Chuyende2 CSLT lienquan detai NC

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 1.2 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.