TN F (mm/v) S (v/ph) LMAX_CD (mm) LMAX_UAD (mm) TN F (mm/v) S (v/ph) LMAX_CD (mm) LMAX_UAD (mm) 1 0,05 1000 6,849 5,582 15 0,085 1250 5,240 10 2 0,085 1000 8,074 9,547 16 0,065 1000 4,830 10 3 0,05 1500 6,615 8,215 17 0,065 1500 6,953 7,083 4 0,085 1500 6,146 6,883 18 0,065 1250 5,134 5,509 5 0,05 1250 5,582 6,182 19 0,05 1000 9,316 5,682 6 0,085 1250 5,580 5,523 20 0,085 1000 7,280 10 7 0,065 1000 4,700 10 21 0,05 1500 6,582 7,482 8 0,065 1500 6,173 5,523 22 0,085 1500 5,523 4,730 9 0,065 1250 4,744 8,658 23 0,05 1250 4,982 7,882 10 0,05 1000 6,749 8,982 24 0,085 1250 5,467 10 11 0,085 1000 7,394 10 25 0,065 1000 8,037 3,140 12 0,05 1500 4,649 7,482 26 0,065 1500 4,570 8,773 13 0,085 1500 5,410 5,466 27 0,065 1250 4,830 8,568 14 0,05 1250 6,749 5,916
Số liệu được trình bày trong bảng 4.7 sau đó được phân tích bằng phương pháp bề mặt đáp ứng. Hình 4.25 mơ tả các đường đồng mức của độ sâu an toàn, LMAX như một hàm của tốc độ cắt và lượng tiến dao cho CD (hình 4.25a) và cho UAD (hình 4.25b).
(a) (b)
Hình 4.25 Ảnh hưởng của tốc độ cắt và lượng tiến dao đến độ sâu tới hạn
Nhìn chung, độ sâu an tồn thu được từ các thí nghiệm với CD dao động từ 5,2 đến 6,8 lần đường kính lỗ, giá trị này với UAD dao động từ 6 đến 9,5 lần. Nói cách khác, độ sâu an tồn có thể đạt được ở UAD cao gấp 1,4 lần so với CD. Độ sâu an toàn
lớn nhất có thể đạt được trong CD là 6,8 lần đường kính lỗ, ở tốc độ cắt khoảng 1000 v/ph và lượng tiến dao khoảng 0.085 mm/v trong khi độ sâu tương tự có thể đạt được ở tốc độ cắt 1500 v/ph và lượng tiến dao là 0,085 mm/v trong UAD. Điều này có nghĩa rằng với cùng độ sâu yêu cầu, UAD được thực hiện với tốc độ cắt và lượng tiến dao lớn hơn, đồng nghĩa với năng suất cắt cao hơn. Ngồi ra, như thể hiện trong hình 4.25b, với lượng tiến dao từ 0,75 mm/v đến 0,85 mm/v và tốc độ cắt từ 1000 v/ph đến 1100 v/ph, lỗ có thể được khoan an tồn với sâu khoảng 9,5 lần (cao hơn nhiều lần) so với đường kính của lỗ. Đây là ưu điểm quan trọng nhất của UAD so với CD. Việc giảm mơ men cắt khi áp dụng UAD đã được tìm thấy trong một số nghiên cứu trước đây. Tuy nhiên, việc giảm mơ men thốt phoi, dẫn đến việc giảm tổng mơ men và do đó UAD có thể tạo ra các lỗ sâu hơn với độ an tồn cao hơn chưa được tìm thấy khi phân tích trong các cơng bố trước đây. Giải pháp khoan có trợ giúp của rung động siêu âm cũng có thể được kết hợp đồng thời với một số giải pháp khác như tạo rãnh bẻ phoi trên mặt trước hoặc khoan gián đoạn để cải thiện hơn nữa quá trình khoan lỗ sâu.
4.5 Lựa chọn bộ thông số gia công
Trong gia công bằng khoan, một số thông số đầu vào của q trình thường được tối ưu hóa như tốc độ cắt, lượng tiến dao, loại vật liệu của dụng cụ, thơng số hình học của dụng cụ, chế độ bôi trơn làm nguội, loại dung dịch trơn nguội v.v. Một số tiêu chí đầu ra như mơ men, lực dọc trục, nhiệt cắt, chất lượng lỗ khoan, năng suất gia công, tuổi bền dụng cụ v.v.
Trong nghiên cứu này, bộ 03 thông số đầu vào được chọn gồm: tốc độ cắt, lượng tiến dao và biên độ rung để tối ưu hóa cho 04 thơng số đầu ra đồng thời gồm: mô men cắt, lực cắt theo chiều dọc trục, mô men lớn nhất và lực cắt theo chiều dọc trục lớn nhất xảy ra do hiện tượng kẹt phoi. Hình 4.26, mơ tả cách lấy các giá trị của 04 thông số đầu ra tương ứng với các thành phần của lực dọc trục và mô men.
Mục đích của việc tìm bộ thơng số hợp lí trong khoảng khảo sát là:
Tìm chế độ cắt có mơ men cắt (TCUT) và lực cắt theo chiều dọc trục (FCUT) nhỏ nhất nhằm đưa ra lời khun cơng nghệ khi khoan các lỗ có tỉ số L/D < 5 (ở độ sâu này hiện tượng kẹt phoi ít khi xảy ra).
Tìm chế độ cắt ít xảy ra hiện tượng kẹt phoi: mơ men do kẹt phoi (TMax) và lực cắt theo chiều dọc trục do kẹt phoi (FMAX) có giá trị nhỏ nhất, nhằm đưa ra lời khuyên cơng nghệ khi khoan các lỗ sâu có tỉ số L/D > 10. Trong đó, TMAX được tìm có ý nghĩa trong việc giảm thiểu khả năng gãy mũi khoan. Lực dọc trục quyết định đến kích thước của ba via ở cuối lỗ khoan, vì vậy tìm chế độ cắt có giá trị FMAX nhỏ nhất cịn có ý nghĩa lớn trong sản xuất tinh gọn.
Hình 4.26 Sự thay đổi của lực dọc trục và mô men khi khoan
Sử dụng phần mềm Minitab18 để thiết kế và phân tích dữ liệu theo quy hoạch thực nghiệm Taguchi L27, các thơng số chính trong qui hoạch được cho trong bảng 4.8, trong đó mức biên độ rung 0% tương ứng với chế độ khoan thường (CD), mức 100% tương ứng với chế độ khoan có rung trợ giúp với biên độ rung A≈15µm.