3.2.1. Sơ đồ thí nghiệm
60
các chỉ tiêu đầu ra như độ nhám bề mặt, độ cứng tế vi, ứng suất dư, nghiên cứu tiến hành theo trình tự các bước sau:
Mô tả các bước tiến hành thực nghiệm:
- Bước 1: Thiết kế, lựa chọn các yếu số đầu vào gồm: dụng cụ cắt (loại vật liệu dụng cụ, các thơng số hình học dụng cụ), phơi (vật liệu phơi, hình dáng và kích thước), chế độ cắt (vận tốc cắt, lượng tiến dao, chiều sâu cắt), dung dịch và phương pháp tưới nguội, ...
- Bước 2: Lựa chọn phương pháp thiết kế thực nghiệm để xác định số lượng thực nghiệm cần tiến hành.
- Bước 3: Lựa chọn máy gia công dùng trong thực nghiệm và các thiết bị đo các chỉ tiêu đầu ra.
- Bước 4: Tiến hành thực nghiệm, đo, xử lý dữ liệu, tính tốn các chỉ tiêu đầu ra.
- Bước 5: Dùng phương pháp phân tích phương sai (ANOVA) để phân tích ảnh hưởng của các thông số công nghệ đã xác định và dùng trong thực nghiệm đến các chỉ tiêu đầu ra.
- Bước 6: Xây dựng hàm hồi quy theo phương pháp bề mặt chỉ tiêu (RSM) biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số công nghệ với các chỉ tiêu đầu ra trên cơ sở phân tích dữ liệu thực nghiệm.
- Bước 7: Xác định bài tốn tối ưu hóa, lựa chọn phương pháp tối ưu và giải bài tốn tối ưu hóa.
- Bước 8: Kiểm chứng kết quả tối ưu hóa.
Sơ đồ thực nghiệm ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến các chỉ tiêu đầu ra khi tiện CNC thép SUS304 thể hiện trên hình 3.2.
61
THIẾT KẾ THỰC NGHIỆM Phương pháp Box-Behnken
THỰC NGHIỆM VÀ ĐO
Máy thực nghiệm: Mori Seiki SL-253
Máy đo độ nhám: Mitutoyo Surftest SV-2100
Máy chụp X-ray: Rigaku D/Max 2500 /PC
Máy đo độ cứng: ISOSCAN HV2 AC
Máy chụp SEM: FE-SEM S4800 PHÂN TÍCH PHƯƠNG SAI
(ANOVA)
XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỒI QUY Phương pháp bề mặt chỉ tiêu (RSM)
TỐI ƯU HÓA Sử dụng giải thuật Dơi
KIỂM CHỨNG CÁC YẾU TỐ
Thông số đầu vào: tốc độ cắt, bước tiến, chiều sâu cắt
Chỉ tiêu đầu ra: Độ nhám bề mặt, độ cứng tế vi, ứng suất dư
Vật liệu phôi: SUS304
Dụng cụ cắt: Sandvik DCMT 11 T3 04 - MF 2220
62
3.2.2. Xác định miền của các thông số công nghệ thực nghiệm khi tiện CNC thép SUS304 CNC thép SUS304
Trên cơ sở các nghiên cứu trong và ngồi nước cho thấy các thơng số cơng nghệ có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng bề mặt chi tiết sau khi tiện. Trong điều kiện sử dụng dung dịch làm mát, thí nghiệm cho từng mẫu sử dụng mảnh chip dao mới, do vậy ảnh hưởng của các thơng số cơng nghệ đến mịn dụng cụ không xem xét đến [96]. Ngoài ra, các nghiên cứu trước đây cũng chỉ ra, khi tiện với vận tốc cắt ở mức thấp hoặc trung bình thường xuất hiện phoi bám và lẹo dao ảnh hưởng nhiều đến độ nhám bề mặt, chiều sâu cắt ảnh hưởng không đáng kể. Do vậy để đạt được nhám bề mặt tốt nhất nên duy trì vận tốc cắt cao và lượng tiến dao thấp [16], [30], [56], [58], [81].
Với các căn cứ như trên kết hợp với thực nghiệm khảo sát và cùng với độ cứng vững của máy, dụng cụ cắt, đồ gá, vật liệu gia công là thép SUS304, bộ thông số đầu vào được lựa chọn để tiến hành thực nghiệm theo khuyến nghị của nhà sản xuất mảnh hợp kim dụng cụ cắt hãng Sandvik có miền giới hạn theo bảng 3.1 như sau:
Bảng 3.1. Các thông số của chế độ cắt
Yếu tố Đơn vị Mức
1 2 3
Vận tốc cắt ( )V (m/phút) 230 260 290
Lượng tiến dao ( )f mm/vòng) 0,08 0,14 0,2
Chiều sâu cắt ( )t (mm) 0,1 0,25 0,5
Bộ thông số công nghệ ( , , )V f t được chia thành 3 mức và 3 cấp độ như bảng 3.1, trên cơ sở sử dụng phương pháp thiết kế thực nghiệm Box-Behnken (BBD) với 15 thí nghiệm như trong bảng 3.2
63
Bảng 3.2. Quy hoạch thực nghiệm
Thứ tự thực nghiệm
Chế độ cắt khi thực nghiệm Các chỉ tiêu đầu ra
V (m/phút) f (mm/vòng) t (mm) a R (m) HV0,025 (MPa) 1 290 0,2 0,25 2 260 0,14 0,25 3 260 0,14 0,25 4 230 0,2 0,5 5 230 0,14 0,1 6 260 0,08 0,5 7 260 0,2 0,1 8 260 0,14 0,25 9 260 0,08 0,1 10 230 0,2 0,25 11 290 0,14 0,1 12 290 0,08 0,25 13 230 0,14 0,5 14 230 0,08 0,25 15 290 0,14 0,5
Với mục tiêu nâng cao chất lượng bề mặt, đảm bảo năng suất gia công, luận án đã lựa chọn các chỉ tiêu đầu ra khi thực nghiệm gia công thép SUS304 gồm các thông số như sau:
64
- Độ nhám bề mặt:Ra(μm) - Độ cứng tế vi bề mặt: HV0,025
- Ứng suất dư bề mặt: (MPa)