Nghiên cứu nâng cao hiệu quả của quá trình mài phẳng khi mài tinh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

---------------------------------------

LƯU ANH TÙNG

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA

QUÁ TRÌNH MÀI PHẲNG KHI MÀI TINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

THÁI NGUYÊN, NĂM 2020

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

---------------------------------------

LƯU ANH TÙNG

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA

QUÁ TRÌNH MÀI PHẲNG KHI MÀI TINH

CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ

MÃ SỐ: 9.52.01.03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. PGS. TS. VŨ NGỌC PI

2. GS. TSKH. BÀNH TIẾN LONG

THÁI NGUYÊN, NĂM 2020

i

CAM ĐOAN

Tác giả của luận án này xin cam đoan:

Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án (trừ những điểm được trích

dẫn) là hoàn toàn do bản thân tự nghiên cứu, không sao chép từ bất kỳ ai hay nguồn nào.

Các bản vẽ, bảng biểu, kết quả đo đạc thí nghiệm và các kết quả tính toán (trừ

những điểm được trích dẫn) đều được thực hiện nghiêm túc, trung thực, không chỉnh

sửa và sao chép của bất kỳ nguồn nào.

Nếu có điều gì sai trái, tác giả của bản luận án xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Thái Nguyên, ngày 15 tháng 5 năm 2020

TÁC GIẢ

Lưu Anh Tùng

ii

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới PGS. TS. Vũ Ngọc

Pi và GS. TSKH. Bành Tiến Long, những người thầy đã tận tình hướng dẫn và động

viên tôi trong nhiều năm tháng học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận án.

Tôi xin trân trọng cám ơn tập thể Bộ môn Chế tạo máy, BCN Khoa Cơ khí, các vị

lãnh đạo và các Nhà Khoa học của Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học

Thái Nguyên đã luôn quan tâm, giúp đỡ cũng như đóng góp các ý kiến để tôi hoàn thành

luận án!

Tôi xin chân thành cám ơn PGS. TS Nguyễn Văn Dự và TS. Hồ ký Thanh đã góp

ý về chuyên môn, động viên và hỗ trợ tài liệu giúp tôi thực hiện luận án này!

Tôi xin bày tỏ sự biết ơn chân thành tới Doanh nghiệp Tư nhân Cơ khí Chính xác

Thái Hà đã hỗ trợ máy móc và nhân lực để giúp tôi tiến hành thí nghiệm cho nội dung

nghiên cứu của luận án!

Tôi xin chân thành cám ơn các Nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp và bố, mẹ hai

bên gia đình, đặc biệt là vợ tôi Đỗ Thái Phượng và các con Lưu Đỗ Minh Ngọc, Lưu

Đức Quang đã luôn quan tâm, động viên giúp tôi vượt qua mọi khó khăn trong quá trình

học tập và hoàn thành bản luận án này!

Thái Nguyên, ngày 15 tháng 5 năm 2020

TÁC GIẢ

Lưu Anh Tùng

iii

MỤC LỤC

CAM ĐOAN ................................................................................................................i

LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii

MỤC LỤC................................................................................................................. iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .................................................vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.....................................................................................ix

DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................xiii

MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1

1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................1

2. Mục đích của đề tài ..............................................................................................2

3. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu....................................................................2

3.1. Phương pháp và đối tượng nghiên cứu...........................................................2

3.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài: ......................................................................3

4. Ý nghĩa của đề tài.................................................................................................3

4.1. Ý nghĩa khoa học...........................................................................................3

4.2. Ý nghĩa thực tiễn ...........................................................................................3

5. Các điểm mới (đóng góp mới) của đề tài..............................................................3

6. Cấu trúc của luận án.............................................................................................4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÀI PHẲNG...........................................................5

1.1. Đặc điểm và các sơ đồ mài phẳng......................................................................5

1.2. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu .................................................................7

1.2.1. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của chế độ cắt ..............................................8

1.2.2. Các nghiên cứu về các thông số công nghệ sửa đá mài..............................14

1.2.3. Các nghiên cứu về chế độ bôi trơn làm mát khi mài..................................20

1.2.4. Các nghiên cứu về xác định chi phí quá trình mài phẳng...........................27

1.3. Định hướng nghiên cứu...................................................................................31

Kết luận Chương 1.................................................................................................32

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÀI PHẲNG VÀ PHƯƠNG PHÁP XÂY

DỰNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM .............................................................................33

2.1. Đặc trưng của quá trình mài phẳng ..................................................................33

2.1.1. Quá trình tạo phoi khi mài [14, 48] ...........................................................33

2.1.2. Lưỡi cắt [4, 7, 48] .....................................................................................33

2.1.3. Chiều dài cung tiếp xúc [48, 62] ...............................................................34

2.1.4. Chiều dày lớp cắt. .....................................................................................35

2.1.5. Quá trình sửa đá [7, 34, 36].......................................................................35

2.1.5.1. Sửa đá .................................................................................................35

2.1.5.2. Dụng cụ sửa đá....................................................................................36

iv

2.1.5.3. Topography của đá [7, 34, 36].............................................................37

2.1.6. Bôi trơn làm mát.......................................................................................38

2.1.6.1. Nhiệt cắt trong quá trình mài...............................................................38

2.1.6.2. Vai trò của dung dịch trơn nguội .........................................................39

2.1.6.3. Phân loại dung dịch trơn nguội............................................................40

2.1.6.4. Các phương pháp bôi trơn làm mát thường dùng khi mài ....................40

2.2. Một số chỉ tiêu đánh giá quá trình mài.............................................................41

2.2.1. Mòn và tuổi bền của đá mài ......................................................................41

2.2.1.1. Mòn đá mài .........................................................................................41

2.2.1.2. Tuổi bền của đá mài ............................................................................42

2.2.2. Nhám bề mặt khi mài [4, 48].....................................................................44

2.2.3. Lực cắt khi mài [14]..................................................................................45

2.2.4. Năng suất gia công [14] ............................................................................46

2.2.5. Sóng bề mặt [62].......................................................................................46

2.3. Mô hình nâng cao hiệu quả quá trình mài phẳng..............................................46

2.3.1. Sơ đồ và cơ sở của nghiên cứu nâng cao hiệu quả quá trình mài phẳng.....47

2.3.2. Lựa chọn thông số đầu vào .......................................................................47

2.3.3. Các giải pháp nâng cao hiệu quả quá trình mài phẳng ...............................49

2.4. Xây dựng mô hình hệ thống thí nghiệm và lựa chọn thiết bị nghiên cứu..........50

2.4.1. Yêu cầu chung đối với hệ thống thí nghiệm ..............................................50

2.4.2. Sơ đồ kết nối các thiết bị thí nghiệm .........................................................50

2.4.3. Lựa chọn thiết bị và phôi thí nghiệm.........................................................51

2.4.3.1. Máy mài..............................................................................................51

2.4.3.2. Phôi thí nghiệm...................................................................................52

2.4.3.3. Đá mài.................................................................................................53

2.4.3.4. Dụng cụ sửa đá....................................................................................53

2.4.3.5. Dung dịch trơn nguội ..........................................................................53

2.4.3.6. Các dụng cụ đo kiểm...........................................................................54

2.5. Phương pháp thiết kế thí nghiệm và quy hoạch thực nghiệm ...........................55

2.5.1. Lựa chọn phương pháp .............................................................................55

2.5.2. Các bước thực hiện theo phương pháp Taguchi [45].................................57

2.5.3. Các bước tối ưu hóa sử dụng phân tích quan hệ mờ (Grey Relational Analysis

– GRA) [26] .......................................................................................................58

Kết luận Chương 2.................................................................................................60

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ BÔI TRƠN LÀM

MÁT, CHẾ ĐỘ CẮT VÀ CHẾ ĐỘ SỬA ĐÁ HỢP LÝ.............................................61

v

3.1. Thực nghiệm xác định chế độ bôi trơn làm mát và chế độ cắt hợp lý...............61

3.1.1. Lựa chọn thông số và điều kiện thí nghiệm...............................................61

3.1.2. Xác định theo chỉ tiêu nhám bề mặt Ra .....................................................62

3.1.2.1. Mức độ ảnh hưởng của các thông số:...................................................62

3.1.2.2. Xác định chế độ hợp lý........................................................................65

3.1.2.3. Tính toán dự đoán ...............................................................................65

3.1.3. Xác định theo chỉ tiêu lực cắt pháp tuyến Fy .............................................67

3.1.3.1. Xác định mức độ ảnh hưởng của các thông số. ....................................67

3.1.3.2 Xác định chế độ hợp lý.........................................................................68

3.1.4. Bài toán đa mục tiêu cả nhám bề mặt và lực cắt pháp tuyến nhỏ nhất bằng

phân tích quan hệ mờ trong phương pháp Taguchi .............................................69

3.2. Nghiên cứu thực nghiệm xác định chế độ sửa đá hơp lý ..................................73

3.2.1. Lựa chọn các thông số và các điều kiện thí nghiệm...................................73

3.2.2. Xác định theo chỉ tiêu nhám bề mặt ..........................................................74

3.2.2.1. Phân tích ảnh hưởng............................................................................74

3.2.2.2. Xác định bộ thông số chế độ sửa đá hợp lý..........................................77

3.2.2.3. Tính toán dự đoán giá trị nhám bề mặt ................................................78

3.2.3. Xác định theo chỉ tiêu lực cắt pháp tuyến..................................................79

3.2.3.1. Phân tích ảnh hưởng............................................................................79

3.2.3.2. Xác định bộ thông số sửa đá hợp lý.....................................................81

3.2.3.3. Tính toán dự đoán giá trị Fy ................................................................82

3.2.4. Xác định theo chỉ tiêu tuổi bền đá mài Tw .................................................83

3.2.4.1. Phân tích ảnh hưởng............................................................................83

3.2.4.2. Xác định bộ thông số sửa đá hợp lý.....................................................85

3.2.4.3. Tính toán dự đoán giá trị Tw ................................................................85

3.2.5. Xác định theo chỉ tiêu dung sai độ phẳng..................................................87

3.2.5.1. Phân tích ảnh hưởng............................................................................87

3.2.5.2. Xác định bộ thông số sửa đá hợp lý.....................................................88

3.2.5.3. Tính toán dự đoán giá trị Fl.................................................................89

3.2.6. Xác định theo chỉ tiêu năng suất gia công .................................................91

3.2.6.1. Phân tích ảnh hưởng............................................................................91

3.2.6.2. Xác định chế độ sửa đá hợp lý.............................................................92

3.2.6.3. Tính toán dự đoán giá trị năng suất gia công MRR..............................93

3.2.7. Bài toán đa mục tiêu về nhám bề mặt và dung sai độ phẳng khi sửa đá .....95

3.2.7.1. Thực hiện phân tích trị số quan hệ mờ.................................................96

vi

3.2.7.2. Xác định mức hợp lý của các thông số khảo sát nhằm đạt cả hai mục

tiêu Ramin và Flmin khi sửa đá............................................................................97

3.2.7.3. Tính toán trị số quan hệ mờ và trị số của Ra và Fl ứng với mức hợp lý

của các thông số sửa đá....................................................................................98

3.2.8. Bài toán đa mục tiêu nhằm cả bốn mục tiêu nhám bề mặt Ra, dung sai độ

phẳng Fl, năng suất gia công MRR và tuổi bền của đá mài Tw khi sửa đá ...........99

3.2.8.1. Phân tích quan hệ số quan hệ mờ.......................................................100

3.2.8.2. Xác định mức và trị số của thông số sửa đá nhằm cả bốn mục tiêu Ramin,

Flmin, MRRmax và Twmax ..................................................................................101

3.2.8.3. Tính toán trị số quan hệ mờ và trị số của Ra, Fl, MRR và Tw ứng với

mức hợp lý của các thông sửa đá....................................................................103

Kết luận Chương 3...............................................................................................106

CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH THAY ĐÁ TỐI ƯU ....108

4.1. Phân tích chi phí gia công mài phẳng ............................................................108

4.1.1. Xác định chi phí đá mài cho một chi tiết gia công...................................108

4.1.2. Xác định thời gian gia công mài một chi tiết tgc.......................................110

4.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến chi phí mài phẳng ...................110

4.3. Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến đường kính thay đá tối ưu .......114

4.3.1. Xác định hàm mục tiêu và xây dựng kế hoạch thực hiện.........................114

4.3.2. Đánh giá các ảnh hưởng của các thông số ...............................................116

4.3.2.1. Đánh giá các ảnh hưởng của thông số khảo sát đến De,op ...................116

4.3.2.2. Phân tích hồi quy - phương sai ..........................................................118

4.4. Kiểm chứng mô hình xác định đường kính thay đá tối ưu bằng thực nghiệm.120

4.4.1. Điều kiện thực nghiệm............................................................................121

4.4.2. Cách thức tiến hành thí nghiệm...............................................................121

4.4.3. Kết quả thực nghiệm...............................................................................122

4.5. Áp dụng mô hình thay đá tối ưu với chế độ sửa đá và chế độ trơn nguội tối ưu

.............................................................................................................................125

Kết luận Chương 4. ..............................................................................................126

KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO...........................127

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN128

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................129

vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị

ae,tot Lượng dư mài mm

aed Chiều sâu sửa đá tổng cộng mm

aedf Chiều sâu sửa đá tinh mm

aedr Chiều sâu sửa đá thô mm

ACO Thuật toán đàn kiến

ANOVA Phân tích phương sai

c1 Hệ số phụ thuộc vật liệu gia công

c2 Hệ số phụ thuộc vào đường kính đá mài

c3 Hệ số phụ thuộc vào thời gian làm việc liên tục của máy mài

C% Phần trăm ảnh hưởng

Cđm Giá của một viên đá mài VNĐ/viên

Cmh Chi phí giờ máy VNĐ/h

Cđm,p Chi phí đá mài cho một chi tiết VNĐ

Cp,t Chi phí gia công một chi tiết VNĐ

CI Khoảng phân bố

ct Chi tiết

d Đường kính danh nghĩa của hạt mài mm

Ds Đường kính đá khi đang mài mm

D0 Đường kính ban đầu của viên đá mài khi còn mới mm

De Đường kính viên đá mài khi thay mm

De,op Đường kính thay đá tối ưu mm

DF Bậc tự do

DOE Thiết kế thí nghiệm

fd Lượng chạy dao đứng (chiều sâu cắt) mm/HT

fd,t Lượng chạy dao đứng tra bảng mm/HT

Fl Dung sai độ phẳng m

Fy Lực mài pháp tuyến N

Fz Lực mài tiếp tuyến N

GA Thuaatj toans di truyền

GR Thể tích đá mài bị tiêu hao mm3

HRC Độ cứng Rockwell của chi tiết gia công HRC

i Số thí nghiệm

Lc Chiều dài mài tính toán mm

Lw Chiều dài của một chi tiết mm

LL Lưu lượng của dung dịch trơn nguội Lít/phút

Lst Khoảng cách lưỡi cắt tĩnh mm

Mp Mật độ xếp phôi trên bàn máy mài

MRR Năng suất gia công mm3

/s

n Số vòng quay của trục đá mài Vòng/phút

viii

nCT,d

S

ố chi ti

ết mài đư

ợc sau

m

ỗi l

ần s

ửa đá

nCT,w

S

ố chi ti

ết mà m

ột viên đá mài đư

ợ

c

nf

S

ố

l

ần s

ửa đá tinh

L

ầ

n

n

r

S

ố

l

ần s

ửa đá thô

L

ầ

n

nnon

S

ố

l

ần s

ửa đá ch

ạy không ăn dao

L

ầ

n

N

T

ổng s

ố thí nghi

ệ

m

NRa

C

ấp đ

ộ nhám b

ề

m

ặ

t

Nt

S

ố chi ti

ết mài trong m

ột l

ần gá đ

ặ

t

ND

N

ồng đ

ộ

c

ủa dung d

ịch trơn ngu

ộ

i

%

OA Ma tr

ận trực giao

QP Phương pháp l

ập trình b

ậc hai

S Lư

ợng ch

ạy dao d

ọc khi s

ửa đá m/phút

Sd Lư

ợng ch

ạy dao d

ọ

c mm/HT

Sst

M

ật đ

ộ lư

ỡi c

ắt tĩnh 1/mm

SS

T

ổng bình phương

SSB

T

ổng bình phương c

ủa thông s

ố

B

SSe

T

ổng bình phương các l

ỗ

i

SST

T

ổng các bình phương

SS’B Phương sai t

ổng c

ủa bi

ến B tính toán l

ạ

i

S/N

T

ỉ

s

ố tín hi

ệu nhi

ễ

u

tc Th

ời gian c

ắt khi mài

h

tcw Th

ời gian thay m

ột viên đá

h

tcw,p Th

ời gian thay đá cho m

ột chi ti

ết gia công

h

td Th

ời gian s

ửa đá m

ột viên đá mài

h

td,p Th

ời gian s

ửa đá cho m

ột chi ti

ết gia công

h

tgc Th

ời gian gia công mài m

ột chi ti

ế

t

h

tlu Th

ời gian gá đ

ặt và tháo chi ti

ế

t

h

tsp Th

ời gian mài h

ết hoa l

ử

a

h

Tw Tu

ổi b

ền đá mài

h

VB

V

ận t

ốc bàn m/phút

Vđ

V

ận t

ốc đá mài Vòng/phút

Wc Chi

ều r

ộng mài tính toán mm

Wgw Chi

ều r

ộng c

ủa đá mài mm

Wpd Lư

ợng mòn đá mài sau m

ỗi l

ần s

ửa đá mm

Ww Chi

ều r

ộng c

ủa m

ột chi ti

ế

t mm

 Dung sai yêu c

ầu c

ủa quá trình mài mm



Đ

ộ quan h

ệ

m

ờ



H

ệ

s

ố phân bi

ệ

t

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Sơ đồ mài phẳng [48]...................................................................................6

Hình 1.2. Các chuyển động khi mài phẳng bằng chu vi đá trên máy mài có bàn máy hình

chữ nhật [4] .................................................................................................................7

Hình 1.3. Ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến các tham số của quá trình mài và

đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của sản phẩm gia công [4, 7, 36] .............................7

Hình 1.4. Quan hệ giữa lực cắt và loại chất dính kết của đá kim cương [35]................8

Hình 1.5. Quan hệ giữa lực cắt và nhám bề mặt gia công [35] với: ..............................9

Hình 1.6. Ảnh hưởng của vận tốc bàn và vận tốc cắt của đá đến lực cắt, nhám bề mặt

gia công và độ mòn của đá kim cương [35]..................................................................9

Hình 1.7. Quan hệ giữa lực cắt và chiều sâu cắt với lượng chạy dao khi mài [35]: 1) Sd

= 0,07 mm/vòng; 2) Sd = 0,14 mm/vòng; 3) Sd = 0,305 mm/vòng................................9

Hình 1.8. Quan hệ giữa tốc độ bóc tách vật liệu với năng lượng riêng [48]................10

Hình 1.9. Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến lực mài [48] ................................................10

Hình 1.10. Quan hệ giữa tốc độ bóc tách riêng vật liệu với công suất mài (a) và nhám

bề mặt gia công (b) [59].............................................................................................11

Hình 1.11. Ảnh hưởng của các thông số đến nhám bề mặt [30]..................................12

Hình 1.12. Ảnh hưởng đến nhám bề mặt của [33]:.....................................................13

Hình 1.13. Sơ đồ sửa đá bằng bút sửa đá một hạt [50] ...............................................14

Hình 1.14. Chế độ cắt khi sửa đá [34, 36]. .................................................................15

Hình 1.15. Ảnh hưởng của hệ số trùng khít đến nhấp nhô bề mặt đá mài Rts [34, 36] 15

Hình 1.16. Ảnh hưởng của Ud đến kết quả đầu ra khi mài [36]. .................................15

Hình 1.17. Ảnh hưởng của lượng chạy dao khi sửa đá đến lực mài và độ nhám bề mặt

khi mài [36]...............................................................................................................16

Hình 1.18. Ảnh hưởng lượng chạy dao dọc, chiều sâu sửa đá và góc gá mũi sửa đá đến

nhám bề mặt gia công [54].........................................................................................17

Hình 1.19. Cách gá mũi sửa đá kim cương một hạt [54].............................................17

Hình 1.20. Hình dạng của một hạt mài sau sửa đá [54] ..............................................18

Hình 1.21. Sơ đồ gá đặt khi sửa đá bằng bút sửa đá một hạt [55] ...............................18

Hình 1.22. Sơ đồ gá đặt khi sửa đá bằng bút sửa đá nhiều hạt [55].............................19

Hình 1.23. Các phương pháp cung cấp dung dịch trơn nguội vào vùng cắt [71].........20

Hình 1.24. Các cách cơ bản cung cấp dung dịch trơn nguội khi mài [71]. ..................21

Hình 1.25. Một phương án cung cấp dung dịch trơn nguội khi mài phẳng [71]. .........21

Hình 1.26. Lượng mòn hướng kính khi mài bằng đá CBN với các loại dung dịch trơn

nguội khác nhau [64] .................................................................................................21

Hình 1.27. Nhám bề mặt khi mài bằng đá CBN khi sử dụng các loại dung dịch trơn

nguội khác nhau [64] .................................................................................................21

Hình 1.28. Lực mài thu được trong các điều kiện mài khác nhau [65]........................22

Hình 1.29. Tỉ số lực mài thu được trong các điều kiện mài khác nhau [65] ................23

x

Hình 1.30. Nhám bề mặt thu được trong các điều kiện mài khác nhau [65]................23

Hình 1.31. Nhiệt cắt trong các điều kiện mài khác nhau [65] .....................................23

Hình 1.32. Kết quả so sánh ảnh hưởng của các loại dung dịch đến [60] .....................24

Hình 1.33. Ảnh hưởng của loại đá mài, loại dung dịch trơn nguội và kiểu vòi phun đến

độ nhám bề mặt mài [58]. ..........................................................................................24

Hình 1.34. Sự thay đổi lực tiếp tuyến và pháp tuyến ứng với số hành trình chạy dao trong

suốt quá trình mài thép hợp kim thấp với chiều sâu mài [29]: ....................................25

Hình 1.35. So sánh nhám bề mặt Ra ở chiều sâu mài khác nhau ứng với 10 hành trình

chạy dao [29].............................................................................................................25

Hình 1.36. Ảnh hưởng của môi trường làm mát đến nhiệt cắt khi mài (giữ tốc độ bóc

tách ở khoảng 30 mm3

/mm.ph) [53]...........................................................................27

Hình 1.37. Ảnh hưởng của môi trường làm mát đến ứng suất dư khi mài (giữ tốc độ bóc

tách ở khoảng 30 mm3

/mm.ph) [53]...........................................................................27

Hình 1.38. Biểu đồ chi phí quá trình mài phẳng cho một chi tiết [49] ........................29

Hình 1.39. Cấu trúc phân tích chi phí vòng đời của một trung tâm mài [61]...............30

Hình 1.40. Biểu đồ một số chi phí vận hành [61] .......................................................30

Hình 1.41. Biểu đồ quan hệ giữa chi phí sản xuất một chi tiết với nhám bề mặt [25] .31

Hình 1.42. Biểu đồ quan hệ giữa chi phí sản xuất một chi tiết với thể tích bóc tách [25]

..................................................................................................................................31

Hình 2.1. Quá trình bóc tách phoi khi mài [48] 33

Hình 2.2. Lưỡi cắt tĩnh và lưỡi cắt động.....................................................................34

Hình 2.3. Vùng tiếp xúc đá – chi tiết mài [48, 63]......................................................34

Hình 2.4. Chiều dày và hình dạng phoi [63]...............................................................35

Hình 2.5. Quá trình sửa đá [34, 36]............................................................................35

Hình 2.6. Mòn đá mài vĩ mô [34, 36].........................................................................36

Hình 2.7. Sửa đá bằng bút sửa đá kim cương [7]........................................................36

Hình 2.8. Dụng cụ sửa đá kim cương một hạt [55].....................................................37

Hình 2.9. Dụng cụ sửa đá kim cương nhiều hạt [55] ..................................................37

Hình 2.10. Phân bố năng lượng và dòng nhiệt trong quá trình mài [36] .....................38

Hình 2.11. Mòn đá mài vĩ mô ....................................................................................42

Hình 2.12. Các dạng mòn đá mài vi mô [34, 36]........................................................42

Hình 2.13. Quá trình mòn đá mài [4, 11, 34, 36]........................................................42

Hình 2.14. Mô hình mô tả nhám bề mặt chi tiết máy khi mài [4, 63]..........................44

Hình 2.15. Mô hình tính toán nhám bề mặt khi mài phẳng [4, 63]..............................44

Hình 2.16. Lực cắt tác dụng lên hạt mài [14]. ............................................................45

Hình 2.17. Mô hình mô tả bước sóng bề mặt khi mài [63] .........................................45

Hình 2.18. Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm khi mài phẳng ..........................................47

Hình 2.19. Mô hình nâng cao hiệu quả của quá trình mài phẳng ................................49

Hình 2.20. Quan hệ giữa tuổi thọ của đá với chi phí mài............................................49

xi

Hình 2.21. Sơ đồ kết nối các thiết bị thí nghiệm.........................................................50

Hình 2.22. Kết nối các thiết bị thí nghiệm..................................................................51

Hình 2.23. Khu vực mài trong kết nối thiết bị thí nghiệm ..........................................51

Hình 2.24. Kích thước và hình ảnh phôi thí nghiệm của luận án ................................52

Hình 2.25. Đá mài Hải Dương Cn46TB2GV1.300.32.127.30 m/s..............................53

Hình 2.26. Bút sửa đá kim cương nhiều hạt ...............................................................53

Hình 2.27. Đầu đo lực Kistler 9257BA......................................................................54

Hình 2.28. Thước đo nồng độ dầu REF-511...............................................................54

Hình 2.29. Đồng hồ đo lưu lượng Z-5615 Panel Flowmeter.......................................54

Hình 2.30. Máy đo độ nhám SJ-201 của hãng Mitutoyo – Nhật Bản..........................55

Hình 2.31. Máy đo tọa độ CMM 544, Hãng Mitutoyo ...............................................55

Hình 2.32. Dung sai độ phẳng bề mặt [24].................................................................55

Hình 2.33. Kính hiển vi kỹ thuật số VHX - 6000 .......................................................55

Hình 3.1. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các thông số đến Ra khi bôi trơn làm mát. 64

Hình 3.2. Biểu đồ ảnh hưởng tương tác giữa ND và LL đến Ra .................................64

Hình 3.3. Biểu đồ các ảnh hưởng chính đến tỉ số S/N của Ra.....................................65

Hình 3.4. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các yếu tố đến Fy.........................................68

Hình 3.5. Ảnh hưởng của các thông số đến tỉ số S/N của Fy.......................................69

Hình 3.6. Trị số quan hệ mờ trung bình theo thứ tự thí nghiệm..................................71

Hình 3.7. Ảnh hưởng của các thông số đến tỉ số S/N của hệ số quan hệ mờ...............72

Hình 3.8. Biểu đồ các ảnh hưởng chính của các yếu tố đến Ra khi sửa đá..................77

Hình 3.9. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các yếu tố đến tỉ số S/N của Ra khi sửa đá ...78

Hình 3.10. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các yếu tố đến Fy khi sửa đá ......................80

Hình 3.11. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các yếu tố đến tỉ số S/N của Fy khi sửa đá .81

Hình 3.12. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các yếu tố đến Tw khi sửa đá ......................84

Hình 3.13. Biểu đồ các yếu tố ảnh hưởng chính đến tỉ số S/N của Tw khi sửa đá........85

Hình 3.14. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các yếu tố đến Fl khi sửa đá .......................88

Hình 3.15. Biểu đồ ảnh hưởng của các thông số sửa đá khảo sát đến tỉ số S/N của Fl 89

Hình 3.16. Biểu đồ các ảnh hưởng chính của các yếu tố đến MRR khi sửa đá ............92

Hình 3.17. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các thông số khảo sát đến tỉ số S/N của Fl khi

sửa đá ........................................................................................................................93

Hình 3.18. Hệ số quan hệ mờ trung bình nhằm hai mục tiêu Ramin và Flmin cho từng thí

nghiệm sửa đá............................................................................................................96

Hình 3.19. Đồ thị các ảnh hưởng chính của các thông số khảo sát đến trị số trung bình

quan hệ mờ khi sửa đá nhằm Ramin và Flmin................................................................97

Hình 3.20. Đồ thị các ảnh hưởng chính của các thông số khảo sát đến trị số trung bình

quan hệ mờ khi sửa đá mong muốn Ramin và Flmin......................................................98

Hình 3.21. Hệ số quan hệ mờ trung bình cho mục tiêu Ramin, Flmin, MRRmax và Twmax cho

từng thí nghiệm sửa đá.............................................................................................100

xii

Hình 3.22. Đồ thị các ảnh hưởng chính của các thông số đến trị số trung bình quan hệ

mờ khi sửa đá mong muốn Ramin, Flmin, MRRmax và Twmax .......................................102

Hình 3.23. Đồ thị các ảnh hưởng chính của tỉ số S/N của trị số trung bình quan hệ mờ

khi sửa đá mong muốn Ramin, Flmin, MRRmax và Twmax .............................................102

Hình 3.24. Cấu trúc bề mặt đá mài sau khi sửa đá với chế độ: aedr = 0,025 mm, nr= 3 lần,

nnon = 3 lần, nf = 2 lần, aedf = 0,01 mm, S = 1,6 m/ph................................................105

Hình 3.25. Cắt lớp bề mặt đá mài sau khi sửa đá với chế độ: aedr = 0,025 mm, nr= 3 lần,

nnon = 3 lần, nf = 2 lần, aedf = 0,01 mm, S = 1,6 m/ph................................................105

Hình 3.26. Cấu trúc bề mặt đá mài sau khi mài hết tuổi bền với chế độ sửa đá: aedr =

0,025 mm, nr = 3 lần, nnon = 3 lần, nf = 2 lần, aedf = 0,01 mm, S = 1,6 m/ph.............106

Hình 3.27. Cắt lớp bề mặt đá mài khi mài hết tuổi bền với chế độ sửa đá: aedr = 0,025

mm, nr = 3 lần, nnon = 3 lần, nf = 2 lần, aedf = 0,01 mm, S = 1,6 m/ph .......................106

Hình 4.1. Ảnh hưởng của đường kính đá ban đầu đến chi phí mài một chi tiết 111

Hình 4.2. Ảnh hưởng của chiều rộng đá đến chi phí mài một chi tiết .......................111

Hình 4.3. Ảnh hưởng của chiều sâu sửa đá tổng cộng đến chi phí mài một chi tiết...112

Hình 4.4. Ảnh hưởng của lượng mòn đá mài đến chi phí mài một chi tiết................112

Hình 4.5. Ảnh hưởng của độ cứng của phôi đến chi phí mài một chi tiết..................112

Hình 4.6. Ảnh hưởng của chi phí máy và con người đến chi phí mài một chi tiết.....113

Hình 4.7. Ảnh hưởng của giá thành một viên đá mài đến chi phí mài một chi tiết....113

Hình 4.8. Ảnh hưởng tuổi bền đá mài đến chi phí mài một chi tiết...........................113

Hình 4.9. Ảnh hưởng của đường kính đá khi thay đến chi phí mài một chi tiết ........114

Hình 4.10. Đồ thị các ảnh hưởng chính của các thông số khảo sát đến De,op.............116

Hình 4.11. Biểu đồ thị ảnh hưởng chuẩn hóa thể hiện ảnh hưởng của các thông số khảo

sát đến đường kính thay đá tối ưu ............................................................................117

Hình 4.12. Đồ thị Pareto của các yếu tố ảnh hưởng thể hiện ảnh hưởng của các thông số

khảo sát đến đường kính thay đá tối ưu....................................................................117

Hình 4.13. Đồ thị các ảnh hưởng tương tác của các thông số khảo sát đến đường kính

thay đá tối ưu...........................................................................................................118

Hình 4.14. Quan hệ giữa đường kính đá khi thay và tuổi bền của đá........................124

Hình 4.15. Quan hệ giữa đường kính đá khi thay và năng suất gia công...................124

Hình 4.16. Quan hệ giữa đường kính đá khi thay và thời gian mài một chi tiết ........124

Hình 4.17. Quan hệ giữa đường kính đá khi thay và chi phí mài ..............................125

xiii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Chế độ sửa đá khi sử dụng đầu sửa đá kim cương nhiều hạt [77] ...............14

Bảng 1.2. Lựa chọn lượng chạy dao sửa đá bằng bút kim cương một hạt theo nhám bề

mặt [55].....................................................................................................................18

Bảng 1.3. Lựa chọn lượng chạy dao sửa đá bằng bút kim cương nhiều hạt theo nhám bề

mặt [55].....................................................................................................................19

Bảng 1.4. Chế độ sửa đá khi sử dụng đầu sửa đá kim cương nhiều hạt của Winter [72].

..................................................................................................................................19

Bảng 2.1. Phân bố nhiệt cắt trong mài [21] ……………………………………..39

Bảng 2.2. Các thông số kỹ thuật của máy mài phẳng MOTO – YOKOHAMA ..........51

Bảng 2.3. Thành phần hóa học của thép 90CrSi [8] ...................................................52

Bảng 2.4. Chế độ nhiệt luyện thép 90CrSi [8]............................................................52

Bảng 2.5. So sánh số lượng thí nghiệm giai thừa đầy đủ và thiết kế thí nghiệm OA [45].

..................................................................................................................................56

Bảng 3.1. Các mức thí nghiệm của các thông số ND, LL, Sd, VB và fd. ……….61

Bảng 3.2. Ma trận thí nghiệm L16 .............................................................................61

Bảng 3.3. Kết quả thí nghiệm bôi trơn làm mát cho Ra và Fy.....................................62

Bảng 3.4. ANOVA giá trị ￾￾ và tỉ số S/N của Ra......................................................63

Bảng 3.5. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến ￾￾ và tỉ số S/N của Ra...................64

Bảng 3.6. ANOVA giá trị ￾￾ khi đưa fd vào phân tích lỗi..........................................66

Bảng 3.7. ANOVA giá trị ￾￾ và tỉ số S/N của Fy.......................................................67

Bảng 3.8. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến ￾￾ và đến tỉ số S/N của Fy .............68

Bảng 3.9. Tỉ số S/N, giá trị chuẩn hóa Zij và độ sai lệch 0j(k) của tỉ số S/N của Ra và

Fy ..............................................................................................................................70

Bảng 3.10. Trị số quan hệ mờ ứng với các thông số đầu ra và trị số quan hệ mờ trung

bình ...........................................................................................................................70

Bảng 3.11. ANOVA trị số c và tỉ số S/N của c..........................................................71

Bảng 3.12. Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến trị số c và tỉ số S/N của c .........72

Bảng 3.13. Kết quả so sánh giá trị tính toán và thực nghiệm của nhám bề mặt và lực cắt

khi bôi trơn làm mát ..................................................................................................73

Bảng 3.14. Các mức thí nghiệm của các thông số đầu vào S, aedr, nr, aedf, nf và nnon....73

Bảng 3.15. Mục tiêu của từng chỉ tiêu đánh giá khi sửa đá.........................................74

Bảng 3.16. Kế hoạch thí nghiệm theo các thông số đầu vào aedr, nr, aedf, nf, nnon và S .74

Bảng 3.17. Kết quả thí nghiệm khi sửa đá..................................................................75

Bảng 3.18. ANOVA giá trị ￾￾ và tỉ số S/N của Ra khi sửa đá. ..................................76

Bảng 3.19. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến ￾￾ khi sửa đá...............................76

Bảng 3.20. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến tỉ số S/N của Ra khi sửa đá ..........78

Bảng 3.21. ANOVA giá trị ￾￾ khi đưa S vào phân tích lỗi........................................78