Nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi phay mặt phẳng bằng dao phay đĩa trên máy phay TUM20VS

Từ những phân tích nêu trên, được sự đồng ý của Khoa sau Đại học trường Đại học Lâm nghiệp, tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài:"Nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng đến chi phí

CAO THẾ BÌNH

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY MẶT PHẲNG BẰNG DAO PHAY ĐĨA TRÊN MÁY PHAY TUM20VS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, 2012

CAO THẾ BÌNH

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY MẶT PHẲNG BẰNG DAO PHAY ĐĨA TRÊN MÁY PHAY TUM20VS

Chuyên ngành:Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp

Mã số: 60 52 14

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS TRỊNH HỮU TRỌNG

HÀ NỘI, 2012

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được bản luận văn này, trong suốt thời gian vừa qua ngoài sự cố gắng, nỗ lực của bản thân tôi đã nhận được nhiều sự quan tâm giúp đỡ, chỉ dẫn của nhiều tập thể và cá nhân Nhân dịp này cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới:

Thầy giáo hướng dẫn khoa học TS Trịnh Hữu Trọng đã dành nhiều thời gian chỉ bảo tận tình và cung cấp nhiều tài liệu có giá trị

Tập thể cán bộ, giáo viên Khoa Sau đại học, Trung tâm thí nghiệm,thực hành Khoa Cơ điện và Công trình trường Đại học Lâm nghiệp, Trường cao đẳng nghề LILMMA Ninh Bình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện đề tài

Xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc vì những giúp đỡ quý báu đó

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những kết quả trong luận văn này được tính toán chính xác, trung thực và chưa có tác giả nào công bố Những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều được chỉ dẫn nguồn gốc

Hà Nội, tháng 05 năm 2012

Tác giả

Cao Thế Bình

MỤC LỤC

Lời cảm ơn i

Mục lục ii

Danh mục hình iv

Danh mục bảng v

Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt vi

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy phay kim loại ở trên thế giới 3

1.2 Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy phay kim loại ở trong nước 13

Chương 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG, PHƯƠNGPHÁPNGHIÊN CỨU 21

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 21

2.2 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 21

2.3 Nội dung nghiên cứu 22

2.3.1 Nghiên cứu lý thuyết 22

2.3.2 Nghiên cứu thực nghiệm 22

2.4 Phương pháp nghiên cứu 23

2.5 Nội dung của phương pháp qui hoạch thực nghiệm 24

2.5.1 Thí nghiệm thăm dò 24

2.5.2 Thực nghiệm đơn yếu tố 26

2.5.3 Thực nghiệm đa yếu tố 30

2.5.4 Xác định các giá trị hợp lý 39

Chương 3: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 42

3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động máy phay vạn năng TUM20VS 42

3.1.1 Cấu tạo 42

3.1.2 Nguyên lý hoạt động 44

3.2 Lực cắt và công suất cắt khi phay mặt phẳng bằng dao phay đĩa 44

3.2.1 Cấu tạo của dao phay đĩa 44

3.2.2 Lực cắt và công suất cắt khi phay 47

3.3 Những nhân tố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng khi phay 51

3.4 Những nhân tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt khi phay 52

3.4.1 Độ nhám bề mặt gia công 52

3.4.2 Các chỉ tiêu đánh giá độ nhám bề mặt gia công 54

3.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công 55

Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 60

4.1 Chuẩn bị thí nghiệm 60

4.1.1 Chọn mục tiêu nghiên cứu 60

4.1.2 Chọn tham số điều khiển 60

4.1.3 Chuẩn bị thí nghiệm 60

4.2 Kết quả thí nghiệm thăm dò 60

4.3 Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố 63

4.3.1 Ảnh hưởng của các yếu tố đến chi phí năng lượng riêng 63

4.3.2 Ảnh hưởng của các yếu tố đến độ nhám bề mặt gia công 65

4.4 Kết quả nghiên cứu đa yếu tố 68

4.4.1 Chọn vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các thông số đầu vào 68

4.4.2 Thành lập ma trận thí nghiệm 68

4.4.3 Xác định mô hình toán và thực hiện các phép tính kiểm tra 69

4.5 Các trị số công nghệ hợp lý khi phay mặt phẳng bằng dao phay đĩa trên máy phay đa năng TUM20VS 71

KẾT LUẬN - KHUYẾN NGHỊ 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

2.2 Ma trận thí nghiệm kế hoạch trung tâm hợp thành với hai

yếu tố ảnh hưởng

32

4.6 Ma trận thí nghiệm kế hoạch trung tâm hợp thành 66 4.7 Tổng hợp các giá trị xử lý được của hàm Nr 68 4.8 Tổng hợp các giá trị xử lý được của hàm Ra 69

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

f Tiết diện cắt ngang do một răng dao thực hiện tại

thời điểm tính toán

mm2

A Hệ số tính đến điều kiện cắt và phụ thuộc vào tính

chất của vật liệu gia công

n Số mũ đặc trưng cho ảnh hưởng của a đến lực p

η Hiệu suất của máy

Kn Hệ số quá tải tức thời cho phép

W Chi phí năng lượng để làm ra khối lượng sản phẩm

M

kWh

M Khối lượng sản phẩm mà thiết bị làm ra m3

Nd Công suất của động cơ cần thiết để cho máy phay

hoạt động trong thời gian T làm ra một khối lượng

sản phẩm

kW

T Thời gian máy phay tạo ra khối lượng sản phẩm M H

Ra Sai lệch profin trung bình cộng bằng giá trị trung

bình cộng của các chiều cao h tính từ đường trung

bình trong phạm vi chiều dài chuẩn 1

mm, μm

Rz Chiều cao nhấp nhô của profin theo mười điểm mm

sm Bước trung bình các nhấp nhô của profin mm

S Bước trung bình nhấp nhô của profm theo đỉnh mm

Rmax Chiều cao lớn nhất các nhấp nhô của profin mm

∆% Sai số tương đối

Y Giá trị trung bình của đại lượng nghiên cứu

Gtt Tính đồng nhất theo tiêu chuẩn Kohren

S2max Phương sai lớn nhất trong N thí nghiệm

F Giá trị tính toán theo tiêu chuẩn Fisher

ĐẶT VẤN ĐỀ

Cơ khí là một trong những ngành công nghiệp nền tảng, có vai trò quan trọng trong việc pháttriển kinh tế, củng cố an ninh, quốc phòng của đất nước Tập trung phát triển một số chuyên ngành, sản phẩm cơ khí trọng điểm nhằm khai thác, phát huy tốt nhất tiềm năng (tài nguyên, nguồn nhân lực) để đáp ứng các yêu cầu cơ bản của công cuộc phát triển đất nước là những hướng đi đúng đắn đẫ được nêu ra trong chiến lược triển ngành cơ khí

Gia công kim loại bằng cắt gọt là một phương pháp gia công rất phổ biến trong ngành cơ khí chế tạo máy Quá trình cắt kim loại là quá trình con người sử dụng dụng cụ cắt để hớt bỏ lớp kim loại thừa khỏi chi tiết, nhằm đạt được những yêu cầu cho trước về hình dáng, kích thước, vị trí tương quan giữa các bề mặt và chất lượng bề mặt của chi tiết gia công

Phương pháp gia công bằng cắt gọt chiếm 30% khối lượng công việc gia công cơ khí và trong tương lai có thể nhiều hơn Trong đó phay là phương pháp gia công cắt gọt kim loại tương đối phổ biến

Trên thế giới, ở các nước phát triển phương pháp gia công bằng cắt gọt

có vai trò quan trọng trong công việc gia công cơ khí Ngày nay, do Khoa học - Công nghệ phát triển các thiết bị gia công cắt gọt thường làm việc với sự trợ giúp của người máy (Robot) và một hệ thống điều khiển chung Hệ thống điều khiển có nhiệm vụ đảm bảo cho người máy và máy cắt làm việc theo một chương trình và một chế độ cắt hợp lý đã được xác định trước

Ở nước ta năm 2002,Thủ tướng chính phủ đã phê duyệt Chiến lược phát triển ngành cơ khí Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn tới 2020 Trong đó có chiến lược phát triển máy công cụ như: Ưu tiên phát triển ngành chế tạo máy công cụ nhằm đáp ứng nhu cầu của các ngành công nghiệp, nghiên cứu thiết kế, chế tạo các mẫu máy hiện đại (ứng dụng công nghệ PLC, CNC) và các thiết bị gia công đặc biệt Mặc dù,ngành gia công kim loại bằng cắt gọt là một trong

những ngành rất quan trọng không thể thiếu, nhưng do nhiều nguyên nhân khác nhau,trong nhiều năm qua máy công cụ do Việt Nam sản xuất vẫn còn khiêm tốn cả về số lượng cũng như về chủng loại Hiện nay,chúng ta mới sản xuất được một số loại máy phay như: còn lại là nhập khẩu máy phaytừ nước ngoài với số lượng lớn và nhiều chủng loại khác nhau

Vì vậy, nhiều vấn đề từ thực tiễn sản xuất trong nước đặt ra: phải nghiên cứu sử dụng hợp lý các loại máy công cụ nhập nội trong điều kiện qui mô sản xuất vừa và nhỏ ở nước ta sao cho chúng đạt được năng suất, chất lượng cao và giá thành sản phẩm gia công thấp nhất

Trong gia công sản phẩm kim loại trên máy phay, một số thông số kỹ thuật của dao cắt như góc nghiêng chính, góc nghiêng phụ và các chế độ gia công như tốc độ cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt, chế độ bôi trơn ảnh hưởng rất lớn đến năng suất, chất lượng và giá thành sản phẩm

Từ những phân tích nêu trên, được sự đồng ý của Khoa sau Đại học

trường Đại học Lâm nghiệp, tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài:"Nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi phay mặt phẳng bằng dao phay đĩa trên máy phay đa năng TUM20VS"

Hình 1.1 Máy phay do Ferdinan Ferbist phát minh

Cho đến nay, hàng triệu máy phay với nhiều kiểu dáng khác nhau đã được chế tạo và đưa vào sản xuất.Trong số các nước đi tiên phong trong lĩnh vực chế tạo máy công cụ nói chung và máy phay nói riêng phải kể đến các

nước có nền công nghiệp phát triển như Mỹ,Cộng hòa liên bang Đức,Nhật bản,Thụy Sỹ, Italy

Mỹ là nước có nhiều nhà máy sản xuất máy công cụ nhất thế giới với trên 1200đơn vị,hàng năm, sản xuất được trên 273 nghìn máy công cụ Máy công cụ do Mỹ sản xuất được các nước châu Âu ưa chuộng vì nó hiện đại và bền cho nên khoảng 40% sản phẩm máy của Mỹ được xuất khẩu sang châu Âu.Nhiều hãng sản xuất máy công cụ nổi tiếng thế giới như Gridley, Kliben, Kent với các loại sản phẩm khác nhau,hãng Kent cho ra đời các loại máy phay mã hiệu: KTM-3, KTM-3VS, KTM-3VKF (hình 1.2), KTM-VKF,

TW-32TRH.Các loại máy phay khác như: BMT1500S (hình 1.3), BMT2000HU, BMT 2500UM, BMT7000V có công suất trục chính từ 2-7HP, máy phay giường BM460T, BM56T có công suất trục chính 7 - 7,5 HP, tốc độ quay của trục chính 60-4500 v/p

Hình 1.2 Máy phay KTM-3VKF

Hình1.3.Máy phay mã hiệuTAC510

Cộng hòa liên bang Đức là một trong những nước công nghiệp phát triển đi đầu trong xuất khẩu máy công cụ Nước Đức có khoảng 433 hãng sản xuất máy,trung bình xuất xưởng khoảng 206 nghìn sản phẩm trong một năm bao gồm máy mài,máy doa chiếm 20,1%,máy tiện CNC chiếm 16,2%,máy phay chiếm 13,8%, máy tiện chiếm 12,35% Ngay từ những năm đầu của thế

kỷ XIX, sản xuất công nghiệp ở Cộng hòa liên bang Đức phát triển nhu cầu máy móc để cơ giới hóa các quá trình sản xuất rất lớn đòi hỏi ngành chế tạo máy phải có các loại máy công cụ có năng suất cao, chất lượng tốt.Để dáp ứng yêu cầu này hãng Hermle đã cho ra đời các loại máy phay với mã hiệu như: UVF-1000,UVF-1001, UVF-1200H,UVF-802, UVF-902H,UVF-902, UVF-1001CNC,U-740, hãng Optimum có các sản phẩm máy phay với các mã hiệu: OPTI F100, OPTI F100TC, BF30, BF30 VARIO,BF46, BF20 (hình 1.4)

có các đặc tính kỹ thuật cơ bản hành trình bàn theo trục Y:175mm, theo trục X:280mm, theo trục Z:120mm,tốc độ trục chính từ 30÷3000 v/p, công suất động cơ:850w,hãng Elumatec Gmh sản xuất các loại máy phay với mã hiệu: KF178, AS70/03,AF221, AF 222,AF 223,hãng Apple Gmh sản xuất các loại máy phay với mã hiệu: FM 50S DIGI,BSM 150,BFM4PG, UFM100 DIGI, UFM80DIGI (hình 1.5) có các thông số kỹ thuật chính như đường kính dao phay mặt dầu 32 mm, đường kính dao phay ngón 100mm,tốc độ quay trục chính 115÷1750 v/p,hành trình bàn theo trục Y:1120mm, hành trình bàn theo trục X:1200mm, hành trình bàn theo trục Z:2060 mm, công suất động cơ:1,5

kw

Hình1.4.Máy phay mã hiệu BF-20

Hình1.5.Máy phay mã hiệu UFM 80 DIGI

Nhật Bản, nước công nghiệp phát triển đứng thứ hai thế giới sau Mỹ về sản xuất máy công cụ với hơn 270 hãng sản xuất cho ra đời khoảng 257 nghìn máy công cụ trong một năm Một số hãng sản xuất máy công cụ có sản phẩm máy phay xuất khẩu đến nhiều nước trên thế giới nhưZhizuokavới sản phẩm

là máy phay mã hiệu NHQ-G, SV-50D, VHR-SD, AN-SRN ,Takeda Kikai với sản phẩm máy phay mã hiệu TK-VS2N, TKUS2N, HDS430N, BXR1000BCD.Hãng Okuma là một trong những hãng sản xuất máy công cụ lớn ở Nhật Bản cho ra đời máy phay với mã hiệu: MX-55VB,MX-55VR,MX-40HA, MX-500H, MU-500, MX-60HB, M-4VA, STM-2V(hình 1.6) có các thông số kỹ thuật cơ bản hành trình theo trục X:710mm, theo trục Y:300mm, theo trục Z:410mm, tốc độ trục chính 60÷1800 v/p,công suất động cơ chính 3,7Kw

Hình 1.6 Máy phay mã hiệu STM-2V

Từ những phân tích ở trên,cho thấy rằng:Gia công các chi tiết máy bằng phương pháp phay là phương pháp gia công thông dụng cho nên đã có nhiều loại máy phay khác nhau được chế tạo và đưa vào sản xuất,đáp ứng nhu cầu của ngành chế tạo máy ở các nước khác nhau trên thế giới.Cùng với việc chế tạo máy phay thì nghiên cứu hoàn thiện,nâng cao chất lượng máy và quá trình sử dụng máy đã được quan tâm trong nhiều công trình nghiên cứu ở Nga và những nước có nền công nghiệp phát triển Các nghiên cứu tập trung vào các hướng chủ yếu sau:

+Nghiên cứu nâng cao năng suất khi sử dụng máy phay được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu

Trong công trình [16], các tác giả V.A.N Gnhitkô và V.G Nhetrepaev

đã khảo sát quá trình hình thành phoi khi phay rãnh chữ T và xây dựng được các mô hình toán học để khảo sát quá trình phoi lấp đầy không gian giữa các răng cắt của dao phay;

Sự chuyển dịch phoi dọc mặt cắt trước của các răng cắt dưới tác dụng của lực quán tính và lực thủy động Sự dịch chuyển của các phoi kim loại dọc mạch cắt dưới tác dụng lực thủy động học; Quá trình lắp đầy phoi trong không gian của mạch cắt; Xác định lực cần thiết tác dụng lên khối phoi vật liệu vụn được tạo thành trong không gian của mạch cắt

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng chỉ sau 2 đến 5 vòng quay của trục dao không gian giữa các răng cắt đã được phoi lấp đầy Kết quả khảo nghiệm cho phép khẳng định rằng: Khi gia công thép và gang ở chế độ tiêu chuẩn có

từ 30 ÷ 100% trường hợp không có khả năng tự thoát phoi được nhờ lực quán tính mà muốn quá trình thoát phoi được thuận lợi cần thiết phải có thêm lực tác dụng Trong quá trình gia công, phoi thép cũng nhanh chóng được lấp đầy rãnh cắt; chỉ sau 10 ÷ 30 mm chiều dài mạch cắt

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng: Sự tách phoi ra khỏi không gian giữa 2 răng cắt (hầu răng) và phoi cắt ra khỏi không gian của mạch cắt cho phép tăng năng suất lên 2 lần mà vẫn đảm bảo được độ nhám theo tiêu chuẩn

Nhờ sử dụng nhưng pháp chủ động đẩy phoi ra khỏi không gian giữa các răng cắt và trong mạch cắt dòng nước làm mát có áp lực mà tuổi bền của dao tăng lên nhiều lần so với trường hợp làm mát dao cắt khi gia công mà không đẩy phoi…

Trong công trình [19], tác giả Lobanov.A.A đã nghiên cứu quá trình phay thép tôi có độ cứng lớn hơn 45HRC Trong quá trình nghiên cứu tác giả

đã khảo sát nhiệt ở vùng cắt gọt, xác định nhiệt độ; kiểm tra cấu tạo tinh thể

và độ cứng của phoi thép và đưa ra phương pháp chọn chế độ cắt gọt, khi phay thep qua tôi cứng; Xác định yêu cầu kỹ thuật của máy phay sử dụng để phay các hợp kim cứng Sử dụng phương pháp phay kim loại ở trạng thái tôi cứng mà đề tài đề xuất góp phần nâng cao năng suất, giảm độ nhám, giảm chi phí gia công của các chi tiết máy

Trong một vài năm gần đây,việc sử dụng các chi tiết máy làm bằng vật liệu khó gia công từ hợp chất của những chất không gỉ, chịu được axít, chịu nhiệt…được quan tâm ở nhiều nước trên thế giới.Trong số các hợp chất được

sử dụng rộng rãi có hợp chất của titan với tính ưu việt nổi trội so với hợp chất của các kim loại như sắt,niken, manhê, nhôm và các kim loại khác.Tuy nhiên, khi gia công các chi tiết làm bằng hợp chất của titan gặp một số khó khăn do tính chất cơ lý của nó gây nên như làm mòn dụng cụ, giảm năng suất và chất lượng bề mặt gia công Tác giả, đã nghiên cứu nâng cao năng suất phay các chi tiết làm bằng hợp kim của titan nhờ áp dụng phương pháp cắt tốc độ cao.Trong công trình [22], tác giả Kirukhin D.E đã xây dựng được mô hình toán thể hiện được sự ảnh hưởng của các thông số cắt đến mòn dụng cụ trong

đó có mòn đặc trưng cho phương pháp phay hợp kim titan tốc độ cao Từ những kết quả nghiên cứu thu được tác giả đã khuyến cáo áp dụng phương pháp phay độ cao tốc để tăng năng suất và chất lượng sản phẩm khi gia công các chi tiết làm từ hợp kim titan trên các máy phay có độ cứng vững cao

Trong công trình [25], tác giả Ruđina I.A đã nghiên cứu nâng cao hiệu quả gia công bề mặt của các chi tiết máy nhờ chọn thông số kỹ thuật của quá

trình cắt hợp lý Đã xây dựng được mô hình toán học để xác định chế độ cắt hợp lý khi phay ở tốc độ cao nhằm mục tiêu nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm

Trong công trình nghiên cứu [28],tác giả Poliakova.E.V đã nghiên cứu khả năng nâng cao năng suất và chất lượng gia công bề mặt của chi tiết máy Trong quá trình nghiên cứu đã xây dựng được mô hình xác định nhiệt độ cắt gọt khi phay chi tiết ở các chế độ cắt khác nhau Xây dựng mô hình toán học xác định độ nhám bề mặt chi tiết phụ thuộc vào chế độ cắt Xác định được chế

độ cắt tối ưu bằng phương pháp qui hoạch thực hiện nghiệm phi tuyến Với hàm mục tiêu là giá thành sản phẩm

+Nghiên cứu nâng cao chất lượng sản phẩm trong quá trình phay các vật liệu khác nhau là vấ đề mang tính thời sự cũng được quan tâm nghiên cứu

Trong công trình [20], tác giả Gilaev.E.V, xây dựng được lý thuyết mới miêu tả quá trình phay thực hiện bởi lưỡi phay cùng lúc thực hiện chuyển động quay và chuyển động dọc trục quay.Trên cơ sở phân tích quan hệ giữa răng cắt và vật liệu trong quá trình gia công đã xây dựng được phương pháp xác định lực cắt khi phay có tính đến dao động dọc trục và độ tù của cạnh cắt.Xác định được chế độ làm việc tối ưu cho thiết bị mới để gia công gót giầy đảm bảo được phay đi lượng dư vật liệu cần thiết và đạt được độ bóng theo yêu cầu

Trong công trình[23],tác giả Kovalevski.A.V,đã nghiên cứu nâng cao năng suất,độ chính xác khi gia công mặt chi tiết định hình làm từ hợp kim chịu nhiệt niken bằng phương pháp phay.Tác giả đã xây dựng được phương pháp xác định các thông số công nghệ cho phép nâng cao độ chính xác gia

công, giảm độ nhám bề mặt chi tiết, nâng cao năng suất và độ cứng vững của dao cắt 2÷2,5 lần khi phay chi tiết làm bằng hợp kim chịu nhiệt niken

Trong công trình [31], tác giả Haxan – Al – Đabac đã nghiên cứu nâng cao chất lượng gia công nhờ chế tạo và sử dụng đầu măng danh khoan phay Bằng lý thuyết đã khảo sát đặc tính đầu măng danh khoan phay và đề xuất cấu tạo của đầu măng danh với mục tiêu nâng cao độ chính xác và chất lượng gia công Tiến hành nghiên cứu trạng thái biến dạng và ảnh hưởng của tốc độ quay đến lực kẹp của đầu măng danh Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng: Khi phay với tốc độ từ 6000 đến 12000 vòng/phút lực ly tâm không ảnh hưởng đến lực kẹp Khi sử dụng đầu măng danh khoan phay độ nhám bề mặt chi tiết

1.2 Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy phay kim loại ở trong nước

Ở nước ta, ngay từ thập kỷ 70, ngành cơ khí chế tạo đã được quan tâm đầu tư,một số nhà máy cơ khí đã được xây dựng như nhà máy Công cụ số 1,

Cơ khí Hà Nội, Cơ khí Cẩm phả, đã chế tạo được máy phay vạn năng P623, P613 Tuy nhiên do nhiều nguyên nhân khác nhau như chất lượng không cao,

độ bền kém cho nên chúng chưa được sử dụng rộng rãi trong sản xuất Để đáp ứng nhu cầu của sản xuất, ngay từ thập kỷ 70 chúng ta đã nhập khẩu nhiều máy phay khác nhau từ các nước xã hội chủ nghĩa trước đây dưới dạng viện trợ không hoàn lại

Hiện nay, trong sản xuất ở nước ta sử dụng các loại máy phay nhập khẩu từ nhiều nước khác nhau trên thế giới Các công ty có qui mô sản xuất tương đối lớn thường nhập máy phay từ các nước phát triển.Máy công cụ của một số hãng của Nhật đã có mặt ở nước ta như Moriseiki có các loại máy phay với mã hiệu NV5000, M-300, M-300L, MV-40A, MV-40B, MV-40E, MV80A,MV45(hình 1.7) có thông sốkỹ thuật cơ bản như:hành trình bàn máy

theo trục X 600 mm, theo trục Y410mm, theo trục Z 510mm; tốc độ trục chính 8000v/p; công suất động cơ chính 5,5 kw.Hãng Okuma có các sản phẩm máy phay mã hiệu MX55VB,MX55VR,MX40HA, MX500H, MU500, MX60HB

Hình 1.7 Máy phay mã hiệu MV-65

Máy phay của hãng Arsenal (Bungari) với các mã hiệu FU 251M, FU 321M, FU 301, FU361, FU 401, FV 251M, FV 321M, FV 301, FV361, FV401 (hình 1.8) có các thông số kỹ thuật: kích thước mặt bàn 400mm x1600mm; hành trình bàn máy theo trục X 1250mm, theo trục Y 360 mm, theo trục Z 480 mm; tốc độ quay của trục chính 45÷2000 v/p; công suất động

cơ trục chính 4kw.Máy có thể thực hiện các nguyên công phay khác nhau bằng các loại dao phay đĩa, dao phay mặt đầu và các loại dao phay khác.Máy

có thể phay mặt phẳng, phay rãnh, phay bánh răng, doa lỗ trên các chi tiết làm

từ gang,thép,kim loại màu và chất dẻo

Hình 1.8.Máy phay mã hiệu FV 401

Trong gần chục năm gần đây, cùng với sự phát triển chung của ngành chế tạo máy trên thế giới,ngành cơ khí chế tạo của nước ta đang chuyển sang một giai đoạn phát triển mới đó là thời đại phát triển của cơ khí chính xác và

tự động hóa sản xuất Để đáp ứng nhu cầu của sản xuất, nước ta đã nhập khẩu các loại máy công cụ điều khiển bằng kỹ thuật số từ nhiều nước khác nhau như Cộng hòa liên bang Đứcvới các hãng máy phay Hermle, Apple Gmh; Nhật với hãng máy phay Enshu, Moriseki;Hàn Quốc với hãng máy Nam sun,Samsung; Đài Loan với các hãng máy Full Mark, Shanxi,Yuan hang; Trung Quốc với các hãng Dennver,Tengzhou

Năm 2004, lần đầu tiên ở Việt nam, công ty Cơ điện tử bách khoa đã chế tạo thành công máy phay CNC với mã hiệu VMC65 (hình 1.9)có các thông số kỹ thuật chính:Hành trình bàn theo trục X 650mm, theo trục Y

400mm, theo trục Z 480 mm;tốc độ trục chính 10000v/p; công suất động cơ 7,5kw;bộ điều khiển Mitsu M64

Mới đây, Công ty này lại chế tạo thành công máy phay CNC cao tốc và chuyển giao sản phẩm này cho Trung tâm Nghiên cứu chuyển giao công nghệ

và phân tích (Sở Khoa học và Công nghệ Hà Nội)

Máy phay CNC cao tốc là máy điều khiển số hiện đại, tốc độ phay của trục chính có thể lên đến 24 nghìn vòng/phút và tốc độ dịch chuyển khoảng 30m/phút Ðể đạt được tốc độ phay và tốc độ chạy dao cao như vậy đòi hỏi máy phải có kết cấu vững chãi và cần kiểm soát tốt các vấn đề điều khiển tự động Trong số hơn 100 công ty sản xuất máy của Ðài Loan (Trung Quốc) cũng chỉ có gần 10% các công ty có đủ năng lực chế tạo chủng loại máy này Sản phẩm của BKMech có cấu hình tương đương với mẫu máy SD543 của hãng Sister (Ðài Loan) Lợi ích của máy phay CNC cao tốc là giảm thời gian gia công, trung bình tiết kiệm khoảng 20 đến 40% so với gia công phay thông thường do tốc độ cắt ngắn hơn Ngoài ra, độ chính xác, chất lượng bề mặt gia công rất cao Thường dùng cho một số sản phẩm phức tạp như các chi tiết có chiều sâu gia công lớn, sản phẩm có thành mỏng, các vật liệu có độ cứng cao.Việc chế tạo thành công máy phay CNC cao tốc sẽ giúp Việt Nam hình thành một nền công nghệ chế tạo cao cấp kèm theo các dịch vụ hoàn chỉnh, làm thay đổi hẳn bộ mặt của ngành công nghiệp cơ khí chế tạo máy trong nước Không những thế, các ngành công nghiệp phụ trợ như: Khuôn mẫu, nhựa, đúc, chế tạo máy cũng dần được nâng cấp về chất lượng nhằm cung cấp các phụ kiện cho ngành công nghiệp chế tạo máy

Hình 1.9 Máy phay BKMECH VMC 65

Mặc dù,vấn đề nghiên cứu cũng đã được nêu trong chiến lược phát triển ngành cơ khí nhưng do nhiều nguyên nhân khác nhau, nghiên cứu chưa thực sự được quan tâm đấu tư đầy đủ cho nên ở nước ta,nghiên cứu về máy phay và quá trình phay kim loại được tiến hành chủ yếu ở một số trung tâm nghiên cứu lớn như Viện Cơ khí trường Đại học Bách khoa, trường Đại học

Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc xác định chế độ làm việc tối ưu cho máy phay ở các điều kiện làm việc khác nhau được thể hiện ở một số công trình sau:

Trong công trình [6], tác giả Đỗ Thị Làn đã nghiên cứu nâng cao độ chính xác biên dạng bề mặt trụ khi phay trên trung tâm gia công VMC-85S;

Đã nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của máy; đề xuất các biện pháp công nghệ nhằm nâng cao độ chính xác biên dạng bề mặt trụ khi phay trên trung tâm gia công đứng VMC-85S; Sử dụng công nghệ CAD/CAM, CNC trong thiết kế gia công cơ khí chính xác

Trong công trình nghiên cứu [8], tác giả Đặng Nguyệt Minh đã nghiên cứu lựa chọn chế độ cắt tối ưu khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu với gang cầu có bôi trơn tối thiểu Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết cơ sở liên quan đến phay cũng bằng dao phay mặt đầu các bít như lực cắt, nhiệt cắt, mòn dao

và lý thuyết về bôi trơn làm nguội tối thiểu khi phay bằng dao phay mặt đầu như tác dụng của dung dịch bôi trơn nguội với các mức áp suất khác nhau trong công nghệ bôi trơn tối thiểu đã xây dựng được 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 gia công có bôi trơn tối thiểu

Trong công trình [9], tác giả Ngô Đức Hạnh đã nghiên cứu đặc tính rung động tự kích thích và ảnh hưởng của bước tiến dao đến sự tăng trưởng của nó trong quá trình cắt kim loại với sự trợ giúp của máy tính Tác giả đã xác định được đại lượng đặc trưng của rung động tự kích thích và nghiên cứu ảnh hưởng của bước tiến dao đến rung động tự kích thích Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần bổ sung cho lý luận về rung động trong kỹ thuật nói chung và lý luận về dao động trong quá trình cắt kim loại nói riêng, làm cơ sở cho việc nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế ảnh hưởng của rung động tự kích thích nhằm đảm bảo an toàn cho hệ thống công nghệ gia công, đảm bảo chất lượng sản phẩm

Trong công trình nghiên cứu [10], tác giả Đỗ Như Hoàng đã nghiên cứu ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tối thiểu tới mòn dao và độ nhám bề mặt chi tiết khi phay phẳng thép 65T đã tôi bằng dao phay mặt đầu các bít Tác giả đã tập trung nghiên cứu các vấn đề chủ yếu như nghiên cứu mòn và

cơ chế mòn dao khi phay phẳng thép đã tôi bằng dao phay mặt đầu các bít dưới các điều kiện cắt khô và bôi trơn làm nguội tối thiểu; Nghiên cứu ảnh

hưởng của dung dịch làm nguội đến độ nhám bề mặt chi tiết khi phay phẳng thép đã tôi bằng dao phay mặt đầu sử dụng công nghệ bôi trơn tối thiểu

Trong công trình nghiên cứu [11], tác giả Bùi Đức Hùng đã nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt, góc nghiêng của bề mặt gia công đến tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN khi gia công khuôn thép R12 MOV qua tôi Trong quá trình nghiên cứu, đã xây dựng được mối quan hệ giữa chế độ cắt và góc nghiêng của phôi đến tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN khi cắt ở toàn bộ biên dạng dao để gia công thép hợp kim C12MOV qua tôi đạt độ cứng 40-45HRC thông qua các chỉ tiêu nhám bề mặt, bằng mô hình toán học về mối quan hệ giữa tốc độ cắt, góc nghiêng phôi θ, chiều sâu cắt t=0,5mm, lượng chạy dao s=0,2mm/răng và tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN qua tôi đạt

độ cứng 40-45HRC

Nhận xét:

Máy phay là một trong những loại máy công cụ được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy cơ khí chế tạo để gia công kim loại bằng cắt gọt Ở trên thế giới nghiên cứu về máy phay và quá trình phay kim loại đã được nghiên cứu tương đối đầy đủ và hệ thống Các nghiên cứu tập trung vào ba hướng để

nâng cao năng suất lao động, giảm giá thành sản phẩm, trên cơ sở đảm bảo chất lượng gia công theo yêu cầu bằng nhiều cách khác nhau như xác định chế độ cắt tối thiểu, sử dụng phương pháp gia công tốc độ cao, sử dụng vật liệu gia công thép qua tôi , nâng cao chất lượng sản phẩm; hoàn thành kết

cấu máy và quá trình cắt gọt kim loại

Trong sản xuất ở nước ta,các loại máy phay nhập khẩu từ nhiều nước khác nhau trên thế giới được sử dụng rộng rãicho nên các nghiên cứu về máy phay và quá trình phay chủ yếu tập trung vào việc xác định chế độ cắt gọt hợp

lý ở các điều kiện cắt gọt khác nhau Đây là hướng nghiên cứu đúng và phù hợp với điều kiện hiện tại góp phần sử dụng hiệu quả các thiết bị nhập nội Tuy nhiên, trong tất cả các nghiên cứu trong và ngoài nước, chưa có công trình nào nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật của máy phay đến chi phí năng lượng riêng, một chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng máy và chi phí năng lượng là một phần chi phí đáng kể trong giá thành gia công một chi tiết máy trên máy phay, tiết kiệm năng lượng cũng là một vấn đề thời sự được quan tâm hiện nay ở nước ta và trên thế giới Chính vì vậy, với những ý

tưởng nêu ở trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:"Nghiên cứu một số

thôngsố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi phay mặt phẳng bằng dao phay đĩa trên máy phay đa năng TUM20VS"

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG,

Mục tiêu cụ thể:

-Xây dựng được mối quan hệ giữa các yếu như góc mài,lượng chạy dao với chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi phay mặt phẳng bằng dao phay đĩa trên máy phay TUM 20VS

- Xác định được giá trị hợp lý của góc mài,lượng chạy daođảm bảo được yêu cầu chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt là nhỏ nhất

2.2 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Do thời gian nghiên cứu có hạn, đề tài giới hạn đối tượng nghiên cứu

và phạm vi nghiên cứu cụ thể sau:

Thiết bị gia công:Thiết bị nghiên cứu được sử dụng là máy phay mã

hiệuTUM 20VS.Đây là máy phay vạn năng sản xuất tại Đài Loan, được dùng

ở các công ty có qui mô sản xuất vừa và nhỏ ở nước ta

Vật liệu chế tạo chi tiết gia công và dao cắt: Đề tài chỉ tập trung nghiên

cứu loại vật liệu dùng phổ biến trong ngành cơ khí đó là thép C8,sản phẩm là

tấm thép.Dao phay được chọn làm bằng thép hợp kim dụng cụ 9XC có độ cứng 62÷64 HRC

Các chỉ tiêu và tham số nghiên cứu:Chỉ tiêu đánh giá chất lượng máy là

chi phí năng lượng riêngvà chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm là độ nhám

bề mặt.Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố như góc mài, lượng chạy dao đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khiphay mặt phẳng, loại thép thông dụng trên máy phay TUM 20VS bằng dao phay đĩa

2.3 Nội dung nghiên cứu

2.3.1 Nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu lý thuyết nhằm tổng hợp được những cơ sở khoa học của quá trình gia công cắt gọt kim loại nói chung và quá trình gia công chi tiết trên máy phay nói riêng, xây dựng được cơ sở lý luận của sự ảnh hưởng của các yếu tố nghiên cứu đến chi phí năng lượng riêng và nhám bề mặt của chi tiết Nội dung nghiên cứu lý thuyết cần giải quyết các vấn đề sau:

- Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy phay

- Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng khi gia công trên máy phay

- Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt của chi tiết khi gia công trên máy phay

- Xác định mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt chi tiết

2.3.2 Nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu thực nghiệm để kiểm nghiệm các kết quả tính theo lý thuyết và xác định chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi phay mặt phẳng Từ các kết quả đó làm cơ sở lựa chọn thông số hợp lý và xác định

thông số hợp lý của máy phay TUM20VS khiphay mặt phẳng bằng sao phay đĩa

Nội dụng nghiên cứu thực nghiệm bao gồm các vấn đề sau:

- Xác định chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt chi tiết cho một

số chế độ cắt khác nhau ứng với vật liệu gia công là thép C8

- Xác định chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt chi tiết ứng với các thông số khác nhau của máy phay TUM20VS khi phay mặt phẳng bằng dao phay đĩa

- Xác định chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi vận hành máy phay TUM20VS với các thông số hợp lý của góc mài, lượng chạy dao

2.4 Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu chủ đạo được sử dụng để giải quyết các nội dung nghiên cứu của đề tài là :

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:Được sử dụng nhằm xây dựng cơ

sở lý luận của đề tài và xây dựng phần tổng quan nghiên cứu của đề tài

- Phương pháp kế thừa: Thông qua tổng quan nghiên cứu, tìm hiểu thu thập được những kết quả nghiên cứu về lĩnh vực quan tâm của đề tài ở trên thế giới và Việt Nam

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:Do các yếu tố chọn để nghiên cứu là nhưng yếu tố điều khiển được cho nên đề tài sử dụng phương pháp qui hoạch thực nghiệm để giải quyết nội dung của đề tài Đây là phương pháp nghiên cứu mới, trong đó công cụ toán học giữ vai trò tích cực Cơ sở toán học, nền tảng của lý thuyết qui hoạch thực nghiệm là toán học thống kê với hai lĩnh vực quan trọng là phân tích phương sai và phân tích hồi qui

2.5 Nội dung của phương pháp qui hoạch thực nghiệm

2.5.1 Thí nghiệm thăm dò

Tiến hành thí nghiệm thăm dò để xác định qui luật phân bố của đại lượng cần nghiên cứu Quy luật phân bố của đại lượng nghiên cứu có thể khái quát hoá thành phân bố lý thuyết gọi là phân bố thực nghiệm Xây dựng các phân bố thực nghiệm để khái quát hoá thành các phân bố lý thuyết là một trong những nhiệm vụ quan trọng

Để có thể phát hiện ra qui luật phân bố khách quan trong tổng thể dựa vào những tài liệu thu thập được ở đại lượng nghiên cứu, trước hết ta cần sắp xếp các trị số quan sát được của đại lượng theo một trật tự nhất định, rồi thống kê các phần tử nằm trong những khoảng xác định Để lập được phân bố thực nghiệm phải tiến hành chia tổ ghép nhóm các trị số thu thập được theo công thức kinh nghiệm của Brooks và Carruther [7]:

Xác định các đặc trưng của phân bố thực nghiệm:

Sai số trung bình mẫu:

Sai số trung bình mẫu:

     

1 i n

2

n

1 x

x x n

1

Sai tiêu chuẩn: trường hợp mẫu lớn (n>30):

2

) (

1 n

n

x f x

n i i

n.S

) x (x

Nếu Sk=0 thì phân bố là đối xứng;

Sk>0 thì đỉnh đường cong lệch trái so với số trung bình;

Sk<0thì đỉnh đường cong lệch phải so với số trung bình

Độ nhọn phân bố:Ex= 3

n.S

) x (x

4

n

1

4 i







(2.9) Nếu: Ex=0 thì đường cong thực nghiệm tiệm cận chuẩn;

Ex>0 thì đỉnh đường cong nhọn so với phân bố chuẩn

Ex<0 thì đỉnh đường cong bẹt hơn so vơi phân bố chuẩn Xác định luật phân bố:

χn2=l 

2 l i

f

) f (f

(2.10) l- Số tổ hợp sau khi đã gộp những tổ hợp có tần số lý luận fi

Nếu χn2 > χα2(k) thì luật phân bố của đại lượng nghiên cứu là phân bố chuẩn χα2(k) được 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

Xác định số lần lặp cho các thí nghiệm: Việc xác định số lần lặp cho các thí nghiệm có ý nghĩa rất quan trọng, nó phải đủ lớn để đảm bảo mức độ chính xác của luật phân bố chuẩn, nhưng lại phải tối thiểu để giảm bớt khối lượng thực nghiệm Số lần lặp cho mỗi thí nghiệm được tính theo kết quả của

thí nghiệm thăm dò và theo công thức:m=

Y.Δ%

.Sτ

2

2 2.

(2.11) Trong đó: m- Số lần lặp;

τ- Tiêu chuẩn Student tra bảng với mức ý nghĩa φ=0,05;

∆%- Sai số tương đối, ≤5%;

Y- Giá trị trung bình của đại lượng nghiên cứu

2.5.2 Thực nghiệm đơn yếu tố

Nhiệm vụ cơ bản của thực nghiệm đơn yếu tố là xác định các thông số ảnh hưởng để xem thông số nào thực sự ảnh hưởng đến các chỉ tiêu đánh giá, xác định mức độ và quy luật ảnh hưởng của chúng đến chỉ tiêu quan tâm Thực nghiệm đơn yếu tố được tiến hành theo các bước sau:

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 chi phí năng lượng riêng 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, [7] như sau:

a Đánh giá tính đồng nhất của phương sai

Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai theo tiêu chuẩn Kohren





 N1 u

2 u

2 max tt

) Y (Y 1 m

y m

1

y u=1, 2, 3,…N (2.14) Ứng với N điểm thí nghiệm trong kế hoạch thực nghiệm ta có N phương sai 2

m: Số lần lặp lại ở thí nghiệm mà ở đó có phương sai cực đại m = mu

Giá trị thống kê chuẩn Kohren được tính sẵn theo mức ý nghĩa , hoặc

tự doγvà ký hiệu G btra bảng [7]

Nếu Gtt<Gb thì giả thiết H0 không mâu thuẫn với số liệu thí nghiệm

b Kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các yếu tố

Phương pháp đánh giá này dùng chuẩn Fisher Thực chất là so sánh phương sai thành phần do thay đổi thông số nào gây nên và phương sai do nhiễu gây ra Nếu tỷ số giữa hai phương sai này lớn hơn giá trị lý thuyết tra bảng của tiêu chuẩn F thì sự khác biệt giữa các giá trị trung bình là đáng kể và

các thông số vào có ảnh hưởng thực sự đến thông số ra, trội hẳn so với ảnh hưởng ngẫu nhiên

Giá trị tính toán của tiêu chuẩn F là tỷ số:

1 n

u Y ) Y ( 1 N

S - Ước lượng phương sai do nhiễu thực nghiệm gây ra





1 n

2 u 2

1 u u

y N

Nếu F > F b thì ảnh hưởng của các thông số vào là đáng kể

c Xác định mô hình thực nghiệm đơn yếu tố để tiến hành các phân tích

và dự báo cần thiết

Nhờ sự trợ giúp của máy tính với số liệu thu thập được, ta có thể lập được phương trình tương quan giữa thông số đầu ra là 2 chỉ tiêu quan tâm và thông số đầu vào là những yếu tố ảnh hưởng ở dạng mô hình hồi quy

d Kiểm tra tính tương thích của mô hình hồi quy

Phép kiểm tra này thực chất là so sánh phương sai tuyển chọn S2 tạo nên do sự chênh lệch giữa các giá trị hàm tính theo mô hình và giá trị thực nghiệm của nó với phương sai 2

Phương sai do nhiễu tạo nên 2

2 u 2

N

1

Phương sai tuyển chọn 2

S được tính theo công thức:

2

S =

2 N

1 u

K N

tt

F = 2

2

S S

(2.21)

Bậc tự do:

γ1=N- K*.γ2= N(mu -1) (2.22)

So sánh Ftt với giá trị lý thuyết tra bảng theo bậc tự do γ1, γ2 nêuF tt<F b

mô hình là tương thích NếuFtt>Fb chứng tỏ sự vượt trội một cách có hệ thống của thống kê tập hợp được ước lượng bởi S2 so với tham số tương ứng được ước lượng bởi 2

e

S Sự khác biệt không còn trong phạm vi sai số ngẫu nhiên nữa, vì thế ngoài sai số theo nhiễu, nguyên nhân khiến sai số thống kê đó vượt trội số hệ thống sai lệch bổ sung do sự sai lệch không tương thích của mô hình so với đối tượng nghiên cứu

Trong trường hợp này để có mô hình tương thích có thể chọn các giải pháp sau:

+ Phức tạp hóa mô hình bằng cách nâng bậc cao hơn

+ Lập lại thực nghiệm với khoảng và mức biến thiên của thông số vào nhỏ hơn

e Xây dựng đồ thị ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đến thông số đầu ra

Dựa vào mô hình thực nghiệm thu được ta có thể xây dựng đồ thị ảnh hưởng của các thông số đầu vào X đến các thông số đầu ra là chi phí năng lượng riêng và năng suất của máy phay

2.5.3 Thực nghiệm đa yếu tố

Để sử dụng phương pháp thực nghiệm đa yếu tố cần có các điều kiện [7] sau:

+ Kết quả thông số ra phải tập trung cao, nghĩa là khi lặp lại nhiều lần cùng một thí nghiệm thì giá trị thu được không sai lệch quá lớn

+ Các yếu tố ảnh hưởng phải điều khiển được và chúng phải độc lập với nhau

+ Mối liên hệ giữa các thông số tối ưu và các yếu tố ảnh hưởng được thể hiện bởi các phương trình và đáp ứng các điều kiện:

- Phải là hàm khả vi

- Chỉ có một cực trị trong khoảng các yếu tố biến thiên

Phương pháp quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố được thực hiện theo các bước sau:

- Chuẩn bị dụng cụ đo, máy móc thiết bị thí nghiệm

- Chọn phương án thích hợp cho thí nghiệm

- Tổ chức thí nghiệm

- Gia công số liệu thí nghiệm

Phân tích và giải thích kết quả nhận được bằng thuật ngữ của các lĩnh vực khoa học tương ứng

a Chọn phương án quy hoạch thực nghiệm và lập ma trận thí nghiệm

Căn cứ vào kết quả thực nghiệm đơn yếu tố Nếu kết quả thực nghiệm đơn yếu tố cho ta quy luật tương quan phi tuyến thì có thể bỏ qua việc tiến hành thực nghiệm bậc 1 và thực nghiệm theo phương án quy hoạch bậc 2

Trong số các kế hoạch thực nghiệm thì kế hoạch trung tâm hợp thành là

kế hoạch xuất hiện sớm nhất, nhưng hiện nay vẫn được ứng dụng rộng dãi trong nghiên cứu