Studying the principles of burr formation in hybrid machining process and proposing control options using numerical simulation

Nghiên cứu hình thành bavia trong gia công kết hợp & đề xuất giải pháp kiểm soát bằng mô phỏng số. Tối ưu hóa quy trình sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm.

• Tác giả: Võ Duy Trung
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Huy Tuân
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Nghiên cứu nguyên lý hình thành bavia trong gia công kết hợp và đề xuất phương án kiểm soát sử dụng mô phỏng số
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHAPTER 1: Introduction
• 1.1. Motivations for topic selection
• 1.2. Scopes and Objectives
• 1.3. Structure of thesis
• 2. BACKGROUND OF THE RESEARCH
• 2.1. Hybrid machining process
• 2.2. Introduction to Hybrid machining
• 2.3. Introduction to VAM drilling
• 2.4. Burr formation, measuring, and calibration method
• 3. FINITE ELEMENT METHOD IN DRILLING PROCESS
• 3.1. Cutting parameter and cutting force
• 3.2. Geometry for drilling and cutting parameter
• 3.3. Kinetics of VAM drilling
• 3.4. Axial uncut chip thickness
• 3.5. Plowing force model
• 3.6. FEM in machining process
• 3.7. Overview of the Explicit Finite Element method
• 3.8. Influence of factors in simulation result
• 3.9. Stable time and step time
• 4. RESULT OF BUR FORMATION IN SIMULATION
• 4.1. Design the 3D drilling simulation model
• 4.2. Apply the material Al6061-T6
• 4.3. Boundary condition and first results to calibrated
• 4.4. Result in simulation
• 4.5. Parameter in simulation
• 4.6. Exit burr result
• 4.7. Entrance burr height
• 4.8. Compare the exit burr in VAD to CD
• 4.9. Conclusion in result
• 5. CONCLUSION AND RECOMMEDATION
• PHỤ LỤC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Mô Phỏng Số Bavia và Gia Công Kết Hợp

Bài viết này đi sâu vào lĩnh vực mô phỏng số trong việc dự đoán và kiểm soát sự hình thành bavia trong quá trình gia công kết hợp. Sự ra đời của các vật liệu mới và yêu cầu ngày càng cao về độ chính xác trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ, y tế đã thúc đẩy sự phát triển của các phương pháp gia công tiên tiến. Gia công kết hợp nổi lên như một giải pháp, kết hợp các phương pháp gia công truyền thống và phi truyền thống để đạt được hiệu quả tối ưu. Tuy nhiên, sự phức tạp của quá trình này làm tăng khả năng hình thành bavia, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và tăng chi phí sản xuất. Mô phỏng số đóng vai trò quan trọng trong việc dự đoán và giảm thiểu bavia, giúp tối ưu hóa quy trình gia công kết hợp. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng phần mềm mô phỏng gia công để phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hình thành bavia, từ đó đề xuất các giải pháp kiểm soát hiệu quả. Các kết quả nghiên cứu khoa học về bavia sẽ cung cấp những thông tin giá trị cho các kỹ sư và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực này. Theo tài liệu gốc, "Việc lựa chọn các điều kiện cắt phù hợp, bao gồm tốc độ, tốc độ tiến dao và chiều sâu cắt, là rất cần thiết để tạo điều kiện loại bỏ dễ dàng các gờ bằng áp lực nước."

1.1. Giới Thiệu Công Nghệ Gia Công Kết Hợp Tiên Tiến

Gia công kết hợp là sự kết hợp của nhiều quy trình gia công để vượt qua những hạn chế của từng quy trình riêng lẻ. Nó tích hợp các phương pháp gia công truyền thống như phay, tiện, khoan với các phương pháp phi truyền thống như gia công bằng laser hoặc gia công điện hóa. Lợi ích của gia công kết hợp bao gồm tăng tốc độ loại bỏ vật liệu, cải thiện chất lượng bề mặt, tăng tính linh hoạt trong gia công và khả năng gia công các hình dạng phức tạp. Tuy nhiên, nó cũng đặt ra những thách thức về tích hợp quy trình, yêu cầu dụng cụ và độ phức tạp của việc tối ưu hóa các thông số gia công. Đây là một lĩnh vực đang phát triển nhanh chóng với những nghiên cứu liên tục hướng đến việc khám phá những kết hợp quy trình mới, tối ưu hóa thông số và mở rộng khả năng ứng dụng. Mục tiêu là nâng cao khả năng gia công và đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của ngành công nghiệp sản xuất hiện đại.

1.2. Vai Trò Quan Trọng Của Mô Phỏng Số Trong Gia Công

Mô phỏng số đóng vai trò không thể thiếu trong quy trình gia công, đặc biệt trong việc dự đoán và giảm thiểu sự hình thành bavia. Bằng cách sử dụng phần mềm mô phỏng gia công, các kỹ sư có thể phân tích và tối ưu hóa các thông số gia công, chẳng hạn như tốc độ cắt, tốc độ tiến dao và chiều sâu cắt, để giảm thiểu sự xuất hiện của bavia. Mô phỏng cũng cho phép đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố khác như vật liệu gia công và hình dạng dụng cụ cắt đến quá trình hình thành bavia. Phương pháp này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí so với các thử nghiệm thực tế tốn kém. Hơn nữa, mô phỏng số cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cơ chế hình thành bavia, cho phép phát triển các phương pháp kiểm soát bavia hiệu quả hơn.

1.3. Tổng Quan Về Bavia Vấn Đề và Ảnh Hưởng Của Bavia

Bavia là những phần vật liệu thừa còn sót lại trên phôi sau quá trình gia công, thường xuất hiện ở các cạnh và góc. Sự hình thành bavia là một vấn đề phổ biến trong gia công và có thể gây ra nhiều vấn đề, bao gồm giảm chất lượng bề mặt, sai lệch kích thước, và nguy cơ gây thương tích cho người vận hành. Việc loại bỏ bavia thường tốn kém và tốn thời gian, đòi hỏi các quy trình bổ sung như mài, vát mép hoặc sử dụng hóa chất. Do đó, việc kiểm soát và giảm thiểu sự hình thành bavia là rất quan trọng để nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chi phí. Nghiên cứu trong lĩnh vực này bao gồm việc tìm hiểu cơ chế hình thành bavia và phát triển các phương pháp ngăn chặn và loại bỏ bavia hiệu quả.

II. Thách Thức Kiểm Soát Bavia trong Gia Công Phức Tạp

Kiểm soát bavia trong gia công kết hợp đặt ra những thách thức đáng kể do sự phức tạp của quy trình và sự tương tác giữa các yếu tố khác nhau. Các yếu tố này bao gồm tính chất của vật liệu gia công, thông số gia công (tốc độ, bước tiến, độ sâu cắt), hình dạng và vật liệu của dụng cụ cắt, và môi trường gia công. Đặc biệt, gia công tốc độ cao làm tăng nguy cơ hình thành bavia do nhiệt độ cao và ứng suất lớn. Việc sử dụng các vật liệu mới, khó gia công, cũng gây khó khăn trong việc kiểm soát bavia. Do đó, việc phát triển các phương pháp kiểm soát bavia hiệu quả đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành bavia và khả năng tối ưu hóa quy trình gia công để giảm thiểu sự xuất hiện của bavia. Nghiên cứu khoa học về bavia đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp kiến thức và công cụ cần thiết để giải quyết những thách thức này. Theo tài liệu gốc, "Có những trường hợp hoặc vị trí cụ thể mà việc loại bỏ gờ vẫn còn khó khăn."

2.1. Ảnh Hưởng Của Thông Số Cắt Đến Hình Thành Bavia

Các thông số gia công như tốc độ cắt, tốc độ tiến dao và chiều sâu cắt có ảnh hưởng đáng kể đến sự hình thành bavia. Tốc độ cắt cao thường dẫn đến nhiệt độ cao hơn tại vùng cắt, làm mềm vật liệu và tăng khả năng hình thành bavia. Tốc độ tiến dao quá cao có thể gây ra lực cắt lớn, dẫn đến biến dạng vật liệu và hình thành bavia. Chiều sâu cắt quá lớn cũng có thể gây ra ứng suất cao và tạo ra bavia. Do đó, việc lựa chọn và tối ưu hóa các thông số gia công là rất quan trọng để giảm thiểu sự hình thành bavia. Mô phỏng số có thể được sử dụng để dự đoán ảnh hưởng của các thông số gia công khác nhau đến sự hình thành bavia và giúp các kỹ sư lựa chọn các thông số tối ưu.

2.2. Tác Động Của Vật Liệu Gia Công Lên Quá Trình Tạo Bavia

Tính chất của vật liệu gia công đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành bavia. Các vật liệu dẻo có xu hướng tạo ra bavia lớn hơn so với các vật liệu giòn. Độ bền kéo và độ cứng của vật liệu cũng ảnh hưởng đến sự hình thành bavia. Các vật liệu có độ bền kéo thấp và độ cứng thấp dễ bị biến dạng và tạo ra bavia. Mô phỏng biến dạng vật liệu là một công cụ hữu ích để dự đoán hành vi của các vật liệu khác nhau trong quá trình gia công và giúp lựa chọn vật liệu phù hợp để giảm thiểu sự hình thành bavia. Nghiên cứu này cũng cần xem xét các loại bavia kim loại và bavia nhựa.

2.3. Vai Trò Của Dao Cụ và Hình Dạng Dao Cụ Trong Gia Công

Hình dạng và vật liệu của dụng cụ cắt có ảnh hưởng đáng kể đến sự hình thành bavia. Dụng cụ cắt sắc bén có xu hướng tạo ra bavia nhỏ hơn so với dụng cụ cắt cùn. Góc cắt và góc thoát của dụng cụ cũng ảnh hưởng đến lực cắt và sự hình thành bavia. Vật liệu của dụng cụ cắt cũng quan trọng, với các vật liệu có độ cứng cao và khả năng chịu mài mòn tốt hơn có xu hướng tạo ra bavia ít hơn. Tối ưu hóa gia công liên quan đến việc lựa chọn dao cụ phù hợp có thể giảm thiểu tối đa hình thành bavia. Phần mềm mô phỏng gia công có thể mô phỏng tương tác giữa dụng cụ cắt và vật liệu gia công để tối ưu hóa thiết kế dụng cụ và giảm thiểu sự hình thành bavia.

III. Giải Pháp Ứng Dụng Mô Phỏng Số Giảm Thiểu Bavia

Mô phỏng số đã trở thành một công cụ thiết yếu trong việc giảm thiểu sự hình thành bavia trong gia công kết hợp. Bằng cách sử dụng các phần mềm như Abaqus, Deform, và ANSYS, các kỹ sư có thể mô phỏng quá trình gia công và dự đoán sự hình thành bavia dưới các điều kiện khác nhau. FEA (Finite Element Analysis) trong gia công cho phép phân tích ứng suất và biến dạng trong vật liệu, cung cấp thông tin chi tiết về cơ chế hình thành bavia. Kết quả mô phỏng có thể được sử dụng để tối ưu hóa các thông số gia công, thiết kế dụng cụ cắt và lựa chọn vật liệu gia công để giảm thiểu sự hình thành bavia. Ứng dụng mô phỏng trong gia công mang lại nhiều lợi ích, bao gồm giảm thời gian thử nghiệm, giảm chi phí và cải thiện chất lượng sản phẩm. Tài liệu gốc đề cập đến việc sử dụng FEM để mô phỏng quá trình hình thành phoi, hình thành bavia và chất lượng bề mặt của phôi để dự đoán hiệu quả của gia công.

3.1. Mô Phỏng FEA Phân Tích Ứng Suất và Biến Dạng Vật Liệu

Mô phỏng FEA (Finite Element Analysis) đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích ứng suất và biến dạng trong vật liệu trong quá trình gia công. Bằng cách chia phôi và dụng cụ cắt thành các phần tử nhỏ, FEA cho phép tính toán ứng suất và biến dạng tại từng điểm trong vật liệu. Điều này cung cấp thông tin chi tiết về cơ chế hình thành bavia và giúp các kỹ sư xác định các khu vực có nguy cơ hình thành bavia cao. Mô phỏng cũng có thể được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của các thông số gia công khác nhau đến phân bố ứng suất và biến dạng, từ đó giúp tối ưu hóa quy trình gia công để giảm thiểu sự hình thành bavia.

3.2. Tối Ưu Hóa Thông Số Gia Công Dựa Trên Mô Phỏng Số

Kết quả mô phỏng số có thể được sử dụng để tối ưu hóa các thông số gia công, chẳng hạn như tốc độ cắt, tốc độ tiến dao và chiều sâu cắt. Bằng cách chạy nhiều mô phỏng với các thông số khác nhau, các kỹ sư có thể xác định các thông số tối ưu để giảm thiểu sự hình thành bavia. Mô phỏng cũng có thể được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố khác như vật liệu gia công và hình dạng dụng cụ cắt đến sự hình thành bavia, từ đó giúp lựa chọn các thông số phù hợp cho từng ứng dụng cụ thể. Quá trình này hỗ trợ tối ưu hóa gia công một cách hiệu quả.

3.3. Lựa Chọn Phần Mềm Mô Phỏng Phù Hợp và Hiệu Quả

Việc lựa chọn phần mềm mô phỏng gia công phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả của quá trình mô phỏng. Các phần mềm phổ biến như Abaqus, Deform, và ANSYS cung cấp các khả năng khác nhau và phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Abaqus được biết đến với khả năng mô phỏng các bài toán phi tuyến và động lực học phức tạp, trong khi Deform được thiết kế đặc biệt cho mô phỏng các quá trình gia công kim loại. ANSYS cung cấp một bộ công cụ mô phỏng rộng lớn và có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Việc lựa chọn phần mềm phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của bài toán mô phỏng và kinh nghiệm của người sử dụng.

IV. Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Rung Động Đến Kiểm Soát Bavia

Nghiên cứu ảnh hưởng của rung động tích hợp vào dụng cụ cắt theo một số chỉ tiêu như: giảm thiểu sự hình thành bavia. Sử dụng các công cụ mô phỏng số để dự đoán quá trình hình thành bavia sau gia công. Gia công kết hợp với rung động giúp kiểm soát bavia hiệu quả hơn. Rung động có thể làm thay đổi cơ chế hình thành bavia, giảm lực cắt và cải thiện chất lượng bề mặt. Tuy nhiên, việc tích hợp rung động vào quá trình gia công cũng đặt ra những thách thức, như thiết kế hệ thống rung động phù hợp và tối ưu hóa các thông số rung động. Cần xem xét đến tần số và biên độ rung để đạt hiệu quả cao nhất. Theo tài liệu, "Bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng bên ngoài, chẳng hạn như biên độ và tần số, gia công có sự hỗ trợ của rung động sẽ sửa đổi cơ chế cắt, do đó nâng cao chất lượng gia công, giảm bavia và giảm thiểu sự mài mòn của dụng cụ."

4.1. Nghiên Cứu Thực Nghiệm và So Sánh Kết Quả Mô Phỏng

Để đánh giá độ chính xác của mô phỏng số, cần thực hiện các nghiên cứu thực nghiệm và so sánh kết quả mô phỏng với kết quả thực nghiệm. Các nghiên cứu thực nghiệm có thể được thực hiện bằng cách gia công phôi với các thông số khác nhau và đo kích thước bavia bằng các phương pháp khác nhau. Kết quả đo đạc có thể được so sánh với kết quả mô phỏng để đánh giá độ chính xác của mô phỏng và điều chỉnh các tham số mô phỏng để cải thiện độ chính xác. Phương pháp này giúp xác thực kết quả từ mô phỏng số.

4.2. Phân Tích Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Quả Rung Động

Hiệu quả của rung động trong việc kiểm soát bavia phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm tần số rung, biên độ rung, hướng rung và đặc tính của vật liệu gia công. Tần số rung quá cao có thể gây ra cộng hưởng và làm hỏng dụng cụ cắt, trong khi tần số rung quá thấp có thể không đủ để thay đổi cơ chế hình thành bavia. Biên độ rung quá lớn có thể gây ra biến dạng vật liệu quá mức, trong khi biên độ rung quá nhỏ có thể không có tác dụng. Hướng rung cũng quan trọng, với rung động theo hướng cắt thường hiệu quả hơn rung động theo các hướng khác. Việc phân tích và tối ưu hóa các yếu tố này là rất quan trọng để đạt được hiệu quả kiểm soát bavia tối ưu.

4.3. So Sánh Gia Công Truyền Thống và Gia Công Hỗ Trợ Rung Động

Cần so sánh hiệu quả của gia công truyền thống và gia công hỗ trợ rung động để đánh giá lợi ích của việc sử dụng rung động trong việc kiểm soát bavia. So sánh có thể bao gồm việc đo kích thước bavia, chất lượng bề mặt, lực cắt và tuổi thọ dụng cụ trong cả hai phương pháp. Kết quả so sánh sẽ cung cấp thông tin về mức độ cải thiện có thể đạt được bằng cách sử dụng rung động và giúp xác định các ứng dụng phù hợp cho gia công hỗ trợ rung động. Điều này làm nổi bật sự khác biệt giữa gia công thông thường và phương pháp tiên tiến hơn.

V. Kết Luận Tiềm Năng Ứng Dụng và Hướng Nghiên Cứu Mới

Nghiên cứu mô phỏng số hình thành bavia trong gia công kết hợp mang lại những hiểu biết sâu sắc về cơ chế hình thành bavia và cung cấp các công cụ hiệu quả để kiểm soát bavia. Mô phỏng số có thể được sử dụng để tối ưu hóa các thông số gia công, thiết kế dụng cụ cắt và lựa chọn vật liệu gia công để giảm thiểu sự hình thành bavia. Việc tích hợp rung động vào quá trình gia công cũng cho thấy tiềm năng lớn trong việc cải thiện chất lượng bề mặt và giảm bavia. Các công nghệ gia công mới và nghiên cứu khoa học về bavia liên tục được phát triển, hứa hẹn những giải pháp hiệu quả hơn trong tương lai. Nghiên cứu từ Vo Duy Trung nhấn mạnh vào "Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn – phần mềm Abaqus để nghiên cứu sự hình thành bavia ở đầu ra. Tìm ra xu hướng hình thành bavia ở đầu ra trong các điều kiện cắt khác nhau bằng Abaqus/Explicit, từ đó đề xuất phạm vi cho các công việc thử nghiệm."

5.1. Ứng Dụng Thực Tế Của Mô Phỏng Số Trong Công Nghiệp

Mô phỏng số đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm hàng không vũ trụ, ô tô, điện tử và y tế. Trong ngành hàng không vũ trụ, mô phỏng số được sử dụng để thiết kế và tối ưu hóa các bộ phận máy bay, đảm bảo độ bền và độ tin cậy cao. Trong ngành ô tô, mô phỏng số được sử dụng để tối ưu hóa quy trình gia công các bộ phận động cơ và khung gầm, giảm chi phí và cải thiện hiệu suất. Trong ngành điện tử, mô phỏng số được sử dụng để thiết kế và gia công các mạch in và linh kiện điện tử, đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy cao. Trong ngành y tế, mô phỏng số được sử dụng để thiết kế và gia công các thiết bị y tế và cấy ghép, đảm bảo tính tương thích sinh học và hiệu quả điều trị.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Mới Trong Lĩnh Vực Kiểm Soát Bavia

Nhiều hướng nghiên cứu mới đang được khám phá trong lĩnh vực kiểm soát bavia, bao gồm việc sử dụng các vật liệu mới, phát triển các phương pháp gia công tiên tiến và tối ưu hóa các quy trình loại bỏ bavia. Các vật liệu mới có khả năng chống lại sự hình thành bavia đang được phát triển, như các hợp kim có độ bền cao và độ dẻo thấp. Các phương pháp gia công tiên tiến như gia công bằng laser, gia công tia nước và gia công điện hóa đang được sử dụng để giảm thiểu sự hình thành bavia. Các quy trình loại bỏ bavia tự động và hiệu quả hơn đang được phát triển, giảm chi phí và thời gian loại bỏ bavia.

5.3. Đề Xuất Các Phương Pháp Giảm Bavia Hiệu Quả

Các phương pháp giảm bavia hiệu quả bao gồm tối ưu hóa các thông số gia công, thiết kế dụng cụ cắt phù hợp, lựa chọn vật liệu gia công thích hợp, sử dụng các phương pháp gia công tiên tiến và thực hiện các quy trình loại bỏ bavia hiệu quả. Các thông số gia công cần được tối ưu hóa để giảm lực cắt và nhiệt độ tại vùng cắt. Dụng cụ cắt cần được thiết kế để giảm thiểu sự biến dạng vật liệu và tạo ra bề mặt cắt mịn. Vật liệu gia công cần được lựa chọn để có độ dẻo thấp và độ bền cao. Các phương pháp gia công tiên tiến có thể được sử dụng để giảm thiểu sự hình thành bavia. Các quy trình loại bỏ bavia có thể được thực hiện bằng các phương pháp khác nhau, như mài, vát mép, sử dụng hóa chất hoặc sử dụng robot tự động.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING GRADUATION PROJECT MACHINE MANUFACTURING TECHNOLOGY STUDYING THE PRINCIPLES OF BURR FORMATION IN HYBRID MACHINING PROCESS AND PROPOSING CONTROL OPTIONS USING NUMERICAL SIMULATION LECTURER: PHA HUY TUAN STUDENT: VO DUY TRUNG SKL012634 Ho Chi Minh City, March 2024 HO CHI MINH CITY UNIVERCITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING GRADUATION PROJECT STUDYING THE PRINCIPLES OF BURR FORMATION IN HYBRID MACHINING PROCESS AND PROPOSING CONTROL OPTIONS USING NUMERICAL SIMULATION Advisor : Assoc. Pham Huy Tuan Student : Vo Duy Trung Student’s ID : 19143078 Ho Chi Minh City, March 2024 KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY ****** Tp. Hồ Chí Minh, ngày 14 .tháng 3 năm 2024 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Võ Duy Trung MSSV: 19143078 Ngành: Công nghệ Chế Tạo Máy Lớp: 19143CLA1 Giảng viên hướng dẫn: PGS. Phạm Huy Tuân ĐT:……………………….

Ngày nhận đề tài: 09/2023 Ngày nộp: 3/2024 1. Tên đề tài: Nghiên cứu nguyên lý hình thành bavia trong gia công kết hợp và đề xuất phương án kiểm soát sử dụng mô phỏng số 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Các báo cáo liên quan đến mô phỏng gia công, số liệu về chế độ cắt, chế độ rung trong phương pháp gia công kết hợp. - Thông số vật liệu nhôm Al6061.

- Mô hình khoan có hỗ trợ dao động. Nội dung thực hiện đề tài: - Tìm hiểu tổng quan về công nghệ gia công kết hợp, gia công lai và các ưu điểm của nhóm công nghệ này; - Nghiên cứu ứng dụng các công cụ mô phỏng số để dự đoán quá trình hình thành bavia sau gia công - Nghiên cứu ảnh hưởng của rung động tích hợp vào dụng cụ cắt theo một số chỉ tiêu như: giảm thiểu sự hình thành bavia - Gia công, kiểm nghiệm thực tế (nếu đủ thời gian). Sản phẩm: Báo cáo phân tích kết quả mô phỏng số. TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký & và ghi rõ họ, tên) (Ký & và ghi rõ họ, tên) iii TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA TP.

HCM VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ và tên sinh viên: Võ Duy Trung MSSV: 19143078 Hội đồng: 8 Tên đề tài: Nghiên cứu nguyên lý hình thành bavia trong gia công kết hợp và đề xuất phương án kiểm soát sử dụng mô phỏng số Ngành đào tạo: Công nghệ chế tạo máy Họ và tên GV hướng dẫn: PGS. Phạm Huy Tuân Ý KIẾN NHẬN XÉT 1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN 2.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: .2 Nội dung đồ án: iv (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển) .Kết quả đạt được:.

Những tồn tại (nếu có):. Đánh giá: Điểm Điểm đạt TT Mục đánh giá tối đa được 1. Hình thức và kết cấu ĐATN 30 Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của 10 các mục Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Tính cấp thiết của đề tài 10 2. Nội dung ĐATN 50 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ 5 thuật, khoa học xã hội… Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, 15 hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

Khả năng cải tiến và phát triển 15 Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên 5 ngành… 3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10 4. Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10 Tổng điểm 100 4. Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không được phép bảo vệ TP.HCM, ngày 8 tháng 3 năm 2024 Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên) vi TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA TP.

HCM VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ và tên sinh viên: Võ Duy Trung MSSV: 19143078 Hội đồng: 8 STT: 6 Tên đề tài: Nghiên cứu nguyên lý hình thành bavia trong gia công kết hợp và đề xuất phương án kiểm soát sử dụng mô phỏng số Ngành đào tạo: Công nghệ chế tạo máy Họ và tên GV phản biện: TS. Mai Đức Đãi Ý KIẾN NHẬN XÉT 1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:. Kết quả đạt được:.

Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:. Đánh giá: viii Điểm Điểm đạt TT Mục đánh giá tối đa được 1. Hình thức và kết cấu ĐATN 30 Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các 10 mục Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Tính cấp thiết của đề tài 10 2. Nội dung ĐATN 50 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ 5 thuật, khoa học xã hội… Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc 15 quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

Khả năng cải tiến và phát triển 15 Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên 5 ngành… 3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10 4. Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10 Tổng điểm 100 7. Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không được phép bảo vệ TP.HCM, ngày 14 tháng 03 năm 2024 Giảng viên phản biện ((Ký, ghi rõ họ tên) ix ACKNOWLEDGEMENTS First and foremost, we would like to express our gratitude to our mentor Assoc.

Pham Huy Tuan, for his guidance, valuable advice, and proposing solutions when the problem became difficult and indeed the project would be difficult to complete without his support. Our sincere thanks to our colleagues at the Information Technology Faculty of HCMC University of Technology and Education, Mr. Hoang Ngoc Vinh and Mr. Pham Tuan Hiep, for their helpful in allowing us to use his workstation to test our numerical simulation models.

Finally, we would like to thank our parents for their love and encouragement throughout this process. While implementing the thesis, we couldn't avoid mistakes, although we tried to complete it by referencing documents, listening, and exchanging ideas. Therefore, we are open to receiving the comments of teachers and readers, as their feedback will help us improve our work. Ho Chi Minh city, March 8th, 2024 On behalf of authors Vo Duy Trung x ABSTRACT In modern times, there is an increasing demand for higher precision in industries such as aviation, defense, medical, and biochemical fields.

While conventional machining methods can meet these precision requirements, they encounter significant challenges when dealing with difficult or unconventional materials that are not readily documented in mechanical handbooks. Tool wear also has a considerable impact on production costs, and the presence of burrs necessitates costly deburring processes and additional cleaning time. To address these challenges, vibration-assisted machining has emerged as a promising solution in recent decades. By utilizing external energy sources, such as amplitude and frequency, vibration-assisted machining modifies the cutting mechanism, thereby enhancing machining quality, reducing burrs, and minimizing tool wear.

The successful implementation of vibration-assisted machining relies on factors such as structural design, vibration transmission, vibration devices, optimization of process parameters, and performance evaluation. xi TABLE OF CONTENTS ABSTRACT. xi TABLE OF CONTENTS. xii LIST OF FIGURES.

xiv LIST OF TABLE. Motivations for topic selection. Scopes and Objectives. Structure of thesis.

Hybrid machining process. Introduction to Hybrid machining. Introduction to VAM drilling. Burr formation, measuring, and calibration method.

Factors affect the burr formation. Factors affect to the thrust force. Influence of factors in burr height. Factors in simulation.

Response variable in experiment. Introduction Taguchi method. FINITE ELEMENT METHOD IN DRILLING PROCESS. Cutting parameter and cutting force.

Geometry for drilling and cutting parameter. Kinetics of VAM drilling. Axial uncut chip thickness. Plowing force model.

FEM in machining process. Overview of the Explicit Finite Element method. Influence of factors in simulation result. Stable time and step time.

RESULT OF BUR FORMATION IN SIMULATION. Design the 3D drilling simulation model. Apply the material Al6061-T6. Boundary condition and first results to calibrated.

Result in simulation. Parameter in simulation. Exit burr result. Entrance burr height.

Compare the exit burr in VAD to CD. Conclusion in result. CONCLUSION AND RECOMMEDATION. 54 xiii LIST OF FIGURES.

The drilling hole and burr. Hybrid machining process. Stress in chip formation, b. Burr formation in drilling process.

Cutting geometry for drilling. Drilling cutting force. Drilling model with vibration. Geometry of drilling.

Geometry of VAM drilling. Path of tool model. Increment time in Explicit. Error in step time larger than stable time.

9a) Workpiece with element size 0.06 mm and b) Workpiece with element size 0. a) ISO metric view of drilling model and b) Front view of drilling model. a) ISO metric view of simulation drilling model and b) Front view of simulation model. Meshing in drilling model.

Boundary condition of cutting tool. Boundary condition of workpiece in COM. Boundary condition of workpiece in VAD. Thrust force at S= 1000 rpm, f = 0.

Thrust force comparison between simulation and experiment. Burr height in simulation. Burr height comparison between simulation and experiment. Period time of drilling.

ImageJ in burr height measurement of CM in condition cutting 4000 rpm, feed rate 0. Result of burr height in CM at speed 4000rpm, feed rate 0.a) Means graph for exit burr height, b) SN ratios graph for exit burr height .a) Means graph for entrance burr height, b) SN ratios graph for entrance burr height. Comparison burr formation between VAM and COM. Exit burr height.

Entrance burr height. 51 xv LIST OF TABLE Table 2. Factors in simulation. Input and response variable .Some machining researches using finite element method.

Physical parameter of AL6061-T6. Parameter of the Johnson - Cook constant in Al6061-T6. Ductile damage of Al6061-T6 by the Johnson-Cook model. Validation the simulation thrust force with experiment result .Validation the simulation Burr height with experiment result.

Table of cutting parameter. Level of all parameter .Simulation result for exit burr height and S/N ratio. Factors effect exit burr height .Simulation result for entrance burr height and S/N ratio .Factors effect entrance burr height. 49 xvi NOMENCLATURE S The cutting velocity (rpm) F The feed rate (mm/rev) f The frequency (Hz) A The amplitudes (µm ∆𝑡𝑠𝑡𝑎𝑏𝑙𝑒 The limit stability (s) Le The element size (mm) cd The wave speed of material E Elastic modulus (MPa) μ Friction coefficient 𝜌 Material’s density (g/mm3) xvii ABBREVIATION COM Convention machining VAM Vibration assisted machining VAD Vibration assisted drilling FEM Finite element method C3D8R Linear hexahedron reduced integration S/N Signal to noise PZT Piezoelectric actuator xviii CHAPTER 1.

Introduction Aluminum alloy 6061 is composed of several elements, including approximately 0.028% chromium, with the remaining portion being raw aluminum. Adding silicon enhances the alloy's strength and ability to withstand high temperatures.