Lý do lựa chọn đề tài MỞ ĐẦU Mài là một phương pháp gia công tinh có thể đạt độ chính xác cấp 6 đến 7 và cấp độ nhám bề mặt 8 (R a = 0.63m) đến 10 (R = 0.16m). Do đặc điểm như vậy nên mài thường được chọn làm phương pháp gia công tinh lần cuối cho các chi tiết sau nhiệt luyện và nó quyết định đến chất lượng bề mặt của sản phẩm. a Mài tròn ngoài là phương pháp để gia công tinh các mặt trụ, mặt côn hoặc các mặt định hình. Có hai phương pháp mài tròn ngoài là mài tròn ngoài có tâm và mài tròn ngoài vô tâm, phương pháp tiến dao có thể là tiến dao dọc và tiến dao hướng kính. Mài là phương pháp gia công truyền thống xuất hiện từ khá sớm nhưng những nghiên cứu về mài thì chưa bao giờ dừng lại bởi đặc thù của phương pháp này là quá trình cắt gọt vật liệu phức tạp với sự tham gia của vô số những lưỡi cắt không có hình dạng xác định. Quá trình mài bao gồm các công đoạn cắt, cào xước và cọ sát bằng hạt mài với tốc độ rất cao, phụ thuộc vào mức độ tương tác giữa các hạt mài và phôi dưới điều kiện mài cụ thể. Các hạt mài được phân phối ngẫu nhiên trong đó phần lớn các hạt mài chưa biết hình dạng và hình dạng của nó thay đổi theo thời gian trong quá trình mài. Số lượng hạt mài đi qua khu vực mài trong một đơn vị thời gian là cực kỳ lớn, do đó mài là một quá trình rất phức tạp [42]. Trong những năm gần đây, mài được đánh giá là một quá trình chiến lược và là chìa khóa để đạt được chất lượng bề mặt cho các sản phẩm công nghệ cao. Trong các sản phẩm công nghệ cao đó có sự góp mặt của rất nhiều các chi tiết thép hợp kim được gia công bằng phương pháp mài tròn ngoài. Với yêu cầu cạnh tranh ngày càng cao về chất lượng sản phẩm và giá thành thì việc ứng dụng các thành tựu trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, điều khiển, nhất là trí tuệ nhân tạo để xây dựng mô hình đa mục tiêu với mục đích lựa chọn chế độ cắt tối ưu nhằm thỏa mãn đồng thời về chất lượng sản phẩm và năng suất gia công có một ý nghĩa rất lớn. Ngoài ra việc xây dựng và giải được bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu sẽ đóng góp một phần vào việc điều khiển thích nghi quá trình mài tròn ngoài các loại thép hợp kim, giúp người điều khiển máy có thể linh hoạt trong việc điều chỉnh các thông số chế độ cắt sao cho phù hợp với mỗi giai đoạn của quá trình gia công. Với những lý do như vậy, tác giả đã lựa chọn đề tài “Tối ưu hóa đa mục tiêu quá trình mài thép hợp kim trên máy mài tròn ngoài” làm đề tài Luận án tiến sỹ. Mục đích nghiên cứu Xây dựng bài toán tối ưu đa mục tiêu cho quá trình mài tròn ngoài thép hợp kim với mục đích tìm ra được chế độ cắt tối ưu nhằm đảm bảo cả về năng suất và độ nhám, tiến đến điều khiển thích nghi quá trình mài tròn ngoài. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận án là quá trình mài tròn ngoài thép hợp kim được nhiệt luyện với những độ cứng khác nhau. Phạm vi nghiên cứu: Có rất nhiều thông số ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng khi mài. Trong luận án, tác giả chỉ tập trung nghiên cứu về ảnh hưởng của chế độ cắt và vật liệu gia công đến một số đại lượng trung gian của quá trình mài như lực cắt, rung động và phân tích sự ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt của chi tiết. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu là kết hợp nghiên cứu lý thuyết với thực nghiệm. Những đóng góp mới - Ứng dụng phương pháp Taguchi vào việc xác định mức độ ảnh hưởng của các thông số đến hàm mục tiêu của quá trình mài tròn ngoài. - Xây dựng được các mô hình toán học của lực cắt, rung động và độ nhám bề mặt khi mài tròn ngoài. - Tối ưu hóa đa mục tiêu cho quá trình mài thép hợp kim trên máy mài tròn ngoài ứng dụng giải thuật di truyền. Cấu trúc của luận án Phần mở đầu. Chương 1: Tổng quan về phương pháp mài tròn ngoài và tối ưu hóa khi mài tròn ngoài thép hợp kim Chương 2: Cơ sở lý thuyết về mối quan hệ của một số đại lượng trong quá trình mài tròn ngoài Chương 3: Trang thiết bị, vật liệu thí nghiệm và nghiên cứu thực nghiệm Chương 4: Xây dựng một số mô hình toán học khi mài tròn ngoài thép hợp kim Chương 5: Tối ưu hóa đa mục tiêu quá trình mài tròn ngoài một số loại thép hợp kim. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Đã xây dựng được một số mô hình toán học khi mài thép hợp kim trên máy mài tròn ngoài. Xây dựng và giải thành công bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu cho quá trình mài thép hợp kim trên máy mài tròn ngoài. Ý nghĩa thực tiễn: Việc hoàn thành luận án sẽ là cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu áp dụng vào thực tế sản xuất để điều khiển quá trình mài tròn ngoài nhằm mục đích đạt được chất lượng sản phẩm tốt với mức chi phí sản xuất nhỏ khi mài một số loại thép hợp kim.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TUẤN LINH TỐI ƯU HÓA ĐA MỤC TIÊU QUÁ TRÌNH MÀI THÉP HỢP KIM TRÊN MÁY MÀI TRÒN NGOÀI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TUẤN LINH TỐI ƯU HÓA ĐA MỤC TIÊU QUÁ TRÌNH MÀI THÉP HỢP KIM TRÊN MÁY MÀI TRÒN NGOÀI Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số: 62520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS. TS. TRẦN VĂN ĐỊCH Hà Nội - 2015 1 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và hoàn thành luận án tốt nghiệp, tác giả luôn nhận được sự giúp đỡ, động viên của gia đình, người thân và sự dạy bảo của các thầy cô giáo Trường Đại học Bách khoa Hà nội. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Viện cơ khí, Viện đào tạo sau đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình dạy bảo trong suốt khoá học. Đặc biệt, tác giả xin chân thành cảm ơn GS.TS. Trần Văn Địch đã hướng dẫn và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án. Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, hỗ trợ và giúp đỡ tác giả trong suốt khoá học. [...]... mô hình toán học khi mài tròn ngoài thép hợp kim Chương 5: Tối ưu hóa đa mục tiêu quá trình mài tròn ngoài một số loại thép hợp kim Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Đã xây dựng được một số mô hình toán học khi mài thép hợp kim trên máy mài tròn ngoài Xây dựng và giải thành công bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu cho quá trình mài thép hợp kim trên máy mài tròn ngoài Ý nghĩa thực tiễn:... rung động và độ nhám bề mặt khi mài tròn ngoài - Tối ưu hóa đa mục tiêu cho quá trình mài thép hợp kim trên máy mài tròn ngoài ứng dụng giải thuật di truyền Cấu trúc của luận án Phần mở đầu 14 Chương 1: Tổng quan về phương pháp mài tròn ngoài và tối ưu hóa khi mài tròn ngoài thép hợp kim Chương 2: Cơ sở lý thuyết về mối quan hệ của một số đại lượng trong quá trình mài tròn ngoài Chương 3: Trang thiết... thông số chế độ cắt sao cho phù hợp với mỗi giai đoạn của quá trình gia công Với những lý do như vậy, tác giả đã lựa chọn 13 đề tài Tối ưu hóa đa mục tiêu quá trình mài thép hợp kim trên máy mài tròn ngoài làm đề tài Luận án tiến sỹ Mục đích nghiên cứu Xây dựng bài toán tối ưu đa mục tiêu cho quá trình mài tròn ngoài thép hợp kim với mục đích tìm ra được chế độ cắt tối ưu nhằm đảm bảo cả về năng suất... vào thực tế sản xuất để điều khiển quá trình mài tròn ngoài nhằm mục đích đạt được chất lượng sản phẩm tốt với mức chi phí sản xuất nhỏ khi mài một số loại thép hợp kim 15 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP MÀI TRÒN NGOÀI VÀ TỐI ƯU HÓA KHI MÀI TRÒN NGOÀI THÉP HỢP KIM 1.1 Giới thiệu về phương pháp mài tròn ngoài Mài là một phương pháp gia công tinh các bề mặt chi tiết máy với hình dạng lưỡi cắt không... dẻo khi mài 23 Hình 1.8 Các thông số hình học quá trình mài tròn ngoài 24 Hình 1.9 Động học quá trình mài tròn ngoài 24 Hình 1.10 Động lực học quá trình mài tròn ngoài 26 Hình 1.11 Hình dạng của một số vật liệu hạt mài 28 Hình 2.1 Sơ đồ mối quan hệ phụ thuộc giữa các đại lượng trong quá trình mài 37 Hình 2.2 Mô hình hóa độ nhám bề mặt chi tiết máy khi mài tròn ngoài 38 Hình 2.3 Mô hình bề mặt đá mài 39... tìm nghiệm tối ưu của các bài toán công nghệ trên cơ sở các mô tả toán học tương thích đã được thiết lập 4 Phân tích và đánh giá kết quả thu được - Nếu phù hợp sẽ tiến hành kiểm chứng bằng thực nghiệm - Nếu không phù hợp cần xem lại từng bước hoặc làm lại từ việc đặt vấn đề 1.6.3 Vấn đề tối ưu hóa khi mài tròn ngoài thép hợp kim Đối với bài toán tối ưu quá trình mài tròn ngoài thép hợp kim thì vấn... giải bài toán tối ưu hóa quá trình mài v.v Các phương pháp mới này sẽ giải quyết được các bài toán phức tạp với nhiều các ràng buộc tối ưu Trong luận án này, tác giả xây dựng và giải quyết bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu cho quá trình mài tròn ngoài thép hợp kim dựa trên cơ sở xây dựng các mô hình toán học bằng thực nghiệm có đề cập đến vấn đề bản chất và cơ lý tính của vật liệu khi mài mỗi nhóm vật... chỉnh hợp lý bánh dẫn sẽ có hiệu quả tốt về mặt kinh tế và kỹ thuật của quá trình mài Vấn đề hiện nay chưa được quan tâm tới trong quá trình mài tròn ngoài vô tâm là vị trí tác động của đá mài và chi tiết, về mặt cơ bản nó cũng giống như các phương pháp mài tròn ngoài khác Các phương pháp mài tròn ngoài vô tâm được chia ra phương pháp mài tròn ngoài chạy dao hướng kính và phương pháp mài tròn ngoài. .. tuệ nhân tạo để xây dựng mô hình đa mục tiêu với mục đích lựa chọn chế độ cắt tối ưu nhằm thỏa mãn đồng thời về chất lượng sản phẩm và năng suất gia công có một ý nghĩa rất lớn Ngoài ra việc xây dựng và giải được bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu sẽ đóng góp một phần vào việc điều khiển thích nghi quá trình mài tròn ngoài các loại thép hợp kim, giúp người điều khiển máy có thể linh hoạt trong việc điều... truyền trong bài toán tối ưu hóa quá trình mài phẳng, trong công trình này các tác giả đã đề xuất phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu cho quá trình mài phẳng thép cacbon dựa trên một số các hàm lý thuyết đã được xây dựng trước đó (như hàm giá thành, hàm năng suất hay hàm độ nhám), tuy nhiên trong công trình này lại không đề cập đến vấn đề ràng buộc về lực cắt và rung động trong quá trình mài trong khi các . KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TUẤN LINH TỐI ƯU HÓA ĐA MỤC TIÊU QUÁ TRÌNH MÀI THÉP HỢP KIM TRÊN MÁY MÀI TRÒN NGOÀI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ . BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TUẤN LINH TỐI ƯU HÓA ĐA MỤC TIÊU QUÁ TRÌNH MÀI THÉP HỢP KIM TRÊN MÁY MÀI TRÒN NGOÀI Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số: 62520103 . GS. TS. TRẦN VĂN ĐỊCH Hà Nội - 2015 1 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và hoàn thành luận án tốt nghiệp, tác giả luôn nhận được sự giúp đỡ, động viên