Nghiêu cứu sự ảnh hưởng của góc cắt chính, chiều sâu cắt, lượng ăn dao đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi tiện trơn thép trên máy tiện eer1330

Vì vậy, nhiều vấn đề từ thực tiễn sản xuất đặt ra là cần phải nghiên cứu sử dụng các loại máy tiện nhập nội một cách bài bản để tìm ra chế độ làm việc hợp lý, phù hợp với điều kiện sản x

DƯƠNG ĐÌNH CHIẾN

NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA GÓC CẮT CHÍNH, CHIỀU SÂU CẮT, LƯỢNG ĂN DAO ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI TIỆN TRƠN THÉP TRÊN MÁY TIỆN EER1330

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, 2012

DƯƠNG ĐÌNH CHIẾN

NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA GÓC CẮT CHÍNH, CHIỀU SÂU CẮT, LƯỢNG ĂN DAO ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI TIỆN TRƠN THÉP TRÊN MÁY TIỆN EER1330

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

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được bản luận án 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 Lê Tấn Quỳnh 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 LILAMA 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

Dương Đình Chiến

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC HÌNH v

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii

Chương 1 3

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy tiện trên thế giới 3

1.2 Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy tiện ở Việt Nam 14

Chương 2 21

MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN 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 23

2.5.1 Thí nghiệm thăm dò 23

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 38

Chương 3 40

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 40

3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy tiện EER -1330 40

3.1.1 Cấu tạo 40

3.1.2 Nguyên lý hoạt động 40

3.2 Cấu tạo và các thông số hình học của dao tiện 42

3.2.1 Cấu tạo của dao tiện 42

3.2.2 Các thông số hình học của dao tiện 44

3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng 48

3.3.1 Ảnh hưởng của lượng chạy dao và chiều sâu cắt 50

3.3.2 Ảnh hưởng của vật liệu gia công 50

3.3.3 Ảnh hưởng của góc nghiêng chính φ 51

3.3.4 Ảnh hưởng của bán kính đỉnh dao 52

3.3.5 Ảnh hưởng của góc trước và góc sau đến lực cắt 52

3.4 Độ nhám bề mặt gia công 53

Chương 4 56

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 56

4.1 Kết quả thí nghiệm thăm dò 56

4.1.1 Chuẩn bị thí nghiệm 56

4.1.2 Kết quả thí nghiệm thăm dò 56

4.2 Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố 59

4.2.1 Ảnh hưởng của góc cắt chính đến chi phí năng lượng riêng 59

4.2.2 Ảnh hưởng của góc cắt chính đến độ nhám bề mặt gia công 60

4.2.3 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt chính đến chi phí năng lượng riêng 61

4.2.4 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt gia công 62

4.2.5 Ảnh hưởng của lượng ăn dao đến chi phí năng lượng riêng 64

4.2.6 Ảnh hưởng của lượng ăn dao đến độ nhám bề mặt gia công 65

4.3 Kết quả nghiên cứu đa yếu tố 66

4.3.1 Chọn vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các thông số

đầu vào 66

4.3.2 Thành lập ma trận thí nghiệm 67

4.3.3 Xác định mô hình toán và thực hiện các phép tính kiểm tra 68

4.4 Các trị số công nghệ hợp lý khi tiện kim loại bằng máy tiện EER-1330 70

4.4.1 Xác định các thông số hợp lý 70

4.4.2 Vận hành máy với các thông số hợp lý 71

KẾT LUẬN - KHUYẾN NGHỊ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH

4.1 Máy đo công suất Fluke 41B, máy đo tốc độ HT3100 và

DANH MỤC CÁC BẢNG

4.6 Ma trận thí nghiệm kế hoạch trung tâm hợp thành 67 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 70

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

T Thời gian làm việc để thực hiện được khối lượng

công việc M

h

M Khối lượng công việc thực hiện trong thời gian T m3

ηm Hiệu suất của máy

Kt Hệ số quá tải cho phép

Cp Hệ số phụ thuộc tính chất của vật liệu gia công

Cv Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công

Ra Sai lệch trung bình số học của profin

Rz Chiều cao nhấp nhô trung bình của profin

∆% Sai số tương đối

Y Giá trị trung bình của đại lượng nghiên cứu

Gtt Tính đồng nhất theo tiêu chuẩn Kohren

S2

max Phương sai lớn nhất trong N thí nghiệm

F Giá trị tính toán theo tiêu chuẩn Fisher

ĐẶT VẤN ĐỀ

Tiện là một phương pháp gia công kim loại bằng cắt gọt phổ biến nhất trong ngành cơ khí chế tạo máy Trong các nhà máy cơ khí, máy tiện chiếm số lượng lớn nhất, khoảng 30% đến 40%

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 Nhiều loại máy tiện được nghiên cứu và chế tạo ở nhiều nước khác nhau như ở Mỹ đã chế tạo máy tiện có các mã hiệu: Milltronics SL6, SL10 ML16/60, ML 18/60, ML 22/60,

ML 26/60 ở Nga sản xuất những loại máy tiện như hãng KRAMATORSK (Nga) sản xuất các loại máy tiện vạn năng có mã hiệu KJ1909, 1A680, 1A670, 1A675…, những loại máy tiện này có thể tiện phôi có đường kính từ 1400mm đến 1600mm, công suất động cơ 130 HP, tốc độ trục chính tư 2.5-

280 vòng/phút, hãng RYAZAN sản xuất máy tiện vạn năng mang mã hiệu RT817, RT317, 16R25P… Những loại máy tiện này có thể tiện phôi có đường kính từ 1200mm đến 1600mm, công suất động cơ 30 HP, tốc độ trục chính từ 5÷3000 vòng/phút, đây là các máy tiện hiện đại bằng điện tử có thể gia công các chi tiết có đường kính đến 510mm 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 2003 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 Ngành gia công kim loại bằng cắt gọt là một

trong những ngành rất quan trọng không thể thiếu mà trong đó phương pháp tiện chiếm tỷ trọng lớn Trong khi đó Việt Nam chỉ sản xuất được một số loại máy tiện đó là máy tiện T613, T616, T630,T6M16, T18A còn lại là nhập khẩu máy tiện từ nước ngoài với số lượng lớn và nhiều chủng loại khác nhau

Vì vậy, nhiều vấn đề từ thực tiễn sản xuất đặt ra là cần phải nghiên cứu sử dụng các loại máy tiện nhập nội một cách bài bản để tìm ra chế độ làm việc hợp

lý, phù hợp với điều kiện sản xuất và trình độ sử dụng của công nhân Việt Nam sao cho đạt được năng suất, chất lượng sản phẩm và giá thành hợp lý Trong các chi phí sản xuất để tạo nên giá thành thì chi phí năng lượng điện chiếm một phần đáng kể, vì vậy để tìm ra chế độ gia công, và các thông số góc của dao cắt hợp lý nhằm tiết kiệm năng lượng đến mức thấp nhất để giảm giá thành gia công chi tiết máy là rất cần thiết và có tính thời sự hiện nay Bên cạnh đó, chế độ gia công và các thông số góc của dao cắt ảnh hưởng rất lớn đến độ nhám bề mặt, một chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng gia công chi tiết máy trên máy tiện

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 sự ảnh hưởng của góc cắt chính, chiều sâu cắt, lượng ăn dao đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi tiện trơn thép trên máy tiện EER1330”

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy tiện trên thế giới

Gia công kim loại bằng phương pháp tiện xuất hiện từ lâu nhưng mãi tới nửa cuối của thế kỷ XIX máy tiện mới được sử dụng rộng rãi thực sự nhờ những phát minh làm cho máy tiện có kết cấu hoàn chỉnh gần như các máy đang dùng hiện nay như cơ giới hóa được các thao tác công nghệ khi gia công, điều chỉnh tự động lượng ăn dao; có cơ cấu kẹp dao, kẹp phôi hoàn chỉnh; chế độ gia công thay đổi dễ dàng ,nhanh và không tốn sức Từ đó đến nay, trải qua một thời gian dài phát triển, nhiều loại máy tiện khác nhau được nghiên cứu, chế tạo vá sử dụng ở nhiều nước trên thế giới như Mỹ, Đức, Nhật, Thụy sĩ Những nước công nghiệp tiên tiến này cung cấp chủ yếu máy tiện cho toàn thế giới

Mỹ là nước có nhiều nhà máy sản xuất máy công cụ nhất thế giới với trên 1200 đơn 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 tiện nổi tiếng thế giới như hãng như Gridley, Kliben, Kent đã sản xuất các loại máy tiện tự động và bán tự động nhiều trục Một số loại máy tiện vạn năng do hãng Kent sản xuất dòng kinh tế mang nhãn hiệu KLS-1340A, KSL-1440, KLS-180G, KLS-2280C… (hình 1.1), có đường kính trục chính 1.5 - 4.2 inch, công suất động cơ 2 - 10 HP, tốc độ trục chính 32 ÷ 2000 vòng/phút Các loại máy tiện dòng chính xác mang nhãn hiệu TLR-1340, MRL-1440VT, MRL-1640T, ML-260T… (hình 1.2) có đường kính trục chính 1.56 ÷ 6 inch, công suất động cơ 3 ÷ 30 HP, tốc độ trục chính

40 ÷ 2000 vòng/phút

Hình 1.1 Máy tiện vạn năng KSL-1440

Hình 1.2 Máy tiện vạn năng MRL-1640T

Mặc dù, máy tiện ở Mỹ được nghiên cứu và sản xuất muộn hơn ở châu

Âu rất nhiều, mãi cho tới nửa đầu thế kỷ XIX bệ máy tiện do Mỹ sản xuất vẫn còn làm bằng gỗ nhưng đến năm 1873, H.Spencer đã chế tạo mẫu máy tiện tự động đầu tiên trên thế giới Việc nghiên cứu và chế tạo máy tiện tự động đánh dấu giai đoạn phát triển mới của ngành chế tạo máy đó là kỷ nguyên phát triển máy công cụ tự động Hiện nay,nhiều hãng sản xuất máy công cụ hàng đầu của Mỹ cho ra đời các máy công cụ kỹ thuật số như hãng Milltroníc với các mã hiệu máy: SL6, SL10 có một số thông số kỹ thuật cơ bản như đường kính phôi lớn nhất gia công được 510mm, chiều dài phôi 500mm,công suất động cơ 19 kW (hình1.3); các mác máy tiện với mã hiệu: ML16, ML18, ML22, ML26, ML35, ML40… có đường kính phôi gia công được từ 440mm đến 1010mm, chiều dài phôi từ 1220mm đến 6200mm, công suất động cơ từ 9kw đến 38kw

Hình 1.3 Máy tiện CNC mã hiệu SL10

Hãng HAAS chế tạo các máy tiện CNC với các mã hiệu: HAAS SL-20, HAAS SL-30, HAAS SL-4, HAAS-TL1, HAAS-TL2, HAAS-TL3, HAAS-

TL3B, HAAS-TL3W có các thông số kỹ thuật như: Đường kính phôi lớn nhất gia công được trên máy 762 mm, chiều dài lớn nhất của phôi 1500mm, tốc độ quay của trục 1800 v/phút, công suất động cơ 30 kw (hình1.4)

Hình 1.4 Máy tiện CNC HAAS TL-3W

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 Hãng Washino đã sản suất các loại máy tiện vạn năng có mã hiệu LEO-80A, LEO-125A, LE0-19J…, có đường kính trục chính

50 ÷ 54 mm, công suất động cơ 3 HP, tốc độ trục chính tư 50÷1500 vòng/phút Hãng TAKISAWA sản suất các loại máy tiện vạn năng có mã hiệu TLS-130, TLS-550, LL-100, LLA-1000, TAC360, TAC800, TAC 510… (hình 1.5) có đường kính trục chính 190 mm, công suất động cơ 3 HP, tốc độ trục chính 83 ÷ 1800 vòng/phút

Trong lĩnh vực máy tự động CNC, hãng TAKISAWA (Nhật) sản xuất các loại máy tiện CNC mang mã hiệu TMM-200, TMM250, TY-2000, TY-200CS… (hình 1.6) có công suất 20 ÷ 30 HP, tốc độ trục chính 20 ÷ 6000 vòng/phút

Hình 1.5 Máy tiện mã hiệuTAC510

Hình 1.6 Máy tiện mã hiệuTMM200

Hãng Okuma là một trong những hãng sản xuất máy công cụ lớn ở Nhật Bản cho ra đời máy tiện với các mác máy: LT 300, LT2000, GENOS L200-M, GENOS L250 GENOS L300-M, GENOS L400( hình 1.7) có các thông số kỹ thuật cơ bản như đường kính phôi gia công được 200mm, chiều

dài phôi 225 mm, tốc độ quay của trục dao 3000 v/phút, công suất động cơ 7,5 kw; các mác máy LU300, LU400, LU35, LU4 có các thông số kỹ thuật cơ bản như đường kính phôi gia công được 3700mm, chiều dài phôi từ 350 mm÷ 1000mm, tốc độ quay của trục dao từ 3000 v/phút ÷ 6000 v/phút, công suất động cơ 22kw (hình 1.8)

Hình 1.7 Máy tiện mã hiệu GENOS L400

Hình 1.8 Máy tiện mã hiệu LU400

Trong số các nước đang phát triển thì Trung Quốc là nước đứng đầu về chế tạo máy với hơn 600 xí nghiệp đang hoạt động Trong số đó, 40/% là xí nghiệp sản xuất máy cắt kim loại còn lại là xí nghiệp sản xuất máy gia công kim loại Mặc dù, hàng năm ngành chế tạo máy của Trung Quốc có tốc độ phát triển tương đối nhanh khoảng 28/% nhưng từ năm 2002 Trung Quốc là nước nhập khẩu máy lớn nhất thế giới gần 20/% sản phẩm chế tạo máy của thế giới Trung Quốc nhập khẩu máy chủ yếu từ các nước tư bản như Mỹ, Nhật, Tây Đức, Ý, Hàn Quốc, Đài loan Năm 2010 chính phủ Trung Quốc đã lập kế hoạch phát triển ngành chế tạo máy, theo đó tiến hành xây dựng các xí nghiệp chế tạo máy với qui mô lớn được đầu tư công nghệ hiện đại, có khả năng cạnh tranh trên thị trường quốc tế và đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ trong nước về các loại máy và thiết bị công nghiệp Một số hãng chế tạo máy hàng đầu Trung Quốc như Beijing North Hong, ChangChun CNC, China Czechoslovakia, China Qiqihar, Jinan Huili, Qinghai No.1, Shandong Lunan, Dalian đã có sản phẩm xuất khẩu đến nhiều nước trên thế giới trong đó có các nước công nghiệp phát triển như Mỹ, Canađa, Anh, Pháp, Đức, Tây Ban Nha

Hãng Lihong sản xuất các loại máy tiện với các mã hiệu như QK 1313A, QK 1313B, QK 1320; máy tiện CNC như CKE 6136Z, CKE 6150Z, CKE 6180Z, CKE 6163Z Hãng Dezhou Long sản suất các loại máy tiện vạn năng mã hiệu CU580M, CU630/1000, CU630/1500, CU630/2000, CU630/3000, CU730/1500, CU730/500, CA6150B/1000, CA6150B/2000, CA6150B/3000, CW6130B/1500, CW6130/3000… (hình1.9), có đường kính trục chính 50 - 70 mm, công suất động cơ 2.5 ÷ 3.0 HP, tốc độ trục chính từ

70 ÷ 1400 vòng/phút, hãng Zheng Zhou sản suất các loại máy tiện vạn năng

có mã hiệu FL – 400B, FL - 450B, FL - 500B, FL - 600B… có đường kính

trục chính 65 ÷ 80 mm, công suất động cơ 6 ÷ 10 HP, tốc độ trục chính 22÷1800 vòng/phút

Hình 1.9 Máy tiện mã hiệu CW6130/3000

Trong vài năm gần đây, ngành chế tạo máy ở Đài Loan không ngừng phát triển các loại máy công cụ sản xuất tại Đài loan đáp ứng được nhu cầu

sử dụng của nhiều nước trên thế giới trong đó có các nước phát triển như Mỹ, Nhật, các nước châu Âu Một số nhà sản xuất máy công cụ lớn như: Hãng Leadwell thành lập năm 1990, sản phẩm máy công cụ của hãng đảm bảo được yêu cầu tiêu chuẩn ISO-9001, có tốc độ cắt cao, độ bền và độ chính xác tương đương với các máy cùng cấp sản xuất ở châu ÂU; hãng FEELER thành lập năm 1979 là một trong những hãng sản xuất máy hàng đầu ở Đài loan, sản phẩm của hãng xuất khẩu đến các nước như Mỹ, Nhật,châu Âu Hãng FORCE ONE, tuy mới thành lập vào năm 1997 nhưng đã sản xuất được các sản phẩm được biết đến ở nhiều nước đó là máy tiện CNC mang các mã hiệu như FCL-20TS, FCL-15TS, FCL-30TS, FCL-20TT, TC-3508, TC-3515, TC-3523, TC-3530 (hình 1.10) có các thông số kỹ thuật cơ bản: Đường kính phôi 660mm, chiều dài phôi 820mm, tốc độ quay của trục máy 625v/phút và 2500v/phút, công suất động cơ chính 26 kw

Hình 1.10 Máy tiện mã hiệu TC-3530

Từ những phân tích ở trên cho thấy rằng chế tạo máy là một ngành quan trọng quyết định sự phát triển chung kinh tế của một nước vì vậy, dù là một nước đang phát triển hay là nước công nghiệp tiên tiến thì việc đầu tư để cho ngành chế tạo máy phát triển cũng được quan tâm Để phục vụ nhu cầu của sản xuất ở trong nước và xuất khẩu ở nhiều nước đã sản xuất nhiều loại máy tiện khác nhau và chúng không ngừng được hoàn thiện nhờ áp dụng những thành tựu nghiên cứu, phát minh của các nhà khoa học và những sáng kiến trong quá trình sản xuất ở các công ty, xí nghiệp Gia công kim loại bằng phương pháp tiện là phương pháp cắt gọt kim loại được sử dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất của ngành chế tạo máy đã thu hút sự chú ý của nhiều học giả

Nhiều công trình khoa học trong việc xây dựng và phát triển lý thuyết cắt gọt kim loại phải kể đến là các nhà bác học Xô Viết như giáo sư I.A.Time, K.I Zvorưkin, G.C.Andrev, V.F.Bobrov, C.H.Philomenko Các nhà bác học

Mỹ như O.W.Boston, Merchant.M.E

Lý thuyết cắt gọt kim loại đi sâu nghiên cứu về quá trình tạo phoi, các lực phát sinh trong quá trình gia công bằng cơ giới, công suất của thiết bị, chất lượng sản phẩm khi gia công, những đại lượng này rất cần thiết, chúng làm cơ sở cho việc lựa chọn hình dáng, tính toán kích thước của công cụ cắt, tính toán, thiết kế và sử dụng hợp lý các thiết bị và công cụ gia công

Lần đầu tiên, nghiên cứu quá trình cắt gọt kim loại bằng thực nghiệm được tiến hành ở nước Pháp do đại úy Kokilia thực hiện năm 1848 với kết quả là xác định được công cần thiết chi phí trong quá trình khoan kim loại Năm 1780, giáo sư trường Đại Học Mỏ Địa chất Peterbua (NGA) I A Time

đã công bố cuốn sách "Sức bền của kim loại và của gỗ khi cắt" lần đầu tiên sự biến dạng của kim loại trong quá trình hình thành phoi được nghiên cứu Công trình này được coi là điểm khởi đầu và là nền móng của lý thuyết cắt gọt kim loại Năm 1893, giáo sư K.I.Zvorưkin xuất bản cuốn sách" Công và lực cần thiết để tách phoi kim loại" Đây là một đóng góp có giá trị cho lý thuyết cắt gọt kim loại của thế giới

Vào thập kỷ 70 của thế kỷ XX, lý thuyết cắt gọt kim loại ngày càng được hoàn chỉnh với những công trình nghiên cứu mới về lực phát sinh trong quá trình gia công kim loại bằng cơ học được nghiên cứu đầy đủ hơn và chính xác hơn về cơ sở vật lý của quá trình cắt, hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt Lực cắt đơn vị và các qui luật thay đổi của lực cắt được xác định thông qua công thức lý thuyết [34]

Nghiên cứu quá trình gọt kim loại theo hướng kết hợp lý thuyết với thực nghiệm đã được các nhà khoa học trên thế giới tiến hành như: M.P.Semko, E.M.Trent,I.A.Isaevưi, I.M.Besprozvanưi (Nga); V.Grazda (Tiệp khắc cũ); P.Koresky (Pháp); J.Shinozuka (Nhật); Bhattacharya.A (Ấn Độ) với những kết luận quan trọng về các sơ đồ động học, sự tạo phoi, các yếu tố ảnh hưởng tới lực cắt

Trên cơ sở nền tảng vững chắc của lý thuyết cắt gọt kim loại những nghiên cứu hoàn thiện và nâng cao chất lượng máy gia công kim loại nói chung và máy tiện nói riêng đã được quan tâm nghiên cứu ở nhiều nước

Nhằm không ngừng nâng cao khả năng làm việc của các công cụ cắt, nhiều công trình đã đi sâu vào nghiên cứu động học và động lực học quá trình gia công Điển hình là các công trình của G.I.Granovsky, A.M.Danielian, A.S.Kondatriev

Nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm được nhiều nhà khoa học quan tâm có một số công trình nổi bật của các tác giả như A.A.Anokhina, V.A.Boguslavsky, A.A.Pustov [25, 26, 31]

Anokhina A.H đã thực hiện việc nghiên cứu nâng cao chất lượng bề mặt gia công khi tiện vật liệu kim loại khó gia công với tốc độ lớn Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng sử dụng loại dao cắt làm bằng vật liệu sứ có độ cứng 90 HRA rất phù hợp với tốc độ cắt 600 - 800m/phút, lượng ăn dao 0.05

- 0.1mm/vòng và chiều sâu cắt 0.15 - 0.25mm cho năng suất cao và đảm bảo

độ chính xác và chất lượng bề mặt khi gia công Tuy nhiên, khi ở chế độ cắt với tốc độ nhỏ dưới 300 m/phút, lượng ăn dao lớn hơn 0.15mm/vòng và chiều sâu cắt lớn hơn 0.3mm bề mặt gia công đạt chất lượng không cao

Các tác giả Boguslavsky V.A., Ivtrenko T.G đã nghiên cứu tối ưu hóa chế độ cắt gọt khi tiện vật liệu khó gia công có tính đến giới hạn của nhiệt độ Trên cơ sở nghiên cứu qui luật thay đổi của dòng nhiệt và nhiệt độ tại vùng cắt gọt phụ thuộc vào tốc độ cắt, lượng ăn dao Sử dụng phương pháp nghiên cứu quy hoạch tuyến tính đã xác định được chế độ cắt gọt tối ưu cho năng suất gia công cắt gọt cao nhất và đảm bảo được nhiệt độ cho phép không làm ảnh hưởng đến chất lượng gia công tiện Sử dụng phương pháp nghiên cứu trong công trình này cho phép chọn chế độ cắt gọt tối ưu ở các điều kiện khác nhau khi tiện vật liệu khó gia công

Nghiên cứu hoàn thiện chế độ cắt gọt khi gia công các chi tiết ở trong công trình [34] Tác giả Phômenkô R.N đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của các lớp chất phủ chống mòn cho dao đến thông số kỹ thuật của quá trình cắt gọt khi tiện kim loại Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, tác giả đã khảo sát sự ảnh hưởng của các lớp chất phủ chống mòn dao khác nhau đến thông số

kỹ thuật của quá trình cắt gọt như lực cắt, hệ số ma sát giữa phôi và mặt trước của dao cắt, nhiệt độ vùng cắt gọt… và đưa ra một số kết luận dựa trên các kết quả nghiên cứu

Việc xác định được sự ảnh hưởng của các lớp phủ chống mòn của dao cắt đến chất lượng cắt và hướng đến nhiệt độ cắt tối ưu, lực cắt… cho phép xác định được các chỉ tiêu về bề mặt gia công và chế độ cắt tối ưu bằng phương pháp tính toán

Sử dụng chế độ cắt tối ưu khi sử dụng dao cắt có phủ lớp chống mòn cho phép tăng tốc độ cắt và năng suất gia công vì chất phủ chống mòn cho dao cắt có hệ số ma sát nhỏ, có tác dụng làm giảm lực cản cắt và nhiệt độ

1.2 Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy tiện ở Việt Nam

Ở nước ta, ngành cơ khí nói chung và chế tạo máy nói riêng luôn được quan tâm và ưu tiên đầu tư phát triển vì thế ngay từ thập kỷ 60 của tế kỷ XX một số nhà máy cơ khí đẫ được xây dựng đến nay toàn quốc có khoảng 53000

cơ sở cơ khí với só lượng công nhân tham gia trực tiếp sản xuất khoảng

500000 người chiếm khoảng 12% lao động công nghiệp của cả nước

Ngay từ thập kỷ 70 của thế kỷ trước nước ta đã chế tạo được máy tiện với các mã hiệu như T630, T616, T6M16, T18A (hình 1.11) Máy Tiện do nước ta chế tạo thường dựa vào các mẫu máy nhập từ Liên xô cũ cho nên chúng thường có cấu tạo đơn giản,dễ sử dụng ,cồng kềnh và độ chính xác không cao cho nên một số cơ sở sản xuất với qui mô tương đối lớn thường

nhập các máy công cụ từ những nước có nền công nghiệp phát triển như: Nhật, Mỹ, CHLB Đức Nhiều hãng máy tiện của Nhật đã có sản phẩm lưu hành trên thị trường cũng như trong sản xuất ở nước ta từ rất sớm như hãng Howa Sangyo với sản phẩm máy tiện P-860, hãng Howa Sangyo với sản phẩm máy tiện P-860, hãng Kobayachi với sản phẩm máy tiện A-55, hãng Ikegai với sản phẩm máy tiện A-25, hãng Hamatu với sản phẩm máy tiện HAT-420X800, hãng Howa với sản phẩm máy tiện A-25, hãng Dainichi với sản phẩm máy tiện DLG-SH 63X250 có đặc tính kỹ thuật chính: Chiều dài chống tâm 3500mm,đường kính phôi lớn nhất 630mm, tốc độ quay từ 60÷800v/phút, công suất 5,5kw Một số hãng sản xuất máy công cụ của Mỹ như Leblond, HAAS đã nhập khẩu vào nước ta các loại máy tiện với các mã hiệu khác nhau như TM-9, NK-873, NK4025 (hình1.12) có một số thông số

kỹ thuật chính tốc độ quay của trục chính 4÷225v/phút, công suất 20 HP Một

số công ty đã nhập máy tiện sản xuất tại Đài loan như các loại máy tiện với

mã hiệu UPL-975 (hãng USOCA); DY -860G, DY -860G, DY -860G (hãng Ann Yang) có các đặc tính kỹ thuật chính như chiều dài chống tâm 1000÷1600mm,đường kính phôi 550÷790mm, tốc độ trục chính 9÷600v/phút, công s

Hình 1.11 Máy tiện mã hiệu T 18A

Hình 1.12 Máy tiện mã hiệu NK4025

Trong một vài năm gần đây ,yêu cầu về chất lượng các sản phẩm cơ khí đòi hỏi ngày càng cao, một số công ty đã nhập các loại máy tiện hiện đại điều khiển bằng kỹ thuật số từ nhiều nước khác nhau như hãng Okuma (Nhật) với các máy tiện CNC mã hiệu GENOS L200, GENOS L250, GENOS L300, GENOS L400,… (hình 1.13), sử dụng hệ điều hành FANUC công suất động

cơ 7,5 KW, tốc độ trục chính 15 - 3000 vòng/phút; hãng Manford (Đài loan)

các máy tiện CNC với mã hiệu 150, ML-200, 300, 350,

MH-200 (hình1.14) có các thông số kỹ thuật chính như đường kính phôi tiện 500mm,chiều dài phôi lớn nhất 650mm, tốc độ trục chính 30÷4200v/phút, công suất động cơ 11÷15Kw

Hình 1.13 Máy tiện CNC GENOS L200H

Hình 1.14 Máy tiện CNC ML-200

Từ những phân tích trên cho thấy: Mặc dù, ngành cơ khí nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng đã giành được sự quan tâm lớn lao của Nhà nước

trong nhiều năm qua nhưng cho đến nay, ngành công nghiệp chế tạo của chúng ta vẫn còn nằm trong tình trạng kém phát triển, các máy công cụ do ta chế tạo không đáp ứng được nhu cầu của sản xuất cả về chất lương cũng như

số lượng vì vậy để đáp ứng nhu cầu của sản xuất chúng ta vẫn phải nhập nhiều loại máy công cụ từ các nước khác nhau trên thế giới, do đó nghiên cứu

sử dụng máy công cụ nhập khẩu sao cho hiệu quả để nâng cao năng suất, chất lượng gia công và hạ giá thành sản phẩm là rất cần thiết Ở một số trung tâm nghiên cứu lớn như trường Đại học Bách khoa Hà nội, Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái nguyên, Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh các công trình nghiên cứu về máy công cụ và quá trình gia công kim loại trên máy công

cụ đã được quan tâm nghiên cứu trong một vài năm gần đây Trong số các công trình nghiên cứu về sự tác động giữa công cụ (máy gia công) và đối tượng gia công có một số công trìnhnghiên cứu của các tác giả như Bành Tiến Long, Trần Thế Lực về "Nguyên lý gia công vật liệu"[12] Các tác giả đã đưa

ra những cơ sở lý luận khoa học về gia công kim loại bằng cắt gọt, gia công các vật liệu khác và phương pháp gia công mới Trong số các nghiên cứu về máy tiện và quá trình gia công kim loại trên máy tiện phải kể đến đến một số công trình như “Nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc cắt tới cơ chế mòn dụng

cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua tôi” - Nguyễn Thị Thanh Vân (2009); “Nghiên cứu sự ảnh hưởng loại dung dịch bôi trơn làm nguội tối thiểu đến lực cắt và nhám bề mặt khi tiện cứng thép 9xc”- Nguyễn Trọng Anh Tuấn (2009); “Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt đến chất lượng gia công tiện”- Ngô Ngọc Tân (1995); “Nghiên cứu năng lượng tiêu hao khi tiện thép C45 bằng dụng cụ phủ Titan”- Phạm Tài Thắng (2005); "Nghiên cứu mối quan hệ giữa mòn và tuổi bền của dao gắn mảnh PCBN theo chế độ cắt khi tiện thép 9XC qua tôi" Trần Ngọc Giang (2008); "Ảnh hưởng của bôi trơn tối thiểu ( MQL) đến mòn dụng cụ cắt và nhám bề mặt khi tiện tinh thép 9CrSi

(9XC) đã qua tôi" - Hoàng Xuân Tứ (2009),… Các nghiên cứu đã xây dựng được qui luật ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào như vận tốc cắt, loại dung dịch chất bôi trơn, chế độ cắt,… đến các hàm mục tiêu như tuổi bền dụng cụ, chất lượng gia công hay chi phí năng lượng, lực cắt… Từ đó xác định được chế độ cắt hợp lý, xác định được loại dung dịch bôi trơn hợp lý để tuổi bền của dụng cụ là cao nhất,chi phí năng lượng, lực cắt là nhỏ nhất… Kết quả nghiên cứu của các đề tài có thể làm tài liệu tham khảo cho các nhà nghiên cứu,cácnhà quản lý sản xuất khi nghiên cúu, sử dụng máy tiện

Nhận xét:

Ngành chế tạo máy nói chung và gia công kim loại bằng phương pháp tiện nói riêng đã được quan tâm ở nước ta và ở nhiều nước khác nhau trên thế giới Đã có nhiều loại máy tiện khác nhau được nghiên cứu và chế tạo để đáp ứng cho nhu cầu của thực tiễn sản xuất Ở các nước phát triển, các loại máy tiện hiện đại điều khiển theo chương trình số NC hoặc máy CNC được sử dụng rộng rãi còn ở nước ta các máy tiện vạn năng và các loại máy CNC nhỏ được chọn và sử dụng nhiều hơn

Nghiên cứu về máy tiện và quá trình gia công kim loại trên máy tiện đã được tiến hành ở các nước phát triển tương đối đầy đủ và bài bản Những thành tựu nghiên cứu của các nước phát triển có ý nghĩa rất lớn đối với các nhà nghiên cứu và quản lý săn xuất khi lựa chọn và sử dụng máy tiện Ở nước

ta, do nhiều nguyên nhân khác nhau,nghiên cứu về máy tiện và quá trình gia công kim loại trên máy tiện mới được tiến hành ở các trung tâm khoa học lớn trong những năm gần đây Mặc dù, những nghiên cứu đã thu được kết quả bước đầu, nhưng chúng chưa đầy đủ và có hệ thống, đặc biệt các kết quả nghiên cứu chưa được phổ biến và áp dụng rộng rãi trong sản xuất,nghiên cứu

và sản xuất ở nước ta vẫn chưa được gắn kết chặt chẽ là những nguyên nhân làm giảm ý nghĩa khoa học,thực tiễn của các đề tài nghiên cứu

Vấn đề nghiên cứu tối ưu hóa các quá trình gia công cắt gọt chưa được nghiên cứu một cách bài bản ở nước ta Phần lớn trong quá trình chuẩn bị sản xuất, các nhà công nghệ phải dựa vào các loại sổ tay để tra cứu Số liệu trong

sổ tay là số liệu thống kê thu được trong điều kiện sản xuất và công nghệ cụ thể chúng không phải là thông số công nghệ tối ưu

Chính vì thế, cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật nói chung, kỹ thuật máy và kỹ thuật gia công cơ khí nói riêng, thì việc nghiên cứu sử dụng các thiết bị công nghệ một cách có hiệu quả để thu được sản phẩm theo yêu cầu vẫn là một trong những nhiệm vụ cấp thiết và quan trọng trong mọi quá trình sản xuất nói chung và cần thiết phải có những công trình nghiên cứu cụ thể về sử dụng hiệu quả các thiết bị nhập nội vì vậy, việc tiến

hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của góc cắt chính, chiều sâu

cắt, lượng ăn dao đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi tiện trơn thép trên máy tiện EER1330” là thực sự cần thiết, góp phần nâng cao hiệu quả

sử dụng máy tiện trong gia công cắt gọt kim loại

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

NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chung:

Xác định được qui luật và mức độ ảnh hưởng của các yếu tố như góc cắt chính, chiều sâu cắt, lượng ăn dao đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi tiện trơn thép trên máy tiện EER1330 Từ đó chọn được các các thông số kỹ thuật hợp lý, góp phần xây dựng ngân hàng dữ liệu cho việc

sử dụng hiệu quả máy tiện

Mục tiêu cụ thể:

-Xây dựng được mối quan hệ giữa các yếu như góc cắt chính, chiều sâu cắt, lượng ăn dao với chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi tiện trơn thép trên máy tiện EER1330

- Xác định được giá trị hợp lý của góc cắt chính, chiều sâu cắt, lượng

ăn dao đảm 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 tiện mã

hiệu EER1330 Đây là máy tiện vạn năng sản xuất tại Đài loan là loại máy tiện được dùng ở các công ty có qui mô sản xuất vừa và nhỏ ở nước ta

Vật liệu, 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 C45, sản phẩm là chi tiết trục thép Dao tiện 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 riêng và chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm là độ nhám bề mật Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố như góc cắt chính, chiều sâu cắt, lượng ăn dao đến chi phí năng lượng riêng

và độ nhám bề mặt khi tiện trơn thép C45, loại thép thông dụng sử dụng làm trục trên máy tiện EER1330

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 tiện nói riêng , xây dựng được cơ sở lý luận của sự ảnh hưởng của các yếu tố nghiên cứu đén 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 tiện

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

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

- 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 tiện trơn thép trục C45 Từ các kết quả đó làm cơ sở lựa chọn thông số hợp lý và xác định thông số hợp lý của máy tiện EER1330 khi tiện trơn thép trục

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

- Xác định chi phí năng lượng riêng cho một số chế độ cắt khác nhau ứng với vật liệu gia công là thép trục

- Xác định chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt ứng với các thông số khác nhau của máy tiện EER1330 khi tiện trơn

- Xác định chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi vận hành máy tiện EER1330 với các thông số hợp lý của góc cắt chính của dao cắt, chiều sâu cắt, lượng ăn 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 trong các công

trình nghiên cứu tổng hợp 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 [5]:

k- Cự ly tổ;

xmax, xmin- Trị số thu thập lớn nhất, bé nhất của đại lượng nghiên cứu

Xác định các đặc trưng của phân bố thực nghiệm:

Sai số trung bình mẫu:

     

1 i n

2

n

1 x

x x n

1

2 ) (

1 n

n

i i

Độ lệch: Sk= 3

n

1

3 i

n.S

) x (x

(2.8) 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:

n.S

) x (x 4

n

1

4 i







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[6], 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%

.S τ

2

2 2.

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, [6] như sau:

a Đánh giá tính đồng nhất của phương sai

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





 N

1 u

2 u

2 max tt

) Y (Y 1 m



Trong đó: mu- Số lần lặp lại ở mỗi điểm thí nghiệm

yui - Giá trị của thông số tại điểm u

yui - Giá trị trung bình của thông số ra tại điểm u



1 i ui u

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 do  và ký hiệu G btra bảng [10]

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 Fỉsher 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 Fisher là tỷ số:

1 n

u Y ) Y ( 1 N

2 u 2

N 1

y0- Giá trị trung bình chung của thông số đầu ra tính cho toàn bộ thực nghiệm

y N

Nếu giá trị tính toán F<Fb thì ảnh hưởng của thông số vào là không đáng kể trong khuôn khổ ảnh hưởng của các biến ngẫu nhiên Nguyên nhân gây nên trường hợp này là đưa vào thí nghiệm những thông số không có ảnh hưởng đáng kể hoặc bước biến đổi của thông số quá bé, dẫn đến hiệu ứng ảnh hưởng của thông số nhỏ so với nhiễu

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

* (Y y) K

K* - Hệ số hồi quy có nghĩa

Y- Giá trị của đối số Y=F(X1, X2, ,Xn) tính theo mô hình hồi quy thay các bộ giá trị các thông số vào (X1, X2, ,Xn) ứng với mỗi điểm thí nghiệm U giá trị tính toán của chuẩn Fisher

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