Nội Dung Của Phương Pháp Qui Hoạch Thực Nghiệm

tấm thép.Dao phay được chọn làm bằng thép hợp kim dụng cụ 9XC có độ cứng 62÷64 HRC .

Các chỉ tiêu và tham số nghiên cứu:Chỉ tiêu đánh giá chất lượng máy là chi phí năng lượng riêng và chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm là độ nhám bề mặt.Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố như góc mài,tốc độ cắt đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi phay mặt phẳng, loại thép thông dụng trên máy phay TUM 20VS bằng dao phay mặt đầu.

2.3. Nội dung nghiên cứu

2.3.1. Nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu lý thuyết nhằm tổng hợp được những cơ sở khoa học của quá trình gia công cắt gọt kim loại nói chung và quá trình gia công chi tiết trên máy phay nói riêng, xây dựng được cơ sở lý luận của sự ảnh hưởng của các yếu tố nghiên cứu đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt của chi tiết. Nội dung nghiên cứu lý thuyết cần giải quyết các vấn đề sau:

- Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy phay.

- Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng khi gia công trên máy phay.

- Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt của chi tiết khi gia công trên máy phay.

- Xác định mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt chi tiết.

Có thể bạn quan tâm!

• Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu trên máy phay TUM 20VS - 2
• Tình Hình Sử Dụng Và Nghiên Cứu Máy Phay Kim Loại Ở Trong Nước
• Đối Tượng, Phạm Vi Và Giới Hạn Nghiên Cứu
• Ma Trận Thí Nghiệm Kế Hoạch Trung Tâm Hợp Thành Với Hai Yếu Tố Ảnh Hưởng
• Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Máy Phay Vạn Năng Tum20Vs
• Những Nhân Tố Ảnh Hưởng Đến Chi Phí Năng Lượng Riêng Khi Phay

Xem toàn bộ 91 trang tài liệu này.

2.3.2. Nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu thực nghiệm để kiểm nghiệm các kết quả tính theo lý thuyết và xác định chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi phay mặt phẳng. Từ các kết quả đó làm cơ sở lựa chọn thông số hợp lý và xác định

thông số hợp lý của máy phay TUM20VS khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu.

Nội dụng nghiên cứu thực nghiệm bao gồm các vấn đề sau:

- Xác định chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt chi tiết cho một số chế độ cắt khác nhau ứng với vật liệu gia công là thép C8.

- Xác định chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt chi tiết ứng với các thông số khác nhau của máy phay TUM20VS khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu.

- Xác định chi phí năng lượng riêng và độ nhám bề mặt khi vận hành máy phay TUM20VS với các thông số hợp lý của góc mài và tốc độ cắt.

2.4. Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu chủ đạo được sử dụng để giải quyết các nội dung nghiên cứu của đề tài là:

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:Được sử dụng nhằm xây dựng cơ sở lý luận của đề tài và xây dựng phần tổng quan nghiên cứu của đề tài.

- Phương pháp kế thừa: Thông qua tổng quan nghiên cứu, tìm hiểu thu thập được những kết quả nghiên cứu về lĩnh vực quan tâm của đề tài ở trên thế giới và Việt Nam.

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:Do các yếu tố chọn để nghiên cứu là những yếu tố điều khiển được cho nên đề tài sử dụng phương pháp qui hoạch thực nghiệm để giải quyết nội dung của đề tài.Đây là phương pháp nghiên cứu mới, trong đó công cụ toán học giữ vai trò tích cực. Cơ sở toán học, nền tảng của lý thuyết qui hoạch thực nghiệm là toán học thống kê với hai lĩnh vực quan trọng là phân tích phương sai và phân tích hồi qui.

2.5. Nội dung của phương pháp qui hoạch thực nghiệm

2.5.1. Thí nghiệm thăm dò

Tiến hành thí nghiệm thăm dò để xác định qui luật phân bố của đại lượng cần nghiên cứu. Quy luật phân bố của đại lượng nghiên cứu có thể khái quát hoá thành phân bố lý thuyết gọi là phân bố thực nghiệm. Xây dựng các phân bố thực nghiệm để khái quát hoá thành các phân bố lý thuyết là một trong những nhiệm vụ quan trọng.

Để có thể phát hiện ra qui luật phân bố khách quan trong tổng thể dựa vào những tài liệu thu thập được ở đại lượng nghiên cứu, trước hết ta cần sắp xếp các trị số quan sát được của đại lượng theo một trật tự nhất định, rồi thống kê các phần tử nằm trong những khoảng xác định. Để lập được phân bố thực nghiệm phải tiến hành chia tổ ghép nhóm các trị số thu thập được theo công thức kinh nghiệm của Brooks và Carruther [8]:

a=5.lgn (2.1)

k= xmax  xmin

m

(2.2)

Trong đó: a- Số tổ được chia;

k- Cự ly tổ;

xmax, xmin- Trị số thu thập lớn nhất, bé nhất của đại lượng

nghiên cứu.

Xác định các đặc trưng của phân bố thực nghiệm: Sai số trung bình mẫu:

Sai số trung bình mẫu:

x 1x  x  ... x 1nx

n

(2.3)

n

n

1 2 i

1

Sai tiêu chuẩn: trường hợp mẫu lớn (n>30):

1

n 1

i tb

n

(x x )

2

1

S=

nf .x 2

(2.4)

Trong đó: Qx= f .x2 i i

(2.5)

n

i i

1

Phương sai mẫu là bình phương sai tiêu chuẩn: S2

Hệ số biến động: S%= S .100

x

(2.6)

Phạm vi biến động: R= xmax-xmin (2.7)

n

(xi x)

3

Độ lệch: Sk=1

n.S3

Nếu Sk=0, thì phân bố là đối xứng;

Sk>0 thì đỉnh đường cong lệch trái so với số trung bình; Sk<0thì đỉnh đường cong lệch phải so với số trung bình.

(2.8)

n

(xi x)

4

Độ nhọn phân bố:Ex=1 3

n.S4

Nếu: Ex=0 thì đường cong thực nghiệm tiệm cận chuẩn;

(2.9)

Ex>0 thì đỉnh đường cong nhọn so với phân bố chuẩn Ex<0 thì đỉnh đường cong bẹt hơn so vơi phân bố chuẩn

Xác định luật phân bố:

l (f  f )2

χn2= i l

(2.10)

1 fl

l- Số tổ hợp sau khi đã gộp những tổ hợp có tần số lý luận fi.

Nếu χn2 > χα2(k) thì luật phân bố của đại lượng nghiên cứu là phân bố chuẩn. χα2(k) được xác định bằng cách tra bảng phụ lục 5[8], với k=n-1 là bậc tự do và mức ý nghĩa α=0,05.

Xác định số lần lặp cho các thí nghiệm: Việc xác định số lần lặp cho các thí nghiệm có ý nghĩa rất quan trọng, nó phải đủ lớn để đảm bảo mức độ chính xác của luật phân bố chuẩn, nhưng lại phải tối thiểu để giảm bớt khối lượng thực nghiệm. Số lần lặp cho mỗi thí nghiệm được tính theo kết quả của thí nghiệm thăm dò và theo công thức:

m=τ2..S2

Δ%2.Y

(2.11)

Trong đó: m- Số lần lặp;

τ- Tiêu chuẩn Student tra bảng với mức ý nghĩa φ=0,05;

∆%- Sai số tương đối, ≤5%;

Y - Giá trị trung bình của đại lượng nghiên cứu.

2.5.2. Thực nghiệm đơn yếu tố

Nhiệm vụ cơ bản của thực nghiệm đơn yếu tố là xác định các thông số ảnh hưởng để xem thông số nào thực sự ảnh hưởng đến các chỉ tiêu đánh giá, xác định mức độ và quy luật ảnh hưởng của chúng đến chỉ tiêu quan tâm. Thực nghiệm đơn yếu tố được tiến hành theo các bước sau:

1. Thực hiện thí nghiệm với từng thông số thay đổi với số mức không nhỏ hơn 4, khoảng thay đổi lớn hơn 2 lần sai số bình phương trung bình của phép đo giá trị thông số đó.

2. Sau khi thí nghiệm xong, tiến hành xác định độ tin cậy về ảnh hưởng của mỗi yếu tố tới năng suất và chi phí năng lượng riêng. Đánh giá tính thuần nhất của phương sai trong quá trình thí nghiệm, để chứng tỏ ảnh hưởng khác đối với thông số cần xét là không có hoặc không đáng kể.

Thuật toán phân tích phương sai để xác định độ tin cậy và tính thuần nhất, [8] như sau:

a. Đánh giá tính đồng nhất của phương sai

Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai theo tiêu chuẩn Kohren.

Gtt

2

N

s

max

u

S2

(2.12)

Trong đó:

s

2

max

u1

- Phương sai lớn nhất trong N thí nghiệm

S 2 =

1 mu

(Y

 Y )2

(2.13)

1

m

ui u

u i1

u

Trong đó:

mu - Số lần lặp lại ở mỗi điểm thí nghiệm

yui - Giá trị của thông số tại điểm u.

yui

- Giá trị trung bình của thông số ra tại điểm u.

1

mu

y  y

m ui

u=1, 2, 3,…N (2.14)

u i1

Ứng với N điểm thí nghiệm trong kế hoạch thực nghiệm ta có N

u

phương sai

S 2 . Trong đó luôn có giá trị

S

.

2

max

tử số

Gtt - Chuẩn Kohren tính toán theo thực nghiệm. Trong đó bậc tự do ở

γ  m 1 và ở mẫu số K=N.(m-1).

m- Số lần lặp lại ở thí nghiệm mà ở đó có phương sai cực đại m = m u

Giá trị thống kê chuẩn Kohren được tính sẵn theo mức ý nghĩa , hoặc

tự do và ký hiệu Gb tra bảng [8].

Nếu

Gtt < Gb

thì giả thiết H0 không mâu thuẫn với số liệu thí nghiệm.

b. Kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các yếu tố.

Phương pháp đánh giá này dùng chuẩn Fisher. Thực chất là so sánh phương sai thành phần do thay đổi thông số nào gây nên và phương sai do nhiễu gây ra. Nếu tỷ số giữa hai phương sai này lớn hơn giá trị lý thuyết tra bảng của tiêu chuẩn F thì sự khác biệt giữa các giá trị trung bình là đáng kể và các thông số vào có ảnh hưởng thực sự đến thông số ra, trội hẳn so với ảnh hưởng ngẫu nhiên.

Giá trị tính toán của tiêu chuẩn F là tỷ số:

S

y

2

S

F= 2

e

(2.15)

S

y

Trong đó: 2 - Phương sai do sự thay đổi thông số vào X gây nên.

S 2 = m N (Y  Y )2

(2.16)

N 1

y u 0

n1

e

S2 - Ước lượng phương sai do nhiễu thực nghiệm gây ra.

N

S21S2

e

u

(2.17)

N n1

y0 - Giá trị trung bình chung của thông số đầu ra tính cho toàn bộ thực nghiệm.

1

N

Y 0 = yu

N u1

(2.18)

y

Bậc tự do của S2

là γ1 =N-1; của S2 là

γ 2 =N(m-1)

e

Giá trị thống kê của chuẩn F được tính sẵn theo mức ý nghĩa α=0,005, bậc tự do γ1, γ2[8].

Nếu giá trị tính toán F<F b thì ảnh hưởng của thông số vào là không đáng kể trong khuôn khổ ảnh hưởng của các biến ngẫu nhiên. Nguyên nhân gây nên trường hợp này là đưa vào thí nghiệm những thông số không có ảnh hưởng đáng kể hoặc bước biến đổi của thông số quá bé, dẫn đến hiệu ứng ảnh hưởng của thông số nhỏ so với nhiễu.

Nếu F > Fb thì ảnh hưởng của các thông số vào là đáng kể.

c. Xác định mô hình thực nghiệm đơn yếu tố để tiến hành các phân tích và dự báo cần thiết.

Nhờ sự trợ giúp của máy tính với số liệu thu thập được, ta có thể lập được phương trình tương quan giữa thông số đầu ra là 2 chỉ tiêu quan tâm và thông số đầu vào là những yếu tố ảnh hưởng ở dạng mô hình hồi quy.

d. Kiểm tra tính tương thích của mô hình hồi quy.

Phép kiểm tra này thực chất là so sánh phương sai tuyển chọn

S 2 tạo

nên do sự chênh lệch giữa các giá trị hàm tính theo mô hình và giá trị thực

e

nghiệm của nó với phương sai S2 do nhiễu tạo nên theo tiêu chuẩn Fisher.

Nếu tỷ số hai phương sai này

S2 / S2

càng nhỏ thì tính thích ứng của mô

e

hình càng mạnh. Ngược lại nếu nó càng lớn thì tính thích ứng càng yếu. Khi

vượt khỏi ngưỡng của giá trị thống kê Fb

thích.

S

e

Phương sai do nhiễu tạo nên 2

thì mô hành bị coi là không tương

là giá trị trung bình của các bình

u

phương độ lệch nhiễu của các điểm thí nghiệm S2 .

N

S21S2

e

u

(2.19)

N u1

Phương sai tuyển chọn

S 2 được tính theo công thức:

Trong đó:

S2 =

N 2

1

(Y  y)

N  K* u1

(2.20)

K* - Hệ số hồi quy có nghĩa

Y- Giá trị của đối số Y=F(X1, X2, ...,Xn) tính theo mô hình hồi quy thay các bộ giá trị các thông số vào (X1, X2, ...,Xn) ứng với mỗi điểm thí nghiệm U giá trị tính toán của chuẩn Fisher.

Bậc tự do:

2

S

S

Ftt = 2 e

(2.21)

So sánh

Ftt

γ1=N- K*.γ2= N(m u -1). (2.22)

với giá trị lý thuyết tra bảng theo bậc tự do γ1, γ2 nêu Ftt < Fb

mô hình là tương thích. Nếu Ftt > Fb

chứng tỏ sự vượt trội một cách có hệ thống

của thống kê tập hợp được ước lượng bởi S2 so với tham số tương ứng được