Nghiên cứu xây dựng thiết bị đo nhiệt cắt khi phay

Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Nguyễn Quang Định NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THIẾT BỊ ĐO NHIỆT CẮT KHI PHAY Chuyên ngành : Chế tạo máy LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC … CHẾ TẠO MÁY NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Nguyễn Trọng Hiếu Hà Nội – Năm 2013 Học viên: Nguyễn Quang Định Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn luận văn riêng Các thí nghiệm luận văn đƣợc thực nghiêm túc máy đạt tiêu chuẩn, số liệu luận văn đƣợc đo đạc trung thực, xác phòng thí nghiệm có uy tín, kết luận văn chƣa đƣợc công bố tài liệu Hà Nội, ngày 20 tháng 08 năm 2013 Ngƣời cam đoan Nguyễn Quang Định Học viên: Nguyễn Quang Định Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn Bộ môn Công nghệ chế tạo máy – Viện Cơ khí – Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, Trung tâm Khoa học Công nghệ quân tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ suốt trình học tập nghiên cứu Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS.Nguyễn Trọng Hiếu, ngƣời hƣớng dẫn khoa học cho Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo, bạn đồng nghiệp đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp đỡ tận tình để luận văn đƣợc hoàn thành Hà Nội, ngày 20 tháng 08 năm 2013 Học viên Nguyễn Quang Định Học viên: Nguyễn Quang Định Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA Error! Bookmark not defined LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NHIỆT CẮT 11 1.1 Nguyên nhân sinh nhiệt cắt 11 1.2 Phân bố nhiệt cắt 12 1.3 Ảnh hƣởng nhiệt cắt đến trình gia công chất lƣợng sản phẩm 13 1.3.1 Ảnh hƣởng nhiệt cắt đến độ xác gia công 14 1.3.2 Ảnh hƣởng nhiệt cắt đến khả làm việc dụng cụ 15 1.3.3 Ảnh hƣởng nhiệt cắt đến chất lƣợng bề mặt gia công 15 KẾT LUẬN CHƢƠNG 16 CHƢƠNG CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐO NHIỆT CẮT 17 2.1 Đo nhiệt cắt phƣơng pháp đo tiếp xúc 18 2.2 Đo nhiệt cắt phƣơng pháp đo không tiếp xúc 24 2.2.1 Đo nhiệt cắt phƣơng pháp quang học 25 2.2.2 Đo nhiệt cắt tế bào quang 25 2.2.3 Phƣơng pháp đo quang học sử dụng kỹ thuật hồng ngoại 26 KẾT LUẬN CHƢƠNG 27 CHƢƠNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐO NHIỆT CẮT 28 3.1 Nghiên cứu nguyên lý hoạt động loại cặp nhiệt ngẫu 28 3.1.1 Nguyên lý cấu tạo, hoạt động cảm biến nhiệt điện 28 3.1.2 Các hiệu ứng nhiệt điện 28 3.1.3 Đặc trƣng chƣng độ nhạy nhiệt 30 3.1.4 Phƣơng pháp đo điện áp cảm biến nhiệt điện 31 3.1.5 Thay đổi nhiệt độ điểm lạnh 33 3.1.6 Cảm biến nhiệt loại K 39 3.2 Xây dựng hệ thống đo nhiệt cắt trình phay 39 3.2.1 Cảm biến 40 3.2.2 Phôi 40 3.2.3 Card chuyển đổi ADAM – 4019+ 41 3.2.4 Bộ chuyển đổi ICP CON 7520 42 Học viên: Nguyễn Quang Định Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu 3.2.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống 43 KẾT LUẬN CHƢƠNG 45 CHƢƠNG TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 46 4.1 Tiến hành làm thí nghiệm 46 4.1.1 Thiết bị thí nghiệm 46 4.1.2 Lựa chọn thông số công nghệ cho thí nghiệm 47 4.2 Tiến hành thí nghiệm thu thập số liệu xử lý số liệu 54 KẾT LUẬN CHƢƠNG 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 Học viên: Nguyễn Quang Định Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Kí hiệu V Tốc độ cắt (m/ph) S Lƣợng chạy dao (mm/ph) t Chiều sâu cắt (mm) to Nhiệt cắt (oC) n Tốc độ quay trục (vg/ph) U Hiệu điện (V) I Cƣờng độ dòng điện (A) s Thời gian (giây) Học viên: Nguyễn Quang Định Chú thích Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 3.1 Các loại cặp nhiệt khoảng nhiệt đo đƣợc 39 3.2 Thành phần độ cứng thép 9XC 40 4.1 Các mức yếu tố đầu vào 52 4.2 Bảng trực giao 53 4.3 Số liệu thực nghiệm 55 Học viên: Nguyễn Quang Định Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình Tên hình vẽ Trang 1.1 Các nguồn sinh nhiệt trình cắt 11 1.2 Sự phân bố nhiệt cắt 12 1.3 Các hƣớng truyền nhiệt 12 2.1 Lịch sử phát triển thiết bị đo nhiệt cắt 17 2.2 Nhiệt kế gốm – kim loại 18 2.3 Nhiệt kế kim loại – kim loại 19 2.4 Nguyên lý cặp nhiệt ngẫu 21 2.5 Sơ đồ đo nhiệt cắt hai kim loại riêng biệt 22 2.6 Sơ đồ đo nhiệt cắt kim loại ngoại lai 23 2.7 Đo nhiệt độ ngẫu nhiệt trực tiếp 24 2.8 Hiện tƣợng ngẫu nhiệt kí sinh 24 2.9 Sơ đồ nguyên lý quang học 25 2.10 Sơ đồ mạch điện để đo nhiệt cắt tế bào quang điện 26 3.1 Sơ đồ khối cảm biến nhiệt điện 28 3.2 Hiện tƣợng Peltier 28 3.3 Hiệu ứng Thomson 29 3.4 Hiệu ứng Seebeck 30 3.5 Cấu tạo cặp ngẫu nhiệt 30 3.6 Biểu đồ đặc tính cặp ngẫu nhiệt loại K Cr Al 31 3.7 Sơ đồ đo điện áp nhiệt điện (a) mạch thay (b) 32 3.8 Sơ đồ nguyên lý mạch đo nhiệt độ cặp nhiệt (A, B) 34 Học viên: Nguyễn Quang Định Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu 3.9 Phƣơng pháp ổn định điểm lạnh 36 3.10 Ổn định điểm lạnh đƣợc trì cặp dây Teflon Neoflon 36 3.11 Ổn định điểm lạnh đƣợc trì cặp dây bù Teflon Neoflon PFA 37 3.12.a Sơ đồ nguyên lý liên kết cặp nhiệt đo (T) chuẩn (Tm) 38 3.12.b Nguyên lý ổn định điểm lạnh cho hệ đo nhiệt độ cảm biến nhiệt điện (cặp nhiệt điện) 38 3.13 Các cảm biến cặp nhiệt có đáp ứng thời gian khác 39 3.14 Cảm biến loại K 40 3.15 Phôi làm thí nghiệm 41 3.16 Card chuyển đổi ADMA – 4019+ 42 3.17 Bộ chuyển đổi ICP CON 7520 42 3.18 Sơ đồ nguyên lý hệ thống 43 3.19 Sơ đồ kết nối thực hệ thống 44 4.1 Máy phay SHIZUOKA cấp tốc độ trục máy 46 4.2 Dao sử dụng thí nghiệm 47 4.3 Gá đặt phôi máy phay 47 4.4 Gá đặt phôi chuẩn bị thí nghiệm 54 4.5 Hệ thống trình thí nghiệm 55 Học viên: Nguyễn Quang Định Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu MỞ ĐẦU Mặc dù với phát triển khoa học kỹ thuật có nhiều phƣơng pháp gia công xuất hiện, phƣơng pháp mang lại hiệu kinh tế cao, có nhiều ứng dụng nhiều mặt sản xuất, chế tạo nhƣng phƣơng pháp gia công cổ điển (gia công cắt gọt) chiếm tỷ trọng lớn ngành công nghệ chế tạo máy Trong trình gia công cắt gọt có đến 99% lƣợng trình cắt chuyển thành nhiệt cắt Nhiệt sinh trình cắt gọt có ảnh hƣởng lớn đến trình cắt nhƣ làm mòn dao, làm giảm chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công… Nhiệt sinh trình cắt đƣợc quan tâm đến từ lâu thể xuất phát triển thiết bị đo nhiệt cắt, thiết bị đo nhiệt cắt xuất vào năm 1798 có tên “Calorimetry” Đến ngày có nhiều loại thiết bị đƣợc nghiên cứu đƣa vào ứng dụng phòng thí nghiệm mà thực tế sản xuất, nhiều phƣơng pháp đo nhiệt đƣợc ứng dụng để phù hợp với phƣơng pháp gia công Đặc biệt gia công xác nhiệt cắt yếu tố quan trọng định đến chất lƣợng sản phẩm trình gia công, nhà sản xuất mong muốn kiểm soát đƣợc nhiệt cắt từ kiểm soát đƣợc tuổi bền dụng cụ, kiểm soát đƣợc chất lƣợng chi tiết gia công Trong gia công cắt gọt nguyên công phay nguyên công chiếm tỷ trọng lớn nhà máy chế tạo, phay nguyên công cho suất cao Đặc trƣng trình phay trình gia công có rung động lớn kèm với sinh nhiệt cắt lớn, kiểm soát đƣợc rung động , kiểm soát đƣợc nhiệt trình phay kiểm soát đƣợc chất lƣợng sản phẩm Chính tác giả chọn nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu xây dựng thiết bị đo nhiệt cắt phay” Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu - Nhiệt cắt trình phay - Các phƣơng pháp đo nhiệt cắt trình phay Học viên: Nguyễn Quang Định Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu Khái niện thứ hai ông liên quan đến thực tế ảnh hƣởng chất lƣợng Taguchi cho chất lƣợng có quan hệ trực tiếp với độ lệch thông số thiết kế so với giá trị đích mà tƣơng ứng với thông số đặc trƣng cố định Một sản phẩm đƣợc sản xuất với đặc tính bị lệch phía cho thấy tuổi thọ ngắn mong đợi Tuy nhiên, việc xác định cụ thể giá trị đích cho đặc tính then chốt phát triển trình sản xuất để có đƣợc độ lệch nhỏ xung quanh giá trị đích tuổi thọ mong đợi đƣợc cải thiện lớn Khái niệm thứ ba ông đƣợc gọi đo độ lệch từ thông số thiết kế theo toàn giá trị vòng đời sản phẩm Chi phí bao gồm chi phí phế liệu, chi phí cho gia công lại, chi phí cho kiểm tra, chi phí bảo hành thay sản phẩm Các chi phí coi nhƣ thông số điều khiển đƣợc Taguchi xem việc cải thiện chất lƣợng nhƣ nỗ lực không ngừng Ông liên tục phấn đấu để giảm biến đổi xung quanh giá trị đích Bƣớc việc hƣớng tới cải thiện chất lƣợng thu đƣợc phân bố giá trị gần với giá trị đích Để thực đƣợc điều này, Taguchi thiết lập phép thí nghiệm sử dụng cấu trúc bảng đặc biệt có tên mảng trực giao (OA – orthogonal array) Việc sử dụng mảng trực giao giúp cho việc bố trí thí nghiệm dễ dàng quán Đối tƣợng thứ hai sản phẩm sản xuất làm cho phù hợp với giá trị lý tƣởng làm giảm bớt biến đổi tán xạ xung quanh giá trị gốc Để thực đƣợc điều TS Taguchi thông minh đƣa vào cách độc để xử lý yếu tố gây nhiễu Các yếu tố gây nhiễu, theo định nghĩa riêng ông yếu tố ảnh hƣởng đến đáp ứng trình, nhƣng điều khiển cách kinh tế Các yếu tố gây nhiễu nhƣ điều kiện thời tiết, hao mòn máy móc… thƣờng nguyên nhân bản, nguyên nhân nguồn gốc cho nhiều thay đổi Thông qua việc sử dụng công cụ có tên “outer array” Taguchi nghĩ cách tác động tới ảnh hƣởng nghiên cứu với số lần lặp lại nhỏ Kết cuối thiết kế tốt chịu tác động nhỏ nhiễu Học viên: Nguyễn Quang Định 49 Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu Trong phƣơng pháp Taguchi kết thực nghiệm đƣợc phân tích để thu đƣợc một, hai ba mục tiêu sau: Để thiết lập điều kiện tốt điều kiện tối ƣu cho sản phẩm trình Để đánh giá phân bố số yếu tố cụ thể Để đánh giá đáp ứng dƣới điều kiện tối ƣu Điều kiện tối ƣu đƣợc xác định việc nghiên cứu ảnh hƣởng yếu tố Quá trình bao gồm việc sử dụng thuật toán nhỏ kết thƣờng thực công cụ tính toán đơn giản Các ảnh hƣởng xu hƣớng chung ảnh hƣởng yếu tố Biết đƣợc đặc tính nghĩa liệu giá trị lớn nhỏ tạo kết tốt hơn, cấp độ (level) yếu tố đƣợc mong đợi tạo kết tốt đƣợc dự đoán Nắm đƣợc phân bố yếu tố cụ thể chìa khóa định trình điều khiển đƣợc thiết lập trình tạo sản phẩm Phân tích phƣơng sai (ANOVA –Analysis of Variance) biện pháp xử lý số liệu thống kê thông dụng đƣợc sử dụng kết thực nghiệm để xác định phần trăm phân bố yếu tố Nghiên cứu bảng ANOVA xác định đƣợc yếu tố cần điều khiển yếu tố không cần điều khiển Một điều kiện tối ƣu đƣợc xác lập thƣờng số tốt đƣợc xác nhận thông qua trình thực nghiệm Tuy nhiên, đánh giá hoạt động điều kiện tối ƣu từ kết phép làm thực nghiệm thực điều kiện không tối ƣu Cần phải lƣu ý điều kiện tối ƣu không cần thiết nhiều phép thực nghiệm đƣợc thực hiện, giống nhƣ mảng trực giao (OA) phần nhỏ tất trƣờng hợp Taguchi đƣa hai hƣớng để thực hoàn chỉnh phân tích Cách thứ nhất, tiếp cận chuẩn, kết lần thực nghiệm trung bình nhiều lần thực nghiệm lặp lại đƣợc thực thông qua tác động phân tích ANOVA xác định nhƣ Cách tiếp cận thứ hai, ông khuyên nên thực nhiều phép thực nghiệm, cách sử dụng tín hiệu từ tỷ số nhiễu (S/N) cho bƣớc tƣơng tự Học viên: Nguyễn Quang Định 50 Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu phân tích Phân tích tỷ số S/N xác định đƣợc liệu tốt điều kiện làm việc từ biến đổi kết * Các lĩnh vực ứng dụng + Phân tích Trong việc thiết kế sản phẩm kỹ thuật trình kỹ thuật, việc mô phân tích đóng vai trò quan trọng, biến đổi khái niệm từ sản phẩm thiết kế cuối Phƣơng pháp Taguchi sử dụng để thu đƣợc thông số tốt cho cấu hình thiết kế tối ƣu với số lƣợng khảo sát phân tích nhỏ Mặc dù có nhiều phƣơng pháp tìm điều kiện tối ƣu nhƣ sử dụng mô yếu tố liên tục, nhƣng phƣơng pháp Taguchi phƣơng pháp xử lý yếu tố cấp độ rời rạc Việc có ý nghĩa quan trọng việc rút ngắn thời gian tính toán + Thử cải tiến Phép thử với nguyên mẫu tác động cho thấy cách khái niệm làm việc chúng đƣợc đặt đầu vào thiết kế Vì thiết bị thực nghiệm đắt nên cần phải hoàn nghiệm với số lƣợng phép thử Phƣơng pháp Taguchi rút gọn số lƣợng phép thử rút gọn tổng thời gian thực phép thử + Cải tiến quy trình Quy trình sản xuất đƣợc đặc trƣng số lƣợng lớn yếu tố có ảnh hƣởng đến kết cuối Việc xác định đƣợc phân bố riêng biệt yếu tố mối quan hệ phức tạp chúng vấn đề cốt lõi việc cải tiến trình Các khái niệm Taguchi đƣợc sử dụng để trợ giúp cho nhiều công ty Mỹ, Nhật thực hóa việc giảm chi phí năm trở lại * Ưu điểm nhược điểm phương pháp + Ƣu điểm - Có thể cải thiện đƣợc chất lƣợng sản phẩm thông qua việc cải tiến thiết kế cải tiến quy trình - Có thể xác định đƣợc chất lƣợng sản phẩm từ độ lệch so với giá trị đích - Giải vấn đề cách tiếp cận theo nhóm yếu động não theo nhóm yếu tố Học viên: Nguyễn Quang Định 51 Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu - Có quán thiết kế thực nghiệm phân tích thực nghiệm - Giảm thời gian chi phí cho thực nghiệm - Giảm đƣợc biến đổi mà không cần loại bỏ nguyên nhân sinh - Giảm đƣợc chi phí bảo hành sản phầm chi phí phục vị việc gắn sản phẩm với hàm tổn thất + Nhƣợc điểm Giới hạn khắt khe phƣơng pháp Taguchi cần có thời gian để phát triển sản phẩm phát triển quy trình Kỹ thuật có tác dụng đƣợc áp dụng giai đoạn thiết kế sản phẩm, thiết kế quy trình Mặc dù phƣơng pháp đƣợc áp dụng rộng rãi nhƣng có nhiều trƣờng hợp kỹ thuật cổ điển lại lựa chọn tốt hơn, đặc trƣng trình mô bao gồm yếu tố biến đổi liên tục (không thay đổi cách rời rạc) ví dụ nhƣ độ bền xoắn trục hàm đƣờng kính trục 4.1.2.2 Ma trận trực giao thí nghiệm Trong luận văn tác giả đánh giá phần trăm ảnh hƣởng hai thông số công nghệ V (m/ph) S (mm/ph) đến đầu trình nhiệt cắt Lựa chọn số cấp độ cho thông số cấp độ Bảng 4.1 Các mức yếu tố đầu vào Cấp độ Vận tốc (m/ph) Lƣợng chạy dao (mm/ph) 251,2 51 345,4 72 392,5 106 502,4 156 565,2 223 Theo phƣơng pháp Taguchi ta có bảng trực giao để tiến hành thí nghiệm nhƣ sau: Bảng 4.2 Bảng trực giao STT Vận tốc (A) Lƣợng chạy dao (B) 1 Học viên: Nguyễn Quang Định 52 Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu 2 3 4 5 2 10 11 12 13 3 14 15 16 17 18 19 4 20 21 22 23 24 25 5 Trong bảng 4.2 đặt tên cho yếu tố tác động vận tốc yếu tố A, yếu tố tác động lƣợng chạy dao yếu tố B Học viên: Nguyễn Quang Định 53 Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu 1: Tƣơng ứng với cấp độ vận tốc lƣợng chạy dao bảng 4.1 2: Tƣơng ứng với cấp độ vận tốc lƣợng chạy dao bảng 4.1 3: Tƣơng ứng với cấp độ vận tốc lƣợng chạy dao bảng 4.1 4: Tƣơng ứng với cấp độ vận tốc lƣợng chạy dao bảng 4.1 5: Tƣơng ứng với cấp độ vận tốc lƣợng chạy dao bảng 4.1 4.2 Tiến hành thí nghiệm thu thập số liệu xử lý số liệu Thí nghiệm đƣợc tiến hành với vận tốc lƣợng chạy dao theo bảng trực giao xác định trên, chiều sâu cắt không thay đổi thí nghiệm t = mm Thí nghiệm đƣợc tiến hành lặp lại lần với điều kiện thí nghiệm lần giống hệt (phôi mảnh dao đƣợc thay thời điểm giống nhau) Hình 4.4 Gá đặt phôi chuẩn bị thí nghiệm Do phải bố trí không gian cho dây cảm biến nên phôi mang cảm biến gá trực tiếp lên bàn máy mà đƣợc gá lên bàn máy thông qua ê tô Học viên: Nguyễn Quang Định 54 Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu Hình 4.5 Hệ thống trình thí nghiệm Sau thực lặp lại thí nghiệm lần, thu đƣợc bảng số liệu sau Bảng 4.3 Số liệu thực nghiệm Nhiệt cắt (toC) Nhiệt cắt (toC) Nhiệt cắt (toC) Lần Lần Lần STT Vận tốc (A) Lƣợng chạy dao (B) 1 51,2 60,2 55,1 2 57,3 59,1 63,5 3 62,1 63,4 60,3 4 63,5 71,1 65,0 5 75,2 74,9 69,3 70,2 108,3 73,2 2 81,3 79,5 83,1 85,6 78,6 86,5 120 93,7 90,1 10 101,1 100,9 105,7 11 86,1 84,3 89,7 12 92,5 105,6 98,7 13 3 100,7 101,2 99,5 14 105,1 106,3 103,2 Học viên: Nguyễn Quang Định 55 Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu 15 112,2 109,1 121,2 16 113,6 135,8 136,2 17 110,2 108,6 115,7 18 121,1 123,4 127,3 19 4 130,5 134,1 141,5 20 148,1 109,1 146,8 21 143,7 111,3 108,6 22 125,6 127,1 119,8 23 130,2 136,3 129,7 24 135,7 139,9 138,5 25 5 151,8 149,8 200 Nhƣ trình bày phần tổng quan, nhiệt cắt trình phay truyền vào chi tiết gia công 4% tổng lƣợng nhiệt nên chọn giá trị kỳ vọng (giá trị đích) nhiệt cắt Y0 = 56oC Tổng bình phương độ lệch n ST   (Yi  Y0 )  (51,  56)  (57,3  56)  (62,1  56)  (63,5  56)  i 1 (138,5  56)  (200  56)  235492,5 Trong công thức trên: n - tổng số thí nghiệm thực n = 25x3 = 75 Yi – nhiệt độ đo đƣợc Y0 – nhiệt độ kỳ vọng Tổng bình phương độ lệch yếu tố vân tốc cắt  n  T2 SA   ( Y  Y ) ; o     iAk n k 1 n Ak  i  L Trong công thức trên: L – số cấp độ nAk – số mẫu thử cấp độ k YiAk – đầu ảnh hƣởng yếu tố A cấp độ k T – Tổng độ lệch so với giá trị đích Học viên: Nguyễn Quang Định 56 Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu Ta có: T  51,  60    57,3  60    62,1  60    138,5  60    200  60    n 75  170351,1 Do đó: Tổng bình phƣơng độ lệch cho yếu tố vận tốc (A)  55,5  60    59,97  60    61,93  60    66,53  60    73,13  60   SA 2 2 83,9  60   81,3  60   83,57  60   101, 27  60   102,57  60   2 2 86,  60    98,93  60   100, 47  60   104,87  60   114,17  60   2 2 128,53  60   111,5  60   123,93  60   135,37  60   134, 67  60   2 2 121,  60   124,17  60   132, 07  60   138, 03  60   167,  60   2 2 170351,1  115354, Tổng bình phƣơng độ lệch cho yếu tố lƣợng chạy dao:  55,5  60   83,9  60   86,  60   128,53  60   121,  60   SB 2 2  59,97  60   81,3  60    98,93  60   111,5  60   124,17  60   2 2  61,93  60   83,57  60   100, 47  60   123,93  60   132, 07  60   2 2  66,53  60   101, 27  60   104,87  60   135,37  60   138, 03  60   2 2  73,13  60   102,57  60   114,17  60   134, 67  60   167,  60   2 2 170351,1  100283, Tổng bình phƣơng độ lệch cho yếu tố khác: Se = ST – SA – SB – SAxB = ST – SA – SB – (SAB - SA – SB) = ST – SAB Trong đó: Học viên: Nguyễn Quang Định 57 Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu  55,5  60   102,57  60   104,87  60   123,93  60   124,17  60   S AB 2  59,97  60   84  60   114,13  60   135,37  60   132, 07  60   2 2  61,93  60   81,3  60   86,  60   134, 67  60   138, 03  60   2 2  66,53  60   83,57  60    98,93  60   128,53  60   167,  60   2 2  73,13  60   101, 27  60   100, 47  60   111,5  60   121,  60   2 2 170351,1  98523,81 Nên Se = 235492,5 – 98523,81 = 136968,69 Phương sai yếu tố: Trong đó: VA  SA fA VB  SB fB Ve  Se fe f = số cấp độ yếu tố - 1; fA = fB = -1 = f e = f T – f A – fB fT = n.r – = 5.3 – = 14 => fe = 14 – – = Nên ta có: Phƣơng sai yếu tố vận tốc VA  S A 115354,   28838,59 fA Phƣơng sai yếu tố lƣợng chạy dao VB  S B 100283,   25070,92 fB Phƣơng sai yếu tố khác Ve  Học viên: Nguyễn Quang Định Se 136968, 69   22828.09 fe 58 2 Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu Pure Sum of Squares (Tổng túy bình phương) S A'  S A  f A Ve  115354,  4.22828, 09  24042 S B'  S B  f B Ve  100283,  4.22828, 09  8971,323 Se'  Se  f e Ve  Phần trăm ảnh hưởng yếu tố (vận tốc lượng chạy dao) lên nhiệt cắt trình phay: Phần trăm ảnh hƣởng yếu tố vận tốc (A): PA  S A' 24042 100  100  10, 2% ST 235492,5 Phần trăm ảnh hƣởng yếu tố lƣợng chạy dao (B): PB  SB' 8971,323 100  100  3,8% ST 235492,5 Học viên: Nguyễn Quang Định 59 Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu KẾT LUẬN CHƢƠNG - Tiến hành xây dựng phƣơng án thực nghiệm (xây dựng bảng trực giao) theo phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm Taguchi - Tiến hành đo đạc thực nghiệm máy phay SHIZOUKA sử dụng dao phay mặt đầu có đƣờng kính 100 mm, gắn mảnh cắt hợp kim cứng hãng Vertex, phôi sử dụng phôi thép 9XC đƣợc ủ Thí nghiệm đƣợc lặp lại lần - Sử dụng phƣơng pháp Taguchi để xác định phần trăm ảnh hƣởng hai thông số công nghệ V S nhiệt cắt trình phay với giá trị đích toC = 56oC Kết thu đƣợc: Phần trăm ảnh hƣởng vận tốc là: 10,2% Phần trăm ảnh hƣởng lƣợng chạy dao là: 3,8% Học viên: Nguyễn Quang Định 60 Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nhiệt sinh trình gia công cắt gọt có ảnh hƣởng lớn tới trình gia công nhƣ: ảnh hƣởng tới chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công, ảnh hƣởng tới tuổi bền dụng cụ, ảnh hƣởng tới suất gia công… Do việc xác định đƣợc nhiệt cắt trình gia công, yếu tố ảnh hƣởng tới nhiệt cắt trƣờng hợp gia công cụ thể có ý nghĩa quan trọng thực tế sản xuất, sở để nâng cao chất lƣợng sản phẩm, nâng cao suất lao động Với đặc thù công nghiệp nƣớc ta công nghiệp khuôn mẫu có chuyển biến tích cực Tuy nhiên tài liệu kỹ thuật liên quan tới thông số đầu trình gia công khuôn thiếu thốn, đặc biệt hệ thống đo nhiệt cắt – yếu tố ảnh hƣởng lớn tới chất lƣợng suất chƣa đƣợc áp dụng trình sản xuất Các tài liệu việc đánh giá ảnh hƣởng thông số công nghệ tới nhiệt cắt trƣờng hợp cụ thể thiếu nhiều Do tác giả lựa chọn nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu xây dựng thiết bị đo nhiệt cắt phay” ứng dụng cụ thể cho thép 9XC từ tìm đƣợc phần trăm ảnh hƣởng thông số công nghệ: tốc độ cắt V (m/ph), lƣợng chạy dao S (mm/ph) tới nhiệt sinh trình cắt Việc tìm mối quan hệ giúp ngƣời sản xuất đánh giá đƣợc ảnh hƣởng cụ thể thông số công nghệ tới nhiệt sinh trình cắt có hƣớng điều chỉnh thông số công nghệ để đạt đƣợc khoảng nhiệt độ cắt gọt mong muốn nhằm nâng cao chất lƣợng sản phẩm, nâng cao suất… Một số hướng phát triển cho luận văn Trong thời gian làm luận văn, thời gian có hạn, điều kiện sở vật chất cho việc tiến hành thí nghiệm nhiều hạn chế nên có vấn đề chƣa đề cập đến luận văn Vì tác giả nêu số hƣớng để mở rộng cho đề tài nhƣ sau: - Tiếp tục nghiên cứu ảnh hƣởng yếu tố khác tới nhiệt cắt trình phay để có đƣợc kết luận bao quát nhƣ: chiều sâu cắt t, thông số hình học mảnh cắt, ảnh hƣởng phƣơng pháp tƣới nguội,… Học viên: Nguyễn Quang Định 61 Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu - Nghiên cứu ảnh hƣởng yếu tố gây nhiễu trình tiến hành đo đạc thƣc nghiệm - Nghiên cứu cụ thể cho nguyên công để có đƣợc sản phẩm lòng khuôn hoàn thiện (chỉ nghiên cứu nguyên công phay), sau dùng phƣơng pháp Taguchi để đánh giá phần trăm ảnh hƣởng yếu tố tới nhiệt cắt trình phay từ có hƣớng điều chỉnh thông số ảnh hƣởng để nâng cao suất lao động, nâng cao chất lƣợng sản phẩm, giảm tỷ lệ phế phẩm Học viên: Nguyễn Quang Định 62 Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS Nguyễn Trọng Hiếu TÀI LIỆU THAM KHẢO Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Túy (2001), Nguyên lý gia công vật liệu, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Bogdan P.Nedic, Milan D.Eric, Cuting temperature measurement and material machinability, Faculty of engineering, University of Kragujevac, Kragujevac, 34000, Serbia David A Stephenson, Jonh S Agapiou (2006), Metal Cutting Theory and Practice, CRC Press Taylor & Francis Group 425 – 451 Hoàng Minh Công, Cảm biến công nghiệp, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Nguyễn Xuân Chung, Phùng Xuân Sơn, Trần Văn Đua, Thái Văn Trọng (2011), Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị đo nhiệt cắt tiện Van Nostrand Reinhold (1990), A primer on the Taguchi method Học viên: Nguyễn Quang Định 63 ... công… Nhiệt sinh trình cắt đƣợc quan tâm đến từ lâu thể xuất phát triển thiết bị đo nhiệt cắt, thiết bị đo nhiệt cắt xuất vào năm 1798 có tên “Calorimetry” Đến ngày có nhiều loại thiết bị đƣợc nghiên. .. hƣởng nhiệt cắt tới trình gia công Nghiên cứu phƣơng pháp đo nhiệt cắt, thiết bị đo nhiệt cắt - Tiến hành làm thực nghiệm trình phay với phôi làm thép 9XC, thân dao mảnh cắt hãng vertex, nhiệt cắt. .. S đến nhiệt cắt trình phay Nội dung luận văn - Nghiên cứu tổng quan nhiệt cắt, ảnh hƣởng nhiệt cắt tới chất lƣợng sản phẩm trình gia công - Nghiên cứu phƣơng pháp đo nhiệt cắt - Nghiên cứu thực