Phương pháp thiết kế thực nghiệm Taguchi

Một phần của tài liệu Nghiên cứu mòn biến dạng điện cực và chất lượng bề mặt gia công bằng phương pháp xung tia lửa điện (Trang 69 - 73)

CHƯƠNG 4. TỐI ƯU HÓA THEO CHỈ TIÊU GIẢM MÒN ĐIỆN CỰC VÀ TĂNG CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT

4.1 Phương pháp thiết kế thực nghiệm Taguchi

4.1.1 Giới thiệu phương pháp thiết kế thực nghiệm Taguchi

Để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số có thể dùng phân tích phương sai (ANOVA). Với phân tích phương sai, để so sánh sự sai khác giữa các giá trị kết quả nghiên cứu (yij) do thay đổi các mức nghiên cứu (Ai) của nhân tố A, dùng chuẩn Fisher để so sánh phương sai của sự thay đổi các mức nghiên cứu với sai số nghiên cứu (phương sai của sai số nghiên cứu) có khác nhau đáng tin cậy hay không. Nếu khác nhau không đáng tin cậy, nhân tố A không ảnh hưởng lên kết quả nghiên cứu, nếu khác nhau đáng tin cậy chứng tỏ nhân tố A đã ảnh hưởng lên kết quả nghiên cứu.

Phương pháp Taguchi là phương pháp khử sai số bằng thực nghiệm, được đề xuất bởi tiến sỹ Genichi Taguchi, người Nhật. Taguchi đã phát triển phương pháp thiết kế thực nghiệm nhằm khảo sát các thông số khác nhau ảnh hưởng như thế nào đến cách thức cũng như sự thay đổi của một đặc tính trong quá trình gia công. Đặc tính đó sẽ quyết định đến chất lượng của sản phẩm trong quá trình gia công đó.

Thiết kế thực nghiệm này bao gồm bảng trực giao để tổ chức các thông số ảnh hưởng đến quá trình gia công, sự biến đổi của các thông số và mức độ ảnh hưởng của mỗi thông số đó đến quá trình gia công. Thay cho việc kiểm tra tất cả tất cả các thông số ảnh hưởng đồng thời, phương pháp Taguchi có thể kiểm tra theo các cặp thông số, số liệu cần thiết để xác định yếu tố nào ảnh hưởng quyết định đến chất lượng sản phẩm với số thí nghiệm nhỏ nhất, do đó sẽ tiết kiệm được thời gian và nguyên vật liệu. Phương pháp Taguchi được sử dụng tốt nhất khi số lượng biến trung gian từ 3 - 50 biến, một vài tương tác giữa các biến và chỉ một vài biến có ảnh hưởng đáng kể [26, 30, 32, 42, 48, 51].

4.1.2 Các bước tiến hành thực nghiệm

1. Thiết lập mối quan hệ giữa các đối tượng nghiên cứu 2. Lựa chọn các thông số cần thiết để khảo sát

3. Xác định các thông số

4. Lựa chọn các mức cho các thông số

5. Tính số bậc tự do cần thiết cho thiết kế thực nghiệm 6. Lựa chọn bảng tiêu chuẩn (bảng OA)

7. Gán các thông số và mức của nó vào các cột 8. Tiến hành thí nghiệm

9. Phân tích kết quả

4.1.3 Cơ sở của phương pháp Taguchi

Khi xung định hình khe hở giữa bề mặt chi tiết và điện cực luôn hình thành.

Với các thông số đầu vào khác nhau ta có khe hở giữa bề mặt chi tiết và điện cực khác nhau. Theo phương pháp thiết kế thực nghiệm Taguchi thì các giá trị khe hở giữa bề mặt chi tiết và điện cực () càng nhỏ thì khả năng tạo hình của sản phẩm càng tốt.

+ Tỷ số S/N (signal-to-noise) dùng để xác định mức cho kết quả đầu ra tối ưu. Tỷ số S/N được xác định theo công thức:

 Cao hơn là tốt hơn:

(S/N)HB = -10log(MSDHB) (4.1) Trong đó:

2 1

1 r 1

HB

i i

MSD ry

 

  

 

 (4.2)

Với MSDHB là sai lệch bình phương trung bình

r là số lần kiểm tra trong một thí nghiệm (số lần lặp) yi là các giá trị của thí nghiệm.

 Giá trị tiêu chuẩn là tốt nhất:

(S/N)NB = -10log(MSDNB) (4.3) Trong đó:

 02

1

1 r

NB i

i

MSD y y

r

   (4.4)

Với MSDNB là sai lệch bình phương trung bình y0 là giá trị tiêu chuẩn hoặc giá trị mục tiêu.

 Thấp hơn là tốt hơn:

(S/N)LB = -10log(MSDLB) (4.5) Trong đó:

2 1

1 r

HB i

i

MSD y

r

  (4.6)

Với MSDLB là sai lệch bình phương trung bình

2 1 r

i i

y

 là tổng bình phương tất cả kết quả của mỗi thí nghiệm.

Trong nghiên cứu này tỷ số S/N của các kết quả đầu ra theo bảng 4.1:

Bảng 4.1 Tỷ số S/N của các đặc trưng

TT Đặc trưng cho kết quả Kiểu đặc trưng Đơn vị 1 Khe hở giữa bề mặt chi

tiết và điện cực ()

Thấp hơn là tốt hơn mm 2 Độ mòn điện cực (TWR) Thấp hơn là tốt hơn g/giờ 3 Độ nhám bề mặt (Ra) Thấp hơn là tốt hơn m

+ Giá trị hệ số Fisher (F): Giá trị của F càng lớn sẽ có ảnh hưởng càng mạnh đến kết quả đầu ra. F được xác định theo công thức:

đk Lđk

F MS

MS (4.7)

Trong đó:

MSđk: Cho điều kiện MSLđk: Lỗi điều kiện.

+ Phân tích phương sai:

 Tổng các bình phương (SS): Đo độ lệch của dữ liệu thí nghiệm từ trị số trung bình của dữ liệu SST:

 2

1 N

T i

i

SS y T

  (4.8)

Trong đó:

N là số lượng giá trị được kiểm tra

T là giá trị trung bình các kết quả kiểm tra yi của đối tượng thứ i.

 Tổng bình phương của hệ số A (SSA): được xác định theo công thức:

2 2 2

1 Nk

i A

i Ai

A T

SSn N

 

   

 

 (4.9)

Trong đó:

Ai là giá trị tại các mức i của thí nghiệm T: là tổng các giá trị kiểm tra

T : là trị số trung bình các kết quả khảo sát nAi: là số kết quả khảo sát ở điều kiện Ai.

 Tổng bình phương các lỗi (SSe): là phân bố bình phương của các giá trị khảo sát từ giá trị trung bình của trạng thái A:

2 1 1

( )

Ai

A n

k

e i j

j i

SS y A

 

  (4.10)

 Tổng bình phương các tương tác (SS )

2 2 Ax

1 (Ax )

(Ax )

i

c

i

B A B

i B

B T

SS SS SS

n N

 

   

 

  (4.11)

 Tổng bình phương cho các hệ số ở trạng thái lặp:

Giả sử có A1 và trạng thái thể hiện việc lặp lại là A1** ,ta có:

1 1 2

** 2 2 2

1 1 2

Ax **

( )

B

A A A

A A A T

SS n n n N

   

 (4.12)

1 1

** 2

1 1

**

( )

e

A A

A A

SS n n

 

 (4.13)

2 Ax

1 (Ax )

(Ax )

i

c

i

B A B e

i B

B T

SS SS SS SS

n N

 

     (4.14)

'

AxB A e. A

SSSSV v (4.15)

 Phần trăm phân bố sự ảnh hưởng của thông số A:

'

.100%

A T

P SS

SS

(4.16)

+ Tối ưu hóa kết quả đầu ra:

Giá trị tối ưu được tính bởi các thông số có ảnh hưởng mạnh và được xác định theo công thức:

2, 3, 3 ( 2 ) ( 3 ) ( 3 )

A B C T A T B T C T

       

(4.17)

Trong đó:

T : là trị số trung bình các kết quả khảo sát

2, 3, 3

A B C : là trị số trung bình tại các mức A2, B3, C3. + Khoảng phân bố trị số tối ưu:

 Khoảng phân bố của các mẫu CICE được xác định theo công thức:

(1, )

e

1 1

e . .

CE f e

ff

CI F V

n R

 

   

  (4.18)

 Khoảng phân bố chỉ cho một nhóm mẫu CIPOP xác định bởi công thức:

(1,fe) e POP

eff

F V

CI n

 

(4.19)

Trong đó:

Fe: là hệ số F ở một mức tin cậy (1-α) với dof = 1 và dof của lỗi fe. Ve: là giá trị thay đổi của lỗi.

eff 1 n N

dof

 (4.20)

Trong đó:

dof: là bậc tự do tổng của các thông số có ảnh hưởng mạnh N: là tổng số lượng kết quả thí nghiệm khảo sát

R: là số lần lặp của 1 kết quả.

Một phần của tài liệu Nghiên cứu mòn biến dạng điện cực và chất lượng bề mặt gia công bằng phương pháp xung tia lửa điện (Trang 69 - 73)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(115 trang)