Nghiên cứu nâng cao độ chính xác profile răng của bánh răng trụ thân khai khi phay lăn răng bằng điều chỉnh độ đảo hướng kính và dùng dầu bôi trơn làm mát có hạt nano

 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 
NGÔ MINH TUẤN 
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC PROFILE 
RĂNG CỦA BÁNH RĂNG TRỤ THÂN KHAI KHI PHAY 
LĂN RĂNG BẰNG ĐIỀU CHỈNH ĐỘ ĐẢO HƢỚNG KÍNH 
VÀ DÙNG DẦU BÔI TRƠN LÀM MÁT CÓ HẠT NANO 
Ngành: Kỹ thuật Cơ khí 
Mã số: 9520103 
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 
Hà Nội – 2018 
Công trình đƣợc hoàn thành tại: 
Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội 
 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 
 PGS.TS HOÀNG VĨNH SINH 
 PGS.TS HOÀNG VỊ 
Phản biện 1: GS.TS Nguyễn Đăng Bình 
Phản biện 2: PGS.TS Đinh Văn Chiến 
Phản biện 3: PGS.TS Bùi Trung Thành 
Luận án đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp 
Trƣờng họp tại Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội 
Vào hồi .. giờ, ngày .. tháng .. năm  
Có thể tìm hiểu luận án tại thƣ viện: 
1. Thƣ viện Tạ Quang Bửu – Trƣờng ĐHBK Hà Nội 
2. Thƣ viện Quốc gia Việt Nam 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH 
ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 
1. Ngô Minh Tuấn, Hoàng Vĩnh Sinh (2014). “Modelling and 
determining the tooth profile total deviation of the hobbed 
gears in the CATIA environment”, The 7th AUN/SEED-Net 
Regional Conference on Mechanical and Manufacturing 
Engineering, Ha Noi, Viet Nam. 
2. Ngô Minh Tuấn, Hoàng Vĩnh Sinh (2015). “Phƣơng pháp 
đo sai số profile tổng cộng của bánh răng trụ sử dụng máy đo 
tọa độ”. Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 5 năm 2015. 
3. Tuan Ngo, Vi Hoang, Sinh Hoang (2017). “Research on 
Applying Nano Cutting Oils in Spur Gear Hobbing Process”. 
World Journal of Engineering and Technology, 2017, 5, 286-
298. ISSN Online: 2331-4249 ISSN Print: 2331-4222. 
4. Ngô Minh Tuấn, Hoàng Vị, Hoàng Vĩnh Sinh (2017). 
“Khảo sát sai số profile răng của bánh răng trụ khi phay lăn 
răng”. Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 9 năm 2017. 
5. Minh Tuan Ngo, Vi Hoang, Vinh Sinh Hoang (2017). 
“Optimization Cutting Fluids and Parameters for minimizing 
cutting force in fly-hobbing”. Journal of Engineering and 
Applied Sciences (2017) Volume 20, 5212-5218. 
6. Minh Tuan Ngo, Vi Hoang, Vinh Sinh Hoang (2018). 
“Taguchi-fuzzy multi response optimization in fly cutting 
process and applying in the actual hobbing process”. 
International journal of Mechanical and materials Engineering 
(2018), Doi.org/10.1186/s40712-018-0092-z. (accepted). 
 1 
MỞ ĐẦU 
Quá trình phay lăn răng là một quá trình gia công với các chuyển 
động tạo hình phức tạp, theo phƣơng pháp bao hình. Độ chính xác của 
bánh răng sau khi phay lăn răng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhƣ độ 
chính xác của dao, độ chính xác máy và độ chính xác gá đặt. Trên thế 
giới đã có rất nhiều nghiên cứu nhằm mục đích nâng cao độ chính xác 
của bánh răng thân khai nói chung và nâng cao độ chính xác profile 
răng của chúng. Các nghiên cứu chủ yếu tập trung nghiên cứu lý thuyết 
tạo hình biên dạng răng, cải tiến thiết kế của dụng cụ cắt, nghiên cứu 
ứng dụng các loại vật liệu dụng cụ cắt mới hoặc nghiên cứu ảnh hƣởng 
của thông số hình học dụng cụ cắt tới độ chính xác của bánh răng 
Các nghiên cứu cho thấy tầm quan trọng của phƣơng pháp phay lăn 
răng và sự cần thiết phải cải thiện độ chính xác của bánh răng sau khi 
phay lăn răng. 
Ở trong nƣớc, công nghệ chế tạo bánh răng cũng đƣợc tiếp cận từ 
khá lâu tuy nhiên quá trình phay lăn răng không quan tâm nhiều đến sai 
số profile răng của bánh răng sau khi phay lăn răng, vì quá trình phay 
lăn răng chủ yếu dùng trong công tác sửa chữa, cũng nhƣ gia công các 
bộ truyền không yêu cầu độ chính xác cao và cũng do không có đầy đủ 
trang thiết bị đo. Tuy nhiên, với sự phát triển của nền sản xuất hiện đại, 
hƣớng tới nâng cao tỷ lệ nội địa hóa trong công nghiệp sản xuất xe máy 
và ô tô, thì việc kiểm soát và nâng cao độ chính xác bánh răng nói 
chung và độ chính xác profile răng nói riêng đang là một nhu cầu thiết 
yếu của nhiều doanh nghiệp chế tạo cơ khí tại Việt Nam. Vì vậy nhằm 
mục đích nâng cao độ chính xác của bánh răng trụ thân khai, tiếp cận 
với nền sản xuất hiện đại, tác giả tập trung nghiên cứu:“Nghiên cứu 
nâng cao độ chính xác profile răng của bánh răng trụ thân khai khi 
phay lăn răng bằng cách điều chỉnh độ đảo hướng kính và dùng dầu 
bôi trơn làm mát có trộn bột nano”. 
Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 
Mục đích: Nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố tới sai số profile 
răng của bánh răng sau khi phay lăn răng và đƣa ra một số giải pháp 
nhằm nâng cao độ chính xác profile răng của bánh răng. 
Đối tƣợng nghiên cứu: Sai số profile răng của bánh răng trụ thân 
khai khi phay lăn răng. 
Phạm vi nghiên cứu: Quá trình phay lăn răng bánh răng trụ bằng dao 
phay lăn răng thép gió có phủ TiN trong điều kiện sản xuất ở Việt Nam. 
Phƣơng pháp nghiên cứu 
- Nghiên cứu lý thuyết đƣợc sử dụng để phân tích các yếu tố ảnh 
hƣởng tới sai số profile răng của bánh răng trụ khi phay lăn răng, từ đó 
đề xuất biện pháp giảm sai số. 
 2 
- Phƣơng pháp khảo sát thực nghiệm đƣợc sử dụng để phân tích tổng 
hợp các dạng sai số profile răng thƣờng xuất hiện trong điều kiện thực 
tế và kiểm nghiệm kết quả nghiên cứu. 
- Phƣơng pháp quy hoạch thí nghiệm đƣợc sử dụng để xác định 
thành phần trộn dầu nano hợp lý. 
- Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm kết hợp với phân tích, đánh 
giá, so sánh và luận giải các hiện tƣợng. 
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 
Ý nghĩa khoa học: 
Đề tài làm rõ ảnh hƣởng của các yếu tố tới sai số profile răng của 
bánh răng khi phay lăn răng. Xây dựng đƣợc công thức xác định lƣợng 
xê dịch vị trí của điểm tạo hình trên răng cắt ra khỏi bề mặt thanh răng 
sinh khởi thủy, từ đó đánh giá ảnh hƣởng của các yếu tố tới sai số 
profile răng của bánh răng khi phay lăn răng. 
Đề xuất đƣợc các biện pháp nâng cao độ chính xác profile răng của 
bánh răng: Xây dựng đƣợc công thức xác định độ đảo hƣớng kính của 
trục dao và vị trí đảo hƣớng kính của trục dao phù hợp với sai số bƣớc 
răng của dao phay lăn răng để có thể giảm sai số profile dạng sóng hình 
sin; Giảm mòn răng cắt dao phay lăn răng bằng cách sử dụng dầu nano 
(dầu có trộn bột nano), từ đó giảm sai số profile răng dạng nhấp nhô bề 
mặt. 
Áp dụng quy hoạch thực nghiệm Taguchi để nghiên cứu ảnh hƣởng 
của các thông số công nghệ tới lực cắt, điều kiện ma sát, nhiệt độ cắt và 
độ nhám bề mặt trên mô hình thí nghiệm sử dụng dao phay một răng 
cắt. Đồng thời kết hợp với phƣơng pháp tối ƣu đa mục tiêu sử dụng 
Fuzzy logic để xác định đƣợc điều kiện công nghệ tối ƣu. 
Ý nghĩa thực tiễn: 
 Kết quả nghiên cứu của luận án có thể đƣợc sử dụng để: dự đoán 
nguyên nhân gây ra sai số profile răng của bánh răng khi phay lăn răng 
và đề xuất các biện pháp giảm sai số profile răng; dự đoán sai số profile 
răng của bánh răng gia công đƣợc, từ đó xác định thời điểm mài lại dao 
hợp lý. 
Phƣơng pháp bôi trơn làm mát bằng dầu có trộn bột nano (dầu nano) 
có thể áp dụng vào quá trình phay lăn răng trong điều kiện sản xuất của 
Việt Nam. 
Dùng làm tài liệu tham khảo cho các cơ sở đào tạo và nghiên cứu. 
Những đóng góp mới của luận án 
Phân tích, đánh giá và tổng hợp đƣợc các dạng sai số profile răng 
chủ yếu của bánh răng trụ thân khai khi phay lăn răng trong điều kiện 
sản xuất tại Việt Nam. 
 3 
Đề xuất phƣơng pháp giảm sai số profile răng của bánh răng trụ thân 
khai khi phay lăn răng bằng cách giảm lƣợng sai lệch vị trí điểm tạo 
hình trên răng cắt ra khỏi bề mặt thanh răng sinh khởi thủy. Kết hợp 
giữa lý thuyết và thực nghiệm, luận án đã phân tích và đƣa ra hai giải 
pháp giảm sai số profile răng của bánh răng trụ thân khai khi phay lăn 
răng: Thứ nhất là điều chỉnh độ đảo hƣớng kính của trục dao phay lăn 
răng phù hợp với sai số bƣớc răng của dao phay lăn răng; Thứ hai là 
giảm mòn dao phay lăn răng bằng cách sử dụng dầu bôi trơn làm mát có 
trộn bột nano Al2O3. 
Ảnh hƣởng của vận tốc cắt, cỡ hạt nano và tỷ lệ trộn hạt nano vào 
dầu bôi trơn làm mát đến lực cắt, điều kiện ma sát, nhiệt độ cắt và độ 
nhám bề mặt đã đƣợc nghiên cứu trên mô hình thí nghiệm sử dụng dao 
phay một răng cắt với chế độ cắt tƣơng đƣơng với quá trình phay lăn 
răng thực. Thông số cỡ hạt và tỷ lệ hạt nano Al2O3 tối ƣu trộn vào dầu 
bôi trơn làm mát đã đƣợc xác định bằng phƣơng pháp tối ƣu hóa Fuzzy 
Logic kết hợp với quy hoạch thực nghiệm Taguchi. 
Thử nghiệm giải pháp điều chỉnh độ đảo hƣớng kính của trục dao 
phay lăn răng và sử dụng dầu có trộn bột nano với thông số tối ƣu vào 
điều kiện phay lăn răng thực tế tại công ty cổ phần phụ tùng máy số 1-
TP Sông Công, tỉnh Thái Nguyên. Kết quả bƣớc đầu khẳng định hiệu 
quả nghiên cứu và cho thấy khả năng áp dụng vào điều kiện sản xuất 
thực tế. 
Bố cục của luận án 
Ngoài phần mở đầu, kết luận và danh mục tài liệu tham khảo, luận 
án đƣợc chia thành 04 chƣơng: 
Chƣơng 1: Tổng quan về quá trình cắt răng của bánh răng trụ 
thân khai bằng phay lăn răng 
Chƣơng 2: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến độ chính xác 
profile răng 
Chƣơng 3: Nghiên cứu thực nghiệm xác định thông số tối ƣu 
của dầu công nghiệp có trộn bột nano 
Chƣơng 4: Đánh giá khả năng ứng dụng kết quả nghiên cứu vào 
quá trình phay lăn răng trong thực tế sản xuất 
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CẮT RĂNG CỦA 
BÁNH RĂNG TRỤ THÂN KHAI BẰNG PHAY LĂN RĂNG 
1.1 Sơ lƣợc về quá trình phay lăn răng 
1.1.1 Sự hình thành biên dạng răng khi gia công bằng dao PLR 
1.1.2 Lực cắt khi phay lăn răng 
 4 
1.1.3 Nhiệt cắt khi phay lăn răng 
1.2 Dao phay lăn răng 
1.2.1 Cấu tạo dao phay lăn răng 
1.2.2 Độ chính xác dao phay lăn răng 
1.2.3 Mòn dao phay lăn răng 
1.3 Máy phay lăn răng 
1.3.1 Cấu tạo máy phay lăn răng 
1.3.2 Độ chính xác máy phay lăn răng 
1.4 Sai số profile răng của bánh răng trụ 
1.4.1 Sơ lược về độ chính xác của bánh răng trụ 
1.4.2 Sai số profile răng 
1.5 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc và ngoài nƣớc về quá trình 
phay lăn răng 
1.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 
1.5.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 
1.6. Khảo sát độ chính xác profile răng của bánh răng khi phay lăn 
răng trong điều kiện Việt Nam 
Qua khảo sát sai số profile răng của bánh răng trụ thân khai khi 
phay lăn răng trong thực tế sản xuất, có thể thấy sai số profile răng tăng 
dần trong quá trình gia công và thường xuất hiện 3 dạng sai số: sai số 
profile răng có dạng sóng hình sin, có thể xuất hiện khi trục dao phay lăn 
răng bị đảo hướng kính hoặc sai số bước răng của dao lớn; Sai số profile 
răng có dạng nhấp nhô bề mặt cũng khá phổ biến, thường xuất hiện ở các 
bánh răng cuối của loạt khi lượng mòn lưỡi cắt của dao phay lăn răng 
vượt quá giới hạn cho phép. Dạng thứ 3 là sai số profile răng xuất hiện 
vết lồi/lõm bất thường, có thể xuất hiện khi có lẹo dao hoặc phoi bị kẹt. 
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 
Nghiên cứu ở chƣơng 1 cho thấy phay lăn răng là một phƣơng 
pháp gia công răng của bánh răng trụ theo phƣơng pháp bao hình với độ 
chính xác và năng suất gia công cao. Phƣơng pháp phay lăn răng đƣợc 
sử dụng khá phổ biến trong các nhà máy xí nghiệp và đặc biệt trong 
điều kiện sản xuất của Việt Nam. Chất lƣợng truyền động của bộ truyền 
bánh răng phụ thuộc chủ yếu vào độ chính xác của bánh răng. Có nhiều 
thông số đƣợc sử dụng để đánh giá độ chính xác của bánh răng. Độ 
chính xác profile là một thông số quan trọng cần phải kiểm tra khi gia 
công bánh răng có yêu cầu độ chính xác từ cấp 9 trở lên. Tuy nhiên, 
trong điều kiện sản xuất thực tế của Việt Nam, do thiếu thiết bị đo và 
kiểm tra răng chuyên dụng nên độ chính xác profile răng chƣa đƣợc 
quan tâm đúng mức. 
 5 
Các nghiên cứu trong nƣớc và quốc tế cho thấy quá trình tạo hình 
bề mặt răng khi phay lăn răng rất phức tạp, có nhiều răng cắt tham gia 
vào quá trình tạo hình. Độ chính xác profile răng của bánh răng phụ 
thuộc vào nhiều yếu tố của hệ thống công nghệ nhƣ độ chính xác dao, 
máy, gá đặt và phụ thuộc vào các yếu tố động lực học của quá trình cắt. 
Đã có nhiều nghiên cứu cải tiến thiết kế của dao phay lăn răng, từ đó 
nâng cao độ chính xác profile răng của bánh răng. Tuy nhiên, chƣa có 
công trình nghiên cứu nâng cao độ chính xác profile răng bằng cách 
điều chỉnh nhằm bù trừ các dạng sai số sinh ra trong quá trình gia công. 
Đồng thời cũng chƣa có công trình nào nghiên cứu ứng dụng dầu nano 
vào quá trình phay lăn răng nhằm giảm mòn và sai số profile răng của 
bánh răng khi phay lăn răng trong điều kiện sản xuất ở Việt Nam. 
Khảo sát sai số profile răng của bánh răng trụ thân khai trong 
điều kiện phay lăn răng thực tế ở Công ty Cổ phần phụ tùng máy số 1 
cho thấy sai số profile răng của bánh răng khi phay lăn răng chủ yếu tồn 
tại ở hai dạng: Thứ nhất sai số profile răng có dạng sóng hình sin, 
thƣờng xuất hiện trong tất cả các bánh răng của loạt; Thứ hai, sai số 
profile răng dạng nhấp nhô bề mặt, thƣờng xuất hiện từ bánh răng thứ 
300-400 trong loạt. 
Sau khi nghiên cứu tổng quan các công trình nghiên cứu trong và 
ngoài nƣớc, đồng thời khảo sát sai số profile răng trong thực tế sản xuất 
với điều kiện có nhiều hạn chế về thiết bị thực nghiệm, thiết bị đo, đề 
tài tập trung: 
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới sai số profile răng và đưa 
ra biện pháp giảm sai số profile răng của bánh răng khi phay lăn răng. 
Nghiên cứu xác định thông số tối ưu của dầu nano và ứng dụng 
vào quá trình phay lăn răng nhằm giảm ma sát, giảm lẹo dao và mòn 
dao, tăng độ chính xác profile răng. 
CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN 
ĐỘ CHÍNH XÁC PROFILE RĂNG 
2.1 Cơ sở xác định sai số profile răng của bánh răng khi gia công 
Sai số profile của bánh răng sau khi phay lăn răng sinh ra do sự 
xê dịch của điểm Pki ra khỏi bề mặt thanh răng sinh khởi thủy. Khoảng 
cách ∆ki giữa điểm Pki trên bề mặt cắt và răng cắt tƣơng ứng trên bề mặt 
thanh răng sinh đo theo phƣơng X hay gọi là lƣợng xê dịch điểm tạo 
hình đƣợc xác định theo công thức: 
 6 
 ( ) 
Hình 2. 1 Vị trí của một điểm bất kỳ trên lưỡi cắt thứ k sau khi dao quay 
đi một góc θi 
2.2 Một số thông số ảnh hƣởng tới sai số profile răng khi phay lăn 
răng 
2.2.1 Ảnh hưởng của độ chính xác dao phay lăn răng 
2.2.2 Ảnh hưởng của sai số gá đặt dao phay lăn răng 
2.2.3 Ảnh hưởng của điều kiện cắt tới sai số profile răng 
2.2.4 Ảnh hưởng của chế độ bôi trơn làm mát tới sai số profile răng 
2.3 Nghiên cứu phƣơng pháp giảm sai số profile răng dạng nhấp 
nhô liên tục 
2.3.1 Đặt vấn đề 
2.3.2 Điều kiện và tiến trình khảo sát 
 7 
2.3.3 Xử lý kết quả và thảo luận 
2.3.3.1 Mòn mặt sau 
2.3.3.2 Mòn mặt trước 
2.3.3.3 Sai lệch profile răng 
2.3.3.4 Ảnh hưởng của mòn răng cắt dao phay lăn răng tới sai số 
profile răng khi phay lăn răng 
Hình 2. 22 Quan hệ giữa lượng mòn mặt sau và sai số profile răng của 
bánh răng sau khi gia công 
Từ kết quả đo, sử dụng modul xây dựng hàm hồi quy trong phần 
mềm Minitab, xây dựng đƣợc đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lƣợng 
mòn mặt sau răng cắt và sai số profile răng bên trái của bánh răng trong 
trƣờng hợp sai số profile răng không có dạng sóng hình sin, khi sử dụng 
dầu công nghiệp VG46 nhƣ hình 2.22. Kết quả cho thấy,với độ tin cậy 
95% và sai số profile răng không có dạng sóng hình sin  ... Matlab với 04 dữ liệu đầu vào đại diện cho 04 thông số khảo 
sát trong quy hoạch thực nghiệm Taguchi (lực cắt tổng, tỷ lệ lực cắt, 
nhiệt cắt và độ nhám bề mặt) và một hệ số mờ duy nhất (FRTS). Trong 
nghiên cứu, mô hình mờ đƣợc thiết lập trên phần mềm matlab 9, nhƣ 
hình 3.36. 
Hình 3. 35 Mô hình mờ với 4 thông số đầu vào và 1 thông số đầu ra 
3.4.3 Kết quả và thảo luận 
Sử dụng phần mềm matlab, giải mờ và thu đƣợc hệ số mờ (bảng 
3.28), là chỉ tiêu tổng hợp đánh giá hiệu quả của quá trình gia công. Từ 
đó xếp hạng thứ tự ƣu tiên lựa chọn các bộ thông số công nghệ. Bộ 
thông số thí nghiệm thứ 3 (vận tốc cắt 38 m/ph, cỡ hạt 20nm và tỷ lệ 
0,5%) cho hệ số mờ FRTS lớn nhất (0,899) và bộ thông số thứ 02 (vận 
tốc cắt 38 m/ph, cỡ hạt 20nm và tỷ lệ 0,3%) có hệ số mờ FRTS đứng 
thứ 2 (0.726). 
Hình 3. 1 Ảnh hưởng của các thông số tới hệ số mờ 
FRTS 
 15 
KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 
Mô hình phay với dao phay một răng cắt sử dụng chế độ cắt tƣơng 
ứng với chế độ cắt của quá trình phay lăn răng đã đƣợc xây dựng để 
khảo sát hiệu quả của việc sử dụng bột nano trong dung dịch bôi trơn 
làm mát. Một bộ thông số khảo sát đƣợc sử dụng bao gồm lực cắt, điều 
kiện ma sát, nhiệt độ cắt và độ nhám bề mặt. Trong đó, điều kiện ma sát 
trong quá trình cắt đƣợc đánh giá thông qua tỷ lệ lực cắt Fz/Fy. 
Phƣơng pháp thiết kế thí nghiệm TAGUCHI đƣợc sử dụng để 
đánh giá ảnh hƣởng của các thông số công nghệ tới từng thông số 
khảo sát. Thông qua đánh giá giá trị trung bình và tỷ số tín hiệu 
nhiễu cho thấy: 
- Tỷ lệ hạt và cỡ hạt ảnh hƣởng mạnh tới sự thay đổi của lực cắt 
và lực cắt nhỏ nhất khi gia công với cỡ hạt 20nm và với tỷ lệ 0,5% bột 
Al2O3. Đồng thời, tỷ lệ hạt và cỡ hạt cũng ảnh hƣởng mạnh tới tỷ lệ lực 
cắt, hay điều kiện ma sát. Tỷ lệ lực cắt lớn nhất (ma sát nhỏ nhất) khi 
gia công với cỡ hạt 20nm và với tỷ lệ 0,5% bột Al2O3. 
- Vận tốc cắt, Tỷ lệ hạt, cỡ hạt và tƣơng tác giữa chúng ảnh 
hƣởng đáng kể tới tỷ số lực cắt hay điều kiện ma sát. Khi cắt với vận 
tốc 38m/ph thì cỡ hạt ảnh hƣởng lớn đến tỷ số lực cắt, đạt giá trị lớn 
nhất khi sử dụng hạt 20nm. Trong khi với vận tốc 50m/ph thì cỡ hạt gần 
nhƣ không ảnh hƣởng tới tỷ số này. 
- Vận tốc cắt, tỷ lệ hạt, cỡ hạt và tƣơng tác giữa chúng cũng ảnh 
hƣởng đáng kể tới nhiệt cắt đo đƣợc. Cỡ hạt lớn (80nm và 135nm) gần 
nhƣ ảnh hƣởng nhỏ tới nhiệt cắt, cỡ hạt 20nm ảnh hƣởng lớn nhất tới 
giá trị nhiệt cắt. Nhiệt cắt nhỏ nhất khi gia công với vận tốc 38m/ph, cỡ 
hạt 20nm và 0,5% bột. 
- Cỡ hạt là thông số ảnh hƣởng lớn nhất tới độ nhám bề mặt, vận 
tốc cắt và tỷ lệ hạt ảnh hƣởng nhỏ tới độ nhám và không có ảnh hƣởng 
tƣơng tác giữa các thông số khảo sát. 
Phƣơng pháp tối ƣu sử dụng Fuzzy logic kết hợp với phƣơng 
pháp Taguchi đã đƣợc xây dựng, đã đƣa ra hệ số mờ (FRTS) là chỉ tiêu 
tổng hợp dùng để đánh giá ảnh hƣởng của các thông số thí nghiệm. Quá 
trình phay sử dụng dao một lƣỡi cắt có lực cắt tổng nhỏ, nhiệt cắt nhỏ, 
độ nhám nhỏ và tỷ lệ Fz/Fy tăng khi sử dụng dầu bôi trơn làm có trộn 
bột nano Al2O3 với kích thƣớc 20nm (hệ số mờ FRTS lớn) và đạt giá trị 
tối ƣu khi tỷ lệ trộn đạt 0,5%. 
 16 
CHƢƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG KẾT QUẢ 
NGHIÊN CỨU VÀO QUÁ TRÌNH PHAY LĂN RĂNG TRONG 
THỰC TẾ SẢN XUẤT 
4.1 Đặt vấn đề 
Nghiên cứu ở chƣơng 2 đã cho thấy, điều chỉnh độ đảo dao phù 
hợp với sai số bƣớc răng có thể giảm sai số profile dạng sóng hình sin 
và sử dụng dầu nano có khả năng giảm mòn dao phay lăn răng cải thiện 
quá trình thoát phoi, giảm sai số profile răng có dạng nhấp nhô bề mặt 
của răng bánh răng sau khi phay lăn răng. Đồng thời, nghiên cứu trong 
chƣơng 3 đã cho thấy dầu nano đƣợc tạo ra bằng cách trộn bột nano 
Al2O3 20nm vào dầu công nghiệp VG46 với tỷ lệ 0,5% (Al2O3-20nm-
0,5%) có thể giảm tối thiểu lực cắt, nhiệt độ cắt và cải thiện điều kiện 
ma sát của quá trình cắt sử dụng dao phay một răng cắt. Do đó, dầu 
nano Al2O3-20nm-0,5% có thể ứng dụng vào quá trình phay lăn răng, 
giảm mòn dao phay lăn răng và giảm sai số profile răng sau khi phay 
lăn răng. Vì vậy thực nghiệm kiểm chứng đƣợc thực hiện nhằm đánh 
giá khả năng giảm sai số profile dạng sóng hình sin bằng phƣơng pháp 
điều chỉnh độ đảo phù hợp với sai số bƣớc răng của fao PLR và khả 
năng giảm sai số profile răng dạng nhấp nhô bề mặt bằng cách sử dụng 
dầu công nghiệp có trộn bột Al2O3 kích thƣớc nano vào quá trình phay 
lăn răng trong thực tế sản xuất. 
4.2 Điều kiện thực nghiệm và chỉ tiêu đánh giá 
4.2.1 Điều kiện thực nghiệm 
Với mục đích ứng dụng kết quả nghiên cứu ở chƣơng 2 và 
chƣơng 3 vào quá trình gia công bánh răng trụ trên dây truyền sản xuất 
tại phân xƣởng cơ khí 2, công ty cổ phần phụ tùng máy số 1, TP Sông 
Công, tỉnh Thái Nguyên. Quá trình thực nghiệm sử dụng máy phay lăn 
răng bán tự động YBS3120 và dao phay lăn răng DTR nhƣ đã sử dụng 
ở chƣơng 2. 
Dao phay lăn răng đƣợc gá lên máy và điều chỉnh độ đảo trục dao 
đảm bảo: 
- Độ đảo trục dao nhỏ hơn 16,5 µm (nhƣ trong chƣơng 2) 
- Vị trí đảo trục dao lớn nhất trùng với vị trí có sai số bƣớc răng 
lớn nhất. 
Từ kết quả nghiên cứu ở chƣơng 3 cho thấy sử dụng chế độ gia 
công có chỉ số đánh giá tổng hợp tốt nhất để khảo sát trong điều kiện 
thực tế. Đồng thời so sánh hiệu quả so với chế độ gia công thông 
thƣờng của nhà máy. Do đó lựa chọn 3 chế độ khảo sát tƣơng ứng với 
các thí nghiệm nhƣ trong bảng 4.1 
 17 
Bảng 4. 1 Chế độ công nghệ trong thí nghiệm đánh giá 
Thông 
số 
Tốc độ trục 
chính (v/ph) 
Lƣợng chạy dao 
đứng 
(mm/vòng) 
Hƣớng 
chạy dao 
Tỷ lệ trộn bột 
Al2O3 - 20nm 
(%) 
TN 1 200 1.27 Từ trên 
xuống 
0 
TN 2 200 1.27 0.3 
TN 3 200 1.27 0.5 
4.2.2 Chỉ tiêu đánh giá 
4.3 Kết quả thử nghiệm và thảo luận 
4.3.1 Sai số profile răng của bánh răng 
Kết quả đo sai số profile răng cho thấy khi có điều chỉnh độ đảo 
trục dao phay lăn răng hợp lý thì sai số profile răng có chiều cao sóng 
hình sin nhỏ hơn trong cả 3 thí nghiệm (so với kết quả ở chƣơng 2). 
a, Bánh răng thứ 100 
b, Bánh răng thứ 200 
 c, Bánh răng thứ 300 
d, Bánh răng thứ 400 
e, Bánh răng thứ 500 
Hình 4. 1 Sai số profile răng của bánh răng sau khi phay lăn răng sử 
dụng dầu dầu công nghiệp thông thường 
a, Bánh răng thứ 100 
b, Bánh răng thứ 200 
 18 
c, Bánh răng thứ 300 
d, Bánh răng thứ 400 
e, Bánh răng thứ 500 
Hình 4. 2 Sai số profile răng của bánh răng sau khi phay lăn răng sử 
dụng dầu công nghiệp trộn 0.3% bột nano Al2O3 - 20nm 
a, Bánh răng thứ 100 
b, Bánh răng thứ 200 
c, Bánh răng thứ 300 
d, Bánh răng thứ 400 
e, Bánh răng thứ 500 
Hình 4. 3 Sai số profile răng của bánh răng sau khi phay lăn răng sử 
dụng dầu công nghiệp trộn 0.5% bột nano Al2O3 - 20nm 
Tổng hợp kết quả đo sai số profile răng trong 03 thí nghiệm, từ 
đó xây dựng đƣợc đồ thị thay đổi profile răng khi phay lăn răng sử dụng 
các dầu bôi trơn làm nguội khác nhau, hình 4.4. Qua đồ thị ta thấy, khi 
sử dụng dầu công nghiệp có trộn bột nano Al2O3 thì sai số profile răng 
tăng chậm hơn. Ngoài ra, sai số profile răng khi phay lăn răng sử dụng 
dầu có trộn bột nano nhỏ hơn so với khi phay lăn răng sử dụng dầu công 
nghiệp thông thƣờng. Đặc biệt sai số profile lớn nhất của bánh răng thứ 
500 khi sử dụng dầu công nghiệp trộn 0,5% bột Al2O3 20nm có thể 
giảm nhiều nhất 43.8% so với khi sử dụng dầu công nghiệp thông 
thƣờng và giảm 33,6% khi sử dụng dầu công nghiệp trộn 0,3% bột. 
 19 
Hình 4.4 Biểu đồ sai số profile răng khi gia công sử dụng dung dịch bôi 
trơn làm nguội khác nhau 
Từ kết quả đo sai số profile răng, sử dụng phần mềm Minitab có 
thể xây dựng đƣợc phƣơng trình biểu diễn mối quan hệ giữa sai số 
profile răng lớn nhất và số bánh răng gia công đƣợc khi sử dụng dầu 
công nghiệp trộn bột Al2O3 với các tỷ lệ khác nhau, nhƣ hình 4.5-4.7. 
Hình 4. 5 Đồ thị biểu 
diễn mối quan hệ giữa 
sai số profile răng lớn 
nhất và số bánh răng 
gia công được khi sử 
dụng dầu VG46 
Hình 4. 6 Đồ thị biểu 
diễn mối quan hệ giữa 
sai số profile răng lớn 
nhất và số BR gia công 
được khi sử dụng dầu 
VG-0,3%-20nm 
Hình 4. 7 Đồ thị biểu 
diễn mối quan hệ giữa 
sai số profile răng lớn 
nhất và số BR gia công 
được khi sử dụng dầu 
VG-0,5%-20nm 
Với độ tin cậy 95% có thể biểu diễn mối quan hệ giữa sai số profile 
răng lớn nhất của bánh răng khi phay lăn răng và số bánh răng gia công 
đƣợc theo các phƣơng trình sau: 
- Khi sử dụng dầu công nghiệp VG46: 
- Khi sử dụng dầu công nghiệp VG46 trộn 0,3% bột Al2O3 - 20nm: 
- Khi sử dụng dầu công nghiệp VG46 trộn 0,5% bột Al2O3 - 20nm: 
5
10
15
20
25
BR 100 BR 200 BR 300 BR 400 BR 500
0%-Phải 0,3%-Phải 
0,5%-Phải 0%-Trái
0,3% - Trái 0,5% - Trái
µm 
 20 
4.3.2 Mòn dụng cụ cắt 
Hình 4.8 Hình ảnh mặt trước của lưỡi cắt dao PLR sau khi gia công 
xong 500 bánh răng sử dụng dầu công nghiệp VG46 
Hình 4. 9 Hình ảnh mặt trước của lưỡi cắt dao PLR sau khi gia công 
xong 500 BR sử dụng dầu trộn 0.3% bột nano Al2O3 - 20nm 
Hình 4. 10 Hình ảnh mặt trước của lưỡi cắt dao PLR sau khi gia công 
xong 500 BR sử dụng dầu trộn 0.5% bột nano Al2O3 - 20nm 
 21 
a, Dầu công nghiệp (177.84µm) 
b, 0.3% Al2O3 (120.68μm) 
c, 0.5% Al2O3 (107.98μm) 
Hình 4. 11 Hình ảnh mặt sau lưỡi cắt dao phay lăn răng sau khi gia công 
500 bánh răng sử dụng các dung dịch làm mát khác nhau 
Hình 4. 12 Biểu đồ so sánh mòn dao khi phay lăn răng sử dụng các dầu 
bôi trơn khác nhau 
Kết quả cho thấy khi sử dụng dung dịch làm mát bằng dầu công 
nghiệp có trộn bột nano Al2O3 thì lƣợng mòn mặt sau giảm rõ rệt so với khi 
sử dụng dầu công nghiệp thông thƣờng. Khi sử dụng dầu công nghiệp trộn 
0.3% bột nano có kích thƣớc 20nm thì lƣợng mòn lớn nhất (120.68μm) giảm 
đƣợc 32.1%, và khi tăng tỷ lệ bột nano lên 0.5% thì lƣợng mòn lớn nhất 
(107.98μm) có giảm đƣợc 39.3% so với khi sử dụng dầu công nghiệp thông 
thƣờng (177.84μm). 
0
50
100
150
200
Dầu công nghiệp 
VG46 
Dầu VG46+0,3% 
Al2O3-20nm 
Dầu VG46+0,5% 
Al2O3-20nm 
Lƣợng mòn mặt sau Lƣợng mòn mặt trƣớc 
 22 
4.3.3 Topography bề mặt 
4.3.4.Đánh giá sự xâm nhập bột vào bề mặt phôi và dao 
Kết quả trên hình 4.15 cho thấy 0.09% Al trên lớp bề mặt răng và 
0.05% Al trên lớp bề mặt lƣỡi cắt khi phay lăn răng sử dụng dầu công 
nghiệp trộn 0.3% Al2O3 20nm. Và đo đƣợc 0.25% Al trên lớp bề mặt 
răng và 0.14% Al trên lớp bề mặt lƣỡi cắt khi phay lăn răng sử dụng 
dầu công nghiệp trộn 0.5% Al2O3 20nm (hình 4.16). Khi phay lăn răng 
sử dụng dầu công nghiệp trộn bột nano Al2O3 thì thấy tỷ lệ Al trong lớp 
bề mặt tăng lên và tỷ lệ này cũng tăng khi tăng phần trăm bột Al2O3 trộn 
vào dầu công nghiệp. Đồng thời nhận thấy tỷ lệ Al xâm nhập vào bề 
mặt lƣỡi cắt dao phay lăn răng ít hơn hẳn so với bề mặt phôi, do độ 
cứng lớp TiN của dao lớn hơn nhiều. 
KẾT LUẬN CHƢƠNG 4 
Kết quả nghiên cứu giảm sai số profile răng đã đƣợc ứng dụng 
vào quá trình phay lăn răng trong thực tế sản xuất. Phƣơng pháp điều 
chỉnh độ đảo hƣớng kính của trục dao và vị trí đảo đã giảm đáng kể sai 
số profile răng dạng sóng hình sin. Đồng thời, sử dụng dầu công nghiệp 
có trộn bột nano có thể giảm mòn dao phay lăn răng và giảm đáng kể 
sai số profile răng dạng nhấp nhô bề mặt. Kết quả cho thấy khi sử dụng 
dầu trộn 0.5% bột Al2O3 có thể giảm 61.5% lƣợng mòn mặt trƣớc và 
39.3 % lƣợng mòn mặt sau, đồng thời giảm nhiều nhất 43.8% sai số 
profile răng của bánh răng sau khi phay lăn răng. 
Nghiên cứu cũng xây dựng đƣợc hàm hồi quy biểu diễn mối 
quan hệ giữa sai số profile răng lớn nhất và số lƣợng bánh răng gia 
công đƣợc khi phay lăn răng sử dụng các dung dịch bôi trơn làm 
nguội khác nhau: 
Khi sử dụng dầu công nghiệp VG46: 
Khi sử dụng dầu công nghiệp VG46 trộn 0,3% bột Al2O3 - 
20nm: 
Khi sử dụng dầu công nghiệp VG46 trộn 0,5% bột Al2O3 - 
20nm: 
Từ đó giúp xác định, dự đoán đƣợc số lƣợng bánh răng gia công 
đƣợc sau mỗi lần dịch dao. 
Nghiên cứu đánh giá topography bề mặt răng sau khi gia công và 
đánh giá sự xâm nhập của bột Al2O3 vào bề mặt răng của bánh răng sau 
khi phay lăn răng cũng đƣợc tiến hành. Kết quả nghiên cứu cho thấy sử 
dụng dầu công nghiệp có trộn bột nano có thể giảm các vết nứt tế vi, 
 23 
các vết xƣớc bề mặt và gần nhƣ không có hiện tƣợng xâm nhập bột vào 
bề mặt gia công. 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 
Kết luận 
Tổng hợp đƣợc các nguyên nhân gây ra sai số profile răng của 
bánh răng trụ răng thẳng khi phay lăn răng. Đồng thời khảo sát đƣợc độ 
chính xác profile răng của bánh răng trụ trong điều kiện sản xuất thực tế 
tại Việt Nam. Từ đó dự đoán đƣợc hai nguyên nhân chính gây ra sai số 
profile răng của bánh răng trụ khi phay lăn răng là nhóm sai số tĩnh hình 
thành trƣớc khi gia công và sai số hình thành trong quá trình gia công. 
+ Xây dựng đƣợc mô hình nghiên cứu sai số profile răng thông 
qua lƣợng xê dịch vị trí điểm tạo hình trên răng cắt ra khỏi bề mặt của 
thanh răng khởi thủy. Qua đó phân tích đƣợc ảnh hƣởng của độ đảo 
hƣớng kính trục dao phay lăn răng và sai số bƣớc răng của dao phay 
phay lăn răng tới lƣợng xê dịch vị trí điểm tạo hình trên răng cắt ra khỏi 
bề mặt thanh răng khởi thủy. Từ đó, xây dựng đƣợc công thức xác định 
độ lớn và vị trí đảo hƣớng kính của trục dao phù hợp với sai số bƣớc 
răng đo đƣợc của dao phay lăn răng để giảm sai số profile răng có dạng 
sóng hình sin nhƣ sau: 
 {
+ Phân tích ảnh hƣởng của dầu công nghiệp có trộn bột nano 
Al2O3 đến cơ chế mòn răng cắt dao phay lăn răng thép gió có phủ TiN. 
Xây dựng đƣợc quan hệ giữa lƣợng mòn mặt sau răng cắt tới sai số 
profile răng khi phay lăn răng: 
Fα=9.99082+0.00829957*e
0.040668.hs
+ Phân tích ảnh hƣởng của vận tốc cắt, tỷ lệ hạt và cỡ hạt Al2O3 
trộn vào dầu bôi trơn làm mát và tƣơng tác giữa chúng tới các thông số 
cơ bản của quá trình cắt trên mô hình thí nghiệm sử dụng dao phay một 
răng cắt. Đồng thời sử dụng phƣơng pháp tối ƣu hóa Fuzzy Logic kết 
hợp với quy hoạch thực nghiệm Taguchi xác định đƣợc giá trị vận tốc 
cắt, tỷ lệ hạt và cỡ hạt Al2O3 hợp lý: V=38m/ph; cỡ hạt Al2O3: 20nm; 
với tỷ lệ 0,5%. 
 24 
- Nghiên cứu cũng xây dựng đƣợc hàm hồi quy biểu diễn mối 
quan hệ giữa sai số profile răng lớn nhất và số lƣợng bánh răng gia 
công đƣợc khi phay lăn răng sử dụng các dung dịch bôi trơn làm 
nguội khác nhau: 
Khi sử dụng dầu công nghiệp VG46: 
Khi sử dụng dầu công nghiệp VG46 trộn 0,3% bột Al2O3 - 
20nm: 
Khi sử dụng dầu công nghiệp VG46 trộn 0,5% bột Al2O3 - 
20nm: 
+ Kết quả nghiên cứu đƣợc ứng dụng vào điều kiện phay lăn răng 
thực tế tại công ty cổ phần máy và phụ tùng số 1. 
 Kiến nghị và các vấn đề nghiên cứu tiếp 
+ Nghiên cứu ảnh hƣởng của quá trình mài lại dụng cụ cắt tới độ 
chính xác profile răng của bánh răng trụ khi phay lăn răng. 
+ Nghiên cứu độ chính xác profile răng của bánh răng trụ khi 
phay lăn răng các bánh răng sau khi nghiệt luyện. 
+ Cần có nghiên cứu thêm ảnh hƣởng của sử dụng dung dịch có trộn 
bột nano vào quá trình phay lăn răng khi gia công với dải vận tốc lớn. 
+ Nghiên cứu ứng dụng dung dịch bôi trơn làm mát có trộn bột 
nano Al2O3 trong các quá trình gia công cắt gọt khác.