Chương 1:Tổng quan triển các mô hình phần tử hữu hạn. Cuối cùng, sử dụng như một mô hình mẫu, liên quan đến các vấn đề hình thành bavia có thể được mô phỏng và kết quả đó dùng để kiểm soát các nguyên nhân trong việc làm giảm sự hình thành bavia. Công trình nghiên cứu được sự cộng tác giữa Trường Đại học California và Hiệp hội lấy bavia và làm sạch cạnh chi tiết gia công (CODEF). Công việc cụ thể trong bài báo này bao gồm sự hình thành bavia khoan, phân tích FEM, kế hoạch gia công và các tiêu chuẩn liên quan.
Tác giả Park và Dornfeld nghiên cứu: Quá trình hình thành bavia dùng phương pháp phần tử hữu hạn xem xét sự ảnh hưởng góc thoát, góc nghiêng và sự hỗ trợ vật liệu.[5] Các mô hình phần tử hữu hạn trong gia công được trình bày để kiểm tra sự ảnh hưởng góc thoát của phôi, góc cắt của dao và sự hỗ trợ của vật liệu đến quá trình hình thành bavia đối với thép không gỉ 304L. Dựa trên sự cắt kim loại, các bước mô phỏng được đề xuất bởi các tác giả, một loạt các đường cong ứng suất biến dạng và các hình dạng bavia thoát/đứt ra thu được. Cơ chế hình thành bavia đối với 5 góc thoát khác nhau được tìm ra và quá trình hình thành bavia tăng khi tăng góc thoát, kết quả thể hiện ở hình dạng bavia đứt ra khác nhau. Dựa trên sự phát triển của ứng suất trượt âm ở phía trước mũi dao, mũi dao bị mòn hỏng được gọi là ‘sứt mẻ’ được nghiên cứu.
Ngoài ra, với điều kiện cắt và hình dạng thoát phôi cố định; sự ảnh hưởng của góc cắt được tìm thấy có mối liên quan lớn đến tốc độ biến dạng dẻo trong giai đoạn cắt ổn định bởi vì tốc độ biến dạng dẻo lớn hơn gây ra sự bắt đầu hình thành bavia sớm hơn. Để giảm thiểu kích thước bavia hiệu quả, ba trường hợp dùng vật liệu hỗ trợ được nghiên cứu, cho thấy rằng kích thước bavia giảm hiệu quả khi bề mặt gia công của phôi được xác định trước.3 Lý do chọn đề tài: Xuất phát từ yêu cầu thực tế sản xuất các chi tiết quan trọng như: động cơ máy bay, ô tô, các động cơ của các máy khác, xy lanh, pittông, các chi tiết van điều khiển, ống nối trong ngành dược và dầu khí. nhận thấy được tác hại nghiêm trọng khi bavia không được làm sạch trong các chi tiết máy này gây ra. Như đã trình bày trong phần giới thiệu tổng quan ở trên, chi phí cho việc lấy bavia và làm sạch chi tiết chiếm tỉ lệ đáng kể trong tổng chi phí sản xuất.
Hơn nữa, chi tiết có chứa các lỗ giao nhau được gia công khoan thường gặp trong thực tế: hai lỗ có đường kính bằng nhau hay khác nhau, giao nhau với các góc 00, 150, 7 Chương 1:Tổng quan 300, 450, hai lỗ có thể đồng tâm hay lệch tâm. Cách lấy bavia trong các lỗ này thường gặp khó khăn và đã có nhiều nghiên cứu đưa ra các cách lấy bavia đó. Mặt khác, hợp kim nhôm là vật liệu thường được sử dụng trong chế tạo các chi tiết quan trọng như: động cơ, thân máy, bơm và pittông. Do đó, việc kiểm soát và giảm thiểu số lượng, kích thước bavia hình thành ngay từ lúc gia công khoan cần được nghiên cứu; đặc biệt liên quan đến các lỗ giao nhau.
Từ những phân tích trên thấy rằng đề tài: “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của chế độ cắt đến quá trình hình thành bavia trong lỗ khoan giao nhau trên hợp kim nhôm A6061 T6” là rất cần thiết, có khả năng ứng dụng vào thiết kế và chế tạo.4 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu: 1.1 Mục tiêu: Trước tiên, nghiên cứu sự ảnh hưởng của hai thông số: vận tốc cắt, tiến dao đến mục tiêu ngõ ra là chiều cao bavia. Nghiên cứu, phân tích sự hình thành bavia sinh ra thế nào khi quan hệ giao nhau của hai lỗ thay đổi dẫn tới hình dạng mặt thoát dao thay đổi. Thực nghiệm đa nhân tố bao gồm hai thông số cắt: vận tốc cắt, tiến dao và ba thông số quan hệ hình dạng giao nhau: tỉ lệ đường kính, góc nghiêng, độ lệch tâm để xác định mức độ ảnh hưởng của từng nhân tố đến chiều cao bavia. Sau khi thực nghiệm hoàn thành, đưa ra kết luận điều kiện khoan tốt nhất để giảm số lượng và chiều cao bavia sinh ra trong các lỗ khoan giao nhau.2 Nội dung nghiên cứu: Để đạt được mục tiêu đề ra cần thực hiện các nội dung sau: Giới thiệu đề tài và tổng quan tình hình nghiên cứu của đề tài.
Tìm hiểu, tổng hợp kiến thức, xác định các nhân tố ảnh hưởng sự hình thành bavia trong gia công khoan từ các nghiên cứu tham khảo. Tiến hành thực nghiệm khoan trên các mẫu vật liệu nhôm hợp kim A6061. Đo kích thước bavia, thu thập và xử lý số liệu, dùng phần mềm hỗ trợ tính toán thống kê (Minitab). 8 Chương 1:Tổng quan Phân tích, đánh giá đưa ra kết quả điều kiện tốt nhất để giảm số lượng và chiều cao bavia trong các lỗ khoan giao nhau.5 Ý nghĩa của luận văn: Ý nghĩa khoa học: Góp phần xây dựng kiến thức về sự hình thành bavia và tối ưu hóa bavia trong các lỗ khoan giao nhau đối với hợp kim nhôm.
Ý nghĩa thực tiễn: Ứng dụng khi thiết kế chi tiết có lỗ giao nhau nên chọn quan hệ hình học giao nhau thích hợp. Trong sản xuất thực tế, gia công khoan hợp kim nhôm có thể chọn điều kiện cắt hợp lý để cho kích thước ba via nhỏ. 9 Chương 2: Cơ sở lý thuyết CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Định nghĩa và phân lo ại bavia: 2.1 Định nghĩa bavia: Theo ISO 13715 định nghĩa cạnh của phôi là bavia nếu nó có phần nhô ra ở phía trên lớn hơn 0.1 Định nghĩa bavia theo ISO 13715.[1] Tiêu chuẩn ISO 13715 chỉ dùng một giá trị để xác định sự lệch ra khỏi cạnh của bản vẽ chi tiết. Giá trị này được đo từ đỉnh bavia theo hướng vuông góc với mặt từ đó bavia nhô ra.2 Hình dạng và kích thước bavia theo ISO 13715.
Tác giả Ko[1] định nghĩa: bavia là phần vật liệu bị đẩy ra không mong muốn hình thành từ kết quả dòng chảy dẻo do hoạt động cắt hay trượt. Tác giả Gillespie định nghĩa bavia: “ tất cả vật liệu kéo giãn qua sự giao nhau của hai mặt phẳng lý thuyết, nó bao quanh bavia ”.3) 10 Chương 2: Cơ sở lý thuyết Hình: 2.3 Định nghĩa bavia theo Gillespie.[1] Tác giả Schafer[1] định nghĩa: bavia là một phần của phôi, sinh ra trong suốt quá trình gia công trên một cạnh hay một mặt và tồn tại ngoài hình học mong muốn. Ông dùng một mặt cắt ngang ngẫu nhiên để mô tả các thông số cơ bản của bavia. Mỗi bavia đặc trưng bởi biên dạng mặt cắt dọc và ngang, để mô tả và phân loại kích thước đo.
Mô tả chi tiết giá trị bavia “g”: được định nghĩa bao gồm 4 thông số hình học: bf , rf , bg , h0 theo công thức bên dưới. bf : bề dày chân bavia rf : bán kính chân bavia bg : bề dày bavia h0 : chiều cao bavia Hình: 2.4 Mặt cắt ngang bavia. Giá trị bavia: = Tác giả định nghĩa giá trị tương đối “g” để mô tả sự hình thành bavia và đánh giá bavia trong các thí nghiệm nghiên cứu.2 Phân loại bavia: Hiện nay, có nhiều mô tả về bavia khác nhau phụ thuộc vào ứng dụng, ph ương pháp gia công, hình dạng, cơ chế hình thành và tính chất vật liệu. 11 Chương 2: Cơ sở lý thuyết Tác giả Gillespie mô tả 4 loại bavia trong gia công: bavia Poisson, bavia lật úp, bavia rách ra và bavia cắt đứt.5 Phân loại bavia theo Gillespie.3 Bavia sinh ra do hoạt động khoan: Khi khoan, bavia hình thành ở lối vào của lỗ là kết quả của hoạt động cắt, uốn cong và đẩy qua bên.
Khi mũi khoan sắc bén: bavia lúc thoát dao khỏi phôi là bavia Poisson do vật liệu cọ xát với mép mũi khoan. Khi mũi khoan bình th ường hay mòn bavia thoát ra là bavia lật úp do không cắt được phoi cuộn. Tác giả Kim phân loại bavia khoan: bavia đều có hay không có mũ khoan, bavia nhô lên hay ba via cánh hoa theo hình dạng và cơ chế hình thành. Với thép không gỉ, có 3 dạng : bavia đều, bavia nhô lên hình cánh hoa, bavia không đều có tính tức thời.6 Các dạng bavia khoan điển hình theo CODEF.[1] 12 Chương 2: Cơ sở lý thuyết 2.2 Kỹ thuật khoan lỗ và khả năng công nghệ của khoan: 2.1 Khái niệm: Khoan thường sử dụng để gia công lỗ trên các phôi đặc (phôi chưa có lỗ hay có lỗ từ trước).
Khoan bao gồm hai chuyển động: chuyển động chính là chuyển động quay tròn của dao, chuyển động chạy dao là chuyển động dọc trục mang dao. Mũi khoan được dùng trong gia công nguội là mũi khoan ruột gà, làm bằng thép dụng cụ, thép gió hay bằng hợp kim cứng tùy thuộc vào vật liệu gia công. Có thể phân biệt mũi khoan xoắn đặc theo hai loại: Mũi khoan chuôi trụ có chuôi hình trụ đường kính bằng với kích thước lỗ cần khoan, trên chuôi có ghi các thông số kỹ thuật của mũi khoan như đường kính mũi khoan, vật liệu, nhãn mác nhà chế tạo. Mũi khoan chuôi côn có chuôi hình côn với góc côn được tiêu chuẩn hóa gọi là côn Morse, đoạn hình trụ ở giữa lưỡi cắt và chuôi có ghi các thông số của mũi khoan.7 Mũi khoan chuôi trụ và chuôi côn.
Khoan có thể gia công các lỗ có đường kính từ 0,1 đến 80 mm, phổ biến nhất là các lỗ có đường kính từ 35 mm trở xuống. Với các lỗ lớn hơn thì đòi hỏi máy phải có công suất rất lớn, các lỗ bé quá thì mũi khoan không đảm bảo độ cứng vững. Độ chính xác gia công khoan nói chung là thấp chỉ đạt cấp chính xác 12-13 và Ra = 3,2÷12,5 µm. Đối với các lỗ có yêu cầu độ chính xác cao thì khoan chỉ là bước gia công thô.
Nguyên nhân đạt độ chính xác thấp khi khoan là do kết cấu của mũi khoan chưa hợp lý, khi chế tạo mũi khoan hay có các sai số như độ đồng tâm giữa phần cắt và phần chuôi, do khi mài hai lưỡi cắt của mũi khoan không đều… 13 Chương 2: Cơ sở lý thuyết 2.2 Cấu tạo mũi khoan xoắn và các thông số hình học: 2.1 Cấu tạo mũi khoan xoắn: Hình: 2.8 Cấu tạo mũi khoan xoắn. Về mặt kết cấu mũi khoan chia làm 3 bộ phận: Phần cán: là bộ phận dùng lắp vào trục chính máy khoan để truyền mô men xoắn và truyền chuyển động khi cắt.
