Nghiên cứu chế độ công nghệ sửa đá, bôi trơn - làm nguội và xác định đường kính đá mài tối ưu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP. LÊ XUÂN HƯNG 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 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN – NĂM 2019 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LÊ XUÂN HƯNG 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 CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 9.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học 1 Người hướng dẫn khoa học 2 PGS. Vũ Ngọc Pi GS. Bành Tiến Long THÁI NGUYÊN – NĂM 2019 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 15 tháng 11 năm 2019 Tác giả luận án Lê Xuân Hƣng 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 Hƣng iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. 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. TỔNG QUAN VỀ MÀI LỖ. Giới thiệu về mài lỗ.

Trục mang đá của đá mài lỗ. Vị trí và vai trò của nguyên công mài lỗ trong quy trình công nghệ. Các đặc điểm của quá trình mài lỗ. Chiều dài cung tiếp xúc lk.

Chiều dày lớp cắt khi mài az. Đường kính tương đương của đá mài. Quá trình tách phoi của hạt mài. Năng suất bóc tách của quá trình mài.

Lực trong quá trình mài. Mòn đá và tuổi bền của đá mài. Tuổi bền của đá. Chất lượng bề mặt sau mài.

Topography của đá mài. Tổng quan các nghiên cứu về mài lỗ. Ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội (BTLN) đến quá trình mài lỗ. Ảnh hưởng của chế độ sửa đá đến quá trình mài lỗ.

Ảnh hưởng của chế độ cắt và đá mài đến quá trình mài lỗ. Các mô hình tính toán chi phí trong gia công mài. Kết luận chương 1. 41 Định hướng vấn đề nghiên cứu.

MÔ HÌNH NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUÁ TRÌNH MÀI LỖ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM. Mô hình nâng cao hiệu quả quá trình mài lỗ. Sơ đồ và cơ sở của nghiên cứu nâng cao hiệu quả quá trình mài lỗ. Chọn thông số đầu vào.

Các tham số điều khiển được. Các tham số nhiễu. Các thông số đầu ra. Các giải pháp nâng cao hiệu quả quá trình mài lỗ.

Hệ thống thí nghiệm. Kết luận chương 2. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ BÔI TRƠN – LÀM NGUỘI ĐẾN QUÁ TRÌNH MÀI LỖ. Mục đích thí nghiệm.

Thiết kế thí nghiệm. Thực nghiệm và xử lý kết quả. Với dầu Caltex Aquatex 3180. Với dầu Emulsion.

Xác định chế độ bôi trơn – làm nguội hợp lý khi mài lỗ. Kết luận chương 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ SỬA ĐÁ ĐẾN QUÁ TRÌNH MÀI LỖ. Mục đích thí nghiệm.

Thiết kế thí nghiệm. Ảnh hưởng của chế độ sửa đá đến nhám bề mặt và năng suất khi mài lỗ. Kết quả thực nghiệm. Đánh giá kết quả thực nghiệm và tối ưu hóa đơn mục tiêu.

Tối ưu hóa đa mục tiêu. Kết luận chương 4. XÁC ĐỊNH ĐƢỜNG KÍNH ĐÁ MÀI KHI THAY ĐÁ TRONG GIA CÔNG MÀI LỖ. Phân tích chi phí cho quá trình mài lỗ.

Tổng thời gian mài 01 chi tiết, tt. Chi phí cho máy Cm,h. Chi phí cho con người và chi phí gián tiếp Cwa,h. Chi phí cho đá mài Cgw,p.

Ảnh hưởng của các thông số đến chi phí của quá trình mài lỗ. Mức độ ảnh hưởng. Đặc điểm ảnh hưởng. Đường kính thay đá hợp lý.

Xác định đường kính thay đá hợp lý. Ảnh hưởng của các thông số đến đường kính thay đá hợp lý. Mô hình hồi quy xác định đường kính đá mài khi thay hợp lý. Kết luận chương 5.

102 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƢỚNG 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 Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị 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 Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị 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 ngw Tốc độ quay của đá mài vòng/phút nht Tốc độ quay chuyển động hành tinh vòng/phút nđá dẫn Tốc độ quay của đá dẫn viii Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị Px Lực dọc trục N Py, Piy Lực pháp tuyến N Pz, Piz Lực tiếp tuyến N Pi Lực cắt trên một hạt mài 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 ix Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị Vđ Vận tốc cắt m/s Vm Thể tích vật liệu bị bóc đi mm3 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. Sơ đồ mài lỗ có tâm .2 Sơ đồ nguyên lý mài tròn trong vô tâm. Kết cấu trục mang đá của đá mài lỗ.

Kết cấu gắn đá mài với trục mang đá. Các lựa chọn cho quá trình gia công tinh bề mặt lỗ. Chiều dài cung tiếp xúc của các phương pháp mài. Hình dạng hạt mài và phân tích lưỡi cắt.

Quá trình tách phoi của hạt mài. Quá trình tạo phoi khi mài .