Tóm tắt Luận án Nghiên cứu khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng trên bề mặt đá mài chế tạo thử nghiệm tại Việt Nam khi mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện

mài xẻ rãnh được các nhà khoa học và các học giả trên thế giới nghiên cứu là các loại đá có gắn các thanh mài lên trên đĩa mài. Hình 1.6 Hình ảnh đá mài xẻ rãnh trên thế giới nghiên cứu[27] 1.3.2 Đá mài xẻ rãnh do Việt Nam đang nghiên cứu Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các nhà khoa học của Việt Nam cũng đã nghiên cứu để khắc phục các nhược điểm của đá mài truyền thống. Có thể nói, đây là bước tiến đáng kể trong việc cải thiện hình dáng của đá mài truyền thống, đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu của các học giả trong nước đã đề cập đến loại đá mài xẻ rãnh và cũng đưa ra được các kết luận về tính ưu việt của loại đá mài này so với đá mài truyền. Hình 1.4 Hình ảnh đá mài xẻ rãnh thực Kết luận chương 1 1. Nghiên cứu khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm tại Việt Nam là hướng nghiên cứu cần thiết để đánh giá tính ưu việt của loại đá này so với đá ruyền thống. Các kết quả nghiên cứu trên thế giới và trong nước những năm gần đây đã khẳng định được khả năng giảm nhiệt cắt và lực cắt của đá xẻ rãnh so với đá truyền thống khi mài. 2. Đã có một số nghiên cứu về ảnh hưởng của thông số công nghệ đến lực cắt, nhiệt cắt khi mài bằng đá mài xẻ rãnh [21] [33] [35]... Tuy nhiên, các nghiên cứu trên chỉ nghiên cứu đơn mục tiêu trên đá mài xẻ rãnh có các thanh mài gắn trên đĩa mài và đá mài xẻ rãnh thẳng do Việt Nam sản xuất trong quá trình mài phẳng. Chưa có công trình nào nghiên cứu ảnh hưởng của các chỉ tiêu riêng biệt, ảnh hưởng tổng hợp của các chỉ tiêu và giải bài toán tối ưu đa mục tiêu trong quá trình mài phẳng bằng đá mài xẻ rãnh. 3. Thép SKD11 là loại thép được dùng phổ biến làm khuôn dập nguội. Nghiên cứu về khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm với mác thép này sẽ có ý nghĩa về khoa học và thực tiễn phù hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam. 7 Chương 2 Cơ sở lý thuyết của quá trình mài phẳng 2.1. Các thông số công nghệ khi mài phẳng Mài là một quá trình rất phức tạp và kết quả của quá trình phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. sơ đồ dưới đây phân tích sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các đại lượng đầu vào, đại lượng trung gian và đại lượng đầu ra. Quan hệ giữa các thông số đầu vào và các thông số đầu ra của quá trình mài được mô tả hình 2.2 dưới đây. Hình 2.2 Sơ đồ các đại lượng trong quá trình mài phẳng Kết quả mài phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: máy, chi tiết gia công, đá mài, chế độ công nghệ,.... Các thông số đầu vào là nguyên nhân gây ra các hiện tượng xảy ra trong quá trình mài như: lực cắt, nhiệt cắt, rung động, mòn đá. 2.2 Chất lượng chi tiết gia công 2.2.1 Độ nhám bề mặt chi tiết gia công; 2.2.2 Sai số kích thước chi tiết gia công - Ảnh hưởng của lực cắt; Ảnh hưởng của nhiệt độ cắt 2.3 Rung động khi mài Kết luận chương 2 1. Đã xây dựng được sơ đồ mối quan hệ phụ thuộc của các đại lượng trong quá trình mài. Từ phân tích các yếu tố thông số công nghệ ảnh hưởng đến lực cắt, nhiệt cắt, rung động và thông số đầu ra là chất lượng chi tiết gia công và năng suất gia công. 2. Các thông số đầu vào để đánh giá khả năng cắt của đá mài gồm có: Bước tiến dao dọc (Sd), chiều sâu cắt (t) và số lượng rãnh (Z) với các thông số đầu ra độ nhám, độ phẳng bề mặt chi tiết gia công, sai lệch kích thước, độ song song, năng suất gia công và các chỉ tiêu khác như nhiệt cắt, lực cắt, rung động khi mài phẳng chi tiết SKD11 nhiệt luyện bằng đá mài xẻ rãnh nghiêng trên mặt đá. Chương 3 Các chỉ tiêu và phương pháp đánh giá khả năng cắt của xẻ rãnh khi mài phẳng 3.1 Quá trình nghiên cứu đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh Để thực hiện mục đích nghiên cứu đã đặt ra: 8 - Đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo tại Việt Nam khi gia công vật liệu có độ cứng cao, tác giả đánh giá qua chất lượng chi tiết gia công (thông qua chỉ tiêu sai lệch về độ phẳng, độ nhám bề mặt, lực cắt, nhiệt cắt, rung động) và năng suất gia công thông qua việc bóc tách nguyên vật liệu. - Thực hiện quy hoạch với 6 mục tiêu cho quá trình mài phẳng bằng đá mài xẻ rãnh khi mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện theo phương pháp Taguchi sử dụng hàm tổn thất với mục tiêu cực tiểu hóa hoặc cực đại giá trị đặc trưng và phân tích phương sai (ANOVA), để tìm chế độ cắt tối ưu cục bộ, tối ưu tổng hợp và tối ưu đa mục tiêu đảm bảo chất lượng chi tiết và năng suất gia công. Quá trình nghiên cứu của luận án được thực hiện theo sơ đồ 3.1 như sau: Hình 3.1 Sơ đồ quá trình thí nghiệm của luận án 3.3 Khái quát về các phương pháp đánh giá [7] Để đánh giá tính cắt gọt của đá mài thường người ta sử dụng một hay một số chỉ tiêu có ý nghĩa nhất đối với điều kiện gia công đã định, ví dụ như: tỷ lệ giữa lượng bóc vật liệu và lượng mòn của đá, công suất mài và lực cắt khi mài, độ nhám bề mặt sau khi màiĐá mài có tính cắt gọt tốt khi có lực cắt nhỏ, nhiệt cắt nhỏ, công suất cắt nhỏ, lượng mòn của đá ít nhưng khả năng bóc tách vật liệu và chất lượng gia công cao. Trong những năm gần đây việc nghiên cứu tính chất của dụng cụ mài đã đạt được những kết quả nhất định. Theo các tài liệu đã được công bố người ta có thể dùng các đại lượng sau để đánh giá khả năng cắt của đá mài. - Chế độ cắt; Các đại lượng vật lý; Các đại lượng chất lượng bề mặt. 3.4 Cơ sở đánh giá khả năng cắt của đá mài Đánh giá khả năng cắt có thể tiến hành trên cơ sở của một số hiện tượng cơ, lý thích hợp được chọn thí dụ như : mật độ lớp hạt mài, độ lớn của lực, sóng và chất lượng bề mặt gia công. Tiêu chuẩn được coi là lý tưởng là tiêu chuẩn bao hàm được tất cả các thông số cơ bản của quá trình công nghệ mài, chẳng hạn khả cắt của đá mài là bao hàm của tuổi bền của đá, tốc độ mài, tốc độ chi tiết, tốc độ tiến dao, phương pháp mài và độ cứng vững của hệ thống công nghệ Sự đánh giá đó có thể tiến hành bằng cách đo trực tiếp hoặc bằng sự so sánh với các thông số, ví dụ như tỷ lệ mài (tỷ lệ giữa thể tích vật liệu bóc được với thể tích đá mài tiêu hao) các thông số về 9 hiệu quả quá trình mài như hệ số mài, năng lượng cần thiết để bóc đi một đơn vị khối lượng vật liệu, độ mòn và tuổi bền của đá, hiệu suất mài. 3.5 Các chỉ tiêu đánh giá khả năng cắt của đá Chỉ tiêu tỷ lệ mài; Năng suất mài; Thể tích vật liệu được bóc trên một đơn vị công suất; Khả năng cắt khi mài; Đánh giá bằng năng lượng tiêu hao riêng của đá; Đánh giá bằng đặc tính cắt của đá 3.6 Đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh nghiêng chế tạo thử nghiệm tại Việt Nam Từ các phân tích ở trên và mục tiêu của luận án tác giả đưa ra các bài toán tối ưu cục bộ sau: - Bài toán về cực tiểu hóa sai lệch độ phẳng bề mặt gia công - Bài toán về cực tiểu hóa độ nhám - Bài toán về cực tiểu hóa nhiệt phát sinh trong quá trình mài - Bài toán về cực tiểu hóa lực cắt trong quá trình mài - Bài toán về cực tiêu hóa rung động - Bài toán về cực đại năng suất mài. - Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng tổng hợp của các thông số đến khả năng cắt của đá mài gián đoạn. - Đánh giá tối ưu đa mục tiêu Kết luận chương 3 Trong chương này, tác giả đã phân tích các chỉ tiêu và phương pháp đánh giá khả năng cắt của đá mài của các nhà nghiên cứu khoa học, tác giả thấy rằng mỗi chỉ tiêu có mặt mạnh, mặt yếu và phạm vi ứng dụng khác nhau. Có tác giả đánh giá đặc tính cắt của đá mài theo chỉ tiêu lực cắt, chỉ tiêu nhiệt cắt, theo chỉ tiêu mòn của đá. Trong điều kiện hiện nay, tại Việt Nam để đánh giá khả năng cắt của đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm tại Việt Nam, tác giả đánh giá khả năng cắt theo hai tiêu chí là chất lượng chi tiết gia công thông qua sai lệch độ phẳng, độ nhám bề mặt, lực cắt, nhiệt cắt và rung động và năng suất gia công thông qua việc bóc tách nguyên vật liệu. Chương 4 Thực nghiệm xác định ảnh hưởng của một số yếu tố đến năng suất và chất lượng bề mặt chi tiết gia công 4.1 Mục đích thực nghiệm Mục đích nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá khả năng cắt của đá mài gián đoạn chế tạo tại Việt nam khi mài phẳng vật liệu SKD11 nhiệt luyện, quá trình thực nghiệm được tiến hành như sau: - Thực nghiệm ảnh hưởng các thông số công nghệ (sd, t) và thông số kết cấu đá (Z) đến chỉ tiêu riêng biệt trong quá trình mài: Lực cắt, nhiệt cắt, rung động, sai lệch độ phẳng, độ nhám bề mặt và năng suất gia công - Từ các chỉ tiêu riêng biệt tác giả thực nghiệm chỉ tiêu tổng hợp để tìm ra bộ thông số tối ưu cục bộ để đánh giá lượng chi tiết gia công. - Từ các bộ thông số tối ưu cục bộ về độ nhám bề mặt, năng suất gia công tác giả thực nghiệm tối ưu hóa đa mục tiêu để tìm ra bộ tối ưu đa mục tiêu đáp ứng được yêu cầu về chất lượng bề mặt chi tiết gia công và năng suất gia công. 4.2 Thiết kế ma trận trực giao Việc lựa chọn ma trận được chỉ dẫn trong bảng thiết kế Taguchi (Ma trận trực giao) (bảng 4.1). 10 Bảng 4.1 Ma trận trực giao (OA) Từ bảng (4.1) ta xét ma trận 3 9L trong đó: - Số thí nghiệm: 9. - Số thông số khảo sát: P1 , P2 , P3 và P4. - Các mức của các thông số: 1, 2 và 3. Bảng 4.3 Ma trận L9 TN P1 P2 P3 P4 1 1 1 1 1 2 1 2 2 2 3 1 3 3 3 4 2 1 2 3 5 2 2 3 1 6 2 3 1 2 7 3 1 3 2 8 3 2 1 3 9 3 3 2 1 Nếu ma trận được lựa chọn dựa trên số lượng các thông số và các mức bao gồm nhiều thông số hơn được sử dụng trong thiết kế thí nghiệm, bỏ qua các cột tham số bổ sung. Trong ví dụ khảo sát, nếu một quá trình có 4 thông số với 3 mức, ma trận L9 cần được lựa chọn theo ma trận chỉ dẫn. Như có thể thấy dưới đây, ma trận L9 có các cột cho 4 thông số (P1 - P4). 4.3 Phân tích số liệu thực nghiệm[11] Thí nghiệm có giá trị tỷ số S/N cao nhất sẽ cho ra kết quả tối ưu ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu nhất. Tỷ số S/N dùng để xác định mức của đầu ra tối ưu. Tỷ số S/N của các kết quả đầu ra được tính như sau: Đối với trường hợp cực tiểu hóa đặc tính hiệu suất, cần phải tính toán xác định tỷ lệ S/N sau đây: (4.4) Đối với trường hợp cực đại hóa đặc tính hiệu suất, cần phải tính toán xác định tỷ lệ S/N sau đây:          iN u ui yN NS 1 2 11 log10/ (4.5) 4.3.1 Phân tích phương sai Để thực hiện phân tích phương sai (ANOVA) cần xác định một số các thông số, từ thiết kế thực nghiệm đã được tiến hành theo phương pháp Taguchi ở trên và gồm có: Tổng các sai lệch bình phương cho toàn bộ mẫu:      k j n i jijT j xxSS 1 1 2 (4.6) Tổng các sai lệch bình phương toàn bộ mẫu : WBT SSSSSS  (4.9) Tổng các sai lệch bình phương giữa các nhóm:     k j jjB xxnSS 1 2 (4.7) Sai lệch bình phương trung bình trong từng nhóm: kN SS MS WW   (4.10) Tổng các sai lệch bình phương trong mỗi nhóm : Sai lệch bình phương trung bình giữa các 11     2 11 1 2 1 j k j j n i k j jijW snxxSS j     (4.8) nhóm: 1  k SS MS BB (4.11) Trong đó: n - Tổng số thí nghiệm; k - Số các thông số nghiên cứu. 4.4 Thiết kế thực nghiệm theo phương pháp Taguchi mờ Ngoài các bước khi thực nghiệm theo phương pháp Taguchi, phân tích quan hệ Taguchi mờ có thêm một số nội dung liên quan đến phân tích quan hệ mờ, được tổng hợp như sau: Bước 1: Xây dựng CSDL thực nghiệm dưới dạng mảng trực giao; Bước 2: Phân tích quan hệ mờ (Grey Relational Analysis – GRA); Bước 3: Tối ưu hóa bằng phương pháp Taguchi dựa trên quan hệ mờ; Bước 4: Kiểm chứng kết quả tính bằng thực nghiệm. 4.5 Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng các thông số Sd,t, Z đến sai lệch độ phẳng, độ nhám, lực cắt, nhiệt cắt, rung động và bóc tách vật liệu gia công Luận án tiến hành 06 thực nghiệm, chia làm 4 giai đoạn: - Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng các thông số công nghệ (Sd, t) và thông số hình học đá( Z) đến chỉ tiêu riêng biệt: sai lệch độ phẳng; độ nhám; lực cắt; nhiệt độ cắt; rung động và năng suất gia công. - Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng các thông số công nghệ (Sd, t) và thông số hình học đá( Z) đến chỉ tiêu tổng hợp chất lượng chi tiết gia công. - Thực nghiệm kiểm chứng chất lượng chi tiết gia công qua chỉ tiêu: Độ nhám, sai lệch độ phẳng, sai lệch kích thước chiều cao, sai lệch độ song song. - Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng các thông số công nghệ (Sd, t) và thông số hình học đá( Z) đến tối ưu đa mục tiêu. 4.5.4 Lựa chọn chế độ công nghệ Các thông số thông số công nghệ gồm chiều sâu cắt, lượng chạy dao dọc và số rãnh của đá được lựa chọn phụ thuộc vào thiết bị, dụng cụ, vật liệu gia công được khảo sát tại một số công ty cơ khí, tác giả tiến hành xây dựng bộ thông số thí nghiệm như sau: - Vận tốc cắt: v = 26 m/s. - Chiều sâu cắt t (mm/htk), Sd (m/ph) được cho như bảng 4.5 - Sng = 5m/ph Bảng 4.5 Giá trị thông số Sd, t,Z Các mức Sd (m/ph) t (mm) Z ố nh) Z13 Z23 Thấp 12 0.02 0 0 Trung bình 15 0.05 18 20 Cao 20 0.07 24 22 Đối với trường hợp Cực tiểu hóa trong quá trình mài, cần phải tính toán tỷ lệ tín hiệu nhiễu S/N theo công thức (4.4) Đối với trường hợp Cực đại hóa trong quá trình mài, cần phải tính toán tỷ lệ tín hiệu nhiễu S/N theo công thức (4.5). Bảng 4.6 Ma trận thực nghiệm theo phương pháp Taguchi Thí nghiệm số Sd (m/ph) t (mm) Z ố r nh) Z13 Z23 1 12 0.02 0 0 2 12 0.05 18 20 3 12 0.07 24 22 4 15 0.02 18 20 5 15 0.05 24 22 6 15 0.07 0 0 7 20 0.02 24 22 8 20 0.05 0 0 9 20 0.07 18 20 12 4.6Thực nghiệm đánh giá theo các chỉ tiêu riêng biệt 4.6.1 Chỉ tiêu sai lệch độ phẳng Bảng 4.7 Dữ liệu đo và kết quả tính toán sai lệch độ phẳng Số TN Sd m /ph t mm Z số rãnh 1  (mm) 2  (mm) 3  (mm)  (mm) η = /N Z13 Z23 13 (mm) 23 (mm) 13 (mm) 23 (mm) 13 (mm) 23 (mm) 13 (mm) 23 (mm) S/N13 S/N23 1 12 0.02 0 0 0.0051 0.0075 0.0038 0.0068 0.0078 0.0078 0.0056 0.0074 44,7 42.64 2 12 0.05 18 20 0.0042 0.0035 0.0044 0.0039 0.0047 0.0042 0.0044 0.0039 47,06 48.23 3 12 0.07 24 22 0.0074 0.0053 0.0075 0.0064 0.0078 0.0071 0.0076 0.0063 42,42 43.99 4 15 0.02 18 20 0.0121 0.0054 0.0049 0.007 0.0064 0.006 0.0078 0.0061 41,52 44.19 5 15 0.05 24 22 0.0088 0.0086 0.0097 0.0091 0.0086 0.0097 0.0090 0.0091 40,87 40.77 6 15 0.07 0 0 0.0102 0.0102 0.0084 0.0096 0.0102 0.0102 0.0096 0.0100 40,32 39.99 7 20 0.02 24 22 0.0090 0.0081 0.0058 0.0079 0.0104 0.0076 0.0084 0.0079 41,29 42.08 8 20 0.05 0 0 0.0124 0.0093 0.0084 0.0084 0.0127 0.0011 0.0112 0.0063 38,91 42.77 9 20 0.07 18 20 0.0114 0.0105 0.0151 0.0106 0.0136 0.0102 0.0134 0.0104 37,42 39.63 4.3.1.2 Phân tích kết quả theo phương sai ANOVA [28] Từ các số liệu thực nghiệm đo trong bảng 4.7 (bảng 1- phụ lục), sử dụng chương trình tính toán phân tích phương sai (xem phụ lục 1) tính được giá trị phương sai (bảng 4.8). Bảng 4.8 Phân tích phương sai ANOVA sai lệch độ phẳng Biến thiên F SS MS C (%) Yếu tố P1 2 289.99 144.99 88.89 Yếu tố P2 2 5.62 2.81 1.72 Yếu tố P3 2 0.64 0.32 0.20 Tương tác P1xP2 4 25.20 6.3 7.72 Tương tác P1xP3 4 1.09 0.27 0.34 Tương tác P2xP3 4 0.94 0.23 0.29 Tương tácP1xP2xP3 8 2.76 0.34 0.84 Tổng cộng 26 326.24 155.26 100 Đồ thị thực nghiệm Hình 4.10a. Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi lượng chạy dao đến sai lệch độ phẳng Hình 4.10b. Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều sâu cắt đến sai lệch độ phẳng Hình 4.10c Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi số rãnh đá mài đến sai lệch độ phẳng Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến sai lệch độ phẳng: Theo phân tích ANOVA của sai lệch độ phẳng được thể hiện ở Bảng 4.8. Từ kết quả ANOVA cho thấy thông số lượng chạy dao (88.89%), các tương tác cặp (7.72%) có yếu tố của lượng chạy dao sẽ ảnh hưởng nhiều nhất đến sai lệch độ phẳng. Còn chiều sâu cắt và số rãnh sẽ tác động ít hơn đến sai lệch độ phẳng. Đặc điểm ảnh hưởng: Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng của các thông số Sd , t và Z đến sai lệch độ phẳng trong miền khảo sát như sau: 13 Hình 4.11 Đồ thị 3D ảnh hưởng của các thông số đến sai lệch độ phẳng Từ số liệu thu được qua tính toán có phương trình : Δ = e-14.3 .S1.35 .t0.236.Z2.11 (4.9) 4.6.2 Chỉ tiêu độ nhám bề mặt Bảng 4.9 Dữ liệu đo và kết quả tính toán tỷ lệ S/N chỉ tiêu độ nhám Số TN Sd m /ph t mm Z số rãnh 1 Ra (µm) 2 Ra (µm) 3 Ra (µm) Ra (µm) i =S/Ni Ra11 Ra12 Ra21 Ra22 Ra13 Ra23 Ra Ra S/N13 S/N23 1 12 0.02 0 0 0.71 0.71 0.76 0.76 0.78 0.78 0.75 0.75 2.49 2.49 2 12 0.05 18 20 1.26 0.89 1.20 0.94 1.23 0.91 1.23 0.91 -1.79 0.79 3 12 0.07 24 22 1.32 1.34 1.38 1.29 1.39 1.31 1.36 1.31 -2.69 -2.37 4 15 0.02 18 20 1.24 0.64 1.19 0.63 1.18 0.66 1.20 0.64 -1.61 3.83 5 15 0.05 24 22 1.24 1.21 1.27 1.25 1.28 1.27 1.26 1.24 -2.03 -1.89 6 15 0.07 0 0 0.95 0.95 0.98 0.98 1.02 1.02 0.98 0.98 0.14 0.14 7 20 0.02 24 22 1.18 1.21 1.21 1.24 1.25 1.25 1.21 1.23 -1.68 -1.82 8 20 0.05 0 0 0.92 0.92 0.87 0.87 1.01 1.01 0.93 0.93 0.58 0.58 9 20 0.07 18 20 1.23 1.23 1.25 1.26 1.19 1.25 1.22 1.25 -1.75 -1.92 Từ các số liệu thực nghiệm đo trong bảng 4.10 và công thức tính phương sai (bảng 1- phụ lục), sử dụng chương trình tính toán phân tích phương sai (xem phụ lục 1) tính được giá trị phương sai (bảng 4.10). Bảng 4.10 Phân tích phương sai ANOVA số liệu độ nhám Biến thiên F SS MS C (%) Yếu tố P1 2 0.08 0.04 46.24 Yếu tố P2 2 0.006 0.0033 3.47 Yếu tố P3 2 0.007 0.0036 4.05 Tương tác P1xP2 4 0.02 0.0044 11.56 Tương tác P1xP3 4 0.02 0.01 11.56 Tương tác P2xP3 4 0.01 0.0025 5.78 Tương tác P1xP2xP3 8 0.03 0.0036 17.34 Tổng cộng 26 0.173 - 100 Đồ thị thực nghiệm Hình 4.13a Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt 14 Hình 4.13b Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt Hình 4.13c Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi số rãnh đá mài đến độ nhám bề mặt Trong quá trình thực nghiệm, không phải loại đá mài gián đoạn nào cũng có chất lượng bề mặt Ra tốt hơn so với đá mài truyền thống.Tuy nhiên, giá trị độ nhám Ra nhỏ nhất khi đá có tỷ lệ gián đoạn = 18.19, tức là đá có số rãnh Z = 20 (rãnh). Kết quả thực nghiệm này cho kết quả giống[8] . Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến độ nhám: Từ kết quả ANOVA cho thấy thông số lượng chạy dao (46,24%), các tương tác cặp (11,56%) , tương tác 3 (17,34%) có yếu tố của lượng chạy dao sẽ ảnh hưởng nhiều nhất đến độ nhám. Còn chiều sâu cắt và số rãnh sẽ tác động ít hơn đến chỉ tiêu độ nhám. Đặc điểm ảnh hưởng: Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng của các thông số Sd , t và Z đến độ nhám trong miền khảo sát như sau: Hình 4.14 Đồ thị 3D ảnh hưởng của các thông số đến độ nhám Từ kết quả tính toán có phương trình: Ra = e-11.2 .S0.578.t0.347.Z3.53 (4.10) 4.3.3 Chỉ tiêu lực cắt Bảng 4.11 Dữ liệu đo và kết quả tính toán tỷ lệ S/N chỉ tiêu lực cắt Số TN P1 m /ph P2 mm P3 số rãnh F1 F2 F3 i =S/Ni F11 F12 F21 F22 F31 F32 13F 23F S/N13 S/N23 1 12 0.02 0 0 14,36 14,36 15,09 15,09 16,65 16,65 15,44 15,44 -23,79 -23.79 2 12 0.05 18 20 16,03 16,06 19,08 18,15 18,13 17,98 17,75 17,40 -25,04 -24.8 3 12 0.07 24 22 15,96 16,29 20,36 20.74 15,69 14,67 17,34 15,62 -24,84 -23.76 4 15 0.02 18 20 11,36 10,09 11,58 9,2 10,63 8,98 11,19 9,42 -20,98 -19.49 5 15 0.05 24 22 16,35 15,23 16,98 17.62 15,46 13.26 16,26 14,35 -24,23 -23.15 6 15 0.07 0 0 20,98 20,98 21.59 21.59 23,28 23,28 22,34 22,34 -26.99 -26.99 7 20 0.02 24 22 14,36 13,25 15,21 13.67 11,76 11,98 13,78 13,2 -22,83 -22.43 8 20 0.05 0 0 17,68 17,68 18.62 18.62 15,67 15,67 16.65 16,65 -24.44 -24.44 9 20 0.07 18 20 17,09 16,47 19,35 20.62 16,98 17,68 17,81 16,90 -25,03 -24.56 Từ các số liệu thực nghiệm đo (bảng 4.12) và công thức tính phương sai (bảng 1- phụ lục), sử dụng chương trình tính toán phân tích phương sai (xem phụ lục 1)tính được giá trị phương sai (bảng 4.12). Bảng 4.12 Phân tích phương sai ANOVA cho lực cắt P (N) 15 Biến thiên F SS MS C (%) Yếu tố P1 2 80.36 493.34 59.52 Yếu tố P2 2 5.39 94.46 3.99 Yếu tố P3 2 28.69 7.95 21.25 Tương tác P1xP2 4 9.64 98.83 7.16 Tương tác P1xP3 4 2.79 0.90 2.06 Tương tác P2xP3 4 1.56 9.37 1.15 Tương tác P1xP2xP3 8 6.58 0.51 4.87 Tổng cộng 80 135.01 - 100 Đồ thị thực nghiệm Hình 4.20a Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều lượng chạy dao đến lực cắt khi mài vật liệu SKD11 nhiệt luyện bằng đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm Hình 4.20b Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều sâu cắt đến lực cắt khi mài vật liệu SKD11nhiệt luyện bằng đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm Hình 4.20c Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi số rãnh đá mài đến lực cắt khi mài vật liệu S nhiệt luyện bằng đá mài xẻ rãnh chế tạo thử nghiệm Đặc điểm ảnh hưởng: Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng của các thông số Sd , t và Z đến lực cắt trong miền khảo sát như sau: Hình 4.21 Đồ thị 3D ảnh hưởng của các thông số đến lực cắt Từ kết quả tính toán có phương trình: P = e 2.65 .S 0.134 .t 0.335 .Z 0.23 (4.11) 4.6.4 Chỉ tiêu nhiệt sinh ra khi mài Để cực tiểu hóa nhiệt độ, giá trị tỷ lệ tín hiệu nhiễu  bằng tỷ lệ S/N được tính toán theo công thức (4.1) và được chỉ dẫn trong bảng 4.13. Bảng 4.13 Dữ liệu đo và kết quả tính toán tỷ lệ S/N chỉ tiêu nhiệt cắt Số T N Sd m/ph t m m Z số rãnh T1 T2 T3 T i =S/N P13 P23 T13 T23 T13 T23 T13 T23 13T 23T 13i 23i 16 1 12 0.02 0 0 76.59 74.26 75.63 75.63 73.98 76.49 75.40 75.46 -37.55 -37.55 2 12 0.05 18 20 58.23 77.15 62.87 76.32 65.06 75.03 62.05 76.17 -35.86 -37.63 3 12 0.07 24 22 78.16 81.23 81.23 83.26 83.26 85.19 80.88 83.23 -38.16 -38.42 4 15 0.02 18 20 64.32 76.54 67.19 77.61 68.05 78.34 66.52 77.50 -36.46 -37.78 5 15 0.05 24 22 78.24 79.98 79.26 81.34 79.98 82.01 79.16 81.11 -37.97 -38.18 6 15 0.07 0 0 75.09 75.36 77.09 77.09 78.69 78.59 76.96 77.01 -37.72 -37.73 7 20 0.02 24 22 81.25 78.29 83.37 79.38 84.04 81.47 82.89 79.71 -38.37 -38.03 8 20 0.05 0 0 74.16 75.19 76.68 76.68 77.78 77.68 76.21 76.52 -37.64 -37.68 9 20 0.07 18 20 80.89 77.15 82.23 78.09 82.92 79.54 82.01 78.26 -38.27 -37.87 4.6.4.2 Phân tích phương sai ANOVA [42] Từ bảng 4.13, tác giả thấy rằng bộ chỉ tiêu tối ưu cục bộ thứ 2 có giá trị tỷ lệ S/ N: 55.3786.35 2112   . Vậy bộ thông số tối ưu cục bộ là:t = 0.05(mm); Sd= 12 (m/ph); Z = 18 (rãnh). Từ các số liệu thực nghiệm đo (bảng 4.13) và tính được giá trị phương sai (bảng 4.14). Bảng 4.14 Phân tích phương sai ANOVA nhiệt cắt Biến thiên F SS MS C (%) Yếu tố P1 2 874.88 437.44 83.6 Yếu tố P2 2 108.53 54.26 10.37 Yếu tố P3 2 43.42 21.71 4.15 Tương tác P1x P2 4 0.37 0.09 0.035 Tương tác P1x P3 4 4.17 1.04 0.40 Tương tác P2x P3 4 7.14 1.79 0.68 Tương tác P1xP2x P3 8 7.98 1 0.765 Tổng cộng 26 1.046,49 100 Từ bảng 4.14, xây dựng đồ thị thực nghiệm Hình 4.24a Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi lượng chạy dao đến nhiệt sinh ra khi mài Hình 4.24b Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi chiều sâu cắt đến nhiệt sinh ra khi mài Hình 4.24c Ảnh hưởng của tỷ lệ S/N khi thay đổi số rãnh đá mài đến nhiệt sinh ra khi mài Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng của các thông số Sd , t và Z đến nhiệt cắt trong miền khảo sát như sau: 17 Hình 4.25 Đồ thị 3D ảnh hưởng của các thông số hệ thống công nghệ đến nhiệt cắt Từ kết quả tính toán, có phương trình: T= e-1.21.S0.382.t0.0942.Z1.57 (4.12) 4.3.5 Chỉ tiêu rung động tạo ra khi mài 4.3.5.1 Tính toán kết quả thực nghiệm theo phương pháp Taguchi Để cực tiểu hóa rung động khi mài, giá trị tỷ lệ tín hiệu nhiễu  bằng tỷ lệ S/N được tính toán theo công thức [4.4] và được chỉ dẫn trong bảng 4.15 Bảng 4.15 Dữ liệu đo và kết quả tính toán tỷ lệ S/N chỉ tiêu rung động Số TN Sd m/ph t mm Z số rãnh g1(m/s 2 ) g2(m/s 2 ) g3(m/s 2 ) g (m/s 2 ) η = S/N g13 g23 g13 g23 g13 g23 13g 23g S/N13 S/N23 1 12 0.02 0 0 0.51 0.51 0.56 0.56 0.58 0.58 0.55 0.55 5.18 5.18 2 12 0.05 18 20 1.14 0.35 1.16 0.37 1.19 0.38 1.16 0.37 -1.32 8.71 3 12 0.07 24 22 0.98 1.72 1.01 1.69 1.11 1.68 1.03 1.70 -0.3 -4.59 4 15 0.02 18 20 0.92 0.26 0.96 0.21 1.02 0.24 0.97 0.24 2.9 12.48 5 15 0.05 24 22 1.12 0.83 1.15 0.81 1.17 0.86 1.15 0.83 -1.2 1.58 6 15 0.07 0 0 0.68 0.68 0.71 0.71 0.76 0.76 0.72 0.72 2.9 2.9 7 20 0.02 24 22 0.87 1.98 0.85 2.01 0.81 2.04 0.84 2.01 1.48 -6.01 8 20 0.05 0 0 0.63 0.63 0.65 0.65 0.69 0.69 0.66 0.66 3.65 3.65 9 20 0.07 18 20 1.29 0.36 1.34 0.38 1.36 0.41 1.33 0.38 -2.48 8.3 4.6.6.2. Phân tích phương sai ANOVA rung động Từ bảng 4.15 ta có giá trị tỷ lệ tín hiệu nhiễu S/N của 2 lần tính toán khi so sánh 2 bộ chỉ tiêu tối ưu cục bộ khi thay đổi lượng chạy dao, chiều sâu cắt và số rãnh. Ta thấy rằng bộ chỉ tiêu tối ưu cục bộ thứ 2 có giá trị tỷ lệ S/N: 18,548,12 2124   . Vậy bộ thông số tối ưu cục bộ là Sd = 15m/ph; t = 0,02mm; Z = 20 (rãnh). Bảng 4.16 Phân tích phương sai ANOVA rung động Biến thiên F SS MS C (%) Yếu tố P1 2 2,35 1,18 99,07 Yếu tố P2 2 0,01 0,001 0,422 Yếu tố P3 2 0,001 0,003 0,044 Tương tác P1xP2 4 0,004 0,001 0,168 Tương tác P1xP3 4 0,001 0,002 0,044 Tương tác P2xP3 4 0,004 0,001 0,168 Tương tácP1xP2xP3 8 0,002 0,002 0,084 Tổng cộng 26 2,372 1,19 100 Từ bảng 4.15, tác giả xây dựn