- ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận án là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được tác giả khác công bố. - 5 Tổng quan về mài phẳng và tình hình nghiên cứu nâng cao khả năng cắt của đá mài. - 5 1.1.1 Giới thiệu về phương pháp mài. - 5 1.1.2 Mài phẳng bằng đá mài mặt đầu. - 5 1.1.3 Mài phẳng bằng đá mài hình trụ. - 7 1.3 Tình hình nghiên cứu về đá mài gián đoạn trên thế giới và trong nước. - 8 1.3.1 Nghiên cứu đá mài gián đoạn hay đá mài xẻ rãnh trên thế giới. - 8 1.3.2 Đá mài xẻ rãnh do Việt Nam đang nghiên cứu. - 13 1.5.1 Những khái niệm cơ bản của thiết kế thực nghiệm. - 13 1.5.2 Các nguyên tắc cơ bản của thiết kế thực nghiệm. - 17 1.5.3 Các bước thiết kế thực nghiệm cực trị. - 20 2.1 Các thông số công nghệ khi mài phẳng. - 21 2.3.1 Độ nhám bề mặt chi tiết máy khi mài. - 21 2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chi tiết mài. - 23 iv 2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sai số kích thước chi tiết gia công. - 25 2.4 Rung động khi mài phẳng. - 30 Các chỉ tiêu và phương pháp đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh khi mài phẳng. - 30 3.1 Quá trình nghiên cứu đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh. - 30 3.2 Khả năng cắt của đá mài. - 31 3.3 Khái quát về các phương pháp đánh giá. - 31 3.4 Cơ sở đánh giá khả năng cắt của đá mài. - 32 3.5 Chỉ tiêu đánh giá khả năng cắt của đá mài. - Chỉ tiêu tỷ lệ mài. - Khả năng cắt khi mài. - Đánh giá bằng năng lượng tiêu hao riêng của đá. - Đánh giá bằng đặc tính cắt của đá. - 34 3.6 Đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo thử nghiệm tại Việt Nam . - 34 3.6.1 Đánh giá theo chỉ tiêu chất lượng chi tiết gia công. - Đánh giá theo sai lệch về kích thước chiều cao. - Đánh giá theo sai lệch về độ song song. - Đánh giá theo độ nhám bề mặt bề mặt. - Đánh giá theo chỉ tiêu lực cắt. - Đánh giá theo chỉ tiêu nhiệt cắt. - Đánh giá theo chỉ tiêu năng suất. - 42 3.8 Độ không đảm bảo đo 43 3.9 Đo nhám bề mặt bằng phương pháp tiếp xúc. - 43 3.10 Đo sai lệch về độ phẳng bề mặt trên máy đo tọa độ. - 46 3.11 Đo sai lệch về kích thước theo chiều cao. - 47 3.12 Đo sai lệch về độ song song. - 47 3.13 Phương pháp đo lực sử dụng Loadcell. - 51 3.13.3 Phương pháp đo điện áp cảm biến nhiệt điện. - 52 3.14 Phương pháp đo rung. - 55 Thực nghiệm xác định ảnh hưởng của một số yếu tố đến năng suất và chất lượng bề mặt chi tiết gia công. - 55 4.1 Khái quát về tổ chức thực nghiệm. - 55 4.2 Thiết kế thực nghiệm. - 55 4.2.1 Tình hình về thiết kế thực nghiệm trong chế tạo máy ở trên thế giới và trong nước . - 55 4.2.2 Thiết kế thực nghiệm theo phương pháp Taguchi. - 57 4.2.4 Phân tích số liệu thực nghiệm. - 58 4.3 Phân tích phương sai ANOVA. - 59 4.3.1 Khái niệm về phân tích phương sai. - 59 4.3.2 Phân tích phương sai. - 59 4.4 Thiết kế thực nghiệm theo phương pháp Taguchi mờ. - 60 4.5 Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng các thông số Sd,t, Z đến sai lệch độ phẳng, độ nhám, lực cắt, nhiệt cắt, rung động và bóc tách vật liệu gia công. - 60 4.5.2 Đá mài. - 64 4.5.5 Thiết kế ma trận thực nghiệm Taguchi. - 64 4.6 Thực nghiệm đánh giá theo các chỉ tiêu riêng biệt. - 65 4.6.1 Chỉ tiêu sai lệch độ phẳng. - 65 4.6.1.1 Tính toán kết quả thực nghiệm theo phương pháp Taguchi. - 65 4.6.1.2 Phân tích kết quả theo phương sai ANOVA. - 66 4.6.2 Chỉ tiêu độ nhám bề mặt. - 68 4.3.2.1 Tính toán kết quả thực nghiệm theo phương pháp Taguchi. - 68 4.3.2.2 Phân tích phương sai ANOVA. - 69 4.6.3 Chỉ tiêu lực cắt. - 72 vi 4.6.3.1 Tính toán kết quả thực nghiệm theo phương pháp Taguchi. - 73 4.6.3.2 Phân tích phương sai ANOVA. - 73 4.6.4 Chỉ tiêu nhiệt sinh ra khi mài. - 75 4.6.4.1 Tính toán kết quả thực nghiệm theo phương pháp Taguchi. - 76 4.6.4.2 Phân tích phương sai ANOVA. - 76 4.6.5 Chỉ tiêu rung động tạo ra khi mài. - 79 4.6.5.1 Tính toán kết quả thực nghiệm theo phương pháp Taguchi. - Phân tích phương sai ANOVA rung động. - 80 4.6.6 Chỉ tiêu năng suất gia công. - 83 4.6.6.1 Tính toán kết quả thực nghiệm theo phương pháp Taguchi. - 83 4.6.6.2 Phân tích phương sai ANOVA. - 84 4.7 Thực nghiệm đánh giá theo chỉ tiêu tổng hợp. - 87 4.8 Đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh theo bài toán tối ưu đa mục tiêu. - d Đường kính trong D Đường kính ngoài B Chiều rộng đá WxH Kích thước rãnh gián đoạn vw Vận tốc chi tiết vs Vận tốc đá Rt Độ cao nhấp nhô Ra Độ nhấp nhô trung bình L Khoảng cách giữa các hạt mài σbm Ứng suất dư lớp bề mặt Nc Công suất hiệu dụng vct Tốc độ chi tiết vđ Tốc độ đá h Chiều dày lớp vật liệu được cắt ra viii Vđ Thể tích đá mài bị hao mòn Vvl: Thể tích vật liệu được bóc khỏi chi tiết Qvl Năng suất mài QN Thể tích vật liệu được bóc trên một đơn vị công suất Nc Công suất cắt khi mài g Lượng tiêu hao riêng của đá Δ Độ phẳng l Chiều dài chuẩn. - OA Ma trận trực giao S/N Tỷ lệ tín hiệu nhiễu n Số thí nghiệm lặp lại yi Giá trị sinh ra trong quá trình mài đối với một thí nghiệm. - u Số lần thử nghiệm i Số thí nghiệm SST Tổng các sai lệch bình phương cho toàn bộ mẫu SSB Tổng các sai lệch bình phương giữa các nhóm: SSw Tổng các sai lệch bình phương trong mỗi nhóm MSw Sai lệch bình phương trung bình trong từng nhó MSB Sai lệch bình phương trung bình giữa các nhóm ix ξi(k) Hệ số xám γ Độ xám x DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Sơ đồ mài phẳng sử dụng mặt đầu đá 6 Hình 1.2 Sơ đồ mài phẳng bằng đá mài hình trụ 6 Hình 1.3 Đá mài xẻ rãnh với các thanh mài (a) hình lăng trụ (b) hình lục giác 9 Hình 1.4 Một số hình dạng cơ bản của đá mài (a) bàn cờ, so le, chéo, và hình V và (b) so le, chéo, đối xứng và song song;(c) có khoảng cách cắt chân (d) hình côn 9 Hình 1.5 Sự tạo thành áp lực chất làm mát trước vùng tiếp xúc trong quá trình mài cho các bánh mài tiêu chuẩn (trái) và có khe (phải) 10 Hình 1.6 Hình ảnh đá mài xẻ rãnh trên thế giới nghiên cứu 10 Hình 1.7 Hình dáng hình học đá mài xẻ rãnh 12 Hình 1.8 Hình ảnh đá mài xẻ rãnh thực do Việt Nam nghiên cứu 12 Hình 1.9 Sơ đồ đối tượng nghiên cứu 14 Hình 1.10 Sơ đồ đối tượng nghiên cứu với nhiễu e có tính cộng 14 Hình 2.1 Máy mài phẳng KENT 20 Hình 2.2 Sơ đồ các đại lượng trong quá trình mài phẳng 20 Hình 2.3 Sự hình thành độ nhám bề mặt mài 21 Hình 2.4 Ảnh SEM bề mặt mài 21 Hình 2.5 Mô hình bề mặt đá 22 Hình 2.6 Mô hình độ nhám lý tưởng bề mặt chi tiết 22 Hình 3.1 Sơ đồ quá trình thí nghiệm của luận án 30 Hình 3.2 Sai lệch độ phẳng bề mặt 35 Hình 3.3 Sai lệch độ song song bề mặt 35 Hình 3.4 Sai lệch số học trung bình prôphin Ra 36 Hình 3.5 Các thành phần lực cắt khi mài phẳng 37 Hình 3.6 Sơ đồ tính lực cắt giả định khi mài phẳng 38 Hình 3.7 Hình dạng của đá mài xẻ rãnh với tỷ lệ gián đoạn khác nhau [58] 40 Hình 3.8 Quan hệ giữa lượng tiến dao dọc với lực pháp tuyến (a) và lực tiếp tuyến (b) khi gia công bằng đá mài truyền thống và đá mài xẻ ranh. - Đá mài xẻ rãnh thực hiện khả năng giảm lực cắt trong quá trình gia công 44 Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý đo nhám theo phương pháp tiếp xúc bằng đầu dò 45 Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý của máy đo 3 tọa độ. - 46 xi Hình 3.11 Các hệ tọa độ ba chiều được sử dụng trong máy đo tọa độ 47 Hình 3.12 Sơ đồ đo hai tiếp điểm 48 Hình 3.13 Thiết bị đo lực Futek MTA 400 48 Hình 3.14 Cấu tạo thiết bị đo lực loadcell 49 Hình 3.15 Các mạch điều khiển của cảm biến đo lực 49 Hình 3.16 Sơ đồ khối hệ thống đo nhiệt 50 Hình 3.17 Sơ đồ khối hệ thống đo phân bố nhiệt độ 51 Hình 3.18 Sơ đồ khối cảm biến nhiệt điện 51 Hình 3.19 Cấu tạo cặp nhiệt 51 Hình 3.20 Sơ đồ đo điện áp nhiệt điện (a) và mạch thay thế (b) 52 Hình 3.21 Sơ đồ hệ thống và phân tích đo rung động 53 Hình 4.1 Sơ đồ thiết kế thực nghiệm theo phương pháp Taguchi 57 Hình 4.2 Máy mài phẳng KENT 61 Hình 4.3a Kích thước của đá mài xẻ rãnh 63 Hình 4.3b Lắp đá mài trên máy 63 Hình 4.4 Bộ đá mài xẻ rãnh và đá mài thường 63 Hình 4.5 Sửa đá bằng đầu sửa đá kim cương 63 Hình 4.6 Mẫu thí nghiệm SKD11 63 Hình 4.7 Mẫu thí nghiệm đã nhiệt luyện 64 Hình 4.8 Bề mặt chi tiết sau khi mài 65 Hình 4.9 Máy đo sai lệch độ phẳng ZEISS 65 Hình 4.10a. - Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi lượng chạy dao đến độ phẳng 67 Hình 4.10b. - Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều sâu cắt đến độ phẳng 67 Hình 4.10c Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi số rãnh đá mài đến độ phẳng 67 Hình 4.11 Đồ thị 3D ảnh hưởng của các thông số đến độ phẳng 68 Hình 4.12 Máy đo độ nhám bề mặt Mittutoyo SJ-301 68 Hình 4.13a Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt 70 Hình 4.13b Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt 70 Hình 4.13c Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi số rãnh đá mài đến độ nhám bề mặt 70 xii Hình 4.14 Đồ thị 3D ảnh hưởng của các thông số đến độ nhám 71 Hình 4.15 Thiết bị đo lực sử dụng cảm biến 72 Hình 4.16 Chương trình đo lực cắt 3 chiều 72 Hình 4.17 Card A/D thu nhận dữ liệu 72 Hình 4.18 Cảm biến đo lực cắt 72 Hình 4.19 Mô hình thí nghiệm 72 Hình 4.20a Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều lượng chạy dao đến lực cắt khi mài vật liệu SKD11 nhiệt luyện bằng đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm 74 Hình 4.20b Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều sâu cắt đến lực cắt khi mài vật liệu SKD11nhiệt luyện bằng đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm 74 Hình 4.20c Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi số rãnh đá mài đến lực cắt khi mài vật liệu SKD11 nhiệt luyện bằng đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm 74 Hình 4.21 Đồ thị 3D ảnh hưởng của các thông số đến lực cắt 75 Hình 4.22.Card A/D thu nhận dữ liệu 76 Hình 4.23Cảm biến cặp nhiệt K nối ra ngoài vỏ bảo vệ thời gian đáp ứng tín hiệu đo 1s đến 3s. - 76 Hình 4.24a Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi lượng chạy dao đến nhiệt sinh ra khi mài 77 Hình 4.24b Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều sâu cắt đến nhiệt sinh ra khi mài 77 Hình 4.24c Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi số rãnh đá mài đến nhiệt sinh ra khi mài 78 Hình 4.25 Đồ thị 3D ảnh hưởng của các thông số hệ thống công nghệ đến nhiệt cắt 79 Hình 4.26 Sơ đồ hệ thống và phân tích đo gia tốc rung động 79 Hình 4.27 Hệ thống đo gia tốc rung động khi mài phẳng 80 Hình 4.28a Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi lượng chạy dao đến gia tốc rung động 81 Hình 4.28b Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều sâu cắt đến gia tốc rung động 81 Hình 4.28c Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi số rãnh đá mài đến gia tốc rung động 82 Hình 4.29 Đồ thị 3D ảnh hưởng của các thông số hệ thống công nghệ đến gia tốc rung động 82 Hình 4.30 Mẫu SKD11 sau khi mài 83 Hình 4.30a Panme điện tử Hình 4.30b Thước cặp điện tử xiii Hình 4.30c Đồng hồ bấm giờ Hanhart 83 Hình 4.31a Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi lượng chạy dao đến năng suất gia công 84 Hình 4.31b Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều sâu cắt đến năng suất gia công 85 Hình 4.31c Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi số rãnh đá mài đến năng suất gia công 85 Hình 4.32 Đồ thị 3D ảnh hưởng của các thông số hệ thống công nghệ đến năng suất 86 Hình 4.33 Mẫu thí nghiệm kiểm chứng 87 Hình 4.34 Sửa đá 88 Hình 4.35 Gia công mặt chuẩn 88 Hình 4.36 Pan me điện tử: MOC-25P 89 Hình 4.37 Máy đo 3 tọa độ: BYD-504 90 Hình 4.38 Máy đo độ nhám bề mặt Hommel T1000 91 Hình 4.39 Đồ thị biểu diễn kết quả phân tích Taguchi xám 95 xiv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1 Ký hiệu tương đương của thép SKD11 các nước 8 Bảng 1.2 Thành phần cơ bản của thép SKD11 8 Bảng 1.3 Các tính chất cơ lý của thép SKD11 8 Bảng 1.4 Thông số của đá mài 11 Bảng 3.1 Các thông số thí nghiệm thực hiện về: vật liệu gia công, vận tốc cắt, lượng tiến đá, chiều sâu cắt 40 Bảng 4.1 Ma trận trực giao (OA) 57 Bảng 4.2 Ma trận L9 58 Bảng 4.3 Thông số chung của đá mài 62 Bảng 4.4 Thông số chung của đá mài thí nghiệm 62 Bảng 4.5 Giá trị thông số hệ thống công nghệ 64 Bảng 4.6 Ma trận thực nghiệm theo phương pháp Taguchi 65 Bảng 4.7 Dữ liệu đo và kết quả tính toán sai lệch độ phẳng 66 Bảng 4.8 Phân tích phương sai ANOVA sai lệch độ phẳng 66 Bảng 4.9 Dữ liệu đo và kết quả tính toán tỷ lệ S/N chỉ tiêu độ nhám 69 Bảng 4.10 Phân tích phương sai ANOVA số liệu độ nhám 69 Bảng 4.11 Dữ liệu đo và kết quả tính toán tỷ lệ S/N chỉ tiêu lực cắt 73 Bảng 4.12 Phân tích phương sai ANOVA cho lực cắt P (N) 73 Bảng 4.13 Dữ liệu đo và kết quả tính toán tỷ lệ S/N chỉ tiêu nhiệt cắt 76 Bảng 4.14 Phân tích phương sai ANOVA nhiệt cắt 77 Bảng 4.15 Dữ liệu đo và kết quả tính toán tỷ lệ S/N chỉ tiêu rung động 80 Bảng 4.16 Phân tích phương sai ANOVA rung động 81 Bảng 4.17 Dữ liệu đo và kết quả tính toán tỷ lệ S/N chỉ tiêu năng suất 83 Bảng 4.18 Phân tích phương sai ANOVA năng suất 84 Bảng 4.19 Tổng hợp bộ thông số tối ưu cục bộ theo chỉ tiêu riêng biệt 86 Bảng 4.20 Giá trị thông số công nghệ kiểm chứng 87 Bảng 4.21 Kết quả sai lệch kích thước về chiều cao 89 Bảng 4.22 Kết quả đo sai lệch về độ phẳng 90 Bảng 4.23 Kết quả đo sai lệch về độ song song 91 Bảng 4.24 Kết quả đo độ nhám bề mặt 91 Bảng 4.25 Số liệu thực nghiệm ban đầu cho Tối ưu hóa đa mục tiêu 92 Bảng 4.26 Kết quả phân tích quan hệ mờ 93 Bảng 4.27 Mảng trực giao với quan hệ mờ 94 Bảng 4.28 Kết quả phân tích Taguchi xám 94
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt