Xây dựng công cụ hỗ trợ dự đoán chất lượng bề mặt đạt được khi gia công trên máy phay vạn năng (tt)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

NGUYỄN ĐỨC LONG

XÂY DỰNG CƠNG CỤ HỖ TRỢ DỰ ĐỐN
CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT ĐẠT ĐƯỢC KHI GIA CÔNG
TRÊN MÁY PHAY VẠN NĂNG

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
Mã số: 8520103

TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2022
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


Cơng trình được hồn thành
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Phạm Thế Nhân

Phản biện 1:
TS. Hoàng Văn Thạnh
Phản biện 2:
TS. Nguyễn Thanh Hải

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ
kỹ Thuật cơ Khí họp tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 26 tháng 06
năm 2022

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
− Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách khoa
− Thư viện Khoa Cơ khi, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


1
MỞ ĐẦU
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG CẮT GỌT KIM
LOẠI
1.1. Lịch sử phát triển
Điều đầu tiên và là bước ngoặc của thời đại, là con người đã
khám phá ra cách để chiết xuất kim loại như: đồng, sắt và thiếc và là
tiền đề lịch sử của ngành công nghệ vật liệu và sản xuất. Vào khoảng
thời gian những năm 700 trước Công nguyên, hầu hết các công cụ
chỉ được làm bằng vật liệu sắt. Các loại máy đặc trưng: Máy khoan
nhiều trục chính thời Ai Cập cổ, mài dụng cụ kiểu Philistines, máy
công cụ của Da Vinci, Đồng hồ thời Trung cổ…
* Cuộc cách mạng công nghiệp ở cuối thế kỷ 18
Các loại cơng cụ, máy móc ln ln được nâng cấp cải tạo có
độ cứng vũng cao hơn, mạnh hơn, năng suất cao hơn… theo thời
gian và đặc biệt trong giai đoạn cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ
nhất vào cuối thế kỷ 18, mà chủ yếu là các nước Châu Âu mà nổi bật

nhất là ở Vương quốc Anh và nước Pháp. Các nghiên cứu và cải tiến
của các nhà khoa học, kỹ sư ở đây đã làm thay đổi quan trọng và
mạnh mẽ trong thiết kế động cơ hơi nước và việc phát minh ra máy
móc thiết bị tự động cho sản xuất dệt.
* Công nghiệp sản xuất (theo số lượng) thế kỷ 19
Phương pháp sản xuất theo số lượng bắt đầu ở đầu thế kỷ 19 đến
cuối thế kỷ 19, phương pháp này lúc đầu nhằm mục đích phục vụ
cho nhu cầu để sản xuất trong ngành cơng nghiệp vũ khí nhỏ và theo
thời gian được áp dụng cho các ngành phục vụ cuộc sống của con
người như: xe đạp, máy may, đồng hồ máy và đánh chữ…
* Sản xuất hàng loạt ở thế kỷ 20

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


2
Trong giai đoạn đầu thế kỷ 20, những máy công cụ được thiết
kế có độ cứng vững cao hơn, chính xác hơn, bánh răng được cải tiến
và luyện kim tốt hơn, có dầu bơi trơn và làm mát. Cho nên những
máy móc này có độ chính xác, có tốc độ và có cơng suất cao hơn. Và
để đáp ứng những u cầu này, thì những nhà chế tạo máy cơng cụ
đã dùng công nghệ từ các ngành công nghiệp điện, hóa học...
* Điều khiển số
Sau năm 1945, là sự lên ngơi của phương thức sản xuất mới đó
là áp dụng phương pháp điều khiển số NC, nó đánh dấu cho kỷ
nguyển sử dụng công nghệ tin học trong sản xuất tự động hóa (bằng
chương trình máy tính). Việc áp dụng điều khiển số NC trong sản
xuất dẫn đến các máy công cụ vạn năng đã được cải tiến tốt nhất tiên

tiến hơn để phục các ngành công nghiệp như: máy bay, xe hơi và
đóng tàu thủy… và đặc biệt là là ngành cơng nghiệp máy bay do có
nhiều chi tiết địi hỏi phải độ chính xác cao và chi tiết phức tạp.
1.2. Các đặc trưng cơ bản của gia công cơ
1.2.1. Các khái niệm
1.2.1.1. Gia công cơ
Gia công cơ hay cịn gọi là gia cơng kim loại bằng cắt gọt là
một phương pháp gia công phổ biến trong ngành cơ khí chế tạo máy.
Đó là phương pháp gia cơng kim loại từ phôi, để đạt được chi tiết
theo đúng yêu cầu kỹ thuật cho trước (hình dáng, kích thước, vị trí
tương quang giữa các bề mặt và chất lượng bề mặt) bằng cách hớt bỏ
dần những lớp kim loại thừa khỏi chi tiết nhờ các lưỡi cắt của dụng
cụ cắt.
1.2.1.2. Hệ thống cơng nghệ
Muốn hồn thành nhiệm vụ cắt gọt, con người phải sử dụng một
hệ thống thiết bị nhằm tách lớp kim loại thừa ra khỏi phôi, nhưng
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


3
đồng thời phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đã cho trên bản vẽ. Hệ
thống thiết bị dùng để hoàn thành nhiệm vụ cắt gọt được gọi là hệ
thống công nghệ, bao gồm: máy, dao, đồ, gá và chi tiết gia cơng.
Máy: có nhiệm vụ cung cấp năng lượng và các chuyển động
cần thiết cho quá trình cắt gọt.
- Dao: có nhiệm vụ trực tiếp cắt bỏ lớp lượng dư ra khỏi chi
tiết nhờ năng lượng máy cung cấp thông qua các chuyển động tương
đối.

- Đồ gá: có nhiệm vụ xác định và giữ vị trí tương quan chính
xác giữa dao và chi tiết gia cơng trong suốt q trình gia công.
- Chi tiết gia công: là đối tượng của quá trình cắt gọt, mọi kết
quả của quá trình gia công đều được phản ánh lên chi tiết.
1.2.1.3. Cơ chế cắt gọt kim loại
Sự hình thành phoi là quá trình cắt gọt kim loại do sự tác động
của năng lượng thông qua dụng cụ cắt gọt, vật liệu phôi bị biến dạng,
phoi tạo ra và hình thành bề mặt kim loại mới được tạo ra.
1.2.2. Bề mặt gia công
Bề mặt gia cơng chi tiết trong cơ khí rất đa dạng. Tuy nhiên,
phần lớn chúng đều hình thành bằng quét các đường sinh theo đường
chuẩn, với đường sinh và đường chuẩn là đường thẳng, đường trịn
hoặc đường cong nào đó.
1.2.2.1. Dạng các bề mặt có đường chuẩn là đường trịn
Bề mặt có đường chuẩn là đường trịn là các bề mặt được tạo
thành khi cho đường sinh chuyển động tương đối xung quanh đường
chuẩn tròn với đặc trưng cơ bản là có trục chuẩn đối xứng hoặc tầm
đối xứng. Nếu đường sinh là đường thẳng, ta sẽ được bề mặt dạng
trụ, nếu đường sinh song song với đường tâm hoặc được bề mặt hình
cơn nếu đường sinh giao với đường tâm.
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


4
1.2.2.2. Dạng các bề mặt có đường chuẩn là đường thẳng
Đây là những bề mặt được quy ước tạo thành bởi đường sinh là
đường thẳng, đường cong hoặc đường gấp khúc trượt trên đường
chuẩn là đường thẳng.

1.2.2.3. Dạng các bề mặt đặc biệt
Các dạng bề mặt đặc biệt là các bề mặt khơng gian phức tạp có
đường kính chuẩn và đường sinh là đường tròn, đường thẳng hoặc
đường cong nào đó (thân khai…).
1.2.3. Các phương pháp gia cơng cơ
1.2.3.1. Xuất phát từ nguyên lý tạo hình bề mặt
Người ta phân thành các phương pháp gia cơng chép hình, theo
vết và bao hình.
1.2.3.2. Xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật của chi tiết gia cơng
Người ta có thể phân thành gia cơng thơ, gia cơng bán tinh và
gia cơng bóng
1.2.3.3. Phân loại theo máy gia công
Theo cách phân loại này ta có: gia cơng trên máy tiện gia cơng
trên máy phay, gia công trên máy bào, gia công trên máy khoan, gia
cơng trên máy mài…
1.2.4. Các chuyển động của q trình gia cơng cơ
1.2.4.1. Chuyển động chính
Chuyển động chính hay cịn gọi là chuyển động cắt chính, là
chuyển động tạo ra phoi và tiêu hao năng lượng cắt lớn nhất. Nó có
thể là chuyển động quay, tịnh tiến hoặc kết hợp cả hai. Đại lượng đặc
trưng của tốc độ quay là n và vận tốc cắt là Vc.
1.2.4.2. Chuyển động chạy dao
Chuyển động chạy dao là chuyển động dao hay phôi, kết hợp
với chuyển động chính tạo nên q trình cắt gọt, tức là cắt hết lượng
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


5

dư. Chuyển động này có thể liên tục hay gián đoạn, quay hoặc tịnh
tiến. Đại lượng đặc trưng của lượng tiến dao là f và vận tốc tiến dao
là Vf.
1.2.4.3. Chuyển động phụ
Chuyển động phụ là chuyển động không trực tiếp tạo ra phoi
như chuyển động lùi dao về, tiến dao nhanh, chuyển động phân độ…
1.2.4.4. Chuyển động theo phương chiều sâu cắt ap
Chuyển động theo phương chạy dao là chiều sâu của lớp kim
loại bị hớt đi sau một lần cắt. Đại lượng đặc trưng của chiều sâu cắt
là ap.
1.3. Phương pháp phay
1.3.1. Khái niệm
Phay là một trong những phương pháp gia công đạt năng suất
cao nhất nhưng phay khơng cho độ chính xác, độ bóng cao lắm, cụ
thể là độ chính xác khơng cao hơn cấp 8 - 7 và Ra = 3.2 – 0.2.
1.3.2. Các yếu tố của chế độ cắt khi phay
Chuyển động chính là do dao phay quay tạo nên và chuyển động
chạy dao là chuyển động chạy dao tịnh tiến vng góc theo ba
phương do bàn máy mang phôi thực hiện tốc độ cắt Vc là quảng
đường (do bằng mét) mà một điểm trên lưỡi cắt chính ở cách trục
quay xa nhất đi được trong một phút. Nếu tốc độ cắt biểu thị bằng
m/ph, thì cơng thức tính tốc độ cắt có dạng sau:
V=

 .D.n
1.000

(1.1)

Lượng chạy dao răng (fz, mm/răng), là lượng dịch của bàn máy

với chi tiết hoặc dao khi dao qua được một răng.
Lương chạy dao vòng
f = f z .Z
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

(1.2)
Lưu hành nội bộ


6
Lượng chay dao phút:
Vf = f .n = f z .Z.n

(1.3)

1.3.3. Phay thuận và phay nghịch
Phay nghịch là quá trình phay khi chiều chuyển động của dao
phay và chi tiết ngược nhau, phay thuận là quá trình phay khi chiều
chuyển động của dao phay và chi tiết trùng nhau
1.3.4. Đồ gá để định vị và kẹp chặt chi tiết
Các đồ gá vạn năng như vấu kẹp, khối V, mỏ kẹp… dùng để
kẹp chặt nhiều chi tiết khác nhau và chủ yếu được dùng trong sản
xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ.
1.3.5. Dung dịch trơn nguôi khi phay
1.4. Chất lượng của bề mặt chi tiết gia công
1.4.1. Các yếu tố đặc trưng
1.4.1.1. Tính chất hình học của bề mặt gia cơng
Độ nhám bề mặt: Trong quá trình cắt gọt, lưỡi cắt của dao và sự
hình thành phoi tạo ra những vết xướt cục bộ trên bề mặt gia công và
làm cho bề mặt có độ nhám. Độ nhám bề mặt gia công được đo bằng

chiều cao nhấp nhô RZ và sai lệch Profin trung bình cộng Ra của lớp
bề mặt. Để đánh giá độ nhám bề mặt ta dùng các chỉ tiêu sau.
1.4.1.2. Tính chất cơ lí của bề mặt gia cơng
Tính chất cơ lí của bề mặt chi tiết máy được biểu thị bằng độ
cứng bề mặt, sự biến đổi cấu trúc về mạng tinh thể của lớp bề mặt,
độ lớn và dấu của ứng suất dư trong lớp bề mặt, chiều sâu lớp biến
cứng bề mặt.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


7
1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt
1.5.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia cơng
1.5.1.1. Ảnh hưởng do in dập hình học của dao cắt và chế độ cắt đến
độ nhám bề mặt
Qua thực nghiệm theo phương pháp tiện người ta xác định mối
quan hệ giữa dao, lượng tiến dao, bán kính mũi dao, chiều dày phơi

Hình 1.21. Quan hệ giữa chiều cao nhấp nhô tế vi Rz và lượng tiến
dao
1.5.1.2. Các yếu tố mang tính biến dạng dẻo ảnh hưởng đến độ nhám
Với tốc độ cắt người ta thấy khi cắt thép carbon ở tốc độ cắt
thấp nhiệt cắt không cao, phoi dễ dàng bị tách ra, biến dạng dẻo
không nhiều làm độ nhám không lớn, như nếu ta tăng tốc độ cắt lên
nữa thì độ nhẵn bóng cũng thay đổi.
1.5.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến ứng suất dư bề mặt
Nếu thay đổi chế độ cắt mà làm tăng lực cắt và mức độ biến

dạng dẻo thì mức độ biến cứng cũng tăng. Nếu kéo dài tác dụng của
lực cắt trên bề mặt kim loại sẽ làm tăng chiều sâu lớp biến cứng bề
mặt

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


8
1.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến ứng suất dư bề mặt
Sự hình thành ứng suất dư ở bề mặt gia công phụ thuộc vào biến
dạng đàn hồi, biến dạng dẻo, biến dạng nhiệt và hiện tượng chuyển
pha trong cấu trúc kim loại.
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC
NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG NHỎ NHẤT
2.1. Thiết kế thực nghiệm
2.1.1. Khái niệm và lịch sử phát triển của thiết kế thực nghiệm
Các phương pháp thiết kế thực nghiệm được R.Fisher đề xuất vào
những năm 1930 trong tài liệu Design of Experiment. Ở nước ta,
thường được gọi bằng tên “Quy hoạch thực nghiệm” được giải thích
như là một tập hợp có hệ thống các bước để tiến hành thí nghiệm.
2.1.2. Các nguyên tắc thiết kế thí nghiệm
2.1.2.1. Nguyên tắc ngẫu nhiên
Ngẫu nhiên là nên tảng của việc sử dụng các phương pháp thống
kê trong thiết kế thí nghiệm, bằng cách ngẫu nhiên hóa, thứ tự thay
đổi giá trị các thơng số thí nghiệm, cách bố trí thí nghiệm, thứ tự tiến
hành từng thí nghiệm phải theo thứ tự ngẫu nhiên.
2.1.2.2. Nguyên tắc lặp lại
Điều đó có nghĩa là lặp lại một lần độc lập của mỗi u tố kết

hợp, sự lặp lại có hai đặc tính quan trọng thứ nhất là cho nhiễu thí
nghiệm và cho lấy giá trị trung bình mẫu.
2.1.2.3. Nguyên tắc tạo khối
Nguyên tắc tạo khối thì thường được ứng dụng khi số lượng thí
nghiệm nhiều, cho nên lúc đó ta phải cần chia thành nhiều khối thí
nghiệm để tiến hành thí nghiệm.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


9
2.1.3. Các loại quy hoạch thực nghiệm
2.1.3.1. Quy hoạch thực nghiệm yếu tố
Trong quy hoạch thực nghiệm có loại: Quy hoạch thực nghiệm
yếu tố hai mức toàn phân và quy hoạch thực nghiệm yếu tố ba mức
toàn phân và riêng phần.
2.1.3.2. Quy hoạch bề mặt đáp ứng
Quy hoạch bề mặt chỉ tiêu, ta có thể chọn một trong hai dạng:
Quy hoạch hỗn hợp có tâm, quy hoạch Box – Behnken
2.1.3.3. Quy hoạch thực nghiệm chọn lọc
Quy hoạch thực nghiệm chọn lọc, ta có thể dùng các kiểu sau:
Quy hoạch theo phương án lấy ý kiến chuyên gia, quy hoạch theo
phương án bão hòa Plackett – Burman, quy hoạch theo phương án
siêu bão hòa
2.1.3.4. Quy hoạch thực nghiệm tối ưu
Quy hoạch thực nghiệm tìm giá trị tối ưu, có thể dùng hai cách:
Nếu mơ hình hồi quy lập được là thích hợp thì sử dụng phương trình
hồi quy để giải tối ưu, nếu khơng có mơ hình hồi quy thì ta phải tìm

điều kiện tối ưu trực tiếp bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm
2.2. Phương pháp bình phương nhỏ nhất
2.2.1. Phuơng trình hàm xấp xỉ là một đa thức
Phương trình là một hàm đa thức

f ( x) = b0 + b1 x + b2 x 2 + ... + bm xm

(2.1)

Nên phương trình có dạng
S = ( yi − b0 + b1 x + b2 x + ... + bm x )

2

(2.2)

Mà theo điều kiện đạo hàm bằng không

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


10
m
m
 m n

n −1
bn  xi + bn −1  xi + ............... + mb0 =  yi 

i =1
i =1
 i =1

m
m
m
 m n +1

n
 bn  xi + bn −1  xi + ....... + b0  xi =  xi yi 
i =1
i =1
i =1
 i =1

m
m
m
 m n+2

n +1
2
2
b
x
+
b
x
+

...
+
b
x
=
x
y
 n i

n −1  i
0 i
i i
i
=
1
i
=
1
i
=
1
i
=
1


m
m
m
 m n +3


n+2
3
3
bn  xi + bn −1  xi + ... + b0  xi =  xi yi 
i =1
i =1
i =1
 i =1

m
m
m
 m 2n

2 n −1
n
n
bn  xi + bn −1  xi + ... + b0  xi =  xi yi 
i =1
i =1
i =1
 i =1


(2.3)

Vậy để nhận các giá trị b thì ta giải hệ phương trình tuyến tính
này.
2.2.2. Phương trình hàm dạng Aeax

Ta có phương trình hàm y=Aeax lầy logarit nêpe hai vế thì ta
được: lny = ln A + ax ln e , mà theo điều kiện đạo hàm băng khơng
thì ta nhận hệ phương trình sau:
m
m

 a  xi + m ln A =  ln yi

i =1
i =1
 m
m
m
a x 2 + ln A x = x ln y



i
i
i
i
 i =1
i =1
i =1

(2.4)

Vậy để nhận giá trị A và a thì ta phải giải hệ phương trình này.
2.2.3. Phương trình là hàm có dạng Ax k
Ta có phương trình hàm y=Axk lầy logarit nêpe hai vế thì ta

được: lny = ln A + k ln x , mà theo điều kiện đạo hàm băng khơng
thì ta nhận hệ phương trình sau:
 a m x + m ln A = m ln y
 i
 i

i =1
i =1
 m
m
m
 a  xi2 + ln A xi =  xi ln yi
i =1
i =1
 i=1
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

(2.5)

Lưu hành nội bộ


11
Vậy giải phượng trình thì ta nhận được các giá trị A và a
2.2.4. Phương trình là hàm lượng giác
2.3. Một số nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất lượng
bền mặt
Xuefeng Wu và Xuefeng Yin đã phân tích độ nhám bề mặt và
tối ưu hóa thơng số phay cao tốc thép làm khuôn. Nghiên cứu này chỉ
ra mối quan hệ giữa các thông số của chế độ cắt khi phay với chất

lượng bề mặt chi tiết máy.
- Đỗ Anh Tuấn và cộng sự đã trình bày phương pháp quy
hoạch thực nghiệm toàn phần nhằm xác định ảnh hưởng của tốc độ
cắt V, lượng chạy dao S, chiều sâu cắt t đến độ nhám bề mặt Rz
trong quá trình phay thép C45 bằng dao mặt đầu. Nhám bề mặt Rz
được đo bởi máy Mitutoyo Surftest SJ400 và sau đó phân tích để xác
định mức độ ảnh hưởng của các thông số đầu vào lên đáp ứng đầu ra.
Từ mối quan hệ giữa chất lượng bề mặt với các thơng số cơng nghệ
thì người làm cơng nghệ có thể chọn chế độ cắt tối đa của máy và
dao mà vẫn đảm bảo chất lượng, từ đó có thể tăng năng suất, giảm
giá thành sản phẩm
Chương 3. THỰC NGHIỆM GIA CƠNG TRÊN MÁY PHAY
6P11
3.1. Lựa chọn thiết bị gia cơng thực nghiệm
Máy phay đứng 6P11
Máy đo độ nhám Mitutoyo SJ-210
Phôi thép C45: 42x38x65
Dao phay thép gió HSS Ф= 22 (mm), dao phay hợp kim Ф=
31.5 (mm)- T15K10, dao phay mặt đầu gắn mảnh Ф= 80 (mm).

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


12
3.2. Chế độ cắt dùng trong thực nghiệm
Thông thường chiều sâu cắt khi phay thô không quá 4-5 mm,
khi phay tinh chiều sâu cắt không quá 1-2 mm. Thông thường lượng
chạy dao răng, đối với phay thô (phụ thuộc độ cứng vững và độ

chống rung của dao), cho nên lượng chạy dao răng khi phay thô bằng
dao phay trụ gồm các mảnh chấp với răng lớn được chọn trong
khoảng 0.1 - 0.4 mm/răng, cịn khi gia cơng gang tới 0.5 mm/răng.
Cịn khi phay tinh (cần độ bóng bề mặt, độ chính xác kích thước,
trạng thái bề mặt…) thì khi phay tinh thép và gang, lượng chạy dao
răng là 0.05 - 0.12 mm/răng.
Bảng 3.1.Thơng số chế độ cắt thí nghiệm

3.3. Kết quả đo thực nghiệm độ nhám bề mặt
Bảng 3.2. Kết quả đo với dao thép gió (HSS) Ф= 22(mm)

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


13

Bảng 3.3. Kết quả đo với dao thép hợp kim Ф= 31.5 (mm)

Bảng 3.4. Kết quả đo với dao phay mặt đầu gắn mảnh Ф= 80 (mm)

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


14

Chương 4. XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ XÂY

DỰNG CHƯƠNG TRÌNH DỰ ĐỐN CHẾ ĐỢ CẮT
4.1. Lựa chọn mơ hình hồi qui
Dựa vào bảng (3.2; 3.3; 3.4) ta thấy các giá trị đầu vào (f, n, ap)
được cho theo cấp số cộng, các số liệu đo được của đầu ra (Rz) nếu
xét riêng lẻ của từng yếu tố ảnh hưởng thì cũng có hiện tượng của
cấp số cộng. Vì vậy, ta thấy có mối quan hệ giữa chế độ cắt và độ
nhám bề mặt có dạng lũy thừa. Cho nên quan hệ được biểu thì như
sau:
Rz = C. f b1 .nb2 .apb3

(4.1)

Ta lấy logarit- nêpe hai vế phương trình hàm hồi quy (4.1) thì
được:
ln Rz = ln C + b1 ln f + b2 ln n + b3 ln a p
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

(4.2)
Lưu hành nội bộ


15
Ta đặt: ln Rz = Y ;ln C + b0 ;ln f = X1;ln n = X 2 ;ln a p = X 3
Ma trận chế độ cắt f, n, ap (ma trận thông số đầu vào) và ma trận
lagarit nêpe của chế độ cắt lnfnap:
4.2. Xử lý kết quả thực nghiệm
4.2.1. Kết quả thực nghiệm khi cắt thép C45 bằng dao thép gió
(HSS) Ф= 22 (mm)
4.2.1.1. Xác định phương trình hồi quy
Rz = 7.3892. f 0.1792 .n−0.1085 .a p −2.5000

4.2.1.2. Kiểm nghiệm mơ hình thực nghiệm

(4.3)


Và dựa vào kết quả tìm thấy các giá trị của hệ số, ta thấy b2 có
giá trị nhỏ nhất trong các hệ số, nên ta kiểm tra hệ số có tồn tại hay
khơng như sau:



bj
Sdu



 t  n − m − 1,1 − 
2

m

(4.4)

ij

Nên ta có Sdu = 0.02480
Từ đó suy ra ta có: −15.2596 , ta tra bảng phân phối Student có
bậc tự do 21= (25-3-1) và độ tin cậy α=0.05, nên suy ra t(21;0.975) =
2.080. Vậy với kết quả −15.2596  2.080 thì bất đẳng thức (4.3)



ln ln tồn tại khi b2 khác 0, và khoảng sai lệch của b2 có độ tin


cậy (1-  )= 0.975. Do đó ta được giá trị b2 ở trong khoảng: -0.1233


 b2  -0.0937
Ta tiếp tục kiểm tra tính đồng nhất của phương sai của thí
nghiệm theo phân vi cochran

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


16
Với mức ý nghĩa p=0.99 thì có giá trị bằng Gb=0.2279, nên
cochran Gb=0.2279>Gtt=0.13945. Vậy nên ta xác định các thực
nghiệm có tính đồng nhất hay các nghiệm khơng có tính bất ổn định.
Và ta tiếp tục kiểm tra sự tương hợp của phương trình hàm hồi
quy thực nghiệm với cơng thức:

Và bằng Ftt=0.0006594Fisher). Cho nên phương trình hàm hồi quy thực nghiệm tương hợp
với thực tế.
4.2.2. Kết quả thực nghiệm khi cắt thép C45 với dao hợp kim Ф=
31.5 (mm)
4.2.2.1. Xác định phương trình hồi quy
Rz = 10.4899. f 0.2772 .n−0.1724a p −2.0256

(4.5)

4.2.2.2. Kiểm nghiệm mơ hình thực nghiệm



Và dựa vào kết quả tìm thấy các giá trị của hệ số, ta thấy b2 có
giá trị nhỏ nhất trong các hệ số, nên ta kiểm tra hệ số có tồn tại hay
khơng như sau:


bj
Sdu

(4.6)



 t  n − m − 1,1 − 
2

m
ij

Nên ta có Sdu = 0.13082
Từ đó suy ra ta có: −4.5961 , ta tra bảng phân phối Student có
bậc tự do 21= (25-3-1) và độ tin cậy α=0.05, nên suy ra t(21;0.975) =
2.080. Vậy với kết quả −4.5961  2.080 thì bất đẳng thức (4.6) luôn



luôn tồn tại khi b2 khác 0, và khoảng sai lệch của b2 có độ tin cậy


(1-  )= 0.975. Do đó ta được giá trị b2 ở trong khoảng: - 0.2522 


b2  -0.0926.
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


17
Ta tiếp tục kiểm tra tính đồng nhất của phương sai của thí
nghiệm theo phân vi cochran:

Với mức ý nghĩa p=0.99 thì có giá trị bằng Gb=0.2279, nên
vậy Cochran Gb=0.2279 > Gtt=0.2157. Vậy nên ta xác định các thực
nghiệm có tính đồng nhất hay các nghiệm khơng có tính bất ổn định.
Và ta tiếp tục kiểm tra sự tương hợp của phương trình hàm hồi
quy thực nghiệm với cơng thức:

Và bằng Ftt=0.013545Fisher). Cho nên phương trình hàm hồi quy thực nghiệm tương hợp
với thực tế.
4.2.3. Kết quả thực nghiệm khi cắt thép C45 với dao phay mặt đầu
gắn mảnh Ф= 80 (mm)
4.2.3.1. Xác định phương trình hồi quy
Rz = 12.3705. f 0.2688.n−0.3066a p 2.2948

4.2.3.2. Kiểm nghiệm mơ hình thực nghiệm

(4.7)


Và dựa vào kết quả tìm thấy các giá trị của hệ số, ta thấy b2 có
giá trị nhỏ nhất trong các hệ số, nên ta kiểm tra hệ số có tồn tại hay
khơng như sau:


bj
Sdu mij



 t  n − m − 1,1 − 
2


(4.8)

Nên ta có Sdu = 0.1329

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


18

Từ đó suy ra ta có: −8.0415 , ta tra bảng phân phối Student có
bậc tự do 21= (25-3-1) và độ tin cậy α=0.05, nên suy ra t(21;0.975) =
2.080. Vậy với kết quả −8.0415  2.080 thì bất đẳng thức (4.8) luôn


luôn tồn tại khi b2 khác 0, và khoảng sai lệch của b2 có độ tin cậy


(1-  )= 0.975. Do đó ta được giá trị b2 ở trong khoảng: - 0.3896 


b2  - 0.2236
Ta tiếp tục kiểm tra tính đồng nhất của phương sai của thí
nghiệm theo phân vi cochran:
Gtt =

max SJ2 0.954086
=
= 0.154229 .
 S 2j 6.186384

Với mức ý nghĩa p=0.99 thì có giá trị bằng Gb=0.2279, nên
Cochran Gb=0.2279 > Gtt=0.154229. Vậy nên ta xác định các thực
nghiệm có tính đồng nhất hay các nghiệm khơng có tính bất ổn định.
Và ta tiếp tục kiểm tra sự tương hợp của phương trình hàm hồi quy
thực nghiệm với công thức:
Và bằng Ftt=0.06203Fisher). Cho nên phương trình hàm hồi quy thực nghiệm tương hợp
với thực tế.
4.3. Phân tích ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám chi tiết gia

công.
4.3.1. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi sử dụng
dao thép gió HSS Ф=22 (mm)
Khi gia cơng bằng dao thép gió Ф= 22 (mm) với các thơng số
chuyển động cắt quan hệ đến độ nhám bề mặt và ta có đồ thị biểu
diễn mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt Rz với lượng tiến dao f và
tốc độ quay n như sau:

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


19

Hình 4.1. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Rz với f và n
Nhìn vào đồ thị ta thấy đối với dao thép gió HSS có đường kính
Ф = 22 (mm) khi tốc độ quay (n) ở lựa chọn thí nghiệm khơng thay
đổi mà thay đổi lượng tiến dao (f) thì độ nhám Rz bắt đầu tăng từ
thấp lên cao khi lượng tiến dao (f ) thay đổỉ từ chậm đến nhanh và độ
nhám Rz có xu hướng hạ thấp dần khi tốc độ quay từ (n = 63
vòng/phút) đến (n = 500 vòng/phút).
4.3.2. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi sử dụng
dao hợp kim Ф=31.5 (mm).
Khi gia cơng bằng dao thép gió Ф= 31.5 (mm) với các thông số
chuyển động cắt quan hệ đến độ nhám bề mặt và ta có đồ thị biểu
diễn mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt Rz với lượng tiến dao f và
tốc độ quay n như sau:

Hình 4.2. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Rz với f và n

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


20
Nhìn vào đồ thị ta thấy đối với dao hợp kim có đường kính Ф=
31.5 (mm) khi tốc độ quay (n) ở lựa chọn thí nghiệm khơng thay đổi
mà thay đổi lượng tiến dao (f ) thì độ nhám Rz bắt đầu tăng từ thấp
lên cao khi lượng tiến dao (f ) thay đổỉ từ chậm đến nhanh và độ
nhám Rz có xu hướng hạ thấp dần khi tốc độ quay từ (n= 63
vòng/phút) đến (n= 500 vòng/phút). Và ta thấy đối với dao hợp kim
có đường kính Ф= 31.5 (mm) ở cùng tất cả các giá trị như nhau với
ap, f, n thì có giá trị độ nhám Rz tốt hơn độ nhám Rz với dao thép gió
HSS có đường kính Ф= 22 (mm).
4.3.3. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi sử dụng
dao phay mặt đầu Ф=80 (mm).
Khi gia công bằng dao phay mặt đầu Ф= 80 (mm) với các thông
số chuyển động cắt quan hệ đến độ nhám bề mặt và ta có đồ thị biểu
diễn mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt Rz với lượng tiến dao f và
tốc độ quay n như sau:

Hình 4.3. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Rz với f và n
Nhìn vào đồ thị ta thấy đối với dao phay mặt đầu đường kính
Ф= 80 (mm) khi tốc độ quay (n) ở lựa chọn thí nghiệm khơng thay
đổi mà thay đổi lượng tiến dao (f ) thì độ nhám Rz bắt đầu tăng từ
thấp lên cao khi lượng tiến dao (f ) thay đổỉ từ chậm đến nhanh và độ
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ

21
nhám Rz có xu hướng hạ thấp dần khi tốc độ quay từ (n= 63
vòng/phút) đến (n= 500 vòng/phút). Và ta thấy đối với dao phay mặt
đầu đường kính Ф= 80 (mm) ở cùng tất cả các giá trị như nhau với
ap, f, n thì có giá trị độ nhám Rz tốt hơn độ nhám Rz với dao thép gió
HSS có đường kính Ф= 22 (mm) và dao hợp kim có đường kính Ф=
31.5 (mm).
4.4. Xây dựng giao diện chương trình tính tốn dự đốn chất
lượng bề mặt đạt được
4.4.1. Giao diện chương trình tính tốn dự đốn

Hình 4.4. Giao diện đăng nhập chương trình dự đốn
Chương 5. ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
CỦA ĐỀ TÀI
5.1. Đánh giá đợ nhám Rz của chương trình dự đốn chất lượng
bề mặt
5.1.1. Bảng thống kê các giá trị Rz gia công thử khi sử dụng
chương trình dư đốn

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


22
Bảng 5.1. Bảng giá trị Rz gia công thử khi sử dụng chương trình dự
đốn

5.1.2. Nhận xét
Dựa vào giá trị Rz của bảng (5.1) đối với dao thép gió Ф= 22
(mm) khì gia cơng thử với với lượng tiến dao f= 0.85 (mm/vòng), tốc
độ quay n= 500 (vòng/phút) và chiều sâu cắt ap= 0.5 (mm) có giá trị
là R̅z= 20.855 (μm) so sánh với giá trị Rz do chương trình dự đốn
xuất ra là Rz=20.686 ở hình (5.1).
Ta so sánh giá trị độ nhám đo được thực tế khi gia công thử
nghiệm là R̅z= 20.855 (μm) và giá trị độ nhám của chương trình dự
đốn là Rz=20.686 (μm) sai lệch khoảng 0.81%. Điều này cho thấy
chương trình dự đốn tương đối chính xác.
Cịn đối với dao thép gió Ф= 22 (mm) khì gia cơng thử với
lượng tiến dao f = 1.35 (mm/vòng), tốc độ quay n= 500 (vòng/phút)
và chiều sâu cắt ap= 0.5 (mm) có giá trị là R
̅ z= 22.486 (μm) và giá trị
Rz do chương trình dự đốn xuất ra là Rz=22.474 ở hình (5.1).
Ta so sánh giá trị độ nhám đo được thực tế khi gia công thử
nghiệm là R̅z= 22.486 (μm) và giá trị độ nhám của chương trình dự
đốn là Rz= 22.474 (μm) sai lệch khoảng 0.053%. Điều này cho thấy
chương trình dự đốn tương đối chính xác.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


23
Và dựa vào giá trị Rz của bảng (5.1) đối với dao phay mặt đầu
Ф= 80 (mm) khì gia cơng thử với với lượng tiến dao f=0.85
(mm/vòng), tốc độ quay n=500 (vịng/phút) và chiều sâu cắt ap= 2.0
(mm) có giá trị là R̅z= 9.043 (μm) và giá trị Rz do chương trình dự

đốn xuất ra là Rz=8.644 (μm) ở hình (5.2).
Ta so sánh giá trị độ nhám đo được thực tế khi gia công thử
nghiệm là R̅z= 9.043 (μm) và giá trị độ nhám của chương trình dự
đốn là Rz= 8.644 (μm) sai lệch khoảng 4.4%. Điều này cho thấy
chương trình dự đốn tương đối chính xác.
Cịn đối với dao phay mặt đầu Ф=80 (mm) khì gia cơng thử với
với lượng tiến dao f=1.35 (mm/vòng), tốc độ quay n=500
(vòng/phút) và chiều sâu cắt ap=2.0 (mm) có giá trị là R̅z= 9.951
(μm) và giá trị Rz do chương trình dự đốn xuất ra là Rz= 9.789 ở
hình (5.2).
Ta so sánh giá trị độ nhám đo được thực tế khi gia công thử
nghiệm là R̅z=9.951 (μm) và giá trị độ nhám của chương trình dự
đốn là Rz= 9.789 (μm) sai lệch khoảng 1.63%. Điều này cho thấy
chương trình dự đốn tương đối chính xác.
Qua q trình so sánh các giá trị độ nhám Rz khi gia công kiểm
tra với các giá trị độ nhám Rz do chương trình dự đốn xuất ra, ta
nhận thấy độ nhám Rz do chương trình dự đốn là phù hợp với yêu
cầu độ nhám Rz gia công thực tế.
5.2. Kết luận
Qua quá trình nghiên cứu, khảo sát và thực nghiệm chuyển
động cắt cắt n, f, ap ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt Rz có kết luận
như sau:

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ