15 6 30 0,01 230.000 138.000 230.000 1,2 5,6

51 40 30 0,05 6 2 0,01 46.000 138.000 23.000 1,2 28,8

52 10 8 0,05 6 30 0,01 46.000 138.000 23.000 4 7,9

53 10 8 0,05 8 30 0,07 46.000 138.000 230.000 4 5,3

54 40 8 0,15 6 30 0,01 230.000 34.500 230.000 4 28,0

55 40 30 0,05 6 30 0,01 230.000 34.500 230.000 1,2 30,2

56 40 8 0,15 8 30 0,07 230.000 34.500 23.000 4 35,0

57 10 8 0,15 8 2 0,01 230.000 138.000 230.000 4 2,7

58 10 30 0,15 8 2 0,01 46.000 138.000 23.000 4 4,6

59 40 8 0,05 6 30 0,07 230.000 138.000 23.000 4 36,4

60 10 30 0,15 8 2 0,07 46.000 138.000 23.000 1,2 4,6

61 40 8 0,05 6 2 0,07 46.000 34.500 230.000 4 12,8

62 40 30 0,05 8 2 0,01 230.000 34.500 230.000 4 19,3

63 10 8 0,15 8 30 0,01 46.000 34.500 23.000 4 6,6

64 10 8 0,15 6 30 0,01 46.000 34.500 230.000 1,2 3,4

65 40 8 0,05 6 2 0,01 230.000 138.000 230.000 1,2 21,2

66 10 30 0,15 8 30 0,01 46.000 138.000 230.000 4 4,6

67 10 8 0,05 6 2 0,01 46.000 138.000 230.000 4 2,6

68 10 30 0,05 6 30 0,07 46.000 34.500 230.000 1,2 4,1

69 40 30 0,15 8 2 0,01 46.000 34.500 23.000 1,2 22,4

70 10 30 0,05 8 30 0,07 230.000 138.000 23.000 4 8,3

71 40 8 0,05 8 30 0,07 46.000 34.500 230.000 1,2 24,6

72 40 8 0,15 6 2 0,07 46.000 138.000 23.000 1,2 26,3

73 40 30 0,15 6 30 0,07 46.000 34.500 23.000 1,2 32,2

74 40 30 0,05 8 2 0,07 230.000 34.500 230.000 1,2 19,3

75 40 8 0,15 8 30 0,01 46.000 138.000 23.000 1,2 34,3

76 40 8 0,05 8 2 0,07 230.000 138.000 23.000 1,2 30,9

127

STT D0

(mm)

Bgw

(mm)

aed

(mm) tg

tw

(phút)

wpd

(mm)

Cm,h

(VNĐ/h)

Cwah

(VNĐ/h)

Cgw

(VNĐ) Rld

De,op

(mm)

77 10 30 0,15 6 30 0,01 46.000 138.000 23.000 1,2 7,4

78 10 30 0,15 6 30 0,07 46.000 138.000 23.000 4 7,4

79 10 30 0,05 6 2 0,07 46.000 34.500 23.000 1,2 4,3

80 10 30 0,15 6 2 0,07 230.000 34.500 230.000 4 2,5

81 40 8 0,15 6 2 0,01 230.000 34.500 23.000 4 27,7

82 40 30 0,05 6 2 0,07 46.000 138.000 23.000 4 28,8

83 40 30 0,15 8 30 0,01 230.000 138.000 230.000 1,2 29,4

84 40 30 0,05 6 2 0,07 230.000 34.500 23.000 4 30,0

85 40 30 0,15 8 30 0,01 46.000 34.500 230.000 1,2 21,7

86 10 8 0,05 6 30 0,07 46.000 138.000 23.000 1,2 7,9

87 10 8 0,15 8 30 0,07 230.000 138.000 23.000 1,2 7,9

88 40 30 0,05 6 2 0,01 230.000 34.500 23.000 1,2 30,0

89 10 30 0,05 8 2 0,01 230.000 138.000 230.000 1,2 3,3

90 40 8 0,15 8 30 0,07 46.000 138.000 23.000 4 34,3

91 40 30 0,15 6 2 0,07 230.000 138.000 230.000 1,2 18,1

92 40 30 0,15 8 30 0,07 46.000 34.500 230.000 4 21,7

93 40 30 0,05 6 30 0,01 46.000 138.000 230.000 1,2 28,7

94 10 8 0,15 6 2 0,07 46.000 34.500 23.000 4 3,6

95 40 30 0,15 8 2 0,01 230.000 138.000 23.000 1,2 28,7

96 10 8 0,15 6 2 0,01 230.000 138.000 23.000 1,2 5,3

97 10 30 0,15 6 2 0,01 46.000 138.000 230.000 1,2 2,2

98 10 8 0,05 6 2 0,07 230.000 34.500 230.000 1,2 3,0

99 40 8 0,05 6 30 0,01 230.000 138.000 23.000 1,2 36,4

100 40 8 0,05 6 2 0,07 230.000 138.000 230.000 4 21,2

101 10 8 0,05 8 2 0,07 230.000 34.500 23.000 4 5,8

102 40 8 0,15 8 2 0,07 230.000 34.500 230.000 4 16,3

103 10 30 0,05 6 30 0,07 230.000 138.000 230.000 1,2 6,3

104 40 30 0,15 6 30 0,01 46.000 34.500 23.000 4 32,2

105 10 8 0,05 8 30 0,07 230.000 34.500 230.000 4 5,8

106 10 30 0,05 6 2 0,07 230.000 138.000 23.000 1,2 6,1

107 40 8 0,05 8 2 0,01 230.000 138.000 23.000 4 30,9

108 40 30 0,05 6 30 0,07 46.000 138.000 230.000 4 28,7

109 40 30 0,15 6 30 0,01 230.000 138.000 23.000 4 35,5

110 10 30 0,15 8 2 0,07 230.000 34.500 23.000 1,2 5,0

111 40 8 0,05 6 2 0,01 46.000 34.500 230.000 1,2 12,8

112 40 8 0,15 8 2 0,01 46.000 138.000 230.000 1,2 14,4

113 10 30 0,05 8 2 0,01 46.000 34.500 230.000 1,2 2,0

114 10 30 0,05 8 30 0,01 230.000 138.000 23.000 1,2 8,3

115 40 30 0,15 8 2 0,07 46.000 34.500 23.000 4 22,4

128

STT D0

(mm)

Bgw

(mm)

aed

(mm) tg

tw

(phút)

wpd

(mm)

Cm,h

(VNĐ/h)

Cwah

(VNĐ/h)

Cgw

(VNĐ) Rld

De,op

(mm)

116 10 30 0,15 6 2 0,01 230.000 34.500 230.000 1,2 2,5

117 10 30 0,05 6 2 0,01 230.000 138.000 23.000 4 6,1

118 10 8 0,15 8 30 0,07 46.000 34.500 23.000 1,2 6,6

119 10 8 0,15 8 2 0,07 46.000 34.500 230.000 1,2 2,0

120 10 30 0,05 8 30 0,01 46.000 34.500 23.000 1,2 7,2

121 40 30 0,15 6 30 0,07 230.000 138.000 23.000 1,2 35,5

122 40 30 0,05 8 30 0,07 46.000 138.000 23.000 1,2 35,5

123 40 8 0,15 6 2 0,01 46.000 138.000 23.000 4 26,3

124 40 8 0,05 6 30 0,07 46.000 34.500 23.000 4 33,8

125 10 30 0,05 8 2 0,07 46.000 34.500 230.000 4 2,0

126 40 30 0,05 8 2 0,07 46.000 138.000 230.000 1,2 17,2

127 40 30 0,05 8 30 0,01 230.000 34.500 23.000 4 36,0

128 10 8 0,05 6 30 0,01 230.000 34.500 23.000 4 8,1

Documents

a, không sao chép của bất kỳ nguồn nào