Tổng quan luận án

Gia công cơ khí hợp kim titan Ti-6Al-4V đóng vai trò then chốt trong các ngành công nghiệp hàng không - vũ trụ, y sinh, quốc phòng và chế tạo ô tô nhờ đặc tính tỷ trọng thấp, độ bền cơ học cao và khả năng chống ăn mòn. Ti-6Al-4V chiếm khoảng 60% tổng sản lượng hợp kim titan sử dụng trên toàn cầu. Quá trình cắt gọt hợp kim này đối mặt với các thách thức kỹ thuật lớn do hệ số dẫn nhiệt của vật liệu rất thấp (6,7 W/m·K, tương đương 15% so với thép cacbon), dẫn đến hiện tượng khoảng 80% nhiệt cắt sinh ra truyền ngược vào dụng cụ cắt (so với mức 50% khi gia công thép). Hiện tượng tích tụ nhiệt cục bộ lên tới 1.100 °C kết hợp với tính đàn hồi cao và độ biến cứng bề mặt ở nhiệt độ trên 500 °C làm dụng cụ cắt mài mòn nhanh chóng, suy giảm độ chính xác và chất lượng bề mặt phôi.

Phương pháp bôi trơn làm mát tưới tràn truyền thống bộc lộ nhiều hạn chế về chi phí bảo dưỡng, xử lý chất thải (chiếm 8–16% tổng chi phí gia công) và gây ô nhiễm môi trường. Hiện tượng "siêu nhiệt" tại vùng cắt làm dung dịch tưới nguội gốc nước bị bay hơi trước khi tiếp cận bề mặt tiếp xúc. Gia công khô không sử dụng chất làm mát lại gây mòn dụng cụ nghiêm trọng và chất lượng bề mặt kém. Bôi trơn tối thiểu (Minimum Quantity Lubrication - MQL) kết hợp dầu bôi trơn gốc thực vật và khí nén điều áp được nghiên cứu nhằm thay thế tưới tràn, giảm thiểu tiêu hao dung dịch xuống mức 5–50 ml/h (ít hơn 10.000 lần so với tưới tràn), định hướng phát triển sản xuất xanh và bền vững. Khoảng trống nghiên cứu được luận án giải quyết là xây dựng mô hình thực nghiệm, mô hình hóa toán học và tối ưu hóa đa mục tiêu đồng thời các thông số công nghệ phay và thông số bôi trơn MQL đối với quá trình phay tinh mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V.

Luận án xác định các mục tiêu nghiên cứu cụ thể được đánh số như sau:

  1. Xây dựng và tích hợp hệ thống MQL phục vụ nghiên cứu phay mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V.
  2. Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của các chế độ gia công và ảnh hưởng của các thông số công nghệ quá trình phay mặt phẳng tới giá trị độ nhám bề mặt ($Ra$), lượng mòn dụng cụ ($Vb$) và lực cắt ($Fc$).
  3. Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của một số thông số công nghệ và bôi trơn tối thiểu gồm: vận tốc cắt ($Vc$), lượng chạy dao răng ($fz$), chiều sâu cắt ($ap$), áp suất nguồn khí nén ($P$), lưu lượng dầu bôi trơn ($Q$) đến độ nhám bề mặt ($Ra$), lực cắt ($Fc$), tốc độ loại bỏ vật liệu ($MRR$) khi phay tinh mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V.
  4. Nghiên cứu tối ưu hóa các thông số công nghệ và bôi trơn tối thiểu sử dụng kết hợp các mô hình hồi quy véc tơ hỗ trợ (SVR), giải thuật di truyền sắp xếp không trội II (NSGA-II) và phương pháp ra quyết định đa tiêu chí (TOPSIS), từ đó đưa ra các chỉ dẫn công nghệ khi phay mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V trong điều kiện bôi trơn tối thiểu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quá trình phay tinh mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V trong điều kiện bôi trơn tối thiểu.
  • Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát chất lượng bề mặt ($Ra$) và năng suất gia công ($MRR$, $Fc$) của quá trình phay tinh mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V khi bôi trơn tối thiểu sử dụng dầu thực vật với các giới hạn thông số:
    • Thông số công nghệ: Vận tốc cắt $Vc = 60 \div 240$ m/ph; chiều sâu cắt $ap = 0,10$ mm; lượng chạy dao răng $fz$.
    • Thông số bôi trơn tối thiểu: Lưu lượng dầu $Q = 50 \div 150$ ml/h; áp suất khí nén $P = 1 \div 5$ bar.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án tổng hợp lịch sử phát triển của vật liệu titan từ khi được William Gregor phát hiện năm 1791 và công ty TMCA (Titanium Metals Company of America) sản xuất thương mại lần đầu vào năm 1950. Tiêu chuẩn công nghệ MQL được hình thành từ các dự án nghiên cứu của Bộ Giáo dục và Nghiên cứu Đức (BMBF) giai đoạn 1996–2000 với tiêu chuẩn DIN 69090-1 cùng các triển khai thực tế tại Bosch và Daimler-Chrysler.

Về các công trình nghiên cứu gia công hợp kim titan trong và ngoài nước:

  • Ashutosh Khatri [52] nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện bôi trơn khác nhau khi phay Ti-6Al-4V, khẳng định lượng mòn dụng cụ trong điều kiện MQL thấp hơn gia công khô và tưới tràn.
  • Neelesh Kumar Sahu và cộng sự [53] xây dựng mô hình tối ưu hóa đa mục tiêu, chứng minh tuổi thọ dụng cụ khi phay Ti-6Al-4V với MQL tăng gần 50% so với gia công khô.
  • ZhiQiang Liu [56] khảo sát ma sát trong phay mặt đầu Ti-6Al-4V giữa phay khô, phay với khí nén áp lực cao (HPC) và MQL, chứng minh MQL giảm ma sát, lực cắt và nhiệt cắt khi chọn đúng thông số.
  • Ramandeep Singh và cộng sự [57] phân tích hình thái bề mặt gia công 2D và 3D, chỉ ra MQL hạn chế biến dạng dẻo và hiện tượng chảy dẻo vật liệu so với cắt khô và tưới tràn.
  • Imran Masood và cộng sự [59] đánh giá các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của quá trình gia công Ti-6Al-4V.
  • Tại Việt Nam, các nghiên cứu MQL trước đó chủ yếu tập trung trên thép dụng cụ SKD11 [10] hoặc thép tôi 9XC [11], việc nghiên cứu phay tinh mặt phẳng hợp kim titan Ti-6Al-4V ứng dụng MQL và dầu thực vật còn hạn chế.

Khoảng trống luận án tập trung giải quyết là xác lập mô hình toán học dự báo chính xác các đại lượng đầu ra ($Ra$, $Fc$, $MRR$) dựa trên kỹ thuật máy học SVR, kết hợp giải thuật NSGA-II và ra quyết định đa tiêu chí TOPSIS nhằm tìm tập thông số công nghệ và bôi trơn MQL tối ưu cho phay mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết của luận án dựa trên nguyên lý cắt gọt kim loại, động lực học quá trình phay, nhiệt học gia công và cơ chế bôi trơn aerosol. Hợp kim Ti-6Al-4V thuộc nhóm alpha-beta ($\alpha+\beta$) với các pha cấu trúc xác định theo hàm lượng nguyên tố hợp kim hóa.

Cơ tính vật liệu Ti-6Al-4V Giá trị Đơn vị
Độ bền kéo tối đa (UTS) 950 MPa
Độ bền kéo đàn hồi 880 MPa
Mô đun đàn hồi ($E$) 113,8 GPa
Hệ số Poisson ($\mu$) 0,342 -
Khả năng gia công (theo xếp hạng ASM) 0,20 (22%) -
Mô đun cắt 44 GPa
Độ cứng Brinell 334 HB
Khối lượng riêng 4,42 $\text{g/cm}^3$
Hệ số dẫn nhiệt 6,7 W/m·K
Nhiệt độ nóng chảy 1604 – 1660 °C

Cơ chế bôi trơn MQL vận hành theo nguyên lý màng aerosol hạt dầu mịn phân tán trong dòng khí nén. Dầu thực vật có cấu trúc phân tử axit béo phân cực (-COOH, -COOR), độ nhớt cao, nhiệt độ bắt lửa cao ($254$ °C của dầu lạc so với $150 \div 220$ °C của dầu khoáng), giúp hình thành màng bôi trơn bền bỉ chịu áp lực cao tại vùng cắt.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và hệ thống thiết bị:

  • Trung tâm gia công phay CNC: Máy DMU50.
  • Dụng cụ cắt: Dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng của hãng Sandvik.
  • Hệ thống MQL: Tích hợp bơm dầu micro pump, vòi phun góc nghiêng 45°, khoảng cách vòi phun $15 \div 30$ mm.
  • Thiết bị đo lực cắt: Đầu đo lực động Kistler 9139AA.
  • Thiết bị đo độ nhám bề mặt: Máy đo biên dạng Mitutoyo Surftest JS-210.
  • Thiết bị quan sát mòn dụng cụ: Kính hiển vi kỹ thuật số Keyence VHX-7000.

Phương pháp quy hoạch thực nghiệm và xử lý dữ liệu:

  • Quy hoạch thực nghiệm theo phương pháp Taguchi ma trận $L_{27}(3^{13})$.
  • Phân tích phương sai ANOVA để xác định mức độ đóng góp của từng thông số đầu vào.
  • Kỹ thuật hồi quy véc tơ hỗ trợ (Support Vector Regression - SVR) xây dựng mô hình quan hệ phi tuyến.
  • Giải thuật di truyền sắp xếp không trội thế hệ II (NSGA-II) tìm tập nghiệm tối ưu Pareto.
  • Kỹ thuật xác định thứ tự ưu tiên bằng sự tương đồng với giải pháp lý tưởng (TOPSIS) lựa chọn nghiệm tối ưu thỏa mãn đồng thời các mục tiêu.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về gia công phay hợp kim Ti-6Al-4V trong điều kiện bôi trơn tối thiểu

Chương 1 hệ thống hóa các đặc tính lý - hóa và ứng dụng của hợp kim Ti-6Al-4V trong các ngành công nghiệp chế tạo. Luận án phân tích cơ chế phân loại hợp kim titan theo các pha $\alpha$, $\beta$ và $\alpha+\beta$. Tác giả làm rõ nguyên nhân làm giảm khả năng gia công cắt gọt của Ti-6Al-4V (chỉ số 0,20 theo thang ASM): độ dẫn nhiệt thấp làm 80% nhiệt cắt tập trung vào mảnh dao, mô đun đàn hồi thấp gây biến dạng đàn hồi ngược và cọ xát, hoạt tính hóa học cao ở nhiệt độ trên 500 °C gây dính bám và mòn dụng cụ, hiện tượng biến cứng lớp bề mặt ở 600–700 °C do khuếch tán oxy và nitơ.

Chương này phân tích tổng quan các phương pháp làm mát: gia công khô, bôi trơn tưới tràn (Flood) và bôi trơn tối thiểu (MQL). Các ưu điểm của MQL sử dụng dầu gốc thực vật được khẳng định về mặt giảm tiêu hao dung dịch, tăng khả năng bôi trơn chịu áp và tính an toàn môi trường. Tác giả tổng hợp các công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế để xác định mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án.

Chương 2: Các đặc trưng của quá trình phay mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V

Chương 2 tập trung phân tích lý thuyết các hiện tượng vật lý trong quá trình phay mặt phẳng hợp kim titan. Động lực học quá trình cắt bao gồm sự hình thành phoi phân đoạn, cơ chế sinh nhiệt và phân bố tải nhiệt trong hệ thống Phôi - Dụng cụ - Phoi. Quá trình sinh nhiệt bắt nguồn từ công biến dạng dẻo tại vùng biến dạng sơ cấp và ma sát tại vùng tiếp xúc mặt trước, mặt sau của dao phay.

Cơ chế mài mòn dụng cụ cắt được khảo sát gồm mòn cọ xát cơ học, mòn dính, mòn khuếch tán và oxy hóa ở nhiệt độ cao. Hiện tượng biến cứng bề mặt, ứng suất dư và sự hình thành độ nhám bề mặt sau phay được giải thích thông qua tương tác giữa hình học lưỡi cắt, độ nảy đàn hồi của titan và thông số chế độ cắt. Chương này cũng phân tích động học dòng phun aerosol của hệ thống MQL, ảnh hưởng của áp suất khí $P$, lưu lượng dầu $Q$, vị trí và góc nghiêng vòi phun đối với khả năng thâm nhập của hạt dầu vào vùng tiếp xúc cắt.

Chương 3: Xây dựng mô hình thực nghiệm và thực nghiệm khảo sát

Chương 3 trình bày việc xây dựng và tích hợp hệ thống thực nghiệm bôi trơn tối thiểu MQL trên trung tâm gia công CNC DMU50. Tác giả thực hiện các thí nghiệm khảo sát định tính và so sánh ba môi trường gia công: gia công khô (Dry), gia công tưới tràn (Flood) và gia công bôi trơn tối thiểu (MQL).

Chế độ gia công Độ nhám bề mặt $Ra$ Lực cắt $Fc$ Lượng mòn dụng cụ $Vb$
Gia công khô (Dry) Cao nhất, bề mặt có vết rách dẻo Lớn nhất do ma sát cao Tốc độ mòn nhanh nhất, mòn dính và mẻ dao
Tưới tràn (Flood) Trung bình, dung dịch khó thấm sâu Trung bình, dao động nhiệt lớn Giảm so với cắt khô, có vết nứt nhiệt
Bôi trơn tối thiểu (MQL) Thấp nhất, bề mặt đồng đều Nhỏ nhất, giảm ma sát tiếp xúc Thấp nhất, mòn ổn định, tăng tuổi thọ dao

Kết quả thực nghiệm khảo sát cho thấy MQL giúp giảm đáng kể lực cắt $Fc$, giảm lượng mòn mặt sau $Vb$ và cải thiện độ nhám bề mặt $Ra$ so với gia công khô và tưới tràn, tạo tiền đề thực nghiệm tối ưu hóa ở chương tiếp theo.

Chương 4: Thực nghiệm, tối ưu hóa một số thông số công nghệ và bôi trơn tối thiểu khi phay mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V

Chương 4 triển khai quy hoạch thực nghiệm theo ma trận Taguchi $L_{27}(3^{13})$ với 27 thí nghiệm để khảo sát tác động của 5 thông số đầu vào ($Vc$, $fz$, $ap$, $P$, $Q$) đến 3 chỉ tiêu đầu ra ($Ra$, $Fc$, $MRR$).

Thông số đầu vào Ký hiệu Mức 1 Mức 2 Mức 3 Đơn vị
Vận tốc cắt $Vc$ 60 150 240 m/ph
Lượng chạy dao răng $fz$ 0,04 0,08 0,12 mm/răng
Chiều sâu cắt $ap$ 0,10 0,20 0,30 mm
Áp suất khí nén $P$ 1 3 5 bar
Lưu lượng dầu bôi trơn $Q$ 50 100 150 ml/h

Kết quả phân tích phương sai ANOVA đối với các chỉ tiêu đầu ra:

  • Đối với độ nhám bề mặt $Ra$: Lượng chạy dao răng $fz$ và vận tốc cắt $Vc$ là các yếu tố ảnh hưởng chi phối. Tăng $Vc$ và giảm $fz$ làm giảm giá trị $Ra$. Áp suất khí $P$ và lưu lượng dầu $Q$ đóng vai trò quan trọng trong việc làm sạch phoi và giảm bám dính.
  • Đối với lực cắt $Fc$: Chiều sâu cắt $ap$ và lượng chạy dao $fz$ có mức độ ảnh hưởng lớn nhất. Tăng $ap$ và $fz$ làm tăng lực cắt tiếp tuyến $Fc$. Tăng áp suất khí $P$ và lưu lượng $Q$ giúp hạ lực cắt nhờ màng bôi trơn aerosol giảm ma sát.
  • Đối với năng suất gia công $MRR$: Tỷ lệ thuận trực tiếp với $Vc$, $fz$ và $ap$.

Tác giả ứng dụng mô hình hồi quy véc tơ hỗ trợ SVR để huấn luyện dữ liệu, đạt hệ số xác định $R^2$ cao và sai số toàn phương trung bình MSE thấp giữa giá trị dự đoán và thực tế. Bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu được thiết lập: $$\begin{cases} \text{Tối thiểu hóa } Ra(Vc, fz, ap, P, Q) \ \text{Tối thiểu hóa } Fc(Vc, fz, ap, P, Q) \ \text{Tối đa hóa } MRR(Vc, fz, ap, P, Q) \end{cases}$$

Giải thuật NSGA-II được áp dụng để xác lập tập nghiệm không trội (Pareto Front). Phương pháp TOPSIS được sử dụng để xếp hạng các phương án và lựa chọn bộ thông số công nghệ tối ưu. Kết quả kiểm chứng thực nghiệm khẳng định sai số giữa giá trị dự báo từ mô hình SVR-NSGA-II-TOPSIS và giá trị đo đạc thực nghiệm nằm trong giới hạn cho phép.

Kết quả và những đóng góp mới

Các đóng góp mới của luận án:

  • Về lý luận và khoa học:
    • Xây dựng mô hình toán học và phương trình hồi quy phi tuyến dựa trên máy học SVR mô tả mối quan hệ giữa 5 thông số đầu vào ($Vc, fz, ap, P, Q$) với các chỉ tiêu kỹ thuật ($Ra, Fc, MRR$) khi phay tinh mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V trong điều kiện MQL.
    • Xây dựng và ứng dụng quy trình tối ưu hóa kết hợp đồng thời mô hình SVR, giải thuật di truyền đa mục tiêu NSGA-II và phương pháp ra quyết định đa tiêu chí TOPSIS cho bài toán gia công phay hợp kim titan.
  • Về thực tiễn:
    • Thiết kế, tích hợp thành công hệ thống bôi trơn tối thiểu MQL sử dụng dầu thực vật trên máy phay CNC công nghiệp, cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm phục vụ gia công hợp kim khó gia công.
    • Xác định tập thông số công nghệ và chế độ bôi trơn tối ưu, đưa ra các chỉ dẫn công nghệ cụ thể giúp giảm lực cắt, hạ độ nhám bề mặt gia công và duy trì năng suất bóc tách vật liệu.
  • Kiến nghị và giải pháp đề xuất:
    • Khuyến nghị ứng dụng công nghệ MQL sử dụng dầu thực vật thay thế tưới tràn trong gia công phay tinh hợp kim titan nhằm tiết kiệm chi phí dung dịch trơn nguội và bảo vệ môi trường lao động.
    • Sử dụng bộ thông số vận hành tối ưu được xác lập từ mô hình đa mục tiêu trong các cơ sở sản xuất cơ khí chính xác khi phay tinh mặt phẳng Ti-6Al-4V.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài dựa trên phạm vi nghiên cứu thực nghiệm:

  • Luận án mới tập trung khảo sát nguyên công phay tinh mặt phẳng với một loại dao phay mặt đầu và một chủng loại dầu thực vật xác định.
  • Giới hạn khảo sát của các biến đầu vào nằm trong khoảng thực nghiệm: $Vc = 60 \div 240$ m/ph; $ap = 0,10 \div 0,30$ mm; $P = 1 \div 5$ bar; $Q = 50 \div 150$ ml/h.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Mở rộng nghiên cứu cho các nguyên công gia công khác trên hợp kim titan như phay hốc sâu, phay rãnh, khoan, doa hoặc tiện.
  • Khảo sát ảnh hưởng của các loại dầu bôi trơn sinh học khác, ứng dụng chất lỏng nano (Nano-MQL) hoặc kết hợp làm mát bằng khí lạnh (Cryogenic-MQL).
  • Nghiên cứu sâu hơn về ứng suất dư, độ cứng nguội và lớp biến cứng tế vi của bề mặt chi tiết Ti-6Al-4V sau gia công trong điều kiện MQL.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy: Tham khảo phương pháp thiết kế thực nghiệm Taguchi, kỹ thuật mô hình hóa hồi quy SVR kết hợp giải thuật tối ưu hóa đa mục tiêu NSGA-II và TOPSIS.
  • Kỹ sư công nghệ và cán bộ kỹ thuật tại các nhà máy cơ khí chính xác: Sử dụng trực tiếp các bảng thông số chế độ cắt, áp suất khí nén, lưu lượng phun dầu thực vật và chỉ dẫn công nghệ khi gia công hợp kim titan Ti-6Al-4V.
  • Nhà quản trị sản xuất: Cung cấp cơ sở dữ liệu kỹ thuật để chuyển đổi từ công nghệ bôi trơn tưới tràn sang bôi trơn tối thiểu MQL nhằm đáp ứng tiêu chuẩn sản xuất xanh và giảm chi phí sản xuất.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao hợp kim Ti-6Al-4V lại được xếp vào nhóm vật liệu khó gia công?
Ti-6Al-4V có hệ số dẫn nhiệt rất thấp (6,7 W/m·K, chỉ bằng khoảng 15% so với thép cacbon), khiến khoảng 80% nhiệt cắt tập trung vào dụng cụ cắt làm nhiệt độ vùng cắt có thể vượt quá 1.100 °C. Vật liệu có mô đun đàn hồi thấp (113,8 GPa) gây đàn hồi ngược và cọ xát, hoạt tính hóa học mạnh ở nhiệt độ trên 500 °C gây dính bám vào dụng cụ cắt, và hiện tượng biến cứng bề mặt do khuếch tán oxy, nitơ ở 600–700 °C. Chỉ số khả năng gia công của Ti-6Al-4V chỉ đạt 0,20 theo xếp hạng của ASM.

2. Công nghệ bôi trơn tối thiểu MQL trong luận án sử dụng loại dầu nào và có ưu điểm gì so với tưới tràn?
Luận án sử dụng dầu gốc thực vật. Ưu điểm của MQL kết hợp dầu thực vật là giảm lượng tiêu hao chất bôi trơn xuống mức 50–150 ml/h (ít hơn tới 10.000 lần so với tưới tràn 50.000 ml/h), phân hủy sinh học hoàn toàn thành $\text{CO}_2$ và $\text{H}_2\text{O}$ nhờ các gốc phân cực (-COOH, -COOR), có nhiệt độ bắt lửa cao (254 °C so với 150–220 °C của dầu khoáng) và màng dầu có độ bền chịu áp cao, không bị hiện tượng bốc hơi tạo màng cách nhiệt (siêu nhiệt) như dung dịch tưới nguội gốc nước.

3. Ma trận thực nghiệm Taguchi nào đã được sử dụng trong luận án và khảo sát những biến số nào?
Luận án sử dụng ma trận quy hoạch thực nghiệm Taguchi $L_{27}(3^{13})$ gồm 27 thí nghiệm với 5 biến số đầu vào ở 3 mức: Vận tốc cắt $Vc$ (60, 150, 240 m/ph), lượng chạy dao răng $fz$ (0,04; 0,08; 0,12 mm/răng), chiều sâu cắt $ap$ (0,10; 0,20; 0,30 mm), áp suất khí nén $P$ (1, 3, 5 bar), và lưu lượng dầu bôi trơn $Q$ (50, 100, 150 ml/h).

4. Quy trình tối ưu hóa đa mục tiêu của luận án được thực hiện qua các bước thuật toán nào?
Quy trình tối ưu hóa kết hợp ba phương pháp: Đầu tiên, sử dụng mô hình hồi quy véc tơ hỗ trợ (SVR) để thiết lập hàm quan hệ toán học phi tuyến giữa 5 thông số đầu vào và 3 chỉ tiêu đầu ra ($Ra$, $Fc$, $MRR$). Tiếp theo, áp dụng giải thuật di truyền sắp xếp không trội thế hệ II (NSGA-II) để tìm tập nghiệm tối ưu Pareto. Cuối cùng, sử dụng phương pháp ra quyết định đa tiêu chí (TOPSIS) để xác định bộ thông số thỏa mãn tối ưu đồng thời việc giảm $Ra$, giảm $Fc$ và tăng $MRR$.

5. Các thiết bị chính nào được sử dụng để thu thập dữ liệu thực nghiệm trong luận án?
Hệ thống thực nghiệm gồm trung tâm gia công phay CNC DMU50, đài dao phay mặt đầu gắn mảnh Sandvik, hệ thống MQL với bơm micro pump, thiết bị đo lực cắt Kistler 9139AA, máy đo độ nhám bề mặt Mitutoyo Surftest JS-210 và kính hiển vi kỹ thuật số Keyence VHX-7000 để đo mòn dao.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Văn Cảnh đã giải quyết trọn vẹn bài toán mô hình hóa và tối ưu hóa đa mục tiêu các thông số công nghệ cùng thông số bôi trơn tối thiểu khi phay mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V. Công trình đã xây dựng thành công hệ thống tích hợp MQL sử dụng dầu thực vật trên máy CNC, xác lập bộ dữ liệu thực nghiệm theo ma trận Taguchi $L_{27}$ và phân tích ảnh hưởng của các yếu tố cắt gọt bằng ANOVA. Việc ứng dụng tích hợp mô hình máy học SVR, giải thuật di truyền NSGA-II và phương pháp ra quyết định TOPSIS đã xác định được chế độ gia công tối ưu, vừa giảm độ nhám bề mặt và lực cắt, vừa duy trì năng suất gia công. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu thực nghiệm phục vụ việc nâng cao hiệu quả gia công hợp kim titan theo định hướng sản xuất xanh và bền vững.