Hình 4. 6. Kết quả mẫu 1 sau gia cơng
Bảng 4. 4. Kết quả đo độ nhám bề mặt các mẫu thí nghiệm của mẫu 1
Mẫu 1 Thí nghiệm số 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 f (kHz) 38 38 38 38 38 38 40 40 40 40 40 40 42 42 42 42 42 42 V (V) 200 200 200 240 240 240 200 200 200 240 240 240 200 200 200 240 240 240 n (vòng/phút) 120 150 180 120 150 180 120 150 180 120 150 180 120 150 180 120 150 180 Lần đo 1 Ra 2,083 2,460 1,621 1,568 1,831 1,970 1,374 2,097 1,812 3,825 2,057 1,337 2,692 1,712 2,772 3,487 4,002 3,380 Rq 2,498 3,015 2,086 1,896 2,320 2,355 1,699 2,615 2,265 4,773 2,525 1,599 3,282 2,171 3,488 4,512 4,846 4,313 Rz 11,029 12,049 8,436 7,837 10,087 9,262 7,271 12,016 8,800 20,952 10,541 7,299 13,079 10,629 15,438 21,209 20,030 19,724 Lần đo 2 Ra 2,212 2,329 1,834 1,428 1,960 2,054 1,565 1,783 1,489 4,209 2,342 1,562 2,580 1,974 3,000 4,240 4,099 3,647 Rq 2,630 2,944 2,280 1,754 2,321 2,536 1,876 2,276 1,970 5,152 2,929 1,951 3,296 2,419 3,599 5,308 5,038 4,617 Rz 11,403 12,775 8,653 7,084 8,280 9,943 7,899 10,117 8,768 19,789 13,351 7,763 14,616 9,983 13,286 22,539 21,444 20,827 Lần đo 3 Ra 2,252 1,943 1,807 1,549 1,868 2,599 1,848 1,855 1,359 4,022 2,313 1,064 2,349 1,885 2,706 3,953 3,991 3,828 Rq 2,663 2,422 2,231 1,860 2,208 3,192 2,345 2,422 1,692 5,566 2,967 1,360 2,995 2,439 3,319 4,886 4,990 4,703 Rz 11,427 10,835 8,358 7,280 8,682 11,185 9,841 11,671 7,028 27,975 13,459 7,145 13,538 10,860 11,968 21,563 22,215 20,144 Trung bình Ra 2,182 2,244 1,754 1,515 1,886 2,208 1,596 1,912 1,553 4,019 2,237 1,321 2,540 1,857 2,826 3,893 4,031 3,618 Rq 2,597 2,794 2,199 1,837 2,283 2,694 1,973 2,438 1,976 5,164 2,807 1,637 3,191 2,343 3,469 4,902 4,958 4,544 Rz 11,286 11,886 8,482 7,400 9,016 10,130 8,337 11,268 8,199 22,905 12,450 7,402 13,744 10,491 13,564 21,770 21,230 20,232
Hình 4. 7. Biểu đồ nhám bề mặt mẫu 1 qua 18 lần thí nghiệm với các chế độ công nghệ theo quy hoạch như ở bảng 4.3
Bảng 4. 5. Kết quả đo độ nhám bề mặt các mẫu thí nghiệm của mẫu 2
Hình 4. 8. Biểu đồ nhám bề mặt mẫu 2 qua 18 lần thí nghiệm với các chế độ cơng nghệ theo quy hoạch như ở bảng 4.3
Bảng 4. 6. Kết quả đo độ nhám bề mặt các mẫu thí nghiệm của mẫu 3
Mẫu 2 Thí nghiệm số 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 f (kHz) 38 38 38 38 38 38 40 40 40 40 40 40 42 42 42 42 42 42 V (V) 200 200 200 240 240 240 200 200 200 240 240 240 200 200 200 240 240 240 n (vòng/phút) 210 240 270 210 240 270 210 240 270 210 240 270 210 240 270 210 240 270 Lần đo 1 Ra 1,475 2,787 2,378 1,938 1,209 1,964 2,008 1,956 1,247 2,053 2,165 2,375 2,815 2,120 3,733 3,538 2,516 1,768 Rq 1,910 3,358 3,064 2,501 1,548 2,488 2,427 2,338 1,553 2,577 2,664 2,911 3,329 2,712 4,594 4,156 3,099 2,198 Rz 8,369 14,266 13,770 10,323 7,504 10,439 9,463 9,563 6,689 11,452 10,827 11,384 12,302 13,729 18,712 16,761 13,269 9,798 Lần đo 2 Ra 1,520 2,737 2,318 1,815 1,251 1,961 1,983 1,938 1,258 2,188 2,147 2,392 2,846 2,168 3,681 3,190 2,573 1,718 Rq 1,910 3,293 2,985 2,341 1,586 2,458 2,383 2,479 1,565 2,689 2,636 2,890 3,371 2,798 4,540 3,864 3,181 2,138 Rz 8,429 13,606 13,539 9,408 7,547 10,090 9,338 12,232 7,018 11,791 10,592 10,838 12,786 14,204 18,114 16,608 13,612 9,452 Lần đo 3 Ra 1,438 2,783 2,334 1,786 1,263 1,963 1,956 1,952 1,273 2,126 2,140 2,390 2,791 2,237 3,704 2,891 1,675 Rq 1,800 3,354 3,045 2,311 1,605 2,462 2,338 2,491 1,589 2,650 2,622 2,851 3,324 2,880 4,502 3,613 2,074 Rz 7,693 14,044 13,841 9,409 7,407 9,789 9,563 12,990 7,127 11,377 10,585 10,504 12,739 14,199 17,347 15,425 9,154 Trung bình Ra 1,478 2,769 2,343 1,846 1,241 1,963 1,982 1,949 1,259 2,122 2,151 2,386 2,817 2,175 3,706 3,364 2,660 1,720 Rq 1,873 3,335 3,031 2,384 1,580 2,469 2,383 2,436 1,569 2,639 2,641 2,884 3,341 2,797 4,545 4,010 3,298 2,137 Rz 8,164 13,972 13,717 9,713 7,486 10,106 9,455 11,595 6,945 11,540 10,668 10,909 12,609 14,044 18,058 16,685 14,102 9,468
Hình 4. 9. Biểu đồ nhám bề mặt mẫu 3 qua 18 lần thí nghiệm với các chế độ cơng nghệ theo quy hoạch như ở bảng 4.3
4.5! Kết quả và phân tích kết quả 4.5.1! Kết quả phân tích Taguchi 4.5.1! Kết quả phân tích Taguchi 4.5.1.1! Mẫu 1
Phân tích mơ hình tuyến tính: So sánh tương quan tỉ số S/N với các nhân tố f,
V, n Mẫu 3 Thí nghiệm số 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 f (kHz) 38 38 38 38 38 38 40 40 40 40 40 40 42 42 42 42 42 42 V (V) 200 200 200 240 240 240 200 200 200 240 240 240 200 200 200 240 240 240 n (vòng/phút) 300 330 360 300 330 360 300 330 360 300 330 360 300 330 360 300 330 360 Lần đo 1 Ra 1,926 1,460 1,876 1,159 1,818 1,973 2,491 2,528 1,327 1,202 1,636 1,395 1,401 2,840 2,010 2,011 1,586 1,809 Rq 2,384 1,785 2,453 1,411 2,211 2,439 2,957 3,154 1,623 1,528 1,880 1,923 1,691 3,383 2,467 2,601 2,062 2,204 Rz 10,796 7,568 10,320 5,558 9,034 9,788 11,146 12,511 6,265 6,881 6,564 8,426 6,947 13,228 9,774 11,642 10,286 8,646 Lần đo 2 Ra 1,315 1,208 1,944 1,095 1,671 1,604 2,491 2,538 1,309 1,190 1,875 1,418 1,482 2,774 1,820 2,235 1,581 1,633 Rq 1,556 1,476 2,657 1,363 2,049 1,964 2,957 3,200 1,614 1,499 2,122 1,906 1,794 3,293 2,239 2,672 2,020 2,060 Rz 5,620 5,995 11,986 6,010 7,407 8,150 11,146 13,350 6,396 6,864 7,413 8,190 7,868 12,261 8,890 9,745 9,146 8,777 Lần đo 3 Ra 1,581 1,328 1,944 1,126 1,770 1,540 1,998 2,649 1,212 1,141 1,875 1,388 1,655 2,748 1,958 1,837 1,590 1,596 Rq 2,083 1,591 2,646 1,399 2,139 1,832 2,415 3,278 1,489 1,450 2,122 1,764 2,018 3,218 2,416 2,287 1,949 2,300 Rz 10,206 6,557 11,316 5,778 7,473 7,108 9,108 13,108 5,852 6,142 7,413 7,708 8,388 12,392 9,598 9,366 8,057 11,249 Trung bình Ra 1,607 1,332 1,921 1,127 1,753 1,706 2,327 2,572 1,283 1,178 1,795 1,400 1,513 2,787 1,929 2,028 1,586 1,679 Rq 2,008 1,617 2,585 1,391 2,133 2,078 2,776 3,211 1,575 1,492 2,041 1,864 1,834 3,298 2,374 2,520 2,010 2,188 Rz 8,874 6,707 11,207 5,782 7,971 8,349 10,467 12,990 6,171 6,629 7,130 8,108 7,734 12,627 9,421 10,251 9,163 9,557
Bảng 4. 7. Các hệ số của mơ hình được xấp xỉ cho tỉ số S/N
Bảng 4. 8. Tổng kết mơ hình
Bảng 4. 9. Phân tích phương sai (ANOVA) cho tỉ số S/N
Phân tích mơ hình tuyến tính: So sánh tương quan giá trị trung bình với các
nhân tố f, V, n
Bảng 4. 11. Tổng kết mơ hình
Bảng 4. 12. Phân tích phương sai (ANOVA) cho giá trị trung bình.
Bảng 4. 14. Bảng đáp ứng cho tỉ số S/N
Bảng 4. 15. Bảng đáp ứng cho giá trị trung bình
Hình 4. 10. Đồ thị biểu diễn các nhân tố ảnh hưởng chính đến tỉ số S/N
Hình 4. 12. Đồ thị biểu diễn các nhân tố ảnh hưởng chính đến giá trung bình
Hình 4. 13. Đồ thị biểu diễn các sai lệch cho giá trị trung bình
4.5.1.2! Mẫu 2
Bảng 4. 17. Bảng đáp ứng cho giá trị trung bình
Hình 4. 15. Đồ thị biểu diễn các nhân tố ảnh hưởng chính đến giá trung bình
4.5.1.3! Mẫu 3
Bảng 4. 19. Bảng đáp ứng cho giá trị trung bình
Hình 4. 17. Đồ thị biểu diễn các nhân tố ảnh hưởng chính đến giá trung bình
4.5.2! Kết quả hồi qui bậc 2 theo phương pháp mặt đáp ứng
Hồi qui bậc 2 theo phương pháp mặt đáp ứng (Response Surface Regression) Y = Ra theo các biến f, V, n.
4.5.2.1! Mẫu số 1
Bảng 4. 20. Các hệ số phương trình hồi qui dạng mã hóa mẫu 1
Bảng 4. 21. Tổng kết mơ hình mẫu 1
Hình 4. 18. Biều đồ Pareto của các ảnh hưởng được chuẩn hóa của mẫu 1
Hình 4. 19. Đồ thị biểu diễn các sai lệch của Ra của mẫu 1
4.5.2.2! Mẫu số 2
Bảng 4. 24. Tổng kết mơ hình mẫu 2
Bảng 4. 25. Phân tích phương sai (ANOVA) mẫu 2
Hình 4. 21. Đồ thị biểu diễn các sai lệch của Ra của mẫu 2
4.5.2.3! Mẫu số 3
Bảng 4. 26. Các hệ số phương trình hồi qui dạng mã hóa mẫu 3
Bảng 4. 27. Tổng kết mơ hình mẫu 3
Hình 4. 23. Đồ thị biểu diễn các sai lệch của Ra của mẫu 3
4.5.3! Tìm thơng số cơng nghệ tối ưu 4.5.3.1! Mẫu 1
Bảng 4. 29. Các thông số tối ưu mẫu 1
Bảng 4. 30. Phương án tối ưu mẫu 1
Bảng 4. 31. Ước lượng đáp ứng mẫu 1
4.5.3.2! Mẫu 2
Bảng 4. 32. Các thông số tối ưu mẫu 2
Bảng 4. 33. Phương án tối ưu mẫu 2
Bảng 4. 34. Ước lượng đáp ứng mẫu 2
4.5.3.3! Mẫu 3
Bảng 4. 35. Các thông số tối ưu mẫu 3
Bảng 4. 36. Phương án tối ưu mẫu 3
.
Bảng 4. 37. Ước lượng đáp ứng mẫu 3
CHƯƠNG 5! KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
5.1! Kết luận
* Kết luận 1: Ảnh hưởng của các nhân tố đến độ nhám bề mặt (Ra càng nhỏ càng
tốt) sẽ phụ thuộc nhiều nhất vào tần số kế đó là điện áp kích thích và ít phụ thuộc hơn vào tốc độ quay của trục chính.
* Kết luận 2: Ở cả ba mẫu thí nghiệm, chế độ cơng nghệ ứng với thí nghiệm số 9
ln cho độ nhám bề mặt Ra dưới 1,6 µm. Khi này f = 40kHz và V = 200V bất chấp tốc độ quay trục chính.
* Kết luận 3: Về giá trị độ nhám nhỏ nhất khi tối ưu hóa tìm được từ các mơ hình
hồi qui của ba mẫu thí nghiệm cho thấy mẫu 3 có độ nhám tốt nhất. Điều này cũng dễ hiểu khi tăng tốc độ quay của trục chính trong giới hạn cho phép của độ bền dụng cụ ln có ảnh hưởng tích cực đến chỉ số nhám bề mặt.
- Mẫu 1: Ra = 1,576 µm @ f = 38kHz, V = 240V, n = 180 vịng/phút. - Mẫu 2: Ra = 1,669 µm @ f = 38,44kHz, V = 200V, n = 210 vòng/phút. - Mẫu 3: Ra = 1,173 µm @ f = 38kHz, V = 240V, n = 300 vịng/phút.
Chế độ cơng nghệ tối ưu của mẫu 2 tuy sai lệch dưới 5% nhưng sẽ khơng được chọn vì Ra khơng được lớn hơn 1,6 µm. mà sẽ chọn các giá trị thỏa mãn Ra khơng lớn hơn 1,6 µm. Chế độ cơng nghệ tối ưu ở mẫu 3 phù hợp cho gia công thực tế với điều kiện
chế tạo dễ dàng dụng cụ gia công hoạt động tốt ở điều kiện f = 38kHz, V = 240V, n = 300 vịng/phút.
* Kết luận 4: Các thí nghiệm có Ra dưới 1,6 µm có thể chọn do vơ tình trùng với
thơng số qui hoạch thí nghiệm. Trong ba mẫu thí nghiệm thì mẫu 3 cho nhiều kết quả đạt độ nhám Ra dưới 1,6µm nhất và có giá trị độ nhám lớn nhất trong các thí nghiệm là bé nhất.
- Mẫu 1: thí nghiệm 12 có Ra=1,321µm @ f = 40kHz, V = 240V, n = 180 vịng/phút. - Mẫu 2: thí nghiệm 1 có Ra=1,478µm @ f = 38kHz, V = 200V, n = 210 vòng/phút. - Mẫu 2: thí nghiệm 5 có Ra=1,241µm @ f = 38kHz, V = 240V, n = 240 vòng/phút. - Mẫu 2: thí nghiệm 9 có Ra=1,259µm @ f = 40kHz, V = 200V, n = 270 vòng/phút. - Mẫu 3: thí nghiệm 2 có Ra=1,332µm @ f = 38kHz, V = 200V, n = 300 vịng/phút. - Mẫu 3: thí nghiệm 4 có Ra=1,127µm @ f = 38kHz, V = 240V, n = 300 vịng/phút. - Mẫu 3: thí nghiệm 9 có Ra=1,283µm @ f = 40kHz, V = 200V, n = 360 vịng/phút. - Mẫu 3: thí nghiệm 10 có Ra=1,178µm @ f = 40kHz, V = 240V, n = 300 vịng/phút. - Mẫu 3: thí nghiệm 12 có Ra=1,400µm @ f = 40kHz, V = 240V, n = 360 vòng/phút.
* Kết luận 5: Dụng cụ siêu âm tích hợp được dùng trong nghiên cứu này hoàn toàn
khả thi cho giải pháp ứng dụng gia công tinh trên máy CNC.
Như vậy, từ kết quả ban đầu đạt được của nghiên cứu cho thấy việc ứng dụng rung động siêu âm tích hợp vào dụng cụ cắt và kết hợp với thiết bị gia công điều khiển số là hoàn toàn khả thi, đặc biệt là ứng dụng trong gia công tinh các lỗ, các hốc và các rãnh có kích thước nhỏ hẹp nhẳm mục đích giảm tốc độ vịng quay trục chính xuống mức thấp nhất có thể chấp nhận được mà vẫn đảm bảo điều kiện gia công tinh và độ bền kết cấu trục chính. Với mức độ cơng suất thấp (50W – 60W) của đầu rung tiêu chuẩn có sẵn trên thị trường hồn tồn phù hợp cho việc tích hợp vào dụng gia cơng tinh theo ngun lý đã tính tốn và đề xuất của nghiên cứu.
Về cơ bản, nghiên cứu đã hoàn thành mục tiêu đề ra là “xét các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt q trình gia cơng tinh cạnh biên với ứng dụng siêu âm”. Cụ thể là chất lượng bề mặt sẽ phụ thuộc lớn vào nhân tố tần số kế đó là điện áp kích thích và tốc độ quay của trục chính.
5.2! Những thiếu sót cịn tồn tại
Do nhiều giới hạn như thời gian tiến hành nghiên cứu trong khuôn khổ qui định, điều kiện trang thiết bị phục vụ nghiên cứu chưa đồng bộ, thời gian tính tốn xây dựng mơ hình, chế tạo dụng cụ kéo dài và thiếu kinh phí thực hiện nên số lượng mẫu thí nghiệm thực hiện chưa đủ lớn để thể hiện được tính chắc chắn của số liệu thực nghiệm.
Trong q trình tiến hành thí nghiệm một số sự cố về kết cấu cụng cụ phát sinh như va chạm gây hư hỏng, kết cấu khó tháo lắp, sai lệch do sự đồng trục giữa dụng cụ cắt với tâm trục chính gia tăng khi cải tiến dụng cụ gia công từ lắp chặt sang lắp lỏng xử dụng collet đã gây sự tiếp xúc không tốt giữa dụng cụ cắt và bề mặt gia công nên ít nhiều ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt thực tế sẽ xấu đi. Điều này có thể được khắc phục và dự báo sẽ cho kết quả tốt hơn.
Một số thông số bị giới hạn như tốc độ tiến dao F(mm/phút) và chiều sâu cắt t(mm) đã được cố định để tạo ra chất lượng bề mặt nền thống nhất cho việc so sánh tương đối giữa các thí nghiệm. Điều này đã hạn chế bớt khả năng phát huy của phương pháp khi việc giảm tốc độ tiến dao F và chiều sâu cắt t so với hiện tại có thể sẽ cho chất lượng bề mặt tốt hơn.
Một số vấn đề liên quan đến việc truyền năng lượng từ bộ phát tín hiệu siêu âm đến dụng cụ gia cơng thơng qua cổ góp điện ít nhiều ảnh hưởng đến năng lượng và độ ổn định về điện của dụng cụ. Đồng thời, việc tăng tốc độ quay trục chính lên cao cũng làm tăng nguy cơ gián đoạn tín hiệu tại cổ góp làm ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công.
Một số vấn đề liên quan đến quá trình giải nhiệt cho dụng cụ gia công không được thực hiện ít nhiều ảnh hưởng đến giá trị cộng hưởng của dụng cụ.
5.3! Hướng phát triển
Với kết quả nghiên cứu bước đầu này, cơ sở tiến hành các nghiên cứu đánh giá chuyên sâu hơn về sự ảnh hưởng của các thơng số q trình khác như tốc độ tiến dao