TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy phay kim loại trên thế giới
Máy phay là thiết bị gia công kim loại phổ biến trong ngành cơ khí, với lịch sử bắt đầu từ năm 1668 khi Ferdinan Ferbist, một cha cố người Bỉ, chế tạo chiếc máy phay giản đơn đầu tiên theo lệnh của vua Khang Hy để gia công vành quay bằng đồng cho kính thiên văn Nguyên lý hoạt động của máy phay là đặt vành quay đã đúc lên mặt đá phẳng, sau đó sử dụng dao phay kim loại gắn chặt vào đầu thanh gỗ, kết hợp với trọng lượng để tạo lực đẩy, giúp dao di chuyển trên bề mặt vành quay theo vòng tròn.
Hình 1.1 Máy phay do Ferdinan Ferbist phát minh
Đến nay, hàng triệu máy phay đã được sản xuất với nhiều kiểu dáng khác nhau Anh là một trong những quốc gia công nghiệp tiên phong trong lĩnh vực chế tạo máy công cụ, với hơn 200 hãng sản xuất Mỗi năm, Anh sản xuất khoảng 60.000 sản phẩm, trong đó máy tiện chiếm 38,2%, máy phay chiếm 11,3% và máy mài cũng đóng góp một phần quan trọng.
Máy CNC chiếm khoảng 9,5% thị phần, trong khi một số hãng như Colchester xuất khẩu sản phẩm máy phay sang nhiều quốc gia Các sản phẩm tiêu biểu bao gồm máy phay MF-70, FF 500 CNC và FF 500 MICRO với kích thước bàn máy 310 x 100mm, công suất 400W, và tốc độ quay của trục dao từ 180 đến 2500 v/phút Ngoài ra, các dòng máy như VMC 850L/S, VM1020L/S, VMC 1300S, VMC 500L, và VMC 610L/S có thông số kỹ thuật cơ bản như hành trình bàn theo trục X 610mm và trục Y 460mm.
Máy phay Z có kích thước 460mm, công suất 11 kW và tốc độ trục chính từ 6000 đến 12000 vòng/phút Hãng Axminster sản xuất nhiều loại máy phay như ZX 2M2, ZX 25M2, ZX30M, SIEG X2, SIEG X3, SIEG SX2 và SIEG SX4 Trong khi đó, hãng DUGARD cung cấp các máy phay với mã hiệu PC-460, EAGLE N 210 Y, EAGLE SMV 600 và EAGLE 1000, có công suất 7,5 kW, tốc độ quay 8000 vòng/phút, cùng hành trình bàn máy theo trục X là 1020 mm, trục Y 510 mm và trục Z 510 mm, sử dụng hệ điều hành Siemen.
Hình 1.2.Máy phay FF500 MICRO
Mỹ hiện là quốc gia dẫn đầu thế giới về sản xuất máy công cụ với hơn 1,200 nhà máy, hàng năm sản xuất trên 273,000 máy Sản phẩm máy công cụ của Mỹ được thị trường châu Âu ưa chuộng nhờ tính năng hiện đại và độ bền cao, dẫn đến khoảng 40% sản lượng được xuất khẩu sang khu vực này Nhiều thương hiệu máy công cụ nổi tiếng cũng xuất phát từ Mỹ.
Hãng Kent cung cấp nhiều loại máy phay, bao gồm các mã hiệu như KTM-3, KTM-3VS, KTM-3VKF, KTM-VKF, KTM-4VKF, TW-32QI-ANILAM3300, TW-32MV-FANUC và TW-32TRH Ngoài ra, các máy phay khác như BMT1500S, BMT2000HU, BMT2500UM và BMT7000V có công suất trục chính từ 2 đến 7HP, trong khi máy phay giường BM460T và BM56T có công suất trục chính từ 7 đến 7,5HP.
HP, tốc độ quay của trục chính 60-4500 v/p
Hình 1.5 Máy phay KTM-3VKF
Hình1.6.Máy phay mã hiệuTAC510
Cộng hòa liên bang Đức là một trong những quốc gia hàng đầu trong ngành công nghiệp máy công cụ, với khoảng 433 hãng sản xuất và trung bình xuất xưởng 206 nghìn sản phẩm mỗi năm Các loại máy mài và máy doa chiếm 20,1%, máy tiện CNC 16,2%, máy phay 13,8%, và máy tiện 12,35% Kể từ đầu thế kỷ XIX, nhu cầu về máy móc để cơ giới hóa sản xuất ở Đức ngày càng tăng, yêu cầu ngành chế tạo máy phải cung cấp các loại máy công cụ có năng suất cao và chất lượng tốt Để đáp ứng nhu cầu này, hãng Hermle đã phát triển nhiều loại máy phay như UVF-1000, UVF-1001, UVF-1200H, và UVF-902H, trong khi hãng Optimum cung cấp các sản phẩm như OPTI F100 và BF30 với hành trình bàn theo trục Y: 175mm, X: 280mm, Z: 120mm, tốc độ trục chính từ 30 đến 3000 vòng/phút.
Máy phay được sản xuất bởi hãng Elumatec Gmh bao gồm các mã hiệu như KF178, AS70/03, AF221, AF222, và AF223, với động cơ công suất 850w Hãng Apple Gmh cũng sản xuất nhiều loại máy phay, bao gồm FM 50S DIGI, BSM 150, BFM4PG, UFM100 DIGI, và UFM80DIGI Các máy phay này có thông số kỹ thuật chính như đường kính dao phay mặt dầu 32 mm, đường kính dao phay ngón 100 mm, tốc độ quay trục chính từ 115 đến 1750 vòng/phút, cùng với hành trình bàn theo các trục Y: 1120 mm, X: 1200 mm, và Z: 2060 mm, với công suất động cơ đạt 1,5 kW.
Hình1.7.Máy phay mã hiệu BF-20
Hình1.8.Máy phay mã hiệu UFM 80 DIGI
Trung Quốc hiện đang dẫn đầu trong ngành chế tạo máy ở các nước đang phát triển với hơn 600 xí nghiệp hoạt động, trong đó 40% là xí nghiệp sản xuất máy cắt kim loại Mặc dù ngành chế tạo máy của Trung Quốc phát triển nhanh chóng với tốc độ khoảng 28% mỗi năm, nước này vẫn là nước nhập khẩu máy lớn nhất thế giới từ năm 2002, chiếm gần 20% sản phẩm chế tạo máy toàn cầu, chủ yếu từ Mỹ, Nhật Bản, Tây Đức, Ý, Hàn Quốc và Đài Loan Năm 2010, Chính phủ Trung Quốc đã triển khai kế hoạch phát triển ngành chế tạo máy, tập trung vào việc xây dựng các xí nghiệp lớn với công nghệ hiện đại nhằm tăng cường khả năng cạnh tranh quốc tế và đáp ứng nhu cầu tiêu thụ nội địa Một số hãng chế tạo máy hàng đầu tại Trung Quốc bao gồm Beijing North Hong, ChangChun CNC, China Czechoslovakia, China Qiqihar, Jinan Huili, Qinghai No.1 và Shandong Lunan.
Dalian, Anhui Chizou Household đã xuất khẩu sản phẩm đến nhiều quốc gia, bao gồm Mỹ, Canada, Anh, Pháp, Đức và Tây Ban Nha Các loại máy phay của Dalian như TX6216E, TX6113, TX6216 và máy phay tháp XW6032 với công suất trục chính 4KW, cùng với máy phay X6333A có công suất 3,75 KW, MW5032, XK6325B, PTDM20, M4 Vertical và máy phay giường XL7036, BM360, BM400, BM4 của hãng Centre có công suất từ 3,5-5,5 kW và tốc độ quay từ 30 đến 3500 vòng/phút Anhui Chizou Household cũng sản xuất máy phay vạn năng với các mã hiệu như X6036A, X6036B, X6325Z, X6350C, X5032, X5040, X1545, X6140 có kích thước bàn máy 1600x400mm, tốc độ quay trục dao 30-1500 vòng/phút và công suất động cơ 11KW Các máy phay CNC của hãng bao gồm VMC550, VMC420L, VMC330L, XK7124, XK7124A, XK7125 với thông số kỹ thuật như hành trình bàn máy theo các trục X: 535mm, Y: 320mm, Z: 375mm, tốc độ quay 4000 vòng/phút, công suất động cơ chính 2,2KW và công suất động cơ bơm chất làm mát 370W, sử dụng hệ điều hành GSK Simen802S.
Tình hình sản xuất và sử dụng máy phay ở nhiều quốc gia cho thấy rằng phay là phương pháp gia công phổ biến, dẫn đến sự phát triển đa dạng các loại máy phay để đáp ứng nhu cầu của ngành chế tạo máy toàn cầu Cùng với việc sản xuất máy phay, việc nghiên cứu cải tiến chất lượng máy và tối ưu hóa quy trình sử dụng đã thu hút sự quan tâm từ nhiều công trình nghiên cứu tại Nga và các quốc gia có nền công nghiệp phát triển Các nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào những hướng cải tiến quan trọng.
+ Hướng thứ nhất: Nghiên cứu nâng cao năng suất lao động và chất lƣợng sản phẩm khi sử dụng máy phay
Trong nghiên cứu của V A.N Gnhitkô và V.G Nhetrepaev, các tác giả đã phân tích quá trình hình thành phoi khi phay rãnh chữ T Họ đã phát triển các mô hình toán học để khảo sát cách mà phoi lấp đầy không gian giữa các răng cắt của dao phay.
Sự chuyển dịch của phoi dọc mặt cắt trước của các răng cắt diễn ra dưới tác động của lực quán tính và lực thủy động Điều này dẫn đến sự dịch chuyển của các phoi kim loại theo chiều dọc, ảnh hưởng đến quá trình gia công.
Dưới tác động của lực thủy động học, 12 mạch cắt sẽ được hình thành Quá trình lắp đầy phoi trong không gian của mạch cắt rất quan trọng để xác định lực cần thiết tác dụng lên khối phoi vật liệu vụn được tạo thành.
Nghiên cứu cho thấy chỉ sau 2 đến 5 vòng quay của trục dao, các răng cắt đã bị phoi lấp đầy Khi gia công thép và gang ở chế độ tiêu chuẩn, có từ 30% đến 100% trường hợp không thể tự thoát phoi nhờ lực quán tính, do đó cần thêm lực tác dụng để quá trình thoát phoi diễn ra thuận lợi Ngoài ra, trong quá trình gia công, phoi thép nhanh chóng lấp đầy rãnh cắt chỉ sau 10 đến 30 mm chiều dài mạch cắt.
Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy phay kim loại ở Việt Nam
Ngành cơ khí chế tạo tại Việt Nam đã được chú trọng đầu tư từ thập kỷ 70, với sự ra đời của nhiều nhà máy lớn như nhà máy Công cụ số 1, Cơ khí Hà Nội và Cơ khí Cẩm Phả Theo thống kê, cả nước hiện có khoảng 53.000 cơ sở cơ khí, thu hút khoảng 500.000 công nhân tham gia sản xuất, chiếm 12% lực lượng lao động công nghiệp Ngành này đóng góp đáng kể vào quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.
Máy phay là thiết bị quan trọng trong ngành chế tạo máy, được nghiên cứu và phát triển từ thập kỷ 70 của thế kỷ XX Một số mẫu máy phay vạn năng như P623, P613 đã được chế tạo, nhưng do chất lượng không cao và độ bền kém, chúng chưa được sử dụng rộng rãi Để đáp ứng nhu cầu sản xuất, Việt Nam đã nhập khẩu nhiều loại máy phay từ các nước xã hội chủ nghĩa trước đây dưới dạng viện trợ không hoàn lại.
Hiện nay, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về chất lượng sản phẩm cơ khí, việc nhập khẩu các máy công cụ hiện đại với mức độ tự động hóa cao là điều cần thiết.
Máy phay là thiết bị quan trọng được nhập khẩu từ nhiều quốc gia khác nhau, bao gồm Đài Loan, Hàn Quốc, Đức và Nhật Bản Các loại máy phay CNC và công nghệ CAD-CAM-CNC chủ yếu đến từ Cộng hòa liên bang Đức và Nhật Bản Một số thương hiệu máy phay được người tiêu dùng Việt Nam ưa chuộng gồm Full Mark, Shanxi, Yuan (Đài Loan), Nam Sun, Samsung (Hàn Quốc), Enshu, Moriseki (Nhật Bản) và Hermle, Apple Gmh (Cộng hòa liên bang Đức).
Năm 2004, công ty Cơ điện tử Bách Khoa đã chế tạo thành công máy phay CNC VMC65, đánh dấu bước tiến đầu tiên trong ngành công nghiệp cơ khí tại Việt Nam Máy có hành trình bàn theo trục X 650mm, trục Y 400mm, trục Z 480mm, tốc độ trục chính đạt 10.000 vòng/phút, công suất động cơ 7,5 kW và sử dụng bộ điều khiển Mitsu M64.
Công ty chế tạo máy Golsun đã phát triển dòng máy phay CNC với các mã hiệu GSVM-6540, GSVM-6540A và GSVM-8050 Những máy này có hành trình bàn máy lần lượt theo trục X là 800mm, trục Y là 500mm và trục Z là 550mm Động cơ của máy có công suất 11kW, cho phép đạt tốc độ trục chính cao, đáp ứng nhu cầu sản xuất hiện đại.
8000 v/phút, hệ điều hành Fanuc
Trong lĩnh vực nghiên cứu về máy công cụ chúng ta đã có một số thành
16 tựu về nghiên cứu cơ bản và ứng dụng
Nghiên cứu về tác động giữa công cụ và đối tượng gia công được thể hiện qua công trình của Bành Tiến Long, Trần Thế Lục và Tràn Sĩ Túy trong "Nguyên lý gia công vật liệu" Các tác giả đã trình bày những cơ sở lý luận khoa học vững chắc về gia công kim loại bằng cắt gọt, cùng với các phương pháp gia công mới, góp phần nâng cao hiệu quả trong ngành chế tạo.
Trong nghiên cứu của tác giả Phạm Văn Khiêm, đã phân tích ảnh hưởng của các yếu tố chế độ cắt đến độ nhám bề mặt và sai số gia công khi phay chi tiết máy từ thép C45 trên máy phay FA3AU Nghiên cứu đã xác định mối quan hệ giữa các thông số chế độ cắt như vận tốc cắt, lượng chạy dao và chiều sâu phay với độ nhám bề mặt và độ chính xác kích thước gia công Kết quả cho thấy chế độ cắt hợp lý trên máy phay FA3AU đảm bảo chất lượng bề mặt và độ chính xác cao, với sai số gia công đạt 0,194 mm và độ nhám bề mặt R a = 1,415 µm.
Trong nghiên cứu của Đỗ Thị Làn [7], tác giả đã tập trung vào việc nâng cao độ chính xác của biên dạng bề mặt trụ trong quá trình phay trên trung tâm gia công.
Máy VMC-85S đã được nghiên cứu để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác trong gia công, từ đó đề xuất các biện pháp công nghệ nhằm nâng cao độ chính xác biên dạng bề mặt trụ khi phay Việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM và CNC trong thiết kế gia công cơ khí chính xác là một trong những giải pháp hiệu quả để cải thiện chất lượng sản phẩm.
Trong nghiên cứu của Đặng Nguyệt Minh, tác giả đã tìm hiểu chế độ cắt tối ưu khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu trên gang cầu với bôi trơn tối thiểu Nghiên cứu dựa trên lý thuyết về phay, bao gồm các yếu tố như lực cắt, nhiệt cắt, mòn dao và lý thuyết về bôi trơn làm nguội tối thiểu Tác giả đã xác lập mối quan hệ giữa độ mòn dao, độ nhám bề mặt và tuổi thọ của dao với thời gian cắt khi thay đổi áp suất trong quá trình gia công bôi trơn tối thiểu.
Trong nghiên cứu của Ngô Đức Hạnh, tác giả đã phân tích đặc tính rung động tự kích thích và tác động của bước tiến dao đến sự gia tăng rung động trong quá trình cắt kim loại, sử dụng công nghệ máy tính Nghiên cứu đã xác định các đại lượng đặc trưng của rung động tự kích thích và mối quan hệ với bước tiến dao Kết quả nghiên cứu không chỉ bổ sung lý thuyết về rung động trong kỹ thuật mà còn cung cấp cơ sở cho việc phát triển các giải pháp kỹ thuật nhằm giảm thiểu tác động của rung động tự kích thích, đảm bảo an toàn cho hệ thống gia công và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Trong nghiên cứu của Đỗ Như Hoàng, tác giả đã phân tích ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tối thiểu đến mòn dao và độ nhám bề mặt khi phay phẳng thép 65T đã tôi Nghiên cứu tập trung vào cơ chế mòn dao và các yếu tố ảnh hưởng dưới điều kiện cắt khô so với bôi trơn làm nguội tối thiểu Kết quả nghiên cứu cung cấp cái nhìn sâu sắc về hiệu quả của phương pháp bôi trơn trong gia công kim loại.
Dung dịch làm nguội có ảnh hưởng lớn đến độ nhám bề mặt của chi tiết khi phay phẳng thép đã tôi bằng dao phay mặt đầu Việc áp dụng công nghệ bôi trơn tối thiểu giúp cải thiện chất lượng bề mặt, giảm ma sát và tăng tuổi thọ của dụng cụ cắt Nghiên cứu cho thấy rằng lựa chọn dung dịch làm nguội phù hợp không chỉ nâng cao hiệu suất gia công mà còn đảm bảo độ chính xác và tính đồng nhất của sản phẩm.
Trong nghiên cứu của Bùi Đức Hùng, tác giả đã phân tích ảnh hưởng của chế độ cắt và góc nghiêng bề mặt gia công đến tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN khi gia công khuôn thép R12 MOV qua tôi Nghiên cứu đã xác định mối quan hệ giữa chế độ cắt, góc nghiêng của phôi và tuổi bền của dao phay, cho thấy rằng khi cắt thép hợp kim C12MOV đạt độ cứng 40-45HRC, các yếu tố như tốc độ cắt, góc nghiêng phôi θ, chiều sâu cắt t=0,5mm và lượng chạy dao s=0,2mm/răng đều có ảnh hưởng đáng kể đến tuổi bền của dao.
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI GIỚI HẠN, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Xác định các thông số công nghệ tối ưu khi gia công rãnh trên máy phay TUM20VS nhằm giảm thiểu chi phí công suất cắt, đồng thời đảm bảo năng suất và chất lượng gia công Mục tiêu là sử dụng hiệu quả máy phay trong quá trình phay rãnh.
2.2 Đối tƣợng, phạm vi và giới hạn nghiên cứu Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố như , lƣợng ăn dao, tốc độ cắt, chiều sâu cắt Đến công suất cắt khi phay rãnh thép C45 bằng dao phay ngón trên máy phay TUM20VS
Nghiên cứu lý thuyết nhằm tổng hợp cơ sở khoa học cho quá trình gia công cắt gọt kim loại, đặc biệt là gia công chi tiết trên máy phay Mục tiêu là xây dựng cơ sở lý luận về ảnh hưởng của các yếu tố nghiên cứu đến công suất cắt khi phay rãnh của chi tiết Nội dung nghiên cứu lý thuyết cần giải quyết các vấn đề liên quan đến các yếu tố tác động trong quá trình gia công.
-Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy phay
-Các yếu tố ảnh hưởng đến công suất khi gia công trên máy phay
-Xác định mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng tới công suất khi gia công trên máy phay
Nghiên cứu thực nghiệm nhằm kiểm nghiệm các kết quả lý thuyết và xác định công suất cắt khi phay chi tiết bằng dao phay ngón Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở để lựa chọn thông số hợp lý và xác định thông số kỹ thuật tối ưu cho máy phay TUM20VS.
Nội dụng nghiên cứu thực nghiệm bao gồm các vấn đề sau:
- Xác định công suất cắt với các chế độ cắt khác nhau ứng với loại kim loại là thép C45
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết nhằm xây dựng cơ sở lý luận của khóa luận
Phương pháp kế thừa là một cách tiếp cận quan trọng, cho phép tổng quan nghiên cứu và thu thập các kết quả nghiên cứu liên quan đến đề tài ở cả Việt Nam và trên thế giới.
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Đề tài sử dụng phương pháp qui hoạch thực nghiệm
2.5 Nội dung và phương pháp luận của phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Tiến hành thí nghiệm thăm dò giúp xác định quy luật phân bố của đại lượng nghiên cứu, từ đó xây dựng phân bố thực nghiệm để khái quát hóa thành phân bố lý thuyết Việc phát hiện quy luật phân bố khách quan dựa trên tài liệu thu thập yêu cầu sắp xếp các trị số quan sát theo một trật tự nhất định và thống kê các phần tử trong những khoảng xác định Để lập phân bố thực nghiệm, cần chia tổ ghép nhóm các trị số theo công thức kinh nghiệm của Brooks và Carruther: a=5.lgn và k= (m x max - min).
Trong đó: a- Số tổ đƣợc chia; k- Cự ly tổ;
22 xmax, xmin- Trị số thu thập lớn nhất, bé nhất của đại lƣợng nghiên cứu
Xác định các đặc trƣng của phân bố thực nghiệm:
Sai số trung bình mẫu:
Sai số trung bình mẫu:
Sai tiêu chuẩn: trường hợp mẫu lớn (n>30):
Phương sai mẫu là bình phương sai tiêu chuẩn: S 2
Phạm vi biến động: R= xmax-xmin (2.7) Độ lệch: S k = 3 n
Nếu Sk=0, thì phân bố là đối xứng;
Sk>0 thì đỉnh đường cong lệch trái so với số trung bình;
Sk0 thì đỉnh đường cong nhọn so với phân bố chuẩn
Ex χ α 2 (k) thì luật phân bố của đại lƣợng nghiên cứu là phân bố chuẩn χα 2
(k) đƣợc xác định bằng cách tra bảng phụ lục 5[7], với k=n-1 là bậc tự do và mức ý nghĩa α=0,05
Việc xác định số lần lặp cho các thí nghiệm là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của luật phân bố chuẩn Số lần lặp cần đủ lớn nhưng cũng phải tối thiểu để giảm khối lượng thực nghiệm Để tính số lần lặp cho mỗi thí nghiệm, ta dựa vào kết quả của thí nghiệm thăm dò và áp dụng công thức: m = Y Δ% / (τ S).
Trong đó: m- Số lần lặp; τ- Tiêu chuẩn Student tra bảng với mức ý nghĩa φ=0,05;
Y- Giá trị trung bình của đại lƣợng nghiên cứu
2.5.2 Thực nghiệm đơn yếu tố
Thực nghiệm đơn yếu tố có nhiệm vụ xác định các thông số ảnh hưởng đến các chỉ tiêu đánh giá, từ đó làm rõ mức độ và quy luật tác động của chúng Quy trình thực hiện thực nghiệm đơn yếu tố bao gồm các bước cụ thể để đảm bảo kết quả chính xác và hiệu quả.
1 Thực hiện thí nghiệm với từng thông số thay đổi với số mức không nhỏ hơn 4, khoảng thay đổi lớn hơn 2 lần sai số bình phương trung bình của phép đo giá trị thông số đó Số thí nghiệm lặp lại m=3
2 Sau khi thí nghiệm xong, tiến hành xác định độ tin cậy về ảnh hưởng của mỗi yếu tố tới năng suất và công suất Đánh giá tính thuần nhất của phương sai trong quá trình thí nghiệm, để chứng tỏ ảnh hưởng khác đối với thông số cần xét là không có hoặc không đáng kể
Thuật toán phân tích phương sai để xác định độ tin cậy và tính thuần nhất nhƣ sau: a Đánh giá tính đồng nhất của phương sai
Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai theo tiêu chuẩn Kohren
Trong đó: s 2 max - Phương sai lớn nhất trong N thí nghiệm
Trong đó: m u - Số lần lặp lại ở mỗi điểm thí nghiệm y ui - Giá trị của thông số tại điểm u y ui - Giá trị trung bình của thông số ra tại điểm u
1 i ui u m y y 1 u=1, 2, 3,…N (2.14) Ứng với N điểm thí nghiệm trong kế hoạch thực nghiệm ta có N phương sai S u 2 Trong đó luôn có giá trị S max 2
G tt- Chuẩn Kohren được tính toán dựa trên thực nghiệm, với bậc tự do ở tử số là γ = m - 1 và ở mẫu số là K = N.(m - 1) Trong đó, m đại diện cho số lần lặp lại trong thí nghiệm, với phương sai cực đại được xác định là m = mu.
Giá trị thống kê chuẩn Kohren đƣợc tính sẵn theo mức ý nghĩa , hoặc tự doγ và ký hiệu G b tra bảng phụ lục
Nếu G tt F b, các thông số đầu vào có ảnh hưởng đáng kể đến kết quả Do đó, cần xác định mô hình thực nghiệm đơn yếu tố để thực hiện các phân tích và dự báo cần thiết.
Nhờ sự hỗ trợ của máy tính và dữ liệu thu thập, chúng ta có thể xây dựng phương trình tương quan giữa hai chỉ tiêu đầu ra và các yếu tố đầu vào thông qua mô hình hồi quy Đồng thời, việc tạo đồ thị sẽ giúp minh họa rõ ràng ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đến các thông số đầu ra.
Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết tập trung vào việc tổng hợp cơ sở khoa học của quá trình gia công cắt gọt kim loại, đặc biệt là gia công chi tiết trên máy phay Mục tiêu là xây dựng cơ sở lý luận về ảnh hưởng của các yếu tố nghiên cứu đến công suất cắt khi phay rãnh của chi tiết Nội dung nghiên cứu cần giải quyết các vấn đề liên quan đến quy trình và yếu tố ảnh hưởng trong gia công.
-Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy phay
-Các yếu tố ảnh hưởng đến công suất khi gia công trên máy phay
-Xác định mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng tới công suất khi gia công trên máy phay
Nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện nhằm kiểm nghiệm các kết quả lý thuyết và xác định công suất cắt khi phay chi tiết bằng dao phay ngón Các kết quả này sẽ là cơ sở để lựa chọn thông số hợp lý và xác định thông số kỹ thuật tối ưu cho máy phay TUM20VS.
Nội dụng nghiên cứu thực nghiệm bao gồm các vấn đề sau:
- Xác định công suất cắt với các chế độ cắt khác nhau ứng với loại kim loại là thép C45.
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết nhằm xây dựng cơ sở lý luận của khóa luận
Phương pháp kế thừa được áp dụng thông qua việc tổng quan nghiên cứu, nhằm thu thập và tìm hiểu những kết quả nghiên cứu về lĩnh vực đề tài cả ở Việt Nam và trên thế giới.
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Đề tài sử dụng phương pháp qui hoạch thực nghiệm.
Nội dung và phương pháp luận của phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 21 1 Thí nghiệm thăm dò
Tiến hành thí nghiệm thăm dò là bước đầu tiên để xác định quy luật phân bố của đại lượng cần nghiên cứu, từ đó xây dựng phân bố thực nghiệm nhằm khái quát hóa thành các phân bố lý thuyết Để phát hiện quy luật phân bố khách quan, cần sắp xếp các trị số quan sát được theo một trật tự nhất định và thống kê các phần tử trong các khoảng xác định Việc lập phân bố thực nghiệm yêu cầu chia tổ ghép nhóm các trị số theo công thức kinh nghiệm của Brooks và Carruther: a=5.lgn và k= (m x max - min).
Trong đó: a- Số tổ đƣợc chia; k- Cự ly tổ;
22 xmax, xmin- Trị số thu thập lớn nhất, bé nhất của đại lƣợng nghiên cứu
Xác định các đặc trƣng của phân bố thực nghiệm:
Sai số trung bình mẫu:
Sai số trung bình mẫu:
Sai tiêu chuẩn: trường hợp mẫu lớn (n>30):
Phương sai mẫu là bình phương sai tiêu chuẩn: S 2
Phạm vi biến động: R= xmax-xmin (2.7) Độ lệch: S k = 3 n
Nếu Sk=0, thì phân bố là đối xứng;
Sk>0 thì đỉnh đường cong lệch trái so với số trung bình;
Sk0 thì đỉnh đường cong nhọn so với phân bố chuẩn
Ex χ α 2 (k) thì luật phân bố của đại lƣợng nghiên cứu là phân bố chuẩn χα 2
(k) đƣợc xác định bằng cách tra bảng phụ lục 5[7], với k=n-1 là bậc tự do và mức ý nghĩa α=0,05
Việc xác định số lần lặp cho các thí nghiệm là rất quan trọng, cần đủ lớn để đảm bảo độ chính xác của luật phân bố chuẩn, nhưng cũng phải tối thiểu để giảm khối lượng thực nghiệm Số lần lặp cho mỗi thí nghiệm được tính dựa trên kết quả của thí nghiệm thăm dò và theo công thức: m = Y Δ% / (τ S).
Trong đó: m- Số lần lặp; τ- Tiêu chuẩn Student tra bảng với mức ý nghĩa φ=0,05;
Y- Giá trị trung bình của đại lƣợng nghiên cứu
2.5.2 Thực nghiệm đơn yếu tố
Nhiệm vụ chính của thực nghiệm đơn yếu tố là xác định các thông số ảnh hưởng đến các chỉ tiêu đánh giá, từ đó nhận diện thông số nào thực sự có tác động Quá trình này bao gồm việc xác định mức độ và quy luật ảnh hưởng của các thông số đối với chỉ tiêu quan tâm Thực nghiệm đơn yếu tố được thực hiện qua các bước cụ thể.
1 Thực hiện thí nghiệm với từng thông số thay đổi với số mức không nhỏ hơn 4, khoảng thay đổi lớn hơn 2 lần sai số bình phương trung bình của phép đo giá trị thông số đó Số thí nghiệm lặp lại m=3
2 Sau khi thí nghiệm xong, tiến hành xác định độ tin cậy về ảnh hưởng của mỗi yếu tố tới năng suất và công suất Đánh giá tính thuần nhất của phương sai trong quá trình thí nghiệm, để chứng tỏ ảnh hưởng khác đối với thông số cần xét là không có hoặc không đáng kể
Thuật toán phân tích phương sai để xác định độ tin cậy và tính thuần nhất nhƣ sau: a Đánh giá tính đồng nhất của phương sai
Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai theo tiêu chuẩn Kohren
Trong đó: s 2 max - Phương sai lớn nhất trong N thí nghiệm
Trong đó: m u - Số lần lặp lại ở mỗi điểm thí nghiệm y ui - Giá trị của thông số tại điểm u y ui - Giá trị trung bình của thông số ra tại điểm u
1 i ui u m y y 1 u=1, 2, 3,…N (2.14) Ứng với N điểm thí nghiệm trong kế hoạch thực nghiệm ta có N phương sai S u 2 Trong đó luôn có giá trị S max 2
G tt- Chuẩn Kohren được tính toán dựa trên phương pháp thực nghiệm, với bậc tự do trong tử số là γ = m - 1 và trong mẫu số là K = N.(m - 1) Trong đó, m đại diện cho số lần lặp lại trong thí nghiệm, với phương sai cực đại được xác định là m = mu.
Giá trị thống kê chuẩn Kohren đƣợc tính sẵn theo mức ý nghĩa , hoặc tự doγ và ký hiệu G b tra bảng phụ lục
Nếu G tt