Chuyende2 CSLT lienquan detai NC

Các nhà khoa học và các học giả trên thế giới ban đầu đã nghiên cứu việc giảm nhiệt cắt bằng cách gắn các thanh mài lên bề mặt đá mài.. Hình 1.2 Sự tạo thành áp lực chất làm mát trước vù

CHƯƠNG 1: ĐÁ MÀI GIÁN ĐOẠN 1.1 Cơ sở lý thuyết nghiên cứu

1.1.1 Một số khai niệm cơ bản liên quan đến đề tài

1.2 Tình hình nghiên cứu về đá mài gián đoạn trên thế giới và trong nước.

Ở các nước có nền gia công cơ khí phát triển như Nhật Bản, Mỹ, Nga, Ấn độ… việc nghiên cứu nâng cao khả năng cắt của đá mài đã được rất nhiều các nhà khoa học nghiên cứu và thí nghiệm Trong đó, các nhà khoa học và các nhà sản xuất tập trung nghiên cứu kết cấu của đá sao cho hợp lý nhất khi gia công Việc thay đổi này nhằm mục đích giảm tối đa việc sắp xếp ngẫu nhiên của các hạt mài tham gia ở vùng cắt

Tác giả Hao Nan Li, Dragos Axinte [27] đã tổng hợp được sự phát triển của đá mài gián đoạn của rất nhiều tác giả trên thế giới từ những năm 1925 đến năm 2015 Vào năm 1925 đến năm 1970, một số khái niệm đơn giản về giảm số lượng hạt mài

ở vùng tiếp xúc được đề xuất do các tác giả đã tìm thấy cháy trên bề mặt và vết mòn của đá mài do nhiệt cục bộ gây ra [32] [39] Bằng việc xẻ rãnh trên bề mặt của đá đã làm nhiệt độ khi cắt giảm đáng kể [31] Xuất phát từ việc khắc phục các nhược điểm của đá mài tròn thường là nhiệt cắt và lực cắt trong quá trình mài lớn Các nhà khoa học và các học giả trên thế giới ban đầu đã nghiên cứu việc giảm nhiệt cắt bằng cách gắn các thanh mài lên bề mặt đá mài Những nghiên cứu này, bước đầu đã đặt nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo về đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn Trong quá trình gia công, tốc độ đá, tốc độ chi tiết càng lớn thì chiều sâu cắt càng lớn do đó hiệu quả mài càng cao Cùng với điều này, nhiệt mài càng tăng đặc biệt với các loại vật liệu khó cắt (hệ số dẫn nhiệt thấp) thì càng khó mài Như vậy, ở giai đoạn này đá mài xẻ rãnh chủ yếu cải tiến ở hiện tượng làm mát khu vực mài với mục đích cung cấp dung dịch trơn nguội vào khu vực cắt

Theo các bằng sáng chế của tác giả[37] [38] đã nghiên cứu việc gắn các thanh mài lên đĩa mài Các thanh mài có các hình dạng khác nhau như: hình lăng trụ, lục giác, vòng cung, lập phương, và các hình dạng khác được dính kết hoặc bắt vít lên trên bề mặt đá (Hình 1.4)

Hình 1.1 Đá mài gián đoạn với các thanh mài (a) hình lăng trụ (b) hình lục giác[37][38]

Hình 1.1 Một số hình dạng cơ bản của đá mài (a) bàn cờ, so le, chéo, và hình V và (b) so le, chéo, đối xứng và song song;(c) có khoảng cách cắt chân (d) hình côn[26]

Tác giả J.C Aurich, B Kirsch[23] cũng cho thấy đá mài xẻ rãnh có khả năng giảm nhiệt tốt hơn so với các đá mài thường dưới các điều kiện gia công cụ thể Vấn đề này được tác giả giải thích như sau:

Đối với đá mài thường, quá trình gia công được thực hiện liên tục trên bề mặt

đá, số lượng lưỡi cắt tham gia quá trình cắt lớn nên số lượng phoi mài tạo ra trong quá trình cắt cũng lớn Các phoi mài không được đẩy ra ngoài vùng cắt sẽ tích tụ lại nhanh chóng tại các lỗ trống giữa các hạt mài Sự tiếp cận của chất làm mát khi mài với đá mài thường gần như chỉ thực hiện ở đầu vùng mài, mà hầu như không

có sự tác động trực tiếp vào khu vực mài để làm sạch bề mặt và cuốn phoi mài ra ngoài Điều này càng làm tăng sự tích tụ của phoi, dẫn đến làm tắc nghẽn các lỗ xốp trên bề mặt đá mài Các hạt mài gần như bị bít lại bởi các đám phoi và mất đi khả năng tự mài sắc Kết quả là dẫn đến hiện tượng cùn, bết đá Đây là nguyên

nhân khiến cho các hạt mài mất đi khả năng cắt, giảm hiệu quả bóc tách vật liệu.

Do hình dạng đá mài xẻ rãnh có 2 vùng là vùng làm việc và vùng không làm việc Khi gia công tại vùng làm việc, thời gian tiếp xúc giữa đá và chi tiết giảm xuống còn tại vùng không tiếp xúc trở thành bể chứa dung dịch trơn nguội dùng để bôi trơn cho vùng làm việc tiếp theo, ngoài ra tại đây vùng không gian chứa phoi cũng được mở rộng làm cho chất lượng chi tiết bề mặt gia công cũng được cải thiện

Hình 1 Hình 1.2 Sự tạo thành áp lực chất làm mát trước vùng tiếp xúc trong quá trình mài cho

các bánh mài tiêu chuẩn (trái) và có khe (phải)

Hình dạng của đá mài xẻ rãnh được các nhà khoa học và các học giả trên thế giới nghiên cứu là các loại đá có gắn các thanh mài lên trên đĩa mài

Hình 1.3 Hình ảnh đá mài xẻ rãnh trên thế giới nghiên cứu[27]

1.2 rãnh do Việt Nam đang nghiên Đá mài xẻ cứu

Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các nhà khoa học của Việt Nam cũng đã nghiên cứu để khắc phục các nhược điểm của đá mài truyền thống

Có thể nói, đây là bước tiến đáng kể trong việc cải thiện hình dáng của đá mài truyền thống, đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu của các học giả trong nước

đã đề cập đến loại đá mài xẻ rãnh và cũng đưa ra được các kết luận về tính ưu việt của loại đá mài này so với đá mài truyền Cụ thể như: tác giả Nguyễn Tiến Đông, Nguyễn Thị Phương Giang đã nghiên cứu về chất lượng bề mặt chi tiết khi mài vật liệu thép C45 nhiệt luyện bằng đá mài xẻ rãnh [8], khả năng giảm lực cắt khi gia công vật liệu ceramic sử dụng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn [9] và khả năng gia công của hạt mài khi gia công bằng đá mài xẻ rãnh đối với vật liệu thép C45 có

độ cứng khác nhau [10] Tác giả Nguyễn Công Hồng Phong đã nghiên cứu và thiết lập quan hệ của nhiệt độ khi mài với chất lượng chi tiết gia công khi mài thép SKD61 bằng đá mài xẻ rãnh [5] Tác giả Ngô Thị Hà đã đánh giá được khả năng cắt gọt của hạt mài khi mài phẳng dùng đá mài có bề mặt gián đoạn rãnh thẳng [4] Tác giả Trần Văn Thiện đã đánh giá được ưu điểm về khả năng cắt của đá mài có

bề mặt làm việc không liên tục khi gia công vật liệu nhôm so với đá truyền thống [13]

Có thể thấy, các nghiên cứu nêu trên đều dừng ở việc tìm ra được các quan hệ toán học dựa trên một chỉ tiêu nào đó theo phương pháp hồi quy mà chưa có một công trình nghiên cứu nào đề cập đến vấn đề tối ưu hóa các mục tiêu khi mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện theo phương pháp Taguchi và phân tích ANOVA Việc xây dựng và giải quyết bài toán tối ưu cục bộ có ý nghĩa rất lớn nhằm khắc phục những khó khăn trong việc điều khiển thích nghi quá trình mài phẳng với mục đích kiểm soát được chất lượng sản phẩm và năng suất gia công khi mài bằng đá mài gián đoạn, một loại đá đang được nghiên cứu hiện nay tại Việt

Nam.

2.1 Phương pháp thực nghiệm Taguchi

2.1.1 Khái niệm chung

Phương pháp Taguchi bổ sung cho 2 phương pháp hoạch định yếu tố toàn phần

và yếu tố phần

Phương pháp Taguchi dựa trên bảng hoạch định trực giao (OA – Orthogonal Arrays) xây dựng trước và phương pháp để phân tích đánh giá kết quả

Các yếu tố có thể có 2, 3, 4 mức độ

Phương pháp Taguchi sử dụng tốt nhất với số yếu tố khảo sát từ 3 đến 50, số tương tác ít và khi chỉ có một số ít yếu tố có ý nghĩa

So sánh hoạch định Taguchi và các hoạch định khác

Hoạch định Taguchi – Hoạch định thí nghiệm

Chỉ có yếu tố chính và tương tác bậc 1 giữa 2 yếu tố là quan trọng Tương tác bậc cao xem như không đáng kể

Nhà nghiên cứu phải xác định trước các tương tác có ý nghĩa

Bảng hoạch định trực giao Taguchi được xây dựng trên cơ sở kết hợp các hình vuông Latin theo một cách nhất quán

Tính chất bảng qui hoạch trực giao

Các cột phải trực giao – tổng số tích số các mức độ tương ứng của 2 cột bằng 0 Do các cột phải trực giao nên việc thay đổi giá trị các mức độ tại các cột sẽ ảnh hưởng đến giá trị của các cột khác, do đó các bảng qui hoạch trực giao thường được xây dựng và có thể tìm thấy trong các tài liệu

2.1.2 Các bước thí nghiệm

Chọn các biến và tương tác

Chọn số mức độ cho mỗi biến

Chọn bảng trực giao

Ấn định các yếu tố vào các cột của bảng trực giao

Tiến hành thí nghiệm

Phân tích dữ liệu

Kết luận

- Chọn yếu tố khảo sát

Sự lựa chọn yếu tố khảo sát và tương tác là quan trọng bậc nhất trong hoạch định

Để có một danh sách các yếu tố hay tương tác cần khảo sát thì kiến thức sâu về vấn đề khảo sát là cần thiết và sự tham khảo ý kiến các nghiên cứu trước đây là không thể thiếu

- Chọn số mức độ khảo sát

Sự lựa chọn mức độ khảo sát cho các yếu tố chính tùy thuộc vào ảnh hưởng các các yếu tố này đến đáp ứng Nếu chúng ảnh hưởng tuyến tính thì số mức độ nên

chọn là 2 Tuy nhiên nếu ảnh hưởng là phi tuyến thì số mức độ cho các yếu tố này

có thể là 3 hay 4 tùy thuộc mối quan hệ là bậc 2 hay bậc 3

Khi chưa biết chính xác mối quan hệ thì số mức độ nên chọn là 2 Sau khi phân tích dữ liệu thí nghiệm sẽ quyết định số mức độ tùy thuộc vào phần trăm đóng góp

và sai số

- Chọn bảng qui hoạch trực giao

Trước khi chọn bảng trực giao thì cần tính số thí nghiệm tối thiểu cần tiến hành dựa trên tổng số độ tự do trong khảo sát Số thí nghiệm tối thiểu phải lớn hơn hoặc bằng tổng số độ tự do

Độ tự do của giá trị trung bình: 1

Độ tự do của các yếu tố chính: n – 1, với là số mức độ của yếu tố

Độ tự do của tương tác bằng tích số độ tự do của các yếu tố chính

Chọn lựa OA

- Ấn định các yếu tố vào bảng trực giao

Vị trí của các yếu tố trong bảng trực giao rất quan trọng Trong trường hợp có nhiều mức độ thì vị trí của các yếu tố được ấn định bởi bảng trực giao

Việc ấn định vị trí của các yếu tố trong bảng trực giao có thể được trợ giúp bằng các công cụ của hoạch định Taguchi

Trước khi tiến hành thí nghiệm cần xác định mức độ thực tế của các yếu tố chính Phần trăm đóng góp và ý nghĩa của các yếu tố phụ thuộc vào mức độ thực tế của yếu tố

- Phân tích dữ liệu thí nghiệm

Đây là khâu quan trọng trong đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến đáp ứng Việc phân tích có thể thực hiện bằng phương pháp ANOVA, tỉ số S/N hay phần trăm đóng góp

Phần trăm đóng góp.

Tỉ số S/N (Signal/Noise)

2.1.3 Các công cụ hoạch định

- Bảng tương tác (table of interaction)

Giản đồ đường thẳng (linear graph)

Bảng tương tác

Bảng tương tác có dạng một tam giác được dùng để xác định các tương tác giữa các cột

Số trong ngoặc dưới các cột chỉ thứ tự cột

Để tìm cột biểu thị tương tác giữa cột 4 và 6 thì từ (4) di chuyển ngang đến cột 6

Số 2 biểu thị cột 2 là cột tương tác của cột 4 và 6

Bảng tương tác:

- Giản đồ đường thẳng.

Giản đồ đường thẳng biểu diển bởi con số, điểm và đường thẳng

Con số tại các điểm biểu diển cột chính, con số nằm trên đường thẳng biểu diển cột tương tác