Tối ưu hóa đa mục tiêu quá trình mài thép hợp kim trên máy mài tròn ngoài

Lý do lựa chọn đề tài MỞ ĐẦU Mài là một phương pháp gia công tinh có thể đạt độ chính xác cấp 6 đến 7 và cấp độ nhám bề mặt 8 (R a = 0.63m) đến 10 (R = 0.16m). Do đặc điểm như vậy nên mài thường được chọn làm phương pháp gia công tinh lần cuối cho các chi tiết sau nhiệt luyện và nó quyết định đến chất lượng bề mặt của sản phẩm. a Mài tròn ngoài là phương pháp để gia công tinh các mặt trụ, mặt côn hoặc các mặt định hình. Có hai phương pháp mài tròn ngoài là mài tròn ngoài có tâm và mài tròn ngoài vô tâm, phương pháp tiến dao có thể là tiến dao dọc và tiến dao hướng kính. Mài là phương pháp gia công truyền thống xuất hiện từ khá sớm nhưng những nghiên cứu về mài thì chưa bao giờ dừng lại bởi đặc thù của phương pháp này là quá trình cắt gọt vật liệu phức tạp với sự tham gia của vô số những lưỡi cắt không có hình dạng xác định. Quá trình mài bao gồm các công đoạn cắt, cào xước và cọ sát bằng hạt mài với tốc độ rất cao, phụ thuộc vào mức độ tương tác giữa các hạt mài và phôi dưới điều kiện mài cụ thể. Các hạt mài được phân phối ngẫu nhiên trong đó phần lớn các hạt mài chưa biết hình dạng và hình dạng của nó thay đổi theo thời gian trong quá trình mài. Số lượng hạt mài đi qua khu vực mài trong một đơn vị thời gian là cực kỳ lớn, do đó mài là một quá trình rất phức tạp [42]. Trong những năm gần đây, mài được đánh giá là một quá trình chiến lược và là chìa khóa để đạt được chất lượng bề mặt cho các sản phẩm công nghệ cao. Trong các sản phẩm công nghệ cao đó có sự góp mặt của rất nhiều các chi tiết thép hợp kim được gia công bằng phương pháp mài tròn ngoài. Với yêu cầu cạnh tranh ngày càng cao về chất lượng sản phẩm và giá thành thì việc ứng dụng các thành tựu trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, điều khiển, nhất là trí tuệ nhân tạo để xây dựng mô hình đa mục tiêu với mục đích lựa chọn chế độ cắt tối ưu nhằm thỏa mãn đồng thời về chất lượng sản phẩm và năng suất gia công có một ý nghĩa rất lớn. Ngoài ra việc xây dựng và giải được bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu sẽ đóng góp một phần vào việc điều khiển thích nghi quá trình mài tròn ngoài các loại thép hợp kim, giúp người điều khiển máy có thể linh hoạt trong việc điều chỉnh các thông số chế độ cắt sao cho phù hợp với mỗi giai đoạn của quá trình gia công. Với những lý do như vậy, tác giả đã lựa chọn đề tài “Tối ưu hóa đa mục tiêu quá trình mài thép hợp kim trên máy mài tròn ngoài” làm đề tài Luận án tiến sỹ. Mục đích nghiên cứu Xây dựng bài toán tối ưu đa mục tiêu cho quá trình mài tròn ngoài thép hợp kim với mục đích tìm ra được chế độ cắt tối ưu nhằm đảm bảo cả về năng suất và độ nhám, tiến đến điều khiển thích nghi quá trình mài tròn ngoài. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận án là quá trình mài tròn ngoài thép hợp kim được nhiệt luyện với những độ cứng khác nhau. Phạm vi nghiên cứu: Có rất nhiều thông số ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng khi mài. Trong luận án, tác giả chỉ tập trung nghiên cứu về ảnh hưởng của chế độ cắt và vật liệu gia công đến một số đại lượng trung gian của quá trình mài như lực cắt, rung động và phân tích sự ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt của chi tiết. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu là kết hợp nghiên cứu lý thuyết với thực nghiệm. Những đóng góp mới - Ứng dụng phương pháp Taguchi vào việc xác định mức độ ảnh hưởng của các thông số đến hàm mục tiêu của quá trình mài tròn ngoài. - Xây dựng được các mô hình toán học của lực cắt, rung động và độ nhám bề mặt khi mài tròn ngoài. - Tối ưu hóa đa mục tiêu cho quá trình mài thép hợp kim trên máy mài tròn ngoài ứng dụng giải thuật di truyền. Cấu trúc của luận án Phần mở đầu. Chương 1: Tổng quan về phương pháp mài tròn ngoài và tối ưu hóa khi mài tròn ngoài thép hợp kim Chương 2: Cơ sở lý thuyết về mối quan hệ của một số đại lượng trong quá trình mài tròn ngoài Chương 3: Trang thiết bị, vật liệu thí nghiệm và nghiên cứu thực nghiệm Chương 4: Xây dựng một số mô hình toán học khi mài tròn ngoài thép hợp kim Chương 5: Tối ưu hóa đa mục tiêu quá trình mài tròn ngoài một số loại thép hợp kim. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Đã xây dựng được một số mô hình toán học khi mài thép hợp kim trên máy mài tròn ngoài. Xây dựng và giải thành công bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu cho quá trình mài thép hợp kim trên máy mài tròn ngoài. Ý nghĩa thực tiễn: Việc hoàn thành luận án sẽ là cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu áp dụng vào thực tế sản xuất để điều khiển quá trình mài tròn ngoài nhằm mục đích đạt được chất lượng sản phẩm tốt với mức chi phí sản xuất nhỏ khi mài một số loại thép hợp kim.