Thạc Sĩ Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt, góc ghiêng của bề mặt gia công đến tuổi bền của dao phay đầu cầ

PHẦN MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài
Phay cứng là gia công các chi tiết đã qua tôi (thường là thép hợp kim) có độ
cứng cao khoảng 40 ư 45 HRC. Đây là chi tiết làm việc trong điều kiện chịu ma sát,
chịu mài mòn cao. Phương pháp này có thể sử dụng để thay thế một số phương
pháp gia công khác như mài, gia công bằng xung điện. . . Khi chi tiết có hình dạng
tương đối phức tạp. Phay cứng cho năng xuất cao hơn với vốn đầu tư ban đầu thấp
hơn nhiều, vật liệu thường sử dụng làm dao phay cứng là các vật liệu phun phủ
như: TiN, TiAlN, CBN .với vật liệu nền là thép gió hoặc hợp kim cứng để làm tăng
khả năng cắt gọt của chúng, được nghiên cứu và chế tạo nhiều chủng loại dụng cụ
cắt có nhiều tính năng ưu việt góp phần nâng cao năng xuất cắt gọt. Với những
dụng cụ cắt có kết cấu phức tạp, việc chế tạo khó khăn thì ứng dụng đó là một trong
những giải pháp mang tính đột phá. Dao phay đầu cầu phủ TiAlN là một loại dụng
cụ như vậy.
Ngày nay nền kinh tế đang trên đà tăng trưởng mạnh. Hệ thống các máy công cụ
CNC đã góp phần tạo nên sự linh hoạt và hiệu quả trong lĩnh vực cơ khí chế tạo.
Trong việc chế tạo khuôn thì thép hợp kim CR12MOV là những loại vật liệu
thường dùng. Thực tế việc gia công thép hợp kim CR12MOV qua tôi cứng bằng
dao phay đầu cầu phủ TiAlN là một giải pháp đang được rất nhiều nhà máy, cơ sở
sản xuất áp dụng để gia công nhiều dạng bề mặt phức tạp trên các loại khuôn dập,
khuôn ép nhựa .trước đây những bề mặt phức tạp này được gia công bằng các
phương pháp không truyền thống như là: Gia công bằng điện hoá, gia công bằng
xung điện, gia công bằng siêu âm nhưng những phương pháp này có một số nhược
điểm:
- Giá thành đầu tư cao.
- Năng suất gia công thấp.
Vì vậy sử dụng dao phay cầu để gia công tinh khuôn thép CR12MOV qua tôi là
một giải pháp tối ưu. Nhưng quá trình cắt bằng dao phay cầu có cơ chế gia công rất
phức tạp trên các cung nối tiếp vì lưỡi cắt của dao phay cầu được bố trí trên mặt
cầu. Trong đó có thể nhận thấy rằng trên toàn bộ biên dạng lưỡi cắt có điều kiện cắt
gọt, cơ chế cắt gọt ở các vị trí trên lưỡi cắt cũng khác nhau. Các vị trí đó phụ thuộc
vào góc nghiêng của phôi, độ mòn dao diễn ra khác nhau dẫn đến tuổi bền trên lưỡi
cắt khác nhau. Hiện nay dao phay cầu đã được một số nhà nghiên cứu trong và
ngoài nước quan tâm nhằm nâng cao khả năng sử dụng của dao phay cầu như:
Nghiên cứu ảnh hưởng bước tiến đến sự hình thành phoi của dao phay cầu gia công
trên máy phay CNC [7]. Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng đến chất lượng bề
mặt khi gia công bằng dao phay cầu [8]. Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số hình
học của dao phay cầu đến độ nhám bề mặt khi gia công thép [9]. Nghiên cứu ảnh
hưởng của lực cắt đến tuổi bền của dao phay cầu phủ TiN khi gia công thép
CR12MOV [10]. Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dao phay
cầu phủ TiAlN khi gia công thép CR12MOV [11] .
Tuy nhiên ảnh hưởng chế độ cắt và góc nghiêng của phôi đến tuổi bền của dao
phay cầu phủ TiAlN khi gia công vật liệu CR12MOV qua tôi chưa có tài liệu nói
đến. Vì vậy, một trong nhưng vấn đề cần được nghiên cứu để có thể khai thác hiệu
quả hơn nữa việc sử dụng dao phay đầu cầu phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim
CR12MOV đó là: “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt, góc nghiêng của bề
mặt gia công đến tuổi bền của dao phay đầu cầu phủ TiAlN khi gia công khuôn
thép CR12MOV qua tôi” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
2. Mục đích nghiên cứu
Đánh giá ảnh hưởng của chế độ cắt và góc nghiêng của phôi đến tuổi bền của
dao phay cầu phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim CR12MOV qua tôi. Trên cơ sở
đó đưa ra chế độ cắt một cách hợp lý.
3. Đối tượng nghiên cứu
Xác định mối quan hệ giữa chế độ cắt và góc nghiêng của phôi đến tuổi bền của
dao phay cầu phủ TiAlN.
Vật liệu gia công là thép hợp kim CR12MOV.
Dao phay đầu cầu Ø10 phủ TiAlN hãng MITSUBISHI - Nhật Bản
Bề mặt gia công là mặt định hình
4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp nghiên cứu bằng thực nghiệm.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
5.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Xây dựng được quan hệ giữa các thông số của chế độ cắt, góc nghiêng của
phôi với tuổi bền của dao phay cầu phủ TiAlN khi cắt trên toàn biên dạng dao để
gia công thép hợp kim CR12MOV qua tôi đạt độ cứng 40 ư 45 HRC dưới dạng các
hàm thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở khoa học cho việc tối ưu quá trình
phay. Đồng thời cũng góp phần đánh giá khả năng cắt của mảnh dao phay cầu phủ
TiAlN khi gia công thép hợp kim CR12MOV qua tôi đạt độ cứng 40 ư 45 HRC.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể dùng làm cơ sở cho việc lựa chọn bộ
thông số v, θy với t = 0,5 mm và s = 0.2 mm/răng khi gia công thép hợp kim
CR12MOV qua tôi đạt độ cứng 40 ư 45 HRC bằng dao phay cầu phủ TiAlN trong
những điều kiện gia công cụ thể.
6. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu bằng thực nghiệm.

MỤC LỤC
Nội dung Trang
Trang 1 1
Lời cam đoan 2
Mục lục 3
Danh mục các bảng số liệu 7
Danh mục các hình vẽ, đồ thị, ảnh chụp. 10
Phần mở đầu 13
1. Tính cấp thiết của đề tài 13
2. Mục đích nghiên cứu 13
3. Đối tượng nghiên cứu 14
4. Phương pháp nghiên cứu 15
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
5.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
5.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
6. Phương pháp nghiên cứu
15
15
CHưƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ DAO PHAY CẦU 18
1.1. Ứng dụng của dao phay cầu. 18
1.2. Sự hình thành bề mặt gia công và thông số hình học của dao phay cầu 19
1.2.1. Sự hình thành bề mặt gia công. 21
1.2.2. Các bề mặt hình thành trên phần cắt của dao phay cầu. 23
1.3. Các yếu tố cắt của dao phay cầu
1.3.1. Chiều sâu cắt ap

1.3.2. Lượng chạy dao S.
1.3.3. Vận tốc cắt khi phay
25
1.3.4.Ảnh hưởng góc nghiêng θy của phôi đến điều kiện cắt gọt của dao phay
cầu.
27
1.3.5. Chiều dày cắt. 30Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật
1.3.6. Chiều rộng cắt. 31
1.3.7. Sự hình thành phoi và thông số hình học của phoi khi phay bằng dao
phay cầu
32
1.4. Các dạng dao phay cầu
1.4.1. Dao phay cầu liền khối
1.4.2. Dao phay cầu liền khối không phủ
34
1.4.3. Dao phay cầu liền khối phủ
1.4.4. Dao cầu ghép mảnh
35
1.5. Kết luận chương 1 36
CHưƠNG 2: BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH CẮT GỌT BẰNG
DỤNG CỤ PHỦ
2.1. Đặc điểm của dụng cụ cắt phủ.
38
2.2. Ma sát và mòn của dụng cụ phủ.
2.2.1. Ma sát của dụng cụ phủ
40
2.2.2. Mòn của dụng cụ phủ. 41
2.3. Độ mòn dao. 42
2.3.1. Các dạng mòn của dụng cụ cắt 43
a.Mòn mặt sau 44
b. Mòn mặt trước 44
c. Mòn đồng thời mặt trước và mặt sau 44
c. Cùn lưỡi cắt 44
2.3.2. Các cơ chế mòn của dụng cụ cắt 45
a. Mòn do cào xước 46
b. Mòn do dính 46
c. Mòn do hạt mài 47
d. Mòn do khuếch tán 47
e. Mòn do ôxy hoá 48
f. Mòn do nhiệt 49
2.3.3. Mòn của dụng cụ phủ bay hơi 49Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật
2.3.4. Cách xác định mòn dụng cụ cắt 50
2.3.5. Ảnh hưởng của mòn dụng cụ đến chất lượng bề mặt gia công 52
2.3.6. Mòn của dao phay cầu phủ
2.4. Tuổi bền dụng cụ cắt
2.4.1. Khái niệm chung về tuổi bền của dụng cụ cắt
52
2.4.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến tuổi bền của dụng cụ cắt
2.4.2.1. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dụng cụ cắt
54
2.4.2.2. Vai trò của lớp phủ cứng trong việc tăng tuổi bền của dụng cụ 54
2.5 Phương pháp xác định tuổi bền dụng cụ cắt 56
2.6. Tuổi bền của dao phay cầu phủ 58
2.7. Kết Luận chương 2 59
CHưƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HưỞNG CỦA CHẾ
ĐỘ CẮT ,GÓC NGHIÊNG BỀ MẶT GIA CÔNG ĐẾN TUỔI BỀN CỦA
DAO PHAY CẦU 10 PHỦ TiAlN KHI GIA CÔNG THÉP HỢP KIM
CR12MOV
60
3.1. Sơ lược về thép hợp kim 60
3.2. Cơ sở xác định tuổi bền của dao bằng thực nghiệm. 61
3.2.1. Lựa chọn chỉ tiêu xác định tuổi bền của dao 62
3.2.2. Độ nhám bề mặt và phương pháp đánh giá 62
3.2.2.1. Độ nhám bề mặt 62
3.2.2.2. Phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt 65
3.3. Thiết kế thí nghiệm. 66
3.3.1. Các giới hạn của thí nghiệm 66
3.3.2. Mô hình thí nghiệm 67
3.3.3. Mô hình toán học 67
3.3.4. Điều kiện thí nghiệm 68
3.3.4.1.Máy. 68Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật
3.3.4.2. Dao. 69
3.3.4.3. Phôi. 69
3.3.4.4. Dụng cụ đo kiểm. 69
3.4. Thực nghiệm để xác định tuổi bền của dao phay cầu 10 phủ TiAlN khi
gia công thép hợp kim CR12MOV.
69
3.4.1. Nội dung: 69
3.4.2. Các thông số đầu vào của thí nghiệm: 69
3.4.3. Thực nghiệm xác định tuổi bền: 71
3.4.3.1. Tính các hệ số của phương trình hồi quy
74
3.4.3.2. Kiểm định các tham số aj
74
3.4.3.3. Kiểm định sự phù hợp của mô hình 76
3.4.3.4 .Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa v, s và tuổi bền dao khi t = 0,5 mm 77
3.4.3.5. Một số hình ảnh chụp lưỡi cắt của dao khi gia công. 78
3.4.3.6. Phân tích kết quả thí nghiệm. 82
3.5. Kết luận chương 3 82
CHưƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 84
4.1. Kết luận 84
4.2. Một số kiến nghị. 84
Tài liệu tham khảo 86