Nghiên cứu tổng quan về tính toán năng lượng tiêu thụ trên các máy gia công CNC

Bài viết Nghiên cứu tổng quan về tính toán năng lượng tiêu thụ trên các máy gia công CNC trình bày kết quả khảo sát các công trình nghiên cứu đã được công bố trong khoảng 10 năm trở lại đây về vấn đề mô hình tính toán năng lượng tiêu thụ trong quá trình gia công cắt gọt trên máy công cụ điều khiển kỹ thuật số (Computer Numerical Control machine - CNC).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu tổng quan về tính toán năng lượng tiêu thụ trên các máy gia công CNC 18 Đào Văn Dưỡng, Lại Anh Tuấn, Đỗ Tiến Lập, Dương Xuân Biên NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN NĂNG LƯỢNG TIÊU THỤ TRÊN CÁC MÁY GIA CÔNG CNC REVIEW ON THE ENERGY CONSUMPTION DETERMINING ON THE CNC MACHINING Đào Văn Dưỡng1, Lại Anh Tuấn2, Đỗ Tiến Lập2, Dương Xuân Biên2 1 Trường Cao đẳng Kỹ thuật Đồng Nai; duongdao.dao@gmail.com 2 Học viện Kỹ thuật Quân sự; xuanbien82@yahoo.com Tóm tắt - Trong thời đại Công nghiệp 4.0 hiện nay, năng lượng đã Abstract - In the current Industry of 4.0 era, energy has become a trở thành yếu tố sống còn trong sản xuất công nghiệp của mọi quốc vital factor in the industrial production of every nation. Saving gia. Tiết kiệm năng lượng, sử dụng hiệu quả năng lượng là giải energy and using energy efficiently are the most feasible solutions pháp khả thi nhất và nằm trong khả năng của nền sản xuất. Để and are within the capabilities of production . In order to do this, it thực hiện điều này, cần thiết phải xây dựng mô hình tính toán về is necessary to have an accurate calculation model of energy năng lượng tiêu thụ trong quá trình sản xuất. Bài báo này trình bày consumed in the production process. This paper presents the kết quả khảo sát các công trình nghiên cứu đã được công bố trong results of a survey of research projects published in the last 10 khoảng 10 năm trở lại đây về vấn đề mô hình tính toán năng lượng years about modeling energy consumption during cutting tiêu thụ trong quá trình gia công cắt gọt trên máy công cụ điều operations on the Computer Numerical Control machine (CNC). khiển kỹ thuật số (Computer Numerical Control machine - CNC). The energy calculation models in general and the method of Các mô hình tính năng lượng nói chung và phương pháp tính từng calculating each of these components, in particular, are thành phần nói riêng được xem xét. Đồng thời, nghiên cứu này considered. Besides, this study also focuses on used materials, khảo sát về các vật liệu thường được sử dụng, phương pháp research methods, types of machining, and machining strategies nghiên cứu, loại hình gia và các chiến lược gia công trên máy CNC. on CNC machines. The results of the analysis and evaluation can Kết quả của việc phân tích, đánh giá có thể dùng tham khảo, đề be consulted to propose research directions, solutions to meet the xuất các hướng nghiên cứu nhằm đáp ứng yêu cầu cải thiện hiệu requirements of improving the efficiency of using energy during quả sử dụng năng lượng trong quá trình gia công. machining process. Từ khóa - Năng lượng tiêu thụ; máy CNC; mô hình hóa; gia công. Key words - Energy consumption; CNC machines; modeling; machining 1. Đặt vấn đề Trong bối cảnh chung của toàn thế giới, công nghiệp sản xuất luôn giữ vị trí cốt lõi trong mọi hoạt động của đời sống loài người. Các nhà nghiên cứu đánh giá rằng, các quy trình công nghệ trong sản xuất tiêu thụ đến 90% mức năng lượng được tiêu thụ trong lĩnh vực công nghiệp [1]. Việc gia tăng sử dụng năng lượng trong sản xuất đồng nghĩa với gia tăng lượng khí thải vào môi trường sống. Chính vì vậy, các nhà công nghệ cần chịu trách nhiệm về việc cải thiện mức tiêu thụ năng lượng thông qua xây dựng quy trình công nghệ hợp lý, sử dụng hiệu quả năng lượng khi gia công. Mức tiết kiệm nhiên liệu có thể tăng từ 6% đến 40% dựa trên việc lựa chọn tối ưu các thông số công nghệ và các hoạt động phụ trợ khác [2], [3]. Trọng tâm của việc giảm năng lượng tiêu thụ nằm ở chỗ thay đổi các thông số công nghệ và chọn chiến lược gia công phù hợp trong các giai Hình 1. Tỉ lệ năng lượng sử dụng trên dây chuyền sản xuất ô tô [4] đoạn gia công khác nhau. Gia công thô cần cân bằng giữa Bài báo này trình bày kết quả khảo sát một số công trình sử dụng năng lượng và hiệu suất gia công. Gia công tinh nghiên cứu đã được công bố trong khoảng gần 10 năm trở cần quan tâm đến sự cân bằng giữa năng lượng và chất lại đây (từ 2011 đến 2020) về vấn đề năng lượng tiêu thụ lượng của sản phẩm. khi gia công cắt gọt trên máy CNC. Số lượng công trình Ngày nay, gia công trên máy CNC đã trở thành một trong nghiên cứu về năng lượng tiêu thụ khi gia công trên máy những hoạt động cốt lõi của sản xuất chế tạo và chiếm phần CNC được công bố là rất lớn nên trong khuôn khổ bài báo đáng kể trong tổng năng lượng tiêu thụ. Điều đáng ngạc này, nhóm tác giả chỉ tham khảo hạn chế các công trình nhiên là hiệu quả sử dụng năng lượng của gia công trên máy điển hình theo các nguồn tài liệu tại Web of Science, CNC khá thấp. Nghiên cứu của Gutowski [4] cho thấy, trong ScienceDirect và Scopus. Về phương pháp, một số lượng dây chuyền gia công ô tô, chỉ có 14,8% tổng mức tiêu thụ nhất định các công trình điển hình được thu thập liên quan năng lượng của máy CNC được sử dụng trong thực tế (Hình đến vấn đề mô hình hóa năng lượng tiêu thụ trong gia công 1). Điều này dẫn đến cần có những nghiên cứu cụ thể tính trên máy CNC, sàng lọc mức độ giống nhau hoặc tương chất tiêu thụ năng lượng khi gia công trên máy CNC, để từ đồng, sau đó chọn các công trình tiêu biểu để phân tích và đó có cơ sở đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng đánh giá trên các mặt về mô hình tính toán, phương pháp năng lượng và phương án tiết kiệm năng lượng. nghiên cứu, vật liệu sử dụn ...