Tên đề tài luận án tiến sĩ: Nghiên cứu xác định một số thông số của quá trình gia công khi mài vô tâm thép 20X thấm các bon nhằm cải thiện độ không tròn và độ nhám bề mặt.

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí

Mã số: 62.52.01.03

Khóa đào tạo: 2012 - 2016

Họ và tên NCS: Đỗ Đức Trung

Họ và tên người hướng dẫn khoa học:

            1. PGS. TS. Phan Bùi Khôi;

            2. TS. Ngô Cường.

Đơn vị đào tạo: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp

Cơ sở đào tạo: Đại học Thái Nguyên.

NHỮNG KẾT QUẢ MỚI CỦA LUẬN ÁN

Luận án đã có những đóng góp mới sau:

1. Xây dựng thuật toán và chương trình mô phỏng dự đoán độ không tròn của bề mặt chi tiết với nhiều thông số đầu vào là các thông số có giá trị độc lập.

Ứng dụng chương trình mô phỏng đã giải quyết được:

- Dự đoán được khoảng giá trị của các thông số (góc cao tâm của chi tiết, lượng chạy dao hướng kính, vận tốc đá dẫn) đảm bảo chi tiết gia công có độ không tròn nhỏ và tương đối ổn định trong từng điều kiện cụ thể, góp phần làm giảm thời gian điều chỉnh máy – thời gian gia công thử và nâng cao chất lượng sản phẩm.

- Bỏ qua được giai đoạn thí nghiệm leo dốc cho hàm mục tiêu độ không tròn trong chuỗi các thí nghiệm khi thực hiện thí nghiệm tối ưu hóa theo phương pháp bề mặt chỉ tiêu.

2. Xây dựng phương pháp và qui trình nghiên cứu thực nghiệm không những áp dụng khi gia công tinh thép 20X thấm các bon mà còn có thể áp dụng khi nghiên cứu gia công những loại vật liệu khác trong những điều kiện gia công cụ thể.

3. Xây dựng hàm hồi qui thể hiện mối quan hệ giữa một số thông số (góc cao tâm của chi tiết, lượng chạy dao dọc khi sửa đá mài, lượng chạy dao hướng kính và vận tốc đá dẫn) với độ không tròn và độ nhám của bề mặt chi tiết khi gia công tinh thép 20X thấm các bon bằng phương pháp mài vô tâm chạy dao hướng kính. Từ đó tìm ra được những bộ giá trị của các thông số (góc cao tâm của chi tiết, lượng chạy dao dọc khi sửa đá mài, lượng chạy dao hướng kính, vận tốc đá dẫn) đảm bảo các yêu cầu cụ thể về độ không tròn và độ nhám của bề mặt chi tiết.

4. Chỉ ra một số thông số của quá trình gia công cần điều chỉnh để giảm độ không tròn và độ nhám của bề mặt chi tiết.

5. Giải quyết trọn vẹn một số bài toán tối ưu bằng hai thuật toán là Giảm gradient tổng quát và Thuật giải di truyền (từ việc thí nghiệm lấy số liệu; xác định các bộ thông số tối ưu bằng các thuật toán; thí nghiệm kiểm chứng kết quả tối ưu).

 6. Tìm ra hai bộ giá trị tối ưu của các thông số (góc cao tâm của chi tiết, lượng chạy dao dọc khi sửa đá mài, lượng chạy dao hướng kính và vận tốc đá dẫn) trong mỗi trường hợp sau đây:

- Đảm bảo khi gia công bề mặt chi tiết có độ không tròn giảm được 2 cấp so với khi gia công theo chế độ công nghệ chọn trong các bảng tra.

- Đảm bảo khi gia công bề mặt chi tiết có độ nhám giảm được 1 cấp so với khi gia công theo chế độ công nghệ chọn trong các bảng tra.

- Đảm bảo khi gia công bề mặt chi tiết có độ không tròn giảm được 1 cấp, độ nhám giảm được 1 cấp so với khi gia công theo chế độ công nghệ chọn trong các bảng tra.

CÁC ỨNG DỤNG, KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TIỄN VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU

* Các ứng dụng và khả năng ứng dụng thực tiễn:

- Chương trình mô phỏng có khả năng ứng dụng để dự đoán qui luật ảnh hưởng của các thông số (góc cao tâm của chi tiết, lượng chạy dao hướng kính và vận tốc đá dẫn) đến độ không tròn của bề mặt chi tiết;  dự đoán được khoảng giá trị của các thông số đó đảm bảo bề mặt chi tiết gia công có độ không tròn nhỏ.

 - Những kết quả của luận án có khả năng áp dụng khi gia công tinh thép 20X thấm các bon bằng phương pháp mài vô tâm chạy dao hướng kính. Ngoài ra còn có thể dùng để tham khảo khi mài vô tâm các loại vật liệu có thành phần hóa học lớp bề mặt gần giống như thành phần hóa học của vật liệu lớp bề mặt thép 20X thấm các bon.

- Các phương pháp, qui trình nghiên cứu thực nghiệm, công cụ và các thuật toán được sử dụng trong luận án có thể áp dụng khi nghiên cứu trong những điều kiện khác nhau.

 * Vấn đề bỏ ngỏ cần tiếp tục nghiên cứu:

- Nghiên cứu mô phỏng quá trình mài vô tâm chạy dao hướng kính khi xét đến nhiều thông số đầu vào hơn nữa.

-  Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ khác (công nghệ trơn nguội, loại đá mài, nhóm vật liệu gia công,…) đến độ nhám, độ không tròn, độ trụ… của bề mặt chi tiết gia công.

INFORMATION OF DOCTORAL DISSERTATION

Dissertation title: Study on Identifying the Machining Parameters in Centerless Grinding of the 20X-Carbon Infiltrated Steel to Reduce its Roundness Error and Surface Roughness

Major in: Mechanical Engineering

No.: 62.52.01.03

Training course: 2012 - 2016

Ph.D candidate: Do Duc Trung

Scientific supervisors:

            1. Assoc. Prof., Dr. Phan Bui Khoi;

            2. Dr.  Ngo Cuong.

Training agency: Thai Nguyen University of Technology

Training base: Thai Nguyen University

NEW RESULTS OF THE THESIS

The thesis has got some following new contributions:

1. Creating an algorithm and a program of simulating and predicting the roundness error of the workpiece surface with a large number of input parameters with independent value.

Application of the program of simulating has solved:

- Predicting the range of parameters' value (the center height angle of workpiece, infeed rate, velocity of regulating wheel) which ensures the processing workpiece to have small rate of roundness error and be quite stable in certain conditions, to contribute to reduce the time of adjustment as well as the time of trial of machining and to improve the quality of the products.

- Skipping the steepest ascent stage of design experiments for the objective function of roundness error in the experiment string when performing some optimization experiments using the response surface method.

2. Creating a method and experimental research process which is applied not only to 20X-carbon infiltrated steel machining but also to research on other material's processing in certain conditions of machining.

3. Creating regression functions which shows the relationship between some parameters (the center height angle of workpiece, longitudinal dressing feed rate, infeed rate and the velocity of regulating wheel) and the roundness error and the surface roughness of the workpiece surface when machining 20X-carbon infiltrated steel using the method of infeed centerless grinding. Then finding out the other values of the parameters (the center height angle of workpiece, longitudinal dressing feed rate, infeed rate and the velocity of regulating wheel) as well as meeting the particular demand for roundness error and the roughness of the workpiece surface.

4. Indicating some parameters of machining process which need adjusting so as to reduce the roundness error and the roughness of workpiece surface.

5. Comprehensively solving some optimization problems using two algorithms: the Generalized Reduced Gradient and Genetic Algorithms (performing experiments to get data; identifying the optimization parameters with algorithms; performing experiments to check the optimal results).

 6. Finding out the two optimization value of parameters (the center height angle of workpiece, longitudinal dressing feed rate, infeed rate and the velocity of regulating wheel) in each of the following circumstances:

- Ensuring that when machining, the roundness error of workpiece surface decreases by two levels comparing to the machining using technology selection in the lookup table.

- Ensuring that when machining, the roughness of workpiece surface decreases by one level comparing to the machining using technology selection in the lookup table.

- Ensuring that when machining, the roundness error and roughness of workpiece surface decreases by one level comparing to the machining using technology selection in the lookup table.

APPLICATIONS, POSSIBILITIES OF PRACTICAL APPLICATION AND SOME PROBLEMS NEEDING FUTHER STUDY

* Applications and possibilities of practical application:

- The program of simulating has got the application capacity for predicting the rules of impact of parameters (the center height angle, infeed rate, velocity of regulating wheel) on the roundness error of workpiece surface; predicting the range of value of those parameters ensuring the surface of processed workpiece to have small rate of roundness error.

 - Results of the thesis may be applied to machining 20X-carbon infiltrated steel using the infeed centerless finding method. In addition, those results can be used for reference when grinding materials that have chemical composition of the surface which is nearly the same as that of 20X-carbon infiltrated steel.

- The methods and the experimental research process as well as tools and algorithms used in the thesis can be applied when performing research in different conditions.

 * Some problems need futher study:

- Performing the research of simulating the infeed centerless grinding process in case of there are many more input parameters.

-  Performing the research of influence of some other technological parameters (cooling and lubrication, type of grinding wheel, group of machining materials,...) on roughness, roundness error, level of cylindrical... of the machined piece part's surface.