Thạc Sĩ Lựa chọn chế độ cắt nhằm tăng tuổi bền của dao phay ngón phủ PVD-TiN sử dụng phay khuôn ép đúc áp lự

1. Tính cấp thiết của đề tài:

MỞ ĐẦU


Qua nghiên cứu thực tế quá trình gia công khuôn đúc áp lực mà sản phẩm là van đóng mở bình ga, vật liệu chế tạo khuôn là SKD61, quá trình gia công được thực hiện trên trung tâm phay VMC - 85S. Từ phôi rèn được ủ đạt độ cứng nhất định (35
- 37HRC), quá trình gia công thực hiện bằng dao phay ngón đường kính 2, 6, 8, 10,

16mm, vật liệu dụng cụ TiAlN (xuất xứ Đài Loan) có thể gia công vật liệu có độ cứng 55HRC. Giá thành mua dao: Dao 2: 180.000đ/con dao; dao 6:
310.000đ/con dao; dao 8: 340.000đ/con dao; dao 10: 520.000đ/con dao; dao

16: 1.700.000đ/con dao.

Một bộ khuôn gia công gồm 6 phần tử (khuôn đúc được 6 chi tiết/lần). Thời gian gia công 12 ngày đêm, tốn 12 con dao. Quá trình gia công được chia làm 3 bước:
Bước 1: Phay thô bằng dao đường kính 10, 16mm.

Bước 2: Phay bán tinh bằng dao phay đường kính 8mm.

Bước 3: Gia công tinh bằng dao phay đầu cầu đường kính 2, 6mm.

Sau khi gia công xong, kiểm tra đảm bảo độ chính xác kích thước, mang đúc thử

1.000 lần để khuôn ổn định, đảm bảo không bị biến dạng, cong vênh, nứt nẻ, sau đó đánh bóng và thấm Nitơ hoàn thiện.
Khi nghiên cứu quá trình gia công trên, tác giả nhận thấy: Thời gian gia công và tiêu tốn dụng cụ lớn (tuổi bền dụng cụ thấp). Chế độ cắt được chọn như sau:
Tốc độ cắt: 2.500 vòng/phút (VC = 63m/phút).

Lượng chạy dao: 80 - 100 mm/phút.

Chiều sâu cắt thay đổi từ 0,8 - 1,2 mm.

Việc lựa chọn chế độ cắt ở trên chủ yếu là dựa vào kinh nghiệm, chưa được qua nghiên cứu, thử nghiệm, không có căn cứ khoa học cụ thể do đó tuổi bền dụng cụ đạt thấp.
Hạn chế của quá trình gia công ở trên là: Dụng cụ mòn nhanh, tiêu tốn nhiều dụng cụ (12 con dao), tác giả thay đổi chọn nghiên cứu dụng cụ phủ PVD-TiN thử
nghiệm để lựa chọn vùng chế độ cắt phù hợp, làm tăng tuổi bền của dụng cụ. Vì vậy, tác giả chọn đề tài: “Lựa chọn chế độ cắt nhằm tăng tuổi bền của dao phay ngón phủ PVD-TiN sử dụng phay khuôn ép đúc áp lực SKD61” với mục đích ứng dụng vào thực tế sản xuất là rất cấp bách và cần thiết.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

- Ý nghĩa khoa học:

Tổng quát hoá ảnh hưởng của các yếu tố chế độ cắt đến mòn, tuổi bền của dao phay ngón phủ PVD-TiN khi gia công thép SKD61.
- Về mặt thực tiễn:

Là kiến thức thực tế, giúp người kỹ sư lập trình lựa chọn các thông số của chế độ cắt phù hợp, làm giảm mòn, tăng tuổi bền, tiết kiệm kinh phí gia công, hạ giá thành sản phẩm khi gia công vật liệu SKD61.


MỤC LỤC Trang
Chương 1 - PHỦ PVD VÀ ỨNG DỤNG TRONG CẮT KIM LOẠI 1
1.1. Phủ bay hơi hoá học CVD (Chemical Vapour Deposition) - Phủ 1

bay hơi lý học PVD (Physical Vapour Deposition)
1.1.1. Khái niệm phủ PVD 1
1.1.2. Khái niệm phủ CVD 4
1.1.3. Tại sao phải sử dụng CVD hoặc PVD 5
1.1.4. Phủ PVD và CVD nâng cao tuổi thọ và hiệu suất dụng cụ 5
1.1.5. Múc độ nâng cao tuổi thọ dụng cụ sau khi phủ PVD và CVD 5
1.1.6. Phương pháp nào phủ tốt hơn, PVD hay CVD 5
1.2. Ứng dụng phủ PVD 6
Chương 2 - VẤN ĐỀ CHUNG VỀ GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT 11
BẰNG DAO PHAY PHỦ BAY HƠI
2.1. Quá trình phay và phay rãnh 11
2.1.1. Khái niệm chung 11
2.1.2. Sự tạo thành bề mặt và các dạng bề mặt gia công 13
2.1.3. Những hiện tượng xảy ra trong quá trình cắt 14
2.1.4. Các chuyển động cơ bản khi phay 21
2.1.5. Các thành phần của bề mặt bị cắt khi phay 21
2.1.6. Các thành phần lực cắt và công suất cắt khi phay 25
2.1.7. Phay bậc và phay rãnh bằng dao phay ngón 26
2.2. Ảnh hưởng của lớp phủ cứng đến tương tác ma sát 27
2.2.1. Ảnh hưởng của lớp phủ cứng đến tương tác ma sát trượt 27
2.2.2. Ảnh hưởng của lớp phủ đến tương tác ma sát trong cắt kim loại 29
2.2.3. Ảnh hưởng của tạp chất trong thép đến tương tác ma sát trong 30

cắt kim loại
2.3. Chất lượng bề mặt sau gia công cơ 31
2.3.1. Khái niệm chung về lớp bề mặt 31
2.3.2. Bản chất của lớp bề mặt 32
2.3.3. Tính chất lý hoá của lớp bề mặt 32
2.3.4. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng bề mặt sau gia công cơ 34
2.3.4.1. Độ nhám bề mặt và phương pháp đánh giá 35
2.3.4.2. Độ sóng bề mặt 35
2.3.4.3. Tính chất cơ lý lớp bề mặt sau gia công cơ 35
2.3.5. Các nhân tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt khi gia công cơ 40
2.3.5.1. Ảnh hưởng của thông số hình học của dụng cụ cắt 40
2.3.5.2. Ảnh hưởng của tốc độ cắt 41
2.3.5.3. Ảnh hưởng cảu lượng chạy dao 42
2.3.5.4. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt 43
2.3.5.5. Ảnh hưởng của vật liệu gia công 43
2.3.5.6. Ảnh hưởng của rung động hệ thống công nghệ 43
2.4. Mòn và tuổi bền của dụng cụ 43
2.4.1. Bản chất vật lý của quá trình cắt 43
2.4.1.1. Cơ chế tạo phoi 43
2.4.1.2. Ma sát trong quá trình cắt kim loại 44
2.4.1.3. Lực tác dụng lên mặt trước và mặt sau của dụng cụ 45
2.4.2. Mòn dụng cụ 46
2.4.2.1. Khái niệm chung về mòn 46
2.4.2.2. Cơ chế mòn của hai bề mặt trượt tương đối 47
2.4.2.3. Vai trò của lớp phủ cứng trong giảm mòn 52
2.4.2.4. Mòn dụng cụ và cách xác định 54
2.4.3. Tuổi bền của dụng cụ 59
2.4.3.1. Khái niệm 59
2.4.3.2. Các nhân tố ảnh hưởng tới tuổi bền 60
2.4.3.3. Cách xác định tuổi bền của dụng cụ cắt 62
Chương 3 - NGHIÊN CỨU VỀ MÒN DAO PHAY PHỦ PVD-TiN 64
KHI GIA CÔNG THÉP SKD61
3.1. Thí nghiệm 64
3.1.1. Dao 64
3.1.2. Phôi 65
3.1.3. Máy 66
3.1.4. Chế độ cắt 66
3.2. Kết quả thí nghiệm 67
3.2.1. Nhám bề mặt 67
3.2.2. Thời gian gia công 68
3.2.3. Phân tích kết quả 68
3.2.4. Kết luận 68
Chương 4 - ẢNH HưỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN MÒN DAO 70
PHAY PHỦ PVD-TiN KHI GIA CÔNG THÉP SKD61
4.1. Ảnh hưởng của lượng chạy dao 70
4.1.1. Kết quả thí nghiệm 70
4.1.2. Phân tích kết quả 70
4.2. Ảnh hưởng của tốc độ cắt 71
4.2.1. Kết quả thí nghiệm 71
4.2.2. Phân tích kết quả 71
4.3. Cơ chế mòn dao phay phủ PVD 71
4.4. Hiệu quả sử dụng dao phay phủ PVD 84
4.4.1. Kết quả đo nhám và mòn dụng cụ 84
4.4.2. Nhận xét và kết luận 84
Chương 5 - KẾT LUẬN VÀ PHưƠNG HưỚNG NGHIÊN CỨU 85
5.1. Kết luận 85
5.2. Phương hướng nghiên cứu 86