3.2.2.1. 1. Chọn các nhân tố độc lập:
Biến điều khiển (Control Variable) và biến đáp ứng (Response - thông số đầu ra), hàm mục tiêu (Objective Function)
Như đã phân tích sự ảnh hưởng của đường dụng cụ, bước tiến ngang và đường kính dụng cụ ở chương 1 đến độ chính xác tạo hình bề mặt tự do. Phần này tác giả lựa chọn các biến điều khiển cụ thể như sau:
- Kiểu đường dụng cụ T - Bước tiến ngang S0 (mm) - Đường kính dụng cụ D (mm).
Ngoài ba yếu tố công nghệ chính, chất lượng độ chính xác tạo hình bề chi tiết gia công còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố khác như: Vật liệu dao, vật liệu gia công, kết cấu hình học dao, loại máy, độ cứng vững của hệ thống công nghệ, rung động trong quá trình cắt gọt.
Biến đáp ứng trong luận văn được chọn là độ chính xác tạo hình bề mặt tự do của cánh máy bơm có dạng mặt elip lồi, lõm để thiết kế và xây dựng mô hình thực nghiệm Taguchi.
3.2.2.2. Xác định miền giá trị các nhân tố ảnh hưởng đến mục tiêu:
Các mối các quan hệ có thể có giữa các nhân tố (bậc tự do - Degree of Freedom) và phân bố toàn bộ miền giá trị của các nhân tố thành các mức (Level), ở phạm vi luận văn các mức được thể hiện tại Bảng 3.1. Các tác
71
nhân chính ảnh hưởng tới chỉ tiêu chất lượng về độ chính xác tạo hình bề mặt chi tiết sau quá trình gia công: Đường chạy dao (T), bước tiến ngang (S0) và đường kính dụng cụ (D), (Bảng 3.1). Ngoài ba yếu tố công nghệ chính, chất lượng độ chính xác tạo hình bề chi tiết gia công còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố khác như: Vật liệu dao, vật liệu gia công, kết cấu hình học dao, loại máy, độ cứng vững của hệ thống công nghệ, rung động trong quá trình cắt gọt.
Bảng 3.1 Giá trị các nhân tố trong thực nghiệm
TT Thông số thiết kế Ký hiệu nhân tố Mức độ thông số công nghệ Khoảng Thay đôi Tự nhiên Mã
hóa Thấp Cơ sở Cao
1 Đường dụng cụ T 1 Zingzag Oneway Spiral -
2 Bước tiến ngang S0 2 0.10 0.45 0.80 0.70
3 Đường kính
dụng cụ D 3 4 6 8 4
3.2.2.3. 3. Lựa chọn dạng ma trận quy hoạch thực nghiệm:
Trong nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ như: Đường dụng cụ (T), bước tiến ngang (S0), đường kính dụng cụ đến độ chính xác tạo hình bề mặt tự do mặt sau khi gia công chi tiết trên máy phay CNC. Nếu quy hoạch thực nghiệm toàn phần ta cần N = 33 = 27 thí nghiệm. Đối với quy hoạch Taguchi ta chọn ma trận quy hoạch trực giao L9 với N = 33-1
= 9 thí nghiệm. Việc đánh giá tỷ lệ S/N giúp các nhà công nghệ biết xu hướng và mức độ ảnh hưởng của từng thông số đến độ chính xác hình học của chi tiết gia công. Từ các nhận biết đó giúp các nhà nghiên cứu nhanh chóng tìm ra các thông số chế độ cắt và phạm vi cần tác động để tìm thông số công nghệ gia công là tốt nhất. Đồng thời từ đó cũng đánh giá riêng lẻ các ảnh hưởng của các thông số công nghệ.
Tùy vào số nhân tố và số mức giá trị, trong luận văn này tác giả sử dụng lựa chọn bẳng trự giao với ma trận quy hoạch L9 như Bảng 3.2: cột là các
72
nhân tố, hàng là các thí nghiệm (n) trên Mục 3.2, phụ thuộc số mức giá trị và số nhân tố. Bảng 3.2 Ma trận quy hoạch L9 n Các nhân tố Giá trị đáp ứng yi Tỉ số S/N x1 x2 x3 1 1 1 1 y1 ……… 2 1 2 2 y2 ……… 3 1 3 3 y3 ……… 4 2 1 2 y4 ……… 5 2 2 3 y5 ……… 6 2 3 1 y6 ……… 7 3 1 3 y7 ……… 8 3 2 1 y8 ……… 9 3 3 2 y9 ……… 3.2.2.4. Tiến hành thực nghiệm:
Để thu thập số liệu các giá trị đáp ứng (thông số đầu ra). Trong một số trường hợp trong mỗi thực nghiệm ta lặp n lần. Phân tích thống kê dữ liệu thực nghiệm.
3.2.2.5. Phân tích số liệu theo tỉ số S/N:
Tỷ số S/N phụ thuộc vào mục tiêu “lớn hơn tốt hơn - Higher-the-better”, “Nhỏ hơn tốt hơn - Lower-the-better” hoặc “Đánh giá ảnh hưởng của các nhân tố” ta sử dụng Công thức (3.1) đến (3.3). Sau đó xác định giá trị thí nghiệm tối ưu của các nhân tố.
3.2.2.6. Phân tích giá trị trung bình (ANalysis of Mean - ANOM) và phân tích phương sai (ANalysis of Variance - ANOVA)
Để xác định ảnh hưởng của các nhân tố đến kết quả đầu ra ta sử dụng phân tích giá trị trung bình (ANalysis of Mean - ANOM) và phân tích phương sai (ANalysis of Variance - ANOVA), xác định mức độ ảnh hưởng của các nhân tố đến kết quả đầu ra. Kết quả bước này được trình bày tương ứng trong Bảng 3.3.
73
Bảng 3.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến thông số đầu ra
TT Nhân tố
Tỷ lệ S/N trung bình cho giá trị đáp ứng với
các mức giá trị Trung bình Lớn (nhỏ) nhất max (min) Hiệu số Max - m (m – min) Hiệu số Max - m (m – min) 1 2 3 1 T x 2 S0 (mm) x 3 D (mm) x 4 (mm) x
Giá trị trung bình m của các tỉ số S/N cho mỗi mức giá trị của mỗi nhân tố được xác định theo công thức:
mj = = 1 (3.5)
trong đó p là số phần tử cùng mức giá trị của nhân tố j.
Sai lệch có thể được đánh giá bằng các đại lượng khác nhau, cụ thể có thể thực hiện theo 3 cách cho nhân tố thứ j:
⁃ Tổng sai lệch trung bình của các mức giá trị:
Sj = h −h (3.6)
⁃ Tổng bình phương sai lệch trung bình của các mức giá trị:
Sj = h −h (3.7)
⁃ Tổng bình phương sai lệch trung bình giữa các mức giá trị:
74
Mức độ ảnh hưởng của mỗi nhân tố được đánh giá bằng tỷ lệ % giữa sai lệch Sj của nhân tố đó so với tổng sai lệch của tất cả các nhân tố (với k số nhân tố):
3.2.2.7. Tính toán lại hàm mục tiêu theo bộ giá trị nhân tố tối ưu và kiểm chứng bằng thực nghiệm.
Đây là bước bổ sung, vì ở phần 3.2.2.5 đã tính đến ảnh hưởng của các nhân tố theo tỷ số S/N.
Phương pháp Taguchi đơn giản, số thí nghiệm ít, có thể định lượng hoặc định tính. Tuy nhiên phương pháp có nhược điểm:
- Do số liệu rời rạc nên phương án nhận được chỉ gần tối ưu. - Không đưa được các điều kiện ràng buộc.
- Giải được bài toán đơn mục tiêu.