(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu xác định đường kính tối ưu của đá khi thay khi mài lỗ bằng phương pháp thực nghiệm

GIỚI THIỆU VỀ MÀI VÀ MÀI LỖ

Giới thiệu về gia công mài

1.1.1 Đặc điểm cơ bản của mài

Mài là phương pháp gia công vật liệu sử dụng các hạt mài cứng, được kết nối bằng chất dính kết để tạo thành đá mài Phương pháp này có những đặc điểm riêng biệt, khác biệt so với các kỹ thuật cắt gọt khác.

Đá mài là một công cụ cắt đặc biệt với nhiều lưỡi cắt hoạt động đồng thời Các lưỡi cắt này được hình thành từ các hạt mài nhỏ, có hình dạng và kích thước khác nhau, phân bố ngẫu nhiên Hầu hết các hạt mài đều có nhiều lưỡi cắt, với góc lượn ở đỉnh và góc cắt không thuận lợi, trong đó góc trước thường âm và góc cắt lớn hơn 90 độ.

- Tốc độ cắt khi mài rất cao Thông thường tốc độ cắt khi mài từ 30 đến 40 m/s Mài tốc độ cao có thể lên tới 100 m/s hoặc hơn

Nhiệt độ tại vùng cắt khi mài có thể đạt từ 1000 đến 1500 độ C, chủ yếu do góc cắt không hợp lý của các hạt mài và tốc độ cắt cao Sự gia tăng nhiệt độ này có thể dẫn đến việc thay đổi cấu trúc tế vi của lớp kim loại bề mặt, gây ra hiện tượng rạn nứt và nứt tế vi trên bề mặt kim loại.

Khi mài, mỗi hạt mài tạo ra những phoi nhỏ riêng biệt, với số lượng lên đến hàng nghìn phoi trong một phút Quá trình này giúp tạo ra bề mặt gia công với độ bóng và độ chính xác cao.

Hạt mài có độ cứng cao, cho phép gia công các vật liệu cứng như thép tôi và hợp kim cứng mà các dụng cụ khác không thể thực hiện Tuy nhiên, việc gia công các vật liệu mềm lại gặp nhiều khó khăn hoặc thậm chí không thể thực hiện được.

Trong quá trình cắt, đá mài có khả năng tự mài sắc nhờ vào tác động của tải trọng cơ và nhiệt độ Các hạt mài bị mòn sẽ bật ra khỏi bề mặt đá, cho phép hạt mài mới tham gia vào quá trình cắt Bên cạnh đó, một số hạt mài vỡ còn tạo ra những lưỡi cắt mới, giúp nâng cao hiệu quả cắt.

Do hiện tượng tự mài sắc và sự không thể chủ động thay đổi hình dáng cũng như vị trí của hạt mài trong đá mài, việc nghiên cứu và điều khiển quá trình mài gặp nhiều khó khăn.

Phương pháp mài đóng vai trò quan trọng trong gia công cơ khí nhờ vào khả năng gia công các vật liệu cứng và bền với độ chính xác và độ bóng bề mặt cao Mặc dù mài cũng được áp dụng trong gia công thô, nhưng những ưu điểm nổi bật của nó chỉ thực sự phát huy trong gia công tinh và bán tinh Do đó, mài thường được lựa chọn là công đoạn gia công tinh cuối cùng cho các bề mặt quan trọng.

1.1.2 Khả năng công nghệ của mài

Mài là một phương pháp gia công đa dạng, có khả năng xử lý nhiều loại bề mặt như mặt trụ ngoài, mặt trụ trong, mặt phẳng và mặt định hình Dưới đây là một số hình ảnh minh họa cho các dạng mài thường gặp.

* Mài tròn ngoài có tâm:

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý mài tròn ngoài chạy dao dọc11

Phương pháp mài tròn ngoài ăn dao dọc thường sử dụng khi mài các bề mặt có chiều dài lớn hơn so với chiều rộng của đá mài

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý mài tròn ngoài chạy dao ngang11

Phương pháp mài tròn ngoài ăn dao ngang hường là lựa chọn tối ưu khi mài các chi tiết có đường kính lớn và chiều dài bề mặt cần mài ngắn hơn chiều rộng của đá mài Phương pháp này yêu cầu chi tiết có độ cứng vững cao, máy mài có công suất lớn, đá mài rộng bản và được sửa đá một cách tốt nhất để đạt hiệu suất sản xuất lớn.

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý mài tròn ngoài chạy dao xiên[15]

Hình 1.3 minh họa kiểu mài tiến dao xiên, trong đó đá được đặt nghiêng một góc cho phép mài nhiều bề mặt cùng lúc Phương pháp này mang lại năng suất cao, nhưng việc đạt được cấp chính xác cao gặp khó khăn do sự mòn không đều của đá mài.

* Mài tròn ngoài vô tâm:

Mài vô tâm là một phương pháp gia công có năng suất cao, phù hợp cho việc mài các chi tiết nhỏ và ngắn Tuy nhiên, nó có nhược điểm là không thể gia công các bề mặt không liên tục, do đó chủ yếu được sử dụng để gia công trục trơn.

* Mài tròn trong có tâm:

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý mài tròn trong có tâm11

Mài tròn trong có tâm có thể gia công được các lỗ trụ, lỗ côn, được thực hiện trên các máy mài lỗ , máy mài tròn ngoài vạn năng

* Mài tròn trong vô tâm:

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý mài tròn trong vô tâm 11

Phương pháp gia công này đạt độ chính xác và độ đồng tâm cao, thường được áp dụng cho các chi tiết yêu cầu độ đồng tâm lớn giữa lỗ và mặt trụ ngoài Nó rất phù hợp trong sản xuất loạt lớn và hàng khối, đặc biệt cho những chi tiết không thể gá trên máy mài tròn, như các chi tiết thành mỏng hoặc có chiều dài ngắn.

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý các phương pháp mài phẳng12 a, b- Mài phẳng bằng chu vi đá c, d, e- Mài phẳng bằng mặt đầu đá

* Ngoài ra mài còn có khả năng gia công được những chi tiết khó định vị và kẹp chặt như: Xéc măng, viên bi v.v

Mài là phương pháp gia công hiệu quả cho hầu hết các loại vật liệu, đặc biệt là những vật liệu mới có tính cơ lý cao như độ bền, độ cứng, và khả năng chịu nhiệt, chịu mài mòn Nó cũng là lựa chọn tối ưu trong việc gia công các vật liệu đặc biệt cứng hoặc giòn, nơi mà các phương pháp khác không thể cạnh tranh Trong sản xuất các chi tiết thép như dụng cụ cắt và ổ lăn, mài cho phép gia công dễ dàng hơn so với các phương pháp truyền thống.

1.1.3 Quá trình tách phoi của hạt mài

Các hạt mài được giữ chặt trong đá mài bằng chất dính kết 13 Hạt mài có nhiều góc cắt và có bán kính tròn  ở đỉnh ( hình 1.1)

Hình 1.8 Cấu tạo hạt mài 13

Trong quá trình làm việc, bán kính của các hạt mài tăng dần, và khi đạt đến kích thước nhất định, chúng có thể bị phá vỡ thành các hạt nhỏ hơn, tạo ra lưỡi cắt mới hoặc làm bật hạt mài ra khỏi chất kết dính Do đó, quá trình mài và sự tách phoi phụ thuộc vào hình dạng của các hạt mài.

Quá trình tách phoi của hạt có thể chia làm 3 giai đoạn (hình 1.9)

Đặc điểm của mài lỗ

Mài lỗ là kỹ thuật gia công tinh để hoàn thiện các bề mặt lỗ, giúp đạt cấp chính xác từ 6 đến 7 với độ nhám Ra từ 3,2 đến 0,2 μm Phương pháp này thường được áp dụng trong các trường hợp yêu cầu độ chính xác cao.

- Mài các lỗ có độ cứng cao (đã qua tôi)

Mài các lỗ lớn và lỗ phi tiêu chuẩn là phương pháp hiệu quả cho những lỗ có kết cấu phức tạp, không thuận tiện cho các phương pháp gia công khác Phương pháp này đặc biệt phù hợp khi yêu cầu về độ chính xác cao.

- Mài các lỗ cần sửa lại sai lệch vị trí tương quan của lỗ do các nguyên công trước để lại

Mài lỗ có thề thực hiện trên các máy mài lỗ, máy mài tròn vạn năng, máy mài lỗ không tâm…

Để đảm bảo độ chính xác và chất lượng bề mặt khi mài lỗ, cũng như nâng cao năng suất, cần chọn trục đá và đá mài có kích thước đủ lớn để đảm bảo độ cứng vững trong quá trình gia công Đường kính của đá mài thường được lựa chọn trong khoảng từ 0,7 đến 0,9 lần đường kính lỗ gia công.

Hình 1.15 Chọn đường kính đá theo lỗ gia công 15 a,c,e) Không nên chọn; b,d,f ) Nên chọn

Để đạt được tốc độ mài hiệu quả, không thể chỉ tăng đường kính đá mà cần phải nâng cao số vòng quay của trục mang đá Tuy nhiên, điều này sẽ gây ra nhiều vấn đề như lực quán tính ly tâm lớn, rung động và nguy cơ không an toàn Tốc độ tối đa của đá không được vượt quá 35m/s, dẫn đến bề mặt lỗ gia công không đạt độ bóng cao so với mài ngoài.

Mài lỗ được thực hiện qua hai phương pháp chính: mài lỗ có tâm và mài lỗ không tâm Trong nghiên cứu này, tác giả sẽ tập trung vào phương pháp mài có tâm, vì đây là phương pháp phổ biến và thường được sử dụng nhất.

- Mài lỗ có tâm: Có hai cách gá đặt chi tiết

Cách thứ nhất để gia công các chi tiết nhỏ dạng tròn xoay là sử dụng phương pháp quay, thường áp dụng cho các sản phẩm như đĩa, bạc, và bánh răng Khi thực hiện, chiều quay của chi tiết sẽ ngược chiều với chuyển động quay của đá mài, giúp đạt hiệu quả gia công tốt hơn.

Hình 1.16 Mài lỗ với chi tiết quay15

Chi tiết được gá cố định trên bàn máy, trong khi trục mang đá thực hiện các chuyển động cần thiết, bao gồm chuyển động quay tròn của đá cắt, chuyển động chạy dao và chuyển động hành tinh của đá xung quanh lỗ gia công.

Hình 1.17 Mài lỗ trên máy mài hành tinh5

Kết luận chương 1

Phương pháp mài đóng vai trò quan trọng trong ngành cơ khí chính xác nhờ vào đặc điểm cơ bản và khả năng công nghệ vượt trội của nó Phương pháp này có khả năng gia công các vật liệu có độ cứng và độ bền cao, mang lại độ chính xác và độ bóng bề mặt tối ưu.

Để tăng năng suất và giảm giá thành trong quá trình mài, việc xác định các thông số đầu vào tối ưu là rất quan trọng Sơ đồ 1.14 chỉ ra rằng, với các máy mài vạn năng, khi đường kính đá mài giảm theo thời gian, tốc độ cắt cũng giảm, dẫn đến hiệu quả mài giảm Điều này cho thấy rằng đường kính đá mài và tuổi thọ của đá là những yếu tố ảnh hưởng lớn đến năng suất và chi phí Do đó, việc xác định và sử dụng đường kính tối ưu của đá khi thay thế sẽ giúp nâng cao hiệu quả mài, từ đó tăng năng suất và giảm giá thành Nghiên cứu này tập trung vào việc tìm hiểu ảnh hưởng của đường kính đá khi thay đến giá thành mài trong quá trình mài lỗ thép.

9XC qua tôi bằng thực nghiệm

Dựa vào đặc điểm của mài tròn trong và điều kiện thực tế, tác giả đã chọn phương pháp mài lỗ có tâm trên máy MACHT -70L với dao chạy dọc để thực hiện thí nghiệm.

Khi mài, chất lượng bề mặt của chi tiết gia công bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như chế độ cắt, chế độ sửa đá, độ hạt, lực cắt, nhiệt độ, nhiệt cắt và rung động Tuổi bền của đá mài được xác định qua chỉ số Ra trong quá trình gia công các chi tiết thử nghiệm.

TỔNG QUAN VỀ TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH MÀI LỖ

Tổng quan về tối ưu hóa sửa đá khi mài lỗ

Mòn là quá trình làm thay đổi kích thước, hình dạng và khả năng cắt của đá, ảnh hưởng lớn đến quá trình mài và chất lượng bề mặt của chi tiết gia công Quá trình này rất phức tạp, bao gồm các yếu tố cơ, lý, hóa Nghiên cứu về mòn tập trung vào ảnh hưởng của tuổi bền đá đến chất lượng bề mặt sản phẩm.

Nghiên cứu về ảnh hưởng của việc sửa đá đến quá trình mài lỗ với hai loại đá thí nghiệm Corundum và tinh thể CBN đã chỉ ra rằng biểu đồ SCHMITT cho kết quả chính xác đối với đá mài có đường kính nhỏ Hơn nữa, biểu đồ này cũng duy trì độ chính xác khi thực hiện cả hai hình thức sửa đá lên và xuống.

Biểu đồ SCHMITT (Hình 2.1) cho thấy mối liên hệ giữa tốc độ bóc tách và lượng tiến dao trong quá trình mài lỗ, ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhám bề mặt Ngoài ra, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc đo topography của đá mài CBN sau khi sửa đá cho thấy sự xuất hiện của các lỗ trống (Hình 2.2).

Hình 2.2 Ảnh bề mặt của đá mài CBN trước (phải) và sau (trái) sửa đá 2

N hỏm b ề m ặt sa u g ia c ụng R a (à m )

Việc cắt bỏ một lượng vật liệu nhất định là cần thiết để tạo ra các lỗ trống, điều này làm tăng lực mài ngay sau khi sửa đá Tuy nhiên, lực mài sẽ giảm dần sau khi đạt được một mức độ bóc tách nhất định.

Hình 2.3 Mối quan hệ giữa lực cắt khi mài lỗ với thời gian gia công 2

Nghiên cứu trong tài liệu 2 khuyến nghị sử dụng đá mài tinh thể bằng cách chọn đá sắc hoặc giảm lượng chạy dao trong giai đoạn đầu sau khi sửa đá Phương pháp này giúp mở rộng các lỗ trống trên đá mài và làm mới vật liệu kết dính, từ đó nâng cao hiệu quả mài.

Nghiên cứu gần đây của Phạm Tuấn Hiệp áp dụng phương pháp thiết kế thí nghiệm Taguchi nhằm phân tích ảnh hưởng của các thông số chế độ sửa đá, bao gồm chiều sâu và số lần sửa đá thô, chiều sâu và số lần sửa đá tinh, số lần chạy không, và lượng chạy dao dọc, đến độ nhám bề mặt của chi tiết lỗ 25 làm từ vật liệu 9XC sau quá trình tôi.

Tỉ lệ bước tiến dao Nhỏm bề mặt Ra (àm)Lực cắt khi mài (N)

Hình 2.4 Ảnh hưởng của các thông số đến độ nhám trung bình 12

Kết quả trong 12 cho thấy:

- Số lần chạy không ảnh hưởng mạnh nhất đến nhám bề mặt

- Chiều sâu sửa thô đá là 0.025 mm cho nhám bề mặt nhỏ nhất so với chiều sâu sửa thô đá là 0.02 mm và 0.03 mm

- Số lần sửa thô càng tăng thì nhám bề mặt tăng theo

- Số lần sửa tinh càng tăng thì nhám bề mặt càng nhỏ.

Tổng quan về tối ưu hóa chế độ cắt khi mài lỗ

Chế độ cắt đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ chính xác và năng suất mài, cũng như ảnh hưởng đến độ mòn và tuổi thọ của đá mài Vì lý do này, chế độ cắt đã trở thành chủ đề nghiên cứu hàng đầu cả trong nước và quốc tế.

Pereverzev P.P và các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu tối ưu hóa các thông số của chu trình tự động mài lỗ Nghiên cứu đề xuất một phương pháp tính toán tối ưu hóa chu trình mài lỗ bằng cách sử dụng lập trình tự động dựa vào toán chính xác, nhằm thiết kế chu trình mài lỗ tối ưu Phương pháp này mang lại nhiều ưu điểm đáng kể.

+ Không nhạy cảm với các mô hình toán học (tuyến tính khác biệt) của quá trình và các rằng buộc của hàm mục tiêu

+ Cho phép tính toán bất kỳ rằng buộc công nghệ nào đối với hàm mục tiêu

Chúng tôi cung cấp các tham số tối ưu cho chương trình điều khiển máy mài lỗ CNC, bao gồm các giá trị tối ưu của lượng ăn dao hướng kính Srad và ăn dao dọc trục Vsoc ở tất cả các giai đoạn của chu trình Việc tối ưu hóa lượng dư trên các bước của chu trình giúp giảm thiểu thời gian gia công, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất.

+ Cho phép ta mở rộng số lượng các thông số tối ưu và thực hiện tối ưu nhiều biến trong không gian đa chiều

Trong nghiên cứu của I Inasaki, các cảm biến công suất và cảm biến AE đã được áp dụng để xây dựng hệ thống giám sát, nhằm tối ưu hóa quy trình mài lỗ.

Hệ thống giám sát công suất giúp tính toán thời gian hoạt động và thời gian dừng của quá trình mài, từ đó xác định tuổi thọ của đá mài Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc theo dõi sự gia tăng đột ngột của công suất mài có thể phát hiện hiện tượng cháy trong quá trình mài.

Hình 2.5 Hiện tượng cháy khi mài phát hiện nhờ cảm biến công suất 5

+ Cảm biến AE cùng với thiết bị ghép chất bôi trơn khi mài được sử dụng trong nghiên cứu này có thể phát hiện được sự rung nhiễu

Hình 2.6 Phổ tín hiệu công suất của cảm biến AE 5

Trong nghiên cứu của Alief Regyan Wisnuadi và các đồng nghiệp [20], hai phương pháp Taguchi và PCR-TOPSIS đã được kết hợp để tối ưu hóa quá trình mài lỗ của vòng ngoài ổ bi Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc cải thiện chất lượng và hiệu suất của quy trình mài.

Điều kiện tối ưu để đạt được hiệu suất cao nhất bao gồm yếu tố A ở cấp 1 với tỷ lệ tốc độ 36, hệ số B ở mức 2 với vị trí tốt 18 μm/s, và hệ số C ở mức 1 với thời gian phát ra 0,5 giây Sử dụng phương pháp Taguchi và PCR-TOPSIS, chúng tôi đã xác định được thành phần chi tiết của vòng ngoài với độ nhám, độ trụ và thời gian chu trình, đạt được mức kết hợp A1 – B1 – C1, cụ thể là tỷ lệ tốc độ 36, vị trí tốt 18 μm/s và thời gian phát ra 5 giây.

Bảng 2.1 Điều kiện tối ưu 20

Tấn số tín hiệu (kHz) Đ ộ lớ n ngu ồn tí n hi ệu ( m V )

Trong ba yếu tố ảnh hưởng, chuỗi yếu tố thời gian có tác động lớn nhất, tiếp theo là tỉ lệ tốc độ và vị trí tốt Kết quả tối ưu đạt được cho độ nhám là 0.398 âm, độ trụ là 1.78 âm và thời gian trụ chính là 8.1 giây.

Kết quả đạt được đã cải thiện so với trước, đáp ứng tiêu chuẩn của công ty với độ nhỏm giảm từ 0.523 xuống 0.398 Thời gian trung bình chu trình cũng giảm từ 8.5 giây xuống còn 8.1 giây.

Kết thí nghiệm công bố ngày 03-

Tiêu chuẩn hiện hành công ty SKF Indonesia

Kết quả tối ưu Thu được

Nhỏm bề mặt (àm) 0,319 0,523 0,398 Độ trụ(àm) 1,48 2,57 1,78

Thời gian trung bình chu trình (s) 8,8 8,5 8,1

Bảng 2.2 So sánh kết quả thử nghiệm với các tiêu chuẩn hiện tại của công ty SKF

Gần đây, Vũ Ngọc Pi và các cộng sự đã nghiên cứu tối ưu hóa chi phí trong quá trình mài tròn Nghiên cứu này đã thực hiện phân tích đánh giá chi phí mài, đồng thời xem xét tác động của đường kính đá mài đến các chi phí thành phần và thông số quá trình Bằng cách xác định đường kính đá mài tối ưu nhằm giảm thiểu chi phí, nhóm nghiên cứu đã phát triển một chương trình máy tính và đề xuất công thức tính đường kính tối ưu dựa trên kết quả thu được.

Tổng quan về tối ưu hóa chế độ tưới nguội

Dung dịch trơn nguội đóng vai trò quan trọng trong gia công mài, giúp tải nhiệt ra khỏi vùng cắt, từ đó giảm nhiệt độ trên dụng cụ cắt và chi tiết gia công Việc tưới nguội không chỉ đảm bảo nhiệt độ môi trường thấp và ổn định mà còn giảm khả năng biến dạng nhiệt của chi tiết trong quá trình gia công Điều này cũng góp phần giảm mức độ biến dạng nhiệt của dụng cụ cắt, tăng độ chính xác gia công và nâng cao tuổi bền của dao.

Cho đến nay đã có nhiều tác giả trong và ngoài nước đã tiến hành nghiên cứu về bôi trơn làm mát khi mài

*) Sau đây là các nghiên cứu ngoài nước :

Nghiên cứu của Stephenson đã chỉ ra rằng lưu lượng dung dịch trơn nguội có ảnh hưởng đáng kể đến ứng suất dư ở lớp bề mặt Thí nghiệm được thực hiện bằng cách sử dụng đá mài CBN và đá, nhằm làm rõ mối liên hệ này.

Al2O3 trên thép GCr15 trong hai trường hợp mài khô và mài ướt

Hình 2.7 minh họa tác động của lưu lượng dung dịch tưới nguội đến ứng suất dư bề mặt trong quá trình mài bằng đá mài CBN và đá Al2O3 Kết quả từ hình 2.9 cho thấy mối liên hệ rõ ràng giữa lưu lượng dung dịch và ứng suất dư, ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt sau khi mài.

Khi mài bằng đá CBN, ứng suất dư lớp bề mặt luôn là ứng suất dư nén Điều này xảy ra do đá mài CBN có khả năng duy trì các cạnh sắc trong suốt quá trình gia công mà không cần phải sửa đá liên tục.

+ Ứng suất dư theo hướng mài luôn luôn có trị số lớn hơn ứng suất dư theo phương vuông góc với hướng mài

Nghiên cứu của Koji Kato, Norisugu Umehara và Minoru Suzuki đã chỉ ra ảnh hưởng của nồng độ dung dịch từ tính đến lớp biến cứng bề mặt trong quá trình mài Kết quả nghiên cứu được thể hiện rõ qua hình 2.10.

+ Khi sử dụng dich trơn nguội là nước thì mức độ biến cứng lớp bề mặt lớn nhất

+ Khi sử dụng dung dịch trơn nguội gồm 50% nước và 50% chất lỏng từ tính thì mức độ biến cứng bề mặt giảm rất mạnh

+ Khi sử dụng dung dịch trơn nguội là 100% chất lỏng từ tính thì mức độ biến cứng cũng giảm nhưng với mức độ ít hơn

Hình 2.8 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến lớp biến cứng bề mặt mài 22

Nghiên cứu của H.Z Choi và các đồng nghiệp tập trung vào quá trình mài với bôi trơn tối thiểu nhằm giảm thiểu tác động của dung dịch chất thải bôi trơn đến môi trường Kết quả cho thấy việc sử dụng dung dịch bôi trơn ở dạng sương mù giúp giảm độ nhám bề mặt và chi phí gia công Các dung dịch bôi trơn được thử nghiệm bao gồm nước làm mát, khí nén lạnh và nước làm mát ở dạng sương mù Kết quả chỉ ra rằng chất lượng bề mặt và khả năng làm mát của dung dịch sương mù tương đương với nước làm mát, đồng thời tiết kiệm dung dịch trơn nguội và giảm chi phí gia công.

Hình 2.9 .Độ nhám bề mặt gia công khi sử dụng các dung dịch bôi trơn làm nguội khác nhau 23

Monici và các cộng sự đã thực hiện nghiên cứu thực nghiệm với hai loại đá mài là Oxit nhôm và CBN, cùng với hai loại đầu phun và hai loại dung dịch trơn nguội, bao gồm nhũ tương 5% và dầu nguyên chất Kết quả đo độ nhám được trình bày trong hình 2.9.

Hình 2.10 Ảnh hưởng của loại dung dịch tưới nguội và áp suất tưới nguội đến độ nhám bề mặt mài [24]

Nghiên cứu cho thấy rằng chất lượng bề mặt khi gia công bằng đá CBN vượt trội hơn so với khi sử dụng đá mài ôxit nhôm Việc mài bằng đá Al2O3 với dầu nguyên chất mang lại nhám bề mặt thấp hơn nhờ vào khả năng bôi trơn tốt hơn so với nhũ.

Chiều sõu của vết cắt cắt (àm/s)

Khi mài bề mặt với đá mài CBN và hai loại dung dịch tưới nguội, độ nhám bề mặt thu được gần như tương đương Đối với đá mài ôxit nhôm, việc sử dụng đầu vòi phun nhỏ hơn (tức là áp suất dung dịch tưới nguội cao hơn) sẽ cải thiện chất lượng bề mặt Tuy nhiên, khi sử dụng đá mài CBN, sự thay đổi về chất lượng bề mặt là không đáng kể.

*) Các nghiên cứu trong nước:

-Tạ Việt Cường [26] đã nghiên cứu ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội đến chất lượng bề mặt gia công khi mài lỗ nhỏ vật liệu 9XC.

Kết luận chương 2

Đến nay, đã có nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước về tối ưu hóa các thông số của quá trình mài, tập trung vào việc cải thiện chế độ tưới nguội, công nghệ sửa đá và chế độ cắt Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu nào xác định đường kính đá mài lỗ thông qua phương pháp thực nghiệm Do đó, việc nghiên cứu xác định đường kính đá mài khi tối ưu hóa mài lỗ bằng thực nghiệm là rất cần thiết Nghiên cứu này sẽ góp phần nâng cao hiệu quả, bao gồm tăng năng suất và giảm giá thành, của quá trình mài lỗ.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH GIÁ THÀNH MÀI LỖ

Phân tích giá thành trong mài lỗ

Giá thành mài lỗ (hay chi phí mài lỗ) cho một chi tiết có thể xác theo công thức sau [10]:

Chi phí máy mài lỗ theo giờ (𝐶 𝑚𝑡,ℎ) bao gồm các yếu tố như tiền lương, chi phí máy móc và chi phí bảo dưỡng, được tính bằng đồng/giờ Công thức tính 𝐶 𝑚𝑡,ℎ sẽ giúp xác định tổng chi phí này một cách chính xác.

𝐶 𝑚,ℎ − Giá thành một ca máy mài tròn trong (đồng/giờ)

𝐶 𝑐𝑛,ℎ - chi chí lương công nhân theo giờ (đồng/giờ) 𝐶 𝑐𝑛,ℎ được tính toán theo công thức sau:

𝐶 𝑐𝑛 là chi phí lương công nhân mài một ca (đồng/giờ)

Tc là số giờ làm việc của 1 ca

∗)𝐶 𝑔𝑤,𝑝 - chi phí đá mài tính cho 1 chi tiết (đồng/chiếc); chi phí này được tính theo công thức sau: 𝐶 𝑔𝑤,𝑝 = 𝐶 𝑔𝑤

𝐶 𝑔𝑤 là giá thành một viên đá mài (đồng/viên)

𝑛 𝑝,𝑤 là tổng số chi tiết được mài bởi một viên đá (chiếc); 𝑛 𝑝𝑤 sẽ được xác theo công thức sau: 𝑛 𝑝,𝑤 = (𝐷 𝑠,0 −𝐷 𝑠,𝑒 ).𝑛 𝑝,𝑑

𝐷 𝑠,0 là đường kính ban đầu của đá (mm)

𝐷 𝑠,𝑒 −đường kính đá khi thay (mm)

𝛿 𝑟𝑠 − là lượng mòn trung bình của đá mài sau mỗi lần sửa đá (mm/lần sửa)

𝑎 𝑠𝑒𝑑,𝑔𝑒𝑠 − là tổng chiều sâu sửa đá (mm)

𝑛 𝑝,𝑑 − là số chi tiết mài được sau mỗi lần sửa đá (chiếc) Và được xác định theo côngs thức:

𝑡 𝑤 − 𝑙à tuổi bền của đá (giờ)

𝑡 𝑐 - là thời gian mài cơ bản (giờ).( trình bày cụ thể trong phần 3.2)

Thời gian cơ bản khi mài

Trong gia công mài lỗ, thời gian mài bao gồm cả các thời gian phụ (giờ) Được xác định theo công thức sau:

Với: 𝑡 𝑙𝑢 - Thời gian gá và tháo phôi (giờ)

𝑡 𝑠𝑝 – Thời gian mài hết tia lửa (giờ)

𝑡 𝑑,𝑝 – Thời gian sửa đá mài tính cho một chi tiết (giờ); 𝑡 𝑑,𝑝 được xác định theo công thức sau:

𝑛 𝑝,𝑑 (8) Với 𝑡 𝑑 - Thời gian mỗi lẫn sửa đá (h)

𝑡 𝑐𝑤,𝑝 - Thời gian thay đá tính cho một chi tiết (giờ) Được xác định theo công thức sau:

𝑡 𝑐𝑤 - Thời gian thay đá mài (giờ)

Trong mài lỗ, thời gian mài có thể xác định theo công thức

Trong công thức (6), các tham số quan trọng bao gồm tổng chiều dài phôi (𝑙 𝑤), tổng chiều sâu cắt (𝑎 𝑒,𝑡𝑜𝑟) và vận tốc cắt của đá (𝑣 𝑓𝑎), với 𝑣 𝑓𝑎 phụ thuộc vào đường kính đá mài (𝑑𝑤), số vòng quay của đá mài (𝑛𝑤), chiều rộng của đá mài (𝐵𝑔𝑤) và cấp chính xác khi mài (𝑡𝑔) Dựa trên các số liệu từ nghiên cứu trước, công thức hồi quy được xây dựng để tính toán vận tốc cắt khi mài lỗ cho các loại vật liệu như thép không gỉ, thép cacbon, hợp kim (HRC > 50) và thép dụng cụ, được thể hiện qua phương trình: 𝑣 𝑓𝑎 = 22,88 𝐵 𝑔𝑤^0.9865 𝑑 𝑤^0.0821 𝑡𝑔^−2.9833 𝑛 𝑤^1.2471.

𝑓 𝑟 - Lượng chạy dao ngang (mm/hành trình kép) Được xác định theo công thức sau: 𝑓 𝑟 = 𝑓 𝑟,𝑡𝑎𝑏 𝐶 1 𝐶 2 𝐶 3 𝐶 4 (12)

Trong công thức (12), 𝑓 𝑟,𝑡𝑎𝑏 đại diện cho lượng chạy dao ngang được tra bảng tính bằng mm/hành trình kép Hệ số 𝐶 1 phụ thuộc vào vật liệu của chi tiết gia công và cấp chính xác, với giá trị 𝐶 1 = 0.0857 cho các vật liệu như thép cacbon, thép crom và thép dụng cụ, theo công thức 𝑡𝑔 1.2767 (13).

𝐶 2 −hệ số phụ thuộc vào đường kính đá mài mài 𝐶 2 = 0.5657 𝑑 𝑠 0.153 (14)

𝐶 3 - hệ số phụ thuộc phương pháp đo; đo bằng ca-líp thì C3 =1; nếu đo bằng pan me và thước cặp thì C3 =1,4 28

𝐶 4 - hệ số phụ thuộc vào độ cứng của phôi Từ các số liệu của [28], công thức hồi quy sau đã được xây dựng để tính toán hệ số C4 (với R= 0.9637)

3.4 Bài toán tối ưu giá thành khi mài lỗ

Bài toán tối ưu hóa giá thành khi mài lỗ có thể biểu diễn dưới dạng toán học như sau:

𝐶 𝑠𝑖𝑛,𝑚𝑖𝑛 = 𝑓(𝑑 𝑠,𝑒 ) (16) Với các rằng buộc sau:

3.5 Công thức tính đường kính tối ưu của đá khi thay trong mài lỗ

Một chương trình đã được thiết lập để khảo sát ảnh hưởng của các thông số quá trình và giá thành, bao gồm đường kính đá mài ban đầu, độ mòn của đá mài sau mỗi lần sửa, giá thành một giờ máy, chi phí giờ lương, giá thành đá mài trên một chi tiết, và tuổi thọ của đá Các ràng buộc của bài toán tối ưu được xác định cụ thể nhằm tìm ra đường kính tối ưu (hay tuổi bền tối ưu) của đá mài.

Cmt,h= 1.5 ÷ 10(x22.000đồng/giờ); Cgw= 0.2 ÷ 2 (x22.000đồng/chiếc); ds,0=5 ÷ 30 (mm); aed,ges=0.01 ÷ 0.03; δrs= 0.01 ÷ 0.03(mm/lần sửa đá); t w ÷ 30 (min); ae,tot=0.05 ÷ 0.15 (mm)

Kết quả từ chương trình tối ưu cho thấy rằng phân tích hồi quy đã được thực hiện để đề xuất công thức tính toán đường kính đá mài tối ưu dựa trên đường kính đá mài ban đầu trong gia công mài lỗ Độ chính xác của công thức này so với dữ liệu chương trình rất cao, với hệ số xác định R² đạt 0.9964.

Bài toán tối ưu hóa giá thành đã được thiết lập với mục tiêu giảm thiểu chi phí gia công, đặc biệt là trong quá trình mài lỗ Hàm mục tiêu trong bài toán này là tìm ra giá thành chi tiết gia công thấp nhất.

Các tham số quá trình như đường kính đá mài ban đầu, tuổi bền của đá, chiều sâu sửa đá và chu kỳ làm việc đã được khảo sát để đánh giá ảnh hưởng của chúng.

Kết quả từ chương trình tối ưu phân tích hồi quy đã dẫn đến việc đề xuất một công thức hồi quy mới Công thức này giúp xác định đường kính đá mài tối ưu dựa trên đường kính ban đầu đã biết Nhờ đó, việc tính toán các đường kính tối ưu, hay tuổi bền tối ưu, trở nên đơn giản và tiện lợi hơn.

Bài toán tối ưu giá thành khi mài lỗ

Bài toán tối ưu hóa giá thành khi mài lỗ có thể biểu diễn dưới dạng toán học như sau:

𝐶 𝑠𝑖𝑛,𝑚𝑖𝑛 = 𝑓(𝑑 𝑠,𝑒 ) (16) Với các rằng buộc sau:

Công thức tính đường kính tối ưu của đá khi thay trong mài lỗ

Một chương trình khảo sát đã được thiết lập để đánh giá ảnh hưởng của các thông số quá trình và giá thành, bao gồm đường kính đá mài ban đầu, độ mòn đá mài sau mỗi lần sửa, giá thành một giờ máy, chi phí giờ lương, giá thành đá mài trên một chi tiết, và tuổi thọ của đá Các ràng buộc của bài toán tối ưu được xác định rõ ràng nhằm tìm ra đường kính tối ưu hoặc tuổi bền tối ưu của đá mài.

Cmt,h= 1.5 ÷ 10(x22.000đồng/giờ); Cgw= 0.2 ÷ 2 (x22.000đồng/chiếc); ds,0=5 ÷ 30 (mm); aed,ges=0.01 ÷ 0.03; δrs= 0.01 ÷ 0.03(mm/lần sửa đá); t w ÷ 30 (min); ae,tot=0.05 ÷ 0.15 (mm)

Kết quả từ chương trình tối ưu cho thấy rằng phân tích hồi quy đã được thực hiện thành công, dẫn đến việc đề xuất công thức tính toán đường kính đá mài tối ưu dựa trên đường kính đá mài ban đầu trong gia công mài lỗ Đặc biệt, độ chính xác của công thức này so với dữ liệu chương trình rất cao, với hệ số xác định R² đạt 0.9964.

Kết luận chương 3

Bài toán tối ưu hóa giá thành đã được thiết lập với mục tiêu giảm thiểu chi phí gia công, đặc biệt là trong quá trình mài lỗ Hàm mục tiêu trong bài toán này tập trung vào việc đạt được giá thành chi tiết gia công thấp nhất có thể.

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các tham số quá trình như đường kính đá mài ban đầu, tuổi bền của đá, chiều sâu sửa đá và chu kỳ làm việc có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất mài.

Kết quả từ chương trình tối ưu phân tích hồi quy đã dẫn đến việc đề xuất một công thức hồi quy mới Công thức này giúp xác định đường kính đá mài tối ưu dựa trên đường kính ban đầu Nhờ vào công thức này, việc tính toán các đường kính tối ưu và tuổi bền tối ưu trở nên đơn giản và tiện lợi hơn.

NGHIÊN CÚU XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH TỐI ƯU CỦA ĐÁ KHI

Mục đích của thí nghiệm

Gia công thực tế có thể khác với các điều kiện tính toán lý thuyết, do đó việc kiểm nghiệm lại công thức (18) là rất cần thiết Tác giả sẽ tiến hành thí nghiệm để xác định đường kính tối ưu của đá mài khi gia công thép 9XC, sử dụng đá mài Nhật Bản Kết quả thí nghiệm sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho quá trình gia công.

Để tối ưu hóa quy trình mài, cần xác định chính xác đường kính đá mài dựa trên giá thành mài đã được tính toán trong thí nghiệm So sánh giá thành mài giữa việc sử dụng đường kính đá theo phương pháp truyền thống và giá trị đường kính đá tối ưu đã được xác định qua thực nghiệm sẽ giúp đưa ra lựa chọn hiệu quả hơn.

+ So sánh kết quả của thí nghiệm với công thức lý thuyết đã được chứng minh.

Thí nghiệm xác định năng suất khi mài

Hình 4.1 Đá mài Nhật Bản 19A-120L-8 -ASI-V-S-1A; Kích thước: 23x25x8

- Dung dịch tưới nguội: Aquatex 3180 nồng độ 1,5%

- Máy đo nhám bề mặt: máy đo độ nhám Mitutoyo 178-923-2A, SJ-201;

Hình 4.2 Máy đo độ nhám

- Dụng cụ sửa đá: mũi sửa đá kim cương một hạt hãng NRT, ký hiệu DKB3E002110, kiểu 10 (của Nhật Bản)

Hình 4.3 Dụng cụ sửa đá

+ Vật liệu thép dụng cụ 9XC qua tôi;

+ Độ cứng bề mặt 58-60 HRC Bề mặt chi tiết yêu cầu độ nhám bề mặt

Hình 4.5 Máy mài lỗ MACHT - 701

- Chế độ sửa đá: Chế độ sửa đá được lựa chọn như trong bảng 3.1 sau đây

Số thứ tự Số lần sửa đá

Chiều sâu sửa đá (mm/htđ)

Tổng chiều sâu sửa đá: 𝑎 𝑠𝑒𝑑,𝑔𝑒𝑠 (mm) 0,15

Bảng 4.1 Chế độ sửa đá khi nghiên cứu mài lỗ

- Chế độ mài: Chế độ mài được lựa chọn như trong bảng 4.2

- Các giá trị đường kính đá khi thay được lựa chọn như trong bảng 4.3

TT Tên Giá trị Đơn vị đo

1 Tốc độ quay của đá nw nw = 12000 vg/ph

2 Vận tốc dịch chuyển bàn máy Vb = 1,2 m/ph

3 Lượng chạy dao ngang fr = 0,0025 m/htđ

4 Lượng chạy dao dọc Sd = 20 m/htđ

5 Vận tốc dich chuyển bàn máy khi sửa đá Vb = 0,4 m/ph

6 Số vòng quay chi tiết nct = 150 vg/ph

Bảng 4.2 Chế độ mài khi thí nghiệm mài lỗ

TT Đường kính đá khi thay D s,e (mm)

Bảng 4.3 Giá trị đường kính khi thay đá mài khi thí nghiệm mài lỗ

*) Một số các giá trị đã được xác định trước khi tiến hành thí nghiệm cụ thể:

- Đá mài Đá Nhật Bản 19A-120L-8-ASI-V-S-1A, kích thước 23x25x8, có giá trên thị trường là 55.000(đồng/ viên)

- 𝐶 𝑚𝑡,ℎ - chi phí máy mài lỗ tính theo giờ bao gồm chi phí tiền lương, chi phí máy, chi phí bảo dưỡng,… (đồng/giờ); được xác định theo công thức (2):

Giá thành một ca máy mài tròn tại Doanh nghiệp Tư nhân Cơ khí Chính xác Thái Hà được xác định là 600.000 đồng cho mỗi ca làm việc, với thời gian làm việc là 8 giờ Do đó, giá thành một ca máy mài tròn là 600.000 đồng.

Chi phí lương công nhân theo giờ (𝐶 𝑐𝑛,ℎ) được tính bằng công thức (3), trong đó 𝐶 𝑐𝑛 là chi phí lương công nhân mài cho một ca (đồng/giờ) Mức giá thực tế hiện nay được xác định là 𝐶 𝑐𝑛 = 250.000 đồng/ca, đây là giá cho thuê máy tại Doanh nghiệp Thái Hà Số giờ làm việc trong một ca (Tc) là 8 giờ, từ đó có thể tính toán được chi phí lương công nhân theo giờ.

Ccn,h = 250.000/8 = 31250 (đồng/giờ) Các thông số thời gian được kiểm tra và đo đạc, lấy giá trị trung bình

Thời gian thay đá trung bình là 5 phút, tương đương 0,0834 giờ Với mức lương công nhân là 250.000 đồng mỗi ngày cho 8 giờ làm việc, chi phí thay một viên đá 𝐶 𝑡𝑑,𝑣 được tính toán như sau: chi phí này phản ánh thời gian và công sức của công nhân trong quá trình thực hiện.

- Thời gian sửa đá: 180 (giây)

- Thời gian gá, tháo phôi: 45 (giây)

4.2.2 Cách thức tiến hành thí nghiệm

- Bước 1: Tiến hành sửa đá với chế độ công nghệ như nêu trên bảng 3.1

Trong quá trình thực nghiệm gia công đá, việc thực hiện từ viên đá mới (D = 20 mm) đến khi đá bỏ (D = 13 mm) sẽ tốn nhiều thời gian và yêu cầu một số lượng phôi thí nghiệm lớn Vì vậy, thực nghiệm sẽ được tiến hành với 5 giá trị đường kính như đã trình bày trong bảng 3.3.

+ Tại mỗi giá trị đường kính đá sẽ tiến hành mài chi tiết cho đến khi phải sửa lại đá với chế độ mài như trong bảng 3.2

Tiến hành đo trị số nhám Ra và so sánh với yêu cầu kỹ thuật sản phẩm (mài lỗ cối yêu cầu Ra ≤ 0,63μm) để xác định số chi tiết mài đạt yêu cầu cho mỗi lần sửa đá theo từng đường kính Đồng thời, xác định tuổi bền của đá ứng với mỗi giá trị đường kính khi thay thế.

4.2.3 Kết quả và nhận xét

Kết quả thí nghiệm cho thấy sự thay đổi đường kính đá mài ảnh hưởng đến các thông số quan trọng như tuổi bền của đá, thời gian mài, và giá thành mài.

Kết quả đo trị số độ nhám của các chi tiết như trên hình 3.6

Hình 4.6 Quan hệ giữa số chi tiết mài với độ nhám bề mặt

Dựa trên các kết quả, với yêu cầu trị số nhám Ra ≤ 0,63 (μm), có thể xác định số lượng chi tiết trung bình mài được sau mỗi lần sửa đá và tuổi thọ của đá mài khi thay đổi đường kính.

Số chi tiết trung bình mài được sau mỗi lần sửa đá

Thời gian mài cơ bản tính trung bình cho mỗi chi tiết

Tuổi bền của đá (phút)

Bảng 4.4 Kết quả thí nghiệm năng suất mài

Số chi tiết mài được ứng với mỗi lần sửa đá

Từ đồ thị hình 4.7, có thể thấy rằng số lượng chi tiết mài được sau mỗi lần sửa đá phụ thuộc vào đường kính đá mài ban đầu, cho thấy tuổi bền của đá mài liên quan chặt chẽ đến kích thước này Hình 3.8 minh họa rõ ràng mối quan hệ giữa đường kính đá và tuổi bền của đá: đường kính càng lớn thì tuổi bền càng cao Cụ thể, với đường kính thay là 18 mm, tuổi bền đạt 37.58 phút, trong khi với đường kính 13 mm, tuổi bền chỉ còn 31.95 phút Điều này chứng tỏ rằng đá mài càng lâu, số lượng chi tiết mới cần sửa đá càng nhiều Theo bảng 4.4, khi đường kính thay là 18 mm, có thể mài được 13.5 chi tiết mới, trong khi với đường kính 13 mm, chỉ mài được 9 chi tiết đã phải sửa đá.

Số chi tiết trung bình mài được/1 lần sửa đá

Thời gian mài trung bình 1 chi tiết (s)

Tổng số lần sửa đá (làm tròn)

Thời gian sửa đá 1 chi tiết (ph)

Tổng số chi tiết mài được (chiếc

Số viên đá mài cần thiết

Thời gian thay đá/ 1 chi tiết (ph)

Chi phí đá/ 1 chi tiết

Chi phí thay đá/ 1 chi tiết

Chi phí mài chi tiết

Bảng 4.5 Kết quả tính toán chi phí mài cho mỗi chi tiết

Hình 4.7 Quan hệ giữa đường kính đá mài ban đầu và số chi tiết trung bình mài được sau mỗi lần sửa đá

Hình 4.8 Quan hệ giữa đường kính đá khi thay và tuổi bền của đá Đường kính đá khi thay (mm)

Tuổi bền của đá (phút) Đường kính đá mài ban đầu (mm)

Số chi tiết trung bình mài được sau mỗi lần sửa đá (chiếc)

Hình 4.9 Mối quan hệ giữa đường kính đá khi thay và tổng thời gian mài trung bình một chi tiết

Mối quan hệ giữa đường kính đá khi thay và tổng thời gian mài trung bình của một chi tiết cho thấy rằng khi đường kính đá giảm, thời gian mài sẽ tăng lên Điều này dẫn đến khả năng bóc tách vật liệu giảm, từ đó làm giảm số lượng chi tiết gia công được.

Đường kính khi thay của đá mài có ảnh hưởng lớn đến chi phí mài mỗi chi tiết, với một giá trị tối ưu tương ứng mà chi phí này đạt mức thấp nhất Theo hình 4.10, giá trị đường kính tối ưu của đá mài được xác định là khoảng 15,3 mm Do đó, trong các điều kiện thí nghiệm đã xét, đường kính khi thay tối ưu của đá mài khi mài lỗ là 15,3 mm.

Hình 4.10 Quan hệ giữa đường kính đá khi thay và chi phí mài lỗ

12 13 14 15 16 17 18 19 Đường kính đá khi thay (mm)

Tổng thời gian mài trung bình một chi tiết (s)

4.2.4 Lợi ích của việc thay đá tại đường kính tối ưu

Trong thực tế sản xuất, đá mài thường chỉ được thay thế khi không còn khả năng mài, tức là khi đá đã sát đến bích lắp đá Ví dụ, với đá mài có đường kính ban đầu 20 mm và bích đá 12 mm, đá thường được thay khi đường kính còn 13 mm Tuy nhiên, giá trị đường kính tối ưu để thay đá được xác định là 15.3 mm Kết quả tính toán cho thấy hiệu quả của việc sử dụng đường kính thay đá tối ưu (15.3 mm) so với phương pháp truyền thống (13 mm) được thể hiện rõ trong bảng 4.6.

Tham số Kí hiệu Đơn vị Chế độ truyền thống Chế độ tối ưu Đường kính thay đá D s,e mm 13 15,3

Tổng thời gian mài trung bình 1 chi tiết ts giây 242,33 229,2

Tuổi bền của đá tw phút 31,95 34.17

Chi phí mài tính cho 1 chi tiết Csin VNĐ/ chi tiết 7810,00 7073,00

Bảng 4.6 Bảng kết quả tính toán của thí nghiệm

Kết quả trong bảng 4.6 cho thấy: Sử dụng thay đá theo đường kính tối ưu so với đường kính truyền thống sẽ thu được lợi ích như sau:

- Làm tăng tuổi bền của đá 6,5% so với đường kính truyền thống:

- Làm giảm thời gian mài chi tiết đi 5.42%

- Làm giảm chi phí mài lỗ trên một chi tiết là 9,4%

4.2.5 So sánh kết quả đường kính đá tối ưu tìm ra trong thí nghiệm với công thức xác định đường kính tối ưu khi thay đã được chứng minh trên lý thuyết Đường kính thay đá tối ưu khi mài lỗ theo lý thuyết có thể xác định theo công thức sau [10]: d s,eop

= 0,3818 C mt,h 0.0677 C gw −0.0493 T w 0.0588 a −0.0349 ed,ges δ r,s −0.0349 d s,0 1.0871 (18)10 Trong đó:

+) d s,eop : Đường kính đá thay đá tối ưu;

Chi phí sử dụng máy mài lỗ được tính theo giờ, bao gồm các khoản chi phí như tiền lương, chi phí máy móc và chi phí bảo dưỡng Theo kết quả thực nghiệm tại Doanh nghiệp Thái Hà, các yếu tố này đều ảnh hưởng đáng kể đến tổng chi phí hoạt động.

+)C gw,p - chi phí đá mài tính cho 1 chi tiết (đồng/chiếc) Tại giá trị đường kính d mm, chi phí đá mài tính cho một chi tiết là:

341 2,25(đồng/chiếc)=0.0083( chiếc usd ) +)𝑡 𝑤 : Tuổi bền của đá

Tính theo giá trị trung bình 𝑡 𝑤 = 33,78(𝑝ℎú𝑡) = 0.56(𝑔𝑖ờ) +)a ed,ges : Tổng chiều sâu sửa đá: 𝑎 𝑒𝑑,𝑔𝑒𝑠 = 0,15(𝑚𝑚)

+)𝛿 𝑟,𝑠 : là lượng mòn trung bình của đá mài sau mỗi lần sửa đá, lấy theo thí nghiệm: 𝛿 𝑟,𝑠 = 0.03(mm/lần sửa)

+)𝑑 𝑠,0 : Đường kính đá ban đầu: 𝑑 𝑠,0 = 20(𝑚𝑚) d s,eop = 0,3818 4,83 0.0677 0,0083 −0.0493 0.56 0.0588 0,15 −0.0349 0,03 −0.0349 20 1.0871

Theo công thức lý thuyết, đường kính đá tối ưu được tính là d s,eop = 16,3 mm, trong khi kết quả thực nghiệm của luận văn này cho thấy giá trị Ds,e = 15,3 mm.

Sai lệch giữa xác định theo thực nghiệm so với lý thuyết là:

Từ các kết quả trên, các kết luận sau đây đã được rút ra:

- Có thể xác định được đường kính đá tối ưu khi mài lỗ bằng phương pháp thực nghiệm

Giá trị đường kính tối ưu khi thay thế đá mài cho quá trình mài lỗ thép 9XC (độ cứng 58-60 HRC) bằng đá mài Nhật Bản (19A -120L- 8- AS1- V- S- 1A) là 15.3 mm, gần sát với giá trị lý thuyết xác định là 16,3 mm, với sai số chỉ 6,13%.