Nghiên cứu ảnh hưởng góc nghiêng trục dao và chế độ cắt đến năng suất và độ nhám bề mặt khi gia công mặt cầu lồi trên CNC 5 trục

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHAY BỀ MẶT 3D TRÊN TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC 5 TRỤC

1.1. Đặc điểm tạo hình trên trung tâm gia công CNC 5 trục

1.1.1. Cấu hình của trung tâm gia công CNC 5 trục

1.2. Định hướng dụng cụ trên trung tâm gia công

1.3. Dụng cụ gia công bề mặt 3D trên trung tâm gia công CNC 5 trục

1.3.1. Khả năng cắt gọt của dao phay cầu

1.3.2. Thông số hình học của dao phay cầu

1.3.3. Phương trình lưỡi cắt của dao phay cầu

1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước

1.4.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

1.5. Kết luận chương 1

2. CHƯƠNG 2: MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA QUÁ TRÌNH PHAY BỀ MẶT 3D

2.1. Lực cắt khi phay

2.1.1. Lực cắt trong hệ thống động lực học quá trình cắt

2.1.2. Lực tác dụng lên mặt trước và mặt sau của dụng cụ cắt

2.1.3. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến lực cắt

2.2. Mòn dao khi phay

2.2.1. Mài mòn dụng cụ cắt

2.2.2. Các dạng mài mòn phần cắt dụng cụ

2.2.3. Chỉ tiêu đánh giá mài mòn dụng cụ cắt

2.2.4. Cơ chế mài mòn dụng cụ cắt

2.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến mòn dụng cụ cắt

2.2.5.1. Ảnh hưởng của tốc độ cắt V tới T

2.2.5.2. Ảnh hưởng t và S đến tuổi bền T

2.3. Chất lượng bề mặt khi phay

2.3.1. Tính chất hình học bề mặt gia công

2.3.2. Ảnh hưởng của chế độ cắt tới bề mặt chi tiết gia công

2.3.2.1. Ảnh hưởng của một số yếu tố trong quá trình cắt đến chiều cao nhấp nhô bề mặt

2.3.2.2. Trạng thái cơ lí của lớp bề mặt chi tiết gia công

2.3.2.3. Ảnh hưởng của góc nghiêng trục dao đến chất lượng bề mặt gia công

2.4. Năng suất khi phay

2.5. Kết luận chương 2

3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC BẰNG THỰC NGHIỆM GIỮA GÓC NGHIÊNG TRỤC DAO VÀ CHẾ ĐỘ CẮT VỚI CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẦU RA

3.1. Xây dựng mô hình thực nghiệm

3.1.1. Các đại lượng đầu vào

3.1.2. Các đại lượng đầu ra

3.1.3. Các đại lượng cố định

3.1.4. Các đại lượng nhiễu

3.2. Điều kiện thực nghiệm

3.2.1. Phôi thực nghiệm

3.2.2. Dụng cụ cắt

3.2.3. Thiết kế ma trận thực nghiệm Taguchi

3.2.4. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng mô hình toán học xác định mối quan hệ thực nghiệm

3.2.5. Xác định mối quan hệ thực nghiệm

3.2.5.1. Xác định mối quan hệ thực nghiệm giữa chế độ cắt và lực cắt F khi gia công thép SKD11

3.2.5.2. Xác định mối quan hệ thực nghiệm giữa chế độ cắt và chiều cao mòn dao hs khi gia công thép SKD11

3.2.5.3. Xác định mối quan hệ thực nghiệm giữa chế độ cắt và nhám bề mặt Rz khi gia công thép SKD11

3.2.5.4. Xác định mối quan hệ thực nghiệm giữa chế độ cắt và năng suất gia công Q khi gia công thép SKD11

3.3. Kết luận chương 3

4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO ĐỂ XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ TỐI ƯU KHI PHAY BỀ MẶT 3D TRÊN TRUNG TÂM GIA CÔNG BẰNG DAO PHAY CẦU

4.1. Xây dựng bài toán tối ưu khi phay trên trung tâm gia công

4.1.1. Xác định hàm mục tiêu

4.1.2. Xác định hàm biên

4.1.3. Thành lập bài toán tối ưu đa mục tiêu khi phay trên trung tâm gia công

4.2. Giải bài toán tối ưu đa mục tiêu khi phay trên trung tâm gia công

4.2.1. Một số phương pháp giải bài toán tối ưu đa mục tiêu

4.2.2. Ứng dụng giải thuật PSO để xác định miền tối ưu Pareto khi gia công trên trung tâm gia công CNC 5 trục

4.3. Xác định góc nghiêng trục dao và chế độ cắt tối ưu khi phay trên trung tâm gia công

4.3.1. Sử dụng phần mềm viết trên Matlab xác định góc nghiêng trục dao và chế độ cắt tối ưu

4.3.2. Kiểm nghiệm kết quả

4.4. Kết luận chương 4

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

I. Góc nghiêng trục dao và ảnh hưởng đến quá trình gia công

Góc nghiêng trục dao là yếu tố quan trọng trong quá trình gia công trên CNC 5 trục. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhám bề mặt và năng suất gia công. Khi góc nghiêng thay đổi, lực cắt và phân bố nhiệt cũng thay đổi, dẫn đến sự khác biệt trong chất lượng bề mặt. Nghiên cứu chỉ ra rằng góc nghiêng tối ưu giúp giảm thiểu lực cắt và tăng tuổi thọ dụng cụ. Điều này đặc biệt quan trọng khi gia công các bề mặt phức tạp như mặt cầu lồi.

1.1. Cơ chế tác động của góc nghiêng trục dao

Khi góc nghiêng trục dao thay đổi, vị trí tiếp xúc giữa dao và phôi cũng thay đổi. Điều này ảnh hưởng đến phân bố lực cắt và nhiệt độ tại vùng gia công. Góc nghiêng tối ưu giúp giảm thiểu hiện tượng mài mòn dao và cải thiện độ chính xác của sản phẩm. Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm để xác định góc nghiêng phù hợp cho từng loại vật liệu và hình dạng bề mặt.

1.2. Ứng dụng trong gia công mặt cầu lồi

Trong gia công mặt cầu lồi, góc nghiêng trục dao đóng vai trò quyết định đến chất lượng bề mặt. Góc nghiêng không phù hợp có thể gây ra hiện tượng rung động, làm giảm độ nhám bề mặt. Nghiên cứu đề xuất sử dụng góc nghiêng dao thay đổi theo đường dẫn để đảm bảo chất lượng gia công đồng đều trên toàn bộ bề mặt.

II. Chế độ cắt và tối ưu hóa quá trình gia công

Chế độ cắt bao gồm các thông số như vận tốc cắt, lượng tiến dao và chiều sâu cắt. Những yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất gia công và độ nhám bề mặt. Nghiên cứu sử dụng phương pháp Taguchi để tối ưu hóa chế độ cắt, giúp đạt được sự cân bằng giữa năng suất và chất lượng. Kết quả cho thấy việc điều chỉnh chế độ cắt phù hợp có thể giảm thiểu lực cắt và tăng tuổi thọ dụng cụ.

2.1. Ảnh hưởng của vận tốc cắt

Vận tốc cắt là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến nhiệt độ và lực cắt trong quá trình gia công. Vận tốc cắt cao có thể làm tăng nhiệt độ, dẫn đến mài mòn dao nhanh hơn. Ngược lại, vận tốc cắt thấp có thể làm giảm năng suất. Nghiên cứu đề xuất sử dụng vận tốc cắt tối ưu để cân bằng giữa năng suất và chất lượng.

2.2. Tối ưu hóa lượng tiến dao và chiều sâu cắt

Lượng tiến dao và chiều sâu cắt ảnh hưởng trực tiếp đến lực cắt và độ nhám bề mặt. Lượng tiến dao lớn có thể làm tăng năng suất nhưng cũng làm tăng lực cắt và giảm chất lượng bề mặt. Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm để xác định lượng tiến dao và chiều sâu cắt tối ưu, giúp đạt được sự cân bằng giữa năng suất và chất lượng.

III. Ứng dụng công nghệ CNC trong gia công mặt cầu lồi

Công nghệ CNC đóng vai trò quan trọng trong việc gia công các bề mặt phức tạp như mặt cầu lồi. Máy CNC 5 trục cho phép điều khiển chính xác góc nghiêng trục dao và chế độ cắt, giúp cải thiện chất lượng bề mặt và năng suất gia công. Nghiên cứu đề xuất sử dụng các giải thuật tối ưu hóa như PSO để xác định thông số công nghệ tối ưu.

3.1. Tối ưu hóa quy trình gia công

Nghiên cứu sử dụng giải thuật PSO để tối ưu hóa quy trình gia công trên máy CNC 5 trục. Giải thuật này giúp xác định các thông số công nghệ tối ưu, bao gồm góc nghiêng trục dao, vận tốc cắt, lượng tiến dao và chiều sâu cắt. Kết quả cho thấy việc tối ưu hóa quy trình gia công giúp cải thiện đáng kể chất lượng bề mặt và năng suất.

3.2. Ứng dụng thực tiễn trong sản xuất

Kết quả nghiên cứu được ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm có bề mặt phức tạp như khuôn mẫu. Việc sử dụng máy CNC 5 trục và các thông số công nghệ tối ưu giúp giảm thời gian gia công và nâng cao chất lượng sản phẩm. Điều này mang lại lợi ích kinh tế đáng kể cho các doanh nghiệp sản xuất.

Luận án tiến sĩ kỹ thuật: Ảnh hưởng của góc nghiêng trục dao và chế độ cắt đến năng suất và độ nhám bề mặt khi gia công mặt cầu lồi trên trung tâm CNC 5 trục