Luận văn Nghiên cứu công nghệ gia công lỗ sâu chính xác ứng dụng trong quốc phòng và thủy khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ********* LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Nghành: Công nghệ chế tạo máy NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ GIA CÔNG LỖ SÂU CHÍNH XÁC ỨNG DỤNG TRONG QUỐC PHÒNG VÀ THỦY KHÍ PHẠM NGỌC BÌNH HÀ NỘI 2007 P H Ạ M N G Ọ C B ÌN H C Ô N G N G H Ệ C H Ế T Ạ O M Á Y 2005 – 2007 HÀ NỘI 2007 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ********* LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ GIA CÔNG LỖ SÂU CHÍNH XÁC ỨNG DỤNG TRONG QUỐC PHÒNG VÀ THỦY KHÍ Nghành: Công nghệ chế tạo máy Mã số: ……….………………… PHẠM NGỌC BÌNH Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRỊNH MINH TỨ HÀ NỘI 2007 MỤC LỤC Danh mục hình vẽ 1 Danh mục bảng biểu 2 Ký hiệu 3 Thuật ngữ viết tắt 4 Lời nói ñầu 5 Chương I: Tổng quan công nghệ gia công lỗ sâu chính xác 7 1.1. ðặt vấn ñề 7 1.2. Tổng quan tài liệu và công trình ñã công bố 8 1.2.1. Tổng quan tài liệu 8 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng trong và ngoài nước 9 1.3. Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu 10 1.4. Nội dung nghiên cứu 11 Chương II: Công nghệ gia công lỗ sâu và ứng dụng 13 2.1. Tổng quan về công nghệ khoan lỗ sâu 13 2.1.1. Khái niệm và thuật ngữ 13 2.1.2 Các chỉ tiêu ñánh giá chất lượng lỗ gia công 14 2.1.3. Lịch sử phát triển của khoan lỗ sâu 16 2.1.4. Ứng dụng trong công nghiệp 17 2.1.5 Yêu cấu kỹ thuật của các lỗ sâu chính xác 20 2.2. Các nguyên lý khoan lỗ sâu 20 2.2.1. Nguyên lý khoan GunDrill 20 2.2.2. Nguyên lý khoan BTA/STS 23 2.2.3. Nguyên lý khoan Ejector/DTS 25 2.3. ðánh giá và lựa chọn nguyên lý gia công 27 Chương III: Kết cấu và vấn ñề dao ñộng của dụng cụ gia công kiểu BTA/STS. 31 3.1. Dụng cụ gia công kiểu BTA/STS 31 3.1.1. ðầu khoan 34 3.1.2. Cơ cấu ngắt phoi 31 3.1.3. Kết cấu ñệm dẫn hướng 35 3.1.4. Cần khoan 37 3.2. Thông số công nghệ của quá trình khoan sâu 38 3.3 Lực cắt của quá trình gia công BTA/STS 40 3.4. ðặc ñiểm dao ñộng của quá trình cắt 41 3.4.1. Dao ñộng riêng 42 3.4.2. Tự dao ñộng 42 3.4.3. Dao ñộng cưỡng bức 43 3.5. Các khuyết tật do dao ñộng 44 3.3.1. Hiện tượng vết gằn 44 3.3.2. Hiện tượng vết xoắn ốc 45 3.6 Vấn ñề giảm dao ñộng cho dụng cụ 47 3.7. Mô hình dao ñộng của dụng cụ khoan kiểu BTA/STS 49 Chương IV: Phân tích dao ñộng dụng cụ khoan lỗ Φ37. 52 4.1. Dụng cụ gia công lỗ Φ37 52 4.2. Giải bài toán dao ñộng bằng phương pháp PTHH 54 4.2.1. Lý thuyết phương pháp 54 4.2.2. Thiết lập phương trình dao ñộng 54 4.2.3. Trình tự tính toán dao ñộng bằng phương pháp PTHH 55 4.3. Phân tích dao ñộng riêng của dụng cụ 58 4.4. Khảo sát dao ñộng cưỡng bức của dụng cụ 70 4.4.1. Thông số công nghệ 70 4.4.2. Xác ñịnh lực kích ñộng 72 4.4.3 Kết quả khảo sát 73 4.5. Thảo luận các kết quả 74 4.5.1. Xác ñịnh chế ñộ cắt tới hạn 74 4.5.2. Khoảng tốc ñộ cho cần khoan 75 4.5.3. Xác ñịnh các vị trí ño lường và ñặt thiết bị giảm chấn 76 4.5.4. Nhận xét kết quả khảo sát dao ñộng cưỡng bức 77 Kết luận và kiến nghị 78 Tài liệu tham khảo 81 Phụ lục 1 Abstract "Investigation of deep-hole machining process in Defence and Hydraulic applications" Deep-hole drilling method are used for producing holes with a high length to diameter ratio, wide application in industry. For drilling hole with a diameter of 20 mm and above with good surface finish and straightness, the BTA/STS is usually employed. One of serious problem in deep hole drilling is formation of dynamic disturbance called chatter and spiralling. Because of appearing seft-excited vibration of tool and coincidence of bending mode and multiples of the rotation frequency. This thesis is base on project “Manufacturing deep hole drilling in order to drill hole 5000mm deep at least” in Institude of Technology. This thesis research tool vibration in deep-hole drilling with BTA/STS model, understand chatter and spiralling, influence of tool vibration to surface quality, analysis of tool vibration in hole Φ37 drilling process. Keyword: Deep hole drilling, BTA drilling, Tool Vibration, Finite Element Analysis. 1 Tóm tắt luận văn "Nghiên cứu công nghệ gia công lỗ sâu ứng dụng trong quốc phòng và thủy khí" Khoan lỗ sâu là một phương pháp ñặc biệt có ứng dụng rộng rãi trong quốc phòng và dân sinh. Khoan lỗ sâu theo phương pháp STS (còn gọi là BTA) dùng cho các lỗ gia công từ 20 mm trở lên, cho ñộ chính xác cao và chất lượng bề mặt gia công tốt. Tuy nhiên trong quá trình gia công xuất hiện các khuyết tật bề mặt do hiện tượng gằn và xoắn dụng cụ gây nên. Nguyên nhân là do sự xuất hiện tự dao ñộng của dụng cụ trong quá trình gia công và hiện tượng cộng hưởng của ngoại lực kích ñộng với tần số dao ñộng riêng của dụng cụ. Luận văn này nghiên cứu dao ñộng của dụng cụ trong quá trình khoan lỗ sâu theo mô hình của nguyên lý BTA/STS. Tìm hiểu bản chất của hai hiện tượng ñộng lực học là gằn và xoắn dụng cụ và ảnh hưởng của dao ñộng ñến chất lượng bề mặt, trên cơ sở ñó phân tích dao ñộng của dụng cụ và nghiên cứu ñề ra các biện pháp nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của dao ñộng nhằm nâng cao chất lượng gia công trong quá trình khoan lỗ Φ37. Từ khóa: Khoan lỗ sâu, nguyên lý BTA, dao ñộng dụng cụ, phương pháp phần tử hữu hạn. 1 Danh mục hình vẽ Hình 2.1 Xác ñịnh ñộ nhám Ra 15 Hình 2.2 Xác ñịnh ñộ nhám Rz 15 Hình 2.3 ðộ tròn ño từ các thí nghiệm 16 Hình 2.4 Nguyên lý của hệ thống gia công GunDrilling 21 Hình 2.5 Nguyên lý thoát phoi của hệ thống GunDrilling 21 Hình 2.6 Nguyên lý của hệ thống gia công BTA/STS 23 Hình 2.7 Nguyên lý thoát phoi của hệ thống BTA/STS 24 Hình 2.8 Nguyên lý của hệ thống gia công Ejector/DTS 25 Hình 2.9 Nguyên lý thoát phoi của hệ thống Ejector/DTS 26 Hình 2.10 Phạm vi ứng dụng của các phương pháp khoan sâu 28 Hình 2.11 Sơ ñồ công nghệ gia công bằng khoan thường 30 Hình 3.1 Thông số hình học của lưỡi cắt ñơn kiểu BTA/STS 32 Hình 3.2 Thông số hình học của ñệm dẫn hướng 33 Hình 3.3 Dụng cụ khoan lỗ sâu kiểu BTA/STS 33 Hình 3.4 Dụng cụ và nguyên lý khoan lỗ ñặc 34 Hình 3.5 Dụng cụ và nguyên lý khoan vòng 34 Hình 3.6 Dụng cụ và nguyên lý khoan rộng 35 Hình 3.7 Bẻ phoi theo chiều dày và chiều rộng cắt 36 Hình 3.8 Các dạng phoi theo vị trí mảnh hợp kim 37 Hiìn 3.9 Các dạng phoi theo tốc ñộ cắt và tiến dao 36 Hình 3.10 Cần khoan dụng cụ khoan BTA/STS 38 Hình 3.11 Các thông số công nghệ 38 Hình 3.12 Phân tích lực cắt hệ thống BTA/STS 40 Hình 3.13 Hiệu ứng tái sinh dao ñộng 43 Hình 3.14 Hiệu ứng vết gằn trên thành lỗ gia công 44 Hình 3.15 Hiệu hiệu ứng vết xoắn trên thành lỗ gia công 45 2 Hình 3.16 Biên dạng lỗ theo mô hình lý thuyết khi có xoắn ốc 46 Hình 3.17 Các giai ñoạn xuất hiện gằn và xoắn ốc 46 Hình 3.18 Giảm chấn ma sát kiểu Lanchester 48 Hình 3.19 Trình tự tính toán, thiết kế giảm chấn 49 Hình 3.20 Mô hình gia công BTA/STS 50 Hình 3.21 Mô hình dụng cụ khoan trong quá trình cắt 50 Hình 3.22 Mô hình dụng cụ khoan ở cuối quá trình cắt 51 Hình 4.1 Sơ ñồ công nghệ gia công lỗ Φ37 50 Hình 4.2 Kích thước cần khoan 52 Hình 4.3 ðặc tính mặt cắt ngang 53 Hình 4.4 Mô hình giải bài toán bằng PTHH 54 Hình 4.5 Trình tự giải bài toán trên máy tính 57 Hình 4.6 Mô hình ở vị trí ñã gia công 365 mm 58 Hình 4.7 Mô hình dụng cụ ở vị trí gia công ñược 1182,5mm 61 Hình 4.8 Mô hình dụng cụ ở vị trí ñang gia công ñược 2000mm 65 Hình 4.9 Mô hình dụng cụ ở vị trí cuối cùng 68 Hình 4.10 Phôi gia công 72 Hình 4.11 ðáp ứng Biên ñộ -tần số trong giải 0-100Hz 74 Hình 4.12 Xác ñịnh vị trí các nút sóng 77 Danh mục bảng, biểu Bảng 2.2 Ứng dụng của khoan lỗ sâu trong công nghiệp 19 Bảng 2.3 Một số tiêu chí lựa chọn phương pháp khoan 29 Bảng 4.1 Khoảng tốc ñộ gia công 75 3 Ký hiệu L Chiều dài lỗ gia công mm Dc ðường kính lỗ gia công mm ap Chiều sâu cắt mm vc Tốc ñộ cắt m/phút n Tốc ñộ trục chính vòng/phút vf Tốc ñộ tiến dao mm/phút fn Lượng tiến dao mm/vòng Q Tốc ñộ thoát phoi cm3/phút kc Hệ số lực cắt N/mm 2 kcfz Hệ số lực cắt cho fz N/mm 2 Ff Lực chạy dao N Fp Lực hướng kính N Fc Lực tiếp tuyến N Mc Mô men xoắn N.m Mµ Mô men cắt do ma sát N.m Pc Công suất kW Pfµ Công suất do ma sát kW Q Lưu lượng dung dịch cắt l/phút p Áp suất dung dịch cắt Mpa E Mô dul ñàn hồi Pa ρ Mật ñộ khối lượng kG/m3 ν Hệ số Poisson ϖ Tần số quay Rad f Tần số dao ñộng riêng Hz 4 Thuật ngữ viết tắt PTHH Phần tử hữu hạn BTA Boring and Trepaning Association STS Single Tube System (Hệ thống ống ñơn) DTS Double Tube System (Hệ thống ống kép) FEA Finite Element Analysis (Phân tích phần tử hữu hạn) FEM Finite Element Method ( phương pháp PTHH) CAE Computerize Aids Engineering 5 LỜI NÓI ðẦU Ở nước ta trong những năm gần ñây việc nghiên cứu, tìm hiểu về khoan lỗ sâu ñã ñược chú trọng do ứng dụng của khoan lỗ sâu ngày càng mở rộng không chỉ trong quân sự mà còn sang công nghiệp dân sinh như công nghiệp ñóng tàu, khuôn mẫu, thủy lực, máy nâng chuyển... Do vậy, nghiên cứu cơ bản về công nghệ gia công lỗ sâu cũng như nghiên cứu giải quyết các bài toán phát sinh từ thực tế sản xuất là vô cùng cần thiết ñối với các cơ sở nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này. Thực tiễn cho thấy công nghệ khoan lỗ sâu rất mới ở Việt nam và còn nhiều vấn ñề phức tạp, chưa ñược nghiên cứu ñầy ñủ cả trên thế giới và ở Việt nam. Có rất nhiều vấn ñề phát sinh từ thực tế sản xuất mà chưa có lời giải như vấn ñề kẹt phoi, bôi trơn làm nguội, ảnh hưởng của nhiệt cắt, ñảm bảo ñộ cứng vững và chống rung cho hệ thống gia công… Chất lượng lỗ gia công thường ñược ñánh giá bởi các yếu tố như dung sai ñường kính lỗ, ñộ thẳng ñường tâm, ñộ tròn, ñộ nhám…trong quá trình gia công lỗ sâu thường xuất hiện các vết gằn và vết xoắn ốc làm giảm ñộ bóng bề mặt và gây sai số hình dạng lỗ, cả hai hiện tượng này ñều có nguyên nhân do dao ñộng của dụng cụ cắt gây nên. Tác giả ñã ñược giao nhiệm vụ nghiên cứu công nghệ khoan lỗ sâu ứng dụng trong quốc phòng và thủy khí, các ảnh hưởng của dao ñộng ñến chất lượng gia công, nghiên cứu khắc phục dao ñộng của dụng cụ khoan sâu kiểu BTA/STS hay sử dụng trong quốc phòng và thủy khí. Tác giả xin chân thành cám ơn PGS.TS. Trịnh Minh Tứ, TS. Lê Hoàng Phú, các thầy cô giáo trong Bộ môn gia công vật liệu và dụng cụ công nghiệp khoa Cơ khí trường ðại Học Bách Khoa Hà nội ñã tận tình chỉ bảo, giúp ñỡ trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. 6 Trong quá trình thực hiện, do ñiều kiện nghiên cứu ở Việt Nam còn khó khăn, thiếu thốn về tài liệu, do lĩnh vực nghiên cứu còn mới mẻ, sự hiểu biết của tác giả về lĩnh vực còn nhiều hạn chế, do vậy mà luận văn này không tránh khỏi những khiếm khuyết, thiếu sót. Tác giả mong nhận ñược sự góp ý, phản hồi của các thầy cô giáo và các ñồng nghiệp. Xin chân thành cám ơn! 7 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG LỖ SÂU CHÍNH XÁC 1.1. ðặt vấn ñề Gia công lỗ là phương pháp công nghệ nhằm tạo ra lỗ từ phôi ñặc hoặc mở rộng lỗ ñã sẵn có nhằm tạo ra lỗ có ñường kính và chiều dài theo yêu cầu. Trong nghành cơ khí có rất nhiều các chi tiết có lỗ với các kích thước và yêu cầu kỹ thuật khác nhau và thường chia làm hai loại: lỗ ngắn thông thường và lỗ sâu. Lỗ sâu là lỗ có tỷ lệ chiều dài trên ñường kính L/Dc thường là lớn hơn 5 (tuy nhiên trong một số tài liệu ñịnh nghĩa lỗ sâu là lỗ có tỷ lệ L/Dc >3, một số tài liệu lại ghi là L/Dc >10). ðể gia công lỗ sâu chính xác thường phải dùng công nghệ ñặc biệt cùng với thiết bị, dụng cụ,..chuyên dụng. Quá trình gia công lỗ sâu thường gặp những vấn ñề khó khăn như: - Khó khăn trong việc ñảm bảo ñộ chính xác gia công: kích thước hình học, ñộ nhám, ñộ tròn lỗ gia công, ñộ thẳng ñường tâm... - Khó khăn của việc tạo ra kích thước phoi phù hợp khi cắt gọt. - Khó khăn trong thoát phoi ra khỏi vùng cắt và thoát phoi ra khỏi lỗ. - Khó khăn của việc bôi trơn, làm nguội dụng cụ khi cắt gọt. - Khó khăn của việc ñảm bảo ñộ cứng vững, tránh rung ñộng của hệ thống công nghệ (máy-gá-dao-chi tiết), dẫn ñến khó khăn trong việc ñảm bảo ñộ thẳng ñường tâm và chất lượng lỗ gia công. - Khó khăn của việc theo dõi chất lượng bề mặt gia công và sự làm việc của dụng cụ, ñặc biệt là việc ñảm bảo ñộ bền mòn của dụng cụ cắt gọt trong suốt quá trình làm việc của nó. Dao ñộng của dụng cụ cắt là vấn ñề không còn mới mẻ nhưng luôn ñóng vai trò quan trọng và ñược sự quan tâm ñặc biệt của các nhà công nghệ 8 do ảnh hưởng của nó tới chất lượng gia công, ñộ bền của dụng cụ và ảnh hưởng ñến khả năng công nghệ của thiết bị. ðặc biệt ñối với quá trình khoan lỗ sâu do trục công-xôn mang dụng cụ thường rất dài. Bài toán khắc phục dao ñộng cho dụng cụ gia công lỗ sâu ñặt các vấn ñề sau: - Xác ñịnh các chế ñộ cắt gọt hợp lý ñể tránh hiện tượng dao ñộng cộng hưởng của dụng cụ. - Xác ñịnh tần số làm việc và chế tạo các bộ giảm chấn cho dụng cụ. - Xác ñịnh số lượng, vị trí ñặt các bộ giảm chấn. - Dự báo và kiểm soát quá trình dao ñộng. 1.2. Tổng quan tài liệu và các công trình nghiên cứu ñã công bố 1.2.1. Tổng quan tài liệu Tác giả Nguyễn Xuân Dũng trong tài liệu [3] ñã tổng quan công nghệ gia công lỗ sâu chính xác, các phương pháp gia công, các ứng dụng trong công nghiệp quốc phòng, nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình cắt gọt, nghiên cứu công nghệ chế tạo, thiết kế dụng cụ của nguyên công khoan lỗ và công nghệ chế tạo dụng cụ khoan lỗ sâu. Công trình này ñã giải quyết tổng quát các vấn ñề về công nghệ và dụng cụ trong khoan sâu chính xác. Tác giả Trần ðức Kiên trong tài liệu [2] cũng ñã nghiên cứu vấn ñề liên quan ñến vấn ñề ño lường kiểm tra các thông số của lỗ sau khi gia công, tác giả ñã tổng quan các phương pháp ño lỗ sâu, dụng cụ ño, nghiên cứu thiết kế và chế tạo dụng cụ và trang bị ño lỗ gia công. Kết quả của công trình này là ñã giải quyết ñược khó khăn trong quá trình ño lường các lỗ sâu, thiết kế dụng cụ ño lỗ Trong tài liệu [11] tác giả Drs.P.Dingeman ñã tổng quan về các phương pháp khoan lỗ sâu, ñặc ñiểm của từng phương pháp, ưu, nhược ñiểm và ứng dụng của chúng, tác giả tập trung nghiên cứu về công nghệ khoan kiểu 9 GunDrilling, các vấn ñề về thông số hình học lưỡi cắt, nguyên lý gia công, bôi trơn làm nguội, thiết bị gia công, xác ñịnh các thông số công nghệ…ðây là tài liệu mang tính tổng quan về nguyên lý khoan Gundrill. ði sâu nghiên cứu về kiểu khoan lỗ sâu BTA/STS, tác giả Sinisa Kojic [8] ñã nghiên cứu về mô hình ñỡ dụng cụ trong khi khoan kiểu BTA với truờng hợp lưỡi cắt ñơn. Kết quả của công trình này là tác giả ñã xây dựng mô hình, phân tích lực cắt, tính toán ñộ võng của cán dụng cụ và sự ảnh hưởng của mòn ñệm dẫn trong quá trình “Miết ép” của ñệm dẫn ñến chất lượng gia công. 1.2.2. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng trong và ngoài nước Công nghệ khoan lỗ sâu ñã có lịch sử hơn 150 năm. Thế giới ñã bắt ñầu nghiên cứu cơ bản công nghệ khoan lỗ sâu từ những năm 70 của thế kỷ trước. Các nước có nền công nghiệp phát triển như Nga, Trung Quốc, Mỹ, ðức..ñã có những nghiên cứu khá cơ bản từ rất lâu, tại ðức cũng ñã có những viện nghiên cứu chuyên sâu về gia công lỗ sâu như ISF, cho thấy tiềm năng ứng dụng và phát triển của công nghệ gia công lỗ sâu là rất lớn. Xu hướng nghiên cứu hiện nay của thế giới là các vấn ñề về thiết kế dụng cụ, bôi trơn, thoát phoi, ñảm bảo và nâng cao chất lượng gia công, ño lường, dự báo và tự ñộng ñiều chỉnh quá trình gia công lỗ sâu. Ở Việt nam, khoan lỗ sâu ñang và sẽ ñược ứng dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp dân sinh và quân sự, rất nhiều các nhà máy, xí nghiệp ñã ñược trang bị các thiết bị công nghệ khoan lỗ sâu phục vụ sản xuất như máy khoan kiểu nòng súng (Gundrill) máy khoan theo phương pháp BTA/STS, máy khoét, doa lỗ sâu…có thể gia công tới lỗ φ50 mm và chiều dài tới 2900 mm. Có nơi ñã trang bị các thiết bị khoan lỗ sâu kiểu STS với khả năng gia công cao ñường kính gia công lên tới 80 mm, chiều dài gia công lên tới 3000 mm. 10 Với ứng dụng ngày càng mở rộng, việc nghiên cứu các vấn ñề của công nghệ khoan lỗ sâu càng trở nên cấp thiết. Nhiều cơ sở nghiên cứu ñã ñi tiên phong, ñầu tư nghiên cứu từ khá sớm, mặc dù ñã ñạt ñược những kết quả quan trọng nhưng do nước ta là nước ñi sau, nghèo nên việc tiếp nhận chuyển giao công nghệ, tài liệu của các nước phát triển ít nên các kết quả nghiên cứu vẫn còn những hạn chế và chưa phù hợp với ñiều kiện sản xuất ở Việt nam, do vậy việc tiếp tục ñầu tư nghiên cứu, thử nghiệm, chế thử là hết sức cần thiết. 1.3. Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu Việc nghiên cứu dao ñộng là một quá trình xác ñịnh các tham số như tần số riêng, hệ số giảm chấn, các dạng dao ñộng…và có hai hướng tiếp cận: nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm. Hướng nghiên cứu lý thuyết bao gồm phân tích mô hình bài toán, tính toán dao ñộng bằng các phương pháp lý thuyết như phương pháp phần tử hữu hạn,… việc nghiên cứu này bắt ñầu bằng việc nghiên cứu cơ bản về kết cấu hình học, ñặc tính vật liệu như khối lượng, mô dul ñàn hồi…Nghiên cứu thực nghiệm thường bắt ñầu bằng các thí nghiệm ño ñạc các thông số ñộng lực học ñầu vào và các ñáp ứng ñầu ra sử dụng các thiết bị ño lường dao ñộng chuyên dụng. Do tại Việt nam còn thiếu thốn, chưa có ñiều kiện về công nghệ, thiết bị ñể tiến hành các thí nghiệm ño dao ñộng của dụng cụ khoan sâu nên trong luận văn này chủ yếu tập trung vào hướng nghiên cứu lý thuyết bao gồm các vấn ñề: dao ñộng của quá trình cắt trong khoan sâu, ảnh hưởng của dao ñộng ñến chất lượng gia công, xây dựng mô hình, phân tích dao ñộng của dụng cụ khoan lỗ sâu và trên cơ sở kết quả nghiên cứu, ñưa ra giải pháp giảm chấn, ñảm bảo chất lượng gia công. 11 Quá trình tính toán dao ñộng bao gồm chủ yếu là xác ñịnh các dạng và tần số dao ñộng riêng của dụng cụ và khảo sát dao ñộng cưỡng bức của dụng cụ trong quá trình cắt với các ñiều kiện gia công xác ñịnh. Mục tiêu của xác ñịnh dao ñộng riêng là tính toán các tần số gây cộng hưởng, ñó là nguyên nhân gây ra hiện tượng vết xoắn trên thành lỗ gia công, từ những kết quả khảo sát ñược, tính toán xác ñịnh ñược chế ñộ cắt tới hạn hoặc ñề ra các biện pháp ñối phó như tăng tốc vượt qua giới hạn tần số gây cộng hưởng trước khi ñưa dụng cụ vào cắt, lắp thêm các trang bị giảm chấn… Khảo sát dao ñộng cưỡng bức cho chúng ta thấy các dạng dao ñộng và biên ñộ của chúng trong quá trình cắt gọt với các ñiều kiện xác ñịnh. Từ những kết quả thu ñược từ quá trình phân tích, ta sẽ biết ñược liệu quá trình cắt gọt có ñảm bảo ổn ñịnh hay không, tức là có chất lượng gia công hay không, từ ñó có những ñiều chỉnh ñiều kiện gia công cho phù hợp ví dụ như thay ñổi chế ñộ cắt, lắp thêm các trang bị phụ… Việc tính toán, khảo sát dao ñộng làm tiền ñề cho việc nghiên cứu kiểm soát quá trình khoan lỗ sâu, cũng như làm cơ sở cho quá trình thiết kế, chế tạo các trang bị dập tắt dao ñộng. 1.4. Nội dung nghiên cứu Nội dung luận văn bao gồm các phần sau: - Nghiên cứu. tổng quan các công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan, các vấn ñề cần giải quyết, mục ñích nghiên cứu, phương pháp tiếp cận nghiên cứu, phạm vi của luận văn, nội dung luận văn… - Giới thiệu tổng quan về các phương pháp khoan lỗ sâu, các ñặc ñiểm khác biệt và ứng dụng của nó trong quốc phòng và dân sinh, phương hướng lựa chọn phương pháp trong các ñiều kiện sản xuất khác nhau. 12 - Yêu cầu chất lượng của lỗ sâu, khuyết tật của quá trình khoan sâu, nguyên nhân hình thành, bản chất; ñặc ñiểm của dao ñộng của dụng cụ khoan kiểu BTA/STS, mô hình dao ñộng của dụng cụ, giải bài toán dao ñộng dụng cụ khoan lỗ sâu bằng phương pháp phần tử hữu hạn - Ứng dụng phần mềm ANSYS tính toán dao ñộng dụng cụ khoan theo mô hình của hệ thống BTA/STS trong quá trình khoan lỗ Φ37 - Các kết luận và thảo luận rút ra từ các kết quả nghiên cứu, những kết quả mới của luận văn, những thiếu sót và tồn tại, ñề xuất