Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng trục dao và chế độ cắt đến năng suất và nhám bề mặt khi gia công mặt cầu lồi trên trung tâm CNC 5 trục

cơ lí của lớp bề mặt chi tiết gia công 
 Tính chất cơ lí của lớp vật liệu nằm dưới bề mặt gia công có ảnh hưởng lớn Ďến khả 
năng làm việc của chi tiết. Ứng suất dư và tình trạng cứng nguội (còn gọi là biến cứng) là 
hai hiện tượng thường gặp trên lớp bề mặt sau khi gia công cắt gọt kim loại. Sở dĩ có hai 
hiện tượng này là do: Lực biến dạng, nhiệt cắt, sự thay Ďổi cấu trúc kim loại của chi tiết gia 
công. 
a.ứng suất dư 
 Khi cắt gọt, ứng suất dư chủ yếu là do lực cắt. Ứng suất dư do nhiệt chỉ là thứ yếu. 
 Khi gia công vật liệu dẻo thường ứng suất dư là kéo . 
 Khi gia công vật liệu giòn thường ứng suất dư là nén. 
 Khi mài, nhiệt cắt cao ứng suất dư lớp bề mặt luôn luôn là ứng suất kéo. 
Hình 2. 15 Sự thay đổi của ứng suất dư theo chiều sâu chi tiết trong kim loại [1] 
Rz
(m)
Rz
(m)
Rz
(m)
  )  )  )
S (mm/ph)
Rz
(m)
Rz
(m)
V (m/ph)
(N/mm2)
 (mm)
 

36 
Hình 2. 16 Biểu đồ về độ cứng nguội H và chiều sâu lớp cứng nguội [1] 
 Hình 2.15 là biểu Ďồ sự khác nhau về sự thay Ďổi theo chiếu sâu ∆ từ bề mặt chi tiết 
trong “ thịt” kim loại khi gia công Ďa số vật liệu dẻo, ở lớp rất mỏng khoảng từ 1 4 μm 
(vùng I) là ứng suất dư nén. Sang vùng II, tùy thuộc vào góc trước và S, V, t, ứng suất dư 
là kéo. Độ sâu của vùng II thường 10 lần vùng I cho nên nó quyết Ďịnh Ďặc trưng ứng 
suất dư của bề mặt. Vùng III lại là vùng có ứng suất dư nén. 
 Ứng suất dư trên bề mặt là kéo làm giảm sức bền mỏi của chi tiết, nếu như ứng suất dư 
kéo vượt quá giới hạn bền của vật liệu chi tiết thì có thể làm nứt bề mặt. 
 Độ lớn và chiều sâu của lớp có ứng suất dư phụ thuộc vào góc trước lượng chạy dao 
S ( a = S. sin ), tốc Ďộ cắt V, Ďộ cùn của lưỡi cắt. Hình 2.17 mô tả ảnh hưởng của các yếu 
tố cắt (S,V) và góc trước ảnh hưởng tới ứng suất dư  và Ďộ lan sâu vào bên trong của vật 
liệu – chiều sâu ứng suất dư . Độ mòn của dao càng lớn thì ứng suất dư kéo và càng 
tăng. 
Hình 2. 17 Ảnh hưởng của V,S , Ďến ứng suất tiếp T và [1] 
b. Độ cứng nguội: hình 2.16 mô tả sơ Ďồ biểu diễn Ďộ cứng nguội . 
 Khi cắt do ngoại lực làm các pha ferit bị biến dạng và hóa bền gây ra hiện tượng cứng 
nguội. Nghĩa là Ďộ cứng của bề mặt gia công lớn hơn Ďộ cứng của vật liệu chi tiết 
 Gọi là chiều sâu của vật liệu kim loại, H là chiều dày lớp cứng nguội, HMH là Ďộ 
cứng tế vi max của lớp biến cứng, HMC là Ďộ cứng tế vi của lớp kim loại thường. Thì mức 
Ďộ cứng nguội của lớp biến cứng HM Ďược biển diễn theo công thức sau : 
100%MH MCM
MC
H H
H
H
  (2. 15) 
Tăng lượng tiến dao S và giảm thì HM và H tăng lên. 
 HM
(Kg/mm2)
 
HMH
HMC
 (mm)
 (mm)
T T
 
V2 (N/mm²)
T
V1
a) S2>S1
S2
S1
c)  
 
b) V2>V1
 
(N/mm²) (N/mm²)
 (mm) (mm)
37 
Tùy theo vật liệu gia công, giá trị góc trước, chế Ďộ cắt ( S, V) mà H có thể dày khoảng 
0,1 0,25 mm 
2.3.3 Ảnh hƣởng của góc nghiêng trục dao đến chất lƣợng bề 
mặt gia công 
 Góc nghiêng trục dao là góc hợp bởi vector trục dao (hướng từ Ďỉnh dao Ďến chuôi 
dao) và vector pháp tuyến của mặt phẳng tiếp tuyến với bề mặt chi tiết gia công tại Ďiểm 
cắt. Khi gia công tinh bề mặt 3D nên dùng dao phay ngón Ďầu cầu sẽ cho hiệu quả chất 
lượng bề mặt tốt hơn vì lượng dư Ďể lại ít. Đặc Ďiểm khi gia công bằng dao cầu là lưỡi cắt 
Ďược bố trí trên mặt cầu nên cơ chế cắt gọt ở các vị trí trên lưỡi cắt là khác nhau. Nghiêng 
trục dao làm thay Ďổi vị trí tiếp xúc giữa dao và phôi dẫn Ďến cơ chế cắt gọt thay Ďổi. 
+ Vận tốc cắt: 
Hình 2. 18 Nghiêng trục dao khi gia công mặt phẳng 
. .
1000
D n
V
 (m/ph) (2.16) 
 Trong Ďó: n là số vòng quay của trục chính (v/ph) 
 D là Ďường kính cắt thực của dao (mm) 
 Nghiêng trục dao làm thay Ďổi vị trí tiếp xúc giữa dao và phôi nên Ďường kính cắt thực 
thay Ďổi, dẫn Ďến vận tốc cắt thay Ďổi. Tại vị trí Ďỉnh dao Ďường kính cắt thực của dao bằng 
không nên tốc Ďộ cắt bằng không. Do Ďó trong quá trình cắt tại vị trí tiếp xúc giữa Ďỉnh dao 
và phôi không diễn ra hiện tượng cắt mà chỉ có mài mòn, ma sát và nhiệt sinh ra rất lớn 
dẫn Ďến mòn dao khốc liệt làm giảm tuổi thọ của dao cũng như chất lượng bề mặt gia công. 
Vì vậy khi sử dụng dao phay cầu gia công phải hạn chế tối Ďa sự tham gia vào quá trình cắt 
tại vị trí này. 
+ Lực cắt: theo Marius Coma [29] nghiêng trục dao làm thay Ďổi diện tích cắt dẫn 
Ďến lực cắt thay Ďổi và do Ďó ảnh hưởng Ďến chất lượng bề mặt gia công. 
ZN
N
X
 R
t
 D
n
θ 
θ 
38 
Hình 2. 19 Cơ chế tạo phoi ứng với các góc nghiêng 
Do Ďó làm ảnh hưởng Ďến chất lượng bề mặt chi tiết gia công.Việc Ďiều khiển Ďược vị trí 
tiếp xúc giữa dao và phôi hay góc nghiêng trục dao sẽ góp phần nâng cao chất lượng bề 
mặt gia công. 
 2.4 Năng suất khi phay 
 Các Ďại lượng Ďặc trưng cho quá trình cắt bao gồm [7]: 
a. Thể tích phoi 
phQ tạo thành trong 1 đơn vị thời gian: là tích số của diện tích tiết diện 
ngang của phoi với vecto tốc Ďộ cắt. 
Thể tích phoi 
phQ khi phay được xác định như sau: 
 . .ph sQ B t V (2.17) 
Trong Ďó: 
 B : là chiều rộng phay. 
 t : là chiều sâu phay (khi phay bằng dao phay trụ t = to) 
 Vs: là tốc Ďộ tiến dao. 
Hình 2. 20 Các đại lượng để xác định năng suất cắt khi phay [7] 
 Thể tích phoi 'phQ tạo thành trong 1 Ďơn vị thời gian tính trên 1mm chiều dài của lưỡi cắt 
xác Ďịnh bằng biểu thức: 
X X
Z
X
Z
chi tiet
X
Z Z
X
Z
phoi
t45° 15°30°
60°
Y Y
D
Y Y Y
39 
' .ph sQ t V (2.18) 
b. Thời gian cơ bản 
0 
 Thời gian gia công cơ bản 
0 là thời gian dùng Ďể thay Ďổi hình dạng, kích thước của 
phôi Ďể thu Ďược chi tiết có hình dạng, kích thước yêu cầu. 
0 tỷ lệ nghịch với 
'
phQ . 
 0 '
ph
l
Q
 (2.19) 
 Thời gian cơ bản 
0 là tỷ số giữa Ďoan Ďường dao phải di chuyển với tốc Ďộ di chuyển 
của dụng cụ trên Ďoạn Ďường ấy: 
 0
d
l
V
 (2.20) 
Trong Ďó: 
l : là chiều dài Ďoạn Ďường dao cần phải di chuyển. 
dV : là tốc Ďộ di chuyển của bàn máy khi phay. 
40 
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 
1. Nghiên cứu một số Ďặc trưng công nghệ khi phay trên trung tâm gia công CNC 5 
trục bao gồm Ďặc tính về Ďộng học và Ďộng lực học. 
2. Phân tích các Ďặc trưng chất lượng bề mặt khi phay trên trung tâm gia công. 
3. Phân tích ảnh hưởng của chế Ďộ cắt Ďến lực cắt, chất lượng bề mặt, lượng mòn 
dụng cụ cắt, năng suất gia công. 
4. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng Ďến chất lượng bề mặt khi gia công từ Ďó xác Ďịnh 
rõ các thông số cần Ďiều khiển cho quá trình cắt là góc nghiêng trục dao, vận tốc 
cắt, lượng tiến dao, chiều sâu cắt Ďể Ďảm bảo chất lượng, và năng suất gia công. 
41 
CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC BẰNG 
THỰC NGHIỆM GIỮA GÓC NGHIÊNG TRỤC DAO VÀ CHẾ 
ĐỘ CẮT VỚI CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẦU RA 
 Quá trình phay thực tế diễn ra rất phức tạp và Ďể mô hình hóa Ďược thì cần phải biểu 
diễn Ďược các mối quan hệ bằng hàm toán học. Phương pháp phổ biến Ďược sử dụng cho 
Ďến ngày nay vẫn là bằng thực nghiệm. Xây dựng Ďược các mô hình toán học biểu diễn 
mối quan hệ giữa các thông số Ďầu vào và các thông số Ďầu ra giúp ta lựa chọn Ďược chế Ďộ 
công nghệ hợp lý Ďể áp dụng vào sản xuất và là tiền Ďề Ďể tối ưu hóa chế Ďộ công nghệ. 
3.1 Xây dựng mô hình thực ngiệm 
3.1.1 Sơ đồ thực nghiệm 
Hình 3. 1 Sơ đồ thực nghiệm 
3.1.2 Các đại lƣợng đầu vào 
 Các thông số công nghệ Ďiều khiển Ďược là các thông số có ảnh hưởng mạnh nhất Ďến 
quá trình gia công phay, chính vì vậy chọn các thông số Ďó làm các Ďại lượng Ďầu vào. Cơ 
sở chọn dải thông số chế Ďộ cắt là xuất phát từ khảo sát thực tế tại các công ty gia công sản 
xuất khuôn mẫu, sổ tay công nghệcác thông số bao gồm: 
 - Vận tốc cắt V: nằm trong khoảng 150 (m/phút) ≤ V ≤ 190 (m/phút). Thông thường vận 
tốc cắt tăng thì Ďộ nhấp nhô tế vi bề mặt giảm và năng suất gia công tăng nhưng sẽ làm 
tăng lượng mòn dao và gây rung Ďộng tạo Ďộ sóng bề mặt. 
 - Lượng chạy dao S: nằm trong khoảng 200 (mm/phút) ≤ S ≤ 600 (mm/phút). Khi tăng 
lượng chạy dao sẽ làm tăng năng suất gia công. 
Các đại lượng nhiễu: 
- Rung Ďộng từ bên ngoài 
- Nhiệt Ďộ môi trường 
Các đại lượng đầu vào: 
- Vận tốc cắt: V 
- Lượng tiến dao: S 
- Chiều sâu cắt: t 
- Góc nghiêng trục dao: 𝜃 
QUÁ TRÌNH PHAY 
Các đại lượng cố định: 
- Thiết bị gia công 
- Vật liệu dao 
- Vật liệu phôi 
Các đại lương đầu ra: 
- Lực cắt: F 
- Chiều cao mòn dao: hs 
- Nhám bề mặt: Rz 
- Năng suất gia công: Q 
42 
 - Chiều sâu cắt t: nằm trong khoảng 0.1 (mm) ≤ t ≤ 0.3 (mm). Dải chiều sâu cắt này 
thường Ďược sử dụng trong gia công tinh. Tuy nhiên tùy thuộc vào gia công vật liệu cứng 
hay mềm mà chiều sâu cắt có thể chọn phù hợp nhưng nhìn chung dao Ďộng trong dải trên. 
 - Góc nghiêng trục dao θ: nằm trong khoảng 14(0) ≤ θ ≤ 68(0). 
3.1.3 Các đại lƣợng đầu ra 
Đầu ra của quá trình nghiên cứu khi phay CNC bao gồm các Ďại lượng sau: 
 - Lực cắt: F(N) 
 - Chiều cao mòn dao: hs (µm) 
 - Chất lượng bề mặt gia công: Rz (µm) 
 - Năng suất gia công: Q (g/phút) 
3.1.4 Các đại lƣợng cố định 
 Các Ďại lượng cố Ďịnh liên quan Ďến Ďiều kiện công nghệ khi phay bao gồm: 
 - Thiết bị gia công 
 - Vật liệu gia công 
 - Vật liệu làm dụng cụ cắt 
 - Dung dịch trơn lạnh 
 - Chương trình gia công  
3.1.5 Các đại lƣợng nhiễu 
 Các Ďại lượng nhiễu là các Ďại lượng không mong muốn xuất hiện một cách ngẫu nhiên. 
Chúng diễn ra không theo một quy luật nào cả và làm ảnh hưởng Ďến quá trình gia công 
mà không Ďiều khiển Ďược. Tuy nhiên có thể Ďịnh lượng Ďược sự ảnh hưởng của các yếu tố 
này bằng phương pháp Taguchi. Trên cơ sở Ďó Ďánh giá Ďược Ďộ sạch của bộ dữ liệu thu 
Ďược. Nếu phần trăm ảnh hưởng của yếu tố nhiễu lớn nghĩa là Ďiều kiện thí nghiệm không 
Ďảm bảo và tùy vào mức Ďộ tin cậy Ďể quyết Ďịnh tổ chức thí nghiệm lại hay tiếp tục xử lý. 
3.2 Điều kiện thực nghiệm 
3.2.1 Máy phay CNC 
 Thực nghiệm Ďược thực hiện trên trung tâm gia công Mikron UCP600 tại trung tâm hỗ 
trợ Ďào tạo nghiên cứu và Ďổi mới công nghệ Cơ Khí, Viện Cơ Khí trường Đại học Bách 
Khoa Hà Nội. Đây là loại máy phay 5 trục kiểu bàn xoay dạng AC với các Ďặc tính kỹ 
thuật như trong bảng 3.1 
43 
Hình 3. 2 Máy phay Mikron UCP600 
Bảng 3. 1 Đặc tính kỹ thuật của máy Mikron UCP600 
TT Đặc tính kỹ thuật Giá trị 
1 Kích thước máy (Dài x Rộng x Cao mm) 1600x2500x2650 
2 Trọng lượng máy (kg) 6100 
3 Công suất (KVA) 46 
4 Hành trình làm việc theo trục X (mm) 530 
5 Hành trình làm việc theo trục Y (mm) 450 
6 Hành trình làm việc theo trục Z (mm) 450 
7 Hệ Ďiều khiển Heidenhain iTNC530 
8 Tốc Ďộ Ďiều khiển (vòng/phút) Vô cấp Ďến 19600 
9 Lượng tiến dao lớn nhất không tải (m/phút) 22 
10 Lượng tiến dao lớn nhất khi làm việc (m/phút) 15 
11 Lực tác dụng lớn nhất lên các trục X, Y, Z (N) 5000 
12 ổ chứa dao Tối Ďa 30 dao 
13 Trọng lượng Ďầu dao lớn nhất cho phép (kg) 6 
14 Đường kính dao lớn nhất cho phép (mm) 90 
15 Đường kính lớn nhất của bàn máy (mm) 400 
16 Bàn máy quay quanh trục X (Ďộ) +122/-100 
17 Bàn máy quay quanh trục Z (Ďộ) +360/-360 
18 Xuất xứ Thụy sĩ 
3.2.2 Phôi thực nghiệm 
 Vật liệu thí nghiệm là thép hợp kim hay sử dụng trong gia công khuôn mẫu có kí hiệu 
SKD11 tiêu chuẩn Nhật Bản [JIS-G4404]. SKD11 sau khi nhiệt luyện cho Ďộ cứng cao, Ďộ 
bền nén cao, Ďộ dai va Ďập và chống biến dạng tốt. Bên cạnh Ďó chúng có khả năng giữ 
Ďược Ďộ cứng ở nhiệt Ďộ cao trong thời gian dài. Chính vì vậy thép SKD11 thường Ďược 
dùng trong sản xuất khuôn Ďùn, khuôn ép nhựa, khuôn Ďúc áp lực v.vhay những chi tiết 
khác có yêu cầu tính chất sử dụng cao. 
44 
Bảng 3. 2 Thành phần vật liệu của thép SKD11 
Ký hiệu %C %Si %Mn %P %S %Cr %Mo %V 
SKD11 1.4-1.6 ≤0.4 ≤0.6 ≤0.03 ≤0.03 1.1-1.3 0.8-1.2 0.2-0.5 
Ủ Tôi Ram 
Nhiệt Ďộ 
 ( 0C) 
Môi trường Độ cứng 
(HB) 
Nhiệt Ďộ 
( 0C) 
Môi trường Nhiệt Ďộ 
( 0C) 
Môi trường Độ cứng 
(HRC) 
830-880 
Làm nguội 
255 
100-1050 
980-1030 
Làm nguội 
bằng khí 
Làm nguội 
bằng dầu 
150-200 
550-580 
Làm nguội 
bằng khí 
≥58 
 Phôi Ďược thiết kế là một hình khối hộp chữ nhật với kích thước: 
 Dài x Rộng x Cao =70x70x120 (mm). 
 Phôi này sử dụng Ďể gia công Ďo các thông số chất lượng bề mặt: Rz, năng suất gia công 
Q, lực cắt F, chiều cao mòn dao hs. 
Bề mặt chi tiết thí nghiệm: bề mặt chi tiết thí nghiệm là mặt cầu lồi như hình: 
Hình 3. 3 Thông số hình học của chi tiết thí nghiệm 
45 
3.2.3 Dụng cụ cắt 
 Dao Ďược chế tạo dưới dạng liền khối, lưỡi cắt phủ TiAlN theo công nghệ nano của hãng 
YG Ďược kí hiệu EMC56 
Hình 3. 4 Dao phay cầu EMC56 
Bảng 3. 3 Đặc tính kỹ thuật của dao phay cầu EMC56 
Đặc tính kỹ thuật Giá trị 
Dao phay cầu phủ TiAlN của hãng YG Kí hiệu EMC56 
Đường kính Ďầu dao d1=10mm 
Đường kính chuôi dao d2=10mm 
Chiều dài phần me cắt l2=20mm 
Chiều dài dao l1=75mm 
Số lưỡi cắt 2 
3.3 Các thiết bị đo 
 Quá trình Ďo kiểm Ďược thực hiện tại Trung tâm hỗ trợ Ďào tạo nghiên cứu và Ďổi mới 
công nghệ cơ khí, phòng thí nghiệm Công nghệ quang-cơ Ďiện tử bộ môn cơ khí chính xác 
và quang học Viện Cơ Khí trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. 
Thiết bị đo lực cắt: 
 Lực kế do Tập Ďoàn EMCO cung cấp, có khả năng Ďo 3 thành phần lực cắt trong quá 
trình phay, giá trị các lực Ďo Ďược hiển thị lên màn hình hoặc trên phần mềm cài Ďặt trong 
máy vi tính. Kết nối máy tính thông qua cổng giao tiếp RS232 với phần mềm Ďo lực kèm 
theo. Với những ưu Ďiểm Ďó thì ê tô Ďo lực này rất phù hợp với mục Ďích nghiên cứu cũng 
như Ďược sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp. Ê tô gồm có 3 thành phần Ďo lực 
theo 3 phương, Ďươc kẹp chặt nhờ hệ thống ren vít và thủy lực. 
Hình 3. 5 Lực kế khi phay 
46 
 Kích thước của ê tô: dài 300mm, rộng 160mm, cao 100mm, trọng lượng 18kg. Các lực 
cắt trong quá trình phay Ďược Ďo trên mặt của phôi tiếp xúc với dao phay. Phôi Ďược kẹp 
chặt trong ê tô lực và ê tô cũng Ďược cố Ďịnh trên bàn máy. Ê tô có thể Ďược sử dụng rộng 
rãi trong nghiên cứu cũng như trong sản xuất công nghiệp và cũng Ďược sử dụng trong quá 
trình gia công khác nhau như phay, mài, khoan... 
Giới hạn của lực Ďo: Fx, Fy, Fz = ± 3000N. 
Thiết bị đo nhám bề mặt: 
 Máy Surtronic Duo của cộng hòa liên bang Đức. 
Hình 3. 6 Máy đo nhám Surtronic Duo 
Bảng 3. 4 Đặc tính kỹ thuật của máy đo nhám Surtronic Duo 
Đặc tính kỹ thuật Giá trị 
Khoảng Ďo 200 µm 
Kiểu cảm biến áp Ďiện 
Chiều dài Ďầu Ďo di chuyển 5mm 
Tốc Ďộ Ďầu Ďo Ďi chuyển 2mm/giây 
Giá trị hiển thị µm 
Thời lượng hoạt Ďộng 500 lần Ďo 
Các thông số có thể Ďo Ďược Ra, Rz, Rv, Rp, Rt 
Thiết bị đo chiều cao mòn dao: 
 Máy VHX Z-450 của Nhật Bản 
Hình 3. 7 Kính hiển vi kỹ thuật số VHX Z-450 
47 
Bảng 3. 5 Đặc tính kỹ thuật của máy VHX 
Đặc tính kỹ thuật Giá trị 
Độ phân dải 16-bít qua dữ liệu RGB 
Độ nét thường 1600(H)x1200(V) 
Độ nét cao 1600(H)x2400(V) 
Màn hình LCD kích thước 23 inch 
Số lượng Ďiểm ảnh 1920(H)x1080(V) (FHD) 
Màu sắc hiển thị 16.770.000 màu 
Độ sáng 300cd/m2 
Độ tương phản 1000:1 
 Thiết bị đo khối lượng: 
 Cân Ďiện tử JWP của Đài Loan 
Hình 3. 8 Cân Ďiện tử JWP 
Bảng 3. 6 Đặc tính kỹ thuật cân điện tử JWP 
Đặc tính kỹ thuật Giá trị 
Kích thước bàn cân 215-175 (mm) 
Kích thước cân 230-260-150 (mm) 
Nhiệt Ďộ -10_400C 
Bước nhảy 0.05-0.1(g) 
Màn hình 6-digital LED (14mm high) 
Nguồn Ďiện 100-240 (V) 
3.4 Thiết kế ma trận thực nghiêm Taguchi 
 Quy hoạch thực nghiệm với mục tiêu số lượng thí nghiệm phải tiến hành ít nhất và cho 
nhiều thông tin nhất 
 Xây dựng bảng thực nghiệm Taguchi [4] 
 Hiện nay trên thế giới khi thiết kế thực nghiệm thường sử dụng phương pháp Taguchi Ďể 
phân tích mức Ďộ ảnh hưởng của các thông số Ďầu vào Ďến các thông số Ďầu ra. Theo 
Taguchi tổ chức dữ liệu Ďược sắp xếp vào một bảng dưới dạng ma trận trực giao gọi là 
bảng trực giao OA (Orthogonal array). Các yếu tố thí nghiệm có n bậc tự do thì phải chọn 
48 
bảng OA có n cột. Nếu chọn ít hơn thì sẽ không thể thực hiện Ďược. Nếu chọn nhiều hơn 
thì số lượng thí nghiệm lớn và chi phí tăng. Bảng trực giao của S mức Ďược ký hiệu 
OAN(S
m
) là một ma trận cỡ N x m, trong Ďó các cột của ma trận này có Ďặc Ďiểm là cặp 
trạng thái của các yếu tố Ďiều khiển trong hai cột bất kỳ có xác suất xuất hiện như nhau. 
Bảng trực giao Ďược xem như việc lập kế hoạch Ďể thực hiện thí nghiệm mà ở Ďó mỗi cột 
của bảng là một yếu tố ảnh hưởng Ďến thí nghiệm. Các trạng thái trong mỗi cột tương ứng 
với các mức của các yếu tố tác Ďộng. Số hàng trong bảng trực giao chính là số lần thực 
hiện thí nghiệm. 
 Với 4 thông số công nghệ: Vận tốc cắt V (m/phút), lượng tiến dao S (mm/phút), chiều 
sâu cắt t (mm), góc nghiêng trục dao θ (0) là 4 yếu tố Ďầu vào. Mỗi yếu tố Ďược chia thành 
5 mức (1, 2, 3, 4, 5). Do vậy ma trận trực giao Taguchi Ďược thành lập: OA25(5
4). Nghĩa là 
bảng thí nghiệm với 4 yếu tố, mỗi yếu tố chia làm 5 mức, tổng số thí nghiệm là 25 
Bảng 3. 7 Bảng trực giao OA25(5
4
) 
STT S V t  
1 1 1 1 1 
2 1 2 2 2 
3 1 3 3 3 
4 1 4 4 4 
5 1 5 5 5 
6 2 1 2 3 
7 2 2 3 4 
8 2 3 4 5 
9 2 4 5 1 
10 2 5 1 2 
11 3 1 3 5 
12 3 2 4 1 
13 3 3 5 2 
14 3 4 1 3 
15 3 5 2 4 
16 4 1 3 2 
17 4 2 5 3 
18 4 3 1 4 
19 4 4 2 5 
20 4 5 3 1 
21 5 1 5 4 
22 5 2 1 5 
23 5 3 2 1 
24 5 4 3 2 
25 5 5 4 3 
49 
 Từ thông tin của nhà sản xuất dao, nhà máy sản xuất và kinh nghiệm của bản thân các 
giá trị Ďược Ďưa vào như trong bảng sau: 
Bảng 3. 8 Giá trị cho phép của thông số công nghệ khi gia công thép SKD11 
 Mức 
Thông số 
1 2 3 4 5 
V (m/ph) 150 160 170 180 190 
S (mm/ph) 200 300 400 500 600 
t (mm) 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 
θ (0) 14 27.5 41 54.5 68 
Tiến hành thí nghiệm 
 Thí nghiệm Ďược tiến hành với 25 bộ thông số công nghệ cho mỗi lần cắt. Mỗi bộ thông 
số công nghệ Ďược cắt 3 lần. Các Ďiều kiện cắt như nhau, trong môi trường giống nhau. 
 Thu thập dữ liệu 
 Đo các thông số Rz trên bề mặt chi tiết. Phương chuyển Ďộng tịnh tiến của Ďầu Ďo vuông 
góc với phương chạy dao trên chi tiết. Trên mỗi một bề mặt chi tiết sau khi gia công xong 
tiến hành Ďo nhám bề mặt tại 3 vị trí khác nhau. 
 Đo khối lượng kim loại Ďược cắt Ďi tại mỗi chế Ďộ cắt: cân khối lượng phôi trước và sau 
khi gia công. Lấy hiệu của hai lần cân Ďược khối lượng kim loại Ďã cắt. 
 Đo lực cắt thông qua các cảm biến lực trên thiết bị Ďo. Lực cắt tại mỗi một chế Ďộ Ďược 
Ďo 1 lần và lặp lại 3 lần 
 Trong nghiên cứu này chỉ xét mòn dao theo mòn mặt sau và Ďo chiều cao mòn mặt sau 
hs. Lấy giá trị lớn nhất của hs làm giá trị Ďại diện. Thực hiện cắt tại mỗi chế Ďộ trong một 
khoảng thời gian xác Ďịnh, sau Ďó Ďưa lên kính hiển vi Ďo chiều cao mòn mặt sau. Đối với 
lượng mòn dao thì chiều sâu cắt Ďược chọn ở mức cao nhất (t=0.3mm) Ďể dao cắt ở mức 
nặng nhất do vậy khi cắt với chiều sâu cắt bé hơn thì dao sẽ có lợi hơn so với Ďiều kiện thí 
nghiệm. Thí nghiệm với vận tốc cắt, lượng tiến dao và góc nghiêng trục vẫn ở 5 mức theo 
bảng 3.8 và thêm thời gian duy trì chế Ďộ cắt T (phút), khoảng thời gian khảo sát từ 10-50 
phút và chia thành 5 khoảng: 10, 20, 30, 40, 50 phút. 
 Năng suất gia công Ďược tính bằng khối lượng kim loại bóc tách Ďi trong một Ďơn vị thời 
gian. Do Ďó lấy hiệu số của lần cân khối lượng phôi trước gia công với lần cân khối lượng 
phôi sau gia công sẽ tính Ďược khối lượng phôi Ďã gia công. Thời gian gia công chính là 
thời gian dao Ďi hết quãng Ďường cắt phôi. Lấy khối lượng kim loại Ďã gia công chia cho 
thời gian gia công thu Ďược năng suất gia công (gam/phút). Tại mỗi chế Ďộ cắt lặp lại 3 lần 
Ďể tính năng suất gia công. Dữ liệu sau khi thu Ďược lấy trung bình cộng của các lần lặp. 
3.5 Chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng mô hình toán học xác định mối 
quan hệ thực nghiệm [4] 
 Trong phương pháp hồi quy thực nghiệm các tính toán Ďều dựa vào một mô hình toán 
học giả Ďịnh trước và sử dụng bộ kết quả thí nghiệm Ďể xác Ďịnh các hệ số của phương 
trình. 
50 
Hình 3. 9 Đường quan hệ thực nghiệm và dự đoán 
Tiêu chuẩn Ďể xác Ďịnh một hàm toán học quan hệ thực nghiệm là tổng Ďộ lệch bình 
phương khoảng cách giữa Ďiểm thực nghiệm và Ďiểm dự Ďoán E là nhỏ nhất. 

n
i
iEE
1
2 (3.1) 
 Trong Ďó Ei là khoảng cách giữa Ďiểm thực Ďo AiĎo và Ďiểm tính toán dự Ďoán bởi 
phương pháp Aitt. 
 Gọi Ďộ sai lệch tương Ďối gi