Nghiên cứu tối ưu hóa độ nhám bề mặt phi cầu Al khi tiện kim cương đơn điểm sử dụng mô hình thiết kế thực nghiệm Box-Behnken và thuật toán PSO

Journal of Military Science and Technology - Tập 105 - Trang 147-154 - 2025
Dao Van Duong1, Hung Nguyen Kim Hung2, Ngo Van Tuan2, Vu Thi Khanh Van3, Bien Duong Xuan Bien2
1Ho Chi Minh City University of Industry and Trade
2Le Quy Don Technical University
3Viet Tri University of Industry

Tóm tắt

 Bài báo trình bày kết quả tối ưu hóa chất lượng bề mặt phi cầu Al khi tiện kim cương một điểm (SPDT) trên cơ sở phương pháp thực nghiệm Box-Berken Design (BBD). Bộ dữ liệu thực nghiệm gồm 15 thí nghiệm được thiết lập từ mô hình BBK cùng với đó là sự hỗ trợ của module ANOVA trong phần mềm chuyên dụng DESIGN EXPERT. Hàm mục tiêu độ nhám được thiết lập, một phương trình hồi quy đa biến bậc hai xác định độ nhám của bề mặt phi cầu được hình thành trên dữ liệu thu được sau khi tiến hành đầy đủ các thí nghiệm. Hàm mục tiêu hình thành trên cơ sở mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt phi cầu với các thông số cắt: tốc độ trục chính (n-vòng/phút); tốc độ chạy dao (F-mm/phút); chiều sâu cắt (ap-mm). Kết quả mô hình hóa với độ tin cậy cho thấy sự phù hợp cao các dữ liệu của mô hình và giá trị thực nghiệm. Thông qua việc sử dụng thuật toán tối ưu bầy đàn (PSO), giá trị tối ưu độ nhám bề mặt đạt được là 0,8 nm, đạt được với điều kiện gia công  vòng/phút, mm/phút và µm. Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chất lượng bề mặt quang học trong gia công siêu chính xác và tạo nền tảng tin cậy trong xây dựng mô hình thực nghiệm để tối ưu, đánh giá chính xác quá trình gia công.

Từ khóa

#SPDT; Aspheric surface; Surface roughness; Box-Behnken; PSO.

Tài liệu tham khảo

[1]. S. Zhang et al., “Single-element laser beam shaper for uniform flat-top profiles,” Opt. Express, Vol. 11, No. 16, pp. 1942-1948, (2003).

[2]. Y. Kawamura et al., “A simple optical device for generating square flat-top intensity irradiation from a Gaussian laser beam,” Precision Engineering, Vol. 48, No. 1, pp. 44-46, (1983).

[3]. Y. Dai et al., “Forced-based deviation tool induced form error identification in single-point diamond turning of optical spherical surfaces,” Precision Engineering, Vol. 72, pp. 83-94, (2021).

[4]. C.L. He et al., “Origins for the size effect of surface roughness in diamond turning,” Machine Tools & Manufacture, Vol. 106, pp. 22-42, (2016).

[5]. G. M. Tambwe et al., “Optimization of Surface Roughness of Aluminium RSA 443 in Diamond Tool Turning,” Manufacturing and Materials Processing, Vol. 8, No. 2, pp. 61-83, (2024).

[6]. F. Yaping et al., “Research of ultra precision machining technology,” Mechanics and Material, Vol. 687-691, pp. 476-479, (2014).

[7]. M. Tauhiduzzaman et al., “Form error in diamond turning,” Precision Engineering, Vol. 42, pp. 22-36, (2015).

[8]. H. Gong et al., “Tool path generation of ultra-precision diamond turning: A state-of-the-art review,” Nanotechnology and Precision Engineering, Vol. 2, pp. 118-24, (2019).

[9]. M. Tunesi et al., “Effect of resultant force direction in single point diamond turning of (111) CaF2,” Manufacturing Science and Technology, Vol. 55, pp. 411-419, (2024).

[10]. M. N. A. Wahabi et al., “A Comprehensive Review of Swarm Optimization Algorithms,” PLOS ONE, Vol. 10, No. 5, (2015), DOI: 10.1371/journal.pone.0122827.

[11]. A. Tharwat et al., “A conceptual and practical comparison of PSO-style optimization algorithms,” Expert Systems with Applications, Vol. 167, (2021), https://doi.org/10.1016/j.eswa.2020.114430.

[12]. Montgomery DC “Design and Analysis of Experiments Eighth Edition,” Technometrics, Vol. 48, No.1, (2006), doi: 10.1198/tech.2006.s372.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Military Science and Technology

Tập 105

147-154

Thông tin tác giả