Luận án tiến sĩ: Khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng khi mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện

• Người hướng dẫn: Pgs. Ts. Nguyễn Thị Phương Giang
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ khí
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng trên SKD11 nhiệt luyện tại Việt Nam
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tổng quan về mài phẳng và tình hình nghiên cứu nâng cao khả năng cắt của đá mài
• 1.1.1. Tổng quan về mài phẳng
• 1.1.1.1. Giới thiệu về phương pháp mài
• 1.1.2. Mài phẳng bằng đá mài mặt đầu
• 1.1.3. Mài phẳng bằng đá mài hình trụ
• 1.1.4. Đặc điểm của quá trình mài
• 1.2. Đặc tính vật liệu có độ cứng cao
• 1.3. Tình hình nghiên cứu về đá mài gián đoạn trên thế giới và trong nước
• 1.3.1. Nghiên cứu đá mài gián đoạn hay đá mài xẻ rãnh trên thế giới
• 1.3.2. Đá mài xẻ rãnh do Việt Nam đang nghiên cứu
• 1.4. Bài toán tối ưu tổng quát và tối ưu đa mục tiêu
• 1.4.1. Bài toán tối ưu tổng quát
• 1.4.2. Bài toán tối ưu đa mục tiêu
• 1.5. Quy hoạch tối ưu đa mục tiêu
• 1.5.1. Những khái niệm cơ bản của thiết kế thực nghiệm
• 1.5.2. Các nguyên tắc cơ bản của thiết kế thực nghiệm
• 1.5.3. Các bước thiết kế thực nghiệm cực trị
• 1.5.4. Khái niệm và nguyên tắc tiếp cận hệ thống công nghệ
• 1.6. Kết luận chương 1
• 2. Cơ sở lý thuyết của quá trình mài phẳng
• 2.1. Các thông số công nghệ khi mài phẳng
• 2.2. Chất lượng chi tiết gia công
• 2.2.1. Độ nhám bề mặt chi tiết máy khi mài
• 2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chi tiết mài
• 2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sai số kích thước chi tiết gia công
• 2.2.4. Rung động khi mài phẳng
• 2.3. Kết luận chương 2
• 3. Các chỉ tiêu và phương pháp đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh khi mài phẳng
• 3.1. Quá trình nghiên cứu đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh
• 3.2. Khả năng cắt của đá mài
• 3.3. Khái quát về các phương pháp đánh giá
• 3.4. Cơ sở đánh giá khả năng cắt của đá mài
• 3.5. Chỉ tiêu đánh giá khả năng cắt của đá mài
• 3.5.1. Chỉ tiêu tỷ lệ mài
• 3.5.2. Năng suất mài
• 3.5.3. Thể tích vật liệu được bóc trên một đơn vị công suất
• 3.5.4. Khả năng cắt khi mài
• 3.5.5. Đánh giá bằng năng lượng tiêu hao riêng của đá
• 3.5.6. Đánh giá bằng đặc tính cắt của đá
• 3.6. Đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo thử nghiệm tại Việt Nam
• 3.6.1. Đánh giá theo chỉ tiêu chất lượng chi tiết gia công
• 3.6.2. Đánh giá theo sai lệch về kích thước chiều cao
• 3.6.3. Đánh giá theo sai lệch về độ song song
• 3.6.4. Đánh giá theo độ nhám bề mặt bề mặt
• 3.6.5. Đánh giá theo chỉ tiêu lực cắt
• 3.6.6. Đánh giá theo chỉ tiêu nhiệt cắt
• 3.6.7. Đánh giá theo chỉ tiêu năng suất
• 3.7. Độ không đảm bảo đo
• 3.8. Đo nhám bề mặt bằng phương pháp tiếp xúc
• 3.9. Đo sai lệch về độ phẳng bề mặt trên máy đo tọa độ
• 3.9.1. Các hệ tọa độ sử dụng trong máy đo CMM
• 3.9.2. Nguyên tắc xác định số điểm đo
• 3.10. Đo sai lệch về kích thước theo chiều cao
• 3.11. Đo sai lệch về độ song song
• 3.12. Phương pháp đo lực sử dụng Loadcell
• 3.12.1. Thiết bị đo nhiệt
• 3.13. Phương pháp đo nhiệt
• 3.13.1. Cảm biến nhiệt điện
• 3.13.1.1. Nguyên lý cấu tạo, hoạt động của cảm biến nhiệt điện
• 3.13.1.2. Đặc trưng chung độ nhạy nhiệt
• 3.13.2. Phương pháp đo điện áp cảm biến nhiệt điện
• 3.14. Phương pháp đo rung
• 3.15. Kết luận chương 3
• 4. Thực nghiệm xác định ảnh hưởng của một số yếu tố đến năng suất và chất lượng bề mặt chi tiết gia công
• 4.1. Khái quát về tổ chức thực nghiệm
• 4.2. Thiết kế thực nghiệm
• 4.2.1. Tình hình về thiết kế thực nghiệm trong chế tạo máy ở trên thế giới và trong nước
• 4.2.2. Thiết kế thực nghiệm theo phương pháp Taguchi
• 4.2.3. Thiết kế ma trận trực giao
• 4.2.4. Phân tích số liệu thực nghiệm
• 4.3. Phân tích phương sai ANOVA
• 4.3.1. Khái niệm về phân tích phương sai
• 4.3.2. Phân tích phương sai
• 4.4. Thiết kế thực nghiệm theo phương pháp Taguchi mờ
• 4.5. Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng các thông số Sd,t, Z đến sai lệch độ phẳng, độ nhám, lực cắt, nhiệt cắt, rung động và bóc tách vật liệu gia công
• 4.5.1. Lựa chọn vật liệu
• 4.5.2. Lựa chọn chế độ công nghệ
• 4.5.3. Thiết kế ma trận thực nghiệm Taguchi
• 4.5.4. Thực nghiệm đánh giá theo các chỉ tiêu riêng biệt
• 4.5.4.1. Chỉ tiêu sai lệch độ phẳng
• 4.5.4.1.1. Tính toán kết quả thực nghiệm theo phương pháp Taguchi
• 4.5.4.1.2. Phân tích kết quả theo phương sai ANOVA
• 4.5.4.2. Chỉ tiêu độ nhám bề mặt
• 4.5.4.2.1. Tính toán kết quả thực nghiệm theo phương pháp Taguchi
• 4.5.4.2.2. Phân tích phương sai ANOVA
• 4.5.4.3. Chỉ tiêu lực cắt
• 4.5.4.3.1. Tính toán kết quả thực nghiệm theo phương pháp Taguchi
• 4.5.4.3.2. Phân tích phương sai ANOVA
• 4.5.4.4. Chỉ tiêu nhiệt sinh ra khi mài
• 4.5.4.4.1. Tính toán kết quả thực nghiệm theo phương pháp Taguchi
• 4.5.4.4.2. Phân tích phương sai ANOVA
• 4.5.4.5. Chỉ tiêu rung động tạo ra khi mài
• 4.5.4.5.1. Tính toán kết quả thực nghiệm theo phương pháp Taguchi
• 4.5.4.5.2. Phân tích phương sai ANOVA rung động
• 4.5.4.6. Chỉ tiêu năng suất gia công
• 4.5.4.6.1. Tính toán kết quả thực nghiệm theo phương pháp Taguchi
• 4.5.4.6.2. Phân tích phương sai ANOVA
• 4.5.5. Thực nghiệm đánh giá theo chỉ tiêu tổng hợp
• 4.6. Đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh theo bài toán tối ưu đa mục tiêu
• 5. KẾT LUẬN CHUNG VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
• 5.1. Kết luận chung
• 5.2. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

I. Tổng quan về mài phẳng và tình hình nghiên cứu nâng cao khả năng cắt của đá mài

Nghiên cứu khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng trên SKD11 nhiệt luyện tại Việt Nam bắt đầu với việc tổng quan về mài phẳng. Mài phẳng là một quá trình gia công quan trọng trong ngành chế tạo cơ khí, nhằm đạt được độ chính xác cao và bề mặt hoàn thiện tốt. Đá mài truyền thống thường gặp phải một số vấn đề như năng lượng tiêu hao lớn và khả năng thoát phoi kém. Để khắc phục những nhược điểm này, đá mài xẻ rãnh đã được phát triển. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng đá mài xẻ rãnh có thể giảm lực cắt và nhiệt cắt, từ đó nâng cao hiệu suất cắt. Theo các nghiên cứu trước đây, lực cắt là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá khả năng cắt của đá mài. Việc tối ưu hóa các thông số như chiều sâu cắt và vận tốc chạy dao dọc là cần thiết để cải thiện hiệu suất gia công.

1.1. Đặc điểm của quá trình mài

Quá trình mài phẳng sử dụng đá mài có đặc điểm riêng biệt, bao gồm sự tương tác giữa đá mài và chi tiết gia công. Đá mài xẻ rãnh cho phép thoát phoi tốt hơn, giảm thiểu lực cắt và nhiệt sinh ra trong quá trình gia công. Điều này không chỉ giúp cải thiện chất lượng bề mặt mà còn nâng cao năng suất gia công. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa các thông số như số lượng rãnh và chiều sâu cắt có thể tạo ra sự khác biệt lớn trong hiệu suất cắt. Đặc biệt, việc áp dụng phương pháp Taguchi trong thiết kế thực nghiệm đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc xác định các thông số tối ưu cho quá trình mài.

II. Cơ sở lý thuyết của quá trình mài phẳng

Cơ sở lý thuyết của quá trình mài phẳng bao gồm các thông số công nghệ quan trọng. Khả năng cắt của đá mài được xác định qua nhiều chỉ tiêu như lực cắt, nhiệt cắt, và độ nhám bề mặt. Lực cắt là yếu tố chính ảnh hưởng đến sự mài mòn của đá và chất lượng bề mặt gia công. Nhiệt cắt cũng đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng đến sai lệch kích thước do biến dạng nhiệt. Việc nghiên cứu các yếu tố này giúp xác định được các thông số tối ưu cho quá trình mài, từ đó nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc giảm lực cắt có thể dẫn đến việc giảm nhiệt cắt, từ đó cải thiện độ chính xác của chi tiết gia công.

2.1. Các thông số công nghệ khi mài phẳng

Các thông số công nghệ khi mài phẳng bao gồm vận tốc chạy dao, chiều sâu cắt, và số lượng rãnh trên đá mài. Những thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất cắt và chất lượng bề mặt. Việc tối ưu hóa các thông số này không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn giảm thiểu các vấn đề liên quan đến nhiệt cắt và rung động trong quá trình gia công. Nghiên cứu cho thấy rằng việc điều chỉnh chiều sâu cắt và vận tốc chạy dao có thể tạo ra sự khác biệt lớn trong lực cắt và nhiệt sinh ra, từ đó ảnh hưởng đến độ nhám và độ phẳng của bề mặt gia công.

III. Các chỉ tiêu và phương pháp đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh

Đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh được thực hiện thông qua nhiều chỉ tiêu khác nhau như tỷ lệ mài, năng suất mài, và thể tích vật liệu được bóc. Các phương pháp đánh giá này giúp xác định hiệu quả của đá mài trong quá trình gia công. Đặc biệt, việc sử dụng phương pháp Taguchi trong thiết kế thực nghiệm đã cho phép xác định được các thông số tối ưu cho quá trình mài. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa các chỉ tiêu này không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất.

3.1. Quá trình nghiên cứu đánh giá khả năng cắt

Quá trình nghiên cứu đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh bao gồm việc thu thập dữ liệu từ các thí nghiệm thực tế. Các chỉ tiêu như lực cắt, nhiệt cắt, và độ nhám bề mặt được đo lường và phân tích. Kết quả từ các thí nghiệm này cho thấy rằng đá mài xẻ rãnh có khả năng cắt tốt hơn so với đá mài truyền thống. Việc phân tích dữ liệu cũng cho phép xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng cắt, từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu cho quá trình gia công.