Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi gia công trên máy phay CNC

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯƠNG THỊ NGỌC THƯ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo máy Mã ngành : 60.52.04 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2011 2 Công trình ñược hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS. Đinh Minh Diệm Phản biện 1: PGS. TS: Nguyễn Văn Yến Phản biện 2: PGS. TS: Lê Viết Ngưu Luận văn sẽ ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Viện Công nghệ Cơ khí và Tự ñộng hóa, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng vào ngày 29 tháng 08 năm 2011. Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng 3 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Một trong những thành tựu quan trọng nhất của tiến bộ khoa học kỹ thuật là tự ñộng hóa sản xuất. Phương thức cao của tự ñộng hóa sản xuất là sản xuất linh hoạt. Trong dây chuyền sản xuất linh hoạt thì máy ñiều khiển số CNC ñóng một vai trò rất quan trọng. Sử dụng máy công cụ ñiều khiển số CNC cho phép giảm khối lượng gia công chi tiết, nâng cao ñộ chính xác gia công và hiệu quả kinh tế, ñồng thời cũng rút ngắn ñược chu kì sản xuất. Chính vì vậy, hiện nay ở nước ta và nhiều nước trên thế giới ñã và ñang ứng dụng rộng rãi các máy ñiều khiển số vào lĩnh vực cơ khí chế tạo ñể chế tạo các chi tiết cơ khí, ñặc biệt là các chi tiết yêu cầu ñộ chính xác cao và ñảm bảo ñược chất lượng bề mặt. Thực tế cho thấy chất lượng của bề mặt gia công của chi tiết không chỉ phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu, mà còn phụ thuộc vào trạng thái của lớp bề mặt, các chi tiết ñược chế tạo từ một loại vật liệu như nhau nhưng theo các phương pháp công nghệ và chế ñộ cắt khác nhau sẽ có tính chất của lớp bề mặt khác nhau. Và ñộ nhám bề mặt là một trong các chỉ tiêu ñể ñánh giá chất lượng bề mặt ñặc trưng cho tính chất hình học của bề mặt gia công. Tính ñến nay, ảnh hưởng của chế ñộ cắt ñến ñộ nhám bề mặt chi tiết gia công trên các máy vạn năng ñã có nhiều công trình nghiên cứu và ñã ñược ñúc kết thành sách, giáo trình, các sổ tay tra cứu… Nhưng dưới sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật về tự ñộng hóa trong sản xuất, ñể giải quyết vấn ñề về công nghệ, khi gia công trên máy CNC, 4 một trong những yêu cầu quan trọng ñược ñặt ra là chế ñộ cắt cần ñược chú trọng, tính toán và lựa chọn một cách hợp lý khi gia công ñể ñảm bảo tăng năng suất, nâng cao chất lượng bề mặt, ñộ chính xác của chi tiết… Vấn ñề này hiện nay vẫn còn ít công trình nghiên cứu và chưa ñược phổ biến rộng nên việc khảo sát nó là hết sức cần thiết, giúp cho việc sử dụng máy CNC ñạt hiệu quả hơn. Xuất phát từ những nhu cầu như vậy, người nghiên cứu chọn ñề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế ñộ cắt ñến ñộ nhám bề mặt khi gia công trên máy phay CNC”. 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu thực nghiệm xác ñịnh quy luật ảnh hưởng của chế ñộ cắt ñến ñộ nhám bề mặt gia công khi phay tinh trên máy CNC. 3. PHẠM VI VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU + Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu ảnh hưởng ñồng thời của 2 yếu tố (S, t) của chế ñộ cắt ñến ñộ nhám bề mặt khi gia công nhôm 6061 trên máy phay CNC MILL 155 tại Viện công nghệ Cơ khí và Tự ñộng hóa - trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, bằng dao phay ngón thép gió, trong ñiều kiện không có bôi trơn làm nguội. + Nội dung nghiên cứu: - Tìm hiểu về máy phay CNC MILL 155 tại viện CNCK&TĐH. - Nghiên cứu lý thuyết cơ sở cắt gọt kim loại và lý thuyết nhám bề mặt. - Nghiên cứu cơ sở công nghệ gia công trên máy CNC. - Xây dựng phương trình mô tả ảnh hưởng của chế ñộ cắt ñến ñộ nhám bề mặt khi phay. 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5 Đề tài nghiên cứu ñược thực hiện theo phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm. - Nghiên cứu lý thuyết cơ sở cắt gọt kim loại, cơ sở kỹ thuật CNC và lý thuyết nhám bề mặt. - Nghiên cứu ảnh hưởng của chế ñộ cắt ñến ñộ nhám bề mặt khi phay bằng dao phay ngón trên máy phay CNC thông qua ño ñạc và xử lý số liệu thực nghiệm 5. Ý NGHĨA THỰC TIỄN Ứng dụng công nghệ tự ñộng gia công sản phẩm cơ khí ñạt các cấp ñộ bóng theo yêu cầu, góp phần nâng cao chất lượng bề mặt sản phẩm. 6. CẤU TRÚC LUẬN VĂN - Ngoài phần mở ñầu và kết luận, luận văn bao gồm 3 chương : - CHƯƠNG 1: CƠ SỞ CẮT GỌT KIM LOẠI VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG - CHƯƠNG 2: CƠ SỞ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC - CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ẢNH HƯỞNG CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY. 6 CHƯƠNG 1 - CƠ SỞ CẮT GỌT KIM LOẠI VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG 1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT GỌT 1.1.1. Chuyển ñộng cơ bản khi cắt gọt Những chuyển ñộng tương ñối nhằm hình thành bề mặt gia công gọi là chuyển ñộng cắt gọt, bao gồm 2 loại: - Chuyển ñộng chính: n (vg/ph) , v (m/ph) - Các chuyển ñộng phụ: s (mm/vong hoặc mm/răng), t (mm) 1.1.2. Bề mặt ñược hình thành trên chi tiết trong quá trình cắt Bất kỳ phương pháp gia công nào, quá trình hớt bỏ dần lớp lượng dư gia công cơ (quá trình cắt) ñều hình thành trên chi tiết ba bề mặt có ñặc ñiểm khác nhau: Mặt sẽ gia công, mặt ñang gia công, mặt ñã gia công 1.1.3. Dụng cụ cắt gọt 1.1.3.1. Kết cấu của dụng cụ cắt kim loại Mặt ñã gia công Mặt sẽ gia công Mặt ñang gia công n s Phoi t Hình 1.1: Bề mặt ñược hình thành trên chi tiết trong quá trình cắt Hình 1.2. Kết cấu của dao a) b) 7 1.1.3.2. Thông số hình học dao khi thiết kế Để xác ñịnh vị trí các bề mặt và lưỡi cắt của dao, người ta dùng các thông số hình học: góc trước γ, góc sau α, góc sắc β, góc cắt δ, góc trước phụ γ1, góc sau phụ α1, góc nghiêng chính ϕ, góc nghiêng phụ ϕ1 và góc nâng λ (xem hình 1.3) 1.1.4. Sự hình thành phoi và các loại phoi 1.1.4.1. Sự hình thành phoi - Sự tạo thành phoi chỉ phát sinh khi lực P ñủ lớn ñể tạo ra trong lớp cắt một ứng suất vượt quá giới hạn bền của vật liệu gia công. Hình 1.3: Các góc dao biểu diễn trên các mặt tiếp xúc Hình 1.4: Miền tạo phoi 8 1.1.4.2. Các loại phoi Tùy theo vật liệu gia công, thông số hình học của dao và thông số cắt, phoi cắt ra có thể có nhiều dạng khác nhau: Phoi xếp, phoi dây, phoi vụn 1.1.5. Vật liệu chế tạo dao cắt gọt 1.2. CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG 1.2.1. Khái niệm về chất lượng bề mặt gia công Các yếu tố ñặc trưng của chất lượng bề mặt gia công - Trạng thái của lớp bề mặt: - Tính chất cơ lý của lớp bề mặt (ñộ cứng, biến cứng, ứng suất dư, phản ứng hoá học lớp bề mặt…). 1.2.2. Nhám bề mặt 1.2.2.1. Khái niệm Như ta ñã biết, bề mặt chi tiết sau khi gia công không bằng phẳng một cách lí tưởng mà có những nhấp nhô. Tuy vậy, không phải toàn bộ những nhấp nhô trên bề mặt ñều thuộc nhám bề mặt. Nhám bề mặt là tập hợp những nhấp nhô có bước tương ñôi nhỏ và ñược xét trong giới hạn chiều dài chuẩn L (hình 1.5) 1.2.2.2. Chỉ tiêu ñánh giá ñộ nhám bề mặt Độ nhám bề mặt gia công ñược ño bằng sai lệch profin trung bình cộng Ra và chiều cao nhấp nhô Rz của lớp bề mặt. Theo tiêu chuẩn nhà nước thì ñộ nhám bề mặt ñược chia làm 14 cấp ứng với các giá trị Ra và Rz. Độ nhám bề mặt thấp nhất (hay ñộ nhẵn bóng bề mặt cao nhất) ứng với cấp 14. 1.2.2.3. Ảnh hưởng của ñộ nhám ñến khả năng làm việc của chi tiết 9 Hình 1.5: Profin khuếch ñại của bề mặt chi tiết 1) Ảnh hưởng ñến tính chống mài mòn 2) Ảnh hưởng ñến ñộ bền mỏi của chi tiết 3) Ảnh hưởng ñến tính chống ăn mòn hoá học của lớp bề mặt chi tiết 4) Ảnh hưởng ñến ñộ chính xác mối lắp ghép 1.2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng ñến ñộ bóng bề mặt 1) Các yếu tố ảnh hưởng mang tính chất hình học của chế ñộ cắt và dao cắt. 2) Các yếu tố ảnh hưởng phụ thuộc vào biến dạng dẻo của kim loại. a) Sự ảnh hưởng của tốc ñộ cắt. Khi cắt thép cacbon ở tốc ñộ cắt thấp ñộ nhám bề mặt thấp. Khi tăng tốc ñộ cắt lên khoảng 15÷20 m/phút làm tăng ñộ nhám bề mặt gia công do lẹo dao. Khi tốc ñộ cắt trong khoảng 30÷60 m/phút hoặc lớn hơn, lẹo dao không hình thành nhám bề mặt gia công giảm Độ nhấp nhô bề mặt Độ sóng bề mặt Độ nhám bề mặt Mặt phẳng áp Rỗ vật liệu Mặt phẳng cắt 10 b) Ảnh hưởng của lượng chạy dao: Để ñảm bảo ñộ nhẵn bóng bề mặt và năng suất gia công nên chọn giá trị lượng chạy dao S trong khoảng từ 0,05÷0,12 mm/vòng ñối với thép cacbon. c) Ảnh hưởng của chiều sâu cắt: Chiều sâu cắt nhìn chung không có ảnh hưởng ñáng kể ñến ñộ nhám bề mặt. d) Ảnh hưởng của vật liệu gia công: Vật liệu dẻo và dai (thép ít cacbon) dễ biến dạng dẻo sẽ làm cho ñộ nhám bề mặt tăng hơn so với vật liệu cứng và giòn. 3. Ảnh hưởng của rung ñộng của hệ thống công nghệ. 1.2.2.5. Phương pháp ñạt ñộ bóng bề mặt. Có thể chọn phương pháp gia công khác nhau với chế ñộ cắt S, V, t hợp lý ñể tạo ra ñộ bóng bề mặt theo yêu cầu. 1.2.2.6. Phương pháp ñánh giá ñộ nhám bề mặt 1) Phương pháp quang học 2) Phương pháp ño ñộ nhám Ra, Rz, Rmax v.v..bằng máy ño prôfin. 3) Phương pháp so sánh 11 CHƯƠNG 2 - CƠ SỞ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC 2.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KĨ THUẬT CNC 2.2. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC MÁY CÔNG CỤ CNC VÀ TỰ ĐỘNG HÓA CỦA MÁY CNC 2.2.1. Đặc ñiểm của máy công cụ CNC hiện ñại 2.2.1.1. Các máy tiện CNC 2.2.1.2. Các máy phay CNC * Để ñạt ñộ chính xác trong quá trình dịch chuyển, các cơ cấu truyền ñộng thường dùng vít me bi. 2.2.1.3. Thiết bị kẹp chi tiết 2.2.1.4. Thiết bị gá và thay dao Bao gồm revolve (dùng trên máy tiện) và ổ chứa dao (dùng trên máy phay). Trong ổ chứa dao, việc thay ñổi dao diễn ra do một hệ thống cần gạt gọi là cần thay dao thực hiện. 2.2.2. Đặc ñiểm tự ñộng hóa của máy NC – CNC 2.2.2.1. Tính tự ñộng hóa cao 2.2.2.2. Tính linh hoạt 2.2.2.3. Tính tập trung nguyên công cao 2.2.2.4. Tính chính xác ñảm bảo chất lượng cao 2.2.2.5. Hiệu quả kinh tế – kỹ thuật cao 2.3. SO SÁNH MÁY CÔNG CỤ THÔNG THƯỜNG VỚI MÁY CÔNG CỤ CNC 2.3.1. Cấu trúc Máy công cụ CNC ñược thiết kế cơ bản giống như máy công cụ thông thường. Sự khác nhau thật sự là ở chỗ các bộ phận liên quan ñến tiến trình gia công của máy công cụ CNC ñược ñiều khiển bởi máy tính. 12 2.3.2. Chức năng So sánh những chức năng cơ bản giữa máy công cụ thông thường, máy công cụ NC và máy công cụ CNC. 2.3.3. Tính kinh tế 2.4. PHƯƠNG THỨC LẬP TRÌNH VÀ CÁC LỆNH CƠ BẢN CỦA CHƯƠNG TRÌNH NC: 2.4.1. Phương thức lập trình NC 2.4.1.1. Lập trình trực tiếp 2.4.1.2. Lập trình tự ñộng 2.4.2. Các lệnh cơ bản của chương trình 2.5. GIỚI THIỆU MÁY PHAY CNC MILL 155 2.5.1. Kết cấu chung của máy Hinh 2.1: Kết câu chung của máy 13 2.5.2. Các thông số kỹ thuật và khả năng công nghệ 2.5.2.1. Thông số kỹ thuật 2.5.2.2. Khả năng công nghệ của máy: Máy có khả năng thực hiện gia công theo ñường thẳng, cung tròn, theo ba chiều, khoan, doa, cắt ren,… nhờ 3 trục X, Y, Z trong hộp chạy dao ñược ñiều khiển ñộc lập. 2.5.3. Hệ tọa ñộ và các ñiểm chuẩn 2.5.3.1. Hệ toạ ñộ máy (hình 2.2) 1. Sóng trượt bàn máy theo X/Z 9. Bể chứa chất làm mát 2. Vùng làm việc 10. Bơm chất làm mát 3. Đèn làm việc 11. Công tắc nguồn 4. Hệ thống cửa bảo vệ 12. Tủ ñiện 5. Ổ tích dao 13. Phím ñiều khển 6. Nút tắt khẩn cấp 14. Ngăn kéo phím máy tính 7. Khay hệ thống 15. Bệ máy 8. Hệ thống lặp Hình 2.2: Hệ toạ ñộ của máy phay PC MILL155 14 2.5.3.2. Điểm chuẩn của máy 2.5.4. Giới hạn không gian làm việc của máy Theo các phương X/Y/Z=300/200/200 (mm) 2.5.5. Cơ cấu cấp và thay thế dụng cụ cắt gọt 2.5.5.1. Các loại dụng cụ cắt 2.5.5.2. Bộ gá dụng cụ cắt Bộ cán dao của máy có 5 loại khác nhau: collet holder, shell end mill arbor, miller support, tap holder and holder MT2. 2.5.5.3. Hệ thống chứa dao (hình 2.3) 2.5.6. Cơ cấu gá và kẹp phôi (hình 2.4) Hình 2.3 : Trống dao cho 10 dao Hình 2.4: Cơ cấu kẹp 15 CHƯƠNG 3 - NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ẢNH HƯỞNG CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY 3.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUI HOẠCH THỰC NGHIỆM 3.2.1. Khái niệm về qui hoạch thực nghiệm Qui hoạch nghiệm là cách tổ chức sắp xếp và xử lý các thí nghiệm và số liệu thực nghiệm sao cho người nghiên cứu nhanh chóng thu ñược kết quả với ñộ tin cậy ñặt ra, với số lượng thí nghiệm ít nhất trong ñiều kiện cho phép. 3.2.2. Thiết lập mô hình thí nghiệm Trong luận văn, người nghiên cứu chọn mô hình quy hoạch thực nghiệm là mô hình quy hoạch quay Box – Hunter. Trình tự các bước ñể xác lập mô hình thống kê thực nghiệm như sau: 1) Xác ñịnh hàm toán học mô tả mối quan hệ giữa các yếu tố ñầu vào và ñầu ra 2) Xác ñịnh các thông số mô hình theo số liệu thực nghiệm 3) Kiểm tra sự tương thích của mô hình 3.1.3. Quy hoạch quay cấp II (Quy hoạch Box – Hunter) Trình tự xác ñịnh mối quan hệ thực nghiệm giữa các yếu tố theo quy hoạch Box – Hunter như sau:
Xây dựng mô tả toán học - Mô tả toán học của phương án quay cấp II có dạng như sau: Y = b0 + b1.X1 + … + bk.Xk + b12.X1.X2 + … + b11.X12 + +…bkk*Xk2 trong ñó, Xk là các biến mã hóa từ các biến thực xk 16 - Tiến hành các thí nghiệm: Các thí nghiệm ñược bố trí theo ma trận thực nghiệm với số lượng các thí nghiệm phụ thuộc vào k yếu tố ảnh hưởng ñầu vào. Số thí nghiệm cần thực hiện N = 2k + 2.k + n0, trong ñó : 2k : Số thí nghiệm ở nhân 2*k : Số thí nghiệm ở các ñiểm (*) n0 : Số thí nghiệm ở nhân phương án, n0 phụ thuộc vào k. Ứng với k = 2, n0 = 5, N=13 Giá trị các mức của biến thực như sau: ax min 0 ; 1, 2,..., 2 m j j j x x x j k+= = Với, 0 ax min, ,mj j jx x x :giá trị của biến thực xj ở mức cơ bản (ở tâm phương án); mức cao, thấp (ở các ñiểm *, là ñiểm cách tâm thực một khoảng bằng cánh tay ñòn). Dưới ñây là sơ ñồ mô tả phương án cấu trúc có tâm 2 yếu tố (hình 3.1) Khoảng biến thiên của các biến thực: ax min ; 1, 2,..., 2 m j j j x x j kλ −= = Hình 3.1-Sơ ñồ cấu trúc có tâm cấp II, k = 2 17 Mã hóa các biến thực hành các biến không thứ nguyên: ax 0 ax j min 0 min 0 0 0 ; 1, 2,..., m j jm j j j j j j j j x x X x x X j kj x x X λ λ λ − =    −  = =   − =  Bảng 3.1- Ma trận thí nghiệm với k = 2 TT X0 X1 X2 X1 X2 X2 X22 Y 1 + + + + + + Y1 2 + - + - + + Y2 3 + + - - + + Y3 S ố t h í n g h i ệ m ở n h â n 4 + - - + + + Y4 5 + +α 0 0 α2 0 Y5 6 + -α 0 0 α2 0 Y6 7 + 0 +α 0 0 α2 Y7 S ố t h í n g h i ệ m ở ñ i ể m ( * ) 8 + 0 -α 0 0 α2 Y8 9 + 0 0 0 0 0 Y9 10 + 0 0 0 0 0 Y10 11 + 0 0 0 0 0 Y11 12 + 0 0 0 0 0 Y12 S ố t h í n g h i ệ m ở t â m 13 + 0 0 0 0 0 Y13  Xác ñịnh các hệ số trong phương trình mô tả toán học: - Công thức tính toán các hệ số b: 18 2 0 1 0 2 1 1 1 3 1 ij 4 1 2 2 5 6 7 0 1 1 1 . . . . . . . . . . . . . . . N k N u u ju u u j u N j ju u u N iu ju u u k N N jj ju u ju u u u j u u b a X Y a X Y b a X Y b a X X Y b a X Y a X Y a X Y = = = = = = = =  = −    =     =    = + −  ∑ ∑∑ ∑ ∑ ∑ ∑∑ ∑ (i ≠ j = 1, 2,…, k; u = 1, 2,…, N) trong ñó, N: tổng số thí nghiệm của phương án n0: số thí nghiệm ở nhân phương án, n0 ∈ k a1 ÷ a7: các hằng số, phụ thuộc vào k, N, n0, α Bảng 3.2- Giá trị các hằng số a - Kiểm nghiệm sự có nghĩa của các hệ số b: Sau khi tính ñược giá trị của các hệ số b, cần phải kiểm nghiệm ý nghĩa của chúng và loại bỏ những hệ số không có nghĩa. Nếu hệ số bjj bị loại ta tính lại hệ số còn lại bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất. Giá trị các hằng số k N no α a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 2 13 5 1,414 0,2 0,1 0,125 0,25 0,1251 0,0187 0,1 3 20 6 1,682 0,1663 0,0568 0,0732 0,125 0,0625 0,0069 0,0568 4 31 7 2,000 0,1428 0,0357 0,0417 0,0625 0,0312 0,0037 0,0357 5 52 10 2,378 0,0988 0,0191 0,0231 0,0312 0,0156 0,0015 0,0191 6 91 15 2,828 0,0725 0,0098 0,0125 0,0156 0,0078 0,0005 0,0098 7 163 21 3,363 0,0396 0,0052 0,0066 0,0078 0,0030 0,0002 0,0052 19 Phương sai của các hệ số b: 0 ij 2 2 1 2 2 3 2 2 4 2 2 5 6 . . . ( ). j jj b ts b ts b ts b ts S a S S a S S a S S a a S =  =   =   = +  trong ñó, Sts là phương sai tái sinh tính theo các thí nghiệm ở tâm phương án. ( )0 20 0 2 1 0 1 n i i ts y y S n = − = − ∑ Chuẩn Student ñược tính như sau: j j tn b b t S = Nếu xảy ra bất ñẳng thức: ttn > tb = t(P, f) thì hệ số bj có nghĩa ứng với mức ý nghĩa P và bậc tự do f = n0 - 1
Kiểm nghiệm sự hồi quy của phương trình thực nghiệm - Tính phương sai tương thích theo công thức sau: * * 2 du ts tt tt S SS f − = Trong ñó, *duS : tổng bình phương ñộ dư, tức là tổng bình phương giữa hai hiệu của giá trị thực nghiệm và giá trị tính theo phương trình hồi quy 20 $( )2* 1 N du u u u S y y = = −∑ * tsS : tổng bình phương ñộ lệch của các thí nghiệm ở tâm so với giá trị trung bình ở tâm ( )0 2* 0 0 1 n ts i i S y y = = −∑ ftt: ñộ tự do ứng với phương sai tương thích ftt = N – L – (n0 – 1) với L: số hệ số b có nghĩa trong phương trình hồi quy - Tính chuẩn Fisher theo công thức sau: 2 2 tt tn ts SF S = Tra bảng giá trị Fisher: Fb = F(P, f1 ,f2) Với, P: mức ý nghĩa f1: ñộ tự do tương thích, f1 = ftt, tính bằng công thức f2: ñộ tự do tái sinh, f2 = n0 – 1 - So sánh giá trị Ftn và Fb: Nếu Ftn < Fb: kết luận phương trình thực nghiệm hồi quy và ñược sử dụng ñể tìm tối ưu. Nếu ngược lại, phương trình thực nghiệm không hồi quy, cần phải thu hẹp khoảng biến thiên, thay ñổi mức của các yếu tố. Đến ñây, nếu phương trình thực nghiệm hồi quy thì tiến hành trả về biến thực theo công thức: 0 j j j j x x X λ − = ñể có ñược phương trình hồi quy thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ giữa các yếu tố ñầu vào và ñầu ra. 21 3.2. THỰC NGHIỆM KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG ĐỒNG THỜI CỦA CÁC YẾU TỐ (S’ t) ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI GIA CÔNG BẰNG DAO PHAY NGÓN TRÊN MÁY PHAY CNC 3.2.1. Điều kiện thực nghiệm + Loại máy : Emco Concept Mill 155 (xem hình 2.1) + Loại dao: Dao phay ngón HSS-Eco8 Bảng 3.3 Thông số hình học của dao phay ngón HSS-Eco8 φ d1 l2 l2 φ d2 lA 15 40 100 16 52 + Vật liệu gia công : Sử dụng hợp kim nhôm 6061 Bảng 3.4 : Thành phần hóa học hợp kim nhôm 6061 SI FE CU MN MG CR ZN 0.4-0.8 0.7 0.15- 0.4 0.15 0.8-1.2 0.04- 0.35 0.25 + Kích thước phôi : 50×50×50 mm + Dùng phương pháp phay mặt phẳng, cắt không có dung dịch trơn nguội. + Dụng cụ ño: Máy ñô ñộ nhám Surtronic Duo của hãng Taylor Hobson (hình 3.4) Hình 3.2: Dao phay ngón HSS-Eco8 22 + Chế ñộ cắt dùng khi thực nghiệm Vận tốc cắt khi gia công trên máy phay CNC ứng với vật liệu làm dao và vật liệu gia công là V= 100,48 m/phút; Chiều sâu cắt tinh lấy trong khoảng : t = 0,2÷ 0,5 mm Bước tiến dao lấy trong khoảng : Sr = 0,06 ÷0,12 mm/răng. 3.2.2. Kết quả thực nghiệm Các thí nghiệm ñược tiến hành theo ma trận thực nghiệm của quy hoạch quay cấp II của Box-Hunter với số biến ñầu vào là k=2. Gọi X1, X2 là các biến ảo ñược mã hóa từ các biến thực sr và t tương ứng. Mức, khoảng biến thiên của các yếu tố như bảng 3.5 sau: Hình 3.3: Thiết bị ño ñộ nhám Surtronic Duo 23 Bảng 3.5: Các mức, khoản biến thiên của các yếu tố Các mức của biến ảo Biến thực Mức +α (+1.414) Mức trên (+1) Mức cơ sở (0) Mức dưới (-1) Mức -α (-1.414) Khoảng biến thiên λ s 0.13236 0.12 0.09 0.06 0.04764 0.03 t 0.5618 0.5 0.35 0.2 0.1382 0.15 Phương trình hồi quy thực nghiệm có dạng tổng quát như sau: Y = b0 + b1.X1 + b2.X2 + b12.X1.X2 + b11.X12+ b22.X22 Kết quả thực nghiệm như bảng 3.6 Bảng 3.6: Kết quả thực nghiệm ño ñộ nhám TT V (m/phút) Sr (mm/răng) t (mm) Ra (µm) 1 100,48 0,12 0,50 1,80 2 100,48 0,06 0,50 1,40 3 100,48 0,12 0,20 1,59 4 100,48 0,06 0,20 1,21 5 100,48 0,13236 0,35 1,64 6 100,48 0,04764 0,35 1,12 7 100,48 0,09 0,5618 1,57 8 100,48 0,09 0,1382 1,16 9 100,48 0,09 0,35 1,34 10 100,48 0,09 0,35 1,30 11 100,48 0,09 0,35 1,34 12 100,48 0,09