Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng trục dao và chế độ cắt đến năng suất và nhám bề mặt trên CNC 5 trục

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

I DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

II DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

III MỤC LỤC

VI MỞ ĐẦU

6.1. Tính cấp thiết của đề tài

6.2. Mục đích và nội dung nghiên cứu của đề tài

6.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

6.4. Phương pháp nghiên cứu

6.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

6.6. Đóng góp mới của đề tài nghiên cứu

6.7. Cấu trúc của luận án

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

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

1.3. Định hướng dụng cụ trên trung tâm gia công

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

1.4.1. Khả năng cắt gọt của dao phay cầu

1.4.2. Thông số hình học của dao phay cầu

1.4.3. Phương trình lưỡi cắt của dao phay cầu

1.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.5.1. Tình hình nghiên cứu trong nước

1.5.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

1.6. 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

3.2. Các đại lượng đầu vào

3.3. Các đại lượng đầu ra

3.4. Các đại lượng cố định

3.5. Các đại lượng nhiễu

3.6. Điều kiện thực nghiệm

3.7. Phôi thực nghiệm

3.8. Dụng cụ cắt

3.9. Thiết kế ma trận thực nghiệm Taguchi

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

3.11. Xác định mối quan hệ thực nghiệm

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

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

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

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

3.12. 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. Tổng quan về nghiên cứu

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của góc nghiêng trục dao và chế độ cắt đến năng suất gia công và nhám bề mặt khi gia công trên CNC 5 trục. Việc tối ưu hóa các thông số này là rất quan trọng trong ngành công nghiệp gia công cơ khí, đặc biệt là trong việc sản xuất các chi tiết có hình dạng phức tạp. Các yếu tố như góc nghiêng trục dao và chế độ cắt không chỉ ảnh hưởng đến năng suất mà còn đến chất lượng bề mặt sản phẩm. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp thực nghiệm và mô hình hóa để xác định mối quan hệ giữa các thông số đầu vào và đầu ra trong quá trình gia công.

1.1. Tính cấp thiết của nghiên cứu

Trong bối cảnh cạnh tranh ngày càng gia tăng, việc nâng cao năng suất gia công và cải thiện chất lượng bề mặt là điều cần thiết. Việc sử dụng CNC 5 trục cho phép gia công các bề mặt phức tạp với độ chính xác cao. Nghiên cứu này nhằm cung cấp các thông số tối ưu cho góc nghiêng trục dao và chế độ cắt, từ đó giúp các nhà sản xuất cải thiện quy trình gia công và giảm thiểu chi phí sản xuất.

II. Phân tích ảnh hưởng của góc nghiêng trục dao

Góc nghiêng của trục dao có ảnh hưởng lớn đến lực cắt và chất lượng bề mặt. Nghiên cứu cho thấy rằng khi góc nghiêng trục dao được điều chỉnh hợp lý, lực cắt sẽ giảm, dẫn đến việc giảm mòn dao và cải thiện nhám bề mặt. Các thí nghiệm cho thấy rằng góc nghiêng trục dao tối ưu có thể làm tăng năng suất gia công lên đến 20%. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc xác định góc nghiêng trục dao phù hợp trong quá trình gia công.

2.1. Mối quan hệ giữa góc nghiêng và nhám bề mặt

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhám bề mặt có sự cải thiện rõ rệt khi góc nghiêng trục dao được tối ưu hóa. Các số liệu thu thập từ thí nghiệm cho thấy rằng nhám bề mặt giảm khi góc nghiêng trục dao tăng lên đến một mức nhất định, sau đó có xu hướng ổn định. Điều này cho thấy rằng việc điều chỉnh góc nghiêng trục dao không chỉ ảnh hưởng đến năng suất gia công mà còn đến chất lượng bề mặt sản phẩm.

III. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến năng suất

Chế độ cắt bao gồm các yếu tố như vận tốc cắt, lượng tiến dao, và chiều sâu cắt. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa các thông số này có thể dẫn đến sự gia tăng đáng kể trong năng suất gia công. Cụ thể, khi vận tốc cắt được tăng lên, năng suất gia công cũng tăng theo, tuy nhiên cần phải cân nhắc đến nhám bề mặt và độ bền của dụng cụ cắt. Việc xác định các thông số chế độ cắt tối ưu là rất quan trọng để đạt được sự cân bằng giữa năng suất và chất lượng.

3.1. Tối ưu hóa chế độ cắt

Nghiên cứu đã áp dụng phương pháp Taguchi để tối ưu hóa các thông số chế độ cắt. Kết quả cho thấy rằng việc điều chỉnh lượng tiến dao và chiều sâu cắt có thể cải thiện đáng kể năng suất gia công mà không làm giảm chất lượng bề mặt. Các mô hình toán học được xây dựng để dự đoán mối quan hệ giữa các thông số này, từ đó giúp các kỹ sư có thể đưa ra quyết định chính xác hơn trong quá trình gia công.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng cả góc nghiêng trục dao và chế độ cắt đều có ảnh hưởng đáng kể đến năng suất gia công và nhám bề mặt. Việc tối ưu hóa các thông số này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm. Các thông số tối ưu được xác định trong nghiên cứu có thể được áp dụng trong thực tiễn để nâng cao hiệu quả gia công trên CNC 5 trục. Điều này không chỉ mang lại lợi ích cho các nhà sản xuất mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp gia công cơ khí.

4.1. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu có thể mở rộng để xem xét ảnh hưởng của các yếu tố khác như loại vật liệu và hình dạng chi tiết đến năng suất gia công và nhám bề mặt. Việc áp dụng các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo trong tối ưu hóa quy trình gia công cũng là một hướng đi tiềm năng cho các nghiên cứu tiếp theo.

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