Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt, góc ghiêng của bề mặt gia công đến tuổi bền của dao phay đầu cầu phủ tiain khi gia công khuôn thép r12mov qua tôi

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ************ BÙI ĐỨC HÙNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT, GÓC GHIÊNG CỦA BỀ MẶT GIA CÔNG ĐẾN TUỔI BỀN CỦA DAO PHAY ĐẦU CẦU PHỦ TIAIN KHI GIA CÔNG KHUÔN THÉP R12MOV QUA TÔI CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HD KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN QUỐC TUẤN Thái Nguyên – 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc ********** THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT, GÓC GHIÊNG CỦA BỀ MẶT GIA CÔNG ĐẾN TUỔI BỀN CỦA DAO PHAY ĐẦU CẦU PHỦ TIAIN KHI GIA CÔNG KHUÔN THÉP R12MOV QUA TÔI NGƯỜI HD KHOA HỌC : PGS.TS. NGUYỄN QUỐC TUẤN HỌC VIÊN LỚP CHUYÊN NGÀNH MÃ NGÀNH NGÀY GIAO ĐỀ TÀI NGÀY HOÀN THÀNH KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC : BÙI ĐỨC HÙNG : CHK10 : CHẾ TẠO MÁY : 111207CTM007 : : NGƯỜI HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN Thái Nguyên – 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 3 Chuyên ngành: Công nghệ CTM 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 tƣợng nghiên cứu 14 4. Phƣơng pháp nghiên cứu 15 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 15 5.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài 5.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 6. 15 Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG 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 25 1.3.1. Chiều sâu cắt ap 1.3.2. Lƣợng chạy dao S. 25 1.3.3. Vận tốc cắt khi phay 1.3.4.Ảnh hƣởng góc nghiêng θy của phôi đến điều kiện cắt gọt của dao phay cầu. 1.3.5. Chiều dày cắt. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 27 30 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 4 Chuyên ngành: Công nghệ CTM 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 34 1.4.2. Dao phay cầu liền khối không phủ 1.4.3. Dao phay cầu liền khối phủ 35 1.4.4. Dao cầu ghép mảnh 1.5. Kết luận chƣơng 1 36 CHƢƠNG 2: BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH CẮT GỌT BẰNG DỤNG CỤ PHỦ 38 2.1. Đặc điểm của dụng cụ cắt phủ. 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 trƣớc 44 c. Mòn đồng thời mặt trƣớc và mặt sau 44 c. Cùn lƣỡi cắt 44 2.3.2. Các cơ chế mòn của dụng cụ cắt 45 a. Mòn do cào xƣớc 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 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 49 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 5 Chuyên ngành: Công nghệ CTM 2.3.4. Cách xác định mòn dụng cụ cắt 50 2.3.5. Ảnh hƣởng của mòn dụng cụ đến chất lƣợng bề mặt gia công 52 2.3.6. Mòn của dao phay cầu phủ 2.4. Tuổi bền dụng cụ cắt 52 2.4.1. Khái niệm chung về tuổi bền của dụng cụ cắt 2.4.2. Các nhân tố ảnh hƣởng đến tuổi bền của dụng cụ cắt 2.4.2.1. Ảnh hƣởng 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 Phƣơng pháp xác định tuổi bền dụng cụ cắt 56 2.6. Tuổi bền của dao phay cầu phủ 58 2.7. Kết Luận chƣơng 2 59 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƢỞNG 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 60 CR12MOV 3.1. Sơ lƣợc 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 phƣơng pháp đánh giá 62 3.2.2.1. Độ nhám bề mặt 62 3.2.2.2. Phƣơng 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. 68 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 6 Chuyên ngành: Công nghệ CTM 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 74 3.4.3.1. Tính các hệ số của phƣơng trình hồi quy 3.4.3.2. Kiểm định các tham số aj 3.4.3.3. 74 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 lƣỡi 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 CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 84 4.1. Kết luận 84 4.2. Một số kiến nghị. 84 Tài liệu tham khảo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 86 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 7 Chuyên ngành: Công nghệ CTM DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU TT Bảng số 1 Bảng 3.1 2 Bảng 3.2 3 Bảng 3.3 4 Bảng 3.4 5 Bảng 3.5 6 Bảng 3.6 7 Bảng 3.7 Nội dung Trang Các giá trị Ra, Rz và chiều dài chuẩn l ứng với các cấp độ nhám bề mặt Thông số kỹ thuật cơ bản của máy 68 Thành phần các nguyên tố hoá học thép 69 CR12MOV Giá trị tính toán giá trị thông số chế độ cắt v,s cho thực nghiệm Bảng quy hoạch và kết quả thực nghiệm xác định tuổi bền của dao Bảng kết quả đo độ nhám theo thời gian và chế độ cắt Bảng kết quả tính toán giá trị (yi- ŷ i )2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 64 71 72 72 76 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 8 Chuyên ngành: Công nghệ CTM DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ - ẢNH CHỤP TT Hình 1 Hình 1.1 2 Hình 1.2 3 Hình 1.3 4 Hình 1.4 5 Hình 1.5 6 Hình 1.6 7 Hình 1.7 8 Hình 1.8 9 Hình 1.9 10 Hình 1.10 Nội dung Trang Sơ đồ nguyên lý gia công bằng siêu âm có hạt mài. Sơ đồ nguyên lý gia công bằng điện hoá Sơ đồ nguyên lý gia công bằng xung điện. Phƣơng dịch chuyển dao khi phay mặt cong bằng dao phay cầu. Gia công khuôn mẫu bằng dao phay cầu trên máy CNC. Phay mặt cong phức tạp bằng dao phay cầu Sự hình thành bề mặt khi gia công bằng dao phay cầu Các bề mặt đƣợc hình thành trên phần cắt của dao phay cầu Thông số hình học cơ bản của dao phay cầu Thông số tính vận tốc cắt của dao phay cầu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 18 19 19 20 21 22 22 24 24 26 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 9 Chuyên ngành: Công nghệ CTM Vị trí lực cắt tác dụng vào dao. 11 Hình 1.11 27 12 Hình 1.12.a 13 Hình 1.12.b 15 Hình 1.13.a 16 Hình 1.13.b 17 Hình 1.14 Biểu diễn lớp cắt sau mỗi lần chạy dao 31 18 Hình 1.15 Chiều rộng lớp cắt. 32 19 Hình 1.16 Cơ chế tạo phoi 33 20 Hình 1.17 21 Hình 1.18 22 Hình 1.19 Phƣơng thức chuyển dao khi phay bằng dao phay cầu chuyển dao từ dƣới lên. Phƣơng thức chuyển dao khi phay bằng dao phay cầu chuyển dao từ trên xuống. Hình chiếu bằng của phoi khi dao tiến lên với một số giá trị θy (0o, 15o, 30o, 45o, 60o, 75o) Hình chiếu bằng của phoi khi dao tiến xuống với một số giá trị θy (0o, 15o, 30o, 45o, 60o, 75o) Thông số hình học của phoi khi phay bằng dao phay cầu Tiết diện của phoi phụ thuộc vào góc  28 28 29 30 33 34 Hình ảnh của phoi khi không có biến dạng 34 Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao phay cầu 23 Hình 1.20 phủ ký kiệu BZD25G hãng Missubishi - Nhật Bản 35 [6]. Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký 24 Hình 1.21 hiệu SRFHSMW, SRFHSLW và mảnh ghép ký hiệu SRFT vật liệu VP10MF, VP15TF của dao 36 một mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản [7]. 25 26 Hình 2.1 Hình 2.3 Phủ bằng phƣơng pháp CVD nhiều lớp lên dụng cụ cắt hợp kim cứng. Sơ đồ 3 vùng ma sát của Shaw,Ber và Mamin. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 40 41 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 27 Hình 2.3 Mòn mặt sau Hình 2.4 Mòn mặt trƣớc 28 Hình 2.5 29 Hình 2.6 30 Hình 2.7 31 Hình 2.8 32 Hình 2.9 10 Chuyên ngành: Công nghệ CTM 44 Mòn đồng thời mặt trƣớc và mặt sau 44 Cùn lƣỡi cắt 44 Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn khi cắt liên tục Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn khi cắt gián đoạn Sơ đồ thể hiện 3 giai đoạn mòn mặt trƣớc của dụng cụ thép gió phủ TiN 46 48 49 Quan hệ giữa một số dạng mòn của dụng cụ hợp 33 Hình 2.10 kim cứng với thể tích, trong đó V tính bằng m/ph; 50 t1 tính bằng mm/vg. 34 Hình 2.11 Các thông số đặc trƣng cho mòn mặt trƣớc và mặt sau – ISO3685 51 Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến mòn mặt trƣớc và mặt sau của dao thép gió S 12-1-4-5 dùng tiện 34 Hình 2.12 thép AISI C1050, với t = 2mm. Thông số hình học 54 của dụng cụ: =80, =100, =40, =900, = 600, r=1mm, thời gian cắt T =30 phút [4]. Quan hệ V.T-V và V.T.a khi cắt thép 40Cr bằng 35 Hình 2.13 dao T15K6 với hs = 0,6 mm.(1) s = 0,037 mm/v: (2) s = 0,3 mm/v 55 (3) s = 0,1 mm/v; (4) s = 0,5 mm/v. 36 Hình 2.14 Quan hệ tuổi bền của dao thép gió phủ PVD theo (a) vận tốc cắt dao tiện dùng để phay thép các bon tôi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 56 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 11 Chuyên ngành: Công nghệ CTM cải thiện. 37 Hình 2.14 (b) 38 Hình 2.15 39 Hình 2.16 40 Hình 2.17 41 Hình 3.1 42 Hình 3.2 Quan hệ tuổi bền của dao thép gió phủ PVD theo vận tốc cắt dao phay mặt đầu dùng để phay thép 56 cácbon tôi cải thiện. Quan hệ giữa thời gian, tốc độ và độ mòn của dao Quan hệ giữa tốc độ cắt V và tuổi bền T của dao Quan hệ giữa V và T (đồ thị lôgarit) 57 57 58 Đồ thị thể hiện quan hệ giữa lƣợng mòn và thời gian Độ nhám bề mặt 62 63 Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa vận tốc cắt v, góc nghiêng phôi θy với tuổi bền của dao phay cầu 43 Hình 3.3 10 phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim 77 CR12MOV qua tôi đạt độ cứng 40 – 45 HRC khi chiều sâu cắt không đổi t = 0,5 mm. 44 Hình 3.4 45 Hình 3.5 46 Hình 3.6 47 Hình 3.6.a Máy phay CNC-VMC-85S 78 Máy đo độ nhám SJ.201 79 Hình ảnh phôi đang gia công 79 Hình ảnh mặt sau của dao sau 6,4 phút khi gia công với v = 110 (m/phút), θy=100 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 79 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 47 Hình 3.6.b 12 Chuyên ngành: Công nghệ CTM Hình ảnh mặt sau của dao sau 9,2 phút khi gia công với v = 50 (m/phút), θy=100 80 Hình ảnh mặt sau của dao sau 14,5 phút khi gia 48 Hình 3.6.c công với v = 110 (m/phút), θy=750 80 Hình ảnh mặt sau của dao sau 16,2 phút khi gia 49 Hình 3.6.d công với v = 50 (m/phút), θy=750 81 Hình ảnh mặt sau của dao sau 21,4 phút khi gia 50 Hình 3.6.e công với v = 80 (m/phút), θy=42,50 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 81 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 13 Chuyên ngành: Công nghệ CTM 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 ÷ 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 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 14 Chuyên ngành: Công nghệ CTM 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. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 15 Chuyên ngành: Công nghệ CTM 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 ÷ 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 ÷ 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 ÷ 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. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 18 Chuyên ngành: Công nghệ CTM CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ PHAY BẰNG DAO PHAY CẦU 1.1. Ứng dụng của dao phay cầu Bề mặt của khuôn mẫu thường là những mặt cong phức tạp. Bề mặt gia công không những là bề mặt phức tạp mà những bề mặt này còn làm bằng vật liệu khó gia công như thép hợp kim có độ bền cao, thép chịu nhiệt, thép không gỉ, thép đã tôi...Hiện nay, việc gia công những bề mặt phức tạp này có một số phương pháp như: Gia công bằng siêu âm (hình 1.1), gia công bằng điện hoá (hình 1.2), gia công bằng xung điện (hình 1.3) [11]. Những phương pháp gia công này tồn tại một số nhược điểm như: Hạt mài Tải trọng tĩnh Dụng cụ Rung động siêu âm Dung dịch sệt chứa hạt mài Phôi Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý gia công bằng siêu âm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 19 Chuyên ngành: Công nghệ CTM Dụng cụ Dung dịch điện phân Dụng cụ Phôi Phôi Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý gia công bằng điện hoá Dụng cụ (katốt) Dung dịch điện môi Dung dịch bị ôxy hoá Phôi (anốt) Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý gia công bằng xung điện. - Giá thành đầu tư cao. - Năng suất gia công thấp dẫn đến giá thành của chi tiết gia công cao. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 20 Hướng cắt ngang Chuyên ngành: Công nghệ CTM Hướng cắt dọc Hình 1.4. Phương dịch chuyển dao khi phay mặt cong bằng dao phay cầu. Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật nói chung và lĩnh vực dụng cụ cắt kim loại nói riêng. Xuất hiện nhiều loại vật liệu dụng cụ cắt mới và khả năng ứng dụng của chúng trên các máy công cụ CNC đã ngày càng được khẳng định. Đặc biệt hơn là khả năng gia công với độ chính xác, năng xuất cao và ngày càng được cải thiện. Song song với sự phát triển đó là một lĩnh vực không thể tách rời. Đó là lĩnh vực dụng cụ cắt trên máy CNC để có thể đáp ứng những yêu cầu cao hơn như: Khả năng nâng cao năng suất và chất lượng gia công, tuổi bền cao và ổn định với chế độ cắt lựa chọn. Sự đa dạng của dụng cụ cắt về chủng loại, kết cấu và hơn nữa là sự xuất hiện của nhiều loại dụng cụ cắt với vật liệu cắt có khả năng cắt với tốc độ cao, chất lượng và hiệu quả gia công cao hơn đã góp phần tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành cơ khí. Hình 1.5. Gia công khuôn mẫu bằng dao phay cầu trên máy CNC. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 21 Chuyên ngành: Công nghệ CTM Việc chế tạo ra Dao phay cầu, đặc biệt là sử dụng Dao phay cầu phủ các vật liệu CBN, TiAlN, TiN...trên các máy CNC nhiều trục cho phép gia công các bề mặt phức tạp, với năng suất gia công cao hơn rất nhiều so với các phương pháp gia công không truyền thống. Quá trình cắt bằng dao phay cầu có cơ chế gia công rất phức tạp vì lưỡi cắt của dao phay được bố trí trên mặt cầu. Khi gia công bề mặt phức tạp bằng dao phay cầu, bề mặt gia công được hình thành như ở hình 1.4. Dao phay được quay với tốc độ của trục chính là n, chuyển động tiến của dao có thể được thực hiện theo hai trục liên tục với lượng chạy dao và một trục gián đoạn, có thể thực hiện theo ba trục. Nhưng lưỡi cắt của dao được xác định trên chỏm cầu vì thế trên bề mặt gia công sẽ còn một dải kim loại không cắt được tạo nên giữa hai đường chuyển dao (hình 1.6) 1.2. Sự hình thành bề mặt gia công và thông số hình học của dao phay cầu. 1.2.1. Sự hình thành bề mặt gia công. Khi phay bằng dao phay cầu trên máy phay CNC quá trình cắt diễn ra là rất phức tạp và khó khăn việc xác định được mô hinh cắt gọt rất cần thiết. Vì vậy để thể hiện rõ các bề mặt được hình thành người ta xây dựng trên mô hình 3D-CAD. Quá trình cắt khi gia công bề mặt cong góc nghiêng của phôi thay đổi và chiều rộng của lưỡi cắt cũng thay đổi theo. Một trong những nhược điểm khi gia công bằng dao phay cầu đó là nhám bề mặt lớn. Bởi vì ngoài việc chịu ảnh hưởng của những yếu tố: Như độ cứng vững của hệ thống công nghệ, quá trình mòn của dao….độ nhám bề mặt chi tiết gia công còn phụ thuộc vào chiều cao phần kim loại bị bỏ lại sau mỗi lần chuyển dao hth và do kết cấu của đầu dao. Bề mặt gia công được hình thành như (hình 1.7) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM 22 Dao phay cầu Đường chạy dao trước Đỉnh nhấp nhô Bề mặt chưa gia công Chiều sâu cắt Phôi Lượng dịch dao ngang Bề mặt mong muốn Hình 1.6. Phay mặt cong phức tạp bằng dao phay cầu Bằng phương pháp phân tích hình học 2 đường chuyển dao liên tiếp với lượng dịch chuyển là ae khi gia công mặt phẳng có thể biết được giá trị của hth như (hình 1.7) D ae hth ap R De/2 Hình 1.7. Sự hình thành bề mặt khi gia công bằng dao phay cầu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn