Xem mẫu
i
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và hoàn thành luận án, tác giả luôn nhận được sự giúp đỡ,
động viên của gia đình, người thân và sự dạy bảo của các thầy, cô giáo Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội.
Tác giả xin trân trọng cám ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Gia công vật liệu và
Dụng cụ công nghiệp, Viện Cơ khí, Viện Đào tạo Sau đại học - Trường Đại học Bách khoa
Hà Nội đã tận tình dạy bảo trong suốt khóa học. Đặc biệt, xin trân trọng cảm ơn PGS. TS
Nguyễn Thị Phương Giang và TS. Nguyễn Tiến Đông đã hướng dẫn và giúp đỡ tác giả
hoàn thành luận án. Đồng thời, xin trân trọng cảm ơn các chuyên gia, các nhà khoa học đã
đóng góp những ý kiến quý báu trong suốt quá trình tác giả thực hiện luận án.
Ngoài ra, tác giả cũng xin cảm ơn sự giúp đỡ của Công ty Cổ phần máy Công nghiệp
và Dụng cụ, Trung tâm Đo lường Quân đội về cơ sở vật chất và thiết bị trong quá trình thí
nghiệm để hoàn thành luận án.
Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè và
đồng nghiệp đã động viên, hỗ trợ và giúp đỡ tác giả trong suốt khóa học.
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.
TM. TẬP THỂ
HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Nguyễn Thị Phương Giang
TÁC GIẢ
Nguyễn Thị Phương
iii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN......................................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................. ii
MỤC LỤC ............................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.......................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .......................................................... x
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
Chương 1 ............................................................................................................................... 5
Tổng quan về mài phẳng và tình hình nghiên cứu nâng cao khả năng cắt của đá mài ......... 5
1.1 Tổng quan về mài phẳng ................................................................................................. 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 ................................................................................... 6
1.1.4 Đặc điểm của quá trình mài .......................................................................................... 7
1.2 Đặc tính vật liệu có độ cứng cao ..................................................................................... 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 ......................................................... 10
1.4 Bài toán tối ưu tổng quát và tối ưu đa mục tiêu ............................................................ 12
1.4.1 Bài toán tối ưu tổng quát ............................................................................................ 12
1.4.2 Bài toán tối ưu đa mục tiêu ......................................................................................... 13
1.5 Quy hoạch tối ưu đa mục tiêu ........................................................................................ 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 ........................................................................ 18
1.5.4 Khái niệm và nguyên tắc tiếp cận hệ thống công nghệ .............................................. 19
Kết luận chương 1 ............................................................................................................... 19
Chương 2 ............................................................................................................................. 20
Cơ sở lý thuyết của quá trình mài phẳng ............................................................................. 20
2.1 Các thông số công nghệ khi mài phẳng ......................................................................... 20
2.2.1 Máy mài phẳng ........................................................................................................... 20
2.3 Chất lượng chi tiết gia công........................................................................................... 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.............................................................................................. 27
Kết luận chương 2 ............................................................................................................... 28
Chương 3 ............................................................................................................................. 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 ................................................................... 32
a. Chỉ tiêu tỷ lệ mài .............................................................................................................. 32
b. Năng suất mài .................................................................................................................. 32
c. Thể tích vật liệu được bóc trên một đơn vị công suất...................................................... 33
d. Khả năng cắt khi mài ....................................................................................................... 33
e. Đánh giá bằng năng lượng tiêu hao riêng của đá............................................................. 34
f. 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 .................................................... 35
a. Đánh giá theo sai lệch về kích thước chiều cao .............................................................. 35
c. Đánh giá theo sai lệch về độ song song ........................................................................... 35
d. Đánh giá theo độ nhám bề mặt bề mặt ........................................................................... 36
e. Đánh giá theo chỉ tiêu lực cắt .......................................................................................... 37
f. Đánh giá theo chỉ tiêu nhiệt cắt ........................................................................................ 41
3.7. 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 .................................................... 45
3.10.1. Khái niệm ................................................................................................................ 45
3.10.2 Các hệ tọa độ sử dụng trong máy đo CMM ............................................................. 45
3.10.3 Nguyên tắc xác định số điểm đo............................................................................... 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 ........................................................................ 48
3.13.1 Thiết bị đo nhiệt........................................................................................................ 49
v
3.13.2 Cảm biến nhiệt điện ................................................................................................. 51
a. Nguyên lý cấu tạo, hoạt động của cảm biến nhiệt điện .................................................. 51
b. Đặc trưng chung độ nhạy nhiệt........................................................................................ 51
3.13.3 Phương pháp đo điện áp cảm biến nhiệt điện ........................................................... 52
3.14 Phương pháp đo rung................................................................................................... 53
Kết luận chương 3 ............................................................................................................... 54
Chương 4 ............................................................................................................................. 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 ...................................................... 56
4.2.3 Thiết kế ma trận trực giao........................................................................................... 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
4.5.1 Lựa chọn máy ............................................................................................................. 60
4.5.2 Đá mài ........................................................................................................................ 61
4.5.3 Lựa chọn vật liệu ........................................................................................................ 63
4.5.4 Lựa chọn chế độ công nghệ ........................................................................................ 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
nguon tai.lieu . vn
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và hoàn thành luận án, tác giả luôn nhận được sự giúp đỡ,
động viên của gia đình, người thân và sự dạy bảo của các thầy, cô giáo Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội.
Tác giả xin trân trọng cám ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Gia công vật liệu và
Dụng cụ công nghiệp, Viện Cơ khí, Viện Đào tạo Sau đại học - Trường Đại học Bách khoa
Hà Nội đã tận tình dạy bảo trong suốt khóa học. Đặc biệt, xin trân trọng cảm ơn PGS. TS
Nguyễn Thị Phương Giang và TS. Nguyễn Tiến Đông đã hướng dẫn và giúp đỡ tác giả
hoàn thành luận án. Đồng thời, xin trân trọng cảm ơn các chuyên gia, các nhà khoa học đã
đóng góp những ý kiến quý báu trong suốt quá trình tác giả thực hiện luận án.
Ngoài ra, tác giả cũng xin cảm ơn sự giúp đỡ của Công ty Cổ phần máy Công nghiệp
và Dụng cụ, Trung tâm Đo lường Quân đội về cơ sở vật chất và thiết bị trong quá trình thí
nghiệm để hoàn thành luận án.
Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè và
đồng nghiệp đã động viên, hỗ trợ và giúp đỡ tác giả trong suốt khóa học.
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.
TM. TẬP THỂ
HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Nguyễn Thị Phương Giang
TÁC GIẢ
Nguyễn Thị Phương
iii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN......................................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................. ii
MỤC LỤC ............................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.......................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .......................................................... x
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
Chương 1 ............................................................................................................................... 5
Tổng quan về mài phẳng và tình hình nghiên cứu nâng cao khả năng cắt của đá mài ......... 5
1.1 Tổng quan về mài phẳng ................................................................................................. 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 ................................................................................... 6
1.1.4 Đặc điểm của quá trình mài .......................................................................................... 7
1.2 Đặc tính vật liệu có độ cứng cao ..................................................................................... 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 ......................................................... 10
1.4 Bài toán tối ưu tổng quát và tối ưu đa mục tiêu ............................................................ 12
1.4.1 Bài toán tối ưu tổng quát ............................................................................................ 12
1.4.2 Bài toán tối ưu đa mục tiêu ......................................................................................... 13
1.5 Quy hoạch tối ưu đa mục tiêu ........................................................................................ 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 ........................................................................ 18
1.5.4 Khái niệm và nguyên tắc tiếp cận hệ thống công nghệ .............................................. 19
Kết luận chương 1 ............................................................................................................... 19
Chương 2 ............................................................................................................................. 20
Cơ sở lý thuyết của quá trình mài phẳng ............................................................................. 20
2.1 Các thông số công nghệ khi mài phẳng ......................................................................... 20
2.2.1 Máy mài phẳng ........................................................................................................... 20
2.3 Chất lượng chi tiết gia công........................................................................................... 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.............................................................................................. 27
Kết luận chương 2 ............................................................................................................... 28
Chương 3 ............................................................................................................................. 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 ................................................................... 32
a. Chỉ tiêu tỷ lệ mài .............................................................................................................. 32
b. Năng suất mài .................................................................................................................. 32
c. Thể tích vật liệu được bóc trên một đơn vị công suất...................................................... 33
d. Khả năng cắt khi mài ....................................................................................................... 33
e. Đánh giá bằng năng lượng tiêu hao riêng của đá............................................................. 34
f. 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 .................................................... 35
a. Đánh giá theo sai lệch về kích thước chiều cao .............................................................. 35
c. Đánh giá theo sai lệch về độ song song ........................................................................... 35
d. Đánh giá theo độ nhám bề mặt bề mặt ........................................................................... 36
e. Đánh giá theo chỉ tiêu lực cắt .......................................................................................... 37
f. Đánh giá theo chỉ tiêu nhiệt cắt ........................................................................................ 41
3.7. 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 .................................................... 45
3.10.1. Khái niệm ................................................................................................................ 45
3.10.2 Các hệ tọa độ sử dụng trong máy đo CMM ............................................................. 45
3.10.3 Nguyên tắc xác định số điểm đo............................................................................... 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 ........................................................................ 48
3.13.1 Thiết bị đo nhiệt........................................................................................................ 49
v
3.13.2 Cảm biến nhiệt điện ................................................................................................. 51
a. Nguyên lý cấu tạo, hoạt động của cảm biến nhiệt điện .................................................. 51
b. Đặc trưng chung độ nhạy nhiệt........................................................................................ 51
3.13.3 Phương pháp đo điện áp cảm biến nhiệt điện ........................................................... 52
3.14 Phương pháp đo rung................................................................................................... 53
Kết luận chương 3 ............................................................................................................... 54
Chương 4 ............................................................................................................................. 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 ...................................................... 56
4.2.3 Thiết kế ma trận trực giao........................................................................................... 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
4.5.1 Lựa chọn máy ............................................................................................................. 60
4.5.2 Đá mài ........................................................................................................................ 61
4.5.3 Lựa chọn vật liệu ........................................................................................................ 63
4.5.4 Lựa chọn chế độ công nghệ ........................................................................................ 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