bề mặt
Tiến hành giữ nguyên giá trị S ở mức “0” và thay đổi vận tốc cắt ở 5 mức. Kết quả được thể hiện ở phụ biểu 02.
a. Ảnh hưởng của vận tốc cắt tới chi phí năng lượng riêng Nr
Sau khi thu thập số liệu, chúng tôi tiến hành xử lý, tổng hợp các giá trị tính toán của hàm chi phí năng lượng riêng khi vận tốc cắt thay đổi như ở bảng 4.1.
Bảng 4.1: Tổng hợp các giá trị tính toán của hàm chi phí năng lượng riêng khi vận tốc cắt thay đổi
STT Y1 Y2 Y3 Ytb (Y0-Ytb)2 Si2 1 0,171 0,180 0,174 0,175 0,000000 0,000021 2 0,162 0,167 0,173 0,167 0,000067 0,000030 3 0,151 0,157 0,164 0,157 0,000331 0,000042 4 0,190 0,187 0,180 0,186 0,000103 0,000026 5 0,192 0,191 0,194 0,192 0,000282 0,000002 Tổng 0,866 0,882 0,885 0,878 0,000784 0,000122 Y0 0,176 Gtt 0,3460 Sy2 0,0006 Se2 0,0000 Ftt 24,0232
55
Giá trị tính toán Gtt = 0,3460; Giá trị thống kê chuẩn Kohren tra bảng Gb = 0,7885; Gtt < Gb phương sai thực nghiệm là đồng nhất, kết quả thí nghiệm chấp nhận được.
- Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào theo tiêu chuẩn Fisher:
Giá trị Ftt = 24,0232; Giá trị Fb = 4,10; Ftt > Fb vậy ảnh hưởng của X hay vận tốc cắt đến chi phí năng lượng riêng là rất đáng kể.
- Xác định mô hình thực nghiệm đơn yếu tố:
Từ số liệu thực nghiệm xác định được phương trình tương quan:
Y = 0,1925 - 0,001.X + 0,00001.X2 (4.1) - Kiểm tra tính tương thích của mô hình hồi qui theo tiêu chuẩn Fisher: Giá trị tính toán chuẩn Fisher: F = 3,5887; Giá trị tra bảng chuẩn Fisher: Fb = 4,10 ; F < Fb vậy mô hình đã chọn là tương thích.
- Đồ thị tương quan giữa vận tốc cắt và chi phí năng lượng riêng:
Từ số liệu theo bảng 4.1 ta xây dựng được đồ thị biểu diễn tương quan giữa vận tốc cắt với chi phí năng lượng riêng như trên hình 4.1.
56
b. Ảnh hưởng của vận tốc cắt tới độ nhám bề mặt Ra
Từ kết quả thực nghiệm ở phụ biểu 02, tổng hợp các giá trị tính toán của hàm độ nhám bề mặt khi vận tốc cắt thay đổi như ở bảng 4.2.
Bảng 4.2: Tổng hợp các giá trị tính toán của hàm độ nhám bề mặt khi vận tốc cắt thay đổi STT Y1 Y2 Y3 Ytb (Y0-Ytb)2 Si2 1 1,472 1,781 1,725 1,659 0,232067 0,027104 2 3,247 3,695 3,433 3,458 1,735191 0,050657 3 2,244 2,632 2,453 2,443 0,091164 0,037711 4 2,012 1,957 1,632 1,867 0,075113 0,042175 5 1,121 1,564 1,148 1,278 0,745460 0,061672 Tổng 10,096 11,629 10,391 10,705 2,878994 0,219320 Y0 2,141 Gtt 0,2812 Sy2 2,1592 Se2 0,0439 Ftt 49,2259
- Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai theo tiêu chuẩn Kohren:
+ Giá trị tính toán Gtt= 0,2812; + Giá trị thống kê chuẩn Kohren tra bảng Gb= 0,7885; Gtt < Gb phương sai thực nghiệm là đồng nhất, kết quả thí nghiệm chấp nhận được.
- Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào theo tiêu chuẩn Fisher:
+ Giá trị Ftt = 49,2259; + Giá trị Fb = 4,10; Ftt > Fb vậy ảnh hưởng của X hay vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt là rất đáng kể.
57
Từ số liệu thực nghiệm xác định được phương trình tương quan:
y = 0,0038X2,2067.e(-0,0392X) (4.2) - Kiểm tra tính tương thích của mô hình hồi qui theo tiêu chuẩn Fisher: Giá trị tính toán chuẩn Fisher: F = 3,7763; Giá trị tra bảng chuẩn Fisher: Fb= 4,10; F < Fb vậy mô hình đã chọn là tương thích.
- Đồ thị tương quan giữa vận tốc cắt và độ nhám bề mặt:
Từ số liệu trên bảng 4.2 ta xây dựng được đồ thị biểu diễn tương quan giữa vận tốc cắt với độ nhám bề mặt như trên hình 4.2
Hình 4.2. Đồ thị ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt 4.3.2. Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt
Ta tiến hành giữ nguyên giá trị V ở mức “0” và thay đổi lượng chạy dao S ở 5 mức. Kết quả được thể hiện ở phụ biểu 03.
a. Ảnh hưởng của lượng chạy dao S tới chi phí năng lượng riêngNr
Từ kết quả thực nghiệm ở phụ biểu 03, tổng hợp các giá trị tính toán của hàm chi phí năng lượng riêngkhi lượng chạy dao thay đổi như ở bảng 4.3
58
Bảng 4.3:Tổng hợp các giá trị tính toán của hàm chi phí năng lượng riêng khi lượng chạy dao thay đổi
STT Y1 Y2 Y3 Ytb (Y0-Ytb)2 Si2 1 0,146 0,153 0,151 0,150 0,000544 0,000013 2 0,162 0,158 0,162 0,161 0,000160 0,000005 3 0,164 0,168 0,161 0,164 0,000081 0,000012 4 0,186 0,187 0,192 0,188 0,000225 0,000010 5 0,198 0,207 0,205 0,203 0,000900 0,000022 Tổng 0,856 0,873 0,871 0,867 0,001911 0,000063 Y0 0,173 Gtt 0,3526 Sy2 0,0014 Se2 0,0000 Ftt 113,1447
- Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai theo tiêu chuẩn Kohren: Giá trị tính toán Gtt= 0,3526; Giá trị thống kê chuẩn Kohren tra bảng Gb = 0,7885; Gtt < Gb phương sai thực nghiệm là đồng nhất, kết quả thí nghiệm chấp nhận được.
- Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào theo tiêu chuẩn Fisher:
+ Giá trị Ftt = 113,1447; + Giá trị Fb = 4,10; Ftt > Fb vậy ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chi phí năng lượng riêng là rất đáng kể.
- Xác định mô hình thực nghiệm đơn yếu tố:
Từ số liệu thực nghiệm xác định được phương trình tương quan: Y = 0,1480 - 0,0110.X + 0,0324.X2 (4.3) - Kiểm tra tính tương thích của mô hình hồi qui theo tiêu chuẩn Fisher:
59
+ Giá trị tính toán chuẩn Fisher: F = 1,7856; + Giá trị tra bảng chuẩn Fisher: Fb= 4,10; F < Fb vậy mô hình đã chọn là tương thích.
- Đồ thị tương quan giữa lượng chạy dao và chi phí năng lượng riêng: Từ số liệu trên bảng 4.3, ta xây dựng được đồ thị biểu diễn tương quan giữa lượng chạy dao với chi phí năng lượng riêng như trên hình 4.3.
Hình 4.3. Đồ thị ảnh hưởng của lượng chạy dao S đến chi phí năng lượng riêng Nr
b. Ảnh hưởng của lượng chạy dao S tới độ nhám bề mặt Ra
Sau khi thu thập số liệu, chúng tôi tiến hành xử lý, tổng hợp các giá trị tính toán của hàm độ nhám bề mặt chi tiết gia công khi lượng chạy dao thay đổi như ở bảng 4.4.
- Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai theo tiêu chuẩn Kohren:
+ Giá trị tính toán Gtt = 0,4557; + Giá trị thống kê chuẩn Kohren tra bảng Gb = 0,7885; Gtt < Gb phương sai thực nghiệm là đồng nhất, kết quả thí nghiệm chấp nhận được.
- Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào theo tiêu chuẩn Fisher:
60
+ Giá trị Ftt = 855,4953; Giá trị Fb = 4,10; Ftt > Fb vậy ảnh hưởng của X hay lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt là rất đáng kể.
Bảng 4.4: Tổng hợp các giá trị tính toán của hàm độ nhám bề mặt khi lượng chạy dao thay đổi
STT Y1 Y2 Y3 Ytb (Y0-Ytb)2 Si2 1 1,317 1,264 1,358 1,313 0,764575 0,002221 2 1,523 1,546 1,562 1,544 0,414393 0,000384 3 2,073 2,141 2,158 2,124 0,004020 0,002023 4 2,508 2,589 2,582 2,560 0,138582 0,002014 5 3,311 3,447 3,432 3,397 1,462326 0,005560 Tổng 10,732 10,987 11,092 10,937 2,783896 0,012203 Y0 2,187 Gtt 0,4557 Sy2 2,0879 Se2 0,0024 Ftt 855,4953
- Xác định mô hình thực nghiệm đơn yếu tố:
Từ số liệu thực nghiệm xác định được phương trình tương quan: Y = 1,1821 – 0,3678.X + 1,2206.X2 (4.4) - Kiểm tra tính tương thích của mô hình hồi qui theo tiêu chuẩn Fisher: + Giá trị tính toán chuẩn Fisher: F = 3,2222; + Giá trị tra bảng chuẩn Fisher: Fb= 4,10; F < Fb vậy mô hình đã chọn là tương thích.
- Đồ thị tương quan giữa lượng chạy dao S và độ nhám bề mặt Ra: Từ số liệu trên bảng 4.4 ta xây dựng được đồ thị biểu diễn tương quan giữa lượng chạy dao với độ nhám bề mặt như trên hình 4.4.
61
Hình 4.4. Đồ thị ảnh hưởng của lượng chạy dao S đến độ nhám bề mặt Ra Nhận xét về kết quả thực nghiệm đơn yếu tố:
- Ảnh hưởng của vận tốc cắt V đến chi phí năng lượng riêng tuân theo quy luật hàm bậc 2. Khi vận tốc cắt tăng từ 25 ÷ 75 m/ph chi phí năng lượng riêng giảm từ 0.17 ÷ 0.15 (Wh/mm2). Tuy nhiên khi vận tốc cắt tăng từ 75 ÷ 125 m/ph thì chi phí năng lượng riêng lại tăng với cường độ mạnh từ 0.157 tới 0.195 (Wh/mm2).
Ảnh hưởng của vận tốc cắt V đến độ nhám bề mặt là hàm phi tuyến. Khi vận tốc cắt tăng từ 25 ÷ 53 m/ph, thì độ nhám bề mặt Ra tăng từ khoảng 1.66 ÷ 3.46 µm. Tốc độ tăng của Ra trong giai đoạn này là khá mạnh. Khi vận tốc cắt tiếp tục tăng từ 53 ÷ 100 m/ph thì độ nhám bề mặt chi tiết lại giảm dần tới 1.87 µm. Từ giai đoạn này nếu tiếp tục tăng vận tốc cắt thì độ nhám bề mặt các chi tiết gia công có giảm dần nhưng tốc độ giảm là khá nhỏ.
Ảnh hưởng của lượng chạy dao S đến chi phí năng lượng riêng Nr cũng là đồng biến và với quy luật hàm bậc 2. Khi lượng chạy dao S tăng từ 0.5 ÷
62
0.7 mm/v chi phí năng lượng riêng tăng với tốc độ chậm. Nhưng khi lượng chạy dao S tăng từ 0.7 ÷ 1.5 mm/v, chi phí năng lượng riêng tăng với tốc độ nhanh từ 0.15 ÷ 0.203 (Wh/mm2).
Lượng chạy dao S ảnh hưởng lớn đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công và là đồng biến theo quy luật hàm bậc 2. Khi lượng chạy dao tăng từ 0.5 ÷ 1.5 mm/v thì độ nhám bề mặt tăng từ 1.3 tới 3.5 µm.
Những kết quả trên là hoàn toàn phù hợp với cơ sở lý thuyết như luận văn đã tổng hợp được và trình bày ở chương 3. Đây cũng là những cơ sở quan trọng để tiến hành các nhiệm vụ tiếp theo - quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố.
4.4. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố
Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố cho chúng ta khẳng định rằng: ảnh hưởng của vận tốc cắt V, lượng chạy dao S đến các hàm mục tiêu Nr và Ra là hàm phi tuyến. Theo [2, 4,19], chúng tôi không tiến hành quy hoạch thực nghiệm bậc nhất mà thực hiện ngay quy hoạch thực nghiệm bậc hai theo kế hoạch trung tâm hợp thành.
4.4.1. Mã hóa các yếu tố ảnh hưởng và ma trận kế hoạch thí nghiệm
Sử dụng công thức (2.12) xác định các giá trị X1, X2 dạng mã của các thông số vận tốc cắt V, lượng chạy dao S. Kết quả được ghi trong bảng 4.5.
Ma trận thí nghiệm kế hoạch trung tâm hợp thành được sắp xếp trong bảng 4.6.
Tiến hành thí nghiệm theo ma trận kế hoạch trung tâm hợp thành với số lần lặp lại m = 3. Kết quả thí nghiệm được ghi ở phụ biểu 04.
Bảng 4.5. Giá trị mã hóa của X1, X2
Các yếu tố Mức biến thiên Mã hóa X1 X2 V(m/ph) S(mm/v) Mức trên +1 125 1.5 Mức cơ sở 0 75 1.0 Mức dưới -1 25 0.5
63
Bảng 4.6. Ma trận thí nghiệm kế hoạch trung tâm hợp thành
STT X1 X2 1 -1 -1 2 +1 -1 3 -1 +1 4 +1 +1 5 -1 0 6 +1 0 7 0 +1 8 0 -1 9 0 0
4.4.2. Xác định mô hình toán của hàm chi phí năng lượng riêng Nr
Trên cơ sở kết quả thí nghiệm đa yếu tố ở phụ biểu 04, tổng hợp các giá trị xử lý được của hàm chi phí năng lượng riêng như giới thiệu ở phụ biểu 05.
a. Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai
Giá trị chuẩn Kohren tính toán được: Gtt = 0,1519; Tiêu chuẩn Kohren tra bảng: Gb= 0,5728; Ta thấy Gtt < Gb vậy phương sai trong thí nghiệm là đồng nhất.
b. Xác định mô hình toán hàm chi phí năng lượng riêng
Phương trình dạng mã của hàm chi phí năng lượng riêng Nr có dạng: Y1 = 0.177 + 0.012X1 + 0.011X2 + 0.002X1X2 –
- 0.002X12 + 0.001X22 (4.5)
c. Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số
Sử dụng tiêu chuẩn Student, những hệ số có nghĩa khi ttt > tb. Giá trị tb với = 0,05; = N.(n-1) = 18, vậy tb = 2,1.
64
Đối chứng với kết quả ở phụ biểu 05 thì những hệ số sau có nghĩa b0,0, b1,0, b1,1,b2,1, các hệ số còn lại không có nghĩa. Nhưng việc bỏ qua hệ số nào đó là vấn đề cần xem xét. Theo [14] chúng tôi quyết định không bỏ hệ số nào để tiện cho việc tìm giá trị tối ưu.
d. Kiểm tra tính tương thích của mô hình
Ftt = 2,9156< Fb = 3,55. Vậy mô hình ta lựa chọn là tương thích.
e. Kiểm tra khả năng làm việc của mô hình
N 1 u 2 e 2 2 e 2 * 2 S ). 1 m .( N y yˆ m S ). 1 m .( N S ). K N .( m 1 R N = 9; K = 6; 2 e S = 0.00035; S2 = 0.085726; R2 = 0,9 .
Kết quả R2 > 0,75, như vậy mô hình được coi là hữu ích trong sử dụng. Đồ thị biểu diễn tương quan giữa vận tốc cắt và lượng chạy dao với chi phí năng lượng riêng như hình 4.5.
Nr
(Wh/mm2)
V, m/ph
S(mm/v)
Hình 4.5. Ảnh hưởng của vận tốc cắt và lượng chạy dao đối với chi phí năng lượng riêng Nr
65
4.4.3. Xác định mô hình toán của hàm độ nhám bề mặt Ra
Trên cơ sở kết quả thí nghiệm đa yếu tố ở phụ biểu 04, tổng hợp các giá trị xử lý được của hàm độ nhám bề mặt như giới thiệu ở phụ biểu 06.
a. Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai
Tiêu chuẩn Kohren Gtt = 0,1850; Tiêu chuẩn tra bảng (5%), Gb = 0,5728.
So sánh: Gtt < Gb vậy tính đồng nhất của phương sai đạt tiêu chuẩn.
b. Xác định mô hình toán hàm độ nhám bề mặt
Sử dụng phần mềm qui hoạch thực nghiệm ta tính được các hệ số và phương trình dạng mã của hàm độ nhám bề mặt Ra:
Y2 = 2,356 + 0,029X1 - 0,036X2 + 0,118X1X2 –
- 0,841X12 + 0,329X22 (4.6)
c. Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số
Sử dụng tiêu chuẩn Student, những hệ số có nghĩa khi ttt > tb. Giá trị tb với = 0,05; = N.(n-1) = 18 vậy tb = 2,1.
Đối chứng với kết quả xử lý ở phụ biểu 05 thì những hệ số có nghĩa là: b0,0, b1,0, b1,1, b2,1, b2,2, các hệ số còn lại không có nghĩa. Nhưng việc bỏ qua hệ số nào đó là vấn đề cần xem xét. Theo [14] chúng tôi quyết định không bỏ hệ số nào để tiện cho việc tìm giá trị tối ưu.
d. Kiểm tra tính tương thích của mô hình
Ftt = 2,2892< Fb = 3,55 (Tiêu chuẩn tra bảng (5%)). Vậy mô hình ta chọn tương thích.
e. Kiểm tra khả năng làm việc của mô hình
N 1 u 2 e 2 2 e 2 * 2 S ). 1 m .( N y yˆ m S ). 1 m .( N S ). K N .( m 1 R ; N = 9; K = 3; 2 e S = 0,1041; S2 = 1,7702; R2 = 0,89
66
Vậy R2 > 0,75 mô hình được coi là hữu ích trong sử dụng.
Tương quan giữa vận tốc cắt và lượng chạy dao với độ nhám bề mặt Ra ở dạng đồ thị như hình 4.6.
4.4.4. Chuyển phương trình hồi quy của các hàm mục tiêu về dạng thực
Trên cơ sở các giá trị mã hóa Xi = (xi - xi0)/ei , ta có: X1 = (V - 75)/50 = 0,02V – 1,5
X2 = (S – 1,0)/0,5 = 2S - 2 (4.7) Sau khi thay vào các phương trình hồi quy (4.7 và 4.8) và giản ước ta nhận được:
- Hàm chi phí năng lượng riêng:
Nr ≡ Y1 = 0,1425 + 0,0003V + 0,008S+ 0,0001V.S –
- 8.10-7. V2 + ,004S2 (4.8) - Hàm độ nhám bề mặt gia công:
Hình 4.6. Ảnh hưởng của vận tốc cắt và lượng chạy dao đối với hàm