Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng trục dao và chế độ cắt đến năng suất và nhám bề mặt khi gia công mặt cầu lồi trên trung tâm CNC 5 trục (Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng trục dao và chế độ cắt đến năng suất và nhám bề mặt khi gia công mặt cầu lồi trên trung tâm CNC 5 trục (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng trục dao và chế độ cắt đến năng suất và nhám bề mặt khi gia công mặt cầu lồi trên trung tâm CNC 5 trục (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng trục dao và chế độ cắt đến năng suất và nhám bề mặt khi gia công mặt cầu lồi trên trung tâm CNC 5 trục (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng trục dao và chế độ cắt đến năng suất và nhám bề mặt khi gia công mặt cầu lồi trên trung tâm CNC 5 trục (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng trục dao và chế độ cắt đến năng suất và nhám bề mặt khi gia công mặt cầu lồi trên trung tâm CNC 5 trục (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng trục dao và chế độ cắt đến năng suất và nhám bề mặt khi gia công mặt cầu lồi trên trung tâm CNC 5 trục (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng trục dao và chế độ cắt đến năng suất và nhám bề mặt khi gia công mặt cầu lồi trên trung tâm CNC 5 trục (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng trục dao và chế độ cắt đến năng suất và nhám bề mặt khi gia công mặt cầu lồi trên trung tâm CNC 5 trục (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng trục dao và chế độ cắt đến năng suất và nhám bề mặt khi gia công mặt cầu lồi trên trung tâm CNC 5 trục (Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÙI LONG VỊNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA GÓC NGHIÊNG TRỤC DAO VÀ CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ NHÁM BỀ MẶT KHI GIA CÔNG MẶT CẦU LỒI TRÊN TRUNG TÂM CNC TRỤC Ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 9520103 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS Trần Văn Địch LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu Tất số liệu kết nghiên cứu luận án trung thực, chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Người hướng dẫn khoa học Tác giả GS.TS Trần Văn Địch Bùi Long Vịnh LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn GS.TS Trần Văn Địch tận tình hướng dẫn hỗ trợ suốt thời gian học tập nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Nguyễn Ngọc Kiên giúp đỡ thời gian làm luận án Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu, Viện đào tạo sau đại học, Viện Cơ Khí, mơn Cơng nghệ chế tạo máy, mơn Cơ khí xác quang học, Trung tâm hỗ trợ đào tạo nghiên cứu đổi công nghệ khí Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận án Hà Nội, ngày tháng Tác giả năm 2018 Bùi Long Vịnh DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ANOVA CAD CAM CNC C1, C2 CF D E ae FHD F fU fN hs HSM HRC HB iz LCD LED MT n Nf OA P PSO Pv Ps Pt Pθ Pe Q QT RBG Rz Ra S SI S/N T t V w  θtb θ : Analysis Of Varience (Phân tích phương sai) : Computer Aided Design (Thiết kế có trợ giúp máy tính) : Computer Aided Manufacturing (Gia cơng có trợ giúp máy tính) : Computer Numerical Control ( Điều khiển số) : Các hệ số gia tốc : Correction factor (yếu tố điều chỉnh) : Đường kính dụng cụ cắt : Độ lệch tiêu chuẩn : Lượng dịch dao ngang : Full Hight Definition (Độ phân giải cao) : Lực cắt : Điểm Utopia : Điểm Nadir : Chiều cao mòn dao : High Speed Machine (Gia cơng cao tốc) : Đơn vị đo độ cứng theo phương pháp Rock well : Đơn vị đo độ cứng theo phương pháp Brinell : góc xoắn phần bán cầu : Liquid Crystal Display (Màn hình tinh thể lỏng) : Light Emitting Diode ( Điốt phát quang) : Mục tiêu : Số vòng quay trục : Number of flute cut (số lưỡi cắt dao) : Orthogonal Array (Bảng trực giao) : Công suất cắt : Particle Swarm Optimization (Tối ưu hóa bày đàn) : phần trăm ảnh hưởng yếu tố vận tốc : phần trăm ảnh hưởng yếu tố lượng tiến dao : phần trăm ảnh hưởng yếu tố chiều sâu cắt : phần trăm ảnh hưởng yếu tố góc nghiêng trục dao : phần trăm ảnh hưởng yếu tố nhiễu : Năng suất gia công : Quần thể : Red Blue Green (Hệ mầu tổng hợp) : Chiều cao nhấp nhô profin theo mười điểm : Sai lệch trung bình số học profin : Lượng tiến dao : Swarm Intelligence (Bầy đàn thơng minh) : Signal to Noise (Độ tín hiệu) : Thời gian cắt : Chiều sâu cắt : Vận tốc cắt : Trọng số : Độ phân tán sai số : Sai số trung bình : Góc nghiêng trục dao I DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Đặc tính kỹ thuật máy Mikron UCP600 52 Bảng Thành phần vật liệu thép SKD11 53 Bảng 3 Đặc tính kỹ thuật dao phay cầu EMC56 54 Bảng Đặc tính kỹ thuật máy đo nhám Surtronic Duo 55 Bảng Đặc tính kỹ thuật máy VHX 56 Bảng Đặc tính kỹ thuật cân điện tử JWP 56 Bảng Bảng trực giao OA25(54) 57 Bảng Giá trị cho phép thông số công nghệ gia công thép SKD11 58 Bảng Kết thí nghiệm đo lực cắt 60 Bảng 10 Kết thí nghiệm đo chiều cao mòn dao hs 68 Bảng 11 Kết thí nghiệm đo nhám bề mặt Rz 76 Bảng 12 Kết thí nghiệm đo suất gia công Q 84 Bảng Thông số chế độ cắt.…………………………………………………………………………………… 110 Bảng Kết thử nghiệm chế độ cắt thu được…………………………………… …………… 110 II DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1 Trung tâm gia cơng CNC trục kiểu bàn xoay AC 13 Hình Trung tâm gia cơng CNC trục kiểu đầu quay AB 14 Hình Trung tâm gia cơng CNC trục AC kiểu kết hợp đầu quay bàn quay 15 Hình Góc nghiêng trục dao 16 Hình Các dạng nghiêng dao 16 Hình Trục dao nghiêng góc khơng đổi suốt đường dẫn dao 16 Hình Góc nghiêng dao thay đổi dường dẫn dao 17 Hình trục dao ln qua điểm 17 Hình trục dao ln vng góc với đường thẳng 17 Hình 10 Trục dao nằm mặt phẳng tiếp dẫn 18 Hình 11 Trục dao nằm mặt phẳng pháp dẫn 18 Hình 12 Tối ưu hóa góc nghiêng trục dao 18 Hình 13 Dao phay ngón đầu phẳng 19 Hình 14 Khả hớt lượng dư dao phay ngón đầu phẳng đầu cầu gia công mặt phẳng 20 Hình 15 Khả hớt lượng dư dao phay ngón đầu phẳng đầu cầu gia công mặt phẳng 20 Hình 16 Khả hớt lượng dư dao phay ngón đầu phẳng đầu cầu gia công mặt cầu lồi 20 Hình 17 Khả hớt lượng dư dao phay ngón đầu phẳng đầu cầu gia công mặt cầu lõm 21 Hình 18 Thơng số hình học dao phay cầu 21 Hình 19 Mặt cắt ngang dao phay cầu 22 Hình 20 Mơ hình lưỡi cắt phần cầu 23 Hình 21 Hình học lưỡi cắt mặt phẳng chiếu 23 Hình Quan hệ lực cắt đường dịch chuyển dụng cụ………………….……………………31 Hình 2 Mơ tả dụng cụ cắt bề mặt có chiều dày cắt 32 Hình Ảnh hưởng t , S đến Px Py Pz 33 Hình Ảnh hưởng V đến Pz Py Px 33 Hình Các dạng mài mòn dụng cụ cắt 34 Hình Quan hệ lượng mòn thời gian 35 Hình Các tiêu đánh giá lượng mài mòn mặt sau mặt trước 36 Hình Cơ chế mòn phụ thuộc vào nhiệt độ 38 Hình Quan hệ tổng quát T V phay thép hợp kim cứng 39 Hình 10 Quan hệ V-T đơn điệu gia công gang dao hợp kim cứng P18 39 Hình 11 Quan hệ T-S 40 Hình 12 Quan hệ T-t 41 Hình 13 Profin bề mặt chi tiết máy 42 III Hình 14 Ảnh hưởng số yếu tố trình cắt đến độ nhấp nhô bề mặt gia công … 44 Hình 15 Sự thay đổi ứng suất dư theo chiều sâu chi tiết kim loại 44 Hình 16 Biểu đồ độ cứng nguội H chiều sâu lớp cứng nguội 45 Hình 17 Ảnh hưởng V,S ,𝛾 đến ứng suất tiếp 𝜎T 𝛥 45 Hình 18 Nghiêng trục dao gia công mặt phẳng 46 Hình 19 Cơ chế tạo phoi ứng với góc nghiêng 47 Hình 20 Các đại lượng để xác định suất cắt phay 47 Hình Sơ đồ thực nghiệm…… …………………………………………………………………………………….50 Hình Máy phay Mikron UCP600 52 Hình 3 Thơng số hình học chi tiết thí nghiệm 53 Hình Dao phay cầu EMC56 54 Hình Lực kế phay 54 Hình Máy đo nhám Surtronic Duo 55 Hình Kính hiển vi kỹ thuật số VHX Z-450 55 Hình Cân điện tử JWP 56 Hình Đường quan hệ thực nghiệm dự đoán 59 Hình 10 Đồ thị ảnh hưởng lượng tiến dao S vận tốc cắt V tới lực cắt F 61 Hình 11 Đồ thị ảnh hưởng chiều sâu cắt t vận tốc cắt V tới lực cắt F 61 Hình 12 Đồ thị ảnh hưởng góc nghiêng trục dao 𝜃 vận tốc cắt V tới lực cắt F 62 Hình 13 Đồ thị ảnh hưởng lượng tiến dao S chiều sâu cắt t tới lực cắt F 62 Hình 14 Đồ thị ảnh hưởng lượng tiến dao S góc nghiêng trục dao 𝜃 đến F 63 Hình 15 Đồ thị ảnh hưởng chiều sâu cắt t góc nghiêng trục dao θ đến F 63 Hình 16 Đồ thị phân bố mức ảnh hưởng vận tốc cắt 65 Hình 17 Đồ thị phân bố mức ảnh hưởng lượng tiến dao 66 Hình 18 Đồ thị phân bố mức ảnh hưởng chiều sâu cắt 66 Hình 19 Đồ thị phân bố mức ảnh hưởng góc nghiêng trục dao 67 Hình 20 Đồ thị ảnh hưởng lượng tiến dao S vận tốc cắt V đến hs 69 Hình 21 Đồ thị ảnh hưởng thời gian cắt T vận tốc cắt V đến hs 69 Hình 22 Đồ thị ảnh hưởng lượng tiến dao S thời gian cắt T đến hs 70 Hình 23 Đồ thị ảnh hưởng lượng tiến dao S thời gian cắt T đến hs 70 Hình 24 Đồ thị ảnh hưởng lượng tiến dao S góc nghiêng trục dao θ tới hs 71 Hình 25 Đồ thị ảnh hưởng thời gian cắt T góc nghiêng trục dao θ tới hs 71 Hình 26 Đồ thị phân bố mức ảnh hưởng vận tốc cắt 73 Hình 27 Đồ thị phân bố mức ảnh hưởng lượng tiến dao 74 Hình 28 Đồ thị phân bố mức ảnh hưởng thời gian cắt 74 Hình 29 Đồ thị phân bố mức ảnh hưởng góc nghiêng trục dao 75 Hình 30 Đồ thị ảnh hưởng lượng tiến dao S vận tốc cắt V tới Rz 77 Hình 31 Đồ thị ảnh hưởng chiều sâu cắt t vận tốc cắt V tới Rz 77 Hình 32 Đồ thị ảnh hưởng góc nghiêng trục dao θ tốc độ tiến dao V tới Rz 78 Hình 33 Đồ thị ảnh hưởng lượng tiến dao S chiều sâu cắt t tới Rz 78 Hình 34 Đồ thị ảnh hưởng lượng tiến dao S góc nghiêng trục dao 𝜃 tới Rz 79 Hình 35 Đồ thị ảnh hưởng chiều sâu cắt t góc nghiêng trục dao θ tới Rz 79 Hình 36 Đồ thị phân bố mức ảnh hưởng vận tốc cắt 81 IV Hình 37 Đồ thị phân bố mức ảnh hưởng lượng tiến dao 82 Hình 38 Đồ thị phân bố mức ảnh hưởng chiều sâu cắt 82 Hình 39 Đồ thị phân bố mức ảnh hưởng góc nghiêng trục dao 83 Hình 40 Đồ thị ảnh hưởng lượng tiến dao S vận tốc cắt V tới Q 85 Hình 41 Đồ thị ảnh hưởng chiều sâu cắt t vận tốc cắt V tới Q 85 Hình 42 Đồ thị ảnh hưởng góc nghiêng trục dao θ vận tốc cắt V tới Q 86 Hình 43 Đồ thị ảnh hưởng lượng tiến dao S chiều sâu cắt t tới Q 86 Hình 44 Đồ thị ảnh hưởng lượng tiến dao S góc nghiêng trục dao θ tới Q 87 Hình 45 Đồ thị ảnh hưởng chiều sâu cắt t góc nghiêng trục dao θ tới Q 87 Hình 46 Đồ thị phân bố mức ảnh hưởng vận tốc cắt 89 Hình 47 Đồ thị phân bố mức ảnh hưởng lượng tiến dao 90 Hình 48 Đồ thị phân bố mức ảnh hưởng chiều sâu cắt 90 Hình 49 Đồ thị phân bố mức ảnh hưởng góc nghiêng dao 91 Hình Sơ đồ xây dựng tốn tối ưu phay trung tâm gia cơng……… ……………93 Hình Nghiệm tối ưu Pareto điểm hữu hiệu 99 Hình Biên tối ưu Pareto (a), quan hệ nghiệm miền tối ưu Pareto (b) 99 Hình 4 Khoảng cách 𝛿 𝛿 dựa 𝛿 J 101 Hình Bầy đàn cá thể khơng gian tìm kiếm chiều 102 Hình Cấu trúc liên kết lân cận 103 Hình Phương pháp PSO 103 Hình Lưu đồ giải thuật PSO 105 Hình Lưu đồ giải thuật PSO tìm miền Pareto 106 Hình 10 Sơ đồ khối giải thuật PSO tìm nghiệm tối ưu cho hàm đơn mục tiêu 107 Hình 11 Sơ đồ khối lọc biên Pareto 109 Hình 12 Đồ thị quan hệ suất độ nhấp nhô tế vi bề mặt 110 V MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT I DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU II DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ III MỤC LỤC VI MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nội dung nghiên cứu đề tài 10 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 10 4.Phương pháp nghiên cứu 11 5.Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 11 Đóng góp đề tài nghiên cứu .11 Cấu trúc luận án .12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHAY BỀ MẶT 3D TRÊN TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC TRỤC 13 1.1 Đặc điểm tạo hình trung tâm gia cơng CNC trục 13 1.1.1 Cấu hình trung tâm gia công CNC trục 13 1.1.2 Định hướng dụng cụ trung tâm gia công 15 1.2 Dụng cụ gia công bề mặt 3D trung tâm gia công CNC trục 19 1.2.1 Khả cắt gọt dao phay cầu 19 1.2.2 Thơng số hình học dao phay cầu .21 1.2.3 Phương trình lưỡi cắt dao phay cầu 23 1.3 Tình hình nghiên cứu nước 24 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước 24 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước 26 KẾT LUẬN CHƯƠNG 30 CHƯƠNG 2: MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA QUÁ TRÌNH PHAY BỀ MẶT 3D 31 2.1 Lực cắt phay 31 2.1.1 Lực cắt hệ thống động lực học trình cắt 31 2.1.2 Lực tác dụng lên mặt trước mặt sau dụng cụ cắt .31 2.1.3 Ảnh hưởng chế độ cắt đến lực cắt 32 VI 2.2 Mòn dao phay 34 2.2.1 Mài mòn dụng cụ cắt .34 2.2.2 Các dạng mài mòn phần cắt dụng cụ 34 2.2.3 Chỉ tiêu đánh giá mài mòn dụng cụ cắt 36 2.2.4 Cơ chế mài mòn dụng cụ cắt 37 2.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến mòn dụng cụ cắt 38 2.2.5.1 Ảnh hưởng tốc độ cắt V tới T .38 2.2.5.2 Ảnh hưởng t S đến tuổi bền T .40 2.3 Chất lượng bề mặt phay 42 2.3.1 Tính chất hình học bề mặt gia cơng 42 2.3.2 Ảnh hưởng chế độ cắt tới bề mặt chi tiết gia công 43 2.3.2.1 Ảnh hưởng số yếu tố trình cắt đến chiều cao nhấp nhô bề mặt 43 2.3.2.2 Trạng thái lí lớp bề mặt chi tiết gia công .44 2.3.3 Ảnh hưởng góc nghiêng trục dao đến chất lượng bề mặt gia công 46 2.4 Năng suất phay .47 KẾT LUẬN CHƯƠNG 49 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN HỌC BẰNG THỰC NGHIỆM GIỮA GÓC NGHIÊNG TRỤC DAO VÀ CHẾ ĐỘ CẮT VỚI CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẦU RA 50 3.1 Xây dựng mơ hình thực ngiệm 50 3.1.1 Sơ đồ thực nghiệm 50 3.1.2 Các đại lượng đầu vào 50 3.1.3 Các đại lượng đầu 51 3.1.4 Các đại lượng cố định .51 3.1.5 Các đại lượng nhiễu .51 3.2 Điều kiện thực nghiệm 51 3.2.1 Máy phay CNC .51 3.2.2 Phôi thực nghiệm 52 3.2.3 Dụng cụ cắt 54 3.3 Các thiết bị đo .54 3.4 Thiết kế ma trận thực nghiêm Taguchi 56 3.5 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng mơ hình tốn học xác định mối quan hệ thực nghiệm 58 3.6 Xác định mối quan hệ thực nghiệm .60 3.6.1 Xác định mối quan hệ thực nghiệm chế độ cắt lực cắt F gia công thép SKD11 60 VII Hình 12 Đồ thị quan hệ suất độ nhấp nhô tế vi bề mặt Giới hạn Rz tùy thuộc vào người làm công nghệ, gia công phay tinh giá trị nhám bề mặt mong muốn đạt cấp tương đương với Rz= 2.5(µm) Chọn điểm gần với giá trị Rz= 2.5(µm) đồ thị thu kết Qmax= 4.7044 (gam/phút), Rz= 2.5184 (µm) với thông số chế độ cắt sau: Bảng Thông số chế độ cắt X1 X2 X3 X4 165.2375 599.3759 0.20592 61.8677 4.3.2 Kiểm nghiệm kết Sử dụng thông số công nghệ thu từ kết tính tốn, cắt thử nghiệm trở lại với điều kiện máy, dao vật liệu tiến hành lấy số liệu ban đầu Thu kết sau: Bảng Kết thử nghiệm chế độ cắt thu V S t  Q (m/ph) (mm/ph) (mm) (độ) (g/ph) 0.20592 61.8677 165.2375 599.3759 R  z Rz  Rztt Rztt 100%  2.69  2.5184 _ 2.5184 5.0472 100%  6.81% Rz (µm) 2.69 (4.37) R Z : kết đo giá trị nhám bề mặt thu sau cắt thử thông số chế độ cắt vừa thu 110 _  R Z : kết giá trị nhám bề mặt tính tốn thu sau chạy chương trình tt Q  Q  Qtt Qtt 100%  5.0472  4.7044 4.7044 100%  7.28% (4.38) Q :là kết đo suất gia công thu sau cắt thử thông số chế độ cắt vừa thu Qtt : kết tính tốn suất gia cơng thu sau chạy chương trình Kết dự đốn thực tế gia cơng thấy sai lệch dự đốn thực tế dao động khoảng 10% chấp nhận sản xuất 111 KẾT LUẬN CHƯƠNG Xác định hàm mục tiêu suất gia công Q nhám bề mặt Rz; xác định điều kiện biên bao gồm điều kiện biên không gian chế độ cắt (V,S,t,), giới hạn cơng suất cắt (P), giới hạn chiều cao mòn dao (hs) thành lập toán tối ưu đa mục tiêu gia công trung tâm CNC trục dao phay đầu cầu Đưa giải pháp giải toán tối ưu đa mục tiêu dựa phương pháp tối ưu Pareto, xác định tập hợp nghiệm tối ưu miền biên Pareto Áp dụng phương pháp trí tuệ nhân tạo cải tiến giải thuật PSO để giải toán tối ưu đa mục tiêu, tìm miền pareto tối ưu với cặp thông số công nghệ tương ứng (V,S,t,θ) Xây dựng phần mềm viết Matlab để xác định miền tối ưu Pareto gia công thép hợp kim SKD11 trung tâm gia công CNC trục Xác định thông số công nghệ tối ưu trường hợp chất lượng bề mặt tinh với Rz= 2,5(µm) Q=4.7044 (gam/phút): V=165.2375 (m/ph) S=599.3759 (mm/ph) t =0.20592 (mm) θ =61.8677 (0) thực nghiệm kiểm chứng 112 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Luận án giải nội dung sau: Đã nghiên cứu làm rõ ảnh hưởng góc nghiêng trục dao (), vận tốc cắt (V), lượng tiến dao (S), chiều sâu cắt (t) tới lực cắt (F), chiều cao mòn dao (hs), nhám bề mặt (Rz) suất gia công (Q) gia công trung tâm CNC trục sử dụng dao phay đầu cầu Xác định phương trình tốn học thể mối quan hệ thực nghiệm góc nghiêng trục dao (), vận tốc cắt (V), chiều sâu cắt (t), lượng tiến dao (S) với lực cắt (F), chiều cao mòn dao (hs), nhám bề mặt (Rz) suất gia công (Q): - F = 28.49 - 0.0368669 V - 0.0047209 S + 315.382.t - 1.19425 𝜃 + 0.000246017 V S - 1.54882 V t + 0.00572035.V.𝜃 - 0.135744 S t 0.000184129.S.𝜃 + 0.79007 t 𝜃 - hs = 2,321.10-6.V2.38496.S0.285157.T0.589862  -0.191772 - Rz = 3,06377 – 0,00853526.V – 0,00176698.S + 71,8845.t – 0,272548 𝜃 +6,53233.10-5.V.S – 0,357075.V.t + 0,00134262.V 𝜃 – 0,0316131.S.t 5,55995.10-5.S 𝜃 +0,149278.t 𝜃 - Q = 1,09428.10-3.V1.06568.S1.26202.t1.00954 𝜃 -0.861357 Các hàm quan hệ toán học phi tuyến đơn điệu Bằng phương pháp Taguchi đánh giá mức tác động ảnh hưởng góc nghiêng trục dao (), vận tốc cắt (V), chiều sâu cắt (t), lượng tiến dao (S) tới: - Lực cắt (F): ảnh hưởng góc nghiêng dao lớn 47.0594%, thứ hai lượng tiến dao 25.0815%, chiều sâu cắt 15.7163% vận tốc cắt 4.4072% - Chiều cao mòn dao (hs): ảnh hưởng thời gian cắt lớn 59.9725%, thứ hai vận tốc cắt 20.1988%, lượng tiến dao 8.1724% góc nghiêng dao 7.4695% - Nhám bề mặt (Rz): ảnh hưởng góc nghiêng trục lớn 54.1414%, thứ hai lượng tiến dao 31.2771%, vận tốc cắt 4.8728% chiều sâu cắt 2.50518% - Năng suất gia công (Q): ảnh hưởng lượng tiến dao lớn 36.61747%, thứ hai góc nghiêng trục dao 32.6355%, chiều sâu cắt 26.2674% vận tốc cắt 3.32819% 113 Ứng dụng phương pháp trí tuệ nhân tạo cải tiến giải thuật PSO để xác định miền chế độ cắt tối ưu đa mục tiêu Pareto đáp ứng chất lượng bề mặt suất gia công Đã xác định thông số công nghệ tối ưu trường hợp chất lượng bề mặt tinh với Rz= 2,5(µm) Q=4.7044 (gam/phút): V=165.2375 (m/ph) S=599.3759 (mm/ph) t =0.20592 (mm) θ=61.8677 (0) thực nghiệm kiểm chứng KIẾN NGHỊ Nghiên cứu mở rộng thông số đầu vào để nghiên cứu hoàn thiện Tiếp tục sử dụng phương pháp nghiên cứu luận án để mở rộng nghiên cứu cho vật liệu khác, với biên dạng bề mặt khác Thành lập ngân hàng liệu chế độ cắt tối ưu gia công, phục vụ cho việc tự động hóa q trình sản xuất, góp phần giảm chi phí gia cơng, nâng cao khả cạnh tranh q trình hội nhập tồn cầu 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Bành Tiến Long (chủ biên) (2013) Nguyên lý gia công vật liệu, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Hoàng Tiến Dũng (2014) Nghiên cứu tối ưu hóa số thơng số công nghệ phay cao tốc Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội [3] [4] Nguyễn Doãn Ý (2003) Quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Ngọc Kiên (2013) Ứng dụng phương pháp trí tuệ nhân tạo phân tích Taguchi để xác định chế độ cắt tối ưu gia công máy phay CNC Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trương đại học Bách Khoa Hà Nội [5] Nguyễn Quang Lập (2013) Thuật toán bầy đàn PSO, giải thuật di truyền ứng dụng giải toán tối ưu đa mục tiêu Luận văn thạc sĩ khoa học máy tính, Trường đại học cơng nghiệp Thái Nguyên [6] Nguyễn Thanh Bình (2016) Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến số thông số đặc trưng gia công cao tốc bề mặt khuôn Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trương đại học Bách Khoa Hà Nội [7] [8] Nguyễn Trọng Bình (2003) Tối ưu hóa q trình cắt gọt, NXB Giáo dục Phan Quang Thế (2002) Nghiên cứu khả làm việc dụng cụ thép gió phủ dùng cắt thép bon trung bình Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Bách Khoa Hà nội Phạm Văn Hiển (2012) Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến tuổi bền dao phay cầu phủ TiAlN gia công thép hợp kim CR12MOV Luận văn Thạc sỹ, Đại học Công nghiệp Thái Nguyên [9] [10] Trần Mạnh Hà (2015) Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng tạo hình bề mặt tự cấu trúc elip lõm gia công máy phay CNC Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội [11] Trần Văn Địch (chủ biên) (2003) Công nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [12] Trần Văn Địch (2004) Gia công tinh bề mặt chi tiêt máy, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [13] Vũ Hoài Ân (2003) Nền sản xuất CNC, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [14] Vũ Như Nguyệt (2009) Nghiên cứu nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia cơng tối ưu hóa số yếu tố kỹ thuật trình phay tinh máy công cụ CNC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường đại học Công nghiệp Thái Nguyên Tiếng Anh [15] [16] A Ben Amara, M Boujelbene, J M Linares, E Bayraktar, A Daymi (2009) Influence of workpiece inclination angle on the surface roughness is ball end milling of the titanium alloy Ti-6Al-4V, Journal of Achievements in Material and Manufacturing Engineering, Volume 35, Issue 1, july 2009, pp78 -83 Adriano Fagali de Souza, Anselmo Eduardo Diniz, Alessandro Roger Rodrigues, Reginaldo Teixeira Coelho (2014) Investigating the cutting phenomena in free-form milling using a ball-end cutting tool for die and mold manufacturing The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, April 2014, Volume 71, Issue 9-12, Pages 15651577 115 [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] A Nasri, J Slaimi, W Bouzid Sai (2016) 3D parametric modelling of milling cutter geometry from analytical analysis, International Journal of Science, Technology and society, Volume 4, Issue 2, february 2016, pp 35-40 Arif Gok, Cevdet Gologlu, Halil Ibrahim Demirci (2013) Cutting parameter and tool path style effects on cutting force and tool deflection in machining of convex and concave inclined surfaces The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, November 2013, Volume 69, Issue 5-8, pp 1063-1078 Bernard W Ikua, Hisataka Tanaka, Fumio Obata, Satoshi Sakamoto, Takeyasu Kishi, Tatsuo Ishii (2002) Prediction of cutting forces and machining error in ball end milling of curved surfaces experimental verification Precision Engineering, Volume 26, Issue 1, pp 69 – 82 Chen Zhang, Jilin Zhang (2013) On-line tool wear measurement for ball-end milling cutter based on machine vision Computers in Industry 08 – 2013, 64(6), pp 708–719 Chen Zhang, Song Guo, Haiyan Zhang, Laishui Zhou (2013) Modeling and predicting for surface topography considering tool wear in milling process The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, October 2013, Volume 68, Issue 9-12, pp 28492860 Chung-Liang Tsai, Yunn-Shiuan Liao, (2008) Prediction of cutting forces in ball-end milling by means of geometric analysis Journal of Materials Processing Technology, Volume 205, Issues 1–3, 26 August 2008, Pages 24–33 Dan Simon (2013) Evolutionary Optimization Algorithms Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey Dražen Bajić, Luka Celent, Sonja Jozić (2012) Modeling of the Influence of Cutting Parameters on the Surface Roughness, Tool Wear and Cutting Force in Face Milling in Off-Line Process Control Journal of Mechanical Engineering, Volume 58, Issue11, pp 673682 Harshad A Sonawane, Suhas S Joshi (2012) Analysis of machined surface quality in a single-pass of ball-end milling on Inconel 718 Journal of Manufacturing Processes, Volume 14, Issue 3, August 2012, Pages 257-268 H.Z Li, H Zeng, X.Q Chen (2006) An experimental study of tool wear and cutting force variation in the end milling of Inconel 718 with coated carbide inserts Journal of Materials Processing Technology, Volume 180, Issues 1–3, December 2006, pp 296-304 Ismail Lazoglu, Steven, Y Liang (2000) Modelling of ball end milling for us with cuter axis inclination, International of Manufacturing Science of Engineering, Volume 122, Issue 2, february 2000 Marius Cosma (2011) Experimental studies on influence of tool path in axis B.N.E.M on inclined surfaces at 45 degrees Academic Journl of Manufacturing Engineering, Volume 9, Issue 9, pp 30 – 35 Marius Cosma (2006), Geometric method of undeformed chip study in ball nose end milling 6th The international conference of the carpathian euroregion specialists industrial systems pp 49 - 54 Marius Cosma (2007) Horizontal path strategy for 3D-CAD analysis of chip area in 3axes ball nose and milling 7th International Multidisciplinary Conference Baia Mare, Romania, May 17-18, 2007 Marek Sadílek, Robert Čep, Igor Budak, Mirko Soković (2011) Aspects of Using Tool Axis Inclination Angle Journal of Mechanical Engineering, Volume 57, Issue 9, pp 681- 688 M Boujelbene, A Moisan, W Bouzid, S Torbaty (2007) Variation cuting speed on the axis milling, Journal of Achievements in Material and Manufacturing Engineering, Volume 21, Issue 2, April 2007 Min W and Youzhen Z (1988) Diffusion Wear in Milling Titanium Alloys Materials Science and Technology, Vol 4, pp 548 - 553 M Milfelner, J Kopac, F Cus, U Zuperl (2005) Genetic equation for the cutting force in ball-end milling Journal of Materials Processing Technology, Volumes 164–165, 15 May 2005, pp 1554 - 1560 116 [35] [36] [37] [38] [39] Mircea Lobontiu, Ioan Pasca (2010) Influence of tool axis inclination angle on the surface roughnessnin ball nose end milling of C45 material, Proceedings in Manufacturing Systems, Volume 5, 2010 P Aichouh, K D Bouzakis, K Efstathiou (2003) Determination of the chip geometry, cutting force and roughness in free form surfaces finishing milling with ball end tools International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol 43, Issue 5, April 2003, pp 499 - 514 Vopát Tomas, Peterka Jozef, Kováč Mario, Buranský Ivan (2014) The Wear Measurement Process of Ball Nose end Mill in the Copy Milling Operations, Procedia Engineering, Volume 6, Issue 9, ( 2014 ) pp 1038 – 1047 Y.Bao, I.N Tansel, T.T Arken, N.Mahendrakar (2000) Tool wear estimation in micro machining Part I: tool usage cutting force relationship International Journal of Machine tool and Manufacture 40, pp 599 – 608 Wenping Zou, Yunlong Zhu, Hanning Chen, and Beiwei Zhang (2011) Solving Multiobjective Optimization Problems Using Artificial Bee Colony Algorithm, Discrete Dynamics in Nature and Society, Volume 2011, Article ID 569784, 37 pages 117 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Bùi Long Vịnh, Nguyễn Ngọc Kiên, Trần Văn Địch, Lê Đức Bảo (2016), “Xác định quan hệ thực nghiệm chế độ cắt chất lượng bề mặt giải thuật PSO trung tâm gia công” Hội nghị khoa học công nghệ tồn quốc Cơ Khí – Động Lực ISBN:987-604-95-0040-4, số tháng 10/2016 trang (125-129) Nguyễn Ngọc Kiên, Phạm Thanh Tùng, Đặng Đức Bình, Bùi Long Vịnh (2016), “Xác định chế độ cắt tối ưu phương pháp trí tuệ nhân tạo để đảm bảo suất, chất lượng bề mặt trung tâm gia công” Hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc Cơ Khí – Động Lực, ISBN:987-60495-0040-4, số tháng 10/2016, trang (110-114) Dương Tiến Thành, Nguyễn Ngọc Kiên, Bùi Long Vịnh (2016), “Ảnh hưởng chế độ cắt góc nghiêng dao đến chất lượng bề mặt gia công trung tâm gia công dao phay cầu” Hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc Cơ Khí – Động Lực , ISBN:987-604-95-0040-4, số tháng 10/2016, trang (106-109) Bùi Long Vịnh, Trần Văn Địch, Nguyễn Ngọc Kiên (2017), “Nghiên cứu ảnh hưởng góc nghiêng dao chế độ cắt đến lực cắt gia công trung tâm gia cơng dao phay cầu” Tạp chí khoa học công nghệ trường Đại học Công nghiệp Hà Nội,ISSN:1859-3585, số 39 tháng 04/2017, trang (53-56) Bùi Long Vịnh, Trần Văn Địch, Nguyễn Ngọc Kiên (2017), “Tối ưu hóa chế độ cắt góc nghiêng dao phay trung tâm gia công dao phay cầu” Tạp chí khí Việt Nam, ISSN:08667056 ,số năm 2017, trang 101-105 118 PHỤ LỤC A Giới thiệu phần mềm BKCIMNET Giao diện phần mềm Các bước chạy chương trình tối ưu phần mềm: Bước 1: nhập hàm Bước 2: nhập giá trị biên biến Bước 3: nhập thông số tối ưu (số lần lặp số cá thể) Bước 4: nhập giá trị biên hàm điều kiện biên Bước 5: chọn phím chức “NHẬP” Bước 6: chọn phím chức “TÍNH” 119 Bước 7: kích chọn biểu tượng “ĐỒ THỊ” Bước 8: Kích chọn biểu tượng “ Đồ thị tối ưu” 120 B Code chương trình phần mềm: function tinh_toiuu_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to tinh_toiuu (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) global low up sobien solanlap socathe pb p gb maxmt v gthb shb hb hmt shmt minmt xcc dataname tab tab_par; %disp(minmt); xcc = zeros(solanlap,1); choice = 1; choice = get(handles.pso_toiuu,'value'); for i = 1:sobien %Kiem tra xem da nhap du thong so chua if isnan(low(i,1)) warndlg('Chua nhap cac can cua bien','NHAP THIEU'); return; end if isnan(up(i,1)) warndlg('Chua nhap cac can cua bien','NHAP THIEU'); return; end end for i = 1:shb if isnan(gthb(i,1)) warndlg('Chua nhap cac gia tri ham bien','NHAP THIEU'); return; end end if choice==1 % PSO -% [pbest,gbest,t] = toiuu_anfis_pso(solanlap,socathe,sobien,hmt,gthb,low,up,hb,maxmt,minmt,pb ,p,gb,v,xcc); p = pbest; gb = gbest; xcc = t; end if choice~=1 % -% [p_end,best,t] = toiuu_anfis_abc(low,up,sobien,solanlap,socathe,p,gb,gthb,shb,hb,hmt,shmt, xcc); p = p_end; gb = best; xcc = t; end %% -xuat ket qua -%%% % o -o for i=1:socathe tab(i,1)=i; for j=1:sobien tab(i,j+1) = p(i,j); end for j=1:shb if ~isnumeric(hb{j}) tab(i,sobien+j+1) = hb{j}(p(i,:)); 121 else tab(i,sobien+j+1) = ham_nr(hb{j},p(i,:)); end end for j=1:shmt if ~isnumeric(hmt{j}) tab(i,sobien+shb+j+1) = hmt{j}(p(i,:)); else tab(i,sobien+shb+j+1) = ham_nr(hmt{j},p(i,:)); end end end %Loc bien Pareto if shmt == || shmt == cot = size(tab); hang = cot(1); cot = cot(2); tab_par = zeros(1,cot); kiemtra = zeros(hang,1); k = 1; if shmt == for i = 1:socathe for j = 1:socathe if (tab(i,cot-1) > tab(j,cot-1) && tab(i,cot) > tab(j,cot)) break; end end if j == socathe kiemtra(i) = 1; tab_par(k,2:cot) = tab(i,2:cot); k = k+1; end % if(tab(i,cot-1) tab(j,cot) && tab(i,cot-3) > tab(j,cot-3)) break; end end if j == socathe kiemtra(i) = 1; tab_par(k,2:cot) = tab(i,2:cot); k = k+1; end end end hang = size(tab_par); hang = hang(1); tab_par(1:hang,1) = [1:hang]'; %test % figure; % plot(tab_par(:,cot-1),tab_par(:,cot),'b*') 122 end % temp_tong = zeros(socathe,1); for i = 1:socathe for j = 1:shmt temp_tong(i,1) = temp_tong(i,1)+tab(i,sobien+shb+j+1); end end min_t = temp_tong(1); s_min_t = 1; for i = 1:socathe if temp_tong(i) < min_t min_t = temp_tong(i); s_min_t = i; end end sdatas = size(tab); hang = sdatas(1); cot = sdatas(2); sdata = cell(size(tab)); for i = 1:hang for j = 1:cot sdata{i,j} = num2str(tab(i,j)); end end for j = 1:cot sdata{s_min_t,j} = strcat('',sdata{s_min_t,j}); = sdata{1,j}; sdata{1,j} = sdata{s_min_t,j}; sdata{s_min_t,j} = tp; end sdata = cellstr(sdata); % -In ket qua % set(handles.table_toiuu,'Data',sdata); set(handles.table_toiuu,'ColumnWidth',{50}); dataname{1,1}='STT'; for i = 1:sobien i1 = num2str(i); dataname{1,i+1} = strcat('X',i1); end for i = 1:shb i1 = num2str(i); dataname{1,i + + sobien} = strcat('G',i1); end for i = 1:shmt i1 = num2str(i); dataname{1,sobien + + shb + i} = strcat('MT',i1); end set(handles.table_toiuu,'ColumnName',dataname); % % set(handles.xuat_excel_toiuu,'Enable','on'); C Các phiếu kết đo 123 ... Nghiên cứu ảnh hưởng góc nghiêng trục dao chế độ cắt đến suất nhám bề mặt gia công mặt cầu lồi trung tâm CNC trục cần thiết cấp bách Kết đề tài làm tài liệu cho nhà công nghệ chọn chế độ cắt. .. công khuôn trung tâm gia công CNC trục + Ngồi thơng số chế độ cắt góc nghiêng trục dao yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công trung tâm gia công CNC trục Các vấn đề tồn nghiên cứu: + Chưa... dao đến nhám bề mặt gia công máy CNC [ 35] tác giả Mircea Lobontiu, Ioan Pasca Tương tự nghiên cứu thay đổi góc nghiêng trục dao đến nhám bề mặt [ 15] Bài báo nghiên cứu ảnh hưởng góc nghiêng trục