Báo cáo khoa học: “Phân tích động lực học quá trình gia công, ứng dụng nâng cao chất lượng và hiệu quả trong gia công, chế tạo”

Sáng ngày 30/6/2022, tại Viện Công nghệ HaUI, phòng Cơ khí – Tự động hóa tổ chức Seminar báo cáo khoa học với chủ đề: “Phân tích động lực học quá trình gia công, ứng dụng nâng cao chất lượng và hiệu quả trong gia công, chế tạo” dưới sự trình bày của PGS. TS. Nguyễn Như Tùng. Tham dự buổi báo cáo có PGS. TS. Phạm Đức Cường – Viện trưởng, cùng các thầy cô trong Viện tham dự.

Trong quá trình gia công, lực cắt là yếu tố quan trọng để dự đoán và đánh giá các đặc trưng khác của quá trình gia công (công suất cắt, rung động). Lực cắt có thể xác định bằng 2 phương pháp (phương pháp mô hình hóa vật lý và phương pháp mô hình hóa thực nghiệm). Hệ số lực cản cắt trong quá trình phay được xác định bẳng 2 phương pháp là tính truyền từ cắt đơn giản và xác định trực tiếp. Với phương pháp trực tiếp có 2 mô hình thường được áp dụng: Mô hình hàm số mũ và mô hình tuyến tính của lực cắt trung bình. Trong mô hình tyến tính, các thông số khi chọn thường được đơn giản hoá nên trong quá trình tính toán đã bỏ qua một số ảnh hưởng của những thông số đó.

Căn cứ vào tính cấp thiết của nội dung nghiên cứu, chuyên đề khoa học “Phân tích động lực học quá trình gia công, ứng dụng nâng cao chất lượng và hiệu quả trong gia công, chế tạo” được thực hiện nhằm các mục tiêu:

- Xây dựng thành công mô hình toán học của lực cắt, hệ số lực cản cắt đơn vị trong một số quá trình phay bằng máy phay CNC.

- Nghiên cứu thực nghiệm và xây dựng hệ thống dữ liệu về hệ số lực cản cắt đơn vị trong một số quá trình phay.

- Xây dựng chương trình dự đoán lực cắt trong một số quá trình phay.

Hình 1: PGS. TS. Nguyễn Như Tùng báo cáo tại buổi Seminar

Để thực hiện các mục tiêu trọng điểm nêu trên, nhóm nghiên cứu đã triển khai xây dựng các nội dung nghiên cứu bao gồm: Nghiên cứu tổng quan về lực cắt, hệ số lực cản cắt trong một số quá trình phay; Nghiên cứu xây dựng mô hình lực cắt, công thức xác định lực cản cắt đơn vị trong quá trình phay sử dụng dao phay ngón; Nghiên cứu xây dựng mô hình lực cắt, công thức xác định lực cản cắt đơn vị trong quá trình phay sử dụng dao phay gắn mảnh cắt; Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng dữ liệu hệ số lực cản cắt trong một số quá trình phay; Nghiên cứu xây dựng chương trình dự đoán lực cắt trong một số quá trình phay.

Tại mỗi nội dung nghiên cứu nhóm đều sử dụng các phương pháp nghiên cứu khác nhau, từ phương pháp nghiên cứu lý thuyết, phân tích, tổng hợp đến sử dụng các phần mềm thiết kế, các hàm lượng giác và toán học để biểu diễn quá trình gia công. Bước đầu đã thu được các kết quả như mong đợi, một số kết quả điển hình của nghiên cứu:

- Kết quả xây dựng mô hình lực cắt và mô hình toán học xác định hệ số lực cản cắt đơn vị.

- Kết quả nghiên cứu thực nghiệm.

Hình 2: Trang thiết bị máy móc phục vụ thử nghiệm

Qua các kết quả nghiên cứu lý thuyết cũng như thực nghiệm để kiểm chứng có thể thấy lực cắt vi phân có thể mô hình hoá thành ba thành phần là lực cắt tiếp tuyến, lực cắt xuyên tâm và lực cắt dọc trục. Trên các phương khác nhau có thể biểu diễn là hàm tuyến tính đối với lượng tiến dao răng trong các quá trình phay khác nhau, khi tăng giá trị của lượng tiến dao thì giá trị tuyết đối của lực cắt trung bình trên các hướng khác nhau đều tăng. Từ dữ liệu nghiên cứu thực nghiệm, giá trị lực cắt trung bình trên các phương khác nhau có thể biểu diễn dưới dạng một hàm tuyến tính đối với lượng tiến dao răng. Các hàm tuyến tính được xây dựng từ dữ liệu thực nghiệm có hệ số xác định rất cao (Từ 92 % đến 99.9 %).

Từ dữ liệu thực nghiệm của lực cắt, tất cả 6 hệ số lực cắt đơn vị đã được tính toán, xác định đối với từng cặp dụng cụ cắt-phôi cho các quá trình phay khác nhau. Các mô hình lực cắt được đề xuất đã được ứng dụng để dự đoán lực cắt trong các quá trình phay. Các mô hình lực cắt này đã được kiểm tra thành công thông qua việc so sánh lực cắt dự đoán và lực cắt đo được từ thực nghiệm. Từ các hàm toán học để dự đoán lực cắt, 5 chương trình dự đoán lực cắt được viết bằng phần mềm Matlab đã được xây dựng thành công cho 5 quá trình phay khác nhau. Mô hình lực cắt được đề xuất, các giá trị của bộ hệ số lực cắt đơn vị cho từng cặp dụng cụ - vật liệu phôi trong nghiên cứu này có thể ứng dụng để dự đoán lực cắt tức thời trong các quá trình phay.