Đang tải... (xem toàn văn)
Mục tiêu chính của luận án là: Đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo thử nghiệm tại Việt Nam khi mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện theo phương pháp Taguchi để xác định ảnh hưởng của các thông số đầu vào: Bước tiến dao dọc (Sd), chiều sâu cắt (t) và số lượng rãnh (Z) xẻ nghiêng trên mặt đá (chế tạo tại Việt Nam) khi mài phẳng chi tiết từ thép SKD11 đã nhiệt luyện tới độ nhám, độ phẳng bề mặt chi tiết gia công, sai lệch kích thước, độ song song, năng suất gia công và một số yếu tố khác như nhiệt cắt, lực cắt, rung động.
1 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Mục tiêu cơng nghệ chế tạo sản phẩm khí đại nâng cao độ xác suất gia cơng, giảm lượng dư gia cơng, từ giảm giá thành sản phẩm Với xu hướng này, song song với việc đầu tư nghiên cứu để tối ưu q trình gia cơng cắt gọt, nghiên cứu tối ưu thơng số hình học dụng cụ cắt hướng khả thi có hiệu cao Với ý nghĩa này, đá mài xẻ rãnh - cải tiến đá mài truyền thống nhà khoa học nghiên cứu nhằm khắc phục nhược điểm đá mài truyền thống như: lượng tiêu hao lớn, khả thoát phoi kém, lực cắt nhiệt cắt q trình gia cơng lớn gây ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công suất gia cơng Đã có nhiều nghiên cứu mài theo hai hướng hàn lâm thử nghiệm Đáng ý, thị trường mài tiêu tốn hàng tỷ đồng vào năm 2015 có tối đa 15.000 báo tạp chí vấn đề [27] Tác giả Eiji nghiên cứu lý thuyết trình gia cơng vật liệu gia cơng hạt mài [20] phân tích cho thấy: lực sinh mài thông số quan trọng để đánh giá khả cắt gia công đá Tác giả Xiaorui Fan and Michele H Miller[21] [22]đã nghiên cứu phân tích khả giảm lực cắt mịn đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn Tác giả V.G.Guses[36]đã ảnh hưởng số gián đoạn bề mặt làm việc đá sai số kích thước tác dụng cân đá Tác giả D X Jin and Z Meng[18] nghiên cứu cho thấy lực mài đá mài xẻ rãnh giảm 30% so với đá mài thường chất lượng bề mặt gia công không cải thiện nhiều Nghiên cứu giải thích nguyên nhân giảm lực cắt chiều dài tiếp xúc đá mài chi tiết gia cơng phoi dễ khu vực cắt vị trí xẻ rãnh Tác giả T Nguyen, L C Zhang[30] nghiên cứu tượng hạt mài xếp bề mặt đá mài mang tính ngẫu nhiên, chí mài mịn Tính ngẫu nhiên quy trình sản xuất trộn hạt mài với chất kết dính, ép thiêu kết Điều này, dẫn đến khó khăn giải phóng lượng nhiệt sinh suốt trình mài, 60% dung dịch trơn nguội tiếp cận khu vực cắt [5÷9] Chính khó khăn ngun nhân dẫn đến hư hỏng bề mặt (hạt mài khả tự mài sắc phoi bị kẹt cứng lỗ xốp) [8] [9] Để giảm tính ngẫu nhiên cải thiện dung dịch trơn nguội vào vùng mài cách có hiệu quả, đá mài xẻ rãnh nghiên cứu Bằng cách xẻ rãnh, khu vực tiếp xúc đá chi tiết làm nguội ổn định có nghĩa can thiệp để giảm ngẫu nhiên hạt mài trình mài Khả cắt đá mài xác định qua số tiêu như: chất lượng chi tiết gia công, lực cắt, nhiệt sinh mài, rung động, suất cắt… Trong tiêu lực cắt tiêu đặc trưng cho chất vật lý trình mài, lực cắt ảnh hưởng lớn đến mài mòn đá, đến biến dạng đàn hồi tiếp xúc hệ thống cơng nghệ, đến rung động Cịn nhiệt cắt tiêu ảnh hưởng đến sai lệch kích thước biến dạng nhiệt chi tiết gia cơng Có thể nói lực cắt nhiệt cắt trình mài tiêu ảnh hưởng đến sai lệch hình dạng kích thước Nâng cao khả cắt đá mài vấn đề quan trọng chuyên ngành công nghệ chế tạo máy nhằm tạo sản phẩm, thiết bị, máy móc đạt độ xác tuổi thọ cao, đảm bảo hiệu kinh tế kỹ thuật Do đó, tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu khả cắt đá mài xẻ rãnh nghiêng bề mặt đá mài chế tạo thử nghiệm Việt Nam mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện” làm đề tài Luận án tiến sĩ Mục tiêu luận án Từ phân tích mục tiêu luận án là: - Đánh giá khả cắt đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo thử nghiệm Việt Nam mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện theo phương pháp Taguchi để xác định ảnh hưởng thông số đầu vào: Bước tiến dao dọc (Sd), chiều sâu cắt (t) số lượng rãnh (Z) xẻ nghiêng mặt đá (chế tạo Việt Nam) mài phẳng chi tiết từ thép SKD11 nhiệt luyện tới độ nhám, độ phẳng bề mặt chi tiết gia cơng, sai lệch kích thước, độ song song, suất gia công số yếu tố khác nhiệt cắt, lực cắt, rung động Từ xác định thơng số chế độ cắt tối ưu cục theo tiêu riêng biệt, tiêu tổng hợp tối ưu đa mục tiêu đáp ứng 02 tiêu chí đầu chất lượng chi tiết suất gia công mài đá mài xẻ rãnh điều kiện sản xuất thử nghiệm Việt Nam Phương pháp nghiên cứu luận án 3.1 Lý thuyết - Phương pháp tiếp cận: Kế thừa phát triển từ kết nghiên cứu tác giả nghiên cứu nước giới - Nghiên cứu sở lý thuyết chất vật lý trình mài, hệ thống, phương pháp đo thông số quy hoạch thực nghiệm 3.2 Thực nghiệm Nghiên cứu ảnh hưởng thông số đầu vào (Sd, t) thơng số hình học đá mài Z đến sai lệch độ phẳng, độ nhám yếu tố lực cắt, nhiệt cắt, rung động, suất gia cơng mài Từ xác định thông số chế độ cắt tối ưu cục theo tiêu riêng biệt, tiêu tổng hợp tối ưu đa mục tiêu đáp ứng 02 tiêu chí đầu chất lượng chi tiết suất gia công mài đá mài xẻ rãnh điều kiện sản xuất thử nghiệm Việt Nam Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: - Bốn loại đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm Việt Nam đá mài truyền thống - Vật liệu mài: SKD11 nhiệt luyện có độ cứng 58HRC Phạm vi nghiên cứu: Phù hợp với điều kiện nghiên cứu ứng dụng thực tiễn, tiến hành thực nghiệm với bốn loại đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm đá mài truyền thống mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 4.1 Ý nghĩa khoa học - Luận án nghiên cứu lý thuyết kết hợp nghiên cứu thực nghiệm, sử dụng phương pháp Taguchi để xác định quan hệ thông số: Bước tiến dao dọc (Sd), chiều sâu cắt (t) số lượng rãnh (Z) với thông số đầu độ nhám, độ phẳng bề mặt chi tiết gia cơng, sai lệch kích thước, độ song song, suất gia công số yếu tố khác nhiệt cắt, lực cắt, rung động mài phẳng chi tiết SKD11 nhiệt luyện đá mài xẻ rãnh nghiêng mặt đá 4.2 Ý nghĩa thực tiễn - Kết nghiên cứu dùng làm tài liệu tra cứu cho cán công nghệ sở sản xuất có sử dụng đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo Việt Nam mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện nhằm mục đích nâng cao chất lượng chi tiết gia công suất gia công với mức chi phí nhỏ - Đưa phương pháp xác định thông số tối ưu cục theo, tiêu tổng hợp theo kết toán tối ưu đa mục tiêu việc sử dụng thiết kế thực nghiệm Taguchi, phân tích quan hệ Grey phân tích phương sai (ANOVA) nhăm nâng cao chất lượng chi tiết gia công suất gia công mài đá mài xẻ rãnh điều kiện sản xuất thử nghiệm Việt nam - Đã đề xuất, xây dựng thành công nguyên lý, lựa chọn đồ gá, thuật toán, phần mềm hệ thống đo chiều cao, sai lệch độ phẳng, sai lệch độ song song, độ nhám bề mặt, lực cắt, nhiệt sinh trình mài suất mài với yêu cầu cao độ xác gia cơng q trình công nghệ với độ không đảm bảo đo độ tin cậy cao thiết bị hệ thống đo lường xác Những đóng góp - Kết nghiên cứu luận án đánh giá ảnh hưởng thơng số hình học đá mài Z thông số chế độ cắt (Sd, t) đến khả cắt đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo thử nghiệm Việt Nam theo tiêu riêng biệt tiêu tổng hợp gồm: sai lệch độ phẳng, độ nhám bề mặt, nhiệt cắt, lực cắt, rung động suất gia công trình mài phẳng - Tác giả tiến hành nghiên cứu thực nghiệm thành công việc ứng dụng phương pháp Taguchi, phân tích quan hệ Taguchi Grey, phân tích phương sai xây dựng chương trình tính tốn xác cho q trình phân tích phương sai - Việc sử dụng thiết bị đo hiệu chuẩn xác để đo tiêu hình học, động học, nhiệt lực học giúp cho tác giả xác định xác thơng số tối ưu đơn mục tiêu, tối ưu tổng hợp thông số tối ưu đa mục tiêu 4 - Luận án đưa hướng dẫn việc lựa chọn thông số tối ưu tiêu riêng biệt, thông số đánh giá tiêu tổng hợp tối ưu đa mục tiêu để nâng cao độ xác gia công phẳng đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo thử nghiệm Việt Nam Cấu trúc luận văn Luận án gồm phần: Mở đầu, chương, kết luận chung phần phụ lục Chương 1: Tổng quan mài phẳng tình hình nghiên cứu nâng cao khả cắt đá mài Chương 2: Cơ sở lý thuyết trình mài phẳng Chương 3: Các tiêu phương pháp đánh giá khả cắt đá mài xẻ rãnh Chương 4: Thực nghiệm, kết quả, phân tích đánh giá khả cắt đá mài xẻ rãnh nghiêng thử nghiệm theo tiêu xác định Kết luận chung Đề xuất hướng nghiên cứu NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN VĂN Chương Tổng quan mài phẳng tình hình nghiên cứu nâng cao khả cắt đá mài 1.1.1 Giới thiệu phương pháp mài Nguyên công mài không dùng gia công tinh, mà cịn sử dụng cần có suất hiệu kinh tế cao Khi đó, sử dụng mài thơ để gia cơng chi tiết có lượng 125 tấn, lượng dư 6mm máy mài cỡ lớn có cơng suất 205kW Mỗi cắt (60-80m/s) tốc độ quay chi tiết lớn (360 m/ph) Trong năm gần số nhà máy nâng tốc độ mài lên đến 120m/s người ta tìm biện pháp phấn đấu để đưa tốc độ mài lên cao (khoảng 300m/s)[1] Trong trình mài, trình cắt diễn liên tục bề mặt đá tất hạt mài tham gia vào q trình mài Các hạt mài có lưỡi cắt khơng xác định, phân bố cách ngẫu nhiên không theo quy luật “hỗn độn” bề mặt làm việc đá Do tiếp xúc, cào xước liên tục hạt mài lên bề mặt chi tiết gia cơng nên nhiệt cắt sinh q trình mài lớn, ảnh hưởng đến khả gia công hạt mài chất lượng bề mặt chi tiết gia cơng 1.1.2 Đặc điểm q trình mài [1] -Tốc độ cắt mài lớn, tiết diện phoi cắt bé - Đá mài loại dụng cụ cắt có nhiều lưỡi, gồm hạt mài liên kết với chất dính kết Khi cắt, số lớn hạt mài có hình dạng, vị trí hồn tồn khác đồng thời tham gia cắt Các góc cắt mài khơng hợp lý: góc trước thường góc âm góc cắt thường lớn 900 - Do tốc độ cắt cao góc cắt lớn nên mài nhiệt độ cao (1000÷15000C) - Dụng cụ mài có lưỡi cắt khơng liên tục: Các hạt mài nằm tách biệt bề mặt làm việc dụng cụ cắt phoi riêng, xem trình mài trình cào xước liên tục - Do khơng thể thay đổi vị trí hình dạng hình học hạt mài đá mài nên việc điều khiển q trình mài khó khăn - Trong q trình mài, đá mài có khả tự mài sắc phần 5 Bên cạnh đặc điểm trên, gia công mài tốc độ cắt cao, góc cắt lớn, góc trước âm nên mài có nhược điểm như: lực cắt nhiệt cắt mài lớn, khả thoát phoi nên làm biến dạng cấu trúc mạng tinh thể biến đổi tính chất lý lớp vật liệu bề mặt gây tượng cháy, nứt tế vi ứng suất dư bề mặt 1.1.3 Nhu cầu gia công vật liệu có độ cứng cao Hiện nay, với theo phát triển khoa học công nghệ, ứng dụng quốc phịng, an ninh, ngành cơng nghiệp nặng, đặc biệt ngành khí Các loại vật liệu có độ cứng cao ngày sử dụng rộng rãi, loại vật liệu sử dụng làm khuôn nguội thông dụng vật liệu SKD11 nhiệt luyện với độ cứng 58-60 HRC 1.3 Tình hình nghiên cứu đá mài gián đoạn giới nước 1.3.1 Nghiên cứu đá mài gián đoạn hay đá mài xẻ rãnh giới Theo sáng chế tác giả [37] [38] nghiên cứu việc gắn mài lên đĩa mài Các mài có hình dạng khác như: hình lăng trụ, lục giác, vịng cung, lập phương, hình dạng khác dính kết bắt vít lên bề mặt đá (Hình 1.4) Hình 1.3 Đá mài gián đoạn với mài (a) hình lăng trụ (b) hình lục giác[37][38] Hình 1.4 Một số hình dạng đá mài (a) bàn cờ, so le, chéo, hình V (b) so le, chéo, đối xứng song song;(c) có khoảng cách cắt chân (d) hình côn[26] Tác giả J.C Aurich, B Kirsch[23] cho thấy đá mài xẻ rãnh có khả giảm nhiệt tốt so với đá mài thường điều kiện gia cơng cụ thể 6 Hình dạng đá mài xẻ rãnh nhà khoa học học giả giới nghiên cứu loại đá có gắn mài lên đĩa mài Hình 1.6 Hình ảnh đá mài xẻ rãnh giới nghiên cứu[27] 1.3.2 Đá mài xẻ rãnh Việt Nam nghiên cứu Cùng với phát triển khoa học công nghệ, nhà khoa học Việt Nam nghiên cứu để khắc phục nhược điểm đá mài truyền thống Có thể nói, bước tiến đáng kể việc cải thiện hình dáng đá mài truyền thống, có nhiều cơng trình nghiên cứu học giả nước đề cập đến loại đá mài xẻ rãnh đưa kết luận tính ưu việt loại đá mài so với đá mài truyền Hình 1.4 Hình ảnh đá mài xẻ rãnh thực Kết luận chương 1 Nghiên cứu khả cắt đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm Việt Nam hướng nghiên cứu cần thiết để đánh giá tính ưu việt loại đá so với đá ruyền thống Các kết nghiên cứu giới nước năm gần khẳng định khả giảm nhiệt cắt lực cắt đá xẻ rãnh so với đá truyền thống mài Đã có số nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến lực cắt, nhiệt cắt mài đá mài xẻ rãnh [21] [33] [35] Tuy nhiên, nghiên cứu nghiên cứu đơn mục tiêu đá mài xẻ rãnh có mài gắn đĩa mài đá mài xẻ rãnh thẳng Việt Nam sản xuất q trình mài phẳng Chưa có cơng trình nghiên cứu ảnh hưởng tiêu riêng biệt, ảnh hưởng tổng hợp tiêu giải tốn tối ưu đa mục tiêu q trình mài phẳng đá mài xẻ rãnh Thép SKD11 loại thép dùng phổ biến làm khuôn dập nguội Nghiên cứu khả cắt đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm với mác thép có ý nghĩa khoa học thực tiễn phù hợp với điều kiện sản xuất Việt Nam 7 Chương Cơ sở lý thuyết trình mài phẳng 2.1 Các thông số công nghệ mài phẳng Mài trình phức tạp kết trình phụ thuộc vào nhiều yếu tố sơ đồ phân tích phụ thuộc lẫn đại lượng đầu vào, đại lượng trung gian đại lượng đầu Quan hệ thông số đầu vào thông số đầu q trình mài mơ tả hình 2.2 Hình 2.2 Sơ đồ đại lượng trình mài phẳng Kết mài phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: máy, chi tiết gia công, đá mài, chế độ công nghệ, Các thông số đầu vào nguyên nhân gây tượng xảy trình mài như: lực cắt, nhiệt cắt, rung động, mòn đá 2.2 Chất lượng chi tiết gia công 2.2.1 Độ nhám bề mặt chi tiết gia cơng; 2.2.2 Sai số kích thước chi tiết gia cơng - Ảnh hưởng lực cắt; Ảnh hưởng nhiệt độ cắt 2.3 Rung động mài Kết luận chương Đã xây dựng sơ đồ mối quan hệ phụ thuộc đại lượng trình mài Từ phân tích yếu tố thơng số cơng nghệ ảnh hưởng đến lực cắt, nhiệt cắt, rung động thông số đầu chất lượng chi tiết gia công suất gia công Các thông số đầu vào để đánh giá khả cắt đá mài gồm có: Bước tiến dao dọc (Sd), chiều sâu cắt (t) số lượng rãnh (Z) với thông số đầu độ nhám, độ phẳng bề mặt chi tiết gia cơng, sai lệch kích thước, độ song song, suất gia công tiêu khác nhiệt cắt, lực cắt, rung động mài phẳng chi tiết SKD11 nhiệt luyện đá mài xẻ rãnh nghiêng mặt đá Chương Các tiêu phương pháp đánh giá khả cắt xẻ rãnh mài phẳng 3.1 Quá trình nghiên cứu đánh giá khả cắt đá mài xẻ rãnh Để thực mục đích nghiên cứu đặt ra: - Đánh giá khả cắt đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo Việt Nam gia công vật liệu có độ cứng cao, tác giả đánh giá qua chất lượng chi tiết gia công (thông qua tiêu sai lệch độ phẳng, độ nhám bề mặt, lực cắt, nhiệt cắt, rung động) suất gia công thơng qua việc bóc tách ngun vật liệu - Thực quy hoạch với mục tiêu cho trình mài phẳng đá mài xẻ rãnh mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện theo phương pháp Taguchi sử dụng hàm tổn thất với mục tiêu cực tiểu hóa cực đại giá trị đặc trưng phân tích phương sai (ANOVA), để tìm chế độ cắt tối ưu cục bộ, tối ưu tổng hợp tối ưu đa mục tiêu đảm bảo chất lượng chi tiết suất gia cơng Q trình nghiên cứu luận án thực theo sơ đồ 3.1 sau: Hình 3.1 Sơ đồ q trình thí nghiệm luận án 3.3 Khái quát phương pháp đánh giá [7] Để đánh giá tính cắt gọt đá mài thường người ta sử dụng hay số tiêu có ý nghĩa điều kiện gia cơng định, ví dụ như: tỷ lệ lượng bóc vật liệu lượng mịn đá, cơng suất mài lực cắt mài, độ nhám bề mặt sau mài…Đá mài có tính cắt gọt tốt có lực cắt nhỏ, nhiệt cắt nhỏ, công suất cắt nhỏ, lượng mịn đá khả bóc tách vật liệu chất lượng gia công cao Trong năm gần việc nghiên cứu tính chất dụng cụ mài đạt kết định Theo tài liệu công bố người ta dùng đại lượng sau để đánh giá khả cắt đá mài - Chế độ cắt; Các đại lượng vật lý; Các đại lượng chất lượng bề mặt 3.4 Cơ sở đánh giá khả cắt đá mài Đánh giá khả cắt tiến hành sở số tượng cơ, lý thích hợp chọn thí dụ : mật độ lớp hạt mài, độ lớn lực, sóng chất lượng bề mặt gia công Tiêu chuẩn coi lý tưởng tiêu chuẩn bao hàm tất thơng số q trình công nghệ mài, chẳng hạn khả cắt đá mài bao hàm tuổi bền đá, tốc độ mài, tốc độ chi tiết, tốc độ tiến dao, phương pháp mài độ cứng vững hệ thống công nghệ… Sự đánh giá tiến hành cách đo trực tiếp so sánh với thơng số, ví dụ tỷ lệ mài (tỷ lệ thể tích vật liệu bóc với thể tích đá mài tiêu hao) thơng số hiệu trình mài hệ số mài, lượng cần thiết để bóc đơn vị khối lượng vật liệu, độ mòn tuổi bền đá, hiệu suất mài 3.5 Các tiêu đánh giá khả cắt đá Chỉ tiêu tỷ lệ mài; Năng suất mài; Thể tích vật liệu bóc đơn vị công suất; Khả cắt mài; Đánh giá lượng tiêu hao riêng đá; Đánh giá đặc tính cắt đá 3.6 Đánh giá khả cắt đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo thử nghiệm Việt Nam Từ phân tích mục tiêu luận án tác giả đưa toán tối ưu cục sau: - Bài tốn cực tiểu hóa sai lệch độ phẳng bề mặt gia cơng - Bài tốn cực tiểu hóa độ nhám - Bài tốn cực tiểu hóa nhiệt phát sinh q trình mài - Bài tốn cực tiểu hóa lực cắt q trình mài - Bài tốn cực tiêu hóa rung động - Bài toán cực đại suất mài - Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng tổng hợp thông số đến khả cắt đá mài gián đoạn - Đánh giá tối ưu đa mục tiêu Kết luận chương Trong chương này, tác giả phân tích tiêu phương pháp đánh giá khả cắt đá mài nhà nghiên cứu khoa học, tác giả thấy tiêu có mặt mạnh, mặt yếu phạm vi ứng dụng khác Có tác giả đánh giá đặc tính cắt đá mài theo tiêu lực cắt, tiêu nhiệt cắt, theo tiêu mòn đá Trong điều kiện nay, Việt Nam để đánh giá khả cắt đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm Việt Nam, tác giả đánh giá khả cắt theo hai tiêu chí chất lượng chi tiết gia công thông qua sai lệch độ phẳng, độ nhám bề mặt, lực cắt, nhiệt cắt rung động suất gia cơng thơng qua việc bóc tách ngun vật liệu Chương Thực nghiệm xác định ảnh hưởng số yếu tố đến suất chất lượng bề mặt chi tiết gia cơng 4.1 Mục đích thực nghiệm Mục đích nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá khả cắt đá mài gián đoạn chế tạo Việt nam mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện, trình thực nghiệm tiến hành sau: - Thực nghiệm ảnh hưởng thông số công nghệ (sd, t) thông số kết cấu đá (Z) đến tiêu riêng biệt trình mài: Lực cắt, nhiệt cắt, rung động, sai lệch độ phẳng, độ nhám bề mặt suất gia công - Từ tiêu riêng biệt tác giả thực nghiệm tiêu tổng hợp để tìm thơng số tối ưu cục để đánh giá lượng chi tiết gia công - Từ thông số tối ưu cục độ nhám bề mặt, suất gia công tác giả thực nghiệm tối ưu hóa đa mục tiêu để tìm tối ưu đa mục tiêu đáp ứng yêu cầu chất lượng bề mặt chi tiết gia công suất gia công 4.2 Thiết kế ma trận trực giao Việc lựa chọn ma trận dẫn bảng thiết kế Taguchi (Ma trận trực giao) (bảng 4.1) 10 Bảng 4.1 Ma trận trực giao (OA) Từ bảng (4.1) ta xét ma trận L9 đó: - Số thí nghiệm: - Số thơng số khảo sát: P1 , P2 , P3 P4 - Các mức thông số: 1, Bảng 4.3 Ma trận L9 Nếu ma trận lựa chọn dựa số lượng thông số mức bao gồm nhiều TN P1 P2 P3 P4 thơng số sử dụng thiết kế thí 1 1 nghiệm, bỏ qua cột tham số bổ sung Trong 2 2 ví dụ khảo sát, q trình có thông số 3 3 với mức, ma trận L9 cần lựa chọn theo 2 ma trận dẫn Như thấy đây, ma 2 trận L9 có cột cho thơng số (P1 - P4) 3 3 3 4.3 Phân tích số liệu thực nghiệm[11] Thí nghiệm có giá trị tỷ số S/N cao cho kết tối ưu bị ảnh hưởng nhiễu Tỷ số S/N dùng để xác định mức đầu tối ưu Tỷ số S/N kết đầu tính sau: Đối với trường hợp cực tiểu hóa đặc tính hiệu suất, cần phải tính tốn xác định tỷ lệ S/N sau đây: (4.4) Đối với trường hợp cực đại hóa đặc tính hiệu suất, cần phải tính tốn xác định tỷ lệ S/N sau đây: Ni S / N 10 log (4.5) N i u 1 yu 4.3.1 Phân tích phương sai Để thực phân tích phương sai (ANOVA) cần xác định số thông số, từ thiết kế thực nghiệm tiến hành theo phương pháp Taguchi gồm có: Tổng sai lệch bình phương cho tồn mẫu: Tổng sai lệch bình phương toàn k nj mẫu : SST SS B SSW (4.9) SST xij x j (4.6) j 1 i 1 Tổng sai lệch bình phương nhóm: k SS B n j x j x (4.7) j 1 Tổng sai lệch bình phương nhóm : Sai lệch bình phương trung bình nhóm: MSW SSW N k (4.10) Sai lệch bình phương trung bình 11 nj k SSW xij x j i 1 j 1 n k j 1 j 1s nhóm: j (4.8) MS B SS B k 1 (4.11) Trong đó: n - Tổng số thí nghiệm; k - Số thơng số nghiên cứu 4.4 Thiết kế thực nghiệm theo phương pháp Taguchi mờ Ngoài bước thực nghiệm theo phương pháp Taguchi, phân tích quan hệ Taguchi mờ có thêm số nội dung liên quan đến phân tích quan hệ mờ, tổng hợp sau: Bước 1: Xây dựng CSDL thực nghiệm dạng mảng trực giao; Bước 2: Phân tích quan hệ mờ (Grey Relational Analysis – GRA); Bước 3: Tối ưu hóa phương pháp Taguchi dựa quan hệ mờ; Bước 4: Kiểm chứng kết tính thực nghiệm 4.5 Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng thông số Sd,t, Z đến sai lệch độ phẳng, độ nhám, lực cắt, nhiệt cắt, rung động bóc tách vật liệu gia cơng Luận án tiến hành 06 thực nghiệm, chia làm giai đoạn: - Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng thông số công nghệ (Sd, t) thơng số hình học đá( Z) đến tiêu riêng biệt: sai lệch độ phẳng; độ nhám; lực cắt; nhiệt độ cắt; rung động suất gia công - Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng thơng số cơng nghệ (Sd, t) thơng số hình học đá( Z) đến tiêu tổng hợp chất lượng chi tiết gia công - Thực nghiệm kiểm chứng chất lượng chi tiết gia công qua tiêu: Độ nhám, sai lệch độ phẳng, sai lệch kích thước chiều cao, sai lệch độ song song - Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng thông số công nghệ (Sd, t) thơng số hình học đá( Z) đến tối ưu đa mục tiêu 4.5.4 Lựa chọn chế độ công nghệ Các thông số thông số công nghệ gồm chiều sâu cắt, lượng chạy dao dọc số rãnh đá lựa chọn phụ thuộc vào thiết bị, dụng cụ, vật liệu gia công khảo sát số công ty khí, tác giả tiến hành xây dựng thơng số thí nghiệm sau: - Vận tốc cắt: v = 26 m/s - Chiều sâu cắt t (mm/htk), Sd (m/ph) cho bảng 4.5 - Sng = 5m/ph Bảng 4.5 Giá trị thông số Sd, t,Z Đối với trường hợp Cực tiểu hóa q trình mài, cần phải tính tốn tỷ lệ tín hiệu nhiễu Z ố nh) Các Sd t S/N theo công thức (4.4) mức (m/ph) (mm) Z13 Z23 Đối với trường hợp Cực đại hóa q Thấp 12 0.02 0 trình mài, cần phải tính tốn tỷ lệ tín hiệu nhiễu Trung 18 15 0.05 20 S/N theo công thức (4.5) bình Cao 20 0.07 24 22 Bảng 4.6 Ma trận thực nghiệm theo phương pháp Taguchi Z ố r nh) Thí nghiệm số Sd (m/ph) t (mm) Z13 Z23 12 0.02 0 12 0.05 18 20 12 0.07 24 22 15 0.02 18 20 15 0.05 24 22 15 0.07 0 20 0.02 24 22 20 0.05 0 20 0.07 18 20 12 4.6Thực nghiệm đánh giá theo tiêu riêng biệt 4.6.1 Chỉ tiêu sai lệch độ phẳng Bảng 4.7 Dữ liệu đo kết tính tốn sai lệch độ phẳng Số TN Sd m /ph 12 12 12 15 15 15 20 20 20 t mm Z số rãnh Z13 Z23 0.02 0.05 0.07 0.02 0.05 0.07 0.02 0.05 0.07 18 24 18 24 24 18 20 22 20 22 22 20 (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 13 (mm) (mm) (mm) (mm) 0.0051 0.0042 0.0074 0.0121 0.0088 0.0102 0.0090 0.0124 0.0114 0.0075 0.0035 0.0053 0.0054 0.0086 0.0102 0.0081 0.0093 0.0105 0.0038 0.0044 0.0075 0.0049 0.0097 0.0084 0.0058 0.0084 0.0151 0.0068 0.0039 0.0064 0.007 0.0091 0.0096 0.0079 0.0084 0.0106 0.0078 0.0047 0.0078 0.0064 0.0086 0.0102 0.0104 0.0127 0.0136 0.0078 0.0042 0.0071 0.006 0.0097 0.0102 0.0076 0.0011 0.0102 13 23 23 13 23 (mm) 13 23 (mm) 0.0056 0.0044 0.0076 0.0078 0.0090 0.0096 0.0084 0.0112 0.0134 (mm) 0.0074 0.0039 0.0063 0.0061 0.0091 0.0100 0.0079 0.0063 0.0104 η = /N S/N13 S/N23 44,7 47,06 42,42 41,52 40,87 40,32 41,29 38,91 37,42 42.64 48.23 43.99 44.19 40.77 39.99 42.08 42.77 39.63 4.3.1.2 Phân tích kết theo phương sai ANOVA [28] Từ số liệu thực nghiệm đo bảng 4.7 (bảng 1- phụ lục), sử dụng chương trình tính tốn phân tích phương sai (xem phụ lục 1) tính giá trị phương sai (bảng 4.8) Bảng 4.8 Phân tích phương sai ANOVA sai lệch độ phẳng Biến thiên F SS MS C (%) Yếu tố P1 289.99 144.99 88.89 Yếu tố P2 5.62 2.81 1.72 Yếu tố P3 0.64 0.32 0.20 Tương tác P1xP2 25.20 6.3 7.72 Tương tác P1xP3 1.09 0.27 0.34 Tương tác P2xP3 0.94 0.23 0.29 Tương tácP1xP2xP3 2.76 0.34 0.84 Tổng cộng 26 326.24 155.26 100 Đồ thị thực nghiệm Hình 4.10a Đồ thị ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi lượng chạy dao đến sai lệch độ phẳng Hình 4.10b Đồ thị ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi chiều sâu cắt đến sai lệch độ phẳng Hình 4.10c Đồ thị ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi số rãnh đá mài đến sai lệch độ phẳng Mức độ ảnh hưởng thông số đến sai lệch độ phẳng: Theo phân tích ANOVA sai lệch độ phẳng thể Bảng 4.8 Từ kết ANOVA cho thấy thông số lượng chạy dao (88.89%), tương tác cặp (7.72%) có yếu tố lượng chạy dao ảnh hưởng nhiều đến sai lệch độ phẳng Còn chiều sâu cắt số rãnh tác động đến sai lệch độ phẳng Đặc điểm ảnh hưởng: Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng thông số Sd , t Z đến sai lệch độ phẳng miền khảo sát sau: 13 Hình 4.11 Đồ thị 3D ảnh hưởng thông số đến sai lệch độ phẳng Từ số liệu thu qua tính tốn có phương trình : Δ = e-14.3 S1.35 t0.236.Z2.11 (4.9) 4.6.2 Chỉ tiêu độ nhám bề mặt Bảng 4.9 Dữ liệu đo kết tính tốn tỷ lệ S/N tiêu độ nhám Số TN Sd m /ph 12 12 12 15 15 15 20 20 20 t mm Z số rãnh 0.02 0.05 0.07 0.02 0.05 0.07 0.02 0.05 0.07 18 24 18 24 24 18 20 22 20 22 22 20 Ra1 (µm) Ra11 0.71 1.26 1.32 1.24 1.24 0.95 1.18 0.92 1.23 Ra12 0.71 0.89 1.34 0.64 1.21 0.95 1.21 0.92 1.23 Ra (µm) Ra21 0.76 1.20 1.38 1.19 1.27 0.98 1.21 0.87 1.25 Ra22 0.76 0.94 1.29 0.63 1.25 0.98 1.24 0.87 1.26 Ra (µm) Ra13 0.78 1.23 1.39 1.18 1.28 1.02 1.25 1.01 1.19 Ra23 0.78 0.91 1.31 0.66 1.27 1.02 1.25 1.01 1.25 Ra i =S/Ni (µm) Ra Ra 0.75 1.23 1.36 1.20 1.26 0.98 1.21 0.93 1.22 0.75 0.91 1.31 0.64 1.24 0.98 1.23 0.93 1.25 S/N13 2.49 -1.79 -2.69 -1.61 -2.03 0.14 -1.68 0.58 -1.75 S/N23 2.49 0.79 -2.37 3.83 -1.89 0.14 -1.82 0.58 -1.92 Từ số liệu thực nghiệm đo bảng 4.10 cơng thức tính phương sai (bảng 1- phụ lục), sử dụng chương trình tính tốn phân tích phương sai (xem phụ lục 1) tính giá trị phương sai (bảng 4.10) Bảng 4.10 Phân tích phương sai ANOVA số liệu độ nhám Biến thiên F SS MS C (%) Yếu tố P1 0.08 0.04 46.24 Yếu tố P2 0.006 0.0033 3.47 Yếu tố P3 0.007 0.0036 4.05 Tương tác P1xP2 0.02 0.0044 11.56 Tương tác P1xP3 0.02 0.01 11.56 Tương tác P2xP3 0.01 0.0025 5.78 Tương tác P1xP2xP3 0.03 0.0036 17.34 Tổng cộng 26 0.173 100 Đồ thị thực nghiệm Hình 4.13a Đồ thị ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt 14 Hình 4.13b Đồ thị ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt Hình 4.13c Đồ thị ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi số rãnh đá mài đến độ nhám bề mặt Trong q trình thực nghiệm, khơng phải loại đá mài gián đoạn có chất lượng bề mặt Ra tốt so với đá mài truyền thống.Tuy nhiên, giá trị độ nhám Ra nhỏ đá có tỷ lệ gián đoạn = 18.19, tức đá có số rãnh Z = 20 (rãnh) Kết thực nghiệm cho kết giống[8] Mức độ ảnh hưởng thông số đến độ nhám: Từ kết ANOVA cho thấy thông số lượng chạy dao (46,24%), tương tác cặp (11,56%) , tương tác (17,34%) có yếu tố lượng chạy dao ảnh hưởng nhiều đến độ nhám Còn chiều sâu cắt số rãnh tác động đến tiêu độ nhám Đặc điểm ảnh hưởng: Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng thông số Sd , t Z đến độ nhám miền khảo sát sau: Hình 4.14 Đồ thị 3D ảnh hưởng thơng số đến độ nhám Từ kết tính tốn có phương trình: Ra = e-11.2 S0.578.t0.347.Z3.53 Số TN (4.10) 4.3.3 Chỉ tiêu lực cắt Bảng 4.11 Dữ liệu đo kết tính tốn tỷ lệ S/N tiêu lực cắt i =S/Ni P1 F1 F2 F3 P2 P3 m mm số rãnh F11 F13 F23 F12 F21 F22 F31 F32 S/N13 S/N23 /ph 12 0.02 0 14,36 14,36 15,09 15,09 16,65 16,65 15,44 15,44 -23,79 -23.79 12 0.05 18 20 16,03 16,06 19,08 18,15 18,13 17,98 17,75 17,40 -25,04 -24.8 12 0.07 24 22 15,96 16,29 20,36 20.74 15,69 14,67 17,34 15,62 -24,84 -23.76 15 0.02 18 20 11,36 10,09 11,58 9,2 10,63 8,98 11,19 9,42 -20,98 -19.49 15 0.05 24 22 16,35 15,23 16,98 17.62 15,46 13.26 16,26 14,35 -24,23 -23.15 15 0.07 0 20,98 20,98 21.59 21.59 23,28 23,28 22,34 22,34 -26.99 -26.99 20 0.02 24 22 14,36 13,25 15,21 13.67 11,76 11,98 13,78 13,2 -22,83 -22.43 20 0.05 0 17,68 17,68 18.62 18.62 15,67 15,67 16.65 16,65 -24.44 -24.44 20 0.07 18 20 17,09 16,47 19,35 20.62 16,98 17,68 17,81 16,90 -25,03 -24.56 Từ số liệu thực nghiệm đo (bảng 4.12) cơng thức tính phương sai (bảng 1- phụ lục), sử dụng chương trình tính tốn phân tích phương sai (xem phụ lục 1)tính giá trị phương sai (bảng 4.12) Bảng 4.12 Phân tích phương sai ANOVA cho lực cắt P (N) 15 Biến thiên Yếu tố P1 F SS 80.36 MS C (%) 493.34 59.52 Yếu tố P2 5.39 94.46 3.99 Yếu tố P3 Tương tác P1xP2 28.69 9.64 7.95 98.83 21.25 7.16 Tương tác P1xP3 Tương tác P2xP3 4 2.79 1.56 0.90 9.37 2.06 1.15 Tương tác P1xP2xP3 Tổng cộng 6.58 80 135.01 0.51 - 4.87 100 Đồ thị thực nghiệm Hình 4.20a Ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi chiều lượng chạy dao đến lực cắt mài vật liệu SKD11 nhiệt luyện đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm Hình 4.20b Ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi chiều sâu cắt đến lực cắt mài vật liệu SKD11nhiệt luyện đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm Hình 4.20c Ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi số rãnh đá mài đến lực cắt mài vật liệu S nhiệt luyện đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm Đặc điểm ảnh hưởng: Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng thông số Sd , t Z đến lực cắt miền khảo sát sau: Hình 4.21 Đồ thị 3D ảnh hưởng thơng số đến lực cắt Từ kết tính tốn có phương trình: P = e2.65 S0.134.t0.335.Z0.23 (4.11) 4.6.4 Chỉ tiêu nhiệt sinh mài Để cực tiểu hóa nhiệt độ, giá trị tỷ lệ tín hiệu nhiễu tỷ lệ S/N tính tốn theo cơng thức (4.1) dẫn bảng 4.13 Bảng 4.13 Dữ liệu đo kết tính tốn tỷ lệ S/N tiêu nhiệt cắt Số T N Sd m/ph t m m Z số rãnh P13 P23 T1 T13 T2 T23 T13 T T3 T23 T13 T23 T13 i =S/N T23 i 13 i 23 16 12 12 12 15 15 15 20 20 20 0.02 0.05 0.07 0.02 0.05 0.07 0.02 0.05 0.07 18 24 18 24 24 18 20 22 20 22 22 20 76.59 58.23 78.16 64.32 78.24 75.09 81.25 74.16 80.89 74.26 77.15 81.23 76.54 79.98 75.36 78.29 75.19 77.15 75.63 62.87 81.23 67.19 79.26 77.09 83.37 76.68 82.23 75.63 76.32 83.26 77.61 81.34 77.09 79.38 76.68 78.09 73.98 65.06 83.26 68.05 79.98 78.69 84.04 77.78 82.92 76.49 75.03 85.19 78.34 82.01 78.59 81.47 77.68 79.54 75.40 62.05 80.88 66.52 79.16 76.96 82.89 76.21 82.01 75.46 76.17 83.23 77.50 81.11 77.01 79.71 76.52 78.26 -37.55 -35.86 -38.16 -36.46 -37.97 -37.72 -38.37 -37.64 -38.27 -37.55 -37.63 -38.42 -37.78 -38.18 -37.73 -38.03 -37.68 -37.87 4.6.4.2 Phân tích phương sai ANOVA [42] Từ bảng 4.13, tác giả thấy tiêu tối ưu cục thứ có giá trị tỷ lệ S/ N: 12 35.86 21 37.55 Vậy thông số tối ưu cục là:t = 0.05(mm); Sd= 12 (m/ph); Z = 18 (rãnh) Từ số liệu thực nghiệm đo (bảng 4.13) tính giá trị phương sai (bảng 4.14) Bảng 4.14 Phân tích phương sai ANOVA nhiệt cắt Biến thiên F SS MS C (%) Yếu tố P1 874.88 437.44 83.6 Yếu tố P2 108.53 54.26 10.37 Yếu tố P3 43.42 21.71 4.15 Tương tác P1x P2 0.37 0.09 0.035 Tương tác P1x P3 4.17 1.04 0.40 Tương tác P2x P3 7.14 1.79 0.68 Tương tác P1xP2x P3 7.98 0.765 Tổng cộng 26 1.046,49 100 Từ bảng 4.14, xây dựng đồ thị thực nghiệm Hình 4.24a Ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi lượng chạy dao đến nhiệt sinh mài Hình 4.24b Ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi chiều sâu cắt đến nhiệt sinh mài Hình 4.24c Ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi số rãnh đá mài đến nhiệt sinh mài Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng thông số Sd , t Z đến nhiệt cắt miền khảo sát sau: 17 Hình 4.25 Đồ thị 3D ảnh hưởng thông số hệ thống cơng nghệ đến nhiệt cắt Từ kết tính tốn, có phương trình: T= e-1.21.S0.382.t0.0942.Z1.57 (4.12) 4.3.5 Chỉ tiêu rung động tạo mài 4.3.5.1 Tính tốn kết thực nghiệm theo phương pháp Taguchi Để cực tiểu hóa rung động mài, giá trị tỷ lệ tín hiệu nhiễu tỷ lệ S/N tính tốn theo công thức [4.4] dẫn bảng 4.15 Bảng 4.15 Dữ liệu đo kết tính toán tỷ lệ S/N tiêu rung động Số g (m/s ) g1(m/s2) g2(m/s2) g3(m/s2) η = S/N TN Sd t Z g13 g 23 m/ph mm số rãnh g13 g23 g13 g23 g13 g23 S/N13 S/N23 12 0.02 0 0.51 0.51 0.56 0.56 0.58 0.58 0.55 0.55 5.18 5.18 12 0.05 18 20 1.14 0.35 1.16 0.37 1.19 0.38 1.16 0.37 -1.32 8.71 12 0.07 24 22 0.98 1.72 1.01 1.69 1.11 1.68 1.03 1.70 -0.3 -4.59 15 0.02 18 20 0.92 0.26 0.96 0.21 1.02 0.24 0.97 0.24 2.9 12.48 15 0.05 24 22 1.12 0.83 1.15 0.81 1.17 0.86 1.15 0.83 -1.2 1.58 15 0.07 0 0.68 0.68 0.71 0.71 0.76 0.76 0.72 0.72 2.9 2.9 20 0.02 24 22 0.87 1.98 0.85 2.01 0.81 2.04 0.84 2.01 1.48 -6.01 20 0.05 0 0.63 0.63 0.65 0.65 0.69 0.69 0.66 0.66 3.65 3.65 20 0.07 18 20 1.29 0.36 1.34 0.38 1.36 0.41 1.33 0.38 -2.48 8.3 4.6.6.2 Phân tích phương sai ANOVA rung động Từ bảng 4.15 ta có giá trị tỷ lệ tín hiệu nhiễu S/N lần tính tốn so sánh tiêu tối ưu cục thay đổi lượng chạy dao, chiều sâu cắt số rãnh Ta thấy tiêu tối ưu cục thứ có giá trị tỷ lệ S/N: 24 12,48 21 5,18 Vậy thông số tối ưu cục Sd = 15m/ph; t = 0,02mm; Z = 20 (rãnh) Bảng 4.16 Phân tích phương sai ANOVA rung động Biến thiên F SS MS C (%) Yếu tố P1 2,35 1,18 99,07 Yếu tố P2 0,01 0,001 0,422 Yếu tố P3 0,001 0,003 0,044 Tương tác P1xP2 0,004 0,001 0,168 Tương tác P1xP3 0,001 0,002 0,044 Tương tác P2xP3 0,004 0,001 0,168 Tương tácP1xP2xP3 0,002 0,002 0,084 Tổng cộng 26 2,372 1,19 100 Từ bảng 4.15, tác giả xây dựng biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng giá trị trung bình tỷ lệ tín hiệu nhiễu S/N (hình 4.27a, 4.27b 4.27c) Hình 4.28a Ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi lượng chạy dao đến rung động Hình 4.28b Ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi số rãnh đá mài đến rung động Hình 4.28c Ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi chiều sâu cắt đến rung động 18 Qua tính tốn tỷ lệ tín hiệu nhiễu η tỷ lệ S/N, từ bảng 4.14 thấy thí nghiệm thứ mà thông số công nghệ gồm Sd = 15(m/ph), t = 0,02 (mm) Z = 20 (rãnh) có giá trị 22 12,48 lớn nhất, nghĩa tác động thí nghiệm đến rung động mài nhiều ổn định nhất, đồng thời giá trị rung động nhỏ g = 0,24 m/s2 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng thông số Sd , t Z đến rung động miền khảo sát sau: Hình 4.28 Đồ thị 3D ảnh hưởng thông số hệ thống công nghệ đến rung động Từ kết tính tốn ta có phương trình: g= e-48.3.S0.36.t0.087.Z15.5 (4.13) 4.6.6 Chỉ tiêu suất gia cơng 4.6.6.1 Tính tốn kết thực nghiệm theo phương pháp Taguchi Để cực tiểu hóa độ nhám bề mặt, giá trị tỷ lệ tín hiệu nhiễu tỷ lệ S/N tính tốn theo cơng thức [4.2] dẫn bảng 4.17 Bảng 4.17 Dữ liệu đo kết tính tốn tỷ lệ S/N tiêu suất Số Sd t Z i S / N Q1(mm3 /s) Q2(mm3 /s) Q3(mm3 /s) Q (mm3 /s) T m/p mm số rãnh N h Z13 Z23 13 23 13 23 13 23 13 23 Q13 Q23 12 0.0 0 0.68 0.68 0.55 0.55 0.69 0.69 0.64 0.64 5,47 5,47 12 0.05 18 20 1.43 1.01 1.27 1.00 1.22 0.81 1.31 0.94 11,88 9,05 12 0.07 24 22 1.66 1.79 1.78 1.87 1.58 1.88 1.67 1.85 14,03 14,87 15 0.02 18 20 1.73 0.65 1.04 0.71 1.26 0.69 1.34 0.68 12,3 6,24 15 0.05 24 22 2.41 2.54 2.06 2.88 2.06 2.43 2.18 2.62 16,32 17,92 15 0.07 0 3.05 3.05 3.13 3.13 2.95 2.95 3.04 3.05 19,21 19,21 20 0.02 24 22 1.28 1.52 1.40 1.78 1.31 1.75 1.33 1.68 12,03 14,09 20 0.05 0 2.83 2.83 4.15 4.15 3.80 3.80 3.59 3.59 20,76 20,76 20 0.07 18 20 4.88 4.02 6.20 3.89 5.25 4.45 5.44 4.12 24,31 21,85 4.6.6.2 Phân tích phương sai ANOVA [28] Từ số liệu thực nghiệm đo (bảng 4.18) cơng thức tính phương sai (bảng 1- phụ lục), sử dụng chương trình tính tốn phân tích phương sai (xem phụ lục 1) tính giá trị phương sai (bảng 4.18) 19 Bảng 4.18 Phân tích phương sai ANOVA suất Biến thiên F SS MS C (%) Yếu tố P1 70,69 35,34 93,52 Yếu tố P2 0,31 0,16 0,41 Yếu tố P3 0,03 0,01 0,039 Tương tác P1xP2 4,36 1,09 5,77 Tương tác P1xP3 0,04 0,01 0,05 Tương tác P2xP3 0,05 0,01 0,067 Tương tác P1xP2xP3 0,11 0,01 0,144 Tổng cộng 26 75,59 36,63 100 Từ bảng 4.19, tác giả xây dựng đồ thị thực nghiệm (hình 4.31a, b c) Hình 4.31a Ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi lượng chạy dao đến suất gia cơng Hình 4.31b Ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi chiều sâu cắt đến suất gia cơng Hình 4.31c Ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi số rãnh đá mài đến suất gia công Mức độ ảnh hưởng thông số: lượng chạy dao (93,52%), tương tác cặp (5,77%) có yếu tố lượng chạy dao ảnh hưởng nhiều đến suất mài Còn chiều sâu cắt số rãnh tác động đến suất gia công Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng thông số Sd , t Z đến suất miền khảo sát sau: Hình 4.32 Đồ thị 3D ảnh hưởng thông số Sd , t Z đến suất Từ kết tính tốn ta có phương trình: Qw= e5.37.S1.86.t0.807.Z-2.38 (4.14) Nhận xét chung Qua thực nghiệm mục tiêu tác giả thấy rằng: thực nghiệm tốn cực tiểu thơng số nghiên cứu gồm sai lệch độ phẳng, độ nhám bề mặt, lực cắt, rung động nhiệt sinh trình mài để đánh giá khả cắt đá mài xẻ rãnh gồm (bảng 4.19): Nhận xét toán cực tiểu Số thông số ảnh hưởng: (s, t , Z) Số mức ảnh hưởng: (s = 12; 15 m/ph); (t = 0,02; 0,05 mm); (Z = 18; 20 rãnh) 20 Bảng 4.19 Tổng hợp thông số tối ưu cục theo tiêu riêng biệt Thông số cơng nghệ có giá trị tối ưu cục STT Bài toán cực tiểu s (m/ph) t (mm) Z(rãnh) Độ nhám 15 0.02 20 Độ phẳng 12 0.05 20 Lực cắt 15 0.02 20 Nhiệt 15 0.02 18 Rung 15 0.02 20 Bài toán suất Năng suất 20 0.07 18 4.7 Thực nghiệm đánh giá theo tiêu tổng hợp Phương pháp tiến hành thực nghiệm tiến hành theo quy trình công nghệ gồm bước: Chế độ công nghệ tối ưu cục (bảng 4.20); Mẫu thí nghiệm; Sửa đá mài dụng cụ kim cương; Gia công mặt chuẩn; Gia công mẫu với ba chế độ tối ưu cục Đo thông số tiêu chất lượng chi tiết gia công Bảng 4.20 Giá trị thông số công nghệ kiểm chứng Lượng chạy dao Chiều sâu cắt Số r nh đá mài Số thứ tự s (m/ph) t (mm) Z 15 0.02 18 12 0,05 20 15 0.02 20 Bảng 4.21 Kết sai lệch kích thước chiều cao Chế độ cắt Kích thước chiều cao Trung Trung bình s Mẫu bình mẫu t Z (m/ph Lần Lần Lần (mm) (mm) (mm) (rãnh) ) 15 0.02 18 24.713 24.712 24.719 24.715 15 0.02 18 24.705 24.707 24.713 24.708 24.708 15 0.02 18 24.710 24.678 24.715 24.701 12 0.05 20 24.679 24.678 24.683 24.680 12 0.05 20 24.677 24.675 24.681 24.678 24.679 12 0.05 20 24.677 24.674 24.683 24.678 15 0.02 20 24.731 24.726 24.733 24.730 15 0.02 20 24.49 24.718 24.725 24.644 24.701 15 0.02 20 24.728 24.725 24.730 24.728 Bảng 4.22 Kết đo sai lệch độ phẳng Chế độ cắt Sai lệch Mẫu Trung bình độ phẳng Δ (mm) Sd (m/ph) t (mm) Z (rãnh) 15 0.02 18 0.0068 15 0.02 18 0.0079 0.0082 15 0.02 18 0.0082 12 0.05 20 0.0080 12 0.05 20 0.0078 0.0080 12 0.05 20 0.0081 15 0.02 20 0.0119 15 0.02 20 0.0095 0.0101 15 0.02 20 0.0089 Bước Đo sai lệch độ song song Bảng 4.23 Kết đo sai lệch độ song song 21 Chế độ cắt Độ song song Trung bình s (m/ph) t (mm) Z (rãnh) 15 0.02 18 0.0284 15 0.02 18 0.0128 0.0176 15 0.02 18 0.0115 12 0.05 20 0.0201 12 0.05 20 0.0153 0.0143 12 0.05 20 0.0076 15 0.02 20 0.0084 15 0.02 20 0.0063 0.0055 15 0.02 20 0.0018 Bước Đo độ nhám bề mặt Bảng 4.24 Kết đo độ nhám bề mặt Độ nhám Ra, µm Chế độ cắt Trung Trung Mẫu bình Sd t Z bình Điểm Điểm Điểm Điểm Điểm m/ph mm rãnh mẫu 15 0.02 18 0,114 0,108 0,138 0,202 0,207 0,1538 15 0.02 18 0,09 0,178 0,107 0,228 0,147 0,15 0,145 15 0.02 18 0,17 0,131 0,009 0,204 0,141 0,131 12 0.05 20 0,087 0,079 0,11 0,138 0,074 0,0976 12 0.05 20 0,19 0,198 0,202 0,209 0,112 0,1822 0,126 12 0.05 20 0,102 0,082 0,082 0,114 0,114 0,0988 15 0.02 20 0,139 0,171 0,182 0,120 0,167 0,1558 15 0.02 20 0,115 0,124 0,140 0,115 0,096 0,118 0,131 15 0.02 20 0,113 0,093 0,069 0,179 0,138 0,1184 4.8 Đánh giá khả cắt đá mài xẻ rãnh theo toán tối ưu đa mục tiêu Bảng 4.25 Số liệu thực nghiệm ban đầu cho Tối ưu hóa đa mục tiêu Thí nghiệm Mảng ma trận trực giao Kết đo Sd t Z Ra Qw 12 0.02 0 0.75 0.64 12 0.05 18 20 0.91 1.31 12 0.07 24 22 1.31 1.67 15 0.02 18 20 0.64 1.34 15 0.05 24 22 1.24 2.18 15 0.07 0 0.98 3.04 20 0.02 24 22 1.23 1.33 20 0.05 0 0.93 3.59 20 0.07 18 20 1.25 5.44 Mẫu 22 Bảng 4.26 ết phân tích quan hệ mờ Thí nghiệm Dữ liệu chuẩn hố Qw D y lý tưởng Ra Δ0i(k) Qw Hệ số xám ξi(k) Ra Qw Ra Độ xám γ S/N 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 0.962 0.000 0.038 1.000 0.930 0.951 -0.435 0.885 0.241 0.115 0.675 0.813 0.772 -2.251 0.030 0.375 0.970 0.571 0.340 0.409 -7.758 0.803 0.550 0.197 0.476 0.718 0.645 -3.806 0.590 0.596 0.410 0.456 0.550 0.522 -5.652 0.251 0.787 0.749 0.389 0.400 0.397 -8.027 1.000 0.737 0.000 0.404 1.000 0.821 -1.711 0.628 0.774 0.372 0.392 0.573 0.519 -5.695 0.000 1.000 1.000 0.333 0.333 0.333 -9.542 1.014 0.148 0.014 0.772 0.973 0.913 -0.791 0.924 0.276 0.076 0.644 0.868 0.801 -1.931 max(Δ) 1.00 1.00 min(Δ) 0.00 0.00 Bảng 4.28 ết phân tích Taguchi xám Phân tích theo độ xám γ Phân tích theo tỷ số S/N Mức S t Z Kết s t Z Kết 0.711 0.806 0.602 Bộ tham -3.482 -1.984 -5.210 Bộ tham 0.521 0.604 0.663 số -5.828 -4.533 -3.996 số 0.558 0.380 0.525 V1S1A2 -5.649 -8.442 -5.753 S1t1Z2 0.597 γop -4.986 S/N T bình (m) Max (M) 1.000 1.000 0.759 0.625 0.450 0.404 0.213 0.263 0.226 0.000 1.148 1.276 0.711 0.806 0.663 0.987 -3.482 -1.984 -3.996 0.511 γop M-m 0.114 0.209 0.067 1.505 3.002 0.990 Ảnh hưởng 21.26% 71.49% 7.25% 18.47% 73.53% 8.00% 1.061 Bộ thông số công nghệ tối ưu S1t1Z2, tương ứng Sd =12m/ph; t=0,02mm, Z = 20 (rãnh) (Bảng 4.28) Giá trị tối ưu (lớn nhất) độ xám γop=0,987 Kết ANOVA cho thấy thông số ảnh hưởng nhiều đến γ lượng tiến dao t (71,5%), số rãnh (7,25%) Phân tích theo S/N (4 cột cuối Bảng 4.28) cho kết tương tự Kết phân tích biểu diễn đồ thị Hình 4.39 Hình 4.39 Đồ thị biểu diễn kết phân tích Taguchi xám Kết luận chương 23 Từ thực nghiệm kiểm chứng, chứng minh chế độ tối ưu đánh giá ảnh hưởng tổng hợp thông số đến khả cắt đá mài gián đoạn sau: Chiều sâu cắt: t = 0,05(mm); Lượng chạy dao: Sd = 12 (m/ph); Số rãnh đá mài: Z = 20 (rãnh) Vận tốc cắt V = 26 (m/s) Các sai lệch: Sai lệch kích thước chiều cao: m ; Sai lệch độ phẳng: 8 m ; Sai lệch độ song song: 14 m Độ nhám bề mặt: 0,126 m Để cực đại hóa suất mài phẳng đá mài gián đoạn giá trị tối ưu cục sau: Chiều sâu cắt: t = 0,07 (mm); Lượng chạy dao: Sd= 20 (m/ph); Số rãnh đá mài: Z = 18 (rãnh); Sử dụng phương pháp Taguchi để tối ưu đơn mục tiêu tối ưu tổng hợp tiêu Kết tối ưu cho thấy chất lượng chi tiết gia công tốt Sd = 12 (m/ph), t=0,05 (mm); Z=20(rãnh) suất gia công tốt Sd = 20(m/ph); t = 0,07(mm), Z=18(rãnh) Sử dụng phương pháp Taguchi - grey để tối ưu đa mục tiêu tác giả tìm thông số đáp ứng mục tiêu chất lượng suất gia công Sd = 12m/ph; t = 0,02mm; Z = 20 (rãnh); V = 26m/s KẾT LUẬN CHUNG VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Kết luận chung Luận án đánh giá ảnh hưởng thơng số hình học đá mài Z thông số chế độ cắt (Sd, t) đến khả cắt đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo thử nghiệm Việt Nam theo tiêu riêng biệt tiêu tổng hợp gồm: sai lệch độ phẳng, độ nhám bề mặt, nhiệt cắt, lực cắt, rung động suất gia công trình mài phẳng việc ứng dụng phương pháp Taguchi, phân tích quan hệ Taguchi Grey, phân tích phương sai ba chiều xây dựng chương trình tính tốn xác cho q trình phân tích phương sai Từ mở hướng đưa đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo Việt Nam trở thành thương phẩm chế tạo khí Thực nghiệm đánh giá riêng biệt đánh giá ảnh hưởng tổng hợp tiêu đến khả cắt đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm Việt Nam gồm độ nhám bề mặt, sai lệch độ phẳng, lực cắt, nhiệt cắt, rung động suất gia công việc xây dựng, ứng dụng phương pháp đo, dụng cụ thiết bị đo hiệu chuẩn để đo thơng số hình học, động học động lực học với độ xác độ tin cậy cao Luận án đưa hướng dẫn việc lựa chọn thông số tối ưu tiêu riêng biệt, thông số đánh giá tiêu tổng hợp tối ưu đa mục tiêu để nâng cao độ xác gia cơng phẳng đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo thử nghiệm Việt Nam Kết tối ưu cục theo tiêu riêng biệt phương pháp Taguchi: Thông số công nghệ có giá trị tối ưu cục Sai lệch STT Bài toán cực tiểu Sd (m/ph) t (mm) Z(rãnh) Độ nhám 15 0.02 20 0.64 (µm) Độ phẳng 12 0.05 20 0.0039 (mm) Lực cắt 15 0.02 20 9.42 (N) Nhiệt 15 0.02 18 62.05(0C) Rung 15 0.02 20 0.24(m/s2) Bài toán suất Năng suất 20 0.07 18 5.44(mm3) Bộ thông số tối ưu đa mục tiêu theo phương pháp phân tích quan hệ Taguchi mờ: Lượng chạy dao: Sd = 12m/ph; Chiều sâu cắt: t = 0,02mm; Số rãnh đá mài: Z = 20 (rãnh) V= 26m/s Đề xuất hướng nghiên cứu Nghiên cứu đánh giá khả cắt đá mài xẻ rãnh nghiêng bề mặt đá mài chế tạo thử nghiệm Việt Nam mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện cho kết ban đầu Cần tiếp tục nghiên cứu khả cắt loại đá mài cách toàn diện như: ứng suất dư bề mặt, lưu lượng dung dịch trơn nguội sóng siêu âm nghiên cứu tối ưu hóa việc xếp hạt mài đá mài xẻ rãnh giới nghiên cứu ... sâu cắt: t = 0,02mm; Số rãnh đá mài: Z = 20 (rãnh) V= 26m/s Đề xuất hướng nghiên cứu Nghiên cứu đánh giá khả cắt đá mài xẻ rãnh nghiêng bề mặt đá mài chế tạo thử nghiệm Việt Nam mài phẳng vật liệu. .. nghiệm Việt Nam mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện? ?? làm đề tài Luận án tiến sĩ Mục tiêu luận án Từ phân tích mục tiêu luận án là: - Đánh giá khả cắt đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo thử nghiệm Việt. .. sâu cắt đến lực cắt mài vật liệu SKD1 1nhiệt luyện đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm Hình 4.20c Ảnh hưởng tỷ lệ S/N thay đổi số rãnh đá mài đến lực cắt mài vật liệu S nhiệt luyện đá mài xẻ rãnh chế