Mục tiêu chính của luận án là: Đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo thử nghiệm tại Việt Nam khi mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện theo phương pháp Taguchi để xác định ảnh hưởng của các thông số đầu vào: Bước tiến dao dọc (Sd), chiều sâu cắt (t) và số lượng rãnh (Z) xẻ nghiêng trên mặt đá (chế tạo tại Việt Nam) khi mài phẳng chi tiết từ thép SKD11 đã nhiệt luyện tới độ nhám, độ phẳng bề mặt chi tiết gia công, sai lệch kích thước, độ song song, năng suất gia công và một số yếu tố khác như nhiệt cắt, lực cắt, rung động.
Trang 1MỞ ĐẦU
1 Đặt vấn đề
Mục tiêu của công nghệ chế tạo sản phẩm cơ khí hiện đại là nâng cao độ chính xác và năng suất gia công, giảm lượng dư gia công, từ đó giảm được giá thành của sản phẩm Với xu hướng này, song song với việc đầu tư nghiên cứu để tối ưu quá trình gia công cắt gọt, nghiên cứu tối ưu thông
số hình học dụng cụ cắt là một hướng đi khả thi và có hiệu quả cao Với ý nghĩa này, đá mài xẻ rãnh
- một cải tiến của đá mài truyền thống đã được các nhà khoa học nghiên cứu nhằm khắc phục các nhược điểm của đá mài truyền thống như: năng lượng tiêu hao lớn, khả năng thoát phoi kém, lực cắt
và nhiệt cắt quá trình gia công lớn gây ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công và năng suất gia công
Đã có rất nhiều các nghiên cứu về mài theo hai hướng hàn lâm và thử nghiệm Đáng chú ý, thị trường về mài đã tiêu tốn hàng tỷ đồng vào năm 2015 và có tối đa 15.000 các bài báo và tạp chí về vấn đề này [27] Tác giả Eiji nghiên cứu về lý thuyết quá trình gia công vật liệu và gia công bằng hạt mài [20] đã phân tích cho thấy: lực sinh ra khi mài là một thông số quan trọng để đánh giá khả năng cắt gia công của đá Tác giả Xiaorui Fan and Michele H Miller[21] [22]đã nghiên cứu và phân tích về khả năng giảm lực cắt và mòn của đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn Tác giả V.G.Guses[36]đã chỉ ra được ảnh hưởng của số gián đoạn trên bề mặt làm việc của đá cũng như các sai số về kích thước dưới tác dụng của sự mất cân bằng đá Tác giả D X Jin and Z Meng[18] nghiên cứu đã cho thấy lực mài của đá mài xẻ rãnh giảm 30% so với đá mài thường trong khi chất lượng bề mặt được gia công không cải thiện nhiều Nghiên cứu này đã giải thích nguyên nhân giảm lực cắt là do chiều dài tiếp xúc giữa đá mài và chi tiết gia công hơn nữa phoi dễ thoát ra ở khu vực cắt tại vị trí xẻ rãnh Tác giả T Nguyen, L C Zhang[30] đã nghiên cứu các hiện tượng hạt mài sắp xếp bề mặt của đá mài mang tính ngẫu nhiên, thậm chí cả mài mòn Tính ngẫu nhiên này do quy trình sản xuất như trộn hạt mài với chất kết dính, ép và thiêu kết Điều này, có thể dẫn đến khó khăn khi giải phóng lượng nhiệt sinh ra trong suốt quá trình mài, vì 60% dung dịch trơn nguội không thể tiếp cận được khu vực cắt [5÷9] Chính các khó khăn này là nguyên nhân dẫn đến hư hỏng bề mặt (hạt mài mất khả năng tự mài sắc và phoi bị kẹt cứng ở lỗ xốp) [8] [9]
Để giảm tính ngẫu nhiên và cải thiện dung dịch trơn nguội vào vùng mài một cách có hiệu quả,
đá mài xẻ rãnh đã được nghiên cứu Bằng cách xẻ rãnh, khu vực tiếp xúc giữa đá và chi tiết được làm nguội ổn định có nghĩa là có thể can thiệp để giảm sự ngẫu nhiên của các hạt mài trong quá trình mài
Khả năng cắt của đá mài có thể xác định qua một số chỉ tiêu như: chất lượng chi tiết gia công, lực cắt, nhiệt sinh ra khi mài, rung động, năng suất cắt… Trong các chỉ tiêu trên lực cắt là chỉ tiêu
cơ bản đặc trưng cho bản chất vật lý của quá trình mài, lực cắt ảnh hưởng lớn đến sự mài mòn của
đá, đến biến dạng đàn hồi và tiếp xúc của hệ thống công nghệ, đến rung động Còn nhiệt cắt là chỉ
Trang 2tiêu ảnh hưởng đến sai lệch kích thước do biến dạng nhiệt chi tiết gia công Có thể nói lực cắt và nhiệt cắt trong quá trình mài là chỉ tiêu cơ bản ảnh hưởng đến sai lệch hình dạng kích thước
Nâng cao khả năng cắt của đá mài là một trong những vấn đề rất quan trọng của chuyên ngành công nghệ chế tạo máy nhằm tạo ra các sản phẩm, thiết bị, máy móc đạt độ chính xác và tuổi thọ cao, đảm bảo hiệu quả kinh tế kỹ thuật
Do đó, tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng trên bề mặt đá mài chế tạo thử nghiệm tại Việt Nam khi mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện” làm đề
tài Luận án tiến sĩ
2 Mục tiêu của luận án
Từ những phân tích ở trên mục tiêu chính của luận án là:
- Đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo thử nghiệm tại Việt Nam khi mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện theo phương pháp Taguchi để xác định ảnh hưởng của các thông
số đầu vào: Bước tiến dao dọc (Sd), chiều sâu cắt (t) và số lượng rãnh (Z) xẻ nghiêng trên mặt đá (chế tạo tại Việt Nam) khi mài phẳng chi tiết từ thép SKD11 đã nhiệt luyện tới độ nhám, độ phẳng
bề mặt chi tiết gia công, sai lệch kích thước, độ song song, năng suất gia công và một số yếu tố khác như nhiệt cắt, lực cắt, rung động Từ đó xác định bộ thông số chế độ cắt tối ưu cục bộ theo các chỉ tiêu riêng biệt, chỉ tiêu tổng hợp và tối ưu đa mục tiêu đáp ứng 02 tiêu chí đầu ra là chất lượng chi tiết và năng suất gia công khi mài bằng đá mài xẻ rãnh trong điều kiện sản xuất thử nghiệm ở Việt
Nghiên cứu ảnh hưởng thông số đầu vào (Sd, t) và thông số hình học đá mài Z đến sai lệch về
độ phẳng, độ nhám và các yếu tố lực cắt, nhiệt cắt, rung động, và năng suất gia công khi mài Từ đó xác định bộ thông số chế độ cắt tối ưu cục bộ theo các chỉ tiêu riêng biệt, chỉ tiêu tổng hợp và tối ưu
đa mục tiêu đáp ứng 02 tiêu chí đầu ra là chất lượng chi tiết và năng suất gia công khi mài bằng đá mài xẻ rãnh trong điều kiện sản xuất thử nghiệm ở Việt Nam
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu:
- Bốn loại đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm tại Việt Nam và đá mài truyền thống
- Vật liệu mài: SKD11 nhiệt luyện có độ cứng 58HRC
Trang 3Phạm vi nghiên cứu: Phù hợp với điều kiện nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn, tiến hành thực
nghiệm với bốn loại đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm và đá mài truyền thống khi mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện
4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
4.1 Ý nghĩa khoa học
- Luận án đã nghiên cứu lý thuyết kết hợp nghiên cứu thực nghiệm, sử dụng phương pháp Taguchi để xác định quan hệ giữa bộ thông số: Bước tiến dao dọc (Sd), chiều sâu cắt (t) và số lượng rãnh (Z) với các thông số đầu ra độ nhám, độ phẳng bề mặt chi tiết gia công, sai lệch kích thước, độ song song, năng suất gia công và một số yếu tố khác như nhiệt cắt, lực cắt, rung động khi mài phẳng chi tiết SKD11 nhiệt luyện bằng đá mài xẻ rãnh nghiêng trên mặt đá
4.2 Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu có thể dùng làm tài liệu tra cứu cho cán bộ công nghệ và cơ sở sản xuất
có sử dụng đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo tại Việt Nam khi mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện nhằm mục đích nâng cao chất lượng chi tiết gia công và năng suất gia công với mức chi phí nhỏ nhất
- Đưa ra phương pháp xác định bộ thông số tối ưu cục bộ theo, chỉ tiêu tổng hợp theo kết quả của bài toán tối ưu đa mục tiêu bằng việc sử dụng thiết kế thực nghiệm Taguchi, phân tích quan hệ Grey và phân tích phương sai (ANOVA) nhăm nâng cao chất lượng chi tiết gia công và năng suất gia công khi mài bằng đá mài xẻ rãnh trong điều kiện sản xuất thử nghiệm ở Việt nam
- Đã đề xuất, xây dựng thành công nguyên lý, lựa chọn đồ gá, thuật toán, phần mềm và hệ thống đo chiều cao, sai lệch về độ phẳng, sai lệch về độ song song, độ nhám bề mặt, lực cắt, nhiệt sinh ra trong quá trình mài và năng suất mài với yêu cầu cao về độ chính xác gia công của quá trình công nghệ với độ không đảm bảo đo và độ tin cậy cao của thiết bị và hệ thống đo lường chính xác
5 Những đóng góp mới
- Kết quả nghiên cứu của luận án đã đánh giá được ảnh hưởng của thông số hình học của đá mài Z và thông số chế độ cắt (Sd, t) đến khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo thử nghiệm tại Việt Nam theo các chỉ tiêu riêng biệt và chỉ tiêu tổng hợp gồm: sai lệch về độ phẳng, độ nhám bề mặt, nhiệt cắt, lực cắt, rung động và năng suất gia công trong quá trình mài phẳng
- Tác giả đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm thành công bằng việc ứng dụng phương pháp Taguchi, phân tích quan hệ Taguchi Grey, phân tích phương sai và xây dựng chương trình tính toán chính xác cho quá trình phân tích phương sai
- Việc sử dụng thiết bị đo đã được hiệu chuẩn chính xác để đo các chỉ tiêu về hình học, động học, nhiệt và lực học giúp cho tác giả xác định chính xác các bộ thông số tối ưu đơn mục tiêu, tối
ưu tổng hợp cũng như thông số tối ưu đa mục tiêu
Trang 4- Luận án đưa ra hướng dẫn về việc lựa chọn bộ thông số tối ưu đối với các chỉ tiêu riêng biệt,
bộ thông số đánh giá chỉ tiêu tổng hợp và tối ưu đa mục tiêu để nâng cao độ chính xác gia công khi phẳng bằng đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo thử nghiệm tại Việt Nam
6 Cấu trúc của luận văn
Luận án gồm các phần: Mở đầu, 4 chương, kết luận chung và phần phụ lục
Chương 1: Tổng quan về mài phẳng và tình hình nghiên cứu nâng cao khả năng cắt của đá mài Chương 2: Cơ sở lý thuyết của quá trình mài phẳng
Chương 3: Các chỉ tiêu và phương pháp đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh
Chương 4: Thực nghiệm, kết quả, phân tích và đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng thử nghiệm theo các chỉ tiêu xác định
Kết luận chung và Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo
NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN VĂN Chương 1 Tổng quan về mài phẳng và tình hình nghiên cứu nâng cao khả năng cắt của đá mài 1.1.1 Giới thiệu về phương pháp mài
Nguyên công mài không chỉ được dùng trong gia công tinh, mà còn được sử dụng khi cần có năng suất và hiệu quả kinh tế cao Khi đó, sử dụng mài thô để gia công những chi tiết có trong lượng 125 tấn, lượng dư 6mm trên những máy mài cỡ lớn có công suất 205kW Mỗi giờ có thể cắt được (60-80m/s) và tốc độ quay của chi tiết lớn (360 m/ph) Trong những năm gần đây ở một số nhà máy đã nâng tốc độ mài lên đến 120m/s và người ta đang tìm mọi biện pháp phấn đấu để đưa tốc độ mài lên cao hơn nữa (khoảng 300m/s)[1]
Trong quá trình mài, quá trình cắt diễn ra liên tục trên bề mặt đá nhưng không phải tất cả các hạt mài đều tham gia vào quá trình mài Các hạt mài có lưỡi cắt không xác định, được phân bố một cách ngẫu nhiên không theo quy luật và “hỗn độn” trên bề mặt làm việc của đá Do sự tiếp xúc, cào xước liên tục của các hạt mài lên bề mặt chi tiết gia công nên nhiệt cắt sinh ra trong quá trình mài lớn, ảnh hưởng đến khả năng gia công của hạt mài và chất lượng bề mặt của chi tiết gia công
1.1.2 Đặc điểm của quá trình mài [1]
-Tốc độ cắt khi mài lớn, tiết diện phoi cắt ra bé
- Đá mài là loại dụng cụ cắt có nhiều lưỡi, gồm các hạt mài liên kết với nhau bằng chất dính kết Khi cắt, một số lớn hạt mài có hình dạng, vị trí hoàn toàn khác nhau cùng đồng thời tham gia cắt Các góc cắt khi mài không hợp lý: góc trước thường là góc âm và góc cắt thường lớn hơn 900
- Do tốc độ cắt cao và góc cắt lớn nên khi mài nhiệt độ rất cao (1000÷15000C)
- Dụng cụ mài có lưỡi cắt không liên tục: Các hạt mài nằm tách biệt trên bề mặt làm việc của dụng cụ và cắt mỗi phoi riêng, do đó có thể xem quá trình mài như một quá trình cào xước liên tục
- Do không thể thay đổi được vị trí và hình dạng hình học của hạt mài trong đá mài nên việc điều khiển quá trình mài rất khó khăn
- Trong quá trình mài, đá mài có khả năng tự mài sắc một phần
Trang 5Bên cạnh các đặc điểm trên, khi gia công mài do tốc độ cắt cao, góc cắt lớn, góc trước âm nên mài có nhược điểm như: lực cắt và nhiệt cắt khi mài lớn, khả năng thoát phoi kém nên làm biến dạng cấu trúc mạng tinh thể và biến đổi các tính chất cơ lý của lớp vật liệu bề mặt gây ra hiện
tượng cháy, nứt tế vi và ứng suất dư bề mặt
1.1.3 Nhu cầu gia công vật liệu có độ cứng cao
Hiện nay, cùng với theo sự phát triển của khoa học công nghệ, ứng dụng trong quốc phòng, an ninh, ngành công nghiệp nặng, đặc biệt là ngành cơ khí Các loại vật liệu có độ cứng cao ngày càng được sử dụng rộng rãi, một trong các loại vật liệu được sử dụng làm khuôn nguội thông dụng nhất
là vật liệu SKD11 nhiệt luyện với độ cứng 58-60 HRC
1.3 Tình hình nghiên cứu về đá mài gián đoạn trên thế giới và trong nước
1.3.1 Nghiên cứu đá mài gián đoạn hay đá mài xẻ rãnh trên thế giới
Theo các bằng sáng chế của tác giả [37] [38] đã nghiên cứu việc gắn các thanh mài lên đĩa mài Các thanh mài có các hình dạng khác nhau như: hình lăng trụ, lục giác, vòng cung, lập phương, và các hình dạng khác được dính kết hoặc bắt vít lên trên bề mặt đá (Hình 1.4)
Hình 1.3 Đá mài gián đoạn với các thanh mài (a) hình lăng trụ (b) hình lục giác[37][38]
Hình 1.4 Một số hình dạng cơ bản của đá mài (a) bàn cờ, so le, chéo, và hình V và (b) so le, chéo,
đối xứng và song song;(c) có khoảng cách cắt chân (d) hình côn[26]
Tác giả J.C Aurich, B Kirsch[23] cũng cho thấy đá mài xẻ rãnh có khả năng giảm nhiệt tốt hơn so với các đá mài thường dưới các điều kiện gia công cụ thể
Trang 6Hình dạng của đá mài xẻ rãnh được các nhà khoa học và các học giả trên thế giới nghiên cứu là các loại đá có gắn các thanh mài lên trên đĩa mài
Hình 1.6 Hình ảnh đá mài xẻ rãnh trên thế giới nghiên cứu[27]
1.3.2 Đá mài xẻ rãnh do Việt Nam đang nghiên cứu
Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các nhà khoa học của Việt Nam cũng đã nghiên cứu để khắc phục các nhược điểm của đá mài truyền thống Có thể nói, đây là bước tiến đáng kể trong việc cải thiện hình dáng của đá mài truyền thống, đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu của các học giả trong nước đã đề cập đến loại đá mài xẻ rãnh và cũng đưa ra được các kết luận về tính ưu việt của loại đá mài này so với đá mài truyền
Hình 1.4 Hình ảnh đá mài xẻ rãnh thực
Kết luận chương 1
1 Nghiên cứu khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm tại Việt Nam là hướng nghiên cứu cần thiết để đánh giá tính ưu việt của loại đá này so với đá ruyền thống Các kết quả nghiên cứu trên thế giới và trong nước những năm gần đây đã khẳng định được khả năng giảm nhiệt cắt và lực cắt của đá xẻ rãnh so với đá truyền thống khi mài
2 Đã có một số nghiên cứu về ảnh hưởng của thông số công nghệ đến lực cắt, nhiệt cắt khi mài bằng đá mài xẻ rãnh [21] [33] [35] Tuy nhiên, các nghiên cứu trên chỉ nghiên cứu đơn mục tiêu trên đá mài xẻ rãnh có các thanh mài gắn trên đĩa mài và đá mài xẻ rãnh thẳng do Việt Nam sản xuất trong quá trình mài phẳng Chưa có công trình nào nghiên cứu ảnh hưởng của các chỉ tiêu riêng biệt, ảnh hưởng tổng hợp của các chỉ tiêu và giải bài toán tối ưu đa mục tiêu trong quá trình mài phẳng bằng đá mài xẻ rãnh
3 Thép SKD11 là loại thép được dùng phổ biến làm khuôn dập nguội Nghiên cứu về khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm với mác thép này sẽ có ý nghĩa về khoa học và thực tiễn phù hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam
Trang 7Chương 2 Cơ sở lý thuyết của quá trình mài phẳng 2.1 Các thông số công nghệ khi mài phẳng
Mài là một quá trình rất phức tạp và kết quả của quá trình phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố sơ đồ dưới đây phân tích sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các đại lượng đầu vào, đại lượng trung gian và đại lượng đầu ra Quan hệ giữa các thông số đầu vào và các thông số đầu ra của quá trình mài được mô
tả hình 2.2 dưới đây
Hình 2.2 Sơ đồ các đại lượng trong quá trình mài phẳng
Kết quả mài phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: máy, chi tiết gia công, đá mài, chế độ công nghệ, Các thông số đầu vào là nguyên nhân gây ra các hiện tượng xảy ra trong quá trình mài như: lực cắt, nhiệt cắt, rung động, mòn đá
2.2 Chất lượng chi tiết gia công
2.2.1 Độ nhám bề mặt chi tiết gia công;
2.2.2 Sai số kích thước chi tiết gia công
- Ảnh hưởng của lực cắt; Ảnh hưởng của nhiệt độ cắt
2.3 Rung động khi mài
Kết luận chương 2
1 Đã xây dựng được sơ đồ mối quan hệ phụ thuộc của các đại lượng trong quá trình mài Từ phân tích các yếu tố thông số công nghệ ảnh hưởng đến lực cắt, nhiệt cắt, rung động và thông số đầu ra là chất lượng chi tiết gia công và năng suất gia công
2 Các thông số đầu vào để đánh giá khả năng cắt của đá mài gồm có: Bước tiến dao dọc (Sd), chiều sâu cắt (t) và số lượng rãnh (Z) với các thông số đầu ra độ nhám, độ phẳng bề mặt chi tiết gia công, sai lệch kích thước, độ song song, năng suất gia công và các chỉ tiêu khác như nhiệt cắt, lực cắt, rung động khi mài phẳng chi tiết SKD11 nhiệt luyện bằng đá mài xẻ rãnh nghiêng trên mặt đá
Chương 3 Các chỉ tiêu và phương pháp đánh giá khả năng cắt của xẻ rãnh khi mài phẳng 3.1 Quá trình nghiên cứu đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh
Để thực hiện mục đích nghiên cứu đã đặt ra:
Trang 8- Đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo tại Việt Nam khi gia công vật liệu
có độ cứng cao, tác giả đánh giá qua chất lượng chi tiết gia công (thông qua chỉ tiêu sai lệch về độ phẳng, độ nhám bề mặt, lực cắt, nhiệt cắt, rung động) và năng suất gia công thông qua việc bóc tách nguyên vật liệu
- Thực hiện quy hoạch với 6 mục tiêu cho quá trình mài phẳng bằng đá mài xẻ rãnh khi mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện theo phương pháp Taguchi sử dụng hàm tổn thất với mục tiêu
cực tiểu hóa hoặc cực đại giá trị đặc trưng và phân tích phương sai (ANOVA), để tìm chế độ cắt tối
ưu cục bộ, tối ưu tổng hợp và tối ưu đa mục tiêu đảm bảo chất lượng chi tiết và năng suất gia công Quá trình nghiên cứu của luận án được thực hiện theo sơ đồ 3.1 như sau:
Hình 3.1 Sơ đồ quá trình thí nghiệm của luận án
3.3 Khái quát về các phương pháp đánh giá [7]
Để đánh giá tính cắt gọt của đá mài thường người ta sử dụng một hay một số chỉ tiêu có ý nghĩa nhất đối với điều kiện gia công đã định, ví dụ như: tỷ lệ giữa lượng bóc vật liệu và lượng mòn của
đá, công suất mài và lực cắt khi mài, độ nhám bề mặt sau khi mài…Đá mài có tính cắt gọt tốt khi có lực cắt nhỏ, nhiệt cắt nhỏ, công suất cắt nhỏ, lượng mòn của đá ít nhưng khả năng bóc tách vật liệu
và chất lượng gia công cao
Trong những năm gần đây việc nghiên cứu tính chất của dụng cụ mài đã đạt được những kết quả nhất định Theo các tài liệu đã được công bố người ta có thể dùng các đại lượng sau để đánh giá khả năng cắt của đá mài
- Chế độ cắt; Các đại lượng vật lý; Các đại lượng chất lượng bề mặt
3.4 Cơ sở đánh giá khả năng cắt của đá mài
Đánh giá khả năng cắt có thể tiến hành trên cơ sở của một số hiện tượng cơ, lý thích hợp được chọn thí dụ như : mật độ lớp hạt mài, độ lớn của lực, sóng và chất lượng bề mặt gia công Tiêu chuẩn được coi là lý tưởng là tiêu chuẩn bao hàm được tất cả các thông số cơ bản của quá trình công nghệ mài, chẳng hạn khả cắt của đá mài là bao hàm của tuổi bền của đá, tốc độ mài, tốc độ chi tiết, tốc độ tiến dao, phương pháp mài và độ cứng vững của hệ thống công nghệ…
Sự đánh giá đó có thể tiến hành bằng cách đo trực tiếp hoặc bằng sự so sánh với các thông số, ví
dụ như tỷ lệ mài (tỷ lệ giữa thể tích vật liệu bóc được với thể tích đá mài tiêu hao) các thông số về
Trang 9hiệu quả quá trình mài như hệ số mài, năng lượng cần thiết để bóc đi một đơn vị khối lượng vật liệu, độ mòn và tuổi bền của đá, hiệu suất mài
3.5 Các chỉ tiêu đánh giá khả năng cắt của đá
Chỉ tiêu tỷ lệ mài; Năng suất mài; Thể tích vật liệu được bóc trên một đơn vị công suất; Khả năng cắt khi mài; Đánh giá bằng năng lượng tiêu hao riêng của đá; Đánh giá bằng đặc tính cắt của đá
3.6 Đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo thử nghiệm tại Việt Nam
Từ các phân tích ở trên và mục tiêu của luận án tác giả đưa ra các bài toán tối ưu cục bộ sau:
- Bài toán về cực tiểu hóa sai lệch độ phẳng bề mặt gia công
- Bài toán về cực tiểu hóa độ nhám
- Bài toán về cực tiểu hóa nhiệt phát sinh trong quá trình mài
- Bài toán về cực tiểu hóa lực cắt trong quá trình mài
- Bài toán về cực tiêu hóa rung động
- Bài toán về cực đại năng suất mài
- Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng tổng hợp của các thông số đến khả năng cắt của đá mài gián đoạn
- Đánh giá tối ưu đa mục tiêu
Kết luận chương 3
Trong chương này, tác giả đã phân tích các chỉ tiêu và phương pháp đánh giá khả năng cắt của
đá mài của các nhà nghiên cứu khoa học, tác giả thấy rằng mỗi chỉ tiêu có mặt mạnh, mặt yếu và phạm vi ứng dụng khác nhau Có tác giả đánh giá đặc tính cắt của đá mài theo chỉ tiêu lực cắt, chỉ tiêu nhiệt cắt, theo chỉ tiêu mòn của đá Trong điều kiện hiện nay, tại Việt Nam để đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm tại Việt Nam, tác giả đánh giá khả năng cắt theo hai tiêu chí là chất lượng chi tiết gia công thông qua sai lệch độ phẳng, độ nhám bề mặt, lực cắt, nhiệt cắt và rung động và năng suất gia công thông qua việc bóc tách nguyên vật liệu
Chương 4 Thực nghiệm xác định ảnh hưởng của một số yếu tố đến năng suất và chất lượng bề
mặt chi tiết gia công 4.1 Mục đích thực nghiệm
Mục đích nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá khả năng cắt của đá mài gián đoạn chế tạo tại Việt nam khi mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện, quá trình thực nghiệm được tiến hành như sau:
- Thực nghiệm ảnh hưởng các thông số công nghệ (sd, t) và thông số kết cấu đá (Z) đến chỉ tiêu riêng biệt trong quá trình mài: Lực cắt, nhiệt cắt, rung động, sai lệch độ phẳng, độ nhám bề mặt và năng suất gia công
- Từ các chỉ tiêu riêng biệt tác giả thực nghiệm chỉ tiêu tổng hợp để tìm ra bộ thông số tối ưu cục bộ để đánh giá lượng chi tiết gia công
- Từ các bộ thông số tối ưu cục bộ về độ nhám bề mặt, năng suất gia công tác giả thực nghiệm tối ưu hóa đa mục tiêu để tìm ra bộ tối ưu đa mục tiêu đáp ứng được yêu cầu về chất lượng bề mặt chi tiết gia công và năng suất gia công
4.2 Thiết kế ma trận trực giao
Việc lựa chọn ma trận được chỉ dẫn trong bảng thiết kế Taguchi (Ma trận trực giao) (bảng 4.1)
Trang 10ví dụ khảo sát, nếu một quá trình có 4 thông số với 3 mức, ma trận L9 cần được lựa chọn theo
ma trận chỉ dẫn Như có thể thấy dưới đây, ma trận L9 có các cột cho 4 thông số (P1 - P4)
4.3 Phân tích số liệu thực nghiệm[11]
Thí nghiệm có giá trị tỷ số S/N cao nhất sẽ cho ra kết quả tối ưu ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu nhất
Tỷ số S/N dùng để xác định mức của đầu ra tối ưu Tỷ số S/N của các kết quả đầu ra được tính như
S
1 2
11log10/ (4.5)
4.3.1 Phân tích phương sai
Để thực hiện phân tích phương sai (ANOVA) cần xác định một số các thông số, từ thiết kế thực
nghiệm đã được tiến hành theo phương pháp Taguchi ở trên và gồm có:
Tổng các sai lệch bình phương cho toàn bộ mẫu:
j
x x SS
1 1
2 (4.6)
Tổng các sai lệch bình phương toàn bộ mẫu : SST SSB SSW (4.9)
Tổng các sai lệch bình phương giữa các nhóm:
Trang 11k
j
j ij
n - Tổng số thí nghiệm; k - Số các thông số nghiên cứu
4.4 Thiết kế thực nghiệm theo phương pháp Taguchi mờ
Ngoài các bước khi thực nghiệm theo phương pháp Taguchi, phân tích quan hệ Taguchi mờ có
thêm một số nội dung liên quan đến phân tích quan hệ mờ, được tổng hợp như sau:
Bước 1: Xây dựng CSDL thực nghiệm dưới dạng mảng trực giao;
Bước 2: Phân tích quan hệ mờ (Grey Relational Analysis – GRA);
Bước 3: Tối ưu hóa bằng phương pháp Taguchi dựa trên quan hệ mờ;
Bước 4: Kiểm chứng kết quả tính bằng thực nghiệm
4.5 Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng các thông số S d ,t, Z đến sai lệch độ phẳng, độ nhám, lực
cắt, nhiệt cắt, rung động và bóc tách vật liệu gia công
Luận án tiến hành 06 thực nghiệm, chia làm 4 giai đoạn:
- Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng các thông số công nghệ (Sd, t) và thông số hình học đá( Z)
đến chỉ tiêu riêng biệt: sai lệch độ phẳng; độ nhám; lực cắt; nhiệt độ cắt; rung động và năng suất gia
công
- Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng các thông số công nghệ (Sd, t) và thông số hình học đá( Z)
đến chỉ tiêu tổng hợp chất lượng chi tiết gia công
- Thực nghiệm kiểm chứng chất lượng chi tiết gia công qua chỉ tiêu: Độ nhám, sai lệch độ
phẳng, sai lệch kích thước chiều cao, sai lệch độ song song
- Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng các thông số công nghệ (Sd, t) và thông số hình học đá( Z)
đến tối ưu đa mục tiêu
4.5.4 Lựa chọn chế độ công nghệ
Các thông số thông số công nghệ gồm chiều sâu cắt, lượng chạy dao dọc và số rãnh của đá
được lựa chọn phụ thuộc vào thiết bị, dụng cụ, vật liệu gia công được khảo sát tại một số công ty cơ
khí, tác giả tiến hành xây dựng bộ thông số thí nghiệm như sau:
Đối với trường hợp Cực tiểu hóa trong quá
trình mài, cần phải tính toán tỷ lệ tín hiệu nhiễu S/N theo công thức (4.4)
Đối với trường hợp Cực đại hóa trong quá
trình mài, cần phải tính toán tỷ lệ tín hiệu nhiễu S/N theo công thức (4.5)
Bảng 4.6 Ma trận thực nghiệm theo phương pháp Taguchi