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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÙI LONG VỊNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG 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 Chuyên ngành: Kỹ thuật khí Mã số : 62520103 NGƢỜI HƢỚNG 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 Ďoan Ďây cơng trình nghiên cứu Tất số liệu kết nghiên cứu luận án trung thực, chƣa Ďƣợc công bố công trình nghiên cứu khác Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Ngƣời hƣớng 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 Ďến thầy hƣớng dẫn GS.TS Trần Văn Địch Ďã tận tình hƣớng dẫn hỗ trợ suốt thời gian học tập nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Ďến thầy TS Nguyễn Ngọc Kiên Ďã giúp Ďỡ thời gian làm luận án Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu, Viện Ďào tạo sau Ďại học, Viện Cơ Khí, mơn Cơng nghệ chế tạo máy, mơn khí xác quang học, Trung tâm hỗ trợ Ďào tạo nghiên cứu Ďổi cơng nghệ khí Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Ďã tạo Ďiều kiện tốt Ďể hoàn thành luận án Hà Nội, ngày tháng Tác giả năm 2017 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 phƣơng 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 Ďiều chỉnh) : Đƣờng kính dụng cụ cắt : Độ lệch tiêu chuẩn : Lƣợng dịch dao ngang : Full Hight Definition (Độ phân giải cao) : Lực cắt : Điểm Utopia : Điểm Nadir : Chiều cao mòn mặt sau dao : High Speed Machine (Gia công cao tốc) : Đơn vị Ďo Ďộ cứng theo phƣơng pháp Rock well : Đơn vị Ďo Ďộ cứng theo phƣơng 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 lƣỡi cắt dao) : Orthogonal Array (Bảng trực giao) : Công suất cắt : Particle Swarm Optimization (Tối ƣu hóa bày Ďàn) : phần trăm ảnh hƣởng yếu tố vận tốc : phần trăm ảnh hƣởng yếu tố lƣợng tiến dao : phần trăm ảnh hƣởng yếu tố chiều sâu cắt : phần trăm ảnh hƣởng yếu tố góc nghiêng trục dao : phần trăm ảnh hƣởng yếu tố nhiễu : Năng suất gia công : Quần thể : Red Blue Green (Hệ mầu tổng hợp) : Chiều cao nhấp nhô profin theo mƣời Ďiểm : Sai lệch trung bình số học profin : Lƣợng tiến dao : Swarm Intelligence (Bầy Ďàn thông 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 41 Bảng Thành phần vật liệu thép SKD11 42 Bảng 3 Đặc tính kỹ thuật dao phay cầu EMC56 43 Bảng Đặc tính kỹ thuật máy Ďo nhám Surtronic Duo 44 Bảng Đặc tính kỹ thuật máy VHX 45 Bảng Đặc tính kỹ thuật cân Ďiện tử JWP 45 Bảng Bảng trực giao OA25(54) 46 Bảng Giá trị cho phép thông số công nghệ gia công thép SKD11 47 Bảng Kết thực nghiệm Ďo lực cắt 49 Bảng 10 Kết thực nghiệm Ďo chiều cao mòn dao hs 57 Bảng 11 Kết thực nghiệm Ďo nhám bề mặt Rz 65 Bảng 12 Kết thực nghiệm Ďo suất gia công Q 73 Bảng Thông số chế Ďộ cắt……………………….…………………………………………….99 Bảng Kết thử nghiệm chế Ďộ cắt thu Ďƣợc 99 II DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1 Trung tâm gia cơng CNC trục kiểu bàn xoay AC Hình Trung tâm gia cơng CNC trục kiểu Ďầu quay AB Hình Trung tâm gia cơng CNC trục AC kiểu kết hợp Ďầu quay bàn quay Hình Góc nghiêng trục dao Hình Các dạng nghiêng dao Hình Trục dao nghiêng góc khơng Ďổi suốt Ďƣờng dẫn dao Hình Góc nghiêng dao thay Ďổi dƣờng dẫn dao Hình trục dao Ďi qua Ďiểm Hình trục dao ln vng góc với Ďƣờng thẳng Hình 10 Trục dao nằm mặt phẳng tiếp dẫn Hình 11 Trục dao nằm mặt phẳng pháp dẫn Hình 12 Tối ƣu hóa góc nghiêng trục dao Hình 13 Dao phay ngón Ďầu phẳng 10 Hình 14 Dao phay ngón Ďầu cầu Error! Bookmark not defined.10 Hình 15 Khả hớt Ďi lƣợng dƣ dao phay ngón Ďầu phẳng Ďầu cầu gia công mặt phẳng 11 Hình 16 Khả hớt Ďi lƣợng dƣ dao phay ngón Ďầu phẳng Ďầu cầu gia công mặt phẳng 11 Hình 17 Khả hớt Ďi lƣợng dƣ dao phay ngón Ďầu phẳng Ďầu cầu gia cơng mặt cầu lồi 11 Hình 18 Khả hớt Ďi lƣợng dƣ dao phay ngón Ďầu phẳng Ďầu cầu gia cơng mặt cầu lõm 12 Hình 19 Thơng số hình học dao phay cầu 12 Hình 20 Mặt cắt ngang dao phay cầu 13 Hình 21 Mơ hình lƣỡi cắt phần cầu 14 Hình 22 Hình học lƣỡi cắt mặt phẳng chiếu 14 Hình Quan hệ lực cắt Ďƣờng dịch chuyển dụng cụ…… …………………… 20 Hình 2 Mơ tả dụng cụ cắt bề mặt có chiều dày cắt 21 Hình Ảnh hƣởng t , S Ďến Px Py Pz, 22 Hình ảnh hƣởng v Ďến Pz Py Px , 22 Hình Các dạng mài mòn dụng cụ cắt 23 Hình Quan hệ lƣợng mòn thời gian 24 Hình Các tiêu Ďánh giá lƣợng mài mòn mặt sau mặt trƣớc 25 Hình Cơ chế mòn phụ thuộc vào nhiệt Ďộ 27 Hình Quan hệ tổng quát T V phay thép hợp kim cứng 28 Hình 10 Quan hệ V-T Ďơn Ďiệu gia công gang dao hợp kim cứng P18 28 Hình 11 Quan hệ T-S 29 Hình 12 Quan hệ T-t 30 Hình 13 Profin bề mặt chi tiết máy 31 Hình 14 Ảnh hƣởng số yếu tố trình cắt Ďến Ďộ nhấp nhô bề mặt gia công 33 III Hình 15 Sự thay Ďổi ứng suất dƣ theo chiều sâu chi tiết kim loại 33 Hình 16 Biểu Ďồ Ďộ cứng nguội H chiều sâu lớp cứng nguội 34 Hình 17 Ảnh hƣởng V,S , Ďến ứng suất tiếp T 34 Hình 18 Các Ďại lƣợng Ďể xác Ďịnh suất cắt phay 36 Hình sơ Ďồ thực nghiệm ……………………………………………………… 39 Hình Máy phay Mikron UCP600 41 Hình 3 Thơng số hình học chi tiết thí nghiệm 42 Hình Dao phay cầu EMC56 43 Hình Lực kế phay 43 Hình Máy Ďo nhám Surtronic Duo 44 Hình Kính hiển vi kỹ thuật số VHX Z-450 44 Hình Đƣờng quan hệ thực nghiệm dự Ďốn Error! Bookmark not defined.48 Hình Đồ thị ảnh hƣởng lƣợng tiến dao (S) vận tốc cắt (V) tới lực cắt F 50 Hình 10 Đồ thị ảnh hƣởng chiều sâu cắt ( t) vận tốc cắt (V) tới lực cắt F 50 Hình 11 Đồ thị ảnh hƣởng góc nghiêng trục dao vận tốc cắt (V) tới lực cắt F 51 Hình 12 Đồ thị ảnh hƣởng lƣợng tiến dao (S) chiều sâu cắt (t) tới lực cắt F 51 Hình 13 Đồ thị ảnh hƣởng lƣợng tiến dao S góc nghiêng trục dao Ďến F 52 Hình 14 Đồ thị ảnh hƣởng chiều sâu cắt t góc nghiêng trục dao Ďến F 52 Hình 15 Đồ thị phân bố mức ảnh hƣởng vận tốc cắt 54 Hình 16 Đồ thị phân bố mức ảnh hƣởng lƣợng tiến dao 55 Hình 17 Đồ thị phân bố mức ảnh hƣởng chiều sâu cắt 55 Hình 18 Đồ thị phân bố mức ảnh hƣởng góc nghiêng trục dao 56 Hình 19 Đồ thị ảnh hƣởng lƣợng tiến dao (S) vận tốc cắt (V) Ďến hs 58 Hình 20 Đồ thị ảnh hƣởng thời gian cắt T vận tốc cắt V Ďến hs 58 Hình 21 Đồ thị ảnh hƣởng lƣợng tiến dao (S) thời gian cắt( T) Ďến hs 59 Hình 22 Đồ thị ảnh hƣởng lƣợng tiến dao (S) thời gian cắt (T) Ďến hs 59 Hình 23 Đồ thị ảnh hƣởng lƣợng tiến dao (S) góc nghiêng trục dao ( ) tới hs 60 Hình 3.24 Đồ thị ảnh hƣởng thời gian cắt T góc nghiêng trục dao ( ) tới hs 60 Hình 25 Đồ thị phân bố mức ảnh hƣởng vận tốc cắt 62 Hình 26 Đồ thị phân bố mức ảnh hƣởng lƣợng tiến dao 63 Hình 27 Đồ thị phân bố mức ảnh hƣởng thời gian cắt 63 Hình 28 Đồ thị phân bố mức ảnh hƣởng góc nghiêng trục dao 64 Hình 29 Đồ thị ảnh hƣởng lƣợng tiến dao (S) vận tốc cắt (V) tới Rz 66 Hình 30 Đồ thị ảnh hƣởng chiều sâu cắt t vận tốc cắt (V) tới Rz 66 Hình 31 Đồ thị ảnh hƣởng góc nghiêng trục dao tốc Ďộ tiến dao (V) tới Rz 67 Hình 32 Đồ thị ảnh hƣởng lƣợng tiến dao (S) chiều sâu cắt (t) tới Rz 67 Hình 33 Đồ thị ảnh hƣởng lƣợng tiến dao S góc nghiêng trục dao ( ) tới (Rz) 68 Hình 34 Đồ thị ảnh hƣởng chiều sâu cắt (t) góc nghiêng trục dao ( ) tới Rz 68 Hình 35 Đồ thị phân bố mức ảnh hƣởng vận tốc cắt 70 Hình 36 Đồ thị phân bố mức ảnh hƣởng lƣợng tiến dao 71 Hình 37 Đồ thị phân bố mức ảnh hƣởng chiều sâu cắt 71 Hình 38 Đồ thị phân bố mức ảnh hƣởng góc nghiêng trục dao 72 Hình 39 Đồ thị ảnh hƣởng lƣợng tiến dao (S) vận tốc cắt (V) tới (Q) 74 Hình 40 Đồ thị ảnh hƣởng chiều sâu cắt t vận tốc cắt (V) tới (Q) 74 Hình 41 Đồ thị ảnh hƣởng góc nghiêng trục dao( ) vận tốc cắt (V) tới (Q) 75 Hình 42 Đồ thị ảnh hƣởng lƣợng tiến dao (S) chiều sâu cắt (t) tới (Q) 75 IV Hình 43 Đồ thị ảnh hƣởng lƣợng tiến dao (S) góc nghiêng trục dao ( ) tới Q 76 Hình 44 Đồ thị ảnh hƣởng chiều sâu cắt (t) góc nghiêng trục dao ( ) tới Q 76 Hình 45 Đồ thị phân bố mức ảnh hƣởng vận tốc cắt 78 Hình 46 Đồ thị phân bố mức ảnh hƣởng lƣợng tiến dao 79 Hình 47 Đồ thị phân bố mức ảnh hƣởng chiều sâu cắt 79 Hình 48 Đồ thị phân bố mức ảnh hƣởng góc nghiêng dao 80 Hình Sơ Ďồ xây dựng toán tối ƣu phay trung tâm gia cơng …………… 82 Hình Nghiệm tối ƣu Pareto Ďiểm hữu hiệu 88 Hình Biên tối ƣu Pareto (a), quan hệ nghiệm miền tối ƣu Pareto (b) 88 Hình 4 Khoảng cách dựa J 90 Hình Bầy Ďàn cá thể khơng gian tìm kiếm chiều 91 Hình Cấu trúc liên kết lân cận 92 Hình Phƣơng pháp PSO 92 Hình Lƣu Ďồ giải thuật PSO 94 Hình Lƣu Ďồ giải thuật PSO tìm miền Pareto 95 Hình 10 Sơ Ďồ khối giải thuật PSO tìm nghiệm tối ƣu cho hàm Ďơn mục tiêu 96 Hình 11 Sơ Ďồ khối lọc biên Pareto 98 Hình 12 Đồ thị quan hệ suất Ďộ nhấp nhô tế vi bề mặt 99 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 Ďề tài Mục Ďích nội dung nghiên cứu Ďề tài Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 4.Phƣơng pháp nghiên cứu 5.Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ďề tài Đóng góp Ďề tài nghiên cứu Cấu trúc luận án CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHAY BỀ MẶT 3D TRÊN TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC TRỤC 1.1 Đặc Ďiểm tạo hình trung tâm gia cơng CNC trục 1.1.1 Cấu hình trung tâm gia cơng CNC trục 1.1.2 Định hƣớng dụng cụ trung tâm gia công 1.2 Dụng cụ gia công bề mặt 3D trung tâm gia công CNC trục 10 1.2.1 Khả cắt gọt dao phay cầu 10 1.2.2 Thơng số hình học dao phay cầu 12 1.2.3 Phƣơng trình lƣỡi cắt dao phay cầu 14 1.3 Tình hình nghiên cứu nƣớc 15 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc 15 1.3.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc 17 KẾT LUẬN CHƢƠNG 19 CHƢƠNG 2: MỘT SỐ ĐẶC TRƢNG CỦA QUÁ TRÌNH PHAY BỀ MẶT 3D 20 2.1 Lực cắt phay 20 2.1.1 Lực cắt hệ thống Ďộng lực học trình cắt 20 2.1.2 Lực tác dụng lên mặt trƣớc mặt sau dụng cụ cắt 20 2.1.3 Ảnh hƣởng chế Ďộ cắt Ďến lực cắt 21 2.2 Mòn dao phay 23 2.2.1 Mài mòn dụng cụ cắt 23 2.2.2 Các dạng mài mòn phần cắt dụng cụ 23 2.2.3 Chỉ tiêu Ďánh giá mài mòn dụng cụ cắt 25 2.2.4 Cơ chế mài mòn dụng cụ cắt 26 2.2.5 Các yếu tố ảnh hƣởng Ďến mòn dụng cụ cắt 27 2.3 Chất lƣợng bề mặt phay 31 2.3.1 Tính chất hình học bề mặt gia cơng 31 2.3.2 Ảnh hƣởng chế Ďộ cắt tới bề mặt chi tiết gia công 32 VI 2.3.3 Ảnh hƣởng góc nghiêng trục dao Ďến chất lƣợng bề mặt gia công 35 2.4 Năng suất phay 36 KẾT LUẬN CHƢƠNG 38 CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN HỌC BẰNG THỰC NGHIỆM GIỮA GĨC NGHIÊNG TRỤC DAO VÀ CHẾ ĐỘ CẮT VỚI CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẦU RA 39 3.1 Xây dựng mơ hình thực ngiệm 39 3.1.1 Sơ Ďồ thực nghiệm 39 3.1.2 Các Ďại lƣợng Ďầu vào 39 3.1.3 Các Ďại lƣợng Ďầu 40 3.1.4 Các Ďại lƣợng cố Ďịnh 40 3.1.5 Các Ďại lƣợng nhiễu 40 3.2 Điều kiện thực nghiệm 40 3.2.1 Máy phay CNC 40 3.2.2 Phôi thực nghiệm 41 3.2.3 Dụng cụ cắt 43 3.3 Các thiết bị Ďo 43 3.4 Thiết kế ma trận thực nghiêm Taguchi 45 3.5 Chỉ tiêu Ďánh giá chất lƣợng mơ hình tốn học xác Ďịnh mối quan hệ thực nghiệm 47 3.6 Xác Ďịnh mối quan hệ thực nghiệm 49 3.6.1 Xác Ďịnh mối quan hệ chế Ďộ cắt thông số Ďầu cắt thép SKD11 49 3.6.1.1 Xác Ďịnh mối quan hệ thực nghiệm chế Ďộ cắt lực cắt F……49 3.6.1.2 Xác Ďịnh mối quan hệ thực nghiệm chế Ďộ cắt chiều cao mòn mặt sau hs ………………………………………………………………………………………………………56 3.6.1.3 Xác Ďịnh mối quan hệ thực nghiệm chế Ďộ cắt Ďộ nhám bề mặt Rz……………………………………………………………… ………… 64 3.6.1.4 Xác Ďịnh mối quan hệ thực nghiệm chế Ďộ cắt suất cắt Q ……………………………………………………………………………….72 KẾT LUẬN CHƢƠNG 81 CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO ĐỂ XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ TỐI ƢU KHI PHAY BỀ MẶT 3D TRÊN TRUNG TÂM GIA CÔNG BẰNG DAO PHAY CẦU 82 4.1 Xây dựng toán tối ƣu phay trung tâm gia công 82 4.1.1 Xác Ďịnh hàm mục tiêu 83 4.1.2 Xác Ďịnh hàm biên 84 4.1.3 Thành lập toán tối ƣu Ďa mục tiêu phay trung tâm gia công 86 4.2 Giải toán tối ƣu Ďa mục tiêu phay trung tâm gia công 86 4.2.1 Một số phƣơng pháp giải toán tối ƣu Ďa mục tiêu 87 4.2.2 Ứng dụng giải thuật PSO Ďể xác Ďịnh miền tối ƣu Pareto gia công trung tâm gia công CNC trục 94 4.3 Xác Ďịnh góc nghiêng trục dao chế Ďộ cắt tối ƣu phay trung tâm gia công 98 4.3.1 Sử dụng phần mềm viết Matlab xác Ďịnh góc nghiêng trục dao chế Ďộ cắt tối ƣu 98 4.3.2 Kiểm nghiệm kết 99 VII _  R Z : kết Ďộ nhám tính tốn thu Ďƣợc sau chạy chƣơng trình tt Q  Q  Qtt Qtt 100%  5.0472  4.7044 4.7044 100%  7.28% (4.38) Q :là kết Ďo suất thu Ďƣợc sau cắt thử thông số chế Ďộ cắt vừa thu Ďƣợc Qtt : kết tính tốn suất thu Ďƣợc sau chạy chƣơng trình Kết dự Ďốn thực tế gia cơng thấy sai lệch dự Ďốn thực tế dao Ďộng khoảng 10% chấp nhận Ďƣợc sản xuất 100 KẾT LUẬN CHƢƠNG Xác Ďịnh Ďƣợc hàm mục tiêu suất cắt Q Ďộ nhám bề mặt Rz; xác Ďịnh Ďiều kiện biên bao gồm Ďiều kiện biên không gian chế Ďộ cắt (V,S,t,), giới hạn cơng suất cắt (P), giới hạn lƣợng mòn dụng cụ (hs) nhƣ thành lập toán tối ƣu Ďa mục tiêu gia công trung tâm CNC trục dao phay Ďầu cầu Đƣa giải pháp giải toán tối ƣu Ďa mục tiêu dựa phƣơng pháp tối ƣu Pareto, xác Ďịnh tập hợp nghiệm tối ƣu miền biên Pareto Áp dụng phƣơng pháp trí tuệ nhân tạo cải tiến giải thuật PSO Ďể giải toán tối ƣu Ďa mục tiêu, tìm miền pareto tối ƣu với cặp thông số công nghệ tƣơng ứng (V,S,t,θ) Xây dựng phần mềm viết Matlab Ďể xác Ďịnh miền tối ƣu Pareto gia công thép hợp kim SKD11 trung tâm gia công CNC trục Xác Ďịnh Ďƣợc thông số công nghệ tối ƣu trƣờng hợp chất lƣợng 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 101 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Luận án Ďã giải Ďƣợc nội dung sau: Đã nghiên cứu làm rõ ảnh hƣởng góc nghiêng trục dao (), vận tốc cắt (V), lƣợng tiến dao (S), chiều sâu cắt (t) tới chất lƣợng bề mặt (Rz) suất cắt (Q), lực cắt (F), lƣợng mòn dụng cụ (hs) gia công trung tâm CNC trục sử dụng dao phay Ďầu cầu Xác Ďịnh Ďƣợc phƣơng trình tốn học thể mối quan hệ thực nghiệm góc nghiêng trục dao (), vận tốc cắt (V), chiều sâu cắt (t), lƣợng tiến dao (S) với lực cắt (F), lƣợng mòn dao mặt sau (hs), nhám bề mặt (Rz) suất cắt (Q): - F = 28.49 - 0.0368669 V - 0.0047209 S + 315.382.t - 1.19425 + 0.000246017 V S - 1.54882 V t + 0.00572035.V - 0.135744 S t 0.000184129.S + 0.79007 t - 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 +6,53233.10-5.V.S – 0,357075.V.t + 0,00134262.V – 0,0316131.S.t 5,55995.10-5.S +0,149278.t - Q = 1,09428.10-3.V1.06568.S1.26202.t1.00954 -0.861357 Các hàm quan hệ toán học Ďều phi tuyến Ďơn Ďiệu Bằng phƣơng pháp Taguchi Ďánh giá mức tác Ďộng ảnh hƣởng góc nghiêng trục dao (), vận tốc cắt (V), chiều sâu cắt (t), lƣợng tiến dao (S) tới: - Lực cắt (F): ảnh hƣởng góc nghiêng dao lớn 47.0594%, thứ hai lƣợng tiến dao 25.0815%, chiều sâu cắt 15.7163% vận tốc cắt 4.4072% - Lƣợng mòn dao mặt sau (hs): ảnh hƣởng thời gian cắt lớn 59.9725%, thứ hai vận tốc cắt 20.1988%, lƣợng tiến dao 8.1724% góc nghiêng dao 7.4695% - Nhám bề mặt (Rz): ảnh hƣởng góc nghiêng trục lớn 54.1414%, thứ hai lƣợng tiến dao 31.2771%, vận tốc cắt 4.8728% chiều sâu cắt 2.50518% - Năng suất cắt (Q): ảnh hƣởng lƣợng tiến dao dao lớn 36.61747%, thứ hai góc nghiêng trục dao 32.6355%, chiều sâu cắt 26.2674% vận tốc cắt 3.32819%.Ứng dụng phƣơng pháp trí tuệ nhân tạo cải tiến giải thuật PSO Ďể xác Ďịnh miền chế Ďộ cắt tối ƣu Ďa mục tiêu Pareto Ďáp ứng chất lƣợng bề mặt suất cắt 102 Đã xác Ďịnh Ďƣợc thông số công nghệ tối ƣu trƣờng hợp chất lƣợng 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 Ďầu vào Ďể nghiên cứu hoàn thiện Tiếp tục sử dụng phƣơng pháp nghiên cứu luận án Ďể mở rộng nghiên cứu cho vật liệu khác, với biên dạng bề mặt khác Thành lập ngân hàng liệu chế Ďộ cắt tối ƣu gia công , phục vụ cho việc tự Ďộng hóa q trình sản xuất, góp phần giảm chi phí gia cơng, nâng cao khả cạnh tranh trình hội nhập toàn cầu 103 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] Hồng Tiến Dũng (2014) Nghiên cứu tối ưu hóa số thông số công nghệ phay cao tốc Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trƣờng Ďại 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, Trƣơng Ďại 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, Trƣờng Ďại học cơng nghiệp Thái Ngun [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, Trƣơng Ďại 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, Trƣờng 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, Trƣờng Ďại 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 Nhƣ Nguyệt (2009) Nghiên cứu nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia công tối ưu hóa số yếu tố kỹ thuật q trình phay tinh máy cơng cụ CNC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trƣờng Ďại 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 104 [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 2009, 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 105 [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 106 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN (2016), “Xác định quan hệ thực nghiệm chế độ cắt chất lượng bề mặt giải thuật PSO trung tâm gia công” Kỷ yếu hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc Cơ Khí – Động Lực, ISBN:987-604-95-0040-4, tháng 10/2016, trang (125-129) (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” Kỷ yếu hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc Cơ Khí – Động Lực, ISBN:987-604-95-0040-4, tháng 10/2016, trang (110-114) (2016), “Ảnh hưởng chế độ cắt góc nghiêng dao đến chất lượng bề mặt gia công trung tâm gia công dao phay cầu” Kỷ yếu hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc Cơ Khí – Động Lực, ISBN:987-604-95-0040-4, tháng 10/2016, trang (106-109) (2017), “Nghiên cứu ảnh hưởng góc nghiêng dao chế độ cắt đến lực cắt gia công trung tâm gia công dao phay cầu” Tạp chí khoa học cơng nghệ trƣờng Đại học Công nghiệp Hà Nội, ISSN 1859-3585, số 39 tháng 04/2017, trang (53-56) (2017), “Tối ưu hóa chế độ cắt góc nghiêng dao phay trung tâm gia cơng dao phay cầu” Tạp chí khí Việt Nam, ISSN 0866-7056, số năm 2017, trang (101-105) 107 108 PHỤ LỤC A Giới thiệu phần mềm BKCIMNET Giao diện phần mềm Các bƣớc chạy chƣơng trình tối ƣu phần mềm: Bƣớc 1: nhập hàm Bƣớc 2: nhập giá trị biên biến Bƣớc 3: nhập thông số tối ƣu (số lần lặp số cá thể) Bƣớc 4: nhập giá trị biên hàm Ďiều kiện biên Bƣớc 5: chọn phím chức “NHẬP” Bƣớc 6: chọn phím chức “TÍNH” Bƣớc 7: kích chọn biểu tƣợng “ĐỒ THỊ” Bƣớc 8: Kích chọn biểu tƣợng “ Đồ thị tối ƣu” B Code chƣơng 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 % ABC -% [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,:)); 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*') 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 10 ... (góc nghiêng trục dao chế Ďộ cắt) tối ƣu nhằm nâng cao suất chất lƣợng bề mặt gia cơng Do Ďó Ďề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng góc nghiêng trục dao chế độ cắt đến suất nhám bề mặt gia công mặt cầu. .. cụ cắt gia công Nghiên cứu khả gia công bề mặt 3D tự trung tâm gia công CNC trục góc nghiêng trục dao Ďến khả cơng nghệ Nghiên cứu ảnh hƣởng góc nghiêng trục dao chế Ďộ cắt Ďến chất lƣợng bề mặt, ... số chế Ďộ cắt góc nghiêng trục dao yếu tố ảnh hƣởng Ďến chất lƣợng bề mặt gia công trung tâm gia công CNC trục Các vấn đề tồn nghiên cứu: + Chƣa tối ƣu hóa Ďƣợc chế Ďộ cắt góc nghiêng trục dao