TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA ĐỀ TÀI Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
Công nghệ khoan lỗ sâu đã có hơn 150 năm lịch sử, với những nghiên cứu cơ bản bắt đầu từ những năm 1970 Các quốc gia có nền công nghiệp phát triển như Nga, Trung Quốc, Mỹ và Đức đã thực hiện nhiều nghiên cứu quan trọng từ lâu Tại Đức, các viện nghiên cứu chuyên sâu như ISF đã chứng minh tiềm năng ứng dụng và phát triển lớn của công nghệ gia công lỗ sâu.
Xu hướng nghiên cứu hiện nay trên toàn cầu tập trung vào thiết kế dụng cụ, bôi trơn, thoát phoi, và nâng cao chất lượng gia công Đồng thời, việc đo lường, dự báo và tự động điều chỉnh quá trình gia công lỗ sâu cũng đang được chú trọng nhằm tối ưu hóa hiệu suất và độ chính xác trong sản xuất.
Khoan lỗ sâu đang trở thành một ứng dụng quan trọng tại Việt Nam, được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp dân sinh và quân sự Nhiều nhà máy và xí nghiệp đã đầu tư vào công nghệ khoan lỗ sâu, bao gồm máy khoan kiểu nòng súng (Gundrill), máy khoan theo phương pháp BTA/STS, và máy khoét, doa lỗ sâu Những thiết bị này có khả năng gia công lỗ với đường kính lên đến 50 mm và chiều dài tới 2900 mm Ngoài ra, một số nơi còn trang bị thiết bị khoan lỗ sâu kiểu STS, cho phép gia công với đường kính lên tới 80 mm và chiều dài lên tới 3000 mm.
Với sự phát triển nhanh chóng của ứng dụng công nghệ khoan lỗ sâu, việc nghiên cứu các vấn đề liên quan trở nên cấp thiết Mặc dù nhiều cơ sở nghiên cứu đã đầu tư từ sớm và đạt được kết quả quan trọng, Việt Nam vẫn gặp khó khăn trong việc tiếp nhận công nghệ và tài liệu từ các nước phát triển Điều này dẫn đến những hạn chế trong kết quả nghiên cứu, chưa hoàn toàn phù hợp với điều kiện sản xuất trong nước Do đó, việc tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu, thử nghiệm và chế thử là vô cùng cần thiết.
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Khoan lỗ sâu là phương pháp quan trọng trong lĩnh vực quốc phòng và thủy khí, đặc biệt là kỹ thuật BTA/STS, được áp dụng cho các lỗ gia công có đường kính từ 20 mm trở lên Phương pháp này mang lại độ chính xác cao và chất lượng bề mặt gia công tốt.
Trong quá trình gia công, có thể xảy ra khuyết tật bề mặt do hiện tượng gằn và xoắn dụng cụ Nguyên nhân chính là sự tự dao động của dụng cụ trong quá trình gia công, kết hợp với hiện tượng cộng hưởng giữa ngoại lực kích động và tần số dao động riêng của dụng cụ.
Nghiên cứu sinh đã chọn đề tài “Nghiên cứu công nghệ gia công lỗ sâu ứng dụng trong van tiết lưu” nhằm giải quyết một vấn đề cấp thiết, mang tính mới mẻ trong lĩnh vực khoa học công nghệ và có khả năng ứng dụng cao tại Việt Nam hiện nay.
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu công nghệ gia công lỗ sâu trên thế giới và tìm hiểu thiết bị gia công rãnh xoắn trong lỗ sâu tại Việt Nam là rất quan trọng Đặc biệt, việc nghiên cứu công nghệ và thiết bị gia công lỗ sâu với tỷ lệ chiều dài và đường kính lỗ van tiết lưu (L/d > 5) sẽ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và đáp ứng nhu cầu kỹ thuật ngày càng cao.
Nghiên cứu lý thuyết về dao động trong quá trình khoan sâu tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của dao động đến chất lượng gia công Bài viết xây dựng mô hình và phân tích dao động của dụng cụ khoan lỗ sâu, từ đó đề xuất các giải pháp giảm chấn nhằm đảm bảo chất lượng gia công tối ưu.
CÁCH TIẾP CẬN
- Nghiên cứu công nghệ gia công lỗ sâu
- Ứng dụng phần mềm phân tích dao động trong quá trìn khoan lỗ sâu trong van tiết lưu
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
- Thu thập tài liệu về công nghệ gia công lỗ sâu
- Tìm hiểu thông số kích thước van tiết lưu
- Phân tích dao động của dụng cụ gia công lỗ sâu bằng phần mềm phân tích
ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Chọn công nghệ gia công lỗ sâu ở nước ngoài để nghiên cứu thiết kế trang thiết bị và công nghệ gia công lỗ sâu tại Việt Nam
Chọn van tiết lưu là chi tiết điển hình để nghiên cứu, thử nghiệm công nghệ gia công lỗ sâu xiii
Khoan lỗ sâu Phân tích dao động của dụng cụ khi khoan lỗ sâu
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Tìm hiểu về công nghệ gia công lỗ sâu
Yêu cầu chất lượng cho lỗ khoan sâu đòi hỏi phải kiểm soát các khuyết tật trong quá trình khoan Nguyên nhân hình thành các khuyết tật này liên quan đến bản chất và đặc điểm dao động của dụng cụ khoan Để giải quyết vấn đề dao động của dụng cụ khoan lỗ sâu, phương pháp phần tử hữu hạn được áp dụng nhằm phân tích và tối ưu hóa quá trình khoan.
- Ứng dụng phần mềm ANSYS tính toán dao động dụng cụ khoan theo mô hình của hệ thống BTA/STS trong quá trình khoan lỗ 31
Các kết luận và thảo luận từ kết quả nghiên cứu chỉ ra những phát hiện mới của đề tài, đồng thời nhấn mạnh những thiếu sót và tồn tại cần được khắc phục Dựa trên những kết quả này, bài viết đề xuất các hướng nghiên cứu tương lai nhằm mở rộng và nâng cao hiểu biết về vấn đề đã được khảo sát.
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG LỖ SÂU CHÍNH XÁC
Đặt vấn đề
Gia công lỗ là một phương pháp công nghệ quan trọng trong ngành cơ khí, giúp tạo ra lỗ từ phôi đặc hoặc mở rộng lỗ đã có sẵn, đáp ứng yêu cầu về đường kính và chiều dài Trong lĩnh vực này, các chi tiết thường có lỗ với kích thước và yêu cầu kỹ thuật đa dạng, được phân thành hai loại chính: lỗ ngắn thông thường và lỗ sâu.
Lỗ sâu được định nghĩa là lỗ có tỷ lệ chiều dài trên đường kính (L/D c) lớn hơn 5, mặc dù một số tài liệu cho rằng tỷ lệ này có thể từ 3 đến 10 Để gia công lỗ sâu một cách chính xác, cần áp dụng công nghệ đặc biệt cùng với thiết bị và dụng cụ chuyên dụng.
Quá trình gia công lỗ sâu thường gặp những vấn đề khó khăn như:
- Khó khăn trong việc đảm bảo độ chính xác gia công: kích thước hình học, độ nhám, độ tròn lỗ gia công, độ thẳng đường tâm
- Khó khăn của việc tạo ra kích thước phoi phù hợp khi cắt gọt
- Khó khăn trong thoát phoi ra khỏi vùng cắt và thoát phoi ra khỏi lỗ
- Khó khăn của việc bôi trơn, làm nguội dụng cụ khi cắt gọt
Việc đảm bảo độ cứng vững và tránh rung động cho hệ thống công nghệ (bao gồm máy, gá, dao và chi tiết) gặp nhiều khó khăn, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến độ thẳng của đường tâm và chất lượng lỗ gia công.
Việc theo dõi chất lượng bề mặt gia công và hiệu suất của dụng cụ cắt gọt gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là trong việc đảm bảo độ bền mòn của dụng cụ trong suốt quá trình hoạt động.
Dao động của dụng cụ cắt là một vấn đề quan trọng trong công nghệ chế tạo, thu hút sự chú ý của nhiều chuyên gia Sự hiểu biết và kiểm soát dao động này có thể ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm và hiệu suất làm việc của máy móc.
Ảnh hưởng của chất lượng gia công đến độ bền của dụng cụ và khả năng công nghệ của thiết bị là rất quan trọng, đặc biệt trong quá trình khoan lỗ sâu, khi trục công-xôn thường dài.
Bài toán khắc phục dao động cho dụng cụ gia công lỗ sâu đặt các vấn đề sau:
- Xác định các chế độ cắt gọt hợp lý để tránh hiện tƣợng dao động cộng hưởng của dụng cụ
- Xác định tần số làm việc và chế tạo các bộ giảm chấn cho dụng cụ
- Xác định số lƣợng, vị trí đặt các bộ giảm chấn
- Dự báo và kiểm soát quá trình dao động.
Tổng quan tài liệu và các công trình nghiên cứu đã công bố
Tác giả Nguyễn Xuân Dũng đã tổng quan về công nghệ gia công lỗ sâu chính xác, bao gồm các phương pháp gia công và ứng dụng trong ngành công nghiệp quốc phòng Ông cũng nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt gọt, công nghệ chế tạo và thiết kế dụng cụ cho nguyên công khoan lỗ, cũng như công nghệ chế tạo dụng cụ khoan lỗ sâu Công trình này đã giải quyết một cách tổng quát các vấn đề liên quan đến công nghệ và dụng cụ trong khoan sâu chính xác.
Tác giả Trần Đức Kiên trong tài liệu [2] đã nghiên cứu về việc đo lường và kiểm tra các thông số của lỗ sau gia công Ông đã tổng quan các phương pháp đo lỗ sâu, dụng cụ đo, cũng như nghiên cứu thiết kế và chế tạo dụng cụ đo lỗ Kết quả nghiên cứu đã giúp giải quyết những khó khăn trong quá trình đo lường các lỗ sâu và thiết kế dụng cụ đo lỗ hiệu quả.
Trong tài liệu của Drs P Dingeman, tác giả đã tổng quan về các phương pháp khoan lỗ sâu, phân tích đặc điểm, ưu nhược điểm và ứng dụng của từng phương pháp, đặc biệt là công nghệ khoan GunDrilling Tài liệu này đề cập đến các vấn đề như thông số hình học lưỡi cắt, nguyên lý gia công, bôi trơn làm nguội, thiết bị gia công và xác định các thông số công nghệ Ngoài ra, tác giả Sinisa Kojic cũng nghiên cứu sâu về khoan lỗ sâu BTA/STS, xây dựng mô hình đỡ dụng cụ trong khoan BTA với lưỡi cắt đơn, phân tích lực cắt, tính toán độ võng của cán dụng cụ và ảnh hưởng của mòn đệm dẫn trong quá trình khoan.
“Miết ép” của đệm dẫn đến chất lƣợng gia công
CÔNG NGHỆ GIA CÔNG LỖ SÂU VÀ ỨNG DỤNG
Tổng quan về công nghệ khoan lỗ sâu
2.1.1 Các khái niệm và thuật ngữ a Định nghĩa lỗ sâu Để định nghĩa thế nào là một lỗ sâu, trước hết ta xem xét tỷ lệ giữa chiều dài gia công và đường kính gia công, tỷ lệ này cho biết chiều dài lỗ gia công lớn gấp bao nhiêu lần đường kính gia công
Chiều dài lỗ gia công (L) và đường kính lỗ gia công (D c) là những thông số quan trọng trong quá trình gia công Tỷ lệ giữa chiều dài lỗ và đường kính lỗ là một chỉ số tương đối, giúp đánh giá mức độ khó khăn khi thực hiện gia công lỗ sâu.
Nhìn chung, trong công nghiệp người ta định nghĩa một lỗ sâu là lỗ mà có chiều dài lớn hơn 10 lần đường kính lỗ gia công
Trong một số tài liệu khác, các tác giả đã đưa ra định nghĩa về lỗ sâu với tỷ lệ L/d 0 rất khác nhau, chẳng hạn như McDonald và Winfried Theis cho rằng tỷ lệ này lớn hơn 3 lần.
According to various authors from Russia and Vietnam, including Dr Le Hoang Phu and N.X Dung, as well as the Verein Deutscher Ingenieure (VDI), a deep hole is defined as one with a length-to-diameter ratio (L/D) of 3 and a diameter ranging from 1 to 2000 mm.
Lỗ sâu được định nghĩa là lỗ có tỷ lệ chiều dài so với đường kính lớn hơn 5 lần (L/Dc > 5) Bài viết sẽ phân loại các dạng lỗ khác nhau dựa trên tiêu chí này.
Ngoài chiều dài, lỗ còn có các thông số hình học khác để lựa chọn công nghệ chế tạo phù hợp Lỗ tròn là dạng phổ biến nhất và dễ chế tạo, trong khi lỗ không tròn như hình vuông hay hình oval lại ít được nghiên cứu hơn, với các phương pháp như cắt dây EDM và phay Lỗ có ren là một dạng đặc biệt, thường được gia công bằng Taro trên máy tiện và phay Một cách phân loại khác là lỗ thông và lỗ không thông.
Nội dung của đề tài này hạn chế trong việc nghiên cứu “Khoan lỗ tròn, thẳng, thông thường và không có những đặc điểm đặc biệt khác”
2.1.2 Chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng lỗ gia công
Trong kỹ thuật cơ khí, việc xác định chất lượng lỗ gia công dựa vào nhiều tiêu chuẩn khác nhau Đối với lỗ sâu, các yếu tố như độ nhám, độ tròn và độ côn là rất quan trọng, vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến sự xuất hiện của vết gằn trên bề mặt Những yếu tố này cũng làm tăng độ nhám và gây ra hiện tượng xoắn ốc, dẫn đến sai số hình dạng hình học của lỗ.
Lỗ sâu gia công thường không đạt độ phẳng lý tưởng mà có sự nhấp nhô, phản ánh các sai số hình học tế vi trên bề mặt chi tiết Để đánh giá chất lượng bề mặt gia công, thông số độ nhám được sử dụng, trong đó có hai chỉ tiêu quan trọng là sai lệch trung bình số học R a và chiều cao trung bình nhấp nhô R z.
Sai lệch trung bình số học R a : là trị số trung bình của các khoảng cách từ điểm trên đường nhấp nhô đến đường trung bình (hình 2.1)
Hình 2 1: Xác định độ nhám R a
Chiều cao trung bình của các nhấp nhô R z được xác định bằng cách tính giá trị trung bình của 5 khoảng cách giữa 5 đỉnh cao nhất và 5 đáy thấp nhất của nhấp nhô bề mặt, trong phạm vi chiều dài chuẩn.
Hình 2 2: Xác định độ nhám Rz
Độ tròn lỗ gia công là chỉ số phản ánh độ lệch của lỗ so với hình dạng lý tưởng Để đo độ tròn, người ta sử dụng thiết bị đo quay hoặc xoay chi tiết quanh một trục cố định, với đầu đo được đặt gần bán kính lý tưởng của lỗ.
Hình 2.3: Độ tròn đo đƣợc từ các thí nghiệm
Khoan là một trong những nguyên công phổ biến trong gia công kim loại, với ứng dụng thực tế của khoan lỗ sâu đóng góp một tỷ trọng đáng kể, mặc dù chưa có thống kê cụ thể về tỷ lệ của nó trong các nguyên công khoan.
Khoan lỗ sâu đã xuất hiện cách đây khoảng 150 năm, ban đầu được sử dụng bởi các nhà chế tạo súng Nga và Pháp cho mục đích quân sự, nhằm chế tạo nòng pháo chịu áp suất cao từ thuốc phóng nitrocellulose Phương pháp này đã mở ra một hướng đi mới trong việc sản xuất nòng súng bằng thép chất lượng cao Đến năm 1945, phương pháp khoan lỗ sâu BTA do người Đức phát minh mới được biết đến rộng rãi, và sau đó được gọi là phương pháp STS (Single Tube System) tại một số nơi trên thế giới.
Ejector là phương pháp cải tiến từ BTA, tương tự về hình thức nhưng khác biệt ở cách cấp dung dịch trơn nguội Ejector bổ sung cho BTA, vì BTA cần thiết bị chuyên dụng trong khi Ejector có thể tích hợp vào các thiết bị đa năng và trung tâm CNC.
Khoảng 70 năm trước, khoan lỗ sâu chỉ được hiểu qua phương pháp Gundrill, vì đó là phương pháp duy nhất có sẵn Hiện nay, các kỹ sư cơ khí đã có thêm sự lựa chọn với ba phương pháp khoan lỗ sâu khác nhau, giúp việc xử lý bài toán này trở nên dễ dàng hơn.
- Hệ thống khoan nòng súng Gundrilling
- Hệ thống khoan BTA hay còn gọi là STS (Single Tube System)
Hệ thống khoan Ejector, hay còn gọi là DTS (Double Tube System), được phân loại không dựa trên thiết kế của dụng cụ hay đặc tính của quá trình khoan, mà dựa trên phương pháp cấp dung dịch trơn nguội và cách thoát phoi khỏi vùng gia công.
2.1.4 Ứng dụng trong quốc phòng và công nghiệp
Các nguyên lý khoan lỗ sâu
2.2.1 Hệ thống khoan nòng súng (The Gun Drill System) Đây là phương pháp gia công cổ điển, có lịch sử hơn 150 năm Nó được sử dụng để khoan các lỗ có phạm vi đường kính từ 0,95-35 mm với dung sai đường kính đạt tới IT9, độ nhám R a từ 0,1-3,2m Tỷ lệ L/D c tối đa có thể đạt tới 250 (theo VDI 3208)
Hệ thống khoan Gundrill bao gồm nhiều bộ phận, trong đó dụng cụ khoan là trung tâm Dung dịch cắt được bơm vào vùng gia công qua lỗ nhỏ ở mũi khoan, trong khi phoi được chuyển ra ngoài qua rãnh chữ V trên thân dao đến thùng chứa phoi Tại đây, dung dịch cắt và phoi sẽ được tách riêng, đồng thời thùng chứa phoi cũng đóng vai trò là bộ phận đỡ dụng cụ.
Hình 2.4 Nguyên lý của hệ thống gia công Gundrill
Phương pháp này chuyên dùng để gia công các lỗ nhỏ và những trường hợp có phoi khó, thường được áp dụng trong các trung tâm gia công hoặc máy tiện CNC Yêu cầu quan trọng là phải có áp suất dung dịch cắt cao để đạt hiệu quả tối ưu trong quá trình gia công.
Hình 2.5 Nguyên lý thoát phoi của hệ thống GunDrilling
Gundrill thường được sử dụng để gia công các lỗ nhỏ có đường kính dưới 20 mm, đặc biệt trong ngành công nghiệp để khoan lỗ cấp dung dịch làm mát cho khuôn mẫu Phương pháp này nổi bật với tuổi thọ dụng cụ cao, chất lượng bề mặt tốt và độ thẳng đường tâm chính xác Tuy nhiên, nhược điểm lớn của nó là tốc độ tiến dao chậm do sức bền của cán dao thấp.
Hệ thống GunDrill có khả năng khoan nhiều loại vật liệu đa dạng, bao gồm nhựa như Teflon, composite như fibreglass, và các khuôn mẫu có độ bền cao như P20 Hệ thống này có thể khoan vật liệu với độ cứng lên tới 46 HRC, mang lại hiệu quả cao trong các ứng dụng công nghiệp.
- Chất lƣợng bề mặt và độ chính xác của lỗ gia công rất tốt
- Có thể sử dụng để gia công các lỗ có đường kính nhỏ (có thể tới 1 mm)
Lưỡi dao với thông số hình học giống nhau có khả năng gia công nhiều loại vật liệu khác nhau Nếu cần thiết, người dùng có thể nhanh chóng thay đổi thông số hình học của lưỡi cắt bằng cách mài lại.
- Thiết kế dụng cụ cắt rất đơn giản do đó chi phí cho dụng cụ giảm
Mũi khoan GunDrill có tuổi thọ cao, cho phép mài lại từ 8 đến 15 lần, giúp tiết kiệm chi phí và tăng hiệu quả sản xuất Quy trình mài lại có thể thực hiện ngay tại phân xưởng gia công, mang lại sự tiện lợi và linh hoạt cho các hoạt động sản xuất.
- Tuổi bền dụng cụ cao do dung dịch cắt đƣợc cung cấp vào từ mặt trong của phôi
- Ít nhạy cảm với với sai số của bạc dẫn
- Dễ dàng thay đổi dụng cụ để gia công các lỗ có đường kính khác nhau
- Yêu cầu lưu lượng dung dịch cắt thấp
- Máy khoan kiểu GunDrill và các trang bị đi kèm của nó rẻ hơn so với hai hệ thống STS và Ejector
- Năng suất thấp do tốc độ tiến dao chậm
- Rất khó mài lại lưỡi cắt với mũi khoan cho lỗ dài và đường kính nhỏ
- Yêu cầu áp lực dung dịch cắt cao
- Chỉ gia công lỗ với tỷ lệ L/D nhỏ
- Không kinh tế với những lỗ gia công lớn hơn 50mm
2.2.2 Hệ thống khoan BTA/STS (Single Tube System)
STS là từ viết tắt từ cụm từ “Single Tube System” trong khi đó BTA là viết tắt từ cụm
"Công nghệ Boring and Trepanning Association (BTA) đã được biết đến từ những năm đầu tiên dưới tên gọi BTA, do các tổ chức nghiên cứu của Đức phát triển Đến năm 1945, công nghệ này đã được phổ biến rộng rãi trên toàn thế giới và hiện nay còn được gọi là Hệ thống Ống Đơn (Single Tube System)."
Hình 2.6 Nguyên lý của hệ thống gia công BTA/STS
Sự khác nhau chính giữa các phương pháp cắt là cách cấp dung dịch cắt và thoát phoi Phương pháp này tương tự như phương pháp Gundrill, trong đó dung dịch cắt được cung cấp qua ống vào ụ thủy lực, sau đó được đưa vào vùng gia công qua khe hở giữa mặt ngoài cần khoan và thành lỗ đã gia công Dung dịch cắt không chỉ làm mát vùng gia công mà còn mang theo phoi vừa được cắt ra Cuối cùng, phoi được chuyển ra ngoài qua ống bên trong cần khoan tới thùng chứa phoi, phương pháp này thích hợp cho các sản phẩm yêu cầu chất lượng cao.
Hệ thống khoan này hoạt động dựa trên nguyên lý dung dịch được cung cấp từ bên ngoài và phoi được thoát ra qua lỗ bên trong cần khoan Đầu khoan được lắp ren với cần khoan, cho phép phoi thoát ra bên trong mà không cần các lỗ khoan ở cán cần, giúp tăng cường độ cứng vững của hệ thống.
Hình 2.7 Nguyên lý thoát phoi BTA/STS
Phương pháp Gun Drill mang lại chất lượng sản phẩm cao gấp 5 lần so với các phương pháp gia công khác, với độ chính xác đạt tới IT 10 Do đó, phương pháp này thường được áp dụng trong gia công các sản phẩm có giá thành phôi cao, chẳng hạn như lỗ trục cánh turbine, trục máy nén và lỗ nòng của các loại pháo.
- Năng suất gia công cao
- Gia công đƣợc lỗ có tỷ lệ L/Dc lớn
- Đầu dụng cụ có kết cấu đặc biệt, cho phép tích hợp nhiều nguyên công khác nhau (Khoan rộng lỗ, lăn ép, khoan vòng, khoét hốc…)
- Về mặt lý thuyết, không có sự hạn chế nào về đường kính lỗ khoan lớn nhất
- Các bộ phận khác nhau của lƣỡi cắt có thể đƣợc lắp ghép bằng các mảnh hợp
- Nhạy cảm với độ chính xác lắp ghép của các chi tiết máy và dung sai của bạc dẫn
- Tốn thời gian đáng kể cho việc thay đổi đường kính khoan
Quy trình công nghệ mài sắc lại dụng cụ là một quá trình phức tạp, chỉ áp dụng cho các dụng cụ chuyên dụng Vì lý do tiết kiệm chi phí, nhiều người thường không thực hiện việc mài sắc lại Hơn nữa, việc điều chỉnh các mảnh hợp kim cũng gặp nhiều khó khăn, đòi hỏi kỹ thuật cao và sự chính xác.
Mũi khoan có độ nhạy cảm cao với dạng phoi, điều này có nghĩa là một mũi khoan có thể phù hợp với một loại vật liệu nhưng lại không hiệu quả với vật liệu khác, mặc dù chúng có thể có cùng thành phần hóa học và tính chất cơ học.
- Yêu cầu máy khoan thiết kế chuyên dụng, có độ chính xác cao, phức tạp trong bảo dƣỡng và sửa chữa
- Yêu cầu lưu lượng dung dịch cắt cao, với kích thước thùng chứa lớn, bơm công suất cao, nhiều bộ lọc, chi phí cho dung dịch cắt cao…
2.2.3 Hệ thống khoan Ejector/DTS ( Double Tube System)
Phương pháp này tương tự như BTA/STS, nhưng khác biệt ở cách cung cấp dung dịch trơn nguội Kết cấu cần khoan sử dụng hai ống đồng tâm lồng vào nhau, trong đó mômen khoan chủ yếu được truyền tới đầu khoan qua ống bên ngoài.
Hình 2.8 Nguyên lý của hệ thống gia công Ejector/DTS
Phương pháp này hoạt động dựa trên nguyên lý cấp dung dịch từ ụ cấp vào vùng gia công qua khe hở giữa hai ống, trong khi phoi được thoát ra qua ống bên trong, tương tự như phương pháp BTA/STS Mặc dù dụng cụ có cấu trúc phức tạp hơn so với phương pháp STS, nhưng phương pháp này vẫn mang lại chất lượng gia công rất cao và có ưu điểm là thiết kế máy gọn nhẹ.
12 hơn, có thể tích hợp trong các trung tâm gia công CNC Phương pháp này phù hợp với lỗ gia công với tỷ lệ L/D c = 50:1
Hình 2.9 Nguyên lý thoát phoi hệ thống Ejector/DTS
Đánh giá và lựa chọn nguyên lý khoan lỗ sâu
Trong hình vẽ dưới (hình 2.10) ta có thể thấy rõ ràng các miền ứng dụng của cả ba hệ thống
Vùng phạm vi gia công chia làm 2 miền, miền ứng dụng của khoan lỗ thường (góc
Bài viết này tập trung vào hai phương pháp khoan lỗ sâu là Gundrill và BTA/STS, với phần đầu tiên là ứng dụng của Gundrill và phần còn lại là phương pháp BTA/STS Hình vẽ minh họa chủ yếu so sánh hai phương pháp này mà không đề cập đến các phương pháp khác có nguyên lý và ứng dụng tương tự.
Trên đồ thị, vùng ứng dụng của GunDrill thể hiện sự hạn chế, với đường kính tối đa chỉ đạt 1500 mm, dù các lỗ gia công nhỏ lại chiếm phần lớn nhu cầu thực tế Khoan thông thường chỉ đáp ứng được các lỗ có đường kính tối đa 60 mm và tỷ lệ L/D dưới 6, cho thấy nó chỉ là một phần nhỏ trong các bài toán khoan Mặc dù khoan thông thường vẫn được sử dụng phổ biến, nhưng công nghệ khoan lỗ sâu đang dần mở rộng ứng dụng, đặc biệt trong việc gia công các lỗ ngắn thông thường.
Hình 2.10 Đồ thị phạm vi ứng dụng của các phương pháp khoan
Đồ thị này minh họa mức độ phổ biến của các bài toán khoan lỗ sâu, liên quan đến đường kính và tỷ lệ L/D Các phương pháp khoan có thể được lựa chọn tùy theo chi tiết cần gia công; ví dụ, với lỗ có đường kính nhỏ và tỷ lệ L/D lớn, phương pháp Gundrill là lựa chọn tối ưu.
Khi nào nên áp dụng các phương pháp khoan sâu và phương pháp nào mang lại hiệu quả cao? Dưới đây là một số tiêu chí hữu ích để lựa chọn hệ thống gia công phù hợp.
Bảng 2.3 Một số tiêu chí lựa chọn hệ thống gia công
BTA/STS Ejector/DTS GunDrilling
Sử dụng cho các loại phôi mà khả năng tạo phoi của vật liệu kém nhƣ thép không gỉ hay thép Carbon thấp.
Sử dụng cho các loại phôi mà khả năng tạo phoi của vật liệu kém nhƣ thép không gỉ hay thép Carbon thấp
Sử dụng với các vật liệu tạo phoi vụn, các vật liệu cắt gọt dễ dàng
Chủ yếu ứng dụng cho các phôi rất dài và đường kính lỗ gia công lớn hơn 20 mm
Chủ yếu ứng dụng cho các phôi rất dài và đường kính lỗ gia công lớn hơn 20 mm
Sử dụng cho các lỗ có đường kính nhỏ thường là nhỏ hơn 20 mm. Điều kiện gia công:
Thiết bị chuyên dụng với khả năng công nghệ phù hợp Có thể cải tiến từ các loại máy tiện băng dài. Điều kiện gia công:
Chỉ cần có hệ thống thiết bị vạn năng hoặc trung tâm CNC với hệ thống cấp dung dịch cắt phù hợp. Điều kiện gia công:
Thiết bị chuyên dụng với khả năng công nghệ phù hợp
Một vấn đề ít được tác giả đề cập là khoan lỗ sâu có thể được lựa chọn trong nhiều quá trình gia công khác nhau Chẳng hạn, khi so sánh giữa các công nghệ, việc lựa chọn công nghệ gồm 2 bước có thể mang lại hiệu quả cao hơn trong một số ứng dụng cụ thể.
15 khoan xoắn với mũi khoan 3 rãnh xoắn và sau đó là khoan rộng lỗ với công nghệ chỉ gồm
1 bước khoan lỗ sâu thì quá trình khoan lỗ sâu sẽ có tính kinh tế cao hơn, thậm chí cho cả những lỗ ngắn thông thường
Để gia công lỗ sâu chính xác, cần thực hiện các nguyên công cơ khí cơ bản như khoan, khoét thô, khoét tinh (doa) và các phương pháp gia công tinh cuối cùng như tiện mỏng, mài khôn, đánh bóng, trượt ép, chuốt ép, lăn ép Các phương pháp này sẽ được áp dụng tùy thuộc vào dạng phôi là trục hay ống, nhằm đảm bảo đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của lỗ cần gia công.
Hình 2.11 Sơ đồ gia công bằng khoan thông thường
Hình 2.11 minh họa sơ đồ gia công chi tiết lỗ sâu với kích thước 60 x 2165 Quá trình gia công lỗ bao gồm nhiều công đoạn như khoan đặc và khoét lỗ để đạt độ chính xác yêu cầu Khi áp dụng phương pháp khoan ruột gà, để khoan lỗ 40, cần thực hiện nhiều nguyên công Tuy nhiên, với phương pháp BTA/STS, lỗ 60 có thể được gia công chỉ trong một đến hai nguyên công mà vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, từ đó cho thấy lợi ích kinh tế rõ rệt của phương pháp BTA/STS trong gia công lỗ sâu.
KẾT CẤU VÀ VẤN ĐỀ DAO ĐỘNG CỦA DỤNG CỤ GIA CÔNG KIỂU BTA/STS
Dụng cụ gia công kiểu BTA/STS
Trong thiết kế dụng cụ khoan BTA, việc duy trì sự cân bằng giữa lực cắt và phản lực từ các đệm dẫn hướng là rất quan trọng Để đạt được điều này, cần đảm bảo hai điều kiện thiết kế cụ thể.
- Đảm bảo cả 2 đệm dẫn hướng phải tỳ đồng thời lên thành lỗ đã gia công để tạo ra sự ổn định và tự dẫn hướng được
Để đạt được chất lượng gia công cao, cần đảm bảo sự phân phối lực tối ưu trên hai đệm dẫn hướng, nhằm giảm thiểu hiện tượng miết ép của chúng lên thành lỗ.
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng thiết kế ban đầu của Heller đáp ứng tối ưu hai điều kiện quan trọng Trong thiết kế này, hai đệm dẫn hướng được tạo ra với lưỡi cắt có các góc lần lượt là 178 độ và 276 độ.
Các thông số hình học bất đối xứng của dụng cụ làm lực cắt tỳ lên thành lỗ gia công giúp triệt tiêu phản lực của đệm dẫn hướng Nhờ đó, dụng cụ được dẫn trong lỗ gia công đồng thời đạt độ thẳng đường tâm cao Hơn nữa, do phoi không thoát ra bề mặt, nên không gây xước cho bề mặt, đồng thời hai đệm dẫn hướng trượt và miết lên thành lỗ tạo nên độ nhẵn bóng cao cho lỗ gia công.
Hình 3.1 Thông số hình học của một lƣỡi cắt đơn kiểu BTA/STS
Hình 3.2 Thông số hình học của đệm dẫn hướng
Thông thường một dụng cụ gia công lỗ sâu thì gồm 2 phần:
Hình 3.3 Dụng cụ khoan lỗ sâu kiểu BTA/STS
Lưỡi cắt trên đầu khoan có thể là loại liền hoặc ghép mảnh, trong khi dụng cụ khoan lỗ sâu kiểu BTA chỉ sử dụng một lưỡi cắt kết hợp với từ 2 đến 3 đệm dẫn hướng Đầu khoan được phân loại thành ba dạng khác nhau, tùy thuộc vào chi tiết cần gia công và phương pháp gia công cụ thể.
Phương pháp khoan lỗ đặc là kỹ thuật gia công lỗ từ phôi đặc, mang lại độ chính xác cao về dung sai đường kính lỗ, độ thẳng đường tâm và chất lượng bề mặt Phương pháp này thường không cần đến nguyên công phụ, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình sản xuất.
Hình 3.4 Dụng cụ và nguyên lý khoan lỗ đặc
Phương pháp khoan vành là một kỹ thuật khoan tiên tiến, không yêu cầu bước khoan trước, mà thay vào đó tạo ra một lõi đặc giữa lỗ khoan Phương pháp này rất hữu ích khi công suất máy hạn chế, không đủ để thực hiện khoan đặc Ngoài ra, nó cũng được áp dụng cho các phôi lớn và đắt tiền, cho phép tận dụng lõi vật liệu để thực hiện các thử nghiệm bền và phân tích thành phần.
Hình 3.5 Dụng cụ và nguyên lý khoan vành
Phương pháp khoan rộng lỗ
Khoan lại những lỗ có sẵn giúp cải thiện chất lượng lỗ sau các công đoạn đúc, rèn và dập Phương pháp này cũng được áp dụng khi công suất máy không đủ cho khoan đặc; trong trường hợp này, người ta sẽ khoan một lỗ nhỏ trước, rồi tiếp tục thực hiện nguyên công khoan rộng.
20 nguyên công này có thể thực hiện các nguyên công tôi, ram, khử ứng suất dƣ
Hình 3.6 Dụng cụ và nguyên lý khoan rộng lỗ
3.1.2 Cơ cấu ngắt phoi (Chip Breaker) Để tạo điều kiện cho quá trình thoát phoi được dễ dàng, các mũi khoan thường đƣợc thiết kế các cơ cấu bẻ phoi với mục đích bẻ vụn phoi để dung dịch cắt có thể dễ dàng quét chúng ra khỏi vùng gia công, tránh hiện tƣợng kẹt phoi, đặc biệt khi gia công những vật liệu dẻo Đối với các dụng cụ khoan lỗ sâu thường sử dụng 2 phương pháp bẻ phoi là bẻ phoi theo chiều rộng cắt và theo chiều dày cắt Thông thường khi khoan vật liệu dẻo bằng phương pháp BTA/STS người ta sử dụng đồng thời cả hai phương pháp này
Phương pháp bẻ phoi theo chiều rộng cắt sử dụng lưỡi cắt được thiết kế thành các mảnh hợp kim sắp xếp theo bậc, thay vì chỉ sử dụng một lưỡi cắt chính.
Phương pháp bẻ phoi theo chiều dày cắt được thực hiện bằng cách chế tạo một rãnh trên lưỡi cắt chính Khi tiến hành cắt, phoi sẽ trượt qua rãnh này, từ đó tạo ra ứng suất bẻ phoi hiệu quả.
Hình 3.7 Bẻ phoi theo chiều dày và chiều rộng cắt
Theo nghiên cứu của công ty Sanvik, dạng phoi tối ưu nhất là dạng phoi có chiều dài lớn gấp 3-4 lần chiều rộng, giúp chúng dễ dàng thoát ra khỏi vùng gia công Sự hình thành của dạng phoi này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó có vật liệu gia công.
21 công, thông số hình học của cơ cấu ngắt phoi, chế độ cắt và dung dịch cắt
Hình 3.8 Các dạng phoi tùy theo vị trí kết cấu bẻ phoi
Hình 3.9 Các dạng phoi tùy theo tốc độ cắt và tiến dao
3.1.3 Kết cấu đệm dẫn hướng (Support Pad) Đệm dẫn hướng có 2 nhiệm vụ chính:
Phương pháp BTA/STS tạo ra phản lực để cân bằng lực cắt từ lưỡi cắt, giúp duy trì sự ổn định của đầu khoan và đạt được độ thẳng đường tâm cao.
- Tạo ra một lực miết ép lên bề mặt gia công, tạo chất lƣợng bề mặt rất tốt
Đệm dẫn hướng thường được sản xuất từ thép hợp kim, nhưng trong một số trường hợp gia công tại Việt Nam, đệm dẫn cũng được chế tạo từ cao su hoặc gỗ Những loại đệm dẫn này có tác dụng quan trọng trong việc giảm dao động của đầu khoan, giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong quá trình khoan.
Cần khoan có cấu trúc dạng ống kim loại rỗng, được thiết kế với ren ở đầu để kết nối với đầu khoan, nhằm truyền lực và mô-men xoắn đến phần cắt Được chế tạo từ vật liệu 42CrMo4 theo tiêu chuẩn DIN 2391/C, cần khoan có độ cứng và khả năng chống rung cao, đảm bảo độ chính xác gia công và chất lượng bề mặt tốt Kích thước của cần khoan sẽ thay đổi tùy thuộc vào nhiệm vụ gia công và khả năng công nghệ của thiết bị, với dung sai được chế tạo theo tiêu chuẩn h8.
Hình 3.10 Cần khoan lỗ sâu kiểu BTA/STS
Thông số công nghệ của quá trình khoan sâu
Trong gia công lỗ sâu bằng phương pháp BTA/STS, có sáu thông số quan trọng cần xác định, bao gồm tốc độ cắt, lượng tiến dao, lưu lượng dung dịch cắt, áp suất dung dịch cắt, công suất máy và chiều dài không đỡ tối đa (vị trí gối đỡ dụng cụ) Những thông số này đóng vai trò quyết định đến hiệu quả và chất lượng của quá trình gia công.
Hình 3.11 Các thông số công nghệ
Tốc độ cắt khi khoan lỗ sâu BTA/STS phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu gia công, tương tự như các phương pháp gia công khác Mỗi loại vật liệu sẽ có những yêu cầu riêng về tốc độ cắt để đạt hiệu quả tối ưu trong quá trình khoan.
Khi chọn tốc độ cắt, cần đảm bảo giá trị nằm trong khoảng 23, tránh chọn tốc độ quá thấp để không gây ra hiện tượng lẹo dao, đồng thời cũng không nên chọn tốc độ quá cao để hạn chế việc tạo ra nhiệt cắt lớn Tốc độ cắt phù hợp nên được lựa chọn ở mức trung bình.
Trong đó: D c là đường kính lỗ khoan, n là tốc độ trục chính, v c là vận tốc cắt
Tốc độ cắt trên thiết bị gia công thường được điều chỉnh tự động, nhưng điều này không luôn phù hợp với yêu cầu của quá trình gia công Nghiên cứu thực nghiệm đã xác nhận rằng các thông số vận tốc thực tế cần được xem xét kỹ lưỡng.
Lượng chạy dao dọc trục:
Tốc độ chạy dao là yếu tố quan trọng trong gia công, phụ thuộc vào các đặc tính của vật liệu như thành phần hóa học, cấu trúc và độ cứng.
Tốc độ gia công bị ảnh hưởng bởi chiều dày phoi, vì nếu kích thước phoi lớn, việc thoát phoi sẽ gặp khó khăn và dễ gây kẹt Do đó, áp lực và lưu lượng dung dịch cắt đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.
Lưu lượng và áp lực dung dịch cắt cần được điều chỉnh để đảm bảo hiệu quả thoát nhiệt và loại bỏ phoi khỏi lưỡi cắt Tốc độ lưu lượng dầu ép không chỉ quyết định việc chuyển phoi ra ngoài mà còn ảnh hưởng đến khả năng làm nguội và bôi trơn dụng cụ, đồng thời tác động đến các đặc tính giảm chấn của hệ thống công nghệ.
Vị trí bộ giảm chấn :
Bộ giảm chấn có vai trò quan trọng trong việc chống lại các hiện tượng động lực học, có thể được lắp đặt dọc theo cần khoan và cố định trên băng máy hoặc tùy thuộc vào vị trí của Ụ truyền động dụng cụ Áp lực kẹp của bộ giảm chấn được điều chỉnh bởi người điều khiển máy Trong quá trình khoan, nếu phát hiện rung động, người điều khiển sẽ điều chỉnh vị trí và áp suất kẹp của bộ giảm chấn cho đến khi hiện tượng rung động được khắc phục.
Lực cắt của quá trình gia công STS
Công cắt kim loại được tạo ra từ lực tác động lên lưỡi cắt Hình ảnh minh họa cho thấy sơ đồ lực cắt tác động lên mũi khoan, với lực phân chia thành ba thành phần chính theo ba phương khác nhau.
F f : Là lực chiều trục có xu hướng chống lại lực chạy dao
F p : Là lực hướng kính tạo ra hoạt động của của các đệm dẫn
F c : Là lực tiếp tuyến, đây là thành phần gây ra mô men cắt M c
Hình 3.12 Phân tích lực cắt hệ thống BTA/STS
Xác định lực cắt trong gia công lỗ sâu là một thách thức lớn, tương tự như việc xác định hệ số ma sát cho đệm dẫn Do đó, lực cắt thường được tính toán dựa trên các công thức kinh nghiệm Hãng SanVik, nổi tiếng trong lĩnh vực chế tạo dụng cụ khoan lỗ sâu, đã phát triển những công thức gần đúng để hỗ trợ trong việc tính toán lực cắt trong quá trình gia công này.
F c =k c x f n x a p (N) Trong đó: k c : đặc tính cắt của vật liệu(cho trong các bảng tra của SanVik) f n : lƣợng chạy dao a p : chiều sâu cắt
F f +F f =0,65 x a p x f n x k cfz x sin r (N) Trong đó: k cfz : Hệ số lực cắt cho f z
r : Góc lƣỡi cắt (độ) F f : Lực cắt do ma sát
Đặc điểm dao động của quá trình khoan BTA/STS
Độ tròn và độ nhám bề mặt của lỗ gia công bị ảnh hưởng trực tiếp bởi các hiện tượng động lực học của dụng cụ khoan, bao gồm dao động tự nhiên của dụng cụ và dao động cộng hưởng do các yếu tố kích thích bên ngoài.
Dao động riêng được hình thành khi hệ thống đàn hồi bị dịch chuyển khỏi vị trí cân bằng do tác động của lực hoặc mômen lực, chẳng hạn như khi rút dụng cụ ra khỏi chi tiết gia công Mặc dù dao động riêng là loại dao động tắt dần và không gây ảnh hưởng xấu đến quá trình gia công, nhưng việc xác định tần số dao động riêng của hệ thống đàn hồi là rất quan trọng, vì nó liên quan đến hiện tượng cộng hưởng Tần số dao động riêng là một trong những thông số cơ bản của hệ thống đàn hồi, thường đạt mức cao từ 4000 đến 6000Hz đối với các dụng cụ lắp công xôn.
Trong gia công lỗ sâu, việc khoan STS phải chịu lực kích động tuần hoàn do biến dạng vật liệu trong quá trình cắt gọt Khi tần số kích động trùng với tần số riêng của dụng cụ, hiện tượng cộng hưởng sẽ xảy ra, dẫn đến biên độ dao động đạt cực đại Hiện tượng này gây ra sai số hình dạng và giảm chất lượng gia công Do đó, tính toán tần số riêng là yếu tố quan trọng trong nghiên cứu dao động của dụng cụ, đặc biệt là dụng cụ khoan lỗ sâu.
3.4.2 Tự dao động của dụng cụ Đối với hiện tƣợng tự dao động, các nghiên cứu mới nhất đã khẳng định tự dao động là do các nguyên nhân chủ yếu sau: a.Sƣ liên hệ vị trí
Mối liên hệ vị trí giữa lực cắt F và dịch chuyển của dụng cụ cắt trong quá trình cắt tĩnh không có rung động là một yếu tố quan trọng Liên hệ này dựa vào nguyên lý cơ bản của quá trình cắt gọt, giúp hiểu rõ hơn về sự tương tác giữa lực và chuyển động trong gia công cơ khí.
Lực cắt tỷ lệ thuận với giá trị tức thời của diện tích lớp cắt, được biểu thị qua công thức F = P.S, trong đó P là lực đơn vị và S là diện tích lớp cắt Do đó, khi chiều sâu cắt tăng, lực cắt cũng sẽ tăng theo và ngược lại.
Trong quá trình cắt gọt, sự không đồng nhất của vật liệu gia công có thể gây ra xung tức thời, dẫn đến sự thay đổi vị trí của mũi dao Điều này làm thay đổi lực cắt đơn vị và gây ra biến động trong lực cắt, tạo ra nguồn kích động cho dao động Hiệu ứng này được gọi là tái sinh dao động.
Sóng bề mặt của chi tiết gia công hình thành do hiện tượng tự dao động từ lần cắt trước của dụng cụ Khi dao cắt tiếp theo hoạt động, nó sẽ cắt qua một lớp kim loại có độ dày thay đổi, dẫn đến sự biến đổi tuần hoàn của lực cắt Hiện tượng này tạo ra dao động tái sinh, gây ra sự lệch pha giữa lớp sóng bề mặt mới và lớp sóng ban đầu.
Hình 3 13 Hiệu ứng tái sinh dao động c Do đặc trƣng ma sát giảm khi đạt điều kiện gia công nào đó
Khi tăng tốc độ cắt đến một mức nhất định, đặc trưng ma sát trên các lưỡi cắt sẽ giảm, dẫn đến sự thay đổi trong lực cắt Sự thay đổi này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất cắt và độ bền của dụng cụ.
Sự hình thành, phát triển và biến mất theo chu kỳ của lẹo dao gây ra sự biến đổi liên tục trong các thông số hình học của mũi dao, dẫn đến lực cắt cũng thay đổi theo chu kỳ Điều này tạo ra nguồn kích thích và duy trì dao động tự nhiên trong quá trình cắt.
Dao động cƣỡng bức là quá trình dao động xảy ra khi có ngoại lực tác động Các lực kích động này rất đa dạng, có thể xuất phát từ sự mất cân bằng của phôi do lượng dư thừa hoặc thiếu hụt gây ra.
Dao động cƣỡng bức có thể xảy ra do nhiều nguyên nhân, trong đó vật liệu không đồng nhất gây ra xung lực tác động lên lưỡi cắt là một yếu tố quan trọng Ngoài ra, kích động từ các hệ thống khác, chẳng hạn như hệ thống thủy lực, cũng có thể góp phần vào sự xuất hiện của dao động này.
Lực cắt sẽ thay đổi khi dụng cụ bắt đầu quá trình cắt, và điều này còn bị ảnh hưởng khi gia công các chi tiết lệch tâm hoặc khi vật liệu gia công không đồng nhất.
- Lực quán tính của các chi tiết lệch tâm hoặc do lực quán tính của lƣợng dƣ mất cân bằng của chi tiết quay
- Chế tạo và lắp ghép chi tiết thiếu chính xác
Các khuyết tật do dao động
3.5.1 Hiện tƣợng vết gằn trên bề mặt
Gằn trong khoan lỗ sâu là hiện tượng mất ổn định trong quá trình gia công, được xem như một dạng tự dao động Hiện tượng này chủ yếu do dao động xoắn của cần khoan, dẫn đến việc tạo ra các vết trên đáy lỗ không thông và có thể gây hư hại cho thành lỗ gia công trong trường hợp nghiêm trọng.
Hình 3 14 Vết gằn xuất hiện trên thành lỗ gia công
Hiện tượng gằn trên đáy lỗ gia công và vết gằn trên mặt cắt dọc lỗ có thể được nghe thấy trong quá trình gia công, với âm thanh có cường độ cao Khi phát hiện âm thanh này, cần lập tức dừng máy để đảm bảo an toàn Hiệu ứng âm thanh này được sử dụng để đo và phân tích dao động trực tiếp, từ đó ứng dụng vào việc kiểm soát quá trình khoan sâu.
Gằn là nguyên nhân làm giảm tuổi thọ dụng cụ và hiệu quả của sản xuất Làm
Phương pháp khoan lỗ sâu STS có thể giảm chất lượng gia công và khả năng công nghệ Tuy nhiên, một số tác giả nước ngoài cho rằng gằn có tác dụng tích cực trong quá trình gia công, vì dao động xoắn giúp ngắt phoi dễ dàng và tạo ra phoi với kích thước nhỏ hơn.
3.5.2 Hiện tƣợng vệt xoắn ốc
Vệt xoắn là hiện tượng mất ổn định động lực học, dẫn đến sự xuất hiện nhiều vết lệch trên biên dạng lý tưởng của lỗ trong mặt cắt ngang Hiện tượng này có thể so sánh với quá trình hình thành lỗ méo tam giác hoặc ngũ giác khi sử dụng mũi khoan xoắn.
Hình 3 15 Vết xoắn xuất hiện trên thành lỗ gia công
Hiện tượng vết xoắn ốc là chuyển động chu kỳ của dụng cụ xung quanh tâm cán, thường tạo ra từ 3 đến 5 vết xoắn trên thành lỗ Đây là một vấn đề nghiêm trọng trong quá trình gia công lỗ sâu BTA, vì các vết xoắn này làm giảm chất lượng bề mặt gia công Nguyên nhân chủ yếu là do sự cộng hưởng giữa tần số dao động uốn của cán dụng cụ và tần số quay của phôi hoặc dụng cụ.
Hình 3 16 Biên dạng lỗ theo mô hình lý thuyết khi có xoắn ốc
Số điểm tiếp xúc giữa dụng cụ và phôi quyết định số lượng vết xoắn trên mặt cắt ngang của chi tiết gia công, và hiện tượng này có mối liên hệ với các dạng dao động.
Để tránh hiện tượng uốn cong của dụng cụ, một giải pháp đơn giản là đảm bảo đủ gối đỡ, giúp dụng cụ chống lại các dao động uốn.
Hình 3 17 Các giai đoạn xuất hiện gằn và xoắn ốc
Trong hình 3.17, vùng "1" phản ánh một quá trình ổn định với dẫn hướng trong bạc dẫn, không có hiện tượng gằn và xoắn ốc Vùng "2" là khu vực xảy ra gằn thực sự, trong khi vùng "3" thể hiện hiện tượng vết xoắn ốc.
Vấn đề giảm dao động cho dụng cụ
Dao động của dụng cụ gia công không chỉ làm giảm chất lượng bề mặt mà còn gây ra sai số hình dáng cho chi tiết, từ đó hạn chế khả năng nâng cao năng suất và giảm tuổi thọ của dụng cụ cắt Để giảm thiểu hoặc loại bỏ dao động, có thể áp dụng nhiều phương pháp khác nhau một cách đồng thời.
Khi lựa chọn chế độ cắt cho thiết bị, cần ưu tiên các chế độ cắt hợp lý và tránh sử dụng các chế độ cắt tới hạn Điều này giúp đảm bảo thiết bị không vượt qua giới hạn cắt trước khi tiến hành cắt, từ đó nâng cao hiệu quả và độ bền của thiết bị.
- Loại bỏ hoặc cách ly bộ phận , thiết bị khỏi các nguồn kích thích nhƣ cân bằng chi tiết quay, sử dụng đệm đàn hồi…
- Nâng cao độ cứng vững của dụng cụ cắt bằng cách sử dụng các loại vật liệu có độ cứng cao hơn
Để nâng cao khả năng giảm chấn cho dụng cụ, có thể sử dụng các vật liệu giảm chấn hoặc bộ giảm chấn, trong đó bộ giảm chấn ma sát và giảm chấn động lực học thường được áp dụng Đặc biệt, trong phương pháp khoan lỗ sâu BTA/STS, việc sử dụng các biện pháp giảm chấn là rất quan trọng để cải thiện hiệu suất và độ chính xác của quá trình khoan.
Sử dụng đệm dẫn hướng từ vật liệu đàn hồi có khả năng hấp thụ năng lượng dao động có thể mang lại hiệu quả trong nhiều trường hợp Tuy nhiên, phương pháp này không tạo ra quá trình miết ép (Burnishing), do đó không cải thiện được chất lượng bề mặt gia công Hơn nữa, việc sử dụng đệm dẫn hướng cũng có thể dẫn đến hiện tượng lệch tâm lỗ do hạn chế trong vai trò dẫn hướng.
Bộ giảm chấn ma sát kiểu Lanchester là thiết bị phổ biến trong các máy gia công BTA/STS, nhờ vào thiết kế gọn nhẹ và nguyên lý hoạt động đơn giản Thiết bị này có khả năng xử lý hiệu quả cả dao động xoắn và dao động uốn.
Hình 3 18 Giảm chấn ma sát kiểu Lanchester
Bộ giảm chấn ma sát khô kiểu Lanchester của hãng SanVik, như hình 3.18, bao gồm các thành phần chính: thân giảm chấn, một cặp ma sát khô, vòng điều chỉnh, ổ bi, vít điều chỉnh áp lực kẹp và vòng chặn.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống là khi ở trạng thái bình thường, cần khoan và đĩa ma sát côn giữ vị trí cố định, không có hoặc rất ít lực ma sát xuất hiện trên bề mặt côn Tuy nhiên, khi có dao động xoắn và tốc độ quay của cần khoan tăng đột ngột, lực ma sát sẽ xuất hiện trên bề mặt đĩa Năng lượng từ ma sát này sẽ triệt tiêu năng lượng của dao động, giúp làm giảm nhanh chóng dao động đó.
Dựa trên nguyên lý làm việc của giảm chấn Lanchaster, trình tự tính toán, thiết kế bộ giảm chấn này gồm những bước sau:
Hình 3 19 Sơ đồ trình tự tính toán, thiết kế giảm chấn
Mô hình dao động của dụng cụ khoan sâu BTA/STS
Mô hình gia công được nghiên cứu là mô hình khoan BTA/STS với phôi quay và dụng cụ đứng yên, bao gồm đầu khoan và cần khoan Dụng cụ khoan nhận mô men xoắn từ phôi qua lưỡi cắt và làm việc dưới tác động của mô men cắt, với một đầu được ngàm chặt và đầu còn lại được hỗ trợ bởi ụ cấp dung dịch cắt Trong quá trình gia công, dụng cụ tiến dần vào chiều sâu cắt cho đến khi hoàn thành việc khoan phôi.
Hình 3 20 Mô hình gia công lỗ sâu BTA/STS
Dụng cụ khoan sâu kiểu BTA/STS, mặc dù được ghép từ đầu khoan và cần khoan, có thể được coi như một dầm đồng chất với tiết diện hình vành khuyên để đơn giản hóa tính toán Trong quá trình khoan, ụ chạy dao di chuyển dần về phía ụ cấp dầu ép, và khi kết thúc gia công, ụ chạy dao tiến sát tới ụ cấp dầu ép Mô hình nghiên cứu của chúng ta sẽ bao gồm hai trạng thái đặc biệt: khi dụng cụ đang cắt và khi dụng cụ đã cắt xong.
Kết cấu gá lắp của mô hình dụng cụ gia công thay đổi từ khi dụng cụ bắt đầu cắt cho đến khi hoàn tất quá trình gia công Tần số dao động riêng phụ thuộc vào cấu trúc của hệ dao động, do đó cần xem xét hai trường hợp tính toán khác nhau.
Trường hợp 1: Dụng cụ trong quá trình cắt
Hình 3 21 Mô hình dụng cụ khoan trong quá trình cắt
Trường hợp 2: Dụng cụ ở vị trí kết thúc cắt
Hình 3 22 Mô hình dụng cụ khi kết thúc cắt
Theo phương pháp sức bền vật liệu, độ cứng tương đương của dụng cụ gia công khác nhau tùy thuộc vào vị trí, với công thức cho trường hợp 1 là cEI/(4b+3l) và trường hợp 2 là c>I/l^3 Tần số dao động riêng tỷ lệ thuận với độ cứng của hệ và tỷ lệ nghịch với khối lượng, vì vậy tần số này cũng sẽ thay đổi trong quá trình cắt theo từng vị trí gia công.
PHÂN TÍCH DAO ĐỘNG CỦA DỤNG CỤ GIA CÔNG LỖ ϕ37
Dụng cụ gia công
Vật liệu chế tạo cần khoan: thông thường là thép hợp kim 40CrMo4 với cơ tính của vật liệu này nhƣ sau:
Mô dul đàn hồi E=2.1.10 5 Mpa=2.1.10 11 Pa
Hệ số Poisson's =0,3 Mật độ x30 kg/m 3 b Kích thước hình học
Hình 4.1 Kích thước cần khoan
Do kích thước và khối lượng của đầu khoan không đáng kể so với cần khoan, đặc biệt trong trường hợp khoan lỗ có tỷ lệ L/D lớn, nên để đơn giản hóa việc xây dựng mô hình, chỉ cần tính toán dao động cho cần khoan.
Hình 4.2 Đặc tính mặt cắt ngang của cần khoan
4.1.1 Giải bài toán dao động dụng cụ bằng phương pháp PTHH
Quy trình giải bài toán dao động bằng phương pháp PTHH
Bước 1: Rời rạc hóa kết cấu, tạo lưới phần tử
Bước này chia miền khảo sát thành các phần tử hữu hạn, đảm bảo không có lỗ hổng hay sự chồng chéo giữa các phần tử Tùy thuộc vào biên dạng của kết cấu khảo sát, có thể sử dụng một hoặc nhiều dạng phần tử Việc lựa chọn dạng phần tử, số lượng phần tử và nút thường dựa vào kinh nghiệm của người thiết kế, nhưng hiện nay nhiều phần mềm có khả năng tự động chia lưới phần tử.
Bước 2: Chọn hàm nội suy
Bước này xác định các nút của phần tử và lựa chọn hàm nội suy để mô tả sự biến đổi của ẩn số trên toàn bộ phần tử Thông thường, các đa thức đại số được chọn làm hàm nội suy vì tính dễ dàng trong việc đạo hàm và tích phân Bậc của đa thức phụ thuộc vào số điểm nút của phần tử, yêu cầu về sai số, đặc điểm và số ẩn của một nút.
Bước 3: Xác định các đặc trưng của phần tử
Sau khi lựa chọn mẫu phần tử hữu hạn, bao gồm việc xác định loại phần tử, số nút và hàm nội suy, bước tiếp theo là thiết lập phương trình ma trận để biểu diễn các điểm của phần tử.
Ta thực hiện xấp xỉ theo hữu hạn các biến số
Bước 4 trong phương pháp PTHH là ghép nối các phương trình của từng phần tử để tạo ra phương trình cho toàn hệ Phương pháp này thực chất là chuyển đổi các phương trình vi phân liên tục thành các phương trình đại số dưới dạng ma trận, tập trung vào các giá trị cần tìm tại nút phần tử Trong các bài toán dao động, phương trình phần tử thường được cung cấp dưới dạng này.
Trong đó: [m] là ma trận khối lƣợng của phần tử
Ma trận độ cứng của phần tử được ký hiệu là [k], trong khi véc tơ các giá trị cần tìm tại nút phần tử được ký hiệu là {u} Véc tơ {f} đại diện cho các thành phần ngoại lực đã biết Khi ghép nối các phương trình phần tử, ta thu được phương trình toàn hệ với dạng tổng quát.
Trong đó: [M] là ma trận khối lƣợng toàn kết cấu
Ma trận độ cứng toàn kết cấu được ký hiệu là [K], trong khi véc tơ các giá trị cần tìm của kết cấu được biểu thị bằng {U} Véc tơ các thành phần ngoại lực tác động lên toàn bộ kết cấu được ký hiệu là {F} Bước cuối cùng là giải hệ phương trình cho toàn bộ kết cấu.
Giải hệ phương trình đã được thiết lập, lưu ý rằng [M] và [K] là các ma trận vuông cấp n, thường là ma trận đối xứng trong các bài toán cơ học.
Bước 6: Tính toán các ẩn số khác trong bài toán dao động yêu cầu xác định các dạng dao động, tần số và các đáp ứng Tuy nhiên, giải hệ phương trình chỉ cho kết quả dưới dạng chuyển vị, do đó cần phải xử lý kết quả để đạt được định dạng mong muốn.
Hình 4.3 Trình tự giải bài toán bằng PTHH
Việc tính toán dao động của cần khoan lỗ sâu BTA/STS được thực hiện thông qua phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) kết hợp với phần mềm phân tích phần tử hữu hạn Phương pháp này cho phép mô phỏng chính xác hành vi dao động của cần khoan, từ đó tối ưu hóa thiết kế và nâng cao hiệu suất làm việc.
ANSYS đƣợc thực hiện với trình tự nhƣ hình 4.4
Phân tích dao động riêng của dụng cụ
Mô hình hóa dụng cụ khoan trên phần mềm CAE ANSYS được thực hiện với các thông số đã cung cấp, và kết quả phân tích từ chương trình ANSYS cho thấy những thông tin quan trọng về hiệu suất và khả năng làm việc của dụng cụ.
Dụng cụ ở vị trí đã gia công được 365 mm
Hình 4.4 Mô hình dụng cụ ở vị trí đã gia công 365 mm
Các tần số dao động riêng
TT Giá trị tần số (Hz) Ghi chú
Các dạng dao động riêng
Dụng cụ ở vị trí đã gia công 1182,5 mm
Hình 4.5 Mô hình dụng cụ ở vị trí gia công đƣợc 1182,5mm
Các tần số dao động riêng
TT Giá trị tần số (Hz) Ghi chú
Các dạng dao động riêng
Dụng cụ ở vị trí đã gia công 2000 mm
Hình 4.6 Mô hình dụng cụ ở vị trí đang gia công đƣợc 2000mm
Các tần số dao động riêng
TT Giá trị tần số (Hz) Ghi chú
Các dạng dao động riêng
Dụng cụ ở cuối quá trình gia công
Hình 4.7 Mô hình dụng cụ ở vị trí cuối cùng
Các tần số dao động riêng
TT Giá trị tần số (Hz) Ghi chú
Các dạng dao động riêng
Khảo sát dao động cƣỡng bức của dụng cụ
4.3 Khảo sát dao động cưỡng bức của dụng cụ
Dựa trên các tiêu chí lựa chọn nguyên lý khoan với đường kính 31 mm và chiều dài khoan 2335 mm, phương pháp khoan STS/BTA là lựa chọn phù hợp, cho phép khoan đặc chỉ trong một lần Theo tài liệu của hãng Sanvik, phương pháp này có khả năng đạt đường kính lên đến 65 mm và tỷ lệ L/D0, với độ chính xác đạt tiêu chuẩn IT9 và độ nhám bề mặt R a = 0,1.
Dựa trên quy trình công nghệ gia công lỗ 37 và nguyên công khoan lỗ 31, chúng tôi đã tham khảo các thông số công nghệ để khảo sát dao động trong quá trình gia công.
Phôi ban đầu có kích thước 120x2500, vật liệu: OXH1M, sau khi được gia công lấy mẫu thử cơ tính, gia công chuẩn, trước khi khoan lỗ 31 có kích thước 112 x 2335.
Hình 4.8 Phôi gia công lỗ 37
Thiết bị và dụng cụ
Thiết bị sử dụng là máy khoan lỗ sâu VDF, thiết bị này cũng có nguyên lý tương tự các thiết bị gia công kiểu BTA
Dụng cụ sử dụng là mũi khoan đặc kiểu BTA đường kính 31 mm
Do tính phức tạp của quá trình khoan sâu và sự khác biệt về thông số động lực học tại các vị trí gia công, bài viết chỉ tập trung khảo sát một vị trí cụ thể Vị trí được chọn để nghiên cứu dao động cưỡng bức là cuối quá trình gia công, với mô hình lắp đặt dụng cụ dạng dầm Euler-Bernoulli, trong đó một đầu được cố định và một đầu tự do chịu tác động của lực động F(t).
- Lƣợng tiến dao: f n = 0,15 (mm/vòng)
- Dung dịch bôi trơn, làm mát và đẩy phoi sử dụng dung dịch có thành phần sau: 90% Sun- fô- fê- rê- jôn, 10% dầu hoả, hoặc: 7-10% Ê-mun- xi,
0,2% Na 2 CO 3 , còn lại là nước
- Áp suất bơm: 6-8 KG/Cm 2
4.3.2 Tính toán lực kích động
Để phân tích lực động tác dụng trong quá trình khoan, ta bỏ qua các lực động ngẫu nhiên và chỉ xem xét lực quán tính do phôi quay tác động lên lưỡi cắt Đầu tiên, cần xác định khối lượng của phôi quay và áp dụng tiêu chuẩn về lượng dư cho phép đối với các chi tiết quay Từ đó, ta có thể tính toán lực quán tính của phôi một cách cụ thể.
- Xác định khối lượng của phôi:
L: là chiều dài lỗ gia công L=2,335 m d 2 : đường kính ngoài của phôi d 2 =0,112 m d 1 : là đường kính lỗ gia công d 1 =0,031 m
Để xác định lượng dư mất cân bằng của phôi, cần áp dụng tiêu chuẩn TCVN 6373:1998 cho các chi tiết quay Giả thiết rằng phôi quay đã được gia công, ta lựa chọn cấp chính xác động lực học G40, phù hợp với các chi tiết quay chậm và có độ chính xác thấp Dựa vào chế độ cắt gọt với n@ (v/phút) được tra cứu từ bảng 1, trang 24 của TCVN 6373:1998, ta có thể xác định tích quan hệ e p @, với công thức n/10 và e p @/4 (g.mm/kg).
Từ đây ta có lƣợng mất cân bằng của phôi là: U p =m.e p 165,5 1055 (g.mm)
- Xác định lực tác động lên lưỡi cắt
Giả định rằng toàn bộ lượng mất cân bằng được quy về vị trí gia công, lực kích động do mất cân bằng của phôi tác động lên dụng cụ với tần số khoảng 4 Hz.
Vậy lực kích động sẽ có dạng: F(t)=U p 2 sin4t = 0,26.sin4t (N)
F(t)=0,26.sin4t (N) 4.3.3 Kết quả khảo sát
Mô hình hóa dụng cụ khoan trên phần mềm CAE ANSYS với các điều kiện biên và lực kích động nhƣ sau:
Dải tần khảo sát: 0-100Hz Lực kích động: F(t)=0,26.sin(4.t) (N) Mô dul đàn hồi: E=2.1.10 11 (Pa)
Mật độ của vật liệu là 7830 kg/m³ Kết quả phân tích từ phần mềm ANSYS cho thấy tại nút tận cùng của đầu tự do dầm (được xem như đầu dụng cụ) có những thông số cụ thể như sau:
Hình 4.9 Đáp ứng biên độ - tần số trong dải tần 0 - 100Hz
Thảo luận về các kết quả
Với các thông số đầu vào cho quá trình gia công 37, chương trình ANSYS đã cung cấp kết quả phân tích dao động theo yêu cầu, bao gồm các dạng dao động của dụng cụ khoan và các tần số dao động riêng tương ứng với từng dạng dao động.
Tần số dao động riêng của dụng cụ trong quá trình gia công là yếu tố quan trọng cần xem xét, với kết quả phân tích cho thấy tần số riêng cơ bản thấp hơn so với các dụng cụ khác như tiện và phay Điều này dẫn đến biên độ dao động lớn, và khi tần số riêng tăng lên, số điểm nút cũng thay đổi, làm tăng ứng suất dọc theo chiều dài dụng cụ Do đó, tốc độ cắt gọt cần được giới hạn ở mức thấp hơn tốc độ cắt tương ứng với tần số dao động riêng cơ bản.
Bằng cách phân tích các tần số dao động riêng, chúng ta có thể xác định chế độ cắt tới hạn trong quá trình khoan Điều này giúp ngăn chặn hiện tượng xoắn ốc, gây ra tình trạng méo lỗ gia công, thông qua việc điều chỉnh chế độ cắt một cách hợp lý.
4.4.1 Xác định chế độ cắt tới hạn
Dụng cụ sẽ dao động cộng hưởng khi tần số lực kích động, tức là tần số quay của phôi, gần bằng tần số riêng của dụng cụ, với sai lệch khoảng 20%-30%.
Ta có =2.n/60n/10 Vậy ứng với tần số riêng nhỏ nhất ta có tốc độ tới hạn của phôi quay
Dụng cụ ở vị trí gia công cách ụ thủy lực 365 mm có tốc độ 291,74 vòng/phút, trong khi ở vị trí cách ụ thủy lực 1182,5 mm tốc độ là 138,24 vòng/phút Đối với dụng cụ đã gia công được 2000 mm, tốc độ đạt 63,228 vòng/phút.
Dụng cụ ở vị trí kết thúc gia công n..4,9235= 49,235 (v/ph)
Trong quá trình gia công, tần số riêng của dụng cụ thay đổi, cho phép lựa chọn tốc độ cắt phù hợp cho từng giai đoạn Tốc độ cắt này nằm trong khoảng từ n vào cắt đến n kết thúc, với n vào cắt và n kết thúc là các tốc độ cắt tới hạn tại vị trí bắt đầu và kết thúc gia công.
4.4.2 Xác định khoảng tốc độ ứng với từng loại vật liệu chế tạo cần khoan
Cần khoan đóng vai trò quan trọng trong hệ thống gia công BTA/STS, với tốc độ cắt phụ thuộc vào độ cứng vững của nó Độ cứng vững này chủ yếu phụ thuộc vào vật liệu chế tạo Giá thành chế tạo cho một cần khoan thông thường từ hãng Sanvik khoảng 5000$.
Khi sử dụng cần khoan chế tạo trong nước, không thể áp dụng các khoảng tốc độ khuyến nghị từ các hãng chế tạo Do đó, thông qua các phân tích trước đó, nghiên cứu đã đề xuất một số dải tốc độ cắt tương ứng với kích thước và vật liệu cần khoan, và kết quả được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 4.1: Khoảng tốc độ gia công
Vật liệu chế tạo cần khoan
Khoảng tốc độ đề nghị
Các thông số tốc độ cắt hiện tại chỉ mang tính tham khảo, giúp người sử dụng có thêm lựa chọn mới trong việc chế tạo cần khoan Tuy nhiên, việc lựa chọn vật liệu chế tạo cần khoan còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau Để xác định chính xác, cần thực hiện các nghiên cứu sâu hơn và dành thời gian cho các thí nghiệm thực tế.
4.4.3 Xác định các vị trí đo lường và đặt bộ phận giảm chấn
Dạng dao động của cần khoan cho phép xác định các dạng dao động có thể xảy ra và vị trí của các nút sóng, từ đó xác định vị trí cần đo dao động trong thực nghiệm Điều này cũng giúp xác định vị trí lắp đặt các thiết bị thu tín hiệu phản hồi, nhằm kiểm soát tự động quá trình khoan và phân tích dự đoán các hiện tượng động lực học.
Hình 4.10 Xác định vị trí các nút sóng
Các vị trí đo lường và lắp đặt giảm chấn thường nằm ở những khu vực có biên độ dao động lớn và phản ứng nhanh chóng với sự xuất hiện của dao động, như được chỉ ra tại các nút vị trí đánh dấu trong hình 4.12 Nghiên cứu trong đề tài này mới chỉ dừng lại ở mức định tính, do đó, việc tính toán định lượng để xác định vị trí chính xác cần được thực hiện thông qua các nghiên cứu sâu hơn.
Nghiên cứu cho thấy, tại mỗi vị trí khoan, việc đặt một hoặc nhiều gối đỡ (giảm chấn) tùy thuộc vào yêu cầu về độ chính xác của chi tiết gia công có thể nâng cao tốc độ cắt gọt Biện pháp này không chỉ giúp quá trình cắt gọt diễn ra thuận lợi mà còn giảm thiểu dao động, từ đó tăng hiệu quả của giảm chấn so với gối đỡ thông thường.
4.4.4 Nhận xét kết quả khảo sát dao động cƣỡng bức
Từ kết quả khảo sát thu đƣợc, có một số nhận xét sau:
Trong dải tần số từ 0-100Hz, có ba điểm nguy hiểm quan trọng: 3-6 Hz, 30-32 Hz và 86-87 Hz Những tần số này được xác định là các điểm cộng hưởng nguy hiểm, tương ứng với các tần số riêng đã tính toán trước đó.
Biên độ dao động của dụng cụ dao động trong khoảng -6,22 đến 0,477 mm, với biên độ cộng hưởng của tần số đầu tiên đạt 6,22 mm Biên độ của các tần số sau giảm dần, và khi gia công với tốc độ cắt dưới 49 vòng/phút, biên độ dao động của đầu khoan khoảng 0,5 mm Tuy nhiên, khi gia công ở tốc độ cao, biên độ dao động của đầu khoan giảm đáng kể.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Nghiên cứu dao động của dụng cụ khoan sâu đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết vấn đề dao động, từ đó xây dựng các biện pháp giảm chấn, lựa chọn chế độ cắt tối ưu và cải tiến thiết kế hệ thống công nghệ Ngoài ra, nghiên cứu này còn là nền tảng cho các thí nghiệm thực nghiệm về dao động, giúp tính toán ổn định rung trong quá trình cắt gọt và phát triển phương pháp luận cho nghiên cứu dao động với các dụng cụ cắt khác.
Các kết quả của quá trình nghiên cứu
