Nâng cao độ chính xác cơ cấu ăn dao bằng cơ cấu đàn hồi

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu

1.2. Cơ cấu đần hồi

1.3. Các ưu điểm của khớp nối đàn hồi và cơ cấu đàn hồi

1.4. Một số cơ cấu đàn hồi thông dụng

1.5. Các kết quả nghiên cứu trong nước

1.6. Các kết quả nghiên cứu ngoài nước

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Cơ sở lý thuyết và mô hình toán khớp đàn hồi

2.2. Mô hình toán khớp đàn hồi

2.3. Độ mềm và độ cứng của khớp đàn hồi

2.4. Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method - FEM)

2.5. Cơ sở phương pháp tối ưu hoá

2.6. Phân loại các bài toán tối ưu. Các phương pháp tối ưu thông dụng. Giải thuật di truyền sắp xếp không vượt trội II (NSGA – II). Tối ưu hóa độ tin cậy

2.7. Phương pháp phân tích độ tin cậy bậc nhất FORM

2.8. Thông số hình học của dụng cụ cắt ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ TỐI ƯU HÓA CƠ CẤU ĂN DAO

3.1. Mục tiêu thiết kế. Tiêu chí thiết kế

3.2. Cơ sở thiết kế

3.3. Thiết kế và tối ưu hóa cơ cấu ăn dao kiểu 1

3.3.1. Nguyên lý hoạt động

3.3.2. Phân tích độ khuếch đại chuyển vị giữa đầu vào và đầu ra của cơ cấu

3.3.3. Phân tích động lực học của cơ cấu

3.3.4. Tối ưu hóa cơ cấu ăn dao kiểu 1

3.3.5. Tối ưu hóa cơ cấu khâu cứng tương đương

3.3.6. Tối ưu hóa cơ cấu đàn hồi

3.3.7. Đánh giá thiết kế tối ưu

3.4. Thiết kế và tối ưu hóa cơ cấu ăn dao kiểu 2

3.4.1. Nguyên lý hoạt động

3.4.2. Phân tích khuếch đại của cơ cấu

3.4.3. Phân tích độ cứng theo phương pháp ma trận

3.4.4. Phân tích động lực học của cơ cấu

3.4.5. Tối ưu hóa cơ cấu ăn dao kiểu 2

3.4.6. Tối ưu hóa cơ cấu khâu cứng tương đương

3.4.7. Tối ưu hóa cơ cấu đàn hồi dùng GA

3.4.8. Tối ưu hóa dựa trên độ tin cậy

3.4.9. Đánh giá thiết kế tối ưu

4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU ĂN DAO

4.1. Thực nghiệm và điều khiển thiết kế kiểu 1

4.1.1. Kiểm tra tần số dao động tự nhiên. Thực nghiệm điều khiển vòng hở

4.1.2. Thực nghiệm điều khiển vòng kín bằng GA - PID

4.2. Thực nghiệm và điều khiển thiết kế cơ cấu kiểu 2

4.2.1. Kiểm tra tần số dao động tự nhiên

4.2.2. Thực nghiệm điều khiển

4.2.3. Kiểm tra độ cứng của cơ cấu

4.3. Thực nghiêm gia công

4.3.1. Thưc nghiệm điều khiển chính xác trên máy tiện

4.3.2. Thực nghiệm gia công đánh giá độ nhám và nhiệt cắt

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1. Hướng phát triển

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

DANH SÁCH CÁC BẢNG

DANH SÁCH CÁC HÌNH

I. Giới thiệu về cơ cấu ăn dao

Cơ cấu ăn dao là một phần quan trọng trong quá trình gia công cơ khí, đặc biệt là trong các máy tiện. Việc nâng cao độ chính xác của cơ cấu ăn dao có thể giúp cải thiện hiệu suất gia công và giảm thiểu sai số trong quá trình sản xuất. Độ chính xác của cơ cấu ăn dao không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mà còn quyết định đến tuổi thọ của dụng cụ cắt. Nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển cơ cấu đàn hồi nhằm tối ưu hóa độ chính xác của cơ cấu ăn dao. Theo đó, việc sử dụng cơ cấu đàn hồi giúp điều chỉnh chính xác chiều sâu cắt, từ đó nâng cao độ chính xác trong gia công. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc áp dụng cơ cấu đàn hồi có thể cải thiện đáng kể hiệu suất gia công, đặc biệt trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao.

1.1. Tầm quan trọng của độ chính xác

Độ chính xác trong gia công là yếu tố quyết định đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Việc nâng cao độ chính xác của cơ cấu ăn dao không chỉ giúp giảm thiểu sai số mà còn kéo dài tuổi thọ của dụng cụ cắt. Nghiên cứu cho thấy rằng, khi sử dụng cơ cấu đàn hồi, độ chính xác có thể được cải thiện đáng kể, từ đó giảm thiểu chi phí sản xuất và thời gian gia công. Các ứng dụng của cơ cấu ăn dao trong máy CNC cũng cho thấy sự cải thiện rõ rệt về độ chính xác và hiệu suất. Điều này chứng tỏ rằng việc tối ưu hóa thiết kế và ứng dụng cơ cấu đàn hồi là cần thiết trong ngành công nghiệp chế tạo hiện đại.

II. Phân tích và thiết kế cơ cấu ăn dao

Thiết kế cơ cấu ăn dao chính xác yêu cầu sự kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn. Nghiên cứu này đã phát triển hai thiết kế mới cho cơ cấu ăn dao sử dụng cơ cấu đàn hồi. Các thiết kế này được tối ưu hóa thông qua các phương pháp tính toán hiện đại, bao gồm phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) và các thuật toán tối ưu hóa như NSGA-II. Việc áp dụng các phương pháp này giúp xác định mối quan hệ giữa chuyển vị, độ cứng và động học của cơ cấu ăn dao. Kết quả cho thấy rằng, việc tối ưu hóa thiết kế không chỉ nâng cao độ chính xác mà còn cải thiện hiệu suất gia công. Các thiết kế mới này đã được thử nghiệm trên máy tiện thông thường và máy CNC, cho thấy sự cải thiện rõ rệt về độ chính xác và độ nhám bề mặt của sản phẩm gia công.

2.1. Các phương pháp tối ưu hóa

Trong nghiên cứu này, hai phương pháp tối ưu hóa chính được áp dụng là tối ưu hóa dựa trên độ tin cậy và tối ưu hóa đa mục tiêu. Phương pháp tối ưu hóa dựa trên độ tin cậy giúp đảm bảo rằng cơ cấu ăn dao hoạt động ổn định trong các điều kiện gia công khác nhau. Trong khi đó, tối ưu hóa đa mục tiêu cho phép cân nhắc giữa nhiều yếu tố như độ chính xác, độ bền vật liệu và chi phí sản xuất. Kết quả từ các phương pháp này đã chỉ ra rằng, việc áp dụng cơ cấu đàn hồi trong thiết kế cơ cấu ăn dao không chỉ nâng cao độ chính xác mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất, từ đó mang lại lợi ích kinh tế lớn cho các doanh nghiệp.

III. Ứng dụng thực tiễn của cơ cấu ăn dao

Nghiên cứu đã ứng dụng thành công cơ cấu ăn dao sử dụng cơ cấu đàn hồi trên các máy tiện như MAQ CD6241X100 và CNC ECOCA SL-8. Kết quả thực nghiệm cho thấy, khi gia công với chiều sâu cắt 5 µm, sai số vị trí mũi dao trên máy tiện cơ nhỏ hơn 2,5 µm và độ nhám bề mặt đạt 0,41 µm. Đối với máy CNC, sai số vị trí mũi dao nhỏ hơn 0,4 µm và độ nhám bề mặt đạt 0,25 µm. Những kết quả này chứng minh rằng cơ cấu ăn dao mới có khả năng định vị chính xác và nhanh chóng dụng cụ cắt trong quá trình gia công. Việc giảm nhiệt độ cắt cũng cho thấy tiềm năng kéo dài tuổi thọ cho dao cắt, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế – kỹ thuật của quá trình gia công.

3.1. Kết quả thực nghiệm

Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng việc áp dụng cơ cấu đàn hồi trong cơ cấu ăn dao không chỉ cải thiện độ chính xác mà còn giảm thiểu nhiệt độ cắt trong quá trình gia công. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc kéo dài tuổi thọ của dụng cụ cắt và giảm chi phí sản xuất. Các kết quả này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn có thể được áp dụng trực tiếp vào sản xuất, giúp nâng cao hiệu quả kinh tế cho các doanh nghiệp trong ngành chế tạo. Việc phát triển và ứng dụng cơ cấu ăn dao mới sẽ mở ra nhiều cơ hội cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này.

Nghiên cứu nâng cao độ chính xác cho cơ cấu ăn dao sử dụng cơ cấu đàn hồi