BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
------------------------

NGUYỄN THỊ HÒA

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CHẾ ĐỘ
CẮT ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ CHẤT LƯỢNG
BỀ MẶT GIA CÔNG TRÊN MÁY TIỆN CZ6240A

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT


TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
------------------------

NGUYỄN THỊ HÒA

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CHẾ
ĐỘ CẮT ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ CHẤT
LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG TRÊN MÁY TIỆN CZ6240A

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và cơ giới hóa nơng - lâm nghiệp
Mã số: 60. 52. 14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. LÊ VĂN THÁI

Hà Nội, 2012


i
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn này tôi luôn nhận được sự quan tâm
giúp đỡ và tạo điều kiện của các tổ chức, cá nhân; nhân dịp này tôi xin gửi lời
cám ơn chân thành tới:
-

TS Lê Văn Thái - Chủ nhiệm bộ môn Kỹ thuật cơ khí - Trường đại

học lâm nghiệp là người hướng dẫn trực tiếp, đã dành nhiều thời gian, chỉ bảo
tận tình và cung cấp các tài liệu khoa học.
-

Tập thể cán bộ, các thầy cô giáo khoa sau đại học, khoa cơ điện và

cơng trình trường Đại học lâm nghiệp đã góp ý và tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho tơi thực hiện đề tài.
-

Tập thể cán bộ, các thầy cô giáo Trung tâm thực hành công nghệ cao-

Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Nam Định đã tạo điều kiện và hướng dẫn

tôi tiến hành thực nghiệm.
Tôi xin gửi lời cám ơn tới Ban lãnh đạo nhà trường, cán bộ khoa cơ khí,
các bạn đồng nghiệp trường Cao đẳng nghề LILAMA 1 và trường Trung cấp
nghề số 14- Bộ quốc phịng, đã tạo điều kiện giúp đỡ tơi trong q trình thực
hiện đề tài này.
Tơi xin cam đoan, đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nghiên cứu nào khác. Tất cả các tài liệu tham khảo đều
có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng.
Hà Nội, ngày 5 tháng 7 năm
2012
Tác giả

Nguyễn Thị Hoà


ii
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cảm ơn.............................................................................................................................................. i
Mục lục................................................................................................................................................... ii
Danh mục các bảng........................................................................................................................... v
Danh mục các hình.......................................................................................................................... vi
ĐẶT VẤN ĐỀ.................................................................................................................................... 1
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU......................................... 3
1.1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy tiện gia cơng cắt gọt kim loại
trên thế giới...................................................................................................................................... 3
1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy tiện ở Việt Nam................................. 9
1.3. Kết Luận:.............................................................................................................................. 12

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU................................................................................................................................ 15
2.1. Mucc̣ tiêu nghiên cứu....................................................................................................... 15
2.2. Đối tương,c̣ phaṃ vi nghiên cứu................................................................................ 15
2.3. Nội dung/ nhiệm vụ nghiên cứu............................................................................... 16
2.4. Phương pháp nghiên cứu.............................................................................................. 16
2.4.1. Các phương pháp nghiên cứu chung............................................................ 16
2.4.2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu thực nghiệm............................. 18
Chương 3 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.......................... 35
3.1. Khả năng công nghệ và các thông số kỹ thuật của máy tiện CZ6240A
35
3.2. Động học và động lực học quá trình cắt............................................................... 35
3.2.1. Động học của quá trình cắt............................................................................... 35
3.2.2. Động lực học của quá trình cắt....................................................................... 41


iii
3.3. Chất lượng gia công........................................................................................................ 43
3.3.1. Chất lượng bề mặt gia công
........................................................................................................................................................

43
3.3.2. Độ nhám bề mặt gia công
........................................................................................................................................................

45
3.3.3. Các chỉ tiêu đánh giá độ nhám bề mặt gia công
........................................................................................................................................................

46

3.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia cơng
........................................................................................................................................................

48
3.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng khi gia công
trên máy tiện
........................................................................................................................................................

51
3.3.6. Xác định năng suất gia cơng khi tiện
........................................................................................................................................................

54
3.3.7. Chi phí năng lượng riêng:
........................................................................................................................................................

56
Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM.................................... 59
4.1. Mục tiêu thực nghiệm và các tham số điều khiển........................................... 59
4.1.1. Mục tiêu thực nghiệm
........................................................................................................................................................

59
4.1.2. Các tham số điều khiển và khoảng giới hạn của chúng
........................................................................................................................................................

59
4.2. Thiết bị đo và phương pháp đo................................................................................. 60
4.3. Kết quả thí nghiệm thăm dị........................................................................................ 60
4.4. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố.............................................................................. 61

4.4.1. Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt và chi phí năng


lượng riêng.
........................................................................................................................................................

61
4.4.2. Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt và chi phí
năng lượng riêng.
........................................................................................................................................................

66
4.4.3. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt tới độ nhám bề mặt và chi phí năng
lượng riêng
........................................................................................................................................................

71
4.5. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố................................................................................. 76
4.5.1. Vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các yếu tố ảnh
hưởng
........................................................................................................................................................

76
4.5.2. Thành lập ma trận thí nghiệm
........................................................................................................................................................

77


iv

4.5.3. Tiến hành thí nghiệm theo ma trận Harley với số lần lặp lại của
mỗi thí nghiệm m = 3
........................................................................................................................................................

78
4.5.4. Xác định mơ hình tốn của hàm độ nhám bề mặt Ra
........................................................................................................................................................

78
4.5.5. Xác định mơ hình tốn của hàm chi phí năng lượng riêng Q
........................................................................................................................................................

79
4.6. Lập và giải bài tốn tối ưu đa mục tiêu................................................................. 81
4.7. Gia công chi tiết với các thông số tối ưu (Vtư, Stư và ttư )..........................85
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................................... 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


v
DANH MỤC CÁC BẢNG
TT

Tên bảng
1.1

Thông số kỹ thuật máy tiện CJK1640

1.2


Thông số kỹ thuật máy tiện CNC PDL - T

1.3

Thông số kỹ thuật máy tiện CNC- HUYN

4.1

Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng c

nhám bề mặt Ra và chi phí năng lượng ri
4.2

Tổng hợp các giá trị tính tốn của hàm đ
vận tốc cắt thay đổi

4.3

Tổng hợp các giá trị tính tốn của hàm ch
riêng khi vận tốc cắt thay đổi

4.4

Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng c

đến độ nhám bề mặt Ra và chi phí năng l
4.5

Tổng hợp các giá trị tính tốn của hàm đ

lượng chạy dao thay đổi

4.6

Tổng hợp các giá trị tính tốn của hàm ch
riêng khi lượng chạy dao thay đổi

4.7

Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng c

độ nhám bề mặt Ra và chi phí năng lượn
4.8

Tổng hợp các giá trị tính toán của hàm đ
chiều sâu cắt thay đổi

4.9

Tổng hợp các giá trị tính tốn của hàm ch
riêng khi chiều sâu cắt thay đổi

4.10

Mã hố của các thơng số đầu vào


4.11

Ma trận thí nghiệm Hartley


4.12

Tổng hợp các giá trị xử lý được của hàm

4.13

Tổng hợp các giá trị xử lý được của hàm c


vi
DANH MỤC CÁC HÌNH
TT

Tên hình
1.1

Máy tiện CNC mã hiệu CJK1640

1.2

Máy tiện CNC PDL - T6/8

1.3

Trung tâm gia công tiện CNC- HUYND

3.1

Máy tiện CZ6240A


3.2

Chuyển động chính và chuyển động ch

3.3

Hình 3.3. Dịch chuyển của các dao cắt:

3.4

Hình 3.4. Dao tiện mặt ngồi:

3.5

Hình 3.5. Các yếu tố của chế độ cắt và

3.6

Hình 3.6. Hệ thống lực cắt khi tiện

3.7

Hình 3.7. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt
các tỷ lệ lực khi tiện thép 40

3.8

Hình 3.8. Các dạng bề mặt gia cơng:


3.9

Hình 3.9. Độ nhám bề mặt

3.10

Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên dao cắ

3.11

Sơ đồ phân tích các thành phần lực cắt

4.1

Đồ thị ảnh hưởng của vận tốc cắt đến đ

4.2

Đồ thị ảnh hưởng của vận tốc cắt đến c

4.3

Đồ thị ảnh hưởng của lượng chạy dao đ

4.4

Đồ thị ảnh hưởng của lượng chạy dao đế

4.5


Đồ thị ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến

4.6

Đồ thị ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến


1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Cơng nghiệp cơ khí có vai trị quan trọng trong hệ thống các ngành
cơng nghiệp. Nó khơng chỉ là “quả tim” của cơng nghiệp nặng, mà cịn là
“máy cái” của nền sản xuất xã hội. Công nghiệp cơ khí cung cấp máy cơng
cụ, máy động lực, thiết bị toàn bộ... cho tất cả các ngành kinh tế và hàng tiêu
dùng cho nhu cầu của con người.
Trong bối cảnh hiện nay, khi mà tất cả các ngành kinh tế - kỹ thuật
trong cả nước đang cố gắng đẩy nhanh quá trình phát triển nhằm tạo ra năng
suất lao động ngày càng cao và nâng cao chất lượng sản phẩm, phục vụ tốt
nhu cầu của cuộc sống…
Ngành cơ khí của chúng ta cũng khơng nằm ngồi guồng quay đó,
nhưng làm thế nào để có thể từng bước thay đổi, làm thế nào để tạo ra những
sản phẩm ngày càng chất lượng hơn?
Tối ưu hố q trình sản xuất là một cơng cụ hữu hiệu để đạt được mục
tiêu đó. Tuy nhiên tối ưu hố tồn bộ q trình sản xuất nói chung, trong chế
tạo cơ khí nói riêng là một bài tốn rất lớn và chỉ có thể giải quyết được sau
khi đã thực hiện được nhiệm vụ tối ưu hố các ngun cơng của q trình gia
cơng cơ.
Nghiên cứu tối ưu hố ngun cơng chẳng những nâng cao hiệu quả kinh
tế - kỹ thuật của từng nguyên công mà còn tạo ra cơ sở dữ liệu quan trọng phục
vụ việc tự động hố q trình chuẩn bị cơng nghệ, rút ngắn thời gian và khối
lượng lao động khi chuẩn bị sản xuất, đồng thời còn tạo ra các điều kiện cơ bản

cho việc điều khiển nguyên công tiến tới tự động hố q trình sản xuất.

Nhiều vấn đề từ thực tế sản xuất trong nước đã đặt ra: Với qui mơ sản
xuất vùa và nhỏ loại hình thiết bị nào là phù hợp? hầu hết các thiết bị được
nhập từ nước ngoài, thiếu nhiều tài liệu sử dụng, vậy để có được năng suất
cao, chất lượng sản phẩm tốt mà giá thành sản phẩm lại hạ, gia công tối ưu
cần giải quyết nhiệm vụ cụ thể nào?


2
Tối ưu hố q trình gia cơng cắt gọt là phương pháp xác định chế độ
cắt tối ưu thông qua việc xây dựng mối quan hệ toán học giữa hàm mục tiêu
về kinh tế hoặc kỹ thuật của quá trình gia công với các thông số của chế độ
cắt tương ứng trên một hệ thống công nghệ xác định nhằm đạt được các mục
tiêu về kinh tế hoặc kỹ thuật của q trình gia cơng. Như vậy thực chất của
việc xác định chế độ cắt tối ưu là giải bài tốn tối ưu hố bằng phương pháp
thực nghiệm để tìm cực trị và miền tối ưu hoá theo các chỉ tiêu đã đề ra.
Như vậy, tối ưu hố q trình gia công cắt gọt là một yêu cầu tất yếu
khách quan. Một trong những vấn đề mấu chốt cần phải giải quyết để nâng
cao hiệu quả kinh tế- kỹ thuật của q trình gia cơng chế tạo cơ khí là phải
xác định được chế độ cắt tối ưu cho từng ngun cơng khác nhau, thích ứng
với điều kiện sản xuất cụ thể.
Máy tiện CZ6240A là thiết bị chủ đạo phục vụ đào tạo và sản xuất tại
trường Đại học sư phạm kỹ thuật Nam Định, với tính năng gia cơng tạo các
mặt trụ ngồi, mặt cơn, tiện lỗ, tiện ren, tiện mặt đầu, tiện cắt đứt , tiện các bề
mặt định hình trong và ngồi....Tuy nhiên trong q trình sản xuất các chi tiết,
sản phẩm cơ khi ở các cơ sở cịn có nhiều bất cập như chất lượng cịn kém,
năng suất thấp, giá thành cao làm hạn chế tính cạnh tranh của sản phẩm, gây
khơng ít khó khăn trong tiêu thụ.
Chính từ tính cấp thiết và hữu dụng của vấn đề, với mong muốn đóng

góp phần nhỏ bé của mình vào việc tìm ra những giải pháp nhằm nâng cao
chất lượng của sản phẩm cơ khí và giảm giá thành sản phẩm, tôi tiến hành
thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài: ”Nghiên cứu ảnh hưởng của một số
yếu tố chế độ cắt đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng bề mặt gia
công trên máy tiện CZ6240A”.
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là tài liệu cần thiết cho sử dụng hiệu
quả thiết bị phục vụ đào tạo cán bộ, công nhân kỹ thuật và thực tiễn sản xuất,
tạo ra những sản phẩm có chất lượng, góp phần đưa đất nước tiến nhanh trên
con đường cơng nghiệp hố, hiện đại hố.


3
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy tiện gia công cắt gọt kim loại
trên thế giới
Trong kinh tế, ngành công nghiệp cơ khí chế tạo vẫn đóng vai trị chủ
đạo, góp phần làm thay đổi diện mạo thế giới, với trên 20 triệu doanh nghiệp
đang hoạt động trên các châu lục, chiếm tới 28% số lượng việc làm và đóng
góp 25% giá trị tổng sản phẩm của thế giới.
Gia công kim loại bằng cắt gọt là một phương pháp gia công kim loại
rất phổ biến trong ngành cơ khí chế tạo máy. Quá trình cắt kim loại là quá
trình con người sử dụng dụng cụ cắt để hớt bỏ lớp kim loại thừa khỏi chi tiết,
nhằm đạt được những yêu cầu cho trước về hình dáng, kích thước, vị trí tương
quan giữa các bề mặt và chất lượng bề mặt của chi tiết gia công.
Tiện là phương pháp gia công cắt gọt được thực hiện nhờ chuyển động
tịnh tiến thông thường do phơi quay trịn tạo thành chuyển động cắt V c kết
hợp với chuyển động tịnh tiến dao là tổng hợp của hai chuyển động tiến dao
dọc Sd và tiến dao ngang Sng do dao thực hiện. Theo nguyên liệu và sản phẩm
được gia cơng có thể phân ra gia cơng cơ khí và gia cơng vật liệu phi kim.

Gia cơng tiện cơ khí là q trình gia cơng kim loại bằng cơ học - một
trong những quá trình chế tạo sản phẩm thông dụng nhất của ngành chế tạo
máy. Cùng với sự phát triển của gia công kim loại bằng cơ học, lý thuyết cắt
gọt kim loại đã ra đời và phát triển khơng ngừng.
Nhiều cơng trình khoa học trong việc xây dựng và phát triển lý thuyết
cắt gọt kim loại phải kể đến các nhà bác học Xô Viết ( Liên Xô cũ ) như: Giáo
sư viện sỹ V.A. Arsinop, giáo sư G.C. Andrev, V.F. Bobrov, C.H. Philonenko,
Iacốp Bachisep, Paven Dakhaba, Lép Soobakin, các nhà bác học Mỹ như:
Boston O.W., Ernst H., Merchant M.E.,...


4
Nhiều cơng trình đi sâu nghiên cứu cắt gọt chun dùng như: phay, tiện
của G.C.Andrev, A.V. Rudnev, V.F. bobrov, cơ sở lý thuyết mài nhẵn của H.
Maclov... đã đưa ra những phân tích cụ thể về động học các quá trình cắt gọt.
Đó là những cơng trình lớn bao gồm các vấn đề về lý thuyết và những kinh
nghiệm thực tế trong gia công kim loại mà trên thế giới lúc đó ít có cơng trình
nghiên cứu tương tự nào ra đời.
Vào thập kỷ 70 của thế kỷ XX, lý thuyết cắt gọt kim loại ngày càng
được hoàn chỉnh với những cơng trình nghiên cứu mới về các lực phát sinh
trong q tình gia cơng kim loại bằng cơ học được nghiên cứu đầy đủ hơn và
chính xác hơn về những cơ sở vật lý của quá trình cắt, hiện tượng nhiệt trong
quá trình cắt, lực cắt đơn vị và các quy luật của lực cắt.
Chế độ cắt được đặc trưng bởi ba thông số: vận tốc cắt, lượng dao và
chiều sâu cắt. Chế độ cắt ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng gia công, tiêu hao
năng lượng và năng suất các máy. nhiều cơng trình của các nhà khoa học đã
tập chung nhiên cứu ảnh hươmngr của các thông số chế độ cắt đến lực cắt, sự
hao mòn của dụng cụ cắt, rung động của hệ thống công nghệ " Máy- dao cắtđồ gá- chi tiết gia công" cũng như hiện tượng lý - hóa xảy ra trong vùng cắt:
Điển hình là cơng trình cuả nhà học Nga Granơpxki về phân nhóm các sơ đồ
cắt động học, cơng trình của Zorev N.N. về lực cắt trên các bộ phận của dao

cắt.Các cơng trình của các nhà khoa học Đức Kronenberg, Friedrich,
Hippler... về các quy luật cơ bản của lực cắt. Các cơng trình lý thuyết và thực
nghiệm của các nhà kho học Sokolovski, Kasirin, Tlusty, Tolias,
bhattacharya...đã đi sâu và chính xác hóa nhận thức về nghun lý và quy luật
tự rung khi gia cơng. Các cơng trình của các nhà khoa học Ostermann,
Laladze, malkin, Smith về phương pháp giải tích của trường nhiệt độ trong
dụng cụ cắt, phoi và chi tiết gia cơng. Ngun lý cấu tạo, tính năng công nghệ
của các máy công cụ, máy cắt kim loại nói chung, các máy gia cơng tiện nói
riêng đã được các nhà khoa học nghiên cứu từ khá sớm


5
Năm 1712, một thợ cơ khí người Nga (Nartốp) đã chế tạo được máy
tiện chép hình để tiện các chi tiết định hình. Việc chép hình theo mẫu được
thực hiện tự động. Chuyển động dọc của bàn dao do bánh răng- thanh răng
thực hiện.
Đến năm 1798 (86 năm sau) ông Henry Nandsley người Anh mới
nghiên cứu thay thế chuyển động này bằng chuyển động của vít me- đai ốc.
Năm 1873 Spender đã chế tạo được máy tiện tự động có ổ tiếp phôi và
trục phân phối mang các cam đĩa và cam thùng.
Năm 1880 nhiều hãng trên thế giới như Pittler ludnig Low (Đức), RSK
(Anh) đã chế tạo được máy tiện rơvônve dùng phôi thép thanh.
Nhằm không ngừng nâng cao khả năng làm việc của các công cụ cắt,
nhiều công trình đã đi sâu nghiên cứu động học, động lực học q trình gia
cơng. Điển hình là các cơng trình của G.I. Granovski, A.M. Danielian;
A.S.Kondratiev.
Công nghệ và thiết bị sản xuất gia công các loại vật liệu phục vụ sản
xuất đã được các nước phát triển trên thế giới như Nga, Mỹ, Đức, Nhật, Thụy
Điển, Úc... nghiên cứu sâu rộng với các dây chuyền sản xuất hiện đại.
Nhiều Hãng nổi tiếng như: MAC (Đức) sản xuất các loại máy tiện CNC

mã hiệu CJK1640 (Hình 1.1) với khả năng gia cơng linh hoạt, đường kính chi
tiết gia cơng có thể tới 410 mm, chiều dài chi tiết 800 mm, dải vận tốc vơ cấp
8-2000 (vịng /phút).
Hãng Fanuuc (Mỹ) chế tạo các máy tiện, khoan liên hợp mã hiệu PDL T6/8 (Hình 1.2), máy có thiết kế hiện đại, đặc biệt cho phép gia công nhiều
chủng loại sản phẩm tinh xảo, vận hành dễ dàng và an toàn,tiếng ổn nhỏ, năng
suất cao


6

Hình 1.1. Máy tiện CNC mã hiệu CJK1640
Bảng 1.1 - Thơng số kỹ thuật máy tiện CJK1640
Tốc độ trục chính(rpm
Hành trình Ụ động(mm
Đường kính lỗ ụ động(mm)
Cơng suất động cơ trục chính(W)
Kích thước máy
Trọng lượng máy(Kg)

Hình 1.2. Máy tiện CNC PDL - T6/8


7
Bảng 1.2 - Thông số kỹ thuật máy tiện CNC PDL - T6/8
MODEL
Đường kính tiện vượt băng máy
Đường kính tiện vượt bàn xe dao
Đường kính vật tiện lớn nhất
Hành trình trục X
Hành trình trục Z

Đường kính lớn nhất của chấu cặp
Tốc độ trục chính
Đường kính lỗ trục chính
Độ cơn trục chính
Cơng suất động cơ
Đường kính ụ chống tâm
Hành trình ụ chống tâm
Độ côn ụ định tâm
Tốc độ di chuyển không tải trục X/Z
Số vị trí gá dao
Bộ điều khiển CNC
Kích thước dao (tiện/khoan)
Chiều dài máy
Chiều rộng máy
Chiều cao máy
Trọng lượng máy
Bước dịch chuyển nhỏ nhất


Hãng Huyndai (Hàn Quốc) đã thiết kế chế tạo trung tâm gia cơng tiện
CNC- HUYNDAI WIA (Hình 1.3), trung tâm với 10 dao, vận tốc trục chính
đạt 3000rpm, q trình gia cơng với điều khiển chương trình tối ưu.


8

Hình 1.3 . Trung tâm gia cơng tiện CNC- HUYNDAI WIA
Bảng 1.3 - Thông số kỹ thuật máy tiện CNC- HUYNDAI WIA
Tiện qua băng
Tiện qua bàn xe dao

Đường kính mâm cặp
Đường kính tiện lớn nhất
Chiều dài tiện lớn nhất
Đường kính lỗ trục chính
Tốc độ trục chính lớn nhất
Số lượng dao
Thời gian thay dao
Tốc độ di chuyển nhanh trục X
Tốc dộ di chuyển nhanh trục Z
Hành trình trục X
Hành trình trục Z
Cơng suất động cơ trục chính
Động cơ trục X
Động cơ trục Z


9
Vấn đề mơ hình hóa và tối ưu hóa q trình cơng nghệ gia cơng cùng
với những phương pháp luận hiện đại, nghiên cứu cắt gọt kim loại đã được
các nhà khoa học, Giáo sư C.C. rudnik, E.I. Pheldstein, G. Spur, W.Koenig,
F.klocke,... tập trung nghiên cứu và phát triển mở rộng với nhiều cơng trình
nổi tiếng về tối ưu hóa các q trình gia cơng cắt gọt.
Chế độ cắt gọt - tổ hợp của ba thông số cơ bản: Vận tốc cắt, lượng chạy
dao và chiều sâu cắt là một trong những vấn đề có tầm quan trọng, đặc biệt là
trong nghiên cứu sử dụng thiết bị công nghệ. Chế độ cắt hợp lý đã góp phần
quyết định đến chất lượng và năng suất gia cơng.
1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy tiện ở Việt Nam
Ngành cơ khí là một ngành có vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc
dân. Cơng nghiệp cơ khí khơng chỉ cung cấp các sản phẩm tiêu dùng mà quan
trọng hơn là cung cấp thiết bị, máy móc cho nhiều ngành sản xuất khác. Đặc

biệt trong điều kiện hiện nay khi đất nước ta đang tiến hành cơng nghiệp hố hiện đại hố thì cơng nghiệp cơ khí càng có vai trị to lớn hơn bao giờ hết.
Ngành cơ khí chế tạo ở Việt Nam mới bắt đầu được xây dựng từ năm
1956, tính đến nay mới chỉ có 53 năm xong lại trải qua gần 20 năm chiến
tranh hết sức khốc liệt do Mỹ tiến hành. Tuy thế, nhờ sự lãnh đạo sáng suốt
của Đảng và Chính phủ, chúng ta đã tranh thủ tối đa sự giúp đỡ của các nước
trong phe xã hội chủ nghĩa trước đây, đứng đầu là các nước thuộc Liên Xô cũ
để xây dựng được nhiều Nhà máy cơ khí chế tạo khá lớn, rải khắp các tỉnh ở
miền Bắc nước ta. Nhiều nhà máy đã từng và đang là niềm tự hào của ngành
công nghiệp nước ta, nó đã đóng góp một phần khơng nhỏ cho việc xây dựng
cơ sở vật chất của chủ nghĩa xã hội ở miền Bắc và là hậu thuẫn vững chắc cho
cơng cuộc kháng chiến giải phóng miền Nam, thống nhất đất nước. Tiêu biểu
cho các nhà máy cơ khí chế tạo máy là Cơng ty Cơ khí Hà Nội, Cơng ty
Diezen Sơng Cơng, Cơng ty Cơ khí trung tâm Cẩm Phả, Cơng ty cơ khí ơ tơ


10
Vườn Cam, Công ty Chế tạo đầu máy toa xe Gia Lâm, Cơng ty đóng tàu Bạch
Đằng, Cơng ty đóng tàu Hạ Long…, và hàng trăm các Nhà máy cơ khí lớn
nhỏ khác của Cơng nghiệp Quốc phịng và một số ngành kinh tế khác.
Sau năm 1975 khi đất nước thống nhất, chúng ta tiếp thu một số Công
ty Cơ khí chế tạo do địch để lại ở miền Nam nước ta, trong đó đáng kể nhất là
Cơng ty chế tạo động cơ Diezen nhỏ Vinappro và Vikino ở Biên Hịa và một
số cơng ty Cơ khí sửa chữa thuộc quân đội Ngụy để lại như Z751, Đóng tàu
Bason…
Từ 1975 – 1986: Đây là thời kỳ trước đổi mới, năng lực của ngành cơ
khí cả nước tập trung vào khoảng 610 đơn vị quốc doanh, các tổ chức kinh tế
tư nhân…trong ngành cơ khí chiếm vai trị thứ yếu, chưa có cơ hội phát triển.
Từ 1986 – 2002: Đây là thời kỳ đổi mới, chuyển từ chế độ bao cấp sang
cơ chế thị trường. Trong gia đoạn này, ngành cơ khí bị thả nổi, bị lo về mọi mặt.
Thời kỳ này, đầu tư mới cho ngành cơ khí khơng đáng kể: Tổng vốn đầu tư cho

ngành cơ khí trong năm 1990-1995 chỉ có 180 tỷ đồng, 1996-2000, các doanh
nghiệp cơ khí thuộc Bộ Cơng nghiệp chỉ được đầu tư thêm 342 tỷ đồng, bằng
0,6% tổng vốn đầu tư của toàn ngành công nghiệp thuộc bộ công nghiệp.

Từ năm 2002 đến nay: Đây là giai đoạn đặc biệt quan trọng đối với
ngành cơ khí Việt Nam với việc Thủ tướng Chính phủ ban hành qyuyết định
số 186/2002/QĐ-TTg ngày 26/12/2002 phê duyệt: “chiến lược phát triển
ngành cơ khí Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn đến năm 2020”. Trong đó ưu
tiên phát triển chuyên ngành, sản phẩm cơ khí trọng điểm, gồm: Thiết bị tồn
bộ; Máy động lực; Cơ khí phục vụ nông – lâm – ngư nghiệp và công nghiệp
chế biến; Máy cơng cụ; Cơ khí xây dựng; Cơ khí đóng tàu; Thiết bị kỹ thuật
điện – điện tử; Cơ khí ôtô – Cơ khí giao thông vận tải.
Trong giai đoạn này, cùng với sự hồn thiện các chính sách của nhà
nước đối với ngành cơ khí, tình hình đầu tư đã có sự tiến bộ đáng kể: Chỉ tính


11
riêng trong ngành cơng nghiệp đóng tàu, Nhà nước đã cho tập đồn Cơng
nghiệp tàu thủy Việt Nam vay ưu đãi từ nguồn vốn trái phiếu Chính phủ tổng
số 780triệu USD. Đã có nhiều doanh nghiệp FDI đầu tư lớn vào ngành cơ khí
như: Tập đồn Doosan Hàn Quốc đầu tư 360 triệu USD để xây dựng nhà máy
chế tạo các thiết bị cơ khí lớn tại khu kinh tế Dung Quất…
Theo số liệu thống kê hiện nay, số lượng cơ sở cơ khí có khoảng
53.000 cơ sở và số lượng công nhân tham gia trực tiếp khoảng 500.000 lao
động, chiếm khoảng 12% lao động công nghiệp của cả nước, góp phần đáng
kể trong cơng cuộc Cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Lĩnh vực cơ khí nói chung và ngành tiện nói riêng có những bước phát
triển đáng kể về cả số lượng và chất lượng như đã được giới thiệu trong
"Giáo trình Tiện" của nhà khoa học Nguyễn Thị Quỳnh, Phạm Minh Đạo,
Trần Sỹ Tuấn, năm 2009. Máy tiện chiếm khoảng 25% đến 35% tổng số thiết

bị trong phân xưởng gia công cắt gọt.
Máy tiện được chế tạo ở trong nước nhờ sự giúp đỡ của Liên Xô (cũ) từ
những thập niên 60 của thế kỷ 20. Trải qua thời kỳ dài phát triển chúng ta đã
có khá nhiều loại máy tiện được chế tạo trong nước và nhập khẩu từ các nước
tiên tiến.
Trong lĩnh vực nghiên cứu cơ bản và ứng dụng về gia công vật liệu kỹ
thuật chúng ta đã có những thành tựu đáng kể như:
gia

Những nghiên cứu về sự tác động tương hỗ giữa công cụ (máy

công) và đối tượng gia công là kim loại của tác giả: Bành Tiến long, Trần Thế
Lục, Trần Sỹ Túy, với cơng trình "Ngun lý gia cơng vật liệu". Các tác giả
đã đưa ra những cơ sở lý luận khoa học về gia công kim loại bằng cắt gọt, gia
công các vật liệu khác và các phương pháp gia công mới.


12
-

Về các thiết bị gia cơng kim loại nói chung, các máy cắt, máy tiện

kim loại nói riêng đã được các nhà khoa học Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Đức
Lộc, Phạm Đắp giới thiệu trong tài liệu " Máy cắt kim loại".
-

Những nghiên cứu chỉ ra phương pháp tính tốn và tra cứu chế độ cắt

hợp lý hỗ trợ cho việc học tập, sử dụng và điều khiển thiết bị cắt kim loại đã
được các tác giả Nguyễn Ngọc Đào, Trần Thế San, Hồ Viết Bình Giới thiệu

trong tài liệu " Chế độ cắt gia cơng cơ khí".
-

Động học và động lực học quá trình tiện vật liệu gỗ đã được tác giả

Hồng Ngun giới thiệu trong giáo trình "Ngun lý cắt gọt gỗ" năm 1980.
Trong tài liệu " Tối ưu hóa q trình gia cơng cắt gọt "
PGS.TS.
Nguyễn Trọng Bình đã đưa ra nhiều cơng trình nghiên cứu của GS. Friedhelm
Lierath Viện trưởng công nghệ và đảm bảo chất lượng, trường Đại học tổng
hợp kỹ thuật Magdeburg Cộng hòa liên bang Đức - Giáo sư danh dự của
nhiều trường đại học trên thế giới, về các phương pháp tối ưu hóa q trình
gia cơng cắt gọt. Trong đó khẳng định vai trị của nghiên cứu mơ tả tốn học
sự ảnh hưởng của các yếu tố chế độ cắt đến chất lượng gia cơng, giá thành sản
phẩm có vai trị quyết định để tạo lập các mơ hình tốn học của bài tốn tối ưu
hóa.
1.3. Kết Luận:
Thế giới đang trong xu hướng tồn cầu hố nền kinh tế, Việt Nam đang
trong quá trình hội nhập và phát triển. Vì vậy chúng ta khơng thể khơng đi
theo xu hướng chung đó. Trước mắt có rất nhiều cơ hội nhưng cũng khơng ít
thách thức. Một trong những thách thức đó là sự thua kém các nước về chất
lượng sản phẩm. Đặc biệt khi hiệp ước AFTA có hiệu lực đối với Việt Nam
vào năm 2005 thì hàng rào thuế quan sẽ khơng cịn nữa, chúng ta sẽ phải xây
dựng hàng rào phi thuế quan. Trước hết, phải tăng khả năng cạnh tranh trên
thị trường trong nước vũng như trên thế giới. Đối với ngành cơ khí nền tảng


13
của q trình cơng nghiệp hố, hiện đại hố đất nước, thì vấn đề nâng cao chất
lượng sản phẩm lại cực kỳ quan trọng. Để thực hiện được mục tiêu của Đảng

đề ra: “ Đến năm 2020 đưa nước ta cơ bản trở thành một nước cơng
nghiệp” thì ngành cơ khí trong nước phải đủ năng lực sản xuất được phần lớn
thiết bị, máy móc cung cấp cho nền kinh tế quốc dân. Tuy nhiên hiện nay tình
trạng thiết bị của ngành cơ khí nước ta đã quá cũ kĩ, công nghiệp lạc hậu với
thế giới hàng chục năm, do đó chất lượng sản phẩm của ngành cơ khí khó có
thể đáp ứng một cách đầy đủ cho ngành kinh tế trong nước cũng như thị
trường quốc tế. Thực tế trên cho thấy đây chính là thách thức lớn nhất đối với
ngành cơ khí Việt Nam nói chung và ngành tiện nói riêng.
Có nhiều ngun nhân làm cho chi phí sản xuất cao, chất lượng sản
phẩm thấp nhưng trong dó có ngun nhân chính là chưa có nghiên cứu sử
dụng hiệu quả thiết bị. Cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ
thuật nói chung, kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nơng lâm nghiệp nói
riêng, việc nghiên cứu sử dụng các thiết bị công nghệ một cách có hiệu quả và
thu được những sản phẩm theo yêu cầu là một trong những nhiệm vụ cấp thiết
và quan trọng hàng đầu trong mọi quá trình sản xuất.
Vấn đề nghiên cứu tối ưu hóa các q trình gia công cắt gọt vật liệu ở
nước ta cho tới nay chưa được đặt ra. Phần lớn trong quá trình chuẩn bị sản
xuất các nhà công nghệ vẫn phải dựa vào các sổ tay để tra cứu. Số liệu trong
các sổ tay là các số liệu kinh nghiệm thu được trong các điều kiện sản xuất và
công nghệ cụ thể, vì thế chúng khơng phải là các thơng số cơng nghệ tối ưu.
Máy tiện CZ6240A tại xưởng thực hành Trường Đại học sư phạm kỹ
thuật Nam Định được xuất sứ từ Trung Quốc. Máy tiện CZ6240A với cấu tạo
đơn giản, dễ sử dụng nên cũng rất phổ biến trên các xưởng gia công các nhà
máy chế tạo, xưởng thực tập cho học sinh, sinh viên các trường đào tạo kỹ
thuật cơ khí.


14
Tuy nhiên qua khảo sát chung và tình hình thực tế sử dụng chung tôi
thấy trong điều kiện sản xuất cụ thể vấn đề cấp thiết đặt ra là phải nghiên cứu

sử dụng hiệu quả nhất các tính năng kỹ thuật của máy, xác lập chế độ gia công
hợp lý, đảm bảo yêu cầu chất lượng sản phẩm, tối giảm chi phí điện năng,
nguyên vật liệu, tạo cơ sở tối ưu hóa khâu sản xuất.
Vì vậy, cần có những cơng trình nghiên cứu cụ thể về ảnh hưởng của các
yếu tố chế độ cắt đến chất lượng sản phẩm gia công, năng suất... khi gia công
chi tiết máy để tạo lập cơ sở tính tốn thiết kế, cải tiến thiết bị, lựa chọn chế
độ gia cơng tối ưu góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế thích ứng với các điều
kiện sản xuất cụ thể.
Từ những phân tích trên, một lần nữa cho thấy vấn đề mà luận văn cần
giải quyết là thời sự và cấp thiết.