(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt chi tiết bằng vật liệu NAK80 khi gia công trên máy mài phẳng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƠ THỊ HỒI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT BẰNG VẬT LIỆU NAK80 KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY MÀI PHẲNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 601401 SKC006684 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ NGƠ THỊ HỒI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT BẰNG VẬT LIỆU NAK80 KHI GIA CƠNG TRÊN MÁY MÀI PHẲNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ -601401 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ NGƠ THỊ HOÀI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT BẰNG VẬT LIỆU NAK80 KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY MÀI PHẲNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ-601401 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM HUY TUÂN Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2020 i ii iii iv v vi LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Ngơ Thị Hồi Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 03/06/1985 Nơi sinh: Ninh Bình Quê quán: Ninh Bình Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: Đường Bình Giã – P – TP Vũng Tàu Điện thoại quan: Điện thoại nhà riêng: 0975.048.029 Fax: E-mail: hoaint@bctech.edu.vn II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2003 đến 11/ 2007 Nơi học (trường, thành phố): Nam Định Ngành học: Cơ khí chế tạo máy Đại học: Hệ đào tạo: VL-VH Thời gian đào tạo từ 11/2010 đến 11/2012 Nơi học (trường, thành phố): Trường ĐHSPKT-TP.HCM Ngành học: Cơ khí chế tạo máy Tên đồ án, luận văn môn thi tốt nghiệp: Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận văn thi tốt nghiệp: Người hướng dẫn: Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 08/2018 đến 05/2020 Nơi học (trường, thành phố): Đại học SPKT Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật khí vii Hình 4.5b Đồ thị thể quan hệ Ra với Sn Sd - Độ nhám bề mặt Ra mức cao giá trị lượng chạy dao dọc Sd giá trị lượng chạy dao ngang Sn mức thấp nghĩa chất lượng bề mặt giảm Khi ta tăng lượng chạy dao dọc Sd tăng lượng chạy dao ngang Sn độ nhám bề mặt Ra giảm nghĩa chất lượng bề mặt tăng lên 46 Hình 4.5.c Đồ thị thể quan hệ Ra với Sn t - Độ nhám bề mặt Ra mức cao giá trị chiều sâu cắt (t) mức cao lượng chạy dao ngang (Sn) mức thấp nghĩa chất lượng bề mặt giảm Độ nhám bề mặt Ra mức thấp giá trị chiều sâu cắt(t) mức thấp lượng chạy dao ngang (Sn) mức cao ý nghĩa chất lượng bề mặt tăng lên - Qua ta nhận thấy giá trị đầu vào Sn, Sd tỷ lệ nghịch với độ nhám bề mặt Ra chiều sâu cắt tỷ lệ thuận với độ nhám bề mặt Ra 4.8 Tối ưu hóa phương pháp RSM- đáp ứng bề mặt Tối ưu hóa chế độ cắt mài thép NAK80 theo tiêu nhám bề mặt thực sở mối quan hệ Ra với thông số Sd, t, Sn Việc giải tốn gia cơng cắt gọt thực nhiều nghiên cứu, sử dụng nhiều thuật toán khác nhau: thuật toán Nead- Mead, thuật toán di truyền, thuật toán bầy đàn Trong nghiên cứu tốn tối ưu hóa phương pháp đáp ứng bề mặt để tối ưu hóa thơng số thực nghiệm thể hiệu cao Phương pháp đươc phát triển dựa kỹ thuật toán học thống kê dựa phù hợp mơ hình thực nghiệm để 47 liệu thực nghiệm thu liên quan đến thiết kế thí nghiệm đươc phát triển từ năm 50 kỉ trước nhà khoa học Box đồng Với điều kiện biến : 0.0001 ≤ t ≤ 0.006 26 ≤ Sd ≤ 32 5.0 ≤ Sn ≤ 8.0 Chọn phương trình mơ hình hóa bậc rút gọn, nhân tố nhân tố thay đổi mức số thí nghiệm cần thực N=16 Ứng dụng phần mềm Minitab 16 để giải tốn tối ưu tìm phương trình đáp ứng bề mặt Hình 4.6: (a) đồ thị tối ưu hóa (b) số liệu kết tối ưu hóa Kết tối ưu hóa phương pháp đáp ứng bề mặt cho thấy đồ thị hình 4.5(a), giá trị biến thể cột (t, Sd Sn), bao gồm giá trị thấp giá trị cao Giá trị biến hàm mục tiêu ký hiệu Cur (Current) Qua phân tích RSM chế độ mài tối ưu dải thí nghiệm nhằm đạt mục tiêu độ nhẵn bóng bề mặt (target) 0,1µm, thấp 0,1 µm cao 0,7 µm minh họa hình 4.6b Trên hình 4.6 cho ta thấy, lời giải tối ưu tìm thấy cho Ra đạt giá trị 0.142541µm, giá trị xấp xỉ giá trị mong muốn 0,1 đạt mức kỳ vọng 92.98% (desirability = 0,9929098) giá trị kỳ vọng tốt Vậy kết tối ưu Ra = 0.142541(µm), t = 0.0001(mm), Sd = 32(ht/ph), Sn = 8(mm/s) Kết phân tích cho thấy chế độ mài tối ưu có thơng số (t, Sd Vct) (t = 0.0001(mm), Sd = 32(ht/ph), Sn = 8(mm/s).) Các kết tối ưu hóa RSM dùng làm sở để chọn chế độ công nghệ phù hợp cho gia công nhằm nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia cơng 48 Phương trình hồi quy hàm mục tiêu Min_Ra: 𝑀𝑖𝑛𝑅𝑎 = 2,63515 − 0,0485625 × 𝑆𝑑 + 83,9389 × 𝑡 − 0,118375 × 𝑆𝑛 Với thơng số gia cơng tối ưu thí nghiệm Sd = 32; Sn = 8; t = 0,0001 4.9 So sánh kết đạt từ phương pháp Taguchi RSM  Luận văn ứng dụng phương pháp Taguchi phương pháp thiết kế thí nghiệm mạnh Phương pháp có ưu điểm số lượng thông số công nghệ mức chúng đưa vào ma trân thiết kế thực nghiệm lớn số lượng thí nghiệm nhỏ Điều dẫn đến chi phí vật tư thí nghiệm thời gian thực nghiệm giảm Ngồi ra, thơng số đưa vào ma trận thiết kế thực nghiệm Sd, t, Sn yếu tố định lượng, mức thơng số lựa chọn tùy ý Điều thực số thiết kế thí nghiệm truyền thống Mặt khác, ma trận thiết kế thực nghiệm thiết kế sẵn nên thuận lợi cho việc ứng dụng Những ưu điểm phương pháp dẫn đến ứng dụng phương pháp thực tiễn rộng rãi  Đề tài luận văn ứng dụng phương pháp phản ứng bề mặt (RSM) tổng hợp phương pháp tốn học thống kê, hữu ích cho việc điều chỉnh mơ hình phân tích vấn đề có tham số độc lập Sd, t, Sn kiểm soát (các) tham số phụ thuộc (Montgomery) Ra Ý tưởng RSM sử dụng chuỗi thí nghiệm thiết kế để có phản ứng tối ưu đưa tìm phương trình tối ưu hóa mà đề tài đưa  Vậy với việc ứng dụng phương pháp Taguchi RSM cho thấy khác biệt phương pháp Sử dụng phương pháp Taguchi để thiết kế thí nghiệm tiếp tục ứng dụng phương pháp RSM để đưa phương trình đáp ứng bề mặt, tối ưu hóa cho phương pháp gia cơng 49 4.10 Kết luận chương  Trong phần đưa bảng tỷ lệ tín hiệu nhiễu sở để đánh giá ảnh hưởng biến thí nghiệm  Từ biểu đồ đánh giá ảnh hưởng thông số đầu vào chất lượng đầu  Đưa phương trình đáp ứng bề mặt  Đưa thông số gia công tối ưu cho vật liệu thép NAK80 gia công máy mài phẳng  So sánh kết đạt từ phương pháp Taguchi RSM 50 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Trong công trình nghiên cứu này, tác giả hồn thành nội dung đề đạt kết sau: Đã hệ thống hóa vấn đề sở lý thuyết cơng nghệ mài, có mài phẳng Giới thiệu khái quát đặc điểm trình mài, ảnh hưởng yếu tố công nghệ đến chất lượng bề mặt gia công Từ tác giả lựa chọn thơng số chủ yếu để tiến hành thực nghiệm mài vật liệu NAK80 thiết bị máy mài phẳng OKANAMOTO Nhật Bản Đã trình bày kết nghiên cứu số mơ hình việc xác định độ nhám bề mặt gia cơng mài, từ có lựa chọn mơ hình thí nghiệm phù hợp với điều kiện thực tiễn Việt Nam nay, đồng thời xác định rõ điều kiện giới hạn nội dung nghiên cứu ảnh hưởng thơng số đến hàm mục tiêu thơng qua tiêu chí độ nhám bề mặt chi tiết gia công mài phẳng (điều kiện biên mơ hình thí nghiệm) phục vụ thí nghiệm Sử dụng phương pháp thực nghiệm Taguchi áp dụng bảng quy hoạch trực giao để đưa số lượng thí nghiệm Đã thực kế hoạch thực nghiệm đề vật liệu mài thép NAK80 số chế độ điển hình tổ hợp thơng số cơng nghệ lựa chọn để khảo sát ảnh hưởng chúng tới độ nhám bề mặt chi tiết gia công máy mài phẳng NAK80 Nhật Bản Đã tiến hành đo đạc kiểm tra đánh giá chất lượng bề mặt chi tiết mài (độ nhám bề mặt Ra, Rz ), sử dụng trang thiết bị kỹ thuật số đảm bảo tin cậy Kết thực nghiệm cho thấy việc lựa chọn chế độ cắt hợp lý biện pháp tốt để nâng cao chất lượng bề mặt gia công, nâng cao hiệu trình mài minh chứng rằng: Khi tăng chiều sâu cắt t chất lượng bề mặt giảm thơng số tỷ lệ nghịch với chất lượng bề mặt gia công Khi ta tăng lượng 51 chạy dao dọc Sd chạy dao ngang Sn độ nhám bề mặt giảm chất lượng bề mặt tăng lên tỷ lệ thuận với chất lượng bề mặt gia công Sử dụng phần mềm Minitab16 để đánh giá kết thực nghiệm dựa biểu đồ cho thấy mối quan hệ thông số đầu vào (Sd, Sn, t) hàm mục tiêu Ra Khi chọn Sd, Sn lớn độ nhám Ra giảm (độ bóng cao)… Kết thực nghiệm đề tài luận văn sử dụng làm sở khoa học cho việc lập trình điều khiển trình mài thiết bị sử dụng vật liệu khảo sát, vật liệu tương tự khác 5.2 Hướng phát triển đề tài Định hướng nghiên cứu cần tiếp tục thực là:  Nghiên cứu quan hệ nhám bề mặt với thơng số xuất q trình mài như: Áp lực dụng cụ đá mài với vật liệu gia cơng.; ảnh hưởng mịn đá mài đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công…  Thiết lập mơ hình tổng qt mơ tả ảnh hưởng tổng hợp yếu tố cơng nghệ tới độ nhám bề mặt chi tiết gia công máy mài phẳng cho điều kiện mài vài vật liệu gia công khác 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] B Dasthagiri, Dr E Venu gopal Goud, 2015 “Optimization Studies on Surface Grinding Parameters’’ International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, Vol 4, Issue 7, July 2015, pp 23476710 [2] Hasan Oktem, Tuncay Erzurumlu, Ibrahim Uzman, 2007, “Application of Taguchi optimization technique in determining plastic injection molding process parameters for a thin-shell part.” Materials & Design 28 (2007) pp 1271–1278 [3] Đỗ Đức Trung, Ngô Cường “Nghiên cứu ảnh hưởng lượng chạy dao đến chất lượng bề mặt gia công thép 20X thấm Cacbon mài vơ tâm chạy dao hướng kính’’ Tạp chí khoa học công nghệ, 2014, 17-22 [4] Trần Quốc Hùng, Dương Văn Đức, Nguyễn Hồi Sơn, 2018 “Tối ưu hóa chế độ cắt mài trịn ngồi thép hợp kim SKD61 theo tiêu nhám bề mặt” Hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc lần thứ 5- VCME 2018 [5] Lưu Văn Nhang, Kỹ thuật mài, 2001, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội [6] Maxlop, Lý thuyết mài kim loại, 1995, NXB Chế Tạo Máy [7] Nguyễn Trọng Bình; Trần Văn Địch tác giả, (2006), “Công nghệ chế tạo máy”, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [8] Lure, Mài kim loại, 1995, NXB chế tạo máy Moskva [9] Hướng dẫn sử dụng vận hành máy đo nhám Mitutoyo, (2009), Tài liệu kỹ thuật đo lường kiểm định nội [10] Nguyễn Tiến Thọ (2001) “Kỹ thuật đo lường – Kiểm tra” NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội [11] Nguyễn Trọng Hùng, Phùng Xuân Sơn (2016) “Giáo trình thiết kế thực nghiệm chế tạo máy” NXB xây dựng 53 54 55 56 57 58 59 S K L 0 ... KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ NGƠ THỊ HỒI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT BẰNG VẬT LIỆU NAK80 KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY MÀI PHẲNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ... KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ NGƠ THỊ HỒI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT BẰNG VẬT LIỆU NAK80 KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY MÀI PHẲNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ-601401... trước mài tới chất lượng bề mặt gia công; ảnh hưởng chế độ cắt tới chất lượng bề mặt chi tiết sau gia cơng mài;  Nghiên cứu mơ hình nghiên cứu xác định độ nhám;  Bề mặt chi tiết gia cơng mài,