Chương 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ MÀI HỢP LÝ
4.4. CHẾ ĐỘ MÀI HỢP LÝ THEO ĐỒNG THỜI CHỈ TIÊU NHÁM BỀ MẶT VÀ NĂNG SUẤT GIA CÔNG
4.4.5. Thông số mài hợp lý để đạt đồng thời nhám nhỏ nhất và năng suất gia công lớn nhất
Kết quả xếp hạng các phương án khi áp dụng ba phương pháp ra quyết định đa tiêu chí bao gồm TOPSIS, MAIRCA, EAMR với tính toán trọng số của Entropy và MEREC được mô tả trong Bảng 4.24. Từ Bảng 4.24, kết quả cho
thấy cả ba phương pháp ra quyết định đa tiêu chí trên đều cho phương án 12 là phương án tốt nhất.
Hình 4.6 cho thấy một cách khác để đánh giá ứng dụng năm phương pháp trên để giải bài toán ra quyết định đa tiêu chí. Từ Hình 4.5, dễ dàng nhận thấy
rằng cùng một phương án tốt nhất được xác định (phương án 12) khi sử dụng ba phương pháp ra quyết định đa tiêu chí bao gồm TOPSIS (Hình 4.5a), MAIRCA (Hình 4.5b), EAMR (Hình 4.5c). Kết quả đó không phụ thuộc vào tính toán trọng số của tiêu chí bằng phương pháp Entropy hoặc phương pháp MEREC.
Từ các kết quả trên xác định được bộ thông số mài hợp lý khi mài biên dạng trụ vuông thép SKD11 bằng đá mài CBN trên máy phay CNC là: chiều
sâu cắt aed = 0,02 mm; tốc độ quay trục chính Rpm = 5000 vòng/phút; bước tiến đá Fe = 2500 mm/phút và đường kính đá mài d = 125 mm.
Từ những kết quả trên có thể đưa ra những nhận xét sau:
+ Việc sử dụng các phương pháp TOPSIS, MAIRCA và EAMR cùng với cách tính trọng số theo phương pháp MEREC và phương pháp Entropy để giải quyết vấn đề MCDM khi mài CBN trên máy phay CNC sẽ cho kết quả xếp hạng giống nhau. Mặc dù vậy, Phương pháp TOPSIS và MAIRCA là khá phù
hợp để giải quyết bài toán MCDM khi mài CBN trên máy phay CNC. Cụ thể, hai phương pháp có 11/18 phương án được xếp hạng giống nhau (các phương án 1, 6, 7, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17 và 18) khi trọng số tính toán bằng phương pháp MEREC và tùy chọn 9/18 xếp hạng giống nhau (Tùy chọn 4, 5, 10, 11,
12, 13, 16, 17 và 18) khi trọng số tính toán bằng phương pháp Entropy. Trong khi đó, EAMR phương pháp chỉ có giải pháp tốt nhất (tùy chọn 12) tương tự như các phương pháp khác.
+ Cả ba phương pháp MCDM nêu trên đều có đã xác định được chế độ mài hợp lý giống nhau đó là phương án thí nghiệm số 12. Kết quả đó không
phụ thuộc vào trọng số của các tiêu chí tính theo phương pháp Entropy hay phương pháp MEREC. Như vậy, việc xác định bộ thông số mài hợp lý không phụ thuộc vào phương pháp MCDM và phương pháp tính trọng số được sử dụng (ít nhất với các phương pháp được sử dụng trong nghiên cứu này);
Bảng 4.24. Xếp hạng phương án khi sử dụng phương pháp TOPSIS,
MAIRCA, EAMR
STT
TOPSIS MAIRCA EARM
Entropy MEREC Entropy MEREC Entropy MEREC
1 15 12 14 12 16 16
2 2 2 2 6 3 2
3 8 6 6 5 17 17
4 9 9 9 10 13 11
5 10 10 10 9 18 18
6 7 8 8 8 10 6
7 5 7 7 7 9 5
8 6 5 5 4 12 9
9 4 3 3 2 7 4
10 17 17 17 17 15 15
11 14 13 12 13 14 12
12 1 1 1 1 1 1
13 16 15 16 15 11 13
14 12 16 15 16 5 7
15 3 4 4 3 2 3
16 18 18 18 18 8 14
17 11 11 11 11 6 10
18 13 14 13 14 4 8
a)
b)
c)
Hình 4.6. Biểu đồ so sánh các phương pháp TOPSIS, MAIRCA, EAMR, a) Phương pháp TOPSIS; b) Phương pháp MAIRCA; c) Phương pháp EAMR
Phương án tốt nhất
Phương án tốt nhất
Phương án tốt nhất
+ So sánh mức độ liên kết giữa các cấp bậc đạt được bằng các phương pháp MCDM khác nhau, hệ số tương quan xếp hạng (R) của Spearman đã được sử dụng. Bảng 4.25 hiển thị hệ số tương quan xếp hạng của Spearman đối với thứ hạng thu được bằng nhiều phương pháp khác nhau.
Bảng 4.26 cho thấy hệ số tương quan cao nhất là 0,9987 cho TOPSIS và
MAIRCA, trong khi thấp nhất là 0,9703 cho TOPSIS và EAMR. Mối tương quan thu được giữa các phương pháp này nhìn chung là rất tốt, so với 0,96 trong [65] và 0,83 trong [66]. Chiều sâu cắt và bước tiến đá lấy giá trị trung bình trong phạm vi thông số đầu vào của chúng, trong khi tốc độ quay trục chính là
giá trị lớn nhất trong thông số đầu vào (Bảng 4.1). Điều này là do thực tế là để đạt nhám nhỏ nhất thì chiều sâu cắt và bước tiến đá phải nhỏ trong khi tốc độ quay của trục chính mang đá phải lớn. Ngoài ra, để đạt năng suất gia công là lớn nhất thì tốc độ quay trục chính phải lớn nhất.
Bảng 4.25. Hệ số tương quan xếp hạng của Spearman
Hệ số tương quan xếp hạng của Spearman
TOPSIS và MAIRCA
TOPSIS và EAMR
TOPSIS và MAIRCA
TOPSIS và EAMR
0.9987 0.9786 0.9985 0.9703
Kết quả chụp cấu trúc bề mặt chi tiết gia công khi mài ở chế độ mài hợp
lý (chiều sâu cắt aed = 0,02 mm; tốc độ quay trục chính Rpm = 5000 vòng/phút;
bước tiến đá Fe = 2500 mm/phút và đường kính đá mài d = 125 mm) nhằm đạt đồng thời nhám nhỏ nhất và năng suất gia công là lớn nhất được thể trong Hình 4.6 khi so sánh với chế độ mài thông thường. Ảnh chụp được thực hiện trên kính hiển vi quang học VHX-7000 (Keyence – Nhật Bản) của công ty Keyence.
Hình 4.7 cho thấy khi mài bằng chế độ mài hợp lý đã nghiên cứu, các
nhấp nhô trên bề mặt đồng đều, bề mặt chi tiết mịn hơn, giá trị nhám đo được Ra = 0.27 μm (Hình 4.7a), còn khi mài với chế độ mài thông thường chất lượng bề mặt kém hơn, các đỉnh nhấp nhô không đồng đều, nhám bề mặt cao hơn với giá trị Ra = 0.56 μm (Hình 4.7b).
a)
b)
Hình 4.7. Ảnh bề mặt chi tiết gia công phóng to 500 lần a) Chế độ mài hợp lý b) Chế độ mài thông thường
Hình 4.8. Hình ảnh bề mặt đá mài CBN d = 125 mm
Hình 4.8 và 4.9 thể hiện rõ nét hình ảnh bề mặt đá mài CBN có d = 125 mm là đá mài được sử dụng để mài trong nghiên cứu này.
a) b)
Hình 4.9. Hình ảnh cấu trúc bề mặt đá CBN d = 125 mm
a) Ảnh ở chế độ phóng to 250 lần b) Ảnh ở chế độ phóng to 500 lần
Mẫu thí nghiệm sau khi mài được kiểm tra kích thước theo yêu cầu của bản vẽ Hình 3.4 (Chương 3). Kích thước quan trọng của mẫu thí nghiệm trụ ngoài vuông là kích thước cạnh vuông 15 mm dung sai ± 0.05 mm, còn kích thước bán kính góc lượn R2 được thiết kế theo mẫu thuốc thực tế theo yêu cầu
của ngành dược để tránh khi dập viên thuốc không bị mẻ đồng thời tạo thẩm mỹ. Sử dụng panme để đo kích thước cạnh vuông 15 mm và đo đường chéo hình vuông để kiểm tra phần bán kính góc lượn như Hình 4.10. Các góc lượn R2 sẽ được kiểm tra theo mẫu kiểm bán kính góc lượn – đảm bảo tiêu chuẩn ngành dược như đã thực hiện tại Doanh nghiệp Cơ khí Chính xác Thái Hà (như đã nêu).
Hình 4. 10. Kiểm tra kích thước mẫu thí nghiệm
Mỗi kích thước cần kiểm tra của mẫu thí nghiệm được đo 3 lần và lấy giá trị trung bình. Kết quả cho thấy, trong cả 3 trường hợp mài mẫu thí nghiệm với bộ thông số công nghệ đầu vào hợp lý đã tìm được (Mục 4.4.3, 4.4.4, 4.4.5) các mẫu thí nghiệm đều đạt kích thước theo yêu cầu của bản vẽ Hình 3.4.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
Các kết quả đạt được trong chương 4 của Luận án:
1. Ứng dụng phương pháp Taguchi để đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ đầu vào đến nhám bề mặt, năng suất gia công khi mài thép SKD11 bằng đá CBN trên máy phay CNC. Các thông số hợp lý đã tìm được như sau:
- Để đạt mục tiêu nhám bề mặt là nhỏ nhất: chiều sâu cắt aed có ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình mài (40,22%); tiếp theo là ảnh hưởng của tốc độ quay trục chính Rpm (31,53%), sau đó là của đường kính đá mài d (14,84%), và cuối cùng là ảnh hưởng của bước tiến đá Fe (6,21%).
- Để đạt mục tiêu năng suất gia công là lớn nhất: chiều sâu cắt aed có ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình mài (30.56%), tiếp theo là ảnh hưởng của tốc độ quay trục chính Rpm (28.91%), sau đó là ảnh hưởng của đường kính đá d (26.16%) và cuối cùng là ảnh hưởng của bước tiến đá Fe(3.3%).
2. Lựa chọn bộ thông số mài hợp lý khi mài chi tiết trụ ngoài vuông thép SKD11 bằng đá CBN trên máy phay CNC:
- Để đạt mục tiêu nhám bề mặt là nhỏ nhất thì: Chiều sâu cắt (aed = 0.015 mm); Tốc độ quay trục chính (Rpm = 5000 vòng/phút); Bước tiến đá (Fe = 2000
mm/phút); Đường kính đá mài (d = 125 mm). Giá trị nhám dự đoán là Ra = 0.1649 m sai lệch 9.76% so với giá trị nhám của thí nghiệm kiểm chứng.
- Để đạt mục tiêu năng suất gia công là lớn nhất thì: Chiều sâu cắt (aed = 0.025 mm); Tốc độ quay trục chính (Rpm = 5000 vòng/phút); Bước tiến đá (Fe
= 3000 mm/phút); Đường kính đá mài (d = 125 mm). Giá trị năng suất gia công dự đoán MRS = 21.868 g/h sai lệch 4.32% so với giá trị năng suất gia công của thí nghiệm kiểm chứng.
- Để đạt được đồng thời nhám bề mặt là nhỏ nhất và năng suất gia công là lớn nhất thì: Chiều sâu cắt (aed = 0.020 mm); Tốc độ quay trục chính (Rpm = 5000 vòng/phút); Bước tiến đá (Fe = 2500 mm/phút); Đường kính đá mài (d = 125 mm).