1

A. ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA LUẬN ÁN

1. Tên đề tài

Nghiên cứu chế độ công nghệ sửa đá, bôi trơn – làm nguội và xác định

đường kính đá mài hợp lý khi thay đá để nâng cao hiệu quả của quá trình

mài lỗ.

2. Tính cấp thiết của đề tài

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

ngày càng phải đáp ứng các yêu cầu cao về chất lượng và cả 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. 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% tổng chi phí cho gia công

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

chung và mài lỗ nói riêng mà vẫn đảm bảo yêu cầu về độ chính xác, độ

nhám bề mặt 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 và không gian chật hẹp hơn.

Cũng vì lý do đó 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 như chế độ cắt, cải thiện

chế độ bôi trơn – làm nguội và tối ưu hóa chế độ công nghệ sửa đá. Trong

đó, tối ưu hóa thông số quá trình mài được nhiều nhà khoa học quan tâm do

nó vừa có thể cải thiện rõ rệt chỉ tiêu về kỹ thuật đồng thời cũng có khả

năng nâng cao hiệu quả về kinh tế.

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

mòn cao. Nó thường được dùng để chế tạo khuôn mẫu, dụng cụ cắt có tốc

độ cắt thấp, các chi tiết yêu cầu tuổi bền và có khả năng chịu mài mòn cao

như chày cối dập thép tấm hoặc chày, cối dập thuốc viên. Để chế tạo các lỗ

2

cối dập thuốc viên hoặc cối dập thép tấm, người ta thường sử dụng mài lỗ.

Tuy nhiên, trên thực tế, chất lượng bề mặt cũng như năng suất của quá trình

mài lỗ còn chưa cao. Do vậy, những kết quả nghiên cứu trong đề tài sẽ góp

phần đưa ra những giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả trình mài lỗ trong

thực tế.

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:

tối ưu hóa chế độ bôi trơn làm nguội, tối ưu hóa chế độ sửa đá và xác định

đường kính tối ưu khi thay đá hay tuổi thọ tối ưu của đá mài. Vì thế cho nên

“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” là đề tài có tính cấp thiết.

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.

4. Mục đích nghiên cứu

Mục đích của đề tài nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình mài lỗ: giảm

chi phí gia công, cải thiện độ nhám của bề mặt chi tiết gia công, nâng cao

năng suất mài.

5. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu kết 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 tối ưu hóa các thông số chế độ công nghệ bôi trơn làm

nguội (BTLN), sửa đá và đường kính đá khi thay trong gia công mài lỗ.

6. Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu tổng quan quá trình mài lỗ; Nghiên cứu ảnh hưởng của loại

dung dịch và chế độ BTLN, ảnh hưởng của chế độ công nghệ sửa đá đến

nhám bề mặt và 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 hợp lý trong gia công

mài lỗ (tuổi thọ hợp lý của đá mài).

3

7. 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 (hay tuổi

thọ hợp lý của đá) 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.

8. 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.

9. 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.

4

B. NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÀI LỖ

Trong chương này bao gồm các vấn đề sau:

1.1. Giới thiệu về mài lỗ: sơ đồ mài, trục mang đá mài, vị trí và vai trò

của nguyên công mài lỗ trong quy trình công nghệ.

1.2. Đặc điểm của quá trình mài lỗ.

- Các đặc tính của quá trình mài lỗ như chiều dài cung tiếp xúc lk, chiều

dày lớp cắt khi mài az, đường kính tương đương của đá mài Dtd, quá trình

tách phoi của hạt mài, năng suất mài, lực trong quá trình mài.

- Các vấn đề liên quan đến mòn đá mài.

- Tuổi bền đá mài và cách xác định tuổi bền của đá mài.

- Độ nhám bề mặt gia công.

- Topography của đá mài và cách đo Topography

1.3. Nghiên cứu tổng quan các nghiên cứu về mài và mài lỗ.

Nghiên cứu này tập trung vào ảnh hưởng của các thông số chế độ bôi

trơn – làm nguội, chế độ sửa đá và chế độ cắt đến kết quả của quá trình mài

lỗ. Bên cạnh đó, một số mô hình tính toán chi phí trong gia công mài như

mô hình của Tarasow – Shaw, Field và Ebbrells – Rowe đã được nghiên

cứu, phân tích các ưu nhược điểm của các mô hình này.

1.4. Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả của quá trình mài lỗ.

Nghiên cứu xác định chế độ bôi trơn, làm nguội hợp lý;

Nghiên cứu xác định chế độ sửa đá hợp lý;

Nghiên cứu xác định tuổi thọ hợp lý của đá (hay đường kính hợp lý khi

thay đá).

CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUÁ TRÌNH

MÀI LỖ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM

Trong chương này bao gồm các vấn đề sau:

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

Trên thực tế, các nghiên cứu về mài thường tập trung vào nâng cao hiệu

quả kỹ thuật của quá trình gia công. Cụ thể 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 này đã xây dựng một mô hình nghiên cứu nâng cao

5

hiệu quả của quá trình mài lỗ. Cụ thể, để nâng cao độ chính xác, chất lượng

gia công và giảm giá thành sản phẩm, mô hình nâng cao hiệu quả của quá

trình mài lỗ đề xuất gồm 03 phần như sau:

Phần 1: Các thông số đầu vào.

Mài là quá trình rất phức tạp. Có nhiều thông số ảnh hưởng tới quá trình

gia công và kết quả của quá trình gia công. Các thông số này được chia

thành năm nhóm: máy và chế độ cắt; chi tiết gia công; đá mài; công nghệ

sửa đá và 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.

Hình 1. Mô hình nâng cao hiệu quả của quá trình mài lỗ

Phần 2: Các giải pháp nâng cao hiệu quả quá trình mài lỗ

03 giải pháp có thể nâng cao hiệu quả của quá trình mài lỗ gồm có:

BTLN giúp giảm nhám bề mặt gia công, tăng tuổi bền đá mài; Chế độ sửa

đá giúp tăng tuổi bền đá mài, tăng năng suất gia công; Tuổi thọ tối ưu của

đá mài giúp giảm chi phí gia công. Các mô hình này được trình bày trong

các chương tiếp theo của luận án.

Phần 3: Đầu ra của mô hình: Chất lượng của quá trình gia công được

nâng; năng suất gia công tăng, chi phí gia công giảm mà vẫn đảm bảo các

yêu cầu kỹ thuật.

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 1.

6

Ba giải pháp được đề xuất và nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả của

quá trình mài lỗ nhỏ. Trong đó, áp dụng tuổi thọ tối ưu của đá mài (đường

kính đá mài khi thay) chưa được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu.

Hình 2 biểu diễn mối quan hệ giữa thời gian làm việc của đá tính theo giờ

(L) tới chi phí cho đá mài (Cgw,p), chi phí cho máy, lương công nhân và

quản lý (Cmt,p) khi mài một chi tiết.

Hình 2. Quan hệ giữa thời gian làm việc của đá mài với chi phí mài

Hình 2 cho thấy 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. Tổng chi phí

mài một chi tiết là tổng chi phí đá mài và chi phí cho máy, lương công nhân,

quản lý… Đồ thị này cho tồn tại một giá trị tuổi thọ tối ưu của đá mài mà tại

đó chi phí mài là nhỏ nhất.

2.2. Hệ thống thí nghiệm

Hệ thống thí nghiệm gồm hệ thống công nghệ, thiết bị đo kiểm được sử

dụng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đặt ra.

2.3. Kết luận chương 2

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: Vđ, Vct, fa, fr, ae,tot, Cm,h, Cwa,h, dw, Rld tg, Srg,

D0, Bgw, wpd, Cgw, tw, tsđ, Ssđ, nsđ, NĐ, LL.

- Thông số đầu ra: Ra, Ct,p và 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 công nghệ

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

Chi

phí

mài

mộ

t ch

i ti

ết -

Ct,

p (

VN

Đ)

Thời gian làm việc của đá mài - L (giờ)

Cmt,p

Cgw,p

Ct,p

Ct,pmin; Lop

7

3. Đã xây dựng được hệ thống thí nghiệm đáp ứng được yêu cầu của

nghiên cứu thực nghiệm.

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ẢNH

HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ BÔI TRƠN – LÀM NGUỘI ĐẾN QUÁ

TRÌNH MÀI LỖ

3.1. Ảnh hưởng chế độ bôi trơn làm nguội đến nhám bề mặt

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.

3.1.1. Thực nghiệm và xử lý kết quả

a. Với dầu Caltex Aquatex 3180

Bảng 1. 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

Phân tích kết quả thí nghiệm

Sử dụng phần mềm Minitab 16 tiến hành phân tích kết quả thí nghiệm ta

thu được kết quả phân tích phương sai của mô hình hồi quy.

Y = 1,048 - 0,229x1 – 0,133x2 + 0,033x12 + 0,030x2

2 - 0,010x1x2 (1)

8

Khi nồng độ dung dịch BTLN ảnh hưởng lớn nhất tới trị số nhám bề mặt

gia công 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: việc tăng nồng độ dung dịch giúp tăng tính 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.

Hình 3. 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. 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.

b. Với dầu Emulsion

Bảng 2. 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

9

TT Điểm

TN

Giá trị mã hóa Giá trị thực Ra

(µm) Lưu

lượng

Nồng

độ

Lưu lượng

(l/p)

Nồng độ

(%)

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

Phân tích kết quả thí nghiệm

Sử dụng phần mềm minitab tiến hành phân tích kết quả thí nghiệm ta

thu được phương trình hồi quy:

Y= 0,218 – 0,006x1+0,038x2 - 0,016x1x2 + 0,016x12 + 0,004x2

2

Ra = 0,218 – 0,006LL+0,038NĐ - 0,016LL.NĐ + 0,016LL2 + 0,004NĐ2

Hình 4. Đồ thị bề mặt chỉ tiêu khi tối ưu hóa sử dụng dung dịch Emulsion

Từ hình 4, 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: giai đoạn đầu làm

giảm trị số nhám; tuy nhiên sau đó độ nhám lại tăng lên. Khi lưu lượng đạt

10

tới gần 4l/p giá trị trị số nhám Ra gần như không đổi ứng với mọi giá trị

nồng độ dung dịch. Khi 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 gây khó thoát phoi và tác dụng làm sạch

bề mặt gia công khi sử dụng dung dịch cũng sẽ bị giảm.

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

a. Chế độ BTLN hợp lý khi sử dụng dầu Aquatex 3180

Sử dụng chức năng tối ưu hóa của Minitab ta có thể tìm ra giá trị lưu

lượng, nồng độ dung dịch BTLN hợp lý là lưu lượng có giá trị 2,86 l/p và

nồng độ dung dịch BTLN có giá trị 3,91 % với dung dịch dầu Aquatex 3180

trị số nhám bề mặt tối ưu Ramin=0,4102 µm

b. Chế độ BTLN hợp lý khi sử dụng dầu Emulsion

Tương tự như với dầu Aquatex 3180, ta có thể xác định được chế độ

BTLN hợp lý khi sử dụng 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.

3.2. 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 tối ưu 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%.

11

CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ẢNH

HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ SỬA ĐÁ ĐẾN QUÁ TRÌNH MÀI LỖ

4.1. Thiết kế thí nghiệm

Bảng 3. Mức và các thông số đầu vào

TT 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 - - -

Quá trình 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). 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. Sử dụng Minitab để

thiết kế Taguchi L18 (1 biến 6 mức và 5 biến 3 mức). Bảng 3 trình bày các

biến và mức của thí nghiệm.

4.2. Ảnh hưởng của chế độ sửa đá đến nhám bề mặt và năng suất khi

mài lỗ.

4.2.1. 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 ( ) được thể hiện trong bảng 4. Từ kết quả ANOVA cho thấy

thứ tự ảnh hưởng của các thông số khảo sát đến nhám bề mặt Ra: Số lần sửa

Ra

12

đá siêu tinh, chiều sâu sửa thô đá, số lần sửa thô đá, chiều sâu sửa tinh đá,

số lần sửa tinh đá và lượng chạy dao khi sửa đá.

Bảng 4. 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

TT ảnh

hưởng 1 2 3 4 5 6

Hình 5. 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. Nguyên

nhân do khi không sửa đá siêu tinh sẽ làm 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.

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

13

thô càng tăng thì nhám bề mặt cũng tăng theo. 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 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 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.

b. Tối ưu hóa Ra

Hình 6. Ảnh hưởng của các thông số đến tỷ số S/N của Ra

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 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 6: 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).

Giá trị tối ưu Ra

14

1 2 1 2 3 3 5.toiuu ggRa A B C D E F T

Thay số vào có:

Khoảng tin cậy CI được tính như sau:

1 1

1, , , 0,14e e

e

CI F f VN R

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) ≤ 𝑅𝑎̅̅̅̅𝑜𝑝 ≤ (0,318 + 0,14) hay 0,178 ≤ Raop ≤0,458

µm

c. Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến MRR.

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, lực mài Py.

Bảng 5. Thứ tự ảnh hưởng của các thông số đến MRR

Mức CK tthô nthô ttinh ntinh Ssđ

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

Thứ tự ảnh hưởng 1 4 6 3 2 5

0.404 0.481 0.48 0.484 0.493 5 0.504 0.318atoiuuR x m

15

Thứ tự ảnh hưởng của các thông số và ANOVA giá trị trung bình của

năng suất bóc tách được thể hiện trong bảng 5. 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.

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.

Số lần sửa đá siêu tinh ảnh hưởng lớn tới năng suất bóc tách. 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 7. 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 thô cũng không làm thay đổi MRR. Số lần sửa đá tinh lại

16

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).

d. Tối ưu hóa MRR

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

Thay số vào có: 33,42( / )toiuuMRR mm s

Khoảng tin cậy CI được tính như sau:

1 1

1, , , 0, 415e e

e

CI F f VN R

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.

Hình 8. Ảnh hưởng của các thông số đến tỷ số S/N của MRR

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 nCK6/ttho2/ntho1/ttint1/ntinh3/S3 như sau:

17

32.973 3.803( / )opMRR mm s

4.3. Tối ưu hóa đa mục tiêu

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.

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 hình 9 bộ thông số tối ưu của quá trình sửa đá

khi mài lỗ đáp ứng cả chỉ tiêu về nhám bề mặt năng suất 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.

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

Hình 9. Đồ thị các ảnh hưởng chính của các thông số

4.4. Kết luận chương 4.

1. Quá trình sửa đá cần thực hiện theo các bước sửa thô, sửa tinh và sửa

siêu tinh nhằm 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

18

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 công nghệ 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 công nghệ 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.

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

TRONG GIA CÔNG MÀI LỖ

Chương này sẽ nghiên cứu xác định đường kính thay đá hợp lý và ảnh

hưởng của các thông số đến đường kính thay đá hợp lý trên cơ sở phân tích

chi phí mài. Thêm vào đó, hiệu quả của việc áp dụng đường kính hợp lý

trong gia công mài lỗ cũng được chỉ ra.

5.1. Phân tích chi phí cho quá trình mài lỗ

Trên cơ sở tham khảo các mô hình tính chi phí của quá trình gia công,

một mô hình mới tính chi phí quá trình mài lỗ đã được đề xuất. Cụ thể như

sau:

, w , , , , ,( ). .t p a h m h t gw p mt h t gw pC C C t C C t C

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)

19

, 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

5.2. 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…

Các nhân tố ảnh hưởng đáng kể tới chi phí mài gồm Rld, tw, ae,tot, Cgw,

Cm,h, D0, 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,

aed, wpd, 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.

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.

Tổng chiều sâu sửa đá aed tăng cũng làm tăng chi phí nhưng mức độ ảnh

hưởng cũng không đáng kể . 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. 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). Lượng dư mài càng lớn

thì thời gian mài tc càng 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.

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. Khi lỗ càng sâu và càng lớn chi

phí gia công sẽ tăng. Khi đó, điều kiện gia công sẽ khắc nghiệt hơn lượng

20

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 . 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.

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. Ngoài ra, lượng mòn đá wpd và bề

rộng đá Bgw không ảnh hưởng nhiều tới chi phí gia công. 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. Bên cạnh đó, đường kính thay đá De cũng sẽ ảnh hưởng đến chi

phí mài. Cụ thể, trên khi delta (De/D0) giảm (hay De giảm) thì sẽ làm giảm

chi phí.

5.3. Đường kính hợp lý khi thay đá

5.3.1. Xác định đường kính hợp lý khi thay đá

Hình 10 mô tả mối quan hệ giữa chi phí mài một chi tiết (VNĐ/h) với

đường kính đá khi thay (mm). Quan hệ này được xây dựng từ tính toán theo

công thức tại mục 4.1 với các số liệu 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). 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

21

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 10. Mối quan hệ giữa đường kính đá mài khi thay với chi phí mài

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 hợp lý 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 9,02%). 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

D0 ảnh hưởng lớn nhất đến đường kính đá mài khi thay hợp lý De,op, kế

tiếp là 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. Tỷ số Rld, lượng mòn đá wpd,

cấp chính xác tg không ảnh hưởng tới De,op

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

Phương trình quan hệ giữa De,op và các thông số ảnh hưởng chính có thể

được viết 5 với hệ số tương quan r2 = 99,63%.

5600

6100

6600

7100

7600

8100

13 14 15 16 17 18 19 20Ch

i ph

í mài

mọ

t ch

i tiế

t -

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

22

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

5.4. Kết luận chương 5

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 (chi phí lương công

nhân, quản lý…) 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; 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%.

23

KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN

Kết luận chung

Mục tiêu của luận án này là “Nghiên cứu chế độ công nghệ sửa đá, bôi

trơn – làm nguội và xác định đường kính đá mài hợp lý khi thay đá để 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 công nghệ 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. Đã đề xuất mô hình nâng cao hiệu quả khi mài lỗ. Từ đó đưa ra các

giải pháp để nâng cao hiệu quả khi mài lỗ.

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 công nghệ sửa đá mài đến độ

nhám bề mặt và năng suất mài. Quá trình 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

24

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.

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.

Nghiên cứu này đã tìm ra được một số giải pháp để nâng cao hiệu quả

quá trình mài. Tuy nhiên, vẫn còn những vấn đề cần 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 thiết nghiên cứu nâng cao hiệu quả khi mài lỗ đường kính nhỏ hơn 10

mm.

3. Khảo sát ảnh hưởng của chế độ BTLN và chế độ công nghệ sửa đá

đến các tính chất cơ, lý của bề mặt chi tiết gia công.