Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu giải pháp nâng cao tuổi bền dao phay cầu khi gia công trên máy phay CNC 5 trục

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TUỔI BỀN DAO PHAY CẦU KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC
• 1.1. Đặc điểm hình học và chế độ cắt của dao phay cầu
• 1.1.1. Đặc điểm hình học dao phay cầu
• 1.1.2. Định hướng dao phay cầu
• 1.1.3. Vận tốc cắt đối với dao phay cầu
• 1.1.3.1. Trường hợp trục dao vuông góc bề mặt gia công
• 1.1.3.2. Trường hợp trục dao nghiêng theo hướng tiến dao
• 1.1.3.3. Trường hợp trục dao nghiêng vuông góc hướng tiến dao
• 1.2. Chất lượng bề mặt gia công
• 1.3. Năng suất gia công
• 1.4. Tuổi bền dụng cụ và các yếu tố ảnh hưởng
• 1.4.1. Sự mòn dụng cụ
• 1.4.1.1. Các dạng mòn điển hình của dụng cụ
• 1.4.1.2. Cơ chế mòn và mô hình hóa
• 1.4.1.3. Quá trình phát triển của lượng mòn mặt sau
• 1.4.2. Tuổi bền dụng cụ
• 1.4.2.1. Định nghĩa về tuổi bền dụng cụ
• 1.4.2.2. Các chỉ tiêu xác định tuổi bền dụng cụ [26]
• 1.4.2.3. Công thức Taylor xác định tuổi bền dụng cụ
• 1.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi bền dụng cụ
• 1.4.3.1. Các thông số chế độ cắt chính
• 1.4.3.2. Định hướng chuyển động dao phay cầu
• 1.4.3.3. Góc nghiêng trục dao phay cầu
• 1.5. Các phương pháp xác định tuổi bền dụng cụ
• 1.5.1. Các phương pháp xác định trực tiếp
• 1.5.2. Các phương pháp xác định gián tiếp
• 1.6. Các nghiên cứu trong và ngoài nước
• 2. Chương 2: QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM TAGUCHI VÀ PHƯƠNG PHÁP DỰ ĐOÁN BẰNG MẠNG NƠ-RON NHÂN TẠO
• 2.1. Quy hoạch thực nghiệm Taguchi và phân tích phương sai ANOVA
• 2.1.1. Quy hoạch thực nghiệm Taguchi
• 2.1.2. Phân tích phương sai ANOVA
• 2.1.2.1. Bậc tự do
• 2.1.2.2. Tổng bình phương sai lệch
• 2.1.2.3. Phương sai của một yếu tố
• 2.1.2.4. Mức độ ảnh hưởng của yếu tố
• 2.2. Các phương pháp dự đoán dùng trong lĩnh vực gia công cơ khí
• 2.2.1. Các loại mô hình dự đoán
• 2.2.2. Dự đoán tuổi bền dụng cụ
• 2.2.3. Dự đoán chất lượng bề mặt gia công
• 2.2.4. Dự đoán lực cắt khi phay
• 2.3. Mạng nơ-ron nhân tạo trong bài toán dự đoán
• 2.3.1. Mạng nơ-ron nhân tạo
• 2.3.2. Mạng nơ-ron truyền thẳng đa lớp
• 2.3.3. Huấn luyện mạng nơ-ron nhân tạo
• 2.3.4. Các thuật toán huấn luyện mạng nơ-ron nhân tạo
• 2.3.5. Ứng dụng mạng nơ-ron nhân tạo trong bài toán dự đoán
• 3. Chương 3: GIẢI PHÁP DỊCH ĐOẠN LƯỠI CẮT LÀM VIỆC NHẰM NÂNG CAO TUỔI BỀN DAO PHAY CẦU GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC NHIỀU TRỤC
• 3.1. Đặc điểm gia công dao phay cầu trên máy CNC nhiều trục
• 3.1.1. Hệ thống máy CNC nhiều trục
• 3.1.2. Vùng tiếp xúc dao-phôi của dao phay cầu
• 3.1.3. Điều kiện cắt của mỗi đai cắt làm việc
• 3.2. Dịch chuyển đoạn lưỡi cắt làm việc của dao phay cầu
• 3.2.1. Dữ liệu vị trí dao trong chương trình gia công CNC
• 3.2.1.1. Quá trình tạo một chương trình gia công NC
• 3.2.1.2. Dữ liệu vị trí dao của phần mềm NX CAM
• 3.2.2. Đề xuất một giải pháp nâng cao tuổi bền dao phay cầu
• 3.2.3. Xây dựng phần mềm hỗ trợ giải pháp nâng cao tuồi bền dụng cụ
• 3.2.3.1. Ngôn ngữ lập trình cho phần mềm
• 3.2.3.2. Xây dựng các khối chức năng phần mềm
• 4. Chương 4: THỰC NGHIỆM KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT VỚI CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ KIỂM CHỨNG GIẢI PHÁP NÂNG CAO TUỔI BỀN DỤNG CỤ
• 4.1. Khảo sát ảnh hưởng của chế độ cắt đói với các thông số công nghệ
• 4.1.1. Xây dựng mô hình thí nghiệm
• 4.1.1.1. Các thông số đầu vào
• 4.1.1.2. Các thông số đầu ra
• 4.1.1.3. Các thông số cố định
• 4.1.2. Các điều kiện thí nghiệm
• 4.1.2.1. Máy phay gia công
• 4.1.2.2. Mẫu gia công thí nghiệm
• 4.1.2.3. Dụng cụ cắt
• 4.1.2.4. Kính hiển vi điện tử đo lượng mòn lưỡi cắt
• 4.1.3. Xây dựng quy hoạch thực nghiệm
• 4.1.3.1. Xây dựng bảng thí nghiệm trực giao Taguchi
• 4.1.3.2. Các thí nghiệm bổ sung dữ liệu huấn luyện
• 4.1.4. Tiến hành thí nghiệm và thu thập dữ liệu
• 4.1.4.1. Chuẩn bị gia công thí nghiệm
• 4.1.4.2. Thực hiện gia công và giám sát lượng mòn lưỡi dao
• 4.1.4.3. Xác định giá trị tuổi bền dụng cụ qua lượng mòn mặt sau
• 4.1.4.4. Thu thập giá trị nhám bề mặt và năng suất gia công
• 4.1.5. Phân tích ảnh hưởng của chế độ cắt đến các thông số công nghệ
• 4.1.5.1. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền
• 4.1.5.2. Ảnh hưởng chế độ cắt đến chất lượng bề mặt và năng suất gia công
• 4.1.6. Dự đoán tuổi bền dụng cụ sử dụng mạng nơ-ron nhân tạo
• 4.2. Kiểm chứng giải pháp nâng cao tuổi bền dao phay cầu
• 4.2.1. Dịch đoạn lưỡi cắt làm việc khi gia công các mặt phẳng nghiêng
• 4.2.1.1. Lựa chọn mô hình gia công kiểm chứng
• 4.2.1.2. Xây dựng chương trình gia công kiểm chứng
• 4.2.1.3. Dự đoán chiều dài cắt lớn nhất bằng mạng nơ-ron nhân tạo
• 4.2.2. Dịch đoạn lưỡi cắt làm việc khi gia công bề mặt tự do
• 4.2.2.1. Xây dựng mô hình bề mặt gia công thử nghiệm
• 4.2.2.2. Chương trình gia công NC cho bề mặt tự do
• 4.2.2.3. Lựa chọn giải pháp tối ưu tuổi bền dụng cụ
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Bảng thí nghiệm trực giao L16(44) và các thí nghiệm bổ sung
• Giá trị tính toán đường kính cắt hiệu dụng, tốc độ trục chính và tốc độ tiến dao
• Hình ảnh phát triển vết mòn trên lưỡi cắt ở các thí nghiệm
• Giá trị các yếu tố đầu ra trong các thí nghiệm
• Bảng kết quả dự đoán tuổi bền bằng phần mềm Visual Gene
• Bảng kết quả dự đoán tuổi bền bằng phần mềm CTMSoft
• Dự đoán đầu ra cho thông số thí nghiệm kiểm chứng

I. Tổng quan về giải pháp nâng cao tuổi bền dao phay cầu trên máy phay CNC 5 trục

Giải pháp nâng cao tuổi bền của dao phay cầu trên máy phay CNC 5 trục đang trở thành một vấn đề quan trọng trong ngành công nghiệp chế tạo. Việc sử dụng công nghệ phay CNC giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, nhưng tuổi bền của dao phay vẫn là một thách thức lớn. Nghiên cứu này sẽ trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi bền và các giải pháp khả thi để cải thiện hiệu suất làm việc của dao phay cầu.

1.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi bền dao phay cầu

Tuổi bền của dao phay phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất liệu, hình dạng lưỡi cắt, và chế độ cắt. Các yếu tố này cần được phân tích kỹ lưỡng để đưa ra giải pháp tối ưu cho việc gia công.

1.2. Tầm quan trọng của việc nâng cao tuổi bền dao phay

Nâng cao tuổi bền của dao phay không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh cạnh tranh ngày càng gia tăng trong ngành chế tạo.

II. Vấn đề và thách thức trong gia công dao phay cầu trên máy CNC

Mặc dù máy phay CNC 5 trục mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc gia công dao phay cầu. Các vấn đề như mòn lưỡi cắt, chất lượng bề mặt gia công và năng suất đều cần được giải quyết để tối ưu hóa quy trình sản xuất.

2.1. Mòn lưỡi cắt và ảnh hưởng đến tuổi bền

Mòn lưỡi cắt là một trong những nguyên nhân chính làm giảm tuổi bền của dao phay. Việc hiểu rõ cơ chế mòn sẽ giúp đưa ra các biện pháp khắc phục hiệu quả.

2.2. Chất lượng bề mặt gia công và năng suất

Chất lượng bề mặt gia công không chỉ ảnh hưởng đến thẩm mỹ mà còn đến khả năng sử dụng của sản phẩm. Năng suất gia công cũng cần được cải thiện để đáp ứng nhu cầu thị trường.

III. Phương pháp nâng cao tuổi bền dao phay cầu hiệu quả

Để nâng cao tuổi bền của dao phay cầu, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và áp dụng. Các giải pháp này không chỉ giúp cải thiện tuổi bền mà còn tối ưu hóa quy trình gia công.

3.1. Dịch chuyển đoạn lưỡi cắt làm việc

Giải pháp dịch chuyển đoạn lưỡi cắt làm việc đã được chứng minh là hiệu quả trong việc nâng cao tuổi bền. Phương pháp này cho phép sử dụng các đoạn lưỡi cắt khác nhau để tối ưu hóa quá trình gia công.

3.2. Sử dụng vật liệu dao phay chất lượng cao

Việc lựa chọn vật liệu dao phay phù hợp có thể làm tăng đáng kể tuổi bền. Các vật liệu như TiAlN hay TiN thường được sử dụng để cải thiện khả năng chống mòn.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã được thực hiện trên nhiều mẫu thử nghiệm để kiểm chứng tính khả thi của các giải pháp nâng cao tuổi bền. Kết quả cho thấy có sự cải thiện rõ rệt trong tuổi bền của dao phay cầu khi áp dụng các phương pháp đã đề xuất.

4.1. Kết quả thí nghiệm và phân tích

Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng việc áp dụng phương pháp dịch chuyển đoạn lưỡi cắt làm việc giúp tăng tuổi bền lên đến 30%. Phân tích số liệu cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa chế độ cắt và tuổi bền.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất thực tế

Giải pháp nâng cao tuổi bền đã được áp dụng thành công trong sản xuất, giúp giảm chi phí và tăng năng suất. Điều này cho thấy tính khả thi của nghiên cứu trong thực tiễn.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc nâng cao tuổi bền của dao phay cầu là một vấn đề quan trọng và cần thiết. Các giải pháp đã được đề xuất không chỉ có tính khả thi mà còn mang lại nhiều lợi ích cho ngành chế tạo.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các phương pháp nâng cao tuổi bền có thể cải thiện đáng kể hiệu suất làm việc của dao phay cầu.

5.2. Định hướng nghiên cứu trong tương lai

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp mới nhằm tối ưu hóa quy trình gia công và nâng cao tuổi bền của dao phay cầu.