Luận án tiến sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay

Nghiên cứu ảnh hưởng công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt khi mài rãnh tròn xoay, phân tích hiệu quả và ứng dụng thực tiễn trong gia công cơ khí.

• Tác giả: Nguyễn Anh Tuấn
• Người hướng dẫn: PGS.TS Vũ Toàn Thắng
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÀI ĐỊNH HÌNH
• 1.1. Đặc điểm chung của quá trình mài định hình
• 1.2. Các phương pháp mài định hình. Các đại lượng đặc trưng của quá trình mài định hình rãnh tròn xoay
• 1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.3.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.4. Xác định nhiệm vụ nghiên cứu của luận án
• KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN MÒN ĐÁ VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT KHI MÀI ĐỊNH HÌNH RÃNH TRÒN XOAY
• 2.1. Tổng quan về mối quan hệ giữa các đại lượng trong quá trình mài định hình rãnh tròn xoay
• 2.2. Chất lượng bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay
• 2.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng bề mặt của chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay. Phân tích ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến độ nhám bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay
• 2.4. Phân tích ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến độ ô van của chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay
• 2.5. Mòn đá và tuổi bền của đá mài khi mài định hình rãnh tròn xoay
• 2.5.1. Bản chất và cơ chế của quá trình mòn đá khi mài định hình rãnh tròn xoay
• 2.5.2. Sửa đá khi mài định hình rãnh tròn xoay
• 2.5.3. Tuổi bền của đá mài khi mài định hình rãnh tròn xoay. Ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá khi mài định hình rãnh tròn xoay
• KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM
• 3.1. Xây dựng mô hình thực nghiệm
• 3.2. Các đại lượng đầu vào. Các đại lượng đầu ra
• 3.3. Các đại lượng cố định. Các đại lượng nhiễu. Điều kiện thực nghiệm
• 3.4. Máy mài định hình
• 3.5. Phôi thực nghiệm
• 3.6. Thiết kế, chế tạo hệ thống đo khí nén để đo mòn đá khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi
• 3.6.1. Nguyên lý của phương pháp đo mòn đá bằng hệ đo khí nén. Tính toán thiết kế hệ đầu đo khí nén để đo mòn đá khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi
• 3.6.2. Xây dựng đường đặc tính động của hệ thống đo khí nén
• 3.6.3. Đặc điểm của dòng khí nén xung quanh đá mài đang quay khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi
• 3.6.4. Giải pháp thu nhận và xử lý tín hiệu đo để đo trực tuyến độ mòn của đá mài khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi
• KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN MÒN ĐÁ, CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CỦA CHI TIẾT KHI MÀI ĐỊNH HÌNH RÃNH TRÒN XOAY
• 4.1. Xác định phương pháp tiến hành thực nghiệm
• 4.2. Thực nghiệm kiểm chứng khả năng làm việc của hệ thống thí nghiệm
• 4.3. Trình tự các bước tiến hành thí nghiệm
• 4.4. Kết quả thực nghiệm
• 4.5. Thực nghiệm thăm dò đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến mòn đá và chất lượng bề mặt của chi tiết
• 4.6. Thực nghiệm xác định mối quan hệ giữa chế độ công nghệ với mòn đá và chất lượng bề mặt của chi tiết
• 4.7. Xác định mối quan hệ giữa chế độ công nghệ và lượng mòn đá
• 4.8. Xác định mối quan hệ giữa chế độ công nghệ và độ nhám bề mặt chi tiết
• 4.9. Xác định mối quan hệ giữa chế độ công nghệ và độ ô van của chi tiết
• 4.10. Ứng dụng giải thuật di truyền để xác định chế độ công nghệ tối ưu và thời điểm sửa đá hợp lý
• 4.11. Xây dựng bài toán tối ưu khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208
• 4.12. Giải bài toán tối ưu đa mục tiêu khi mài định hình rãnh lăn vòng trong ổ bi 6208 trên máy mài 3MK136B
• 4.13. Ứng dụng kết quả nghiên cứu của đề tài vào thực tiễn sản xuất
• 4.14. Thiết kế hệ thống giám sát độ nhám bề mặt chi tiết khi mài định hình rãnh lăn tròn xoay
• 4.15. Thực nghiệm đánh giá khả năng giám sát độ nhám bề mặt chi tiết của hệ thống
• KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ HƯỚNG NGHIÊN CỨU
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Công nghệ mài và quá trình mài định hình rãnh tròn xoay

Công nghệ mài là một phương pháp gia công tinh quan trọng trong cơ khí, đặc biệt trong gia công các chi tiết có độ cứng và độ bền cao. Mài định hình rãnh tròn xoay là một kỹ thuật chuyên biệt, thường được áp dụng trong sản xuất các chi tiết vòng bạc ổ bi. Quá trình này có đặc điểm là chiều dài tiếp xúc giữa đá mài và phôi lớn, dẫn đến lực cắt và nhiệt cắt cao hơn so với các phương pháp mài thông thường. Mòn đá mài là một vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bề mặt và độ chính xác của chi tiết gia công. Việc xác định thời điểm sửa đá hợp lý là yếu tố then chốt để duy trì hiệu quả của quá trình mài.

1.1. Đặc điểm của quá trình mài định hình

Quá trình mài định hình rãnh tròn xoay có những đặc điểm riêng biệt so với các phương pháp mài khác. Chiều dài tiếp xúc lớn giữa đá mài và phôi dẫn đến lực cắt và nhiệt cắt cao. Điều này gây ra mòn đá nhanh chóng và không đều trên các tiết diện khác nhau của đá. Chất lượng bề mặt của chi tiết bị ảnh hưởng trực tiếp bởi độ mòn của đá. Việc sửa đá định kỳ là cần thiết để khôi phục hình dạng và khả năng cắt của đá, nhưng cần xác định thời điểm sửa đá hợp lý để đảm bảo hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.

1.2. Ảnh hưởng của công nghệ mài đến mòn đá

Các yếu tố công nghệ như tốc độ cắt, lượng chạy dao, và chiều sâu cắt có ảnh hưởng đáng kể đến mòn đá mài. Tốc độ cắt cao có thể làm tăng nhiệt cắt, dẫn đến mòn đá nhanh hơn. Lượng chạy dao và chiều sâu cắt cũng ảnh hưởng đến lực cắt và độ mòn của đá. Việc tối ưu hóa các thông số này giúp giảm thiểu mòn đá và cải thiện chất lượng bề mặt của chi tiết. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ và mòn đá để xác định chế độ mài tối ưu.

II. Chất lượng bề mặt và độ nhám trong mài định hình

Chất lượng bề mặt là một chỉ tiêu quan trọng trong quá trình mài định hình. Độ nhám bề mặt được đánh giá thông qua các thông số như Ra, Rz, và Rmax. Các yếu tố công nghệ như tốc độ cắt, lượng chạy dao, và chiều sâu cắt ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhám bề mặt. Ngoài ra, mòn đá mài cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt. Khi đá mài bị mòn, độ nhám bề mặt của chi tiết tăng lên, dẫn đến giảm chất lượng sản phẩm. Việc giám sát và kiểm soát độ nhám bề mặt trong quá trình mài là cần thiết để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

2.1. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng bề mặt

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng bề mặt bao gồm độ nhám bề mặt (Ra, Rz, Rmax), độ ô van, và độ đa cạnh của chi tiết. Độ nhám bề mặt là thông số quan trọng nhất, phản ánh độ mịn và độ đồng đều của bề mặt gia công. Các yếu tố công nghệ như tốc độ cắt, lượng chạy dao, và chiều sâu cắt ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhám bề mặt. Ngoài ra, mòn đá mài cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt. Khi đá mài bị mòn, độ nhám bề mặt của chi tiết tăng lên, dẫn đến giảm chất lượng sản phẩm.

2.2. Ảnh hưởng của mòn đá đến chất lượng bề mặt

Mòn đá mài là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt của chi tiết. Khi đá mài bị mòn, hình dạng và độ chính xác ban đầu của đá bị thay đổi, dẫn đến sai lệch của bề mặt gia công. Độ nhám bề mặt của chi tiết tăng lên, làm giảm chất lượng sản phẩm. Việc xác định thời điểm sửa đá hợp lý là cần thiết để duy trì chất lượng bề mặt và kéo dài tuổi thọ của đá mài. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích mối quan hệ giữa mòn đá và chất lượng bề mặt để xác định thời điểm sửa đá tối ưu.

III. Ứng dụng công nghệ mài tiên tiến trong sản xuất

Công nghệ mài tiên tiến như mài CNC và mài chính xác đang được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp. Các công nghệ này cho phép đạt được chất lượng bề mặt cao và độ chính xác gia công tốt hơn so với các phương pháp mài truyền thống. Mài CNC cho phép kiểm soát chính xác các thông số công nghệ như tốc độ cắt, lượng chạy dao, và chiều sâu cắt, giúp giảm thiểu mòn đá và cải thiện chất lượng bề mặt. Ngoài ra, việc ứng dụng các hệ thống giám sát trực tuyến giúp theo dõi và điều chỉnh quá trình mài một cách hiệu quả, đảm bảo chất lượng sản phẩm và năng suất gia công.

3.1. Mài CNC và mài chính xác

Mài CNC là một công nghệ tiên tiến, cho phép kiểm soát chính xác các thông số công nghệ như tốc độ cắt, lượng chạy dao, và chiều sâu cắt. Công nghệ này giúp giảm thiểu mòn đá và cải thiện chất lượng bề mặt của chi tiết. Mài chính xác là một phương pháp gia công đặc biệt, được sử dụng để đạt được độ chính xác cao và độ nhám bề mặt thấp. Các công nghệ này đang được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp, đặc biệt trong gia công các chi tiết có yêu cầu cao về độ chính xác và chất lượng bề mặt.

3.2. Hệ thống giám sát trực tuyến trong mài định hình

Việc ứng dụng các hệ thống giám sát trực tuyến trong mài định hình giúp theo dõi và điều chỉnh quá trình mài một cách hiệu quả. Các hệ thống này cho phép giám sát mòn đá, độ nhám bề mặt, và các thông số công nghệ khác trong thời gian thực. Điều này giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm và năng suất gia công. Nghiên cứu này đề xuất một hệ thống giám sát trực tuyến để theo dõi mòn đá và độ nhám bề mặt trong quá trình mài định hình rãnh tròn xoay, giúp xác định thời điểm sửa đá hợp lý và tối ưu hóa chế độ công nghệ.