Nghiên cứu lựa chọn chế độ cắt hợp lý khi mài tròn thép hợp kim đã nhiệt luyện nhằm phục vụ cho chế tạo khuôn

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu lựa chọn chế độ cắt hợp lý mài tròn thép hợp kim nhiệt luyện nhằm phục vụ cho chế tạo khn HỒNG TRỌNG NGHĨA Nghia.ht211072m@ sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật khí Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên Trường: Cơ khí HÀ NỘI, 5/2023 Chữ ký GVHD HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập, nhận nhiều giúp đỡ, bảo thầy cô giáo giảng dạy, hướng dẫn, giúp tơi hồn thành tốt chương trình học cao học hoàn thiện luận văn Trước hết xin chân thành cảm ơn với thầy giáo giảng viên Trường Cơ khí - Đại học Bách Khoa Hà Nội giảng dạy, giúp đỡ, bảo tận tình, giúp tơi có nhiều kiến thức bổ ích, nâng cao trình độ, lực chuyên môn để đáp ứng vào công việc Tôi xin cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS TS Bùi Ngọc Tuyên, NCM Gia công vật liệu đụng cụ cắt gọt - Giảng viên Trường Cơ khí - Đại học Bách Khoa Hà Nội, định hướng đề tài, hướng dẫn tận tình tơi việc tiếp cận khai thác tài liệu tham khảo bảo q trình tơi làm luận văn Cuối tơi muốn bày tỏ lịng cảm ơn Lãnh đạo Chỉ huy Cơng ty TNHHMTV Cơ khí xác 29 - Tổng Cục CNQP đơn vị nơi công tác, bạn đồng nghiệp tạo điều kiện, ủng hộ động viên tơi suốt q trình học tập làm luận văn Do kinh nghiệm thân cịn nhiều hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu xót Tơi mong nhận ý kến nhận xét, góp ý q thầy bạn Tơi xin chân thành cảm ơn! Tác giả Hồng Trọng Nghĩa HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, Luận văn thạc sỹ: ‘‘Nghiên cứu lựa chọn chế độ cắt hợp lý mài tròn thép hợp kim đã nhiệt luyện nhằm phục vụ cho chế tạo khuôn.’’ công trình nghiên cứu cá nhân tơi, khơng chép Trừ phần tham khảo nêu rõ Luận văn Tôi xin chịu trách nhiệm cơng trình nghiên cứu mình! Hà Nội, ngày tháng……năm 2022 Người cam đoan Hoàng Trọng Nghĩa HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - PHỤ LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN PHỤ LỤC PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan mài tròn 1.1.1 Phương pháp mài trịn ngồi 12 1.1.2 Q trình cắt gọt mài 16 1.1.3 Hình học, động học q trình mài trịn ngồi 20 1.1.4 Động lực học q trình mài trịn ngồi 23 1.1.4.1 Cơng suất mài 23 1.1.4.2 Năng lượng mài riêng 23 1.1.4.3 Lực mài 24 1.1.5 Đá mài 25 1.1.5.1 Vật liệu hạt mài 25 1.1.5.2 Chất kết dính 27 1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 28 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 28 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 30 KẾT LUẬN CHƯƠNG 31 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ THỰC NGHIỆM 32 2.1 Mục tiêu thí nghiệm 32 2.2 Phương pháp Taguchi phân tích xám 34 2.2.1 Phương pháp Taguchi 34 2.2.2 Phân tích xám 36 2.3 Trang thiết bị, vật liệu thí nghiệm 37 HV: Hồng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - 2.3.1 Máy mài tròn CNC 37 2.3.2 Đá mài 44 2.3.3 Máy đo độ cứng vật liệu phôi trước gia công 45 2.3.4 Dụng cụ đo đọ nhám bề mặt 48 2.3.5 Pan me đo đường kính 50 2.3.6 Chi tiết thực nghiệm 51 2.4 Thiết kế thực nghiệm 54 2.4.1 Xác định yếu tố tác động, tiêu chí đánh giá chất lượng 54 2.4.2 Xác định yếu tố nhiễu 54 2.4.3 Yếu tố cần tối ưu hóa yếu tố điều khiển 54 2.4.4 Lựa chọn bảng trực giao, thiết kế ma trận thí nghiệm 54 2.5 Mơ tả thực nghiệm 57 KẾT LUẬN CHƯƠNG 58 CHƯƠNG 3: TỐI ƯU HĨA THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ 59 3.1 Tối ưu hóa thông số công nghệ theo tiêu chất lượng bề mặt 59 3.1 Tối ưu hóa thơng số cơng nghệ theo tiêu độ xác kích thước 63 3.3 Tối ưu hóa đa mục tiêu 67 3.4 Ứng dụng kết tối ưu vào sản xuất thực tiễn 69 KẾT LUẬN CHƯƠNG 70 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 71 HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ mài trịn ngồi tiến dao dọc………………………………… Hình 1.2 Sơ đồ mài trịn ngồi tiến dao ngang……………………………… Hình 1.3 Sự phụ thuộc góc cắt thực tế …………………………… Hình 1.4 Hình dạng đường cắt đá mài………………………………… Hình 1.5 Mơ tả biên dạng trung bình cạnh cắt……………………… Hình 1.6 Vùng biến dạng đàn hồi biến dạng dẻo mài………………… Hình 1.7 Các thơng số hình học q trình mài trịn ngồi…………………… Hình 1.8 Động học q trình mài trịn ngồi………………………………… Hình 1.9 Động lực học q trình mài trịn ngồi…………….……………… Hình 1.10 Hình dạng số vật liệu hạt mài…………………………… Hình 2.1 Sơ đồ mơ hình thí nghiệm………………………………………… Hình 2.2 Máy mài Supertec CNC Universal Grinder…………………………… Hình 2.3: Các thành phần máy mài G32P/38P-50/100CNC………… Hình 2.4: Sơ đồ chuyển vị tâm………………………………………… Hình 2.5: a, Thơng số bao bì b, Thơng số đá mài………………… Hình 2.6: Máy đo độ cứng 206EX…………………………………………… Hình 2.7: Bề mặt chuẩn làm mẫu so sánh…………………………………… Hình 2.8: Máy đo độ nhám HOMMEL-TESTER T1000…………………… Hình 2.9: Mitutoyo kiểu thước Panme phổ biến nhất…………………… Hình 2.10: Các dạng trục phổ biến………………………………………… Hình 2.11: Mơ hình tổng lắp………………………………………………… Hình 2.12: Cụm đẩy sản phẩm …………………… ……………………… Hình 2.13: Chi tiết gia cơng ………………………………………………… Hình 2.14: Thực nghiệm mài mẫu máy mài CNC SUPERTECH……… Hình 3.1: Biểu đồ ảnh hưởng n, f, t đến Ra…………………… Hình 3.2: Các ảnh hưởng n, f, t đến ΔD………………………… Hình 3.3 Biểu đồ tác dụng n, f, t đến cấp độ…………………… 13 13 17 18 19 19 21 21 23 25 32 38 39 42 44 45 47 48 49 52 52 53 53 56 61 66 69 HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Các thành phần máy mài SUPERTECH……………… 40 Bảng 2.2: Các thành phần hóa học thép X12M……… …………… 51 Bảng 2.3: Bảng trực giao L9………………………………………………… 55 Bảng 2.4: Giá trị biến đầu vào thực nghiệm……………………… 55 Bảng 2.5: Chế độ cắt áp dụng thực nghiệm…………………………… 57 Bảng 3.1: Bảng giá trị đo độ nhám bề mặt mẫu………………………… 59 Bảng 3.2: Bảng số liệu độ nhám bề mặt tỷ số S/N độ nhám bề mặt 61 Bảng 3.3: Giá trị S/N trung bình mức ảnh hưởng n, f, t đến Ra 62 Bảng 3.4: Mức ảnh hưởng chế độ cắt đến Ra………………………… 62 Bảng 3.5: Bảng giá trị sai lệch đường kính mẫu……………………… 63 Bảng 3.6: Bảng số liệu sai lệch ΔD tỷ số S/N sai lệch ΔD ………… 65 Bảng 3.7: Giá trị S/N trung bình mức ảnh hưởng n, f, t đến ΔD 66 Bảng 3.8: Mức ảnh hưởng chế độ cắt đến ΔD………………………… 67 Bảng 3.9: Kết phân tích quan hệ xám………………………………… 68 Bảng 3.10: Kết thực nghiệm với thông số công nghệ tối ưu……… 70 HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải nội dung Đơn vị vc ns nw ds dw Sd T Tốc độ cắt Tốc độ quay đá mài Tốc độ quay chi tiết Đường kính đá mài Đường kính chi tiết Lượng chạy dao dọc Chiều sâu cắt Bán kính đỉnh hạt mài m/s v/p v/p mm mm m/p mm mm  mm mm  x Ls Ls,kin Si lc lk Ft (Pz) Fn(Py) Fa(Px) Ra Rz Góc cắt Khoảng cách lưỡi cắt tĩnh Khoảng cách lưỡi cắt động học Lưỡi cắt thứ i Độ dài cung tiếp xúc Độ dài đường cắt Lực cắt tiếp tuyến Lực cắt pháp tuyến Lực cắt dọc trục Sai lệch profil trung bình cộng Chiều cao nhấp nhơ mm mm N N N µm µm HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày nay, gia cơng đạt độ xác cao q trình cơng nghệ phổ biến xu phát triển tất yếu kỹ thuật gia cơng khí Tìm hiểu quy luật phân bố ảnh hưởng thông số công nghệ đến suất chất lượng gia công phương pháp để điều khiển q trình cơng nghệ Mặt khác, ứng dụng kỹ thuật điều khiển số (NC) xu hướng phát triển mạnh mẽ công nghiệp từ thiết bị đến qui trình cơng nghệ với ưu độ xác khả linh hoạt Tính linh hoạt thiết bị hệ thống cơng nghệ tỷ lệ thuận với chi phí giá thành, sử dụng hiệu thiết bị điều kiện cần thiết với q trình cơng nghệ Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, độ xác q trình gia cơng đóng vai trò to lớn nhiều khâu sản xuất, đặc biệt khn có u cầu lắp ghép có độ xác cao … Trong đó, thép hợp kim vật liệu thường xuyên sử dụng dùng để chế tạo chi tiết máy quan trọng khuôn như: trụ dẫn hướng, trụ đẩy phơi, trụ tạo hình, vv… Do việc nghiên cứu q trình mài trịn CNC thép hợp kim nhiệt luyện nhằm phục vụ cho chế tạo khuôn với việc lựa chọn thông số chế độ cắt (tốc độ quay chi tiết, tốc độ chạy dao dọc, chiều sâu cắt) hợp lý để nâng cao chất lượng bề mặt, độ xác gia cơng sản phẩm việc cần thiết Kỹ thuật gia công khí máy điều khiển số (CNC) nghiên cứu, ứng dụng phát triển lớn mạnh Việt Nam nước giới Ngành cơng nghệ gia cơng, chế tạo thiết bị có bước phát triển vượt bậc với máy CNC có khả gia cơng đạt độ xác cao đáp ứng nhu cầu gia tăng độ xác Với hệ thống công nghệ định, suất hay chất lượng bề mặt phụ thuộc chủ yếu vào chế độ cắt cài đặt Vì điều khiển thông số chế độ cắt phương pháp hiệu để kiểm sốt chất lượng gia cơng nâng cao hiệu sử dụng thiết bị Do cài đặt chế độ cắt hợp lý hay tối ưu điều kiện cần cho trình gia cơng khí HV: Hồng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - Bộ Tốc độ quay chi tiết Bước tiến dao Chiều sâu mài t liệu nct (vg/phút) f (mm/phút) (mm) 23 200 40 0.005 24 200 40 0.005 25 200 50 0.025 200 50 0.025 200 50 0.025 TT 26 27 Kết luận chương: Trong chương học viên trình bày mục tiêu thực nghiệm, phương pháp thiết kế thực nghiệm xử lý sử dụng để thực đề tài Các trang thiết bị điều kiện thí nghiệm như: máy mài, đá mài, dụng cụ đo độ cứng, dụng cụ đo độ nhám dụng cụ đo kích thước trang thiết bị phổ biến ngành gia cơng khí Việc áp dụng ma trận trực giao Taguchi L9 với biến đầu vào tốc độ phôi (n), bước tiến dao (f), chiều sâu cắt (t) tiêu đầu độ nhám (Ra) độ lệch đường kính (ΔD) lựa chọn 59 HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - CHƯƠNG TỐI ƯU HĨA THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ 3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt  Mục đích: Nghiên cứu ảnh hưởng thông số chế độ cắt (n, f, t) đến độ nhám bề mặt mẫu mài (Ra) Thí nghiệm thực theo thiết kế L9 Taguchi Ba biến đầu vào tốc độ phôi (n), bước tiến dao (f), chiều sâu cắt (t) chọn Mỗi biến có mức lựa chọn bảng 3.1 Tốc độ quay đá mài không thay đổi 1735 vịng/phút Q trình thí nghiệm tiến hành điều kiện dung dịch cắt gọt xối rửa Phần hình trụ phần thử nghiệm (Φ8x150) mài với thông số công nghệ khác Theo mảng trực giao L9, có lần chạy thí nghiệm với liệu đầu vào trình bày Bảng 3.1 Để đảm bảo độ xác, liệu gia cơng mẫu Như vậy, có 27 mẫu kiểm tra có kết đo độ nhám mẫu ghi lại theo bảng sau: Bảng 3.1: Bảng giá trị đo độ nhám bề mặt mẫu TT (1) Bộ thí nghiệm (2) Tốc độ phôi Bước tiến dao nct f (vg/phút) (mm/phút) Chiều sâu cắt t (mm) Độ nhám chi tiết mẫu đo được sau gia công Ra (μm) (3) (4) (5) (6) 100 30 0.005 0,215 100 30 0.005 0,217 100 30 0.005 0,215 100 40 0.025 0,329 100 40 0.025 0,331 100 40 0.025 0,328 60 HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - TT Bộ thí nghiệm Tốc độ phơi Bước tiến dao nct f (vg/phút) (mm/phút) Chiều sâu cắt t (mm) Độ nhám chi tiết mẫu đo được sau gia công Ra (μm) 100 50 0.045 0,633 100 50 0.045 0,628 100 50 0.045 0,632 10 150 30 0.025 0,335 150 30 0.025 0,341 12 150 30 0.025 0,345 13 150 40 0.045 0,629 150 40 0.045 0,631 15 150 40 0.045 0,632 16 150 50 0.005 0,155 150 50 0.005 0,149 18 150 50 0.005 0,149 19 200 30 0.045 0,587 200 30 0.045 0,590 21 200 30 0.045 0,595 22 200 40 0.005 0,129 200 40 0.005 0,131 24 200 40 0.005 0,143 25 200 50 0.025 0,255 200 50 0.025 0,247 200 50 0.025 0,236 11 14 17 20 23 26 27 61 HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - Giá trị trung bình ba phép đo độ nhám (Ra) cho lần chạy thử nằm cột bảng 3.2 Các tỷ số S/NRA cho Ra định phương trình 2.1 2.2 trình bày cột bảng 3.2: Bảng 3.2: Bảng số liệu độ nhám bề mặt tỷ số S/N độ nhám bề mặt N0 n f t Ra (rpm) (mm/min) (mm) (μm) S/NRa (1) (2) (3) (4) (5) (6) 100 30 0.005 0.216 13.3109 100 40 0.025 0.329 9.6561 100 50 0.045 0.631 3.9994 150 30 0.025 0.340 9.3704 150 40 0.045 0.630 4.0132 150 50 0.005 0.151 16.4205 200 30 0.045 0.590 4.5830 200 40 0.005 0.134 17.4579 200 50 0.025 0.246 12.1813 Ảnh hưởng tốc độ phơi (n), bước tiến dao (f), chiều sâu cắt (t) đến độ nhám bề mặt (Ra) thể Hình 3.1 Hình 3.1: Biểu đồ ảnh hưởng n, f, t đến Ra 62 HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - Giá trị S/N trung bình mức ảnh hưởng trình bày Bảng 3.3 Khi S/N lớn hơn, có nghĩa Ra nhỏ Sử dụng phương trình (2.32.6) xác định ảnh hưởng tham số trình đến độ nhám bề mặt Bảng 3.3 Chiều sâu cắt (t) có tác động lớn (93,3%) Tốc độ cắt (n) bước tiến dao (f) ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt Mức độ ảnh hưởng chúng 4,16% 2,37% Ảnh hưởng nhiễu không đáng kể (0,17%) Bảng 3.4 Bảng 3.3: Giá trị S/N trung bình mức ảnh hưởng n, f, t đến Ra S/N Level n f t 8.989 9.088 17.702* 9.935 10.376 15.730 11.407* 10.867* 10.403 Bảng 3.4: Mức độ ảnh hưởng yếu tố chế độ cắt đến Ra N0 Tham số Mức độ ảnh hưởng, % Tốc độ quay phôi (n) 4.16 Bước tiến dao (f) 2.37 Chiều sâu cắt (t) 93.3 Nhiễu 0.17 63 HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - Phân tích mức độ ảnh hưởng yếu tố phương pháp Taguchi (Hình 3.1) cho thấy thơng số q trình tối ưu để độ nhám nhỏ (n3f3t1) Điều có nghĩa tham số tối ưu cho độ nhám nhỏ là: + Tốc độ phơi (n): 200 vịng/phút + Bước tiến dao (f): 50 mm/phút + Chiều sâu cắt 0,005 mm 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng thông số chế độ cắt đến độ xác kích thước đường kính mẫu  Mục đích: Nghiên cứu ảnh hưởng thông số chế độ cắt (n, f, t) đến độ sai lệch đường kính (ΔD) Thí nghiệm thực theo thiết kế L9 Taguchi, tương tự thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng đến độ nhám Ba biến đầu vào tốc độ phôi (n), bước tiến dao (f), chiều sâu cắt (t) chọn Mỗi biến có mức lựa chọn bảng 3.5 Tốc độ quay đá mài khơng thay đổi 1735 vịng/phút Q trình thí nghiệm tiến hành điều kiện dung dịch cắt gọt xối rửa Phần hình trụ mẫu thử nghiệm (Φ8x150) mài với thông số công nghệ khác Theo mảng trực giao L9, có lần chạy thí nghiệm với liệu đầu vào trình bày Bảng 3.5 Tuy nhiên, để đảm bảo độ xác, lần chạy thử gia cơng mẫu Như vậy, có 27 mẫu kiểm tra kết đo độ sai lệch đường kính ΔD mẫu ghi lại theo bảng sau: 64 HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - Bảng 3.5: Bảng giá trị sai lệch đường kính mẫu Tốc độ phơi TT nct (vg/phút) Bước tiến Chiều Đường kính Đường kính Độ sai lêch dao sâu cắt phơi trước chi tiết thiết đường kính f t mài tinh kế ΔD (mm/phút) (mm) (mm) (mm) (μm) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (8) 100 30 0.005 Φ8,01 8-0,012 2 100 30 0.005 Φ8,01 8-0,012 3 100 30 0.005 Φ8,01 8-0,012 100 40 0.025 Φ8,05 8-0,012 100 40 0.025 Φ8,05 8-0,012 100 40 0.025 Φ8,05 8-0,012 100 50 0.045 Φ8,09 8-0,012 8 100 50 0.045 Φ8,09 8-0,012 100 50 0.045 Φ8,09 8-0,012 10 150 30 0.025 Φ8,05 8-0,012 11 150 30 0.025 Φ8,05 8-0,012 12 150 30 0.025 Φ8,05 8-0,012 13 150 40 0.045 Φ8,09 8-0,012 14 150 40 0.045 Φ8,09 8-0,012 15 150 40 0.045 Φ8,09 8-0,012 16 150 50 0.005 Φ8,01 8-0,012 17 150 50 0.005 Φ8,01 8-0,012 18 150 50 0.005 Φ8,01 8-0,012 19 200 30 0.045 Φ8,09 8-0,012 20 200 30 0.045 Φ8,09 8-0,012 21 200 30 0.045 Φ8,09 8-0,012 22 200 40 0.005 Φ8,01 8-0,012 23 200 40 0.005 Φ8,01 8-0,012 24 200 40 0.005 Φ8,01 8-0,012 65 HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - Tốc độ phôi TT nct (vg/phút) Bước tiến Chiều Đường kính Đường kính Độ sai lêch dao sâu cắt phôi trước chi tiết thiết đường kính f t mài tinh kế ΔD (mm/phút) (mm) (mm) (mm) (μm) 25 200 50 0.025 Φ8,05 8-0,012 26 200 50 0.025 Φ8,05 8-0,012 27 200 50 0.025 Φ8,05 8-0,012 Giá trị trung bình ba phép đo độ lệch đường kính (ΔD) cho lần chạy thử nằm cột cột bảng 3.6 Các tỷ số S/NΔD cho ΔD xác định phương trình 2.2 trình bày bảng 3.6: Bảng 3.6: Bảng số liệu sai lệch đường kính tỷ số S/N sai lệch đường kính ΔD n f t (rpm) (mm/min) (mm) (μm) (1) (2) (3) (4) (5) (6) 100 30 0.005 5.5 -14.8073 100 40 0.025 6.3 -15.9868 100 50 0.045 14 -22.9226 150 30 0.025 6.7 -16.5215 150 40 0.045 9.3 -19.3697 150 50 0.005 -12.0412 200 30 0.045 9.3 -19.3697 200 40 0.005 3.5 -10.8814 200 50 0.025 -15.5630 N0 S/NΔD 66 HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - Các ảnh hưởng tốc độ phơi (n), bước tiến dao (f), chiều sâu cắt (t) đến độ sai lệch đường kính (ΔD) thể Hình 3.2 Hình 3.2: Các ảnh hưởng n, f, t đến ΔD ` Giá trị S/N trung bình mức ảnh hưởng trình bày Bảng 3.7 Khi tỷ số S/N lớn hơn, có nghĩa ΔD nhỏ Sử dụng phương trình (2.32.6), ta xác định ảnh hưởng tham số quy trình đến độ lệch đường kính Bảng 3.8 Bảng 3.7: Giá trị S/N trung bình mức ảnh hưởng n, f, t đến ΔD S/N Level n f t -17.906 -16.899 -12.577* -15.977 -15.413* -16.024 -15.271* -16.842 -20.554 67 HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - Bảng 3.8: Mức ảnh hưởng chế độ cắt đến ΔD N0 Tham số Mức độ ảnh hưởng, % Tốc độ quay phôi (n) 9.87 Bước tiến dao (f) 3.77 Chiều sâu cắt (t) 84.95 Nhiễu 1.41 Quy tắc ảnh hưởng thơng số quy trình đến độ lệch đường kính giống độ nhám bề mặt Chiều sâu cắt (t) ảnh hưởng lớn (84,95 %) Mức độ ảnh hưởng tốc độ chạy dao (f) chiều sâu cắt (t) 9,87 % 3,77 % Ảnh hưởng nhiễu 1,41 % Phân tích mức độ ảnh hưởng yếu tố phương pháp Taguchi (Hình 2.2) cho thấy thơng số q trình tối ưu để độ lệch đường kính (ΔD) nhỏ (n3f2t1) Điều có nghĩa tham số tối ưu cho độ lệch đường kính nhỏ là: + Tốc độ phơi (n): 200 vòng/phút + Bước tiến dao (f): 40 mm/phút + Chiều sâu cắt 0,005 mm 3.3 Tối ưu hóa đa mục tiêu Mục đích: Xác định thơng số chế độ cắt (n, f, t) tối ưu để đạt đồng thời hai tiêu độ nhám bề mặt độ xác đường kính gia cơng Tất đặc điểm hiệu suất cá nhân thể tiêu chí nhất, chẳng hạn cấp độ xám Vì vậy, cấp độ coi tiêu chí chung cho độ nhám bề mặt độ xác kích thước Do đó, chuyển toán tối ưu đa mục tiêu toán tối ưu đơn mục tiêu Giải toán phương 68 HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - pháp Taguchi với lựa chọn “càng lớn tốt” ta có tỷ số S/N cho lần chạy Các bước thực hiện: Dữ liệu hai hàm mục tiêu Ra ΔD chuẩn hóa cách sử dụng phương trình (8) Số liệu chuẩn hóa ghi vào cột cột bảng 3.9 Trình tự sai lệch trình tự tham chiếu trình tự so sánh tính theo cơng thức (2.10) Kết hiển thị cột cột Các hệ số xám cho thử nghiệm xác định cách sử dụng công thức (2.11, 2.12, 2.13) chúng hiển thị cột 5, cột Cấp độ quan hệ xám cho lần chạy tính cơng thức (2.14, 2.15) Các cấp độ hiển thị cột cuối Bảng 3.9: Kết phân tích quan hệ xám Chuẩn hóa Trình tự sai lệch Hệ số quan hệ xám Độ nhám Ra Độ lệch đường kính (ΔD) Cấp độ (grade) 0.1905 0.7519 0.7241 0.738 0.3924 0.2667 0.5603 0.6521 0.6062 1 0.3333 0.3333 0.3333 0.5855 0.6952 0.4145 0.3048 0.5467 0.6213 0.584 0.002 0.4476 0.998 0.5524 0.3338 0.4751 0.4045 0.9658 0.9048 0.0342 0.0952 0.9360 0.84 0.888 0.0825 0.6952 0.9175 0.3048 0.3527 0.6213 0.487 1 0 1 0.7746 0.7619 0.2254 0.2381 0.6893 0.6774 0.6834 Độ nhám Ra Độ lệch đường kính (ΔD) Độ nhám Ra Độ lệch đường kính (ΔD) 0.835 0.8095 0.165 0.6076 0.7333 TT 69 HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - Kết thực hiện: Các ảnh hưởng tốc độ phơi (n), bước tiến (f), chiều sâu cắt (t) đến cấp độ xám thể Hình 3.3 Từ đó, thông số tối ưu cho cấp độ cao xác định n3f1t1 Vì vậy, với tốc độ phơi 200 vòng/phút, tốc độ tiến dao 30 mm/phút chiều sâu cắt 0,005 mm, đạt đồng thời tiêu độ nhám độ xác kích thước Hình 3.3 Đồ thị ảnh hưởng n, f, t đến tỷ số S/N cấp độ xám 3.4 Ứng dụng kết tối ưu vào sản xuất thực tiễn Từ sở nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm tiến hành gia công với mẫu thử nghiệm (Φ8x150) mài với ba biến đầu vào tốc độ phôi (n), bước tiến dao (f), chiều sâu cắt (t) chọn tham số tối ưu Tốc độ quay đá mài khơng thay đổi 1735 vịng/phút Q trình thí nghiệm tiến hành điều kiện dung dịch cắt gọt xối rửa Sau tiến hành thí nghiệm kiểm tra kết đo theo thông số tối ưu độ nhám bề mặt Ra độ sai lệch kích thước ΔD ta bảng số liệu sau: 70 HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - Bảng 3.10: Kết thực nghiệm với thông số công nghệ tối ưu Tốc độ quay TT chi tiết nct (vg/ph) Bước Chiều Đường tiến đá sâu mài kính phơi Sd t trước (mm/ph) (mm) mài tinh Đường Độ kính phơi Đường kính chi tiết nhám y/c sau gia sau mài tinh chi tiết công (mm) Ra (mm) (μm) Độ sai lệch đường kính ΔD (μm) Thời gian thực T (s) 200 30 0.005 Φ8,01 8-0,012 7,995…7,997 0,129 233 200 30 0.005 Φ8,01 8-0,012 7,995…7,998 0,131 233 200 30 0.005 Φ8,01 8-0,012 7,994…7,997 0,132 233 Từ bảng 3.10 ta thấy thông số tối ưu đưa vào gia công thực tế, đáp ứng tốt yêu cầu độ sai lệch đường kính gia cơng độ nhám bề mặt mục tiêu mà luận văn đề Kết luận chương: Trong trình gia cơng khí nói chung , q trình mài trịn ngồi nói riêng vấn đề xác định ảnh hưởng tối ưu hóa thơng số cơng nghệ giúp đem lại nhiều lợi ích như: Rút ngắn thời gian chuẩn bị, thời gian gia công, nâng cao hiệu suất, chất lượng bề mặt, độ xác gia cơng Do vậy, giúp đem lại hiệu kinh tế cao Trong nghiên cứu này, việc sử dụng phương pháp Taguchi nghiên cứu thực nghiệm kết hợp với phân tích phương sai ANOVA, việc phân tích đánh giá kết thực nghiệm đảm bảo xác định xác mức độ ảnh hưởng thông số chế độ cắt (các yếu tố điều khiển được) đến độ nhám bề mặt Ra độ sai lệch đường kính ΔD Kết thực nghiệm sở để điều khiển tối ưu hóa đa mục tiêu q trình gia công nhằm đem lại hiệu thiết thực mà nhà cơng nghệ hướng tới 71 HV: Hồng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO KẾT LUẬN CHUNG Luận văn làm sáng tỏ thêm sở lý thuyết thực tiễn vấn lựa chọn chế độ cắt hợp lý mài tròn CNC thép hợp kim nhiệt luyện nhằm phục vụ cho chế tạo khuôn, đặc biệt áp dụng cho vật liệu X12M, loại thép ứng dụng vô rộng rãi ngành khí khn mẫu Với mục tiêu khảo sát yếu tố ảnh hưởng tốc độ phơi (n), bước tiến dao (f), chiều sâu cắt (t) đến độ nhám bề mặt Ra độ sai lệch đường kính ΔD Áp dụng vào trình mài trụ CNC thép hợp kim nhiệt luyện Phương pháp Taguchi kết hợp với tiến hành lập bảng trực giao theo phương pháp Taguchi, sử dụng phương pháp phân tích phương sai ANOVA phân tích quan hệ xám áp dụng hiệu triệt để nghiên cứu Ảnh hưởng ba tham số quy trình (tốc độ phơi, bước tiến dao, chiều sâu cắt) độ nhám bề mặt tương tự ảnh hưởng chúng độ xác gia công Ảnh hưởng chiều sâu cắt đến độ nhám độ xác gia cơng lớn Trong đó, ảnh hưởng tốc độ phơi bước tiến dao đến độ nhám độ xác gia cơng nhỏ Trong đó, ảnh hưởng tốc độ phôi lớn chút so với ảnh hưởng bước tiến dao Các tham số tối ưu đơn mục tiêu miền thử nghiệm tìm thấy Các kết nghiên cứu giúp người vận hành máy lựa chọn thông số gia công phù hợp với mục tiêu mong muốn Kết nghiên cứu đề tài khuyến cáo sử dụng chế độ cắt hợp lý trường hợp này, làm sở để nghiên cứu tối ưu hố chế độ gia cơng cắt gọt loại vật liệu khác loại dấ mài khác để sản xuất khí chế tạo nói chung đồng thời triển khai ứng dụng kết nghiên cứu vào thực tế sản xuất chi tiết dạng ty đẩy, trụ đẩy sản xuất khuôn HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Đề tài thực vật liệu gia công phương pháp mài xác định Do tính ứng dụng rộng rãi đề tài chưa cao Hướng đề tài, nghiên cứu phạm vi rộng theo nhóm hệ thống cơng nghệ, nhóm vật liệu phương pháp gia cơng khác Vì hướng nghiên cứu đề tài nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố như: vật liệu gia công, vật liệu đá mài, phương pháp gia công, nghiên cứu ảnh hưởng thông số đá mài đến độ nhám bề mặt, độ xác kích thước, suất gia cơng nhằm thực toán tối ưu đa mục tiêu với nhiều mục tiêu, nhiều biến đầu vào 72 HV: Hoàng Trọng Nghĩa – Mã HV: 20211072M GVHD: PGS TS Bùi Ngọc Tuyên - TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Văn Địch, Nguyễn Trọng Bình, Nguyễn Thế Đạt, Nguyễn Viết Tiếp, Trần Xuân Việt (2008), Công nghệ chế tạo máy, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Bùi Ngọc Tuyên (2015), Nguyên lý dụng cụ cắt, Nhà xuất Giáo dục, Việt Nam Bành Tiến Long, Bùi Ngọc Tuyên (2014), Lý thuyết tạo hình bề mặt ứng dụng kỹ thuật khí, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Văn Địch (2003), Nghiên cứu độ xác gia công thực nghiệm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Doãn Ý (2000), Xử lý số liệu thực nghiệm kỹ thuật, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Tiến Thọ, Nguyễn Thị Xuân Bảy, Nguyễn Thị Cẩm Tú (2001), Kỹ thuật đo lường - kiểm tra chế tạo khí, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Duy Đại (2009) Thép hợp kim, hợp kim – Quy trình cơng nghệ sản xuất NXB Khoa học kỹ thuật Nguyễn Đắc Lộc (2007), Sổ tay Công nghệ chế tạo máy NXB Khoa học kỹ thuật Bùi Ngọc Tuyên, Nguyễn Chí Công (2016), Nghiên cứu thực nghiệm lựa chọn chế độ cắt đảm bảo nhám bề mặt độ xác kích thước tiện CNC thép khơng gỉ SUS304 bằng mảnh dao hợp kim cứng chế tạo Việt Nam, Tạp chí Khoa học & Kỹ thuật trường đại học kỹ thuật, số 110(2016) ISSN 2354-1083, trang 105-112 10 Genechi Taguchi (1990), A primer on the taguchi method - Joyce cary, 73