CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ DỤNG CỤ CẮT GIẢM CHẤN. Hiện nay, dụng cụ cắt giảm chấn đang thu hút được nhiều sự quan tâm của giới nghiên cứu về dụng cụ cắt kim loại. Khi mà yêu cầu về chất lượng sản phẩm ngày càng khắt khe hơn và những bề mặt gia công ngày càng khó tiếp cận thì dụng cụ cắt là đối tượng quan trọng nhất để giải quyết vấn đề.
Tuy nhiên khi nói về dụng cụ cắt giảm chấn thì người ta nghĩ ngay đến công ty Sandvik của Thụy Điển. Với việc nghiên cứu và chế tạo dao có thể hấp thụ được rung động tạo ra trong quá trình gia công, Sandvik đã thành công trong việc chế tạo được dụng cụ cắt giảm chấn, từ đó tạo ra sản phẩm có chất lượng bề mặt tốt hơn trong những điều kiện gia công khó khăn hơn. Bên trong cán dao của hãng Sanvik là một hệ thống giảm chấn gồm có một khối kim loại được xem là đối trọng được lắp giữa hai miếng đệm cao su. Đối trọng và lò xo được bao phủ bởi một loại dầu đặc biệt để tăng khả năng giảm chấn.
Một số hình ảnh về dụng cụ cắt chống rung của Sandvik Coromant [12]: Hình 1.1: Dao tiện giảm chấn [12] Hình 1.2: Dao doa giảm chấn [12] 1 Hình 1.3: Dao phay giảm chấn [12] 1. CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ĐÃ CÔNG BỐ. Thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết mà cụ thể ở đây là độ nhám bề mặt và các biện pháp giảm rung động trong quá trình gia công. Tình hình nghiên cứu trong nước - Luận văn: “ Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi gia công trên máy phay CNC” của Trương Thị Ngọc Thư [13].
Với việc sử dụng dao phay ngón thép gió HSS-Eco8 để thí nghiệm trên máy CNC, kết quả nghiên cứu đã xây dựng được phương trình mô tả ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi phay. Đề tài cũng xây dựng được mối quan hệ ảnh hưởng của chế độ cắt (S,t) đến độ nhám bề mặt.4: Dao thực nghiệm của Trương Thị Ngọc Thư [13] 2 - Luận văn: “Nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc cắt tới cơ chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua tôi” của Nguyễn Thị Thanh Vân [14]. Với việc sử dụng dao PCBN để gia công thí nghiệm, kết quả nghiên cứu đề tài đã chỉ ra được khi tiện tinh thép 9CX bằng dao PCBN thì chủ yếu là mòn mặt trước và mặt sau, giải thích được lý do gây ra hai dạng mòn trên.5: Hình ảnh mòn mặt trước của mảnh dao PCBN [14] - Luận văn: “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến lực cắt khi phay bằng dao phay ngón trên máy CNC” của Vũ Thành Hưng [15]. Với việc sử dụng cảm biến đo lực cắt trong quá trình phay bằng dao phay ngón P18 trên nhôm 6061 không có tưới nguội bằng máy CNC, kết quả đã xây dựng được mối quan hệ giữa chế độ cắt với lực cắt theo phương chuyển động x và y dưới dạng hàm số mũ.6: Mô hình đo lực cắt của Vũ Thành Hưng [15] 3 - Luận văn: “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim CR12MOV” của Phạm Văn Hiển [16].
Với việc sử dụng dao phay cầu phủ TiAlN để gia công thép hợp kim CR12MOV, kết quả đã xác định được mối quan hệ giữa chế độ cắt và tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN.7: Hình ảnh dao sau khi gia công của Phạm Văn Hiển [16] - Luận văn: “Khảo sát dao động cán dao trong quá trình tiện [17] của Bùi Thế Phong. Với việc sử dụng 5 loại cán dao tiện có độ cứng khác nhau trên 5 loại vật liệu khác nhau, kết quả đã thể hiện được sự ảnh hưởng của độ cứng cán dao tiện đến độ dao động của cán dao trong cùng điều kiện cắt gọt với các loại vật liệu gia công khác nhau.8: Đồ thị ảnh hưởng của độ cứng cán dao đến biên độ góc dR theo nghiên cứu của Bùi Thế Phong [17] - Luận văn: “Nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn trên cán dao tiện ngoài đến độ bóng bề mặt của quá trình tiện” của Nguyễn Hoàng Thiện [18]. Với việc sử 4 dụng mô hình dao tiện có lắp cơ cấu giảm chấn có thể xoay quanh trục Y để thí nghiệm, kết quả đả tìm được bộ thông số giảm chấn tối ưu cho mô hình.9: Mô hình dao thí nghiệm của Nguyễn Hoàng Thiện [18] - Luận văn: “Nghiên cứu bằng thực nghiệm đặc tính rung động tự kích thích và ảnh hưởng bước tiến dao đến sự tăng trưởng của nó trong quá trình cắt kim loại với sự trợ giúp của máy tính” của Ngô Đức Hạnh [19]. Với việc sử dụng cảm biến đo rung động trong quá trình cắt và xuất kết quả đo ra máy tính, kết quả đề tài đã phân tích được rung động tự kích thích trong gia công, chứng minh được sự ảnh hưởng của bước tiến dao đến chiều sâu cắt tới hạn và lập phương trình quan hệ giữa bước tiến dao và chiều sâu cắt tới hạn.10: Mô hình đo rung động của Ngô Đức Hạnh [19] - Luận văn: “Nghiên cứu ảnh hưởng của cơ cấu giảm chấn dao tiện đến độ nhám bề mặt” của Lê Hoàng Lâm [20].
Với việc sử dụng cán dao có lắp cơ cấu giảm chấn theo 5 3 phương án khác nhau để thực nghiệm, kết quả đã đưa ra cơ cấu giảm chấn hiệu quả nhất khi gia công.11: Mô hình thí nghiệm của Lê Hoàng Lâm [20] - Luận văn: “Nghiên cứu nâng cao năng suất gia công ren trong trên máy tiện CNC sử dụng cán dao giảm chấn” của Lâm Thanh Bình [21]. Với việc sử dụng dao tiện ren giảm chấn Sanvik thí nghiệm, kết quả đã xác định được khả năng tăng năng suất của cán dao giảm chấn từ 10 – 50% so với cán thường.12: Quá trình thí nghiệm của Lâm Thanh Bình [21] - Luận văn: “Nghiên cứu ảnh hưởng của cán dao giảm chấn đến độ bóng bề mặt của quá trình phay mặt phẳng” của Nguyễn Văn Toàn [22]. Với việc sử dụng dao phay 6 giảm chấn Sandvik để thực nghiệm và so sánh kết quả với dao thường. Kết quả đã đưa ra được thông số cắt tối ưu khi sử dụng cán dao giảm chấn, đưa ra bảng so sánh hiệu quả giữa hai cán dao.13: Dao thí nghiệm và biểu đồ kết quả của Nguyễn Văn Toàn [22] - Luận văn: “Nghiên cứu độ cứng của cán dao tiện ảnh hưởng đến độ bóng bề mặt sản phẩm” của Nguyễn Thanh Giang [23].
Với việc sử dụng cán dao có độ cứng khác nhau để thực nghiệm, kết quả đã đánh giá được độ cứng của cán dao tiện có ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt sản phẩm.14: Cán dao thí nghiệm và kết quả của Nguyễn Thanh Giang [23] 1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước 7 - Bài báo:“A simple approach to analyze process damping in chatter vibration” của Erol Türkeş và Süleyman Neşeli [24]. Với việc mô phỏng rung động của hệ thống khi sử dụng cán dao giảm chấn sau đó kiểm định bằng thực nghiệm. Kết quả cho thấy mô phỏng và thực nghiệm cho kết quả tương tự nhau.15: Mô hình thí nghiệm của Erol Türkeş và Süleyman Neşeli [24] - Bài báo: “Analyzing the design of vibration reduction with the rubber-layered laminates in the precision turning with a diamond cutting tool” của Chih-Cherng Chen và Ko-Ta Chiang [25].
Với việc lắp một lớp cao su vào cán dao sau đó tiến hành thí nghiệm. Kết quả cho thấy khi sử dụng các dụng cụ cắt kết hợp với cao su SBR và cao su SI trong cùng điều kiện cắt đem lại độ nhám bề mặt tốt hơn 5,77 % và 13,22 % so với cán dao thường.16: Mô hình thí nghiệm của Chih-Cherng Chen [25] 8 - Bài báo: “Investigation into effect of particle impact damping (PID) on surface topography in boring operation” của C. Với việc sử dụng các hạt giảm chấn (PID) trong tiện lỗ đã đem lại kết quả là nâng cao chất lượng bề mặt, giảm độ không tròn của chi tiết.17: Thí nghiệm và kết quả của C.Biju [26] - Bài báo: “In-process surface roughness prediction system using cutting vibrations in turning” của D.Salgado và các đồng sự [27]. Với việc tạo ra một hệ thống đoán trước độ nhám bằng cách sử dụng các thông số cắt, bán kính lưỡi cắt sau đó gia công kết hợp với đo rung động bằng cảm biến.
Kết quả cho thấy độ nhám bề mặt trong thí nghiệm và hệ thống tiên đoán là tương đương.18: Mô hình thí nghiệm của D. Với việc thiết kế cơ cấu VSDVA dùng để hấp thụ rung động khi tiện, kết quả chứng minh được cơ cấu có hiệu quả giảm rung trong quá trình tiện.19: Mô hình thí nghiệm của Xianli Liu [28] - Bài báo: “Anti-vibration Engineering in Internal Turning Using a Carbon Nanocomposite damping Coating Produced by PECVD Process” của Qilin Fu và các đồng sự [29]. Với việc sử dụng kỹ thuật chống rung bằng lớp phủ giảm chấn Carbon Nanocomposite đã cho kết quả độ nhám giảm từ 3-6 𝜇𝑚 xuống dưới 2 𝜇𝑚 khi so sánh giữa dao không có lớp phủ và dao có lớp phủ giảm chấn.20: Mô hình thí nghiệm của Qilin Fu [29] - Bài báo: “Development of a cutting tool condition monitoring system for high speed turning operation by vibration and strain analysis” của H. Chelladurai và các đồng sự [30].
Với việc tạo ra sự ăn mòn bằng cách sử dụng quá trình gia công tia lửa điện để mô phỏng quá trình mòn thực tế. Kết quả tác giả đã đưa ra được phương trình hồi quy đa biến thể hiện rung động và biến dạng có ảnh hưởng đến độ mòn.21: Mô hình thí nghiệm của H. Với việc sử dụng tín hiệu âm thanh ánh sáng phát ra khi tiện để giám sát tình trạng dụng cụ. Kết quả đưa ra được mối quan hệ của cấu tạo bề mặt, rung và mòn dụng cụ.22: Quá trình thí nghiệm của Balla Srinivasa Prasad [31] - Bài báo: “Plate insertion as a means to improve the damping capacity of a cutting tool system” của Etsuo Marui và các đồng sự [32].
Tác giả đã đề xuất phương pháp 11 chèn một tấm mỏng hình chữ nhật vào dụng cụ cắt. Kết quả cho thấy ma sát giữa tấm chèn và bề mặt trong của lỗ được sử dụng hiệu quả để giảm chấn.23: Các trường hợp thí nghiệm của Etsuo Marui [32] - Bài báo: “Chatter suppression in turning operations with a tuned vibration absorber” của Y. Tarng và các đồng sự [33]. Tác giả đã sử dụng một cơ cấu dẫn động quán tính áp điện lắp trên dụng cụ cắt và hoạt động như một bộ hấp thụ rung động để hạn chế rung trong tiện.