Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số chế độ cắt và đặc trưng của đá mài đến chất lượng bề mặt chi tiết khi mài hớt lưng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:176

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án "Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số chế độ cắt và đặc trưng của đá mài đến chất lượng bề mặt chi tiết khi mài hớt lưng" nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đặc trưng của đá mài, thông số chế độ cắt đến chất lượng bề mặt khi mài hớt lưng răng dao phay BRCC hệ Gleason.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số chế độ cắt và đặc trưng của đá mài đến chất lượng bề mặt chi tiết khi mài hớt lưng

BỘ CÔNG THƯƠNG 15 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ---------o0o--------- NGUYỄN HUY KIÊN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CHẾ ĐỘ CẮT VÀ ĐẶC TRƯNG CỦA ĐÁ MÀI ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT KHI MÀI HỚT LƯNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - Năm 2023
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ---------o0o--------- NGUYỄN HUY KIÊN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CHẾ ĐỘ CẮT VÀ ĐẶC TRƯNG CỦA ĐÁ MÀI ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT KHI MÀI HỚT LƯNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 9.52.01.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHẠM VĂN ĐÔNG PGS.TS. TRẦN VỆ QUỐC Hà Nội - Năm 2023
i LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn tập thể các Thầy hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Phạm Văn Đông và PGS.TS. Trần Vệ Quốc đã tận tình hướng dẫn và hỗ trợ nghiên cứu sinh trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thiện luận án. Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Cơ khí, Trung tâm Đào tạo Sau đại học, Phòng KH&CN, Phòng Đào tạo, Phòng Tổ chức – Hành chính, Trung tâm Cơ khí... - Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Công ty KEYENCE Việt Nam, Công ty CP Đá mài Hải Dương,... đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ nghiên cứu sinh trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Trân trọng cảm ơn tập thể các nhà khoa học lĩnh vực Cơ khí chế tạo máy tại Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Đại học Bách Khoa Hà Nội, Học Viện kỹ thuật Quân Sự, Viện nghiên cứu Cơ khí, Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, Trường Đại học Giao thông Vận tải,... đã giúp đỡ và hỗ trợ nghiên cứu sinh trong quá trình thực hiện luận án. Hà Nội, ngày 26 tháng 10 năm 2023 TÁC GIẢ LUẬN ÁN Nguyễn Huy Kiên
ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận án là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Phạm Văn Đông và PGS.TS. Trần Vệ Quốc. Kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Các nội dung tham khảo từ các tài liệu đều được trích dẫn rõ ràng, đầy đủ và trung thực. Hà Nội, ngày 26 tháng 10 năm 2023 TÁC GIẢ LUẬN ÁN Nguyễn Huy Kiên
iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ..............................................................................................................i LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ................................................................vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ...................................................................... ix DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ............................................................................xiii PHẦN MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẶT CONG ACSIMET VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI MÀI ................................. 5 1.1. Tổng quan mặt cong Acsimet ................................................................................ 5 1.1.1. Đường cong Acsimet ......................................................................................... 5 1.1.2. Mặt cong Acsimet .............................................................................................. 5 1.1.2.1. Các dạng mặt cong Acsimet ............................................................................ 6 1.1.2.2. Ứng dụng của mặt cong có đường chuẩn Acsimet trong dụng cụ cắt ............... 6 1.1.2.3. Phương pháp và dụng cụ gia công mặt cong có đường chuẩn Acsimet ............ 7 1.2. Tổng quan về phương pháp gia công mài và chất lượng bề mặt khi mài .............. 14 1.2.1. Tổng quan về phương pháp gia công mài và mài mặt cong .............................. 14 1.2.1.1. Các phương pháp mài.................................................................................... 14 1.2.1.2. Nghiên cứu trong và ngoài nước về mài ........................................................ 15 1.2.2. Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng bề mặt khi mài .............................................................................................................. 18 1.1.2.1. Ảnh hưởng của một số thông số đến nhám bề mặt ......................................... 19 1.2.2.2. Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến mức độ thay đổi độ cứng bề mặt khi mài ....................................................................................................... 26 1.2.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chiều dày lớp thay đổi độ cứng bề mặt khi mài .......................................................................................... 30 Kết luận Chương 1..................................................................................................... 31 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ DAO PHAY HỚT LƯNG, QUÁ TRÌNH MÀI, PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM VÀ TỐI ƯU HÓA ............... 32 2.1. Cơ sở lý thuyết dao phay hớt lưng....................................................................... 32 2.1.1. Đặc điểm về kết cấu của dao phay hớt lưng...................................................... 32 2.1.2. Đường cong hớt lưng của răng dao phay .......................................................... 32 2.1.3. Dao phay bánh răng côn cong .......................................................................... 39 2.1.3.1. Phân loại dao phay bánh răng côn cong ......................................................... 39 2.1.3.2. Dao phay BRCC hệ Gleason ......................................................................... 40 2.2. Cơ sở lý thuyết quá trình mài .............................................................................. 44 2.2.1. Khái quát chung ............................................................................................... 44
iv 2.2.2. Đặc điểm của quá trình cắt khi mài .................................................................. 45 2.2.3. Một số hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình mài ........................................ 46 2.2.3.1. Quá trình tạo phoi khi mài ............................................................................. 46 2.2.3.2. Biến đổi cấu trúc lớp bề mặt .......................................................................... 46 2.2.3.3.Động học và động lực học quá trình mài ........................................................ 47 2.2.3.4. Nhiệt cắt khi mài ........................................................................................... 52 2.2.3.5. Công suất cắt khi mài .................................................................................... 54 2.2.3.6. Rung động khi mài ........................................................................................ 54 2.2.4. Đá mài ............................................................................................................. 54 2.2.4.1. Vật liệu hạt mài ............................................................................................. 54 2.2.4.2. Vật liệu chất dính kết .................................................................................... 55 2.2.4.3. Độ hạt của đá mài.......................................................................................... 55 2.2.4.4. Cấu trúc của đá mài ....................................................................................... 56 2.2.4.5. Độ cứng của đá mài....................................................................................... 56 2.3. Một số thông số đặc trưng của chất lượng bề mặt khi mài ................................... 57 2.3.1. Khái quát chất lượng bề mặt gia công .............................................................. 57 2.3.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công ................................ 57 2.3.3. Phương pháp đảm bảo chất lượng bề mặt ........................................................ 58 2.3.3.1. Phương pháp đạt nhám bề mặt ...................................................................... 58 2.3.3.2. Phương pháp đạt độ cứng bề mặt................................................................... 58 2.3.4. Phương pháp đánh giá chất lượng bề mặt ......................................................... 59 2.3.4.1. Đánh giá nhám bề mặt................................................................................... 59 2.3.4.2. Đánh giá mức độ thay đổi độ cứng và chiều dày lớp thay đổi độ cứng .......... 59 2.4. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm.................................................................. 60 2.4.1. Cơ sở lựa chọn dạng quy hoạch thực nghiệm ................................................... 60 2.4.2. Khái quát phương pháp Taguchi ...................................................................... 60 2.4.3. Phương pháp phân tích số liệu thực nghiệm ..................................................... 61 2.4.3.1. Phương pháp phân tích hệ số S/N .................................................................. 61 2.4.3.2. Phân tích giá trị hệ số Fisher (F) .................................................................... 62 2.4.3.3. Phương pháp phân tích sự thay đổi ................................................................ 62 2.4.3.4. Phương pháp tối ưu hóa ................................................................................ 63 2.4.3.5. Khoảng phân bố của trị số tối ưu ................................................................... 63 2.5. Phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu ................................................................... 65 2.5.1. Phương pháp TOPSIS ...................................................................................... 66 2.5.1.1. Các bước thực hiện khi sử dụng phương pháp TOPSIS ................................. 66 2.5.1.2. Các bước tính toán trọng số bằng phương pháp AHP .................................... 68 2.5.2. Phương pháp FUCA ......................................................................................... 69 2.5.3. Phương pháp MARCOS ................................................................................... 70
v Kết luận Chương 2..................................................................................................... 71 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MÀI HỚT LƯNG MẶT SAU RĂNG DAO PHAY BÁNH RĂNG CÔN CONG HỆ GLEASON ............................... 72 3.1. Mục tiêu và nội dung của nghiên cứu thực nghiệm ............................................. 72 3.1.1. Mục tiêu của nghiên cứu .................................................................................. 72 3.1.2. Nội dung của nghiên cứu.................................................................................. 72 3.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ................................................................ 72 3.2.1. Xây dựng mô hình nghiên cứu ......................................................................... 74 3.2.1.1. Mô hình nghiên cứu ...................................................................................... 74 3.2.1.2. Sơ đồ thực nghiệm ........................................................................................ 74 3.2.1.3. Chọn chỉ tiêu đánh giá................................................................................... 75 3.2.1.4. Chọn thông số đầu vào .................................................................................. 75 3.2.1.5 Các yếu tố điều khiển được ............................................................................ 76 3.2.1.6. Nhiễu khi mài hớt lưng mặt cong Acsimet .................................................... 76 3.2.2. Xây dựng hệ thống thực nghiệm....................................................................... 77 3.2.2.1. Yêu cầu chung đối với hệ thống và điều kiện thực nghiệm, thiết bị đo .......... 77 3.2.2.2. Máy gia công dùng trong thực nghiệm .......................................................... 77 3.2.2.3. Dụng cụ cắt ................................................................................................... 79 3.2.2.3. Phôi thực nghiệm .......................................................................................... 81 3.2.2.5. Hệ thống thiết bị đo ....................................................................................... 86 3.3. Thiết kế thông số và xây dựng ma trận thực nghiệm ........................................... 90 3.3.1. Thiết kế thông số đầu vào................................................................................. 90 3.3.1.1. Thông số đá mài tinh ..................................................................................... 90 3.3.1.2. Thông số chế độ cắt....................................................................................... 91 3.3.1.3. Chế độ trơn nguội.......................................................................................... 92 3.3.2. Lựa chọn thông số đầu ra ................................................................................. 92 3.3.3. Thiết kế ma trận thực nghiệm ........................................................................... 92 3.3.4. Tiến hành thực nghiệm..................................................................................... 93 3.4. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ......................................................................... 94 3.4.1. Kết quả đo nhám bề mặt Ra .............................................................................. 94 3.4.2. Kết quả đo mức độ thay đổi độ cứng ∆H .......................................................... 95 3.4.3. Kết quả đo chiều dày lớp thay đổi độ cứng L ................................................. 97 Kết luận Chương 3..................................................................................................... 99 CHƯƠNG 4. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT VÀ TỐI ƯU HÓA THÔNG SỐ KHI MÀI HỚT LƯNG 100 4.1. Ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng bề mặt khi mài ........................ 100 4.1.1. Đánh giá ảnh hưởng đến nhám bề mặt gia công ............................................. 100 4.1.1.1. Mức độ ảnh hưởng của một số thông số đến nhám bề mặt ........................... 100
vi 4.1.1.2. Xu hướng ảnh hưởng của một số thông số chính đến nhám ......................... 102 4.1.1.3. Ảnh hưởng tương tác của một số thông số đến nhám bề mặt ....................... 103 4.1.2. Đánh giá ảnh hưởng đến mức độ thay đổi độ cứng bề mặt gia công ∆H ......... 104 4.1.2.1. Ảnh hưởng của một số thông số đến mức độ thay đổi độ cứng .......................... 104 4.1.2.2. Xu hướng ảnh hưởng của một số thông số chính đến mức độ thay đổi độ cứng105 4.1.2.3. Ảnh hưởng tương tác của một số thông số đến mức độ thay đổi độ cứng ......... 106 4.1.3. Đánh giá ảnh hưởng đến chiều dày lớp thay đổi độ cứng ∆L .......................... 107 4.1.3.1. Mức độ ảnh hưởng của một số thông số đến chiều dày lớp thay đổi độ cứng ... 107 4.1.3.2. Xu hướng ảnh hưởng của một số thông số chính đến chiều dày lớp thay đổi độ cứng 108 4.1.3.3. Ảnh hưởng tương tác của một số thông số đến chiều dày lớp thay đổi độ cứng 110 4.2. Nghiên cứu bài toán tối ưu đơn mục tiêu ........................................................... 111 4.2.1. Xác định giá trị hợp lý theo chỉ tiêu nhám bề mặt gia công (Ra) ..................... 111 4.2.1.1. Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến S/N của Ra......................... 111 4.2.1.2. Xác định giá trị hợp lý của Ra...................................................................... 112 4.2.2. Xác định giá trị hợp lý của mức độ thay đổi độ cứng bề mặt ∆H .................... 113 4.2.2.1. Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến S/N của ∆H ....................... 113 4.2.2.2. Xác định giá trị hợp lý của ∆H .................................................................... 114 4.2.3. Xác định giá trị hợp lý của chiều dày lớp thay đổi độ cứng ∆L...................... 115 4.2.3.1. Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến S/N của ∆L........................ 115 4.2.3.2. Xác định giá trị hợp lý của ∆L..................................................................... 116 4.3. Nghiên cứu tối ưu đa mục tiêu quá trình mài hớt lưng ....................................... 117 4.3.1. Đặt vấn đề ...................................................................................................... 117 4.3.2. Kết quả tối ưu bằng phương pháp TOPSIS kết hợp phân tích ANOVA .......... 117 4.3.2.1. Kết quả tối ưu bằng phương pháp TOPSIS .................................................. 117 4.3.2.2. Kết quả tối ưu bằng phân tích ANOVA ....................................................... 121 4.3.3. Kết quả tối ưu bằng phương pháp FUCA kết hợp phân tích ANOVA............. 123 4.3.3.1. Kết quả tối ưu bằng phương pháp FUCA .................................................... 123 4.3.3.2. Kết quả tối ưu bằng phân tích ANOVA ....................................................... 124 4.3.4 Kết quả tối ưu bằng phương pháp MARCOS kết hợp phân tích ANOVA ....... 126 4.3.4.1. Kết quả tối ưu bằng phương pháp MARCOS .............................................. 126 4.3.4.2. Kết quả tối ưu bằng phân tích ANOVA ....................................................... 128 4.3.5. Phân tích lựa chọn kết quả và phương pháp tối ưu ......................................... 131 Kết luận chương 4.................................................................................................... 133 KẾT LUẬN CHUNG .............................................................................................. 135 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO..................................................................... 136 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ............................ 137 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................. 138
vii DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT TT Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị 1 G Độ hạt của đá mài 2 Hđ Độ cứng của đá mài 3 Vđ Vận tốc cắt của đá mài m/s 4 S Bước tiến m/ph 5 Vct Vận tốc chi tiết m/ph 6 t Chiều sâu cắt mm 7 nct Tốc độ quay của chi tiết Vòng/ph 8 nđc Tốc độ quay của động cơ Vòng/ph 9 Nđc Công suất động cơ kW 10 Ra Sai lệch profin trung bình của bề mặt chi tiết. m 11 Rz Chiều cao nhấp nhô trung bình của bề mặt chi tiết. m 12 H Mức độ thay đổi độ cứng HRC 13 L Chiều sâu thay đổi độ cứng µm 14 MV1 Mềm vừa 1 (độ cứng đá mài) 15 MV2 Mềm vừa 2 (độ cứng đá mài) 16 TB1 Trung bình 1 (độ cứng đá mài) 17 TB2 Trung bình 2 (độ cứng đá mài) 18 Dtb Đường kính trung bình của đầu dao mm 19 CBN Cubic Boron Nitride 20 HB Đơn vị đo độ cứng theo phương pháp Brinell 21 HRC Đơn vị đo độ cứng theo phương pháp Rockwell C 22 T Tuổi bền của dụng cụ theo thời gian phút 23 Fc Lực cắt tổng hợp N 24 Pc Công suất kW 25 Qc Năng lượng bóc tách vật liệu J 26 Fx Lực cắt theo phương x N 27 Fy Lực cắt theo phương y N 28 Fz Lực cắt theo phương z N 29 AFx Biên độ lực cắt theo phương x N 30 AFz Biên độ lực cắt theo phương z N
viii TT Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị 31 Ax Biên độ rung động theo phương x µm 32 Ay Biên độ rung động theo phương y µm 33 Az Biên độ rung động theo phương z µm 34 Vhm Phần trăm thể tích của hạt mài % Bộ điều khiển số với sự hỗ trợ của máy tính 35 CNC (Computer Numerical Control) 36 QTGC Quá trình gia công Lưu lượng của dung dịch tưới nguội ở mức tối thiểu 37 MQL (Minimum quantity lubrication) 38  Góc sắc độ 39  Góc trước độ 40  Góc nâng độ 41  Góc sau độ 42 az Lượng dư gia công mm Digital holographic microscopy (Kính hiển vi toàn ảnh 43 HDM số) 44 ANOVA Phân tích phương sai (Analysis of Variance) 45 K Lượng hớt lưng mm 0 46 Tm Nhiệt độ cắt khi mài C 47 N Công suất cắt kW 48 dhm Kích thước hạt mài mm 49 Vhm Phần trăm về thể tích hạt mài % 50 F Hệ số kiểm tra Fisher 51 R2 Hệ số xác định (độ tin cậy) % 52 BRCC Bánh răng côn cong Gia công trên máy cắt dây (Wirecut electric discharge 53 WEDM machining) 54 QHTN Quy hoạch thực nghiệm 55 TN Thực nghiệm 56 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 57 MCDM Ra quyết định đa tiêu chí (Multi Criteria Decision Making) Sự thay đổi chiều dày lớp thay đổi độ cứng L 58 HPD (Hardness Penetration Depth) 59 S/N Hệ số Tín hiệu/nhiễu
ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Đường cong Acsimet (đường chuẩn Acsimet) [19] ....................................... 5 Hình 1.2. Mặt cong (1) dạng trụ có đường chuẩn là đường cong Acsimet................... 6 Hình 1.3. Mặt cong (2) dạng nón có đường chuẩn là đường cong Acsimet ................. 6 Hình 1.4. Các loại dao phay hớt lưng ........................................................................... 7 Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý tiện hớt lưng răng dao phay định hình ................................ 7 Hình 1.6. Các phương pháp hớt lưng ........................................................................... 8 Hình 1.7. Hớt lưng của răng dụng cụ cắt ...................................................................... 8 Hình 1.8. Tiện hớt lưng dao phay lăn răng ................................................................... 9 Hình 1.9. Mô phỏng gia công mặt Acsimet trên máy CNC ......................................... 9 Hình 1.10. Cắt dây mặt cong Acsimet răng dao phay BRCC ..................................... 10 Hình 1.11. Mài hớt lưng dao phay lăn răng ................................................................ 11 Hình 1.12. Sơ đồ xác định profin của đá mài ............................................................. 12 Hình 1.13. Kết cấu các loại dao phay hớt lưng ........................................................... 12 Hình 1.14. Sơ đồ nguyên lý mài hớt lưng răng dao phay BRCC................................. 14 Hình 1.15. Các hướng chạy dao khi mài mặt cong [42] .............................................. 16 Hình 1.16. Mài mặt cong lượn sóng bằng đá mài hình cốc [28].................................. 16 Hình 1.17. Sơ đồ mài rãnh cong trên tua bin gió bằng đá mài hình cốc [61] .............. 16 Hình 1.18. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến nhiệt cắt khi mài bề mặt cong bằng đá mài hình cốc [61] ............................................................................................. 17 Hình 1.19. Sử dụng đá mài côn để mài mặt cong [60] ............................................... 18 Hình 1.20. Sự hình thành nhám bề mặt của chi tiết khi mài [14] ................................ 19 Hình 1.21. Ảnh SEM bề mặt khi mài phẳng thép có hàm lượng cacbon trung bình bằng đá Al2O3, làm mát bằng dầu [23]............................................................... 19 Hình 1.22. Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến nhám bề mặt khi mài vật liệu Y-TZP bằng đá GC120H6VPF [53] .............................................................................. 19 Hình 1.23. Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến nhám bề mặt khi mài bằng đá CBN [48].. 20 Hình 1.24. Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến nhám bề mặt khi mài bằng đá kim cương [48] 21 Hình 1.25. Ảnh hưởng của vận tốc chi tiết đến nhám bề mặt khi mài thép 16Mn bằng đá WA60x300x76x40 [4] .......................................................................... 21 Hình 1.26. Ảnh hưởng của vận tốc chi tiết đến nhám khi mài thép SKD11 bằng đá Cn100.G.V1.TB1.405x50x127x35m/s [13] ............................................... 22 Hình 1.27. Ảnh hưởng của vận tốc chi tiết đến nhám bề mặt khi mài thép C45 bằng đá FLANGE-WA46KMV.............................................................................. 22 Hình 1.28. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến nhám bề mặt khi mài thép Y-TZP bằng đá GC120H6VPF [51] .............................................................................. 23 Hình 1.29. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến nhám bề mặt khi mài thép T304 bằng đá Al2O3 [23] ................................................................................................. 23 Hình 1.30. Nhám bề mặt bề mặt khi mài bằng đá có độ hạt khác nhau [33]............... 23
x Hình 1.31. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến nhám bề mặt khi mài thép 10562 bằng đá 38A60LVS [47] .......................................................................................... 24 Hình 1.32. Nhám bề mặt bề mặt chi tiết khi mài thép T304 bằng đá Al2O3 với Vđ = 10,2(m/s) [23] ................................................................................... 24 Hình 1.33. Nhám bề mặt chi tiết khi mài thép T304 bằng đá Al2O3 khi Vđ=15,7 (m/s) [23]. 25 Hình 1.34. Nhám bề mặt chi tiết khi mài thép T304 bằng đá Al2O3 khi Vđ=21,2 (m/s) [23] 25 Hình 1.35. Ảnh hưởng của độ hạt đá mài đến nhám bề mặt khi gia công thép AISI 1050 [33] .................................................................................................. 25 Hình 1.36. Ảnh hưởng của các thông số đến độ cứng lớp bề mặt khi mài hợp kim Ti- 6Al-4V bằng đá SiC [71]........................................................................... 26 Hình 1.37. Ảnh hưởng của các thông số đến độ cứng lớp bề mặt khi mài thép 52100 bằng đá silicon carbide [44] ...................................................................... 27 Hình 1.38. Ảnh hưởng của các thông số đến độ cứng lớp bề mặt khi mài thép 38MnVS6 bằng đá mài CBN [24] ............................................................. 27 Hình 1.39. Độ cứng lớp bề mặt của thép SAE4140 và thép SAE52100 khi mài bằng đá 10A90QU3B [65] ..................................................................................... 28 Hình 1.40. Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ cứng lớp bề mặt khi mài QT700 bằng đá CBN [32] .................................................................................................. 28 Hình 1.41. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đối với độ cứng lớp bề mặt khi mài QT700 bằng đá CBN [32] ...................................................................................... 28 Hình 1.42. Ảnh hưởng của độ hạt đến độ cứng lớp bề mặt khi mài vật liệu U71Mn [68] 29 Hình 1.43. Ảnh hưởng của các thông số đến độ cứng lớp bề mặt khi mài thép AISI1045 bằng đá mài A60L5V10 [35] .................................................... 29 Hình 1.44. Các vùng phân bố trên bề mặt thép AISI 5140 khi mài bằng đá mài oxit nhôm trắng WA60L6V [62] ...................................................................... 30 Hình 1.45. Đồ thị ảnh hưởng của một số thông số đến HPD khi mài [26] .................. 31 Hình 2.1. Dao phay BRCC hệ Gleason ...................................................................... 32 Hình 2.2. Đường cong Acsimet để hớt lưng răng dao [2] ........................................... 33 Hình 2.3. Quan hệ giữa lượng hớt lưng răng dao phay và lượng nâng của cam .......... 34 Hình 2.4. Xác định góc sau ở những điểm khác nhau của răng dao phay.................... 36 Hình 2.5. Xác định góc sau ở các mặt cắt khác nhau tại một điểm bất kỳ của răng dao phay . 38 Hình 2.6. Profin bán nguyệt của răng ......................................................................... 39 Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý làm việc của dao cắt răng cong hệ Gleason [21] ............... 41 Hình 2.8. Sơ đồ mài sắc lưỡi cắt, sửa profin răng [21] ............................................... 42 Hình 2.9. Sơ đồ mài sắc lưỡi cắt đầu dao phay BRCC Gleason [21] .......................... 42 Hình 2.10. Sơ đồ tạo bề mặt hớt lưng dao gia công BRCC Gleason ........................... 42 Hình 2.11. Sơ đồ mài dao gia công BRCC Gleason a) Mài mặt bên; b) Mài mặt đỉnh dao.. 43 Hình 2.12. Mô hình mài hớt lưng mặt sau răng dao phay BRCC hệ Gleason trên máy 1Б811 ....................................................................................................... 43
xi Hình 2.13. Kích thước răng dao cắt ngoài dao phay BRCC hệ Gleason loại 9 inch .... 44 Hình 2.14. Quá trình cắt khi mài ................................................................................ 45 Hình 2.15. Sơ đồ tạo phoi khi mài.............................................................................. 46 Hình 2.16. Sơ đồ quỹ đạo cắt của hạt mài [18, 46, 64] ............................................... 48 Hình 2.17. Chiều dài cung tiếp xúc của các phương pháp mài [18] ............................ 49 Hình 2.18. Lưỡi cắt tĩnh và lưỡi cắt động ................................................................... 49 Hình 2.19. Chiều dày và hình dạng phoi [18, 46] ....................................................... 50 Hình 2.20. Quá trình tạo phoi khi mài ........................................................................ 51 Hình 2.21. Nhiệt và sự phân bố năng lượng khi mài [69] .......................................... 52 Hình 2.22. Cấu trúc đá mài ........................................................................................ 56 Hình 2.23. Các thông số trong ký hiệu đá mài [46, 64] .............................................. 57 Hình 2.24. Sơ đồ các bước thực hiện quyết định đa mục tiêu ..................................... 66 Hình 3.1. Tiến trình nghiên cứu thực nghiệm ............................................................. 73 Hình 3.2. Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm [12, 49] ..................................................... 74 Hình 3.3. Hình ảnh máy gia công hớt lưng 1Б811 ...................................................... 77 Hình 3.4. Thiết lập máy – phôi – đá mài trong nghiên cứu thực nghiệm..................... 78 Hình 3.5. Hệ thống điều khiển tốc độ động cơ ........................................................... 78 Hình 3.6. Xác định đường kính lớn nhất của đá mài khi mài hớt lưng ........................ 79 Hình 3.7. Đá mài thô.................................................................................................. 80 Hình 3.8. Cấu tạo đầu sửa đá kim cương .................................................................... 80 Hình 3.9. Đá mài tinh trong nghiên cứu thực nghiệm ................................................. 81 Hình 3.10. Hình ảnh sửa đá........................................................................................ 81 Hình 3.10. Răng dao phay BRCC hệ Gleason ............................................................ 81 Hình 3.11. Kích thước răng dao phay BRCC hệ Gleason loại 9 inch .......................... 82 Hình 3.12. Kích thước phôi chế tạo răng dao loại 9 inch ............................................ 83 Hình 3.13. Phôi chế tạo răng dao loại 9 inch .............................................................. 83 Hình 3.14. Mô hình 3D răng dao loại 9 inch [51] ....................................................... 83 Hình 3.15. Mô phỏng chương trình phay 3D mặt cong Acsimet răng dao loại 9 inch [51] 83 Hình 3.16. Trung tâm gia công CNC TC.500 ............................................................. 83 Hình 3.17. Răng dao cắt BRCC loại 9 inch sau khi gia công thô ................................ 84 Hình 3.19. Mối quan hệ giữa thời gian và nhiệt độ khi ram thép P18 ......................... 84 Hình 3.18. Sơ đồ tôi phôi răng dao bằng thép gió P18................................................ 84 Hình 3.20. Đầu dao phay BRCC dùng trong thực nghiệm .......................................... 85 Hình 3.21. Lắp đầu dao lên trục chính máy gia công hớt lưng 1Б811 ......................... 85 Hình 3.22. Phôi trong nghiên cứu thực nghiệm .......................................................... 85 Hình 3.23. Hệ thống đo nhám bề mặt bề mặt ............................................................. 87 Hình 3.24. Sơ đồ vị trí đo nhám trên bề mặt phôi gia công......................................... 87 Hình 3.25. Thiết bị đo độ cứng .................................................................................. 88
xii Hình 3.26. Sơ đồ vị trí đo độ cứng trên bề mặt phôi gia công ..................................... 88 Hình 3.27. Hệ thống xử lý mẫu và đo chiều dày lớp thay đổi độ cứng........................ 89 Hình 3.28. Sơ đồ vị trí đo chiều dày lớp thay đổi độ cứng trên phôi gia công .................. 89 Hình 3.29. Phân bố nhám bề mặt theo thứ tự thực nghiệm ......................................... 95 Hình 3.30. Phân bố mức độ thay đổi độ cứng bề mặt theo thứ tự thực nghiệm ........... 95 Hình 3.31. Phân bố chiều dày lớp thay đổi độ cứng theo thứ tự thực nghiệm ............. 98 Hình 4.1. Đồ thị Pareto về ảnh hưởng của các thông số tới nhám bề mặt ................. 100 Hình 4.2. Xu hướng ảnh hưởng của một số thông số đầu vào tới nhám bề mặt......... 102 Hình 4.3. Ảnh hưởng tương tác của G, Vđ tới Ra (S = mức 2; Hđ = mức 2) .............. 103 Hình 4.4. Ảnh hưởng của G, S tới Ra (Vđ = mức 2; Hđ = mức 2) ............................. 103 Hình 4.5. Ảnh hưởng của Vđ, S tới Ra (G = mức 2; Hđ = mức 2) ............................. 103 Hình 4.6. Đồ thị Pareto về ảnh hưởng của một số thông số tới mức độ thay đổi độ cứng bề mặt ............................................................................................ 104 Hình 4.7. Xu hướng ảnh hưởng của một số thông số đầu vào tới mức độ thay đổi độ cứng bề mặt ............................................................................................ 105 Hình 4.8. Ảnh hưởng của G, Vđ tới ∆H (S = mức 2; Hđ = mức 2) ............................ 106 Hình 4.9. Ảnh hưởng của G, Hđ tới ∆H (Vđ = mức 2; S = mức 2) ............................ 106 Hình 4.10. Ảnh hưởng của Vđ, Hđ tới ∆H (G = mức 2; S = mức 2) ......................... 107 Hình 4.11. Đồ thị Pareto về ảnh hưởng của một số thông số tới chiều dày lớp thay đổi độ cứng bề mặt ....................................................................................... 107 Hình 4.12. Xu hướng ảnh của thông số đầu vào đến chiều dày lớp thay đổi độ cứng 109 Hình 4.13. Ảnh hưởng tương tác của G, Vđ tới ∆L (S = mức 2; Hđ = mức 2) ........... 110 Hình 4.14. Ảnh hưởng tương tác của G, S tới ∆L (Vđ = mức 2; Hđ = mức 2)............ 110 Hình 4.15. Ảnh hưởng tương tác của Vđ, S tới ∆L (G = mức 2; Hđ = mức 2) ........... 110 Hình 4.16. Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến S/N của Ra .................... 112 Hình 4.17. Ảnh hưởng của các cặp tương tác đến S/N của Ra .................................. 112 Hình 4.18. Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến S/N của ∆H .................. 114 Hình 4.19. Ảnh hưởng của các cặp tương tác đến S/N của ∆H ................................. 114 Hình 4.20. Ảnh hưởng của một số thông số đến S/N của ∆L .................................... 116 Hình 4.21. Ảnh hưởng của các cặp tương tác đến S/N của ∆L ................................. 116 Hình 4.22. Sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến S/N của Ci* .................... 121 Hình 4.23. Sự ảnh hưởng của các cặp tương tác đến S/N của Ci* ............................. 122 Hình 4.24. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến S/N của của Vi ................... 125 Hình 4.25. Ảnh hưởng của các cặp tương tác đến S/N của Vi................................... 125 Hình 4.26. Sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến S/N của f(Ki) ................. 129 Hình 4.27. Sự ảnh hưởng của các cặp tương tác đến S/N của f(Ki) .......................... 129
xiii DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Bảng 1.1. Đặc điểm sự hình thành bề mặt của một số loại dao phay hớt lưng ............ 13 Bảng 2.1. Hệ số truyền nhiệt của vật liệu hợp kim [14]. ............................................. 53 Bảng 2.2. Phương pháp mài và nhám bề mặt tương ứng [22] ..................................... 58 Bảng 2.3. Mức độ và chiều sâu biến cứng của phương pháp mài [22] ........................ 59 Bảng 2.4. Thang so sánh của Saaty ............................................................................ 68 Bảng 2.5. Chỉ số đồng nhất ngẫu nhiên (RCI) [59]..................................................... 69 Bảng 2.6. Ma trận ra quyết định ................................................................................. 69 Bảng 3.1. Thành phần hóa học các nguyên tố chính (%) của thép gió P18 ................. 82 Bảng 3.2. Giá trị độ cứng bề mặt chi tiết trước khi thực nghiệm ................................ 86 Bảng 3.3. Thông số chế độ cắt và thông số đá mài dùng cho thực nghiệm ................. 92 Bảng 3.4. Thiết kế thực nghiệm theo phương pháp Taguchi L27 ................................. 93 Bảng 3.5. Giá trị nhám bề mặt Ra đo được trên các mẫu ............................................ 94 Bảng 3.6. Giá trị mức thay đổi độ cứng ∆H ............................................................... 96 Bảng 3.7. Giá trị chiều dày lớp thay đổi độ cứng ∆L ................................................. 97 Bảng 3.8. Chỉ tiêu của các đặc trưng .......................................................................... 98 Bảng 4.1. Kết quả phân tích phương sai với nhám bề mặt ........................................ 101 Bảng 4.2. Kết quả phân tích phương sai với mức thay đổi độ cứng .......................... 104 Bảng 4.3. Kết quả phân tích phương sai với chiều dày lớp thay đổi độ cứng ............ 108 Bảng 4.4. Phân tích S/N của Ra ................................................................................ 111 Bảng 4.5. Thứ tự ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến S/N của Ra ................ 111 Bảng 4.6. Phân tích S/N của ∆H .............................................................................. 113 Bảng 4.7. Thứ tự ảnh hưởng của các thông số đến S/N của ∆H ................................ 113 Bảng 4.8. Phân tích S/N của ∆L ............................................................................... 115 Bảng 4.9. Thứ tự ảnh hưởng của các thông số đến S/N của ∆L ................................ 115 Bảng 4.10. Tổng hợp kết quả thí nghiệm ................................................................. 117 Bảng 4.11. Giá trị chuẩn hóa.................................................................................... 118 Bảng 4.12. Các cặp so sánh...................................................................................... 119 Bảng 4.13. Ma trận chuẩn hóa................................................................................. 119 Bảng 4.14. Trị số của trọng số của các chỉ tiêu chất lượng ....................................... 119 Bảng 4.15. Giải pháp lý tưởng tích cực và giải pháp lý tưởng tiêu cực ..................... 119 Bảng 4.16. Giá trị TOPSIS và kết quả xếp hạng ....................................................... 120 Bảng 4.17. Hệ số S/N của Ci*................................................................................... 121 Bảng 4.18. Đánh giá độ chính xác của kết quả tối ưu ............................................... 122 Bảng 4.19. Xếp hạng các thí nghiệm cho từng tiêu chí ............................................. 123 Bảng 4.20. Điểm số Vi và xếp hạng của phương án ................................................. 124 Bảng 4.21. Hệ số S/N của Vi.................................................................................... 124 Bảng 4.22. Đánh giá độ chính xác của kết quả tối ưu ............................................... 126
xiv Bảng 4.23. Ma trận ban đầu mở rộng ....................................................................... 126 Bảng 4.24. Giá trị chuẩn hóa của các tiêu chí trong từng thí nghiệm ........................ 127 Bảng 4.25. Giá trị chuẩn hóa có xét đến trọng số của các tiêu chí ............................ 127 Bảng 4.26. Thông số tính toán trong MARCOS và xếp hạng các phương án............ 128 Bảng 4.27. Hệ số S/N của f(Ki) ................................................................................ 129 Bảng 4.28. Đánh giá độ chính xác của kết quả tối ưu ............................................... 130 Bảng 4.29. Kết quả xếp hạng các thí nghiệm bằng ba phương pháp khác nhau ........ 131 Bảng 4.30. Kết quả tối ưu từ ba phương pháp .......................................................... 132
1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án Mặt cong có đường chuẩn là đường Acsimet (gọi tắt là mặt cong Acsimet) là loại mặt cong được ứng dụng nhiều trong ngành chế tạo sản phẩm cơ khí, đặc biệt là trong chế tạo các loại dụng cụ gia công bánh răng, như các loại dao phay răng, phay ren, dao phay bánh răng côn cong (BRCC). Trong thiết kế và chế tạo dụng cụ cắt, mặt cong Acsimet có ý nghĩa quan trọng, đặc biệt là dụng cụ gia công bánh răng nói chung và BRCC nói riêng. Ở Việt Nam, BRCC ứng dụng nhiều trong các bộ truyền động trên ô tô, máy kéo, xe ray, máy công trình, máy bay,... bởi nó có những ưu điểm nổi trội hơn so với các bộ truyền động khác như hiệu suất làm việc cao, truyền được tải trọng lớn, làm việc êm, lực va đập nhỏ… BRCC được chế tạo với độ chính xác cao, đảm bảo được đồng thời nhiều yêu cầu khắt khe về độ chính xác kích thước, độ chính xác hình dáng hình học, độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt, nhám bề mặt sườn răng,… Do đó, việc chế tạo răng dao cắt phải đảm bảo yêu cầu về độ chính xác, đặc biệt là đối với lưỡi cắt chính; lưỡi cắt chính của răng dao phay BRCC là giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau của răng dao, trong đó mặt sau là mặt cong Acsimet cần đảm bảo được nhiều yếu tố về chất lượng bề mặt. Một phần không thể thiếu trong quá trình gia công (QTGC), chế tạo răng dao phay BRCC, đó là mài hớt lưng mặt sau của răng dao, đây là yếu tố quan trọng trong công nghệ chế tạo dao gia công BRCC. Yêu cầu đặt ra đối với bề mặt dụng cụ cắt là phải đảm bảo giá trị nhám bề mặt nhỏ, độ cứng lớp bề mặt cao. Nhám bề mặt dụng cụ cắt có ảnh hưởng trực tiếp đến tính mòn, tuổi bền của dụng cụ cắt, qua đó ảnh hưởng đến độ chính xác của bề mặt sườn bánh răng. Bề mặt dụng cụ cắt có độ cứng cao, chiều dày lớp có độ cứng cao trên bề mặt dụng cụ cắt lớn thì tính chống mài mòn tốt, do đó việc duy trì được kích thước và hình dáng của dụng cụ cắt đảm bảo trong một thời gian dài. Khi đó sẽ giúp đảm bảo được độ chính xác hình học của bề mặt sườn răng sau gia công, tức là duy trì được độ chính xác kích thước và hình dáng của bề mặt răng. Để bề mặt dụng cụ cắt sau khi chế tạo đảm bảo chất lượng và có độ chính xác cao thì phương pháp mài được sử dụng là phương pháp gia công tinh lần cuối, đặc biệt là mặt sau của răng dao phay BRCC. Trong quá trình mài có nhiều yếu tố công nghệ ảnh hưởng trực tiếp đến nhám và độ cứng trên bề mặt Acsimet của dụng cụ cắt, như loại vật liệu chế tạo dụng cụ cắt, thông số chế độ cắt, chế độ bôi trơn làm mát, đặc trưng đá, chế độ sửa đá,… Quá trình mài dụng cụ cắt, đặc biệt mài các bề mặt Acsimet trên dụng cụ cắt như dao gia công BRCC là quá trình phức tạp nhưng có ý nghĩa rất quan trọng. Tuy nhiên, nghiên cứu để khảo sát ảnh hưởng của đặc trưng đá và chế độ cắt đến nhám bề mặt và mức độ thay đổi độ cứng cũng như chiều dày lớp thay đổi độ cứng bề mặt sau khi mài hớt lưng mặt cong Acsimet của dụng cụ cắt còn rất hạn chế, hầu như chưa có. Trên thế giới đã có nhiều nước nghiên cứu và chế tạo BRCC như Mỹ, Nhật Bản, Đức, Nga... với nhiều phương pháp gia công khác nhau. Trong đó, phương pháp dùng đầu dao để gia công cắt gọt là phổ biến. Các nhà khoa học, nhà chế tạo trên thế giới đã
2 nghiên cứu và đưa vào sản xuất thực tế nhưng không công bố cụ thể các kết quả nghiên cứu đặc biệt là nghiên cứu nhằm nâng cao độ chính xác và chất lượng khi mài mặt Acsimet, như việc công bố các chỉ tiêu, phương pháp chế độ gia công,… còn hạn chế, đặc biệt là ảnh hưởng trực tiếp của các thông số công nghệ đối với chất lượng và độ chính xác bề mặt dao cắt khi mài hớt lưng mặt Acsimet của dao cắt tinh. Ở Việt Nam hiện nay có nhiều loại máy, thiết bị sử dụng bộ truyền bánh răng, đặc biệt là bộ truyền BRCC. Để chế tạo được các loại BRCC đòi hỏi phải có thiết bị gia công và có dụng cụ cắt. Trong đó, thiết bị và dụng cụ gia công BRCC đều phải nhập từ các nước có nền khoa học kỹ thuật phát triển như Nga, Đức, Đài Loan, Nhật Bản, … Trong những năm gần đây, công nghệ chế tạo dụng cụ cắt tại Việt Nam đã có những bước phát triển mới, một số cơ sở nghiên cứu, sản xuất đã có đầu tư nghiên cứu chế tạo các loại dụng cụ cắt, đặc biệt là chế tạo dụng cụ gia công bánh răng nói chung và BRCC nói riêng, như Đại học Bách Khoa Hà Nội, Công ty cổ phần dụng cụ cắt số 1, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội,… Tuy nhiên, công nghệ chế tạo dụng cụ gia công BRCC mới nghiên cứu ở bước đầu, nghiên cứu nâng cao chất lượng bề mặt dụng cụ cắt, đặc biệt là mài các bề mặt sau Acsimet còn nhiều hạn chế. Bởi vậy, đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số chế độ cắt và đặc trưng của đá mài đến chất lượng bề mặt chi tiết khi mài hớt lưng” là đề tài có ý nghĩa, đáp ứng được yêu cầu thực tiễn hiện nay tại Việt Nam. 2. Mục tiêu nghiên cứu 2.1. Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đặc trưng của đá mài, một số thông số của chế độ cắt đến chất lượng bề mặt răng dao phay BRCC hệ Gleason khi mài hớt lưng. 2.2. Mục tiêu cụ thể - Xây dựng được mô hình và hoàn thiện trang thiết bị phục vụ nghiên cứu mài hớt lưng răng dao phay BRCC từ trang thiết bị hiện có tại Việt Nam. - Xác định được mức độ ảnh hưởng của một số thông số đặc trưng của đá mài (độ hạt G và độ cứng Hđ), một số thông số của chế độ cắt (vận tốc cắt của đá mài Vđ, bước tiến vòng của phôi/vận tốc chi tiết được mài – gọi tắt là bước tiến S) đến chất lượng bề mặt mài hớt lưng răng dao bao gồm: Nhám bề mặt (Ra), mức độ thay đổi độ cứng (H), chiều dày lớp thay đổi độ cứng bề mặt sau khi mài (L). - Xây dựng được biểu thức toán học biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số G, Hđ, Vđ, S đối với Ra, H, L. - Xác định được giá trị tối ưu của một số thông số chế độ cắt, thông số đá mài (G, Hđ, Vđ, S) nhằm đảm bảo chất lượng bề mặt theo đơn và đa mục tiêu về Ra, H, L khi mài hớt lưng mặt cong Acsimet. 3. Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng và mối quan hệ của một số thông số đặc trưng của đá mài (G, Hđ) và chế độ cắt (Vđ, S) đến chất lượng bề mặt (Ra, H, L) khi gia công mài hớt lưng mặt sau răng dao phay BRCC hệ Gleason loại 9 inch chế tạo bằng vật liệu P18.
3 4. Phạm vi nghiên cứu Căn cứ vào điều kiện thực tế về cơ sở vật chất, trang thiết bị phục vụ nghiên cứu, tác giả lựa chọn giới hạn phạm vi nghiên cứu như sau: - Nghiên cứu ảnh hưởng một số thông số của đá mài (G, Hđ) và chế độ cắt (Vđ, S) đến chất lượng bề mặt (Ra, H, L) khi mài hớt lưng mặt sau răng dao phay BRCC hệ Gleason loại 9 inch chế tạo bằng thép P18. - Thực nghiệm trên máy 1Б811 do Nga (Liên Xô cũ) sản xuất, sử dụng đá mài do Công ty CP Đá mài Hải Dương sản xuất, với vật liệu hạt mài là Corindon trắng, xét quá trình mài tinh và không tưới nguội (mài khô). 5. Nội dung nghiên cứu Để thực hiện được mục tiêu nghiên cứu đề ra, đề tài luận án tập trung thực hiện các nội dung chính sau đây: - Nghiên cứu tổng quan về mặt cong Acsimet và chất lượng bề mặt khi mài. - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về dao phay hớt lưng, quá trình mài và phương pháp quy hoạch thực nghiệm (QHTN), tối ưu hóa. - Xây dựng hệ thống thực nghiệm mài hớt lưng mặt cong Acsimet. - Thực nghiệm gia công để nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đặc trưng của đá mài (G, Hđ) và chế độ cắt (Vđ, S) đến chất lượng bề mặt chi tiết (Ra, H, L) khi mài hớt lưng mặt sau răng dao phay BRCC (mặt cong Acsimet). - Nghiên cứu giải bài toán tối ưu đơn và đa mục tiêu nhằm lựa chọn đá mài và thông số chế độ cắt phù hợp đáp ứng yêu cầu về chất lượng bề mặt gia công khi mài mặt cong Acsimet. 6. Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện được các nội dung nghiên cứu, đề tài luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tổng quan tài liệu nghiên cứu về mặt cong Acsimet, chất lượng bề mặt khi mài; phân tích, đánh giá những vấn đề cấp thiết cần tiếp tục được nghiên cứu, từ đó xác định khoảng trống và xây dựng hướng nghiên cứu của luận án; nghiên cứu cơ sở lý thuyết về dao phay hớt lưng, quá trình mài, phương pháp quy hoạch và xử lý số liệu thực nghiệm, các phương pháp giải bài toán tối ưu làm cơ sở cho việc giải các bài toán trong nội dung nghiên cứu của đề tài luận án. - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Bằng nghiên cứu thực nghiệm, xác định Ra, H và L mặt sau răng dao phay BRCC hệ Gleason sau khi mài hớt lưng với thông số đá mài và thông số chế độ cắt đã lựa chọn. Sử dụng phương pháp QHTN với sự hỗ trợ của phần mềm Minitab xây dựng mối quan hệ toán học và đánh giá mức độ ảnh hưởng giữa các thông số đầu vào (G, Hđ, Vđ, S) với thông số đầu ra (Ra, H, L). Ứng dụng một số phương phát tối ưu đơn mục tiêu và đa mục tiêu để xác định bộ thông số công nghệ hợp lý nhằm đảm bảo hài hòa mối quan hệ giữa các thông số đầu vào (G, Hđ, Vđ, S) để đáp ứng yêu cầu về chất lượng bề mặt (Ra, H, L) sau khi mài hớt lưng.
4 7. Ý nghĩa của đề tài luận án 7.1. Ý nghĩa khoa học - Xác định được mô hình nghiên cứu thực nghiệm nhằm đánh giá chất lượng bề mặt (với chỉ tiêu đánh giá Ra, H, L) khi mài hớt lưng mặt sau răng dao phay BRCC hệ Gleason trên máy gia công hớt lưng 1Б811. - Bằng kết quả nghiên cứu thực nghiệm xây dựng được mô hình toán học từ đó đánh giá mức độ ảnh hưởng của một số thông số đặc trưng của đá mài (Hđ, G) và chế độ cắt (Vđ, S) đến Ra, H và L mặt sau răng dao phay BRCC hệ Gleason sau khi mài hớt lưng. - Xác định được thông số tối ưu (Hđ, G, Vđ và S) nhằm đáp ứng yêu cầu đơn và đa mục tiêu về Ra, H và L từ đó ứng dụng bộ thông số tối ưu vào thực tế mài mặt sau Acsimet răng dao BRCC hệ Gleason nhằm đáp ứng các yêu cầu về chất lượng bề mặt Acsimet sau khi mài hớt lưng. 7.2. Ý nghĩa thực tiễn - Mở rộng khả năng điều chỉnh của máy gia công hớt lưng 1Б811, làm chủ công nghệ khi mài hớt lưng mặt cong Acsimet, ứng dụng vào việc mài răng dao cắt tinh phục vụ chế tạo dụng cụ gia công BRCC hệ Gleason phù hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam, tiết kiệm chi phí và ngoại tệ khi nhập ngoại. - Bộ thông số công nghệ tối ưu được ứng dụng vào thực tế khi gia công mài hớt lưng để nâng cao chất lượng mặt sau răng dao cắt tinh BRCC hệ Gleason. - Kết quả nghiên cứu của luận án có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo để phục vụ nghiên cứu khoa học, trong đào tạo và phục vụ gia công, sản xuất tại các doanh nghiệp. 8. Những đóng góp mới của luận án - Mở rộng khả năng điều chỉnh thông số chế độ cắt của máy gia công hớt lưng 1Б811, làm chủ công nghệ khi mài hớt lưng mặt cong Acsimet (mặt sau) răng dao phay BRCC hệ Gleason phù hợp với điều kiện tại Việt Nam. - Xác định được mức độ ảnh hưởng của một số thông số (G, Hđ, Vđ, S) đến chất lượng bề mặt (Ra, H, L) sau khi mài hớt lưng mặt sau răng dao phay BRCC hệ Gleason loại 9 inch chế tạo bằng vật liệu P18. - Xây dựng được biểu thức toán học thể hiện mối quan hệ giữa Ra, H và L với một số thông số công nghệ đầu vào (G, Hđ, Vđ, S). - Xác định được thông số tối ưu (G, Hđ, Vđ và S) để đảm bảo giá trị Ra, H và L theo yêu cầu về đơn và đa mục tiêu. 9. Bố cục của luận án Ngoài các Phần mở đầu, kết luận chung và hướng nghiên cứu tiếp theo nội dung nghiên cứu chính được trình bày trong luận án gồm 4 chương: - Chương 1: Tổng quan về mặt cong Acsimet và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt khi mài - Chương 2: Cơ sở lý thuyết về dao phay hớt lưng, quá trình mài, phương pháp quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa - Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm mài hớt lưng mặt sau răng dao phay BRCC hệ Gleason. - Chương 4: Đánh giá ảnh hưởng của một số thông số công nghệ, đá mài đến chất lượng bề mặt và Tối ưu hóa thông số khi mài hớt lưng.