NGHIÊN CỨU KHOAN LỖ NHỎ VÀ SÂU TRÊN HỢP KIM NHÔM CÓ TRỢ GIÚP CỦA RUNG ĐỘNG SIÊU ÂM

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Chu Ngọc Hùng NGHIÊN CỨU KHOAN LỖ NHỎ VÀ SÂU TRÊN HỢP KIM NHƠM CĨ TRỢ GIÚP CỦA RUNG ĐỘNG SIÊU ÂM Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã Số: 52 01 03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Văn Dự THÁI NGUYÊN – NĂM 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận án cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Văn Dự Những kết nghiên cứu trình bày luận án (trừ nội dung trích dẫn) hồn tồn thân tự nghiên cứu, không chép hay nguồn Thái Nguyên, ngày… tháng… năm 2019 Tác giả luận án Chu Ngọc Hùng ii LỜI CẢM ƠN Luận án chưa hồn thành khơng có hướng dẫn trợ giúp PGS.TS Nguyễn Văn Dự Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn tất giúp đỡ Thầy dành cho suốt thời gian qua Tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Trần Minh Đức, người mà tơi học khí gì, người ln dành quan tâm cho tơi lời khun suốt q trình tơi thực luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Phan Quang Thế, quan tâm đặc biệt Thầy dành cho tôi, người truyền cảm hứng cho tơi suốt q trình học tập Tôi quên gửi lời cảm ơn đến GS.TS Nguyễn Đăng Bình, người định hướng cho tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Tơi xin gửi lời cảm ơn đến TS Nguyễn Tiến Hưng, người giúp đỡ tôi cần Tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Ngô Như Khoa, người tài trợ cho thiết bị đo đắt tiền, khó mua cho thí nghiệm tơi Tơi khơng viết dòng khơng phải Bố Mẹ u q tơi, cảm ơn Bố Mẹ ni dưỡng tơi để tơi có ngày hơm Tơi khơng thể tìm từ thích hợp để cảm ơn vợ tơi, Ngơ Thị Bích Ngọc hai gái tơi, Chu Thúy Hiền Chu Thảo Hiền, cảm ơn em dành cho tơi tình u vơ điều kiện Thái Nguyên, ngày… tháng… năm 2019 Tác giả luận án Chu Ngọc Hùng iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu .3 2.1 Mục tiêu 2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 4 Ý nghĩa khoan học ý nghĩa thực tiễn đề tài .4 4.1 Ý nghĩa khoa học 4.2 Ý nghĩa thực tiễn Những đóng góp đề tài Cấu trúc nội dung luận án Chương TỔNG QUAN VỀ GIA CƠNG CĨ TRỢ GIÚP CỦA RUNG ĐỘNG SIÊU ÂM 1.1 Giới thiệu 1.2 Một số khái niệm rung động siêu âm 1.2.1 Rung động siêu âm .7 1.2.2 Các phương pháp tạo rung siêu âm 1.3 Ứng dụng siêu âm gia công 1.3.1 Gia công siêu âm 1.3.2 Gia công siêu âm quay 1.3.3 Gia cơng có trợ giúp rung động siêu âm 1.4 Tổng quan nghiên cứu thực nghiệm UAD 11 1.4.1 Ảnh hưởng UAD đến trình tạo phoi 12 iv 1.4.2 Ảnh hưởng UAD đến lực dọc trục khoan 13 1.4.3 Ảnh hưởng UAD đến mô men khoan 16 1.4.4 Ảnh hưởng UAD đến nhiệt cắt 18 1.4.5 Ảnh hưởng UAD đến chất lượng gia công 19 1.4.6 Ảnh hưởng UAD đến tuổi bền dụng cụ .21 1.4.7 Ảnh hưởng UAD đến suất gia công 23 1.5 Tổng quan nghiên cứu lí thuyết UAD 23 1.6 Một số vấn đề gia công hợp kim nhôm 25 1.6.1 Tính gia cơng hợp kim nhơm .25 1.6.2 Tính gia cơng hợp kim nhôm khoan 26 Kết luận chương 28 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT Q TRÌNH KHOAN CĨ TRỢ GIÚP CỦA RUNG ĐỘNG SIÊU ÂM 30 2.1 Giới thiệu 30 2.2 Khoan có trợ giúp rung động siêu âm .30 2.2.1 Nguyên tắc 30 2.2.2 Cơ chế q trình khoan có trợ giúp rung động siêu âm 31 2.2.3 Động học trình khoan có trợ giúp rung động siêu âm 33 2.2.4 Cơ chế giảm lực cắt khoan có trợ giúp rung động siêu âm 34 2.3 Lực dọc trục mô men khoan 35 2.3.1 Lực dọc trục mô men độc lập với độ sâu lỗ khoan 35 2.3.2 Lực dọc trục mô men phụ thuộc độ sâu lỗ khoan 38 Kết luận chương 42 Chương THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM .44 v 3.1 Giới thiệu 44 3.2 Các thành phần hệ thống rung siêu âm 44 3.2.1 Máy phát điện siêu âm 45 3.2.2 Bộ chuyển đổi siêu âm 45 3.2.3 Đầu khuếch đại biên độ 48 3.3 Thiết kế hệ thống khoan có trợ giúp rung động siêu âm 51 3.3.1 Thiết kế cấu trúc .51 3.3.2 Thiết kế chi tiết 53 3.4 Chế tạo, lắp ráp hiệu chỉnh hệ thống 57 3.4.1 Chế tạo, lắp ráp hệ thống 57 3.4.2 Đo kiểm thiết bị phân tích trở kháng .57 3.4.3 Đo kiểm thiết bị sóng số 59 3.4.4 Đo biên độ rung động .64 3.4.5 Thực nghiệm đánh giá hệ thống rung siêu âm trợ giúp khoan 67 3.5 Xây dựng hệ thống thí nghiệm 67 3.5.1 Mục đích phương pháp thí nghiệm 67 3.5.2 Thiết bị thí nghiệm 68 3.5.3 Dụng cụ đo thiết bị thu thập liệu 70 Kết luận chương 74 Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KHOAN LỖ SÂU CÓ TRỢ GIÚP CỦA RUNG ĐỘNG SIÊU ÂM 75 4.1 Giới thiệu 75 4.2 Tiến hành thí nghiệm .76 4.2.1 Thí nghiệm với lực tiến dao khơng đổi 76 vi 4.2.2 Thí nghiệm với tốc độ tiến dao không đổi 78 4.3 Một số ưu việt UAD khoan lỗ sâu với lực tiến dao không đổi 80 4.3.1 Tốc độ tiến dao 80 4.3.2 Độ sâu lỗ đạt 83 4.3.3 Mô men nhiệt độ chi tiết khoan .84 4.3.4 Luận giải ưu việt UAD .86 4.4 Một số ưu việt UAD khoan lỗ sâu với tốc độ tiến dao không đổi 100 4.4.1 Lực dọc trục mô men khoan 100 4.4.2 Mô men cắt khoan 102 4.4.3 Độ sâu an toàn lỗ khoan 104 4.5 Lựa chọn thông số gia công .106 Kết luận chương 116 Chương PHÁT TRIỂN MƠ HÌNH MƠ TẢ MÔ MEN KHI KHOAN LỖ SÂU 118 5.1 Giới thiệu .118 5.2 Một số mơ hình có 118 5.3 Mơ hình đề xuất .122 5.3.1 Mô men cắt .123 5.3.2 Mơ men phoi 123 5.3.3 Mô men trượt gián đoạn 128 Kết luận chương 130 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 132 Kết luận chung .132 Đề xuất nghiên cứu .133 TÀI LIỆU THAM KHẢO .134 vii DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 149 PHỤ LỤC 151 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Quĩ đạo rung gia công có trợ giúp rung động siêu âm [36] .11 Bảng 1.2 Một số giải pháp công nghệ cải thiện q trình khoan hợp kim nhơm .27 Bảng Một số cơng thức tính mơ men lực dọc trục khoan .35 Bảng 2 Kết tính lực dọc trục mơ men 37 Bảng Thông số chuyển đổi siêu âm 53 Bảng 3.2 Đặc tính học đặc tính truyền âm đầu khuếch đại, ống kẹp, mũi khoan 53 Bảng 3 Thông số kĩ thuật thiết bị phân tích trở kháng 58 Bảng 3.4 Thơng số thiết bị sóng số PicoScope 59 Bảng 3.5 Tần số cộng hưởng cấu rung độ dài mũi khoan (L) thay đổi 63 Bảng Thông số kĩ thuật đầu đo biên độ siêu âm kĩ thuật số 65 Bảng 3.7 Thông số rung số công bố lĩnh vực 66 Bảng Các thông số máy gia công 68 Bảng Bảng thông số mũi khoan 69 Bảng 10 Thành phần hóa học vật liệu mẫu thí nghiệm 69 Bảng 11 Thông số máy phát điện siêu âm 70 Bảng 12 Các thông số đầu đo lực cắt thành phần 71 Bảng 3.13 Các thông số Load cell 72 Bảng 14 Các thông số cảm biến đo mô men 72 Bảng 15 Thông số cảm biến nhiệt độ .73 Bảng 16 Bảng thông số cảm biến dịch chuyển .73 ix Bảng 17 Bảng thông số thu thập liệu 73 Bảng Các thơng số thí nghiệm với lực tiến dao không đổi 78 Bảng Các thơng số thí nghiệm với tốc độ tiến dao không đổi 80 Bảng Ký hiệu giá trị thơng số thí nghiệm .80 Bảng 4.4 Số liệu thống kê suất gia cơng trung bình .82 Bảng 4.5 Giá trị mô men cắt 102 Bảng Kết so sánh mô men cắt theo cặp .103 Bảng 4.7 Độ sâu an toàn (LMAX) đạt 105 Bảng Các thơng số thí nghiệm 107 Bảng Kết thực nghiệm .110 Bảng 10 Tỉ số S/N tiêu chuẩn hóa khoảng [0-1] 111 Bảng 11 Hệ số quan hệ xám độ xám trung bình 113 Bảng 12 Mức độ ảnh hưởng thông số gia công đến độ xám 113 Bảng 13 Bảng kết thực nghiệm 116 Bảng 5.1 Các biến mức thí nghiệm hồi quy .122 Bảng 5.2 Kết hồi quy hệ số C mô men cắt 123 Bảng 5.3 Kết hồi quy hệ số A mơ hình mơ men phoi 124 Bảng 5.4 Kết so sánh theo cặp hệ số A 126 Bảng 5.5 Kết hồi quy hệ số ai, i=1…3 .128 Bảng 5.6 Kết so sánh theo cặp 130 141 [63] A R M Mário C Santos Jr, Wisley F Sales, Marcos A S Barrozo, Emmanuel O Ezugwu, "Machining of aluminum alloys: a review," Int J Adv Manuf Technol, 2016 [64] R F Hamade and F Ismail, "A case for aggressive drilling of aluminum," Journal of Materials Processing Technology, vol 166, no 1, pp 86-97, 2005 [65] Y Ozcatalbas, "Chip and built-up edge formation in the machining of in situ Al4C3–Al composite," Materials & Design, vol 24, no 3, pp 215-221, 2003 [66] P Roy, S K Sarangi, A Ghosh, and A K Chattopadhyay, "Machinability study of pure aluminium and Al–12% Si alloys against uncoated and coated carbide inserts," International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, vol 27, no 3, pp 535-544, 2009 [67] P Jayaraman and L M kumar, "Multi-response Optimization of Machining Parameters of Turning AA6063 T6 Aluminium Alloy using Grey Relational Analysis in Taguchi Method," Procedia Engineering, vol 97, pp 197-204, 2014 [68] E Uhlmann, K Flögel, F Sammler, I Rieck, and A Dethlefs, "Machining of Hypereutectic Aluminum Silicon Alloys," Procedia CIRP, vol 14, pp 223-228, 2014 [69] A Singh and A Agrawal, "Investigation of surface residual stress distribution in deformation machining process for aluminum alloy," Journal of Materials Processing Technology, vol 225, pp 195-202, 2015 [70] H Demir and S Gündüz, "The effects of aging on machinability of 6061 aluminium alloy," Materials & Design, vol 30, no 5, pp 1480-1483, 2009 [71] M S Andrej Šalak, Herbert Danninger, "Machinability of Powder Metallurgy Steels," Cambridge Int Science Publishing, 2005 [72] M G C J.F Kellya, "Minimal lubrication machining of aluminium alloys," Journal of Materials Processing Technology vol 120 pp 327–334 [73] W Grzesik, Advanced machining processes of metallic materials: theory, modelling, and applications Joe Hayton, 2016 142 [74] H B n V Derflinger, H Zimmermann, "New hard_lubricant coating for dry machining," Surface and Coatings Technology vol 113 pp 286–292, 1999 [75] D I Biermann, I., "Investigations on the thermal workpiece distortion in MQL deep hole drilling of an aluminium cast alloy," CIRP Annals, vol 64, no 1, pp 85-88, 2015 [76] L.-J W L-P Wang, Y-H He and Z-J Yang, "Prediction and computer simulation of dynamic thrust and torque in vibration drilling," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, vol 212, pp 489-497, 1998 [77] M A Kadivar, J Akbari, R Yousefi, A Rahi, and M G Nick, "Investigating the effects of vibration method on ultrasonic-assisted drilling of Al/SiCp metal matrix composites," Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, vol 30, no 3, pp 344-350, 2014 [78] A Sadek, M H Attia, M Meshreki, and B Shi, "Characterization and optimization of vibration-assisted drilling of fibre reinforced epoxy laminates," CIRP Annals - Manufacturing Technology, vol 62, no 1, pp 91-94, 2013 [79] F Makhdum, L T Jennings, A Roy, and V V Silberschmidt, "Cutting forces in ultrasonically assisted drilling of carbon fibre-reinforced plastics," Journal of Physics: Conference Series, vol 382, p 012019, 2012 [80] X Li, A Meadows, V Babitsky, and R Parkin, "Experimental analysis on autoresonant control of ultrasonically assisted drilling," Mechatronics, vol 29, pp 57-66, 2015 [81] E Shakouri, M H Sadeghi, M R Karafi, M Maerefat, and M Farzin, "An in vitro study of thermal necrosis in ultrasonic-assisted drilling of bone," Proc Inst Mech Eng H, vol 229, no 2, pp 137-49, Feb 2015 [82] B V Azghandi, M A Kadivar, and M R Razfar, "An Experimental Study on Cutting Forces in Ultrasonic Assisted Drilling," Procedia CIRP, vol 46, pp 563566, 2016 143 [83] Z Zhang and V I Babitsky, "Finite element modeling of a micro-drill and experiments on high speed ultrasonically assisted micro-drilling," Journal of Sound and Vibration, vol 330, no 10, pp 2124-2137, 2011 [84] X Li, "Modelling and autoresonant control design of ultrasonically assisted drilling applications," Doctoral Thesis, Loughborough University., 2014 [85] A Sadek, "Vibration Assisted Drilling of Multidirectional Fiber Reinforced Polymer Laminates," Doctor of Philosophy, Department of Mechanical Engineering, McGill University, 2014 [86] W L H Storck *, J Wallaschek, M Mracek, "The effect of friction reduction in presence of ultrasonic vibrations and its relevance to travelling wave ultrasonic motors," Ultrasonics vol 40 (2002) 379–383, 2002 [87] S.-J L Joong-Bae Kim, Young-Pi1 Park,, "Development of a Drilling Process with torque stabilization," Journal of Manufacturing Systems, vol 13, no 6, pp 435-441, 1994 [88] J C Mellinger, O Burak Ozdoganlar, R E DeVor, and S G Kapoor, "Modeling Chip-Evacuation Forces and Prediction of Chip-Clogging in Drilling," Journal of Manufacturing Science and Engineering, vol 124, no 3, p 605, 2002 [89] J C Mellinger, O B Ozdoganlar, R E DeVor, and S G Kapoor, "Modeling Chip-Evacuation Forces in Drilling for Various Flute Geometries," Journal of Manufacturing Science and Engineering, vol 125, no 3, p 405, 2003 [90] R E D Jeff A Degenhardt, Shiv G Kapoor, "Generalized groove-type chip breaker effects on drilling for different drill diameters and flute shapes," International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol 45, pp 1588–1597, 2005 [91] S K B O Sahu, O DeVor, Richard E Kapoor, Shiv G., "Effect of groove-type chip breakers on twist drill performance," International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol 43, no 6, pp 617-627, 2003 144 [92] U A Khashaba, M A Seif, and M A Elhamid, "Drilling analysis of chopped composites," Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, vol 38, no 1, pp 61-70, 2007 [93] Y S L Duck Whan Kim, Min Soo Park, Chong Nam Chu, "Tool life improvement by peckdrilling and thrust force monitoring during deep-micro-hole drilling of steel," International JournalofMachineTools & Manufacture, vol 49, pp 246-255, 2009 [94] L V T Nguyễn Đắc Lộc, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt Sổ tay công nghệ chế tạo máy-Tập NXB Khoa học & Kỹ thuật 2010 [95] H V B Nguyễn Ngọc Đào, Trần Thế San, Chế độ cắt gia công khí NXB Đà Nẵng, 2000 [96] J Carvill, Mechanical Engineer’s data handbook Butterworth-Heineman, 2003 [97] G T Smith, Cutting Tool Technology: Industrial Handbook Springer-Verlag London, 2008 [98] J M C Shaw and C J Oxford, "On the drilling of metals — The torque and thrust in drilling," Transactions ASME, 1957 [99] E O C Dandekar, P K Mallick, "Drilling Characteristics of an E-Glass FabricReinforced Polypropylene Composite and an Aluminum Alloy: A Comparative Study," Journal of manufacturing science and engineering, vol 129, pp 10801087, 2007 [100] S Niketh and G L Samuel, "Surface texturing for tribology enhancement and its application on drill tool for the sustainable machining of titanium alloy," Journal of Cleaner Production, vol 167, pp 253-270, 2017 [101] Y K Hiromi Yoshimura, Hidehito Watanabe and Taiju Yamashita, "Study on effect of drilling rotational speed and tool wear on chip evacuation of micro drilling of printed circuit board," Transactions of the JSME (in Japanese), vol 82, no 834, pp 1-14, 2016 145 [102] L Q T Dũng, "Nghiên cứu chế tạo thiết bị siêu âm công suất để tổng hợp vật liệu tio2 cấu trúc nanô," Luận án Tiến sĩ, Khoa vật lí, Đại Học Khoa học Huế, 2014 [103] V I B Vladimir K Astashev, Ultrasonic processes and machines: dynamics, control and applications Springer Berlin Heidelberg New York, 2007 [104] M Allaparthi, M R Khan, and S N Addepalli, "FE Modal and Harmonic Analysis of Micro Drill with Ultrasonic Horn," vol 65, pp 281-293, 2017 [105] Z.-G E M Association, Ultrasonic assembly of thermoplastic mouldings and semi-finished products: Recommendations on methods, construction and applications [106] K H W Seah, Y S Wong, and L C Lee, "Design of tool holders for ultrasonic machining using FEM," Journal of Materials Processing Technology, vol 37, no 1, pp 801-816, 1993/02/01/ 1993 [107] c Marinescu N.I and e al., "Prelucrarea prin eroziune cu unde ultrasonice," Editura BREN, Bucharest, vol Vol 8., 2004 [108] P N H Thomas and V I Babitsky, "Experiments and simulations on ultrasonically assisted drilling," Journal of Sound and Vibration, vol 308, no 35, pp 815-830, 2007 [109] F B S Dale Ensminger, "Ultrasonics Data, Equations and Their Practical Uses," Taylor & Francis Group, LLC, 2009 [110] M Short and K F Graff, "16 - Using power ultrasonics in machine tools," in Power Ultrasonics, J A Gallego-Juárez and K F Graff, Eds Oxford: Woodhead Publishing, 2015, pp 439-507 [111] Q.-H Ngo, N.-H Chu, and V.-D Nguyen, "A Study on Design of Vibratory Apparatus and Experimental Validation on Hard Boring with Ultrasonic-Assisted Cutting," International Journal of Advanced Engineering Research and Applications, vol 3, no 10, pp 383-396, 2018 [112] ZVEI, Sonotrode design and manufacturing instructions (ZVEI Handbook) 146 [113] Q Pan, D Xiao, M Deng, H Ren, Y Xu, and C Xu, "A voltage-current method of measuring ultrasonic transducer impedance," in 2013 Far East Forum on Nondestructive Evaluation/Testing: New Technology and Application, 2013, pp 125-128 [114] V I K Babitsky, A N Molodtsov, F V., "Autoresonant control of ultrasonically assisted cutting," Mechatronics, vol 14, no 1, pp 91-114, 2004 [115] J A S M Hoseini, "Drilling of Engineering Ceramics using Combination of Ultrasonic Vibrations and Diamond Slurry," Int J Advanced Design and Manufacturing Technology, vol Vol No 2, pp 29-35, 2013 [116] W L Cong, Z J Pei, N Mohanty, E Van Vleet, and C Treadwell, "Vibration Amplitude in Rotary Ultrasonic Machining: A Novel Measurement Method and Effects of Process Variables," Journal of Manufacturing Science and Engineering, vol 133, no 3, 2011 [117] V Manole, L Slătineanu, A Bădănac, D Hodorogea, and G Bosoancă, "Equipment for the Study of Machinability by Drilling under Constant Force Feed," Applied Mechanics and Materials, vol 657, pp 33-37, 2014 [118] B MILLS, M S B.SC., Ph.D., C.Eng., F.LM., M.Inst.P., and, A H REDFORD, and P D B.Sc., A.R.T.C.S., "Machinability of Engineering Materials," Elsevier, 1983 [119] L Slătineanu, O Dodun, M Coteaţă, I Coman, V Manole, and C V Gika, "Requirements statement in product design," IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol 161, p 012042, 2016 [120] V.-D N a N.-H Chu, "A study on the reduction of chip evacuation torque in ultrasonic assisted drilling of small and deep holes," International Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET), vol 9, no 6, pp 899-908, 2018 147 [121] C Han, D Zhang, M Luo, and B Wu, "Chip evacuation force modelling for deep hole drilling with twist drills," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2018 [122] T MacAvelia, A Ghasempoor, and F Janabi-Sharifi, "Force and torque modelling of drilling simulation for orthopaedic surgery," Comput Methods Biomech Biomed Engin, vol 17, no 12, pp 1285-94, 2014 [123] N Tosun, "Determination of optimum parameters for multi-performance characteristics in drilling by using grey relational analysis," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol 28, no 5-6, pp 450-455, 2005 [124] P M A Noorul Haq, R Jeyapaul, "Multi response optimization of machining parameters of drilling Al/SiC metal matrix composite using grey relational analysis in the Taguchi method," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol 37, no 3-4, pp 250-255, 2007 [125] R K Pandey and S S Panda, "Optimization of multiple quality characteristics in bone drilling using grey relational analysis," J Orthop, vol 12, no 1, pp 3945, Mar 2015 [126] B O P S a I K Gallih Bagus W, "Multiple-performance optimization of drilling parameters and tool geometries in drilling gfrp composite stacks using taguchi and grey relational analysis (gra) method," ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, vol 11, no 2, pp 992-999, 2016 [127] C Han, M Luo, D Zhang, and B Wu, "Iterative Learning Method for Drilling Depth Optimization in Peck Deep-Hole Drilling," Journal of Manufacturing Science and Engineering, vol 140, no 12, 2018 [128] C Dandekar, E Orady, and P K Mallick, "Drilling Characteristics of an E-Glass Fabric-Reinforced Polypropylene Composite and an Aluminum Alloy: A Comparative Study," Journal of Manufacturing Science and Engineering, vol 129, no 6, pp 1080-1087, 2007 148 [129] B L Juneja and N Seth, Fundamentals of Metal Cutting and Machine Tools New Age International Publishers, 2003 [130] C J Oxford, On the Drilling of Metals 1-Basic Mechanics of the Process 1955, pp 103-111 [131] S G K V Chandrasekharan, R E DeVor, "A Mechanistic Model to Predict the Cutting Force System for Arbitrary Drill Point Geometry," Journal of Manufacturing Science and Engineering, vol AUGUST 1998, Vol 120 / 563, 1998 149 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Bài báo khoa học Nguyễn Văn Dự, Chu Ngọc Hùng (2015), "Giải pháp khoan lỗ sâu hợp kim nhơm có trợ giúp rung động tần số thấp", Tạp chí Cơ khí Việt Nam, tr.14-17; Chu Ngọc Hùng, Nguyễn Văn Dự, Nguyễn Thị Thảo (2016), "Một số kết thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng tích cực gia cơng khoan lỗ sâu tích hợp rung", Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Thái Ngun, tập 154 (09), tr 9-13; Ngô Quốc Huy, Nguyễn Văn Dự, Chu Ngọc Hùng, Hồ Ký Thanh (2016), "Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng kích thước đầu rung siêu âm công suất lớn đến tần số cộng hưởng rung động", Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Thái Nguyên, tập 154 (09), tr 19-23; Chu Ngọc Hùng, Ngô Quốc Huy, Nguyễn Văn Dự (2018), “Đánh giá hiệu ứng giảm ma sát trượt thép gió nhôm bổ sung rung động siêu âm ”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Thái Ngun, tập 176 (16), tr 31-36; Ngoc-Hung Chu, Van-Du Nguyen and Quoc-Huy Ngo (2019), “Machinability enhancements of ultrasonic-assisted deep-drilling of aluminum alloys”, Machining Science and Technology, Vol 23(4), pp 1-24 (SCIE); Ngoc-Hung Chu, Quoc-Huy Ngo & Van-Du Nguyen (2018) “A Step-by-Step Design of Vibratory Apparatus for Ultrasonic-Assisted Drilling”, International Journal of Advanced Engineering Research and Applications, Vol (8), pp 139148; Ngoc-Hung Chu, Van-Du Nguyen and The-Vinh Do (2018), “Ultrasonic-Assisted Cutting: A Beneficial Application for Temperature, Torque Reduction, and Cutting Ability Improvement in Deep Drilling of Al-6061”, Applied Sciences, Vol 8, pp 1-11 (SCIE); Ngoc-hung Chu & Van-du Nguyen, (2018), “The multi-response optimization of machining parameters in the ultrasonic assisted deep-hole drilling using greybased taguchi method” International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development, Vol (5), pp 417-426 (SCOPUS); 150 Quoc-Huy Ngo, Ngoc-Hung Chu, Van-Du Nguyen (2018), “A Study on Design of Vibratory Apparatus and Experimental Validation on Hard Boring with Ultrasonic-Assisted Cutting”, International Journal of Advanced Engineering Research and Applications, Vol (10), pp 383-396; 10 Van-Du Nguyen and Ngoc-Hung Chu (2018), “A study on the reduction of chip evacuation torque in ultrasonic assisted drilling of small and deep holes”, International Journal of Mechanical Engineering and Technology, Vol 9(6), pp 899–908 (SCOPUS); 11 Ngoc-Hung Chu, Dang-Binh Nguyen, Nhu-Khoa Ngo, Van-Du Nguyen, MinhDuc Tran, Ngoc-Pi Vu, Quoc-Huy Ngo and Thi-Hong Tran (2018) “A New Approach to Modelling the Drilling Torque in Conventional and Ultrasonic Assisted Deep-Hole Drilling Processes”, Applied Sciences, Vol 8(12), pp 1-11 (SCIE); Sách chuyên khảo Van-Du Nguyen, Ngoc-Hung Chu (2019), (Ultrasonic-assisted deep-hole drilling), Additive and Subtractive Manufacturing, Books - De Gruyter Publishers; Berlin 151 PHỤ LỤC a) Kiểm chuẩn Load cell Tín hiệu loadcell điện áp, cần xác định hệ số qui đổi tương đương điện áp lực tác dụng Sau gá đặt, đặt cân lên loadcell, tín hiệu điện áp thu thập, lưu trữ phân tích Kết đo thống kê bảng Bảng Giá trị điện áp đo đầu loadcell tương ứng với lực tác dụng Lực tác dụng (Kg) 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 Điện áp (V) 0,2 0,53 0,84 1,15 1,46 1,78 2,09 2,39 Mô men (Ncm) 8,829 17,658 26,487 35,316 44,145 52,974 61,803 Sử dụng mơ hình hồi qui tuyến tính cho số liệu bảng nhận mối quan hệ mô men cần đo điện áp thu có dạng y = a.x + b y mơ men x điện áp loadcell mơ tả hình Hình Quan hệ điện áp thu mô men cần đo Mô men sinh khoan xác định công thức: T  28, 2399  V  5,9515 (Ncm) (1) 152 b) Kiểm chuẩn cảm biến nhiệt Cảm biến nhiệt kiểm chuẩn cách cung cấp nguồn nhiệt nung nóng chi tiết, sau đo nhiệt đồng thời thiết bị đo nhiệt kĩ thuật số (Optris GIM 3590) thu thập giá trị điện áp tương ứng từ cảm biến IRTP-300LS Kết đo kiểm thống kê bảng Bảng Giá trị điện áp đo đầu cảm biến IRTP-300LS Nhiệt độ (0C) 27 45 50 70 100 150 Điện áp đầu (V) 2,568 2,9 3,0 3,3 3,83 4,6 Sử dụng mơ hình hồi qui tuyến tính cho số liệu bảng nhận mối quan hệ nhiệt độ điện áp có dạng y = a.x + b y nhiệt độ x điện áp cảm biến mơ tả hình Hình Quan hệ điện áp (V) đầu cảm biến với nhiệt độ (0C) Nhiệt độ chi tiết xác định công thức: T  60,62009  V  130,31994 (0C) (2) 153 c) Kiểm chuẩn cảm biến dịch chuyển Để kiểm chuẩn cảm biến dịch chuyển, cấp cho cảm biến dịch chuyển xác định thu thập tín hiệu điện áp tương ứng Quan hệ dịch chuyển thực điện áp thống kê bảng Bảng Giá trị điện áp đo đầu cảm biến dịch chuyển Điện áp (V) 0.72 1.2 1.82 2.3 2.95 Dịch chuyển (mm) 8,6 20,13 28,58 40,01 Sử dụng mơ hình hồi qui tuyến tính cho số liệu bảng nhận mối quan hệ lượng dịch chuyển điện áp có dạng y = a.x + b y lượng dịch chuyển x điện áp cảm biến mơ tả hình Hình Quan hệ điện áp (V) đầu cảm biến với lượng dịch chuyển (mm) Dịch chuyển tương đối chi tiết mũi khoan xác định công thức: L  17,95439  V  12,8505 (mm) (3) 154 d) Kiểm chuẩn cảm biến đo mô men (PCB 2508 106 03A) Kiểm chuẩn cảm biến mô men thực cách treo nặng có khối lượng chuẩn lên cánh tay đòn tạo mơ men xoắn trục đo điện áp đầu cảm biến Kết đo thống kê bảng Bảng Giá trị điện áp đo đầu cảm biến mô men Mô men (Ncm) 3,37347 70,84288 104,57758 138,31229 172,04699 205,78169 Điện áp (V) 0,388 0,393 0,958 1,259 1,579 1,86 2,16 Sử dụng mô hình hồi qui tuyến tính cho số liệu bảng nhận mối quan hệ mô men điện áp thu có dạng y = a.x + b y mơ men x điện áp cảm biến mô tả hình Hình Quan hệ điện áp (V) đầu cảm biến với mô men (Ncm) Mô men sinh khoan xác định công thức: T  115,15884  V  42,15509 (N.cm) (4) 155 d) Kiểm chuẩn cảm biến đo lực thành phần Kiểm chuẩn thực cách treo cân thí nghiệm có khối lượng định sẵn nhằm tạo lực theo phương cần đo (dọc trục mũi khoan) Kết đo điện áp cảm biến thống kê bảng Bảng Giá trị điện áp đo đầu cảm biến lực Lực (N) 0,98066 20,59386 30,40046 40,20706 50,01366 Điện áp (V) -0,776 -0,769 -0,676 -0,639 -0,593 -0,538 Sử dụng mô hình hồi qui tuyến tính cho số liệu bảng nhận mối quan hệ lực dọc trục điện áp có dạng y = a.x + b y lực dọc trục x điện áp cảm biến mô tả hình Hình Quan hệ điện áp (V) đầu cảm biến với lực dọc trục (N) Lực dọc trục xác định công thức: F  217,1983  V  168, 2697 (N) (5) ... Rung theo hai phương CD CUVC EUVAC GRA GRAO GRC I-V Khoan thường (Conventional Drilling) Rung theo phương tiếp tuyến (Conventional Ultrasonic Vibration Cutting) Gia cơng có trợ giúp rung động... cộng [88] 119 Hình 5.3 Mơ men khoan xương: mơ men thực (a) mô men xử lý làm trơn (b) (MacAvelia cộng [116]) 120 Hình 5.4 Đồ thị đường sở (a) kết hồi quy (b) 124 Hình 5.5 Đồ... ra, siêu âm tích hợp vào số phương pháp gia cơng tiên tiến (Ultrasonic Vibration Assisted Non-Conventional Machining) gia công tia lửa điện gia cơng la-de có trợ giúp siêu âm [2] Nhiều ưu việt