Hàm mục tiờu lựa chọn thực hiện tối ƣu húa quỏ trỡnh gia cụng phay cao tốc bằng dao phay ngún liền khối là hàm về độ nhỏm bề mặt. Bài toỏn đặt ra lựa chọn chế độ cắt tối ƣu để giỏ trị Ra nhỏ nhất với điều kiện miền giới hạn của bài toỏn.
Theo chƣơng 3 nghiờn cứu về xõy dựng mụ hỡnh húa quan hệ hàm độ nhỏm với chế độ cắt. Hàm mục tiờu tối ƣu húa chế độ cắt là:
Y=Ra=0,1441.v-0,3023.f0,3824 .ar0,0572 Nhỏ nhất
Bài toỏn xỏc đinh bộ thụng số chế độ cắt tối ƣu v,f, ar để độ nhỏm bề mặt nhỏ nhất. Tuy vậy, giỏ trị chế độ cắt khụng phải là giỏ trị bất kỳ mà khụng cú yờu cầu ràng buộc mà nú phải phụ thuộc vào từng điều kiện hệ thống cụng nghệ trong quỏ trỡnh gia cụng. Với mỗi hệ thống cụng nghệ gia cụng lại cú giỏ trị giới hạn cho cỏc điều kiện biờn và miền giới hạn khỏc nhau.
Theo phần thực nghiệm chƣơng 3 cho thấy lực cắt theo phƣơng Y ảnh hƣởng lớn nhất tới quỏ trỡnh cắt gọt.
v.Fc=2163.v0,4721.f0,2678 .ar0,5260
Miền giới hạn của phạm vi điều chỉnh tốc độ cắt:
G2=vmin ≤ v ≤ vmax=G3 Miền giới hạn của phạm vi điều chỉnh lƣợng chạy dao
G4=fmin ≤ f =1 0 0 0 . . . . D
z
v
N f ≤ fmax=G5 Miền giới hạn của phạm vi điều chỉnh chiều sõu cắt
G6=armin ≤ ar ≤ armax=G7
Giới hạn về rung động trong quỏ trỡnh gia cụng để đảm bảo độ ổn định của rung động
110 (4.28) (4.29) (4.30) (4.30) (4.31) Axy=√ [A0]=G8
Trong đú: theo chƣơng 3 cụng thức (3.29) ta cú 0 , 0766 0 , 0911 0 ,3542 1, 653. . .
xy r
A v f a
Độ vừng của dụng cụ cắt đảm bảo nhỏ hơn độ vừng cho phộp [y]. Theo sức bền vật liệu đối với trục cụng xơn ta cú thể xỏc định đƣợc độ vừng tại phần đầu của dụng cụ cắt[28]:
=G10
Hỡnh 4.15 Thực nghiệm xỏc định độ vừng dụng cụ cắt của hóng Sandvik[33]
Đối với dụng cụ cắt thớ nghiệm D1=D2=Dc=20mm; L1 chiều dài phần lƣỡi cắt (theo hóng dụng cụ cắt Sandvik chế tạo L1=15mm); L2 chiều dài phần gỏ cụng xụn dụng cụ cắt (Thực nghiệm gỏ giỏ trị L2=25mm); E: Mụ đun đàn hồi của vật liệu dụng cụ cắt (Mpa); C, m: hệ số số phụ thuộc vào đặc tớnh hỡnh học dao phay ngún sử dụng thực nghiệm (Đối với dao phay ngún liền khối cú 4 lƣỡi cắt, 3 lƣỡi cắt và 2 lƣỡi cắt thỡ tƣơng ứng hệ số C là 9,05, 8,30 và 7,93; hệ số m tƣơng ứng là 0,950, 0,965 và 0,974) [29]. Vậy khi đú ta cú dụng cụ cắt sử dụng thực nghiệm cú 4 lƣỡi cắt vỡ quỏ trỡnh thực nghiệm gia cụng tinh. Khi đú ta cú hệ số C=9,05; hệ số m=0,95 thay vào phƣơng trỡnh ta cú
Với F là lực cắt khi phay
√
Trong đú hàm tổng hợp lực cắt với thành phần X,Y (Fxy) đƣợc xỏc định ở chƣơng 3 cụng thức (3.13) là:
0 ,5345 0 , 2608 0 ,5277
2735, 2. . .
xy r
F v f a
Giải cỏc bài toỏn tối ƣu trong cụng nghệ gia cụng cơ khớ là lớp cỏc bài toỏn thực nghiệm ứng với từng điều kiện cụng nghệ cụ thể. Vỡ vậy, giải quyết vấn đề triệt để nờn cỏc hàm mục tiờu và giới hạn biờn phải tiếp cận đến cỏc hàm thực nghiệm. Cỏch tiếp cận nhƣ vậy mới đỏp ứng đƣợc yờu cầu cụng nghệ ngày càng chớnh xỏc và khắt khe hiện tại và trong thời gian tới. Trờn thực tế với sự phỏt triển nhanh của khoa học cụng nghệ vấn đề cỏc hệ thống mới ra đời đũi hỏi chi phớ mỏy múc, trang thiết bị dụng cụ ngày càng lớn. Vấn đề tối ƣu húa trong cụng nghệ để đem lại chất lƣợng và hiệu quả kinh tế là vấn đề quan trọng và cần thiết.
Thuật toỏn tối ƣu húa bày đàn ( PSO) tớnh toỏn chế độ cắt tối ƣu để đạt đƣợc độ nhỏm bề mặt nhỏ nhất.
111
Phõn tớch thuật giải PSO bài toỏn tối ƣu
Bước 1 Khởi tạo quần thể với việc khởi tạo vector vị trớ xi và vector vận tốc vi(i = 1..n) cho cỏ thể thứ i, i = 1,.., n (cho mỗi cỏ thể Pi trong quần thể P(n)). Vộc tơ vị trớ xi(Vi, fi, ari) với mỗi giỏ trị Vi, fi, ari trong quần thể Pi. Khai bỏo điều kiện biờn và miền giới hạn của bài toỏn.
Bước 2 Khởi tạo cỏc thụng tin ban đầu về vị trớ tốt nhất của cỏc cỏ thể và cả quần thể + pbesti= xi (khởi tạo vị trớ tốt nhất của cỏ thể thứ i bằng vị trớ được khởi tạo hiện tại) + gbest = min (Ra(xi)), i = 1,..n (khởi tạo vị trớ tốt nhất của cả quần thể bằng vị trớ nhỏ nhất hoặc bằng một giỏ trị yờu cầu trong tất cả cỏc vị trớ của tất cả cỏc cỏ thể được khởi tạo).
Bước 3 Bƣớc lặp với điều kiện lặp xỏc định trƣớc (sau một số lần lặp cho trước hoặc sau một số lần lặp mà khụng thu được kết quả tốt hơn) for i=1:n (với mỗi cỏ thể).
vik+1 = w.vik + c1.rand1.(pbesti – xik) + c2.rand2.(gbest – xik) (cập nhật lại chuyển động ở thế hệ tiếp theo chuyển động tốt nhất hiện tại của chớnh cỏ thể và theo chuyển động của cỏ thể tốt nhất trong quần thể)
xik+1= xik + vik+1(cập nhật lại vị trớ theo vị trớ hiện tại và theo hướng chuyển động mới nhất)
112
if Ra(xi) < Ra(pbesti) then pbesti = xi (cập nhật lại vị trớ tốt nhất của mỗi cỏ thể bằng việc so sỏnh với vị trớ hiện tại) if Ra(xi) < Ra(gbest) then gbest = xi (cập nhật lại vớ trớ tốt nhất của quần thể bằng việc so sỏnh với cỏ thể tốt nhất hiện tại). Với mỗi giỏ trị xi so sỏnh với điều kiện biờn thỏa món thỡ mới thực hiện bƣớc tiếp theo.
2163. vi 0,4721.fi0,2678 .ari0,5260 G2=vmin ≤ vi ≤ vmax=G3 G4=fmin ≤ fi =1 0 0 0 . . . . D i z v N f ≤ fmax=G5
G6=armin ≤ ari ≤ armax=G7
A[A0]=G8 trong đú 0 , 0766 0 , 0911 0 ,3542 1, 653. . . xy r A v f a =G9 trong đú 0 ,5345 0 , 2608 0 ,5277 2735, 2. . . xy r F v f a
+ Kiểm tra điều kiện kết thỳc bƣớc lặp, nếu thỏa món chuyển sang bƣớc 4, cũn khụng tiếp tục bƣớc 3.
Bước 4 Kết thỳc, trả về giỏ trị tốt nhất gbest