Luận văn:Nghiên cứu độ nhám bề mặt gia công của một số loại thép cacbon khi gia công trên máy phay CNC doc

1


B GIO DC V O TO
I HC NNG



TRNG DIấN TH





NGHIN CặẽU ĩ NHAẽM Bệ MT GIA CNG
CUA MĩT S LOAI THEẽP CACBON KHI
GIA CNG TRN MAẽY PHAY CNC


TểM TT LUN VN THC S K THUT


Ngi hng dn khoa hc : PGS.TS. Trn Xuõn Tựy


Nng - Nm 2011

2

M U
1. TNH CP THIT CA TI
Cht lng b mt gia cụng ca chi tit cú ý ngha ủc bit quan
trng v kh nng lm vic v tui bn ca chi tit. T yờu cu thc
t v chc nng v ủiu kin lm vic ca mỏy múc m thit b ngy
cng ủũi hi rt cao v cht lng ca b mt chi tit mỏy nh: tc ủ
lm vic cao, ti ln, cụng sut ln, ỏp sut v nhit ủ cao, tui th
v ủ tin cy cao, ủ chớnh xỏc lm vic cao, trng lng tng ủi
bộ. Do ủú, vic nghiờn cu cỏc yu t cụng ngh nh hng ủn cht
lng b mt chi tit mỏy l vic lm rt cn thit. c bit l nguyờn
cụng gia cụng tinh bi vỡ nguyờn cụng ny cỏc ủc tớnh cht lng
ca lp b mt ủc hỡnh thnh rừ nột.
i vi cỏc mỏy vn nng, quy lut v ct gt v cht lng chi
tit gia cụng ủó cú nhiu cụng trỡnh nghiờn cu, tng kt v ủa vo
chng trỡnh ủo to, ng dng trong thc t. i vi mỏy CNC cũn
ớt cỏc cụng trỡnh nghiờn cu. Vỡ vy, ủ ti "Nghiờn cu ủ nhỏm b
mt gia cụng ca mt s loi thộp Cacbon khi gia cụng trờn mỏy
phay CNC" l ht sc cn thit.
2. MC CH NGHIấN CU
ti s kim chng thc nghim v ủ nhỏm b mt vi mt s
vt liu gia cụng khi gia cụng trờn mỏy CNC dựng lm ti liu tra
cu, phc v cho vic hc tp, nghiờn cu.
3. I TNG V PHM VI NGHIấN CU
Nghiờn cu ủ nhỏm b mt ca mt s loi thộp Cacbon khi gia cụng
cựng ch ủ ct, dao, mỏy v cỏc ủiu kin khỏc trờn mỏy phay CNC.
Vic nghiờn cu thc nghim ủc tin hnh vi cỏc ủiu kin sau:
- Vt liu gia cụng: l thộp Cacbon S40C, S45C, S55C v SKD11.
- Mỏy thc nghim: Mỏy phay CNC Mill 155 ca hóng EMCO.

- B mt gia cụng l mt phng.


3

- Thiết bị ño ñộ nhám: Máy ño ñộ nhám của Taylor Hobson -
United Kingdom.
- Chế ñộ cắt (theo tài liệu chỉ dẫn khả năng cắt gọt tốt nhất của
dao): Trong quá trình gia công thép Cacbon bằng dao phay mặt ñầu
gắn mãnh hợp kim cứng của Nhật Bản.
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Lý thuyết về chế ñộ cắt, ñộ nhám bề mặt, vật liệu gia công nói
chung và thép Cacbon nói riêng, ñộ cứng của vật liệu, phân tích xử lý
số liệu thực nghiệm.
- Chế ñộ cắt, dao, dạng bề mặt gia công ñiển hình.
- Nghiên cứu ñộ nhám và ñộ cứng vật liệu khi gia công.
- Xác ñịnh chế ñộ cắt, lập trình gia công các mẫu ñã lựa chọn.
- Đo ñộ cứng, ñộ nhám bề mặt và xác ñịnh quan hệ giữa ñộ nhám
và thành phần cacbon.
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm.
- Sử dụng phương pháp thống kê ñể phân tích theo kết quả thực nghiệm.
6. DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
- Bảng tổng hợp các kết quả thực nghiệm về ñộ nhám bề mặt với
các loại thép Cacbon khi cùng một chế ñộ cắt và các ñiều kiện gia
công khác khi gia công trên máy phay CNC. Xây dựng các phương
trình toán học biểu diễn mối quan hệ giữa ñộ nhám và thành phần
cacbon và quan hệ giữa ñộ nhám và lượng chạy dao.

- Những ñề xuất nhằm cải thiện ñộ nhám bề mặt khi gia công trên

máy CNC.
7. CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Chương 1: Tổng quan và cơ sở lý thuyết
Chương 2: Cơ sở và quá trình thực nghiệm
Chương 3: Xử lý kết quả thực nghiệm


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. TỔNG QUAN
Chất lượng bề mặt chi tiết gia công liên quan ñến nhiều yếu tố và
ñiều kiện gia công, cụ thể như:
- Phụ thuộc vào vật liệu gia công: tính dẻo, ñộ cứng
- Phụ thuộc vào phương pháp gia công: gia công bằng hình thức nào?
- Phụ thuộc vào tình trạng máy: ñộ cứng vững của máy, trạng thái mòn
- Phụ thuộc vào dụng cụ cắt: hình dáng hình học, vật liệu làm dao
- Phụ thuộc vào ñộ cứng vững hệ thống công nghệ, phụ thuộc vào
chế ñộ cắt (vận tốc cắt, chiều sâu cắt, lượng chạy dao).
- Phụ thuộc vào chế ñộ bôi trơn làm mát.
Trong các yếu tố kể trên, ảnh hưởng của chế ñộ cắt mang tính chất
bao trùm hơn cả. Vì chính chế ñộ cắt chi phối cả sự phát sinh nhiệt
cắt, lực cắt, phoi bám (lẹo dao), và rung ñộng của hệ thống công
nghệ. Tuy nhiên, quan hệ giữa ñộ nhám bề mặt và thành phần phần
trăm của một số loại thép Cacbon khi gia công trên máy phay CNC
cũng cần ñược quan tâm.
1.2. LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ CHẾ ĐỘ CẮT
1.2.1. Khái niệm về cắt gọt kim loại
Quá trình cắt kim loại là quá trình hớt bỏ lớp kim loại thừa khỏi

chi tiết, nhằ m ñạt ñược những yêu cầu cho trước về hình dáng, kích
thước, vị trí tương quan giữa các bề mặt và chất lượng bề mặt của
chi tiết gia công.

1.2.2. Các chuyển ñộng cắt gọt
Chuyển ñộng cắt gọt ñược phân làm hai loại chuyển ñộng:
-
Chuy
ể
n
ñộ
ng chính.
-
Các chuy
ể
n
ñộ
ng ph
ụ
.


5

1.2.2.1. Chuyển ñộng chính
Chuy
ể
n
ñộ
ng chính là chuy

ể
n
ñộ
ng ch
ủ
y
ế
u th
ự
c hi
ệ
n quá trình
t
ạ
o ra phoi và tiêu hao n
ă
ng l
ượ
ng c
ắ
t l
ớ
n nh
ấ
t.
1.2.2.2. Các chuyển ñộng phụ
Chuyển ñộng phụ là những chuyển ñộng tiếp tục tạo phoi.
1.2.3.

Lớp cắt và tiết diện cắt

Lớp kim loại bị hớt bỏ ñi ứng với một vòng quay hay một hành
trình kép của chuyển ñộng chính gọi là lớp cắt.
1.3. CHẤT LƯỢNG CỦA CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ ẢNH HƯỞNG
CỦA CÁC YẾU TỐ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT
Quá trình gia công kim lo
ạ
i th
ườ
ng ph
ả
i
ñ
áp
ứ
ng các yêu c
ầ
u sau:
-
Ch
ỉ
tiêu v
ề
ch
ấ
t l
ượ
ng:
ñả
m b
ả

o ch
ấ
t l
ượ
ng chi ti
ế
t theo yêu c
ầ
u.
-
Ch
ỉ
tiêu v
ề
n
ă
ng su
ấ
t:
ñả
m b
ả
o n
ă
ng su
ấ
t gia công l
ớ
n nh
ấ

t hay
th
ờ
i gian gia công chi ti
ế
t là nh
ỏ
nh
ấ
t.
-
Ch
ỉ
tiêu v
ề
kinh t
ế
:
ñả
m b
ả
o chi phí gia công nh
ỏ
nh
ấ
t.
1.3.1. Chất lượng chi tiết gia công
1.3.1.1. Độ chính xác gia công
a. Khái quát:
b. Điều chỉnh ñạt ñộ chính xác yêu cầu:

1.3.1.2. Chất lượng bề mặt
Ch
ấ
t l
ượ
ng b
ề
m
ặ
t c
ủ
a chi ti
ế
t máy t
ậ
p h
ợ
p nhi
ề
u tính ch
ấ
t quan
tr
ọ
ng hình h
ọ
c và c
ơ
lý c
ủ

a l
ớ
p b
ề
m
ặ
t. Nó
ñượ
c
ñ
ánh giá theo các
ch
ỉ
tiêu sau
ñ
ây:
-

Đặ
c tính hình h
ọ
c c
ủ
a b
ề
m
ặ
t (
ñộ
sóng,

ñộ
nhám, sai s
ố
hình h
ọ
c ).
-
Tr
ạ
ng thái và tính ch
ấ
t c
ơ
lý c
ủ
a l
ớ
p b
ề
m
ặ
t (
ñộ
c
ứ
ng,
ứ
ng su
ấ
t

d
ư
, chi
ề
u sâu bi
ế
n c
ứ
ng, ).
-
Ph
ả
n
ứ
ng c
ủ
a l
ớ
p b
ề
m
ặ
t
ñố
i v
ớ
i môi tr
ườ
ng làm vi
ệ

c (tính
ch
ố
ng mòn, kh
ả
n
ă
ng ch
ố
ng xâm th
ự
c hóa h
ọ
c,
ñộ
b
ề
n mõi ).


6

1.3.2. Các thông số ñánh giá chất lượng bề mặt
1.3.2.1. Tính chất hình học của bề mặt gia công
a. Độ nhám bề mặt:
Độ
nhám b
ề
m
ặ

t hay còn g
ọ
i là nh
ấ
p nhô t
ế
vi là t
ậ
p h
ợ
p t
ấ
t c
ả

nh
ữ
ng v
ế
t l
ồ
i, lõm v
ớ
i b
ướ
c c
ự
c ng
ắ
n

ñể
t
ạ
o thành profin b
ề
m
ặ
t chi
ti
ế
t trong ph
ạ
m vi chi
ề
u dài chu
ẩ
n l.
Thông th
ườ
ng ng
ườ
i ta th
ườ
ng s
ử
d
ụ
ng hai ch
ỉ
tiêu

ñ
ó là R
a
và R
z
:
-
Sai l
ệ
ch trung bình s
ố
h
ọ
c c
ủ
a prôfin Ra,
ñượ
c
ñ
o b
ằ
ng
µ
m.
-
Chi
ề
u cao nh
ấ
p nhô trung bình c

ủ
a profin R
z
,
ñượ
c
ñ
o b
ằ
ng
µ
m.


b. Độ sóng bề mặt:
Chu k
ỳ
không b
ằ
ng ph
ẳ
ng c
ủ
a b
ề
m
ặ
t chi ti
ế
t gia công

ñượ
c quan
sát trong kho
ả
ng l
ớ
n tiêu chu
ẩ
n (t
ừ
1
ñế
n 10mm)
ñượ
c g
ọ
i là
ñộ
sóng
b
ề
m
ặ
t.
1.3.2.2. Tính chất cơ lý của bề mặt gia công
1.3.3. Ảnh hưởng của các yếu tố ñến ñộ nhám bề mặt khi gia công cơ
-
Nh
ữ
ng nguyên nhân có liên quan

ñế
n hình d
ạ
ng hình h
ọ
c c
ủ
a
dao c
ắ
t.
-
Nh
ữ
ng nguyên nhân có liên quan
ñế
n bi
ế
n d
ạ
ng
ñ
àn h
ồ
i và bi
ế
n
d
ạ
ng d

ẻ
o c
ủ
a v
ậ
t li
ệ
u gia công.
-
Nh
ữ
ng nguyên nhân có liên quan
ñế
n
ñộ
c
ứ
ng v
ữ
ng c
ủ
a h
ệ

th
ố
ng công ngh
ệ
và rung
ñộ

ng.
-
Ph
ụ
thu
ộ
c vào ch
ế

ñộ
bôi tr
ơ
n làm mát: Lo
ạ
i dung d
ị
ch tr
ơ
n
ngu
ộ
i, l
ư
u l
ượ
ng t
ướ
i, th
ờ
i

ñ
i
ể
n t
ướ
i
1.3.3.1. Ảnh hưởng của thông số hình học của dao ñến ñộ nhám bề mặt
-
Khi S > 0,15mm/vòng thì:
2
8
r
S
R
z
=
(1.14)

-
Khi S > 0,15mm/vòng thì
:
2
min min
2
r
R
8 2
1
z
h rhS

S
 
= + +
 
 
(1.15)



7

Hình 1.5. Ảnh hưởng của tốc ñộ cắt
tới ñộ nhám bề mặt khi gia công thép
Hình 1.6. Ảnh hưởng của lượng
chạy dao tới ñộ nhám bề mặt
1.3.3.2. Ảnh hưởng của tốc ñộ cắt
Khi c
ắ
t thép Cacbon
ở
t
ố
c
ñộ
th
ấ
p, nhi
ệ
t c
ắ

t không cao,
phoi kim lo
ạ
i d
ễ
tách, bi
ế
n
d
ạ
ng c
ủ
a l
ớ
p kim lo
ạ
i không
nhi
ề
u, vì v
ậ
y ch
ấ
t l
ượ
ng b
ề

m
ặ

t gia công th
ấ
p. Khi t
ă
ng
t
ố
c
ñộ
c
ắ
t lên kho
ả
ng 15
÷
20
m/phút thì nhi
ệ
t c
ắ
t và l
ự
c c
ắ
t
ñề
u t
ă
ng gây ra bi
ế

n d
ạ
ng d
ẻ
o m
ạ
nh, và trong
ñ
i
ề
u ki
ệ
n nh
ư
v
ậ
y r
ấ
t
d
ễ
hình thành phoi bám do
ñ
ó
ñộ
nh
ấ
p nhô t
ế
vi l

ớ
p b
ề
m
ặ
t t
ă
ng lên.
Khi c
ắ
t v
ớ
i t
ố
c
ñộ
c
ắ
t t
ừ
30m/phút tr
ở
lên thì khó hình thành phoi
bám, do
ñ
ó chi
ề
u cao nh
ấ
p nhô b

ề
m
ặ
t R
z
gi
ả
m. Khi c
ắ
t v
ớ
i v
ậ
n t
ố
c
c
ắ
t t
ừ
100m/phút tr
ở
lên, nhi
ệ
t c
ắ
t cao, kim lo
ạ
i d
ễ

bi
ế
n d
ạ
ng, l
ớ
p
kim lo
ạ
i n
ằ
m gi
ữ
a m
ặ
t tr
ướ
c c
ủ
a dao và phoi b
ị
nóng ch
ả
y làm gi
ả
m
ma sát, gi
ả
m l
ự

c c
ắ
t, khó hình thành phoi bám, do
ñ
ó chi
ề
u cao nh
ấ
p
nhô t
ế
vi l
ớ
p b
ề
m
ặ
t gi
ả
m,
ñộ
nh
ẵ
n b
ề
m
ặ
t t
ă
ng lên.

1.3.3.3. Ảnh hưởng của lượng chạy dao
Khi gia công v
ớ
i l
ượ
ng ch
ạ
y dao 0,02
÷
0,15mm/vòng thì b
ề
m
ặ
t
gia công có
ñộ
nh
ấ
p nhô t
ế
vi gi
ả
m. N
ế
u S < 0,02mm/vòng thì
ñộ

nh
ấ
p nhô t

ế
vi s
ẽ
t
ă
ng lên
(t
ứ
c là
ñộ
nh
ẵ
n bóng s
ẽ
gi
ả
m
xu
ố
ng) vì
ả
nh h
ưở
ng c
ủ
a
bi
ế
n d
ạ

ng d
ẻ
o l
ớ
n h
ơ
n
ả
nh
h
ưở
ng c
ủ
a các y
ế
u t
ố
hình
h
ọ
c. N
ế
u l
ượ
ng ch
ạ
y dao S >
0,15mm/vòng thì bi
ế
n d

ạ
ng
ñ
àn h
ồ
i s
ẽ

ả
nh h
ưở
ng
ñế
n s
ự



8

hình thành các nh
ấ
p nhô t
ế
vi
ñồ
ng th
ờ
i k
ế

t h
ợ
p v
ớ
i
ả
nh h
ưở
ng c
ủ
a
các y
ế
u t
ố
hình h
ọ
c làm t
ă
ng
ñộ
nhám b
ề
m
ặ
t.
Để

ñả
m b

ả
o
ñộ
nh
ẵ
n bóng b
ề
m
ặ
t và n
ă
ng su
ấ
t gia công,
ñố
i v
ớ
i
thép Cacbon ng
ườ
i ta th
ườ
ng ch
ọ
n giá tr
ị
c
ủ
a l
ượ

ng ch
ạ
y dao S trong
kho
ả
ng t
ừ
0,05
ñế
n 0,12mm/vòng.
1.3.3.4. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt
Ả
nh h
ưở
ng c
ủ
a chi
ề
u sâu c
ắ
t
ñế
n
ñộ
nhám b
ề
m
ặ
t là không
ñ

áng
k
ể
. Tuy nhiên n
ế
u chi
ề
u sâu c
ắ
t quá l
ớ
n s
ẽ
d
ẫ
n
ñế
n rung
ñộ
ng trong
quá trình c
ắ
t t
ă
ng, do
ñ
ó làm t
ă
ng
ñộ

nhám. Ng
ượ
c l
ạ
i, chi
ề
u sâu c
ắ
t
quá nh
ỏ
s
ẽ
làm cho dao b
ị
tr
ượ
t trên b
ề
m
ặ
t gia công. Th
ự
c nghi
ệ
m
cho th
ấ
y khi c
ắ

t v
ớ
i chi
ề
u sâu c
ắ
t t = 0,02
÷
0,03mm th
ườ
ng x
ả
y ra
hi
ệ
n t
ượ
ng tr
ượ
t dao. Khi
ñ
ó kim lo
ạ
i ch
ủ
y
ế
u b
ị
nén ch

ặ
t làm cho
chi
ề
u cao nh
ấ
p nhô t
ế
vi t
ă
ng lên và l
ớ
p b
ề
m
ặ
t b
ị
bi
ế
n c
ứ
ng, gây khó
kh
ă
n cho l
ầ
n gia công ti
ế
p theo.

1.3.3.5. Ảnh hưởng của vật liệu gia công
V
ậ
t li
ệ
u gia công (hay tính gia công c
ủ
a v
ậ
t li
ệ
u)
ả
nh h
ưở
ng
ñế
n
ñộ
nhám b
ề
m
ặ
t ch
ủ
y
ế
u là do kh
ả
n

ă
ng bi
ế
n d
ạ
ng d
ẻ
o. V
ậ
t li
ệ
u d
ẻ
o
và dai (thép ít cacbon) d
ễ
bi
ế
n d
ạ
ng d
ẻ
o s
ẽ
làm cho nhám b
ề
m
ặ
t l
ớ

n
h
ơ
n so v
ớ
i v
ậ
t li
ệ
u c
ứ
ng và giòn.
1.3.3.6. Ảnh hưởng của rung ñộng của hệ thống công nghệ
Quá trình rung
ñộ
ng trong h
ệ
th
ố
ng công ngh
ệ
t
ạ
o ra chuy
ể
n
ñộ
ng
t
ươ

ng
ñố
i có chu k
ỳ
gi
ữ
a d
ụ
ng c
ụ
c
ắ
t và chi ti
ế
t gia công d
ẫ
n
ñế
n làm
thay
ñổ
i
ñ
i
ề
u ki
ệ
n ma sát, gây nên
ñộ
sóng và nh

ấ
p nhô t
ế
vi trên b
ề

m
ặ
t gia công. Sai l
ệ
ch c
ủ
a các b
ộ
ph
ậ
n máy làm cho chuy
ể
n
ñộ
ng
c
ủ
a máy không
ổ
n
ñị
nh, h
ệ
th

ố
ng công ngh
ệ
s
ẽ
có dao
ñộ
ng c
ưỡ
ng
b
ứ
c.
Đ
i
ề
u này có ngh
ĩ
a là các b
ộ
ph
ậ
n máy làm vi
ệ
c s
ẽ
có rung
ñộ
ng v
ớ

i nh
ữ
ng t
ầ
n s
ố
khác nhau gây ra sóng d
ọ
c và sóng ngang
trên b
ề
m
ặ
t gia công v
ớ
i b
ướ
c sóng khác nhau.


9

Hình 1.7. Ảnh hưởng của cacbon
tới cơ tính của thép thường
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
200
400
600
800
1000

1200
0
200
200
300
HB
60
50
40
30
20
10
2400
2000
1600
1200
800
400
% C
σ
b
, MN/m

ψ,
δ
%

a
k,
KJ/m

2

ψ
σ
b

a
k

δ

HB

1.4. CÁC THÀNH PHẦN VẬT LIỆU CỦA CÁC LOẠI THÉP CACBON
1.4.1. Khái niệm và thành phần hóa học của thép Cacbon
Thép là h
ợ
p kim gi
ữ
a s
ắ
t và cacbon v
ớ
i l
ượ
ng cacbon nh
ỏ
h
ơ
n

2,14%. Do
ñ
i
ề
u ki
ệ
n n
ấ
u luy
ệ
n t
ừ
qu
ặ
ng s
ắ
t, nên ngoài hai nguyên
t
ố
chính là Fe và C, trong thép còn có các nguyên t
ố
khác,
ñ
ó là các
t
ạ
p ch
ấ
t th
ườ

ng có (Mn, Si, P, S), các t
ạ
p ch
ấ
t
ẩ
n (H, N, O ) và các
t
ạ
p ch
ấ
t ng
ẫ
u nhiên (Cr, Ni, Cu, Mo, Mn, Co, V, Ti ).
Thành ph
ầ
n hóa h
ọ
c c
ủ
a thép thông th
ườ
ng ngoài Fe ra
ñượ
c
gi
ớ
i h
ạ
n nh

ư
sau: C < 2,14%; Mn
≤
0,5% ÷ 0,8%; Si
≤
0,3% ÷
0,6%; P
≤
0,03 ÷ 0,06%; S
≤
0,03 ÷ 0,06% (theo tiêu chu
ẩ
n ISO: S,
P
≤
0,03%).
1.4.2. Ảnh hưởng của cacbon tới tổ chức, tính chất và công dụng
của thép
1.4.2.1. Tổ chức tế vi
1.4.2.2. Cơ tính
Khi thành ph
ầ
n cacbon t
ă
ng
lên,
ñộ
b
ề
n và

ñộ
c
ứ
ng t
ă
ng, còn
ñộ
d
ẻ
o và
ñộ
dai gi
ả
m.
V
ề
m
ặ
t
ñị
nh l
ượ
ng, có th
ể

th
ấ
y c
ứ
t

ă
ng 0,1%C,
ñộ
c
ứ
ng
HB s
ẽ
t
ă
ng thêm kho
ả
ng 20÷25
ñơ
n v
ị
, gi
ớ
i h
ạ
n b
ề
n (
σ
b
) t
ă
ng
thêm kho
ả

ng 60÷80Pa,
ñộ
giãn
dài (
δ
) gi
ả
m
ñ
i kho
ả
ng 2÷4%,
ñộ
th
ắ
t t
ỷ

ñố
i (
ψ
) gi
ả
m
ñ
i
kho
ả
ng 1÷5%,
ñộ

dai va
ñậ
p
(a
k
) gi
ả
m
ñ
i kho
ả
ng 200
kJ/m
2
,


10

1.4.2.3. Vai trò của cacbon. Công dụng của thép theo thành phần
cacbon
1.4.3. Phân loại thép Cacbon
1.4.3.1. Theo mức ñộ sạch tạp chất từ thấp ñến cao có các mức chất
lượng sau
1.4.3.2. Theo phương pháp khử ôxy
1.4.3.3. Theo công dụng
1.4.4. Ký hiệu Thép cacbon
1.4.4.1. Nhóm thép cacbon chất lượng thường
1.4.4.2. Nhóm thép kết cấu
1.4.4.3. Nhóm thép dụng cụ

1.4.4.4. Nhóm thép Cacbon có công dụng riêng
1.5. MÁY CNC VÀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC
(CAD/CAM/CNC)
1.5.1. Đặc trưng cơ bản của máy CNC
1.5.2. Cấu trúc cơ bản của máy CNC
1.5.3. Công nghệ gia công trên máy CNC (CAD/CAM-CNC)
1.5.3.1. Hệ trục tọa ñộ máy công cụ CNC
1.5.3.2. Các ñiểm gốc, ñiểm chuẩn trên máy công cụ CNC
1.5.3.3. Tổng quan về công nghệ CAD/CAM
1.5.3.4. Lập trình gia công theo công nghệ CAD/CAM - CNC
1.6. Kết luận chương
Trong ch
ươ
ng này, lu
ậ
n v
ă
n gi
ớ
i thi
ệ
u lý thuy
ế
t c
ơ
b
ả
n v
ề
ch

ế

ñộ

c
ắ
t, ch
ấ
t l
ượ
ng c
ủ
a chi ti
ế
t gia công và phân tích các
ả
nh h
ưở
ng c
ủ
a
các y
ế
u t
ố
nh
ư
: hình dáng hình h
ọ
c c

ủ
a dao, t
ố
c
ñộ
c
ắ
t, l
ượ
ng ch
ạ
y
dao, chi
ề
u sâu c
ắ
t, v
ậ
t li
ệ
u gia công c
ũ
ng nh
ư
rung
ñộ
ng c
ủ
a h
ệ

th
ố
ng
công ngh
ệ

ñế
n
ñộ
nhám b
ề
m
ặ
t và trình bày tóm t
ắ
t các ch
ỉ
tiêu
ñ
ánh giá ch
ấ
t l
ượ
ng b
ề
m
ặ
t R
a
, R

z
. Bên c
ạ
nh
ñ
ó là vi
ệ
c trình bày các


11

thành ph
ầ
n nguyên t
ố
hóa h
ọ
c c
ủ
a các lo
ạ
i thép Cacbon dùng cho
nghiên c
ứ
u,
ñặ
c bi
ệ
t là

ả
nh h
ưở
ng c
ủ
a thành ph
ầ
n cacbon
ñế
n tính
ch
ấ
t c
ơ
lý c
ủ
a thép. Gi
ớ
i thi
ệ
u máy CNC và công ngh
ệ
gia công trên
máy CNC (CAD/CAM-CNC).
Đồ
ng th
ờ
i c
ũ
ng gi

ớ
i thi
ệ
u và phân
tích ch
ế

ñộ
c
ắ
t trên máy v
ạ
n n
ă
ng và trên máy CNC.
2CHƯƠNG 2
CƠ SỞ VÀ QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM
2.1. CHỌN MẪU GIA CÔNG
2.1.1. Chọn máy và chế ñộ cắt khi gia công thô
2.1.1.1. Máy gia công
2.1.1.2. Chế ñộ cắt

Chế ñộ cắt
TT

Tên mẫu
n (vòng/phút)

S
z

(mm/vòng)

t (m)

1 Thép S40C (JIS G4051-1979) 1320 0,09 1,5
2 Thép S45C (JIS G4051-1979) 1320 0,09 1,03
3 Thép S55C (JIS G4051-1979) 1320 0,09 1
4 Thép SKD11 (JIS G4404-1983)

1320 0,09 0,5
2.1.2. Mẫu gia công










Hình 2.1. Phôi trước khi gia công
Bảng 2.1. Chế ñộ cắt khi gia công thô



12

2.2. CHỌN LOẠI VẬT LIỆU
V

ậ
t li
ệ
u nghiên c
ứ
u: Là các lo
ạ
i thép Cacbon S40C, S45C, S55C,
và SKD11 không qua x
ử
lý nhi
ệ
t.
2.3. THÀNH PHẦN CÁC BON CỦA MẪU, ĐỘ CỨNG CỦA MẪU
2.3.1. Cơ tính của mẫu


TT

Tên mẫu
Giới hạn

chảy
ch
σ

(N/mm
2
)

Giới hạn
bền
b
σ

(N/mm
2
)

Độ dã
n
dài
5
δ
(%)

Độ
cứng
(HBS)

Độ
cứng
HRC

1
Thép S40
C
(JIS G4051
-1979)

372.10 576.12 23.1 181.0


2
Thép S45C

(JIS G4051
-1979)

378.43 594.61 22.0 199.0


3
Thép S55C

(JIS G4051
-1979)

375.18 671.20 17.2 204.0


4
Thép SKD
11
(JIS G4404
-1983)

-

-

-

63.4


2.3.2. Thành phần hóa học của mẫu


Thành phần hóa học
TT

Tên mẫu
C
(%)

SI
(%)

Mn

(%)

P
(%)
S
(%)

Ni
(%)

Cr
(%)

Cu

(%)

1

Thép S40
C
(JIS G4051
-1979)
0.3914

0.1722

0.6218

0.0245

0.0301

0.0114

0.0127

0.1456
2

Thép S45C

(JIS G4051
-1979)
0.4506

0.1861

0.6451

0.0244

0.0314

0.0103

0.0134

0.1047
3

Thép S55C

(JI
S G4051-1979)

0.5537

0.2046

0.7510

0.0217

0.0315

0.0107

0.0119

0.1241
4

Thép SKD11

(JIS G4404
-1983)
1.5510

0.3450

0.4500

0.0142

0.0157

- 0.4133

-

Bảng 2.3. Thành phần hóa học của thép Cacbon
Bảng 2.2. Cơ tính của thép Cacbon dùng ñể nghiên cứu


13

2.4. MÁY CNC VÀ DAO DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM
2.4.1. Máy gia công

2.4.2. Kết cấu dao phay
Dao phay m
ặ
t
ñầ
u g
ắ
n mãnh h
ợ
p kim c
ứ
ng (hình 2.4) có các thông
s
ố
c
ơ
b
ả
n (tra theo Mitsubishi General Catalogue 2009 - 2010) nh

ư
sau:

Kích thước (mm)
Kiểu

Số thứ tự
Số
răng

D
1
L
1
D
9
L
7
D
8
W
1
L
8
Trọng
lượng
dụng cụ
(kg)
t
(mm)

BAP300


050A07R

7 50

40

22

20

11

10.4

6.3

0.4 9

Bảng 2.5. Các thông số cơ bản của dao
Hình 2.6. Kết cấu dao phay mặt ñầu dùng ñể nghiên cứu
Hình 2.4. Thông số cơ bản của dao
Hình 2.5. Thông số hình học mãnh cắt


14

2.5. YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA BỀ MẶT VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT
2.5.1. Yêu cầu kỹ thuật của bề mặt
2.5.2. Yêu cầu ñộ nhám bề mặt
2.6. CHỌN CHẾ ĐỘ CẮT VÀ CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ KHÁC
TRÊN MÁY CNC
2.6.1. Chế ñộ cắt trên máy vạn năng
2.6.1.1. Khái niệm chung
2.6.1.2. Các yếu tố của chế ñộ cắt
-
Chi
ề
u sâu c
ắ
t t (mm).

-
L
ượ
ng ch
ạ
y dao s (mm/vòng).
-
T
ố
c
ñộ
c
ắ
t v (m/ph).
2.6.1.3. Chế ñộ cắt khi phay trên máy vạn năng
Hi
ệ
n nay, tài li
ệ
u v
ề
ch
ế

ñộ
c
ắ
t c
ủ
a ph

ươ
ng pháp gia công phay
trên máy v
ạ
n n
ă
ng r
ấ
t phong phú và
ñ
a d
ạ
ng, các k
ỹ
s
ư
d
ễ
dàng khai
thác và s
ử
d
ụ
ng có hi
ệ
u qu
ả
kinh t
ế
. Thông th

ườ
ng trên các phi
ế
u
công ngh
ệ
hay trong các tài li
ệ
u thi
ế
t k
ế
các k
ỹ
s
ư

ñ
ã ch
ọ
n tr
ướ
c ch
ế

ñộ
c
ắ
t theo ph
ươ

ng pháp tra b
ả
ng hay tính theo các
ñ
i
ề
u ki
ệ
n c
ắ
t, v
ậ
t
li
ệ
u gia công, m
ứ
c
ñộ

ả
nh h
ưở
ng c
ủ
a các thông s
ố
v
ậ
n t

ố
c c
ắ
t, l
ự
c
c
ắ
t, momen xo
ắ
n, công su
ấ
t…
Trong ph
ạ
m vi nghiên c
ứ
u c
ủ
a
ñề
tài, tác gi
ả
ch
ỉ
trình bày lý thuy
ế
t c
ơ

b
ả
n v
ề
ch
ế

ñộ
c
ắ
t c
ủ
a ph
ươ
ng pháp gia công phay trên máy v
ạ
n n
ă
ng.
2.6.2. Chế ñộ cắt trên máy CNC
Vi
ệ
c s
ử
d
ụ
ng ch
ế

ñộ

c
ắ
t th
ườ
ng theo khuy
ế
n cáo c
ủ
a nhà cung
c
ấ
p máy, cung c
ấ
p d
ụ
ng c
ụ
m
ộ
t ph
ầ
n, còn ch
ủ
y
ế
u là theo kinh
nghi
ệ
m nh
ư

khi th
ự
c hi
ệ
n gia công trên máy v
ạ
n n
ă
ng.
2.6.3. Gia công cắt gọt khi phay
2.6.3.1. Khái niệm chung
2.6.3.2. Phân loại dao phay
2.6.3.3. Vật liệu chế tạo dao phay


15

2.6.3.4. Các thông số hình học của dao phay
2.6.3.5. Các yếu tố của lớp cắt
2.6.3.6. Lực cắt khi phay
2.6.3.7. Độ mòn và tuổi bền của dao phay
2.6.3.8. Ảnh hưởng của dung dịch bôi trơn - làm nguội ñến quá trình
cắt kim loại
2.6.4. Chọn chế ñộ cắt
Theo tài li
ệ
u ch
ỉ
d
ẫ

n thì kh
ả
n
ă
ng c
ắ
t g
ọ
t t
ố
t nh
ấ
t c
ủ
a dao v
ớ
i ch
ế

ñộ
c
ắ
t: v = 225m/phút, s
ph
= 200÷300 mm/phút; t = 0,5 mm.
2.6.5. Các yếu tố công nghệ khác
2.7. GIA CÔNG CÁC MẪU THỰC NGHIỆM TRÊN MÁY CNC
2.7.1. Chuẩn bị trước khi gia công
2.7.2. Chương trình gia công
2.8. KẾT LUẬN CHƯƠNG

N
ộ
i dung chính c
ủ
a ch
ươ
ng này là t
ậ
p trung vào công tác chu
ẩ
n b
ị

các trang thi
ế
t b
ị
dùng
ñể
gia công các m
ẫ
u v
ậ
t li
ệ
u, ch
ọ
n v
ậ
t li

ệ
u,
ch
ế

ñộ
c
ắ
t, dao c
ắ
t, máy CNC, dung d
ị
ch tr
ơ
n ngu
ộ
i, ch
ươ
ng trình gia
công CNC, c
ũ
ng nh
ư
các
ñ
i
ề
u ki
ệ
n công ngh

ệ
khác.
Đồ
ng th
ờ
i, ti
ế
n
hành quá trình
ñị
nh v
ị
phôi trên êtô th
ủ
y l
ự
c và k
ẹ
p ch
ặ
t, các thao tác
máy nh
ằ
m xác
ñị
nh
ñ
i
ể
m chu

ẩ
n
ñể
ti
ế
n hành gia công theo ch
ươ
ng
trình
ñ
ã xây d
ự
ng.

3CHƯƠNG 3
XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
3.1. DỤNG CỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ NHÁM BỀ MẶT
3.1.1. Dụng cụ ño và tính năng kỹ thuật
3.1.1.1. Mô tả dụng cụ ño
Máy
ñ
o
ñộ
nhám b
ề
m
ặ
t c
ủ
a Taylor Hobson - United Kingdom

dùng
ñể
ki
ể
m tra
ñộ
nhám c
ơ
b
ả
n c
ủ
a các thông s
ố
R
a
, R
z
.


16

3.1.1.2. Tính năng kỹ thuật
3.1.2. Phương pháp ño
- Đ
o
ñộ
nhám b
ề

m
ặ
t theo ph
ươ
ng pháp ti
ế
p xúc.

3.2. KẾT QUẢ ĐO ĐỘ NHÁM BỀ MẶT SAU KHI GIA CÔNG
Đ
o các giá tr
ị
R
a
và R
z
trên t
ừ
ng m
ẫ
u v
ậ
t li
ệ
u, m
ỗ
i m
ẫ
u ti
ế

n hành
ñ
o 3 l
ầ
n t
ạ
i 3 v
ị
trí khác nhau, sau
ñ
ó l
ấ
y giá tr
ị
trung bình c
ộ
ng c
ủ
a
ba l
ầ
n
ñ
o. Chúng ta nh
ậ
n
ñượ
c k
ế
t qu

ả
nh
ư
sau:



Chế ñộ cắt: V= 225 (m/ph); S
ph
= 200 (mm/ph); t = 1 (mm)
Thông số nhám R
a

(µm)
Thông số nhám R
z

(µm)
Mẫu
vật
liệu
thử
Mẫu
số
Lần
ño 1
Lần
ño 2
Lần
ño 3

Giá trị
trung bình
Lần
ño 1
Lần
ño 2
Lần
ño 3
Giá trị
trung bình
1 3.09 3.38 3.03 3.17 15.9 17.5 15.4 16.27
2 2.35 2.77 3.16 2.76 14.9 14.7 16.3 15.30 S40C
3 2.75 2.85 2.53 2.71
2.88
18.7 20.7 18.9 19.43

17.00


1 2.78 2.48 2.86 2.70 19.4 16.6 18.2 18.07
2 2.03 2.27 2.66 2.32 9.30 11.4 12.4 11.03 S45C
3 3.87 2.91 2.02 2.93
2.65
10.2 13.9 13.4 12.50

13.87


1 2.82 2.85 2.60 2.76 11.4 12.5 13.6 12.50
2 2.89 3.11 2.26 2.75 11.5 11.8 16.7 13.33

S55C
3 1.00 1.59 1.04 1.21
2.24
9.50 10.2 10.0 9.90

11.91


1 0.43 0.42 0.49 0.45 2.40 2.20 2.30 2.30
2 0.16 0.23 0.21 0.20 1.90 2.20 2.50 2.20
SKD11

3 0.52 0.45 0.63 0.53
0.39
2.10 1.90 1.80 1.93

2.14



Chế ñộ cắt: V= 225 (m/ph); S
ph
= 300 (mm/ph); t = 1 (mm)
Thông số nhám R
a

(µm)
Thông số nhám R
z

(µm)
Mẫu
vật liệu
thử
Mẫu
số
Lần
ño 1
Lần
ño 2
Lần
ño 3
Giá trị trung
bình
Lần
ño 1
Lần
ño 2
Lần
ño 3
Giá trị
trung bình
1 3.01 2.98 3.22 3.07 19.5 19.4 20.7 19.87

2 3.63 3.11 3.89 3.54 17.6 14.0 21.9 17.83

S40C
3 3.26 3.01 3.21 3.16

3.25

20.5 19.0 19.4 19.63


19.11


Bảng 3.3. Kết quả ño ñộ nhám trung bình với S=300(mm/ph)
Bảng 3.2. Kết quả ño ñộ nhám trung bình với S=200(mm/phút)


17

1 2.82 2.76 2.92 2.83 19.4 15.6 14.7 16.57

2 3.43 3.03 3.21 3.22 16.7 12.7 13.7 14.37

S45C
3 3.03 3.02 3.05 3.03

3.03
15.7 12.9 14.8 14.47


15.13


1 1.88 2.07 2.40 2.11 12.6 12.5 13.1 12.73

2 2.50 2.77 2.55 2.60 12.7 12.9 13.8 13.13

S55C
3 2.56 2.87 2.60 2.67

2.46

12.8 13.2 12.5 12.83


12.90


1 0.78 0.75 0.72 0.73 3.10 3.50 2.70 3.10
2 0.65 0.75 0.71 0.70 3.90 3.40 3.20 3.50
SKD11

3 0.74 0.68 0.64 0.69
0.71
2.80 3.20 3.70 3.23

3.28

3.3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM
3.3.1. Cơ sở lý thuyết về quy hoạch thực nghiệm
3.3.1.1. Khái niệm về quy hoạch thực nghiệm
Trong
ñ
a s
ố
tr

ườ
ng h
ợ
p, khi quan h
ệ
ph
ụ
thu
ộ
c gi
ữ
a các hi
ệ
n
t
ượ
ng ch
ư
a
ñượ
c bi
ế
t m
ộ
t cách
ñầ
y
ñủ
, vi
ệ

c
ñ
i tìm c
ự
c tr
ị
ph
ả
i ti
ế
n
hành th
ự
c nghi
ệ
m. T
ứ
c là chúng ta ph
ả
i làm hàng lo
ạ
t các thí
nghi
ệ
m và tìm ra thí nghi
ệ
m t
ố
t nh
ấ

t. Tuy nhiên, công vi
ệ
c tr
ở
nên
r
ấ
t khó kh
ă
n khi ng
ườ
i nghiên c
ứ
u ph
ả
i ti
ế
n hành th
ự
c nghi
ệ
m
nhi
ề
u y
ế
u t
ố
.
Để

gi
ả
m b
ớ
t s
ố
thí nghi
ệ
m khi kh
ả
o sát t
ươ
ng tác nhi
ề
u
y
ế
u t
ố
ta ph
ả
i ti
ế
n hành quy ho
ạ
ch th
ự
c nghi
ệ
m.

3.3.1.2. Thiết lập mô hình thí nghiệm
Trình t
ự
các b
ướ
c
ñể
xác l
ậ
p mô hình th
ố
ng kê th
ự
c nghi
ệ
m nh
ư
sau:
1) Xác
ñị
nh hàm toán h
ọ
c mô t
ả
m
ố
i quan h
ệ
gi
ữ

a các y
ế
u t
ố

ñầ
u
vào và
ñầ
u ra.
2) Xác
ñị
nh các thông s
ố
mô hình theo s
ố
li
ệ
u th
ự
c nghi
ệ
m.
3) Ki
ể
m tra s
ự
t
ươ
ng thích c

ủ
a mô hình.
3.3.2. Xác ñịnh tham số thực nghiệm bằng phương pháp bình phương
bé nhất
3.3.2.1. Xác ñịnh tham số của hàm tuyến tính một biến số
3.3.2.2. Tuyến tính hóa, hàm phi tuyến
3.3.2.3. Xác ñịnh tham số của hàm tuyến tính nhiều biến số


18

3.4. XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM
3.4.1. Xây dựng hàm thực nghiệm và tuyến tính hóa hàm thực nghiệm
3.4.1.1. Xây dựng quan hệ giữa ñộ nhám R
a
và phần trăm cacbon
T
ừ
k
ế
t qu
ả
th
ự
c nghi
ệ
m khi
ñ
o R
a

v
ớ
i S = 200 (mm/ph), ta có
b
ả
ng s
ố
li
ệ
u sau:

Ơ
x
i
y
i
X = lgx Y = lgy
0,3914 2,88
-
0,3979 0,4594
0,4506 2,65
-
0,3468 0,4232
0,5537 2,24
-
0,2596 0,3502
1,5510 0,39 0,1761
-
0,4089
Áp d

ụ
ng các công th
ứ
c khi tuy
ế
n tính hóa hàm phi tuy
ế
n, chúng ta
có k
ế
t qu
ả
: A = 0,7305; b = - 1,0959
a = 10
0,7305
= 5,376 suy ra y = 5,376x
-1,0959

(3.38)


Sau khi tuy
ế
n tính hóa ta thu
ñượ
c hàm tuy
ế
n tính nh
ư
sau:

Y = 0,7305 – 1,0959X (3.39)
3.4.1.2. Xây dựng quan hệ giữa ñộ nhám R
z
và phần trăm cacbon
T
ừ
k
ế
t qu
ả
th
ự
c nghi
ệ
m khi
ñ
o R
z
v
ớ
i S = 200 (mm/ph), ta có
b
ả
ng s
ố
li
ệ
u sau:

x

i
y
i
X = lgx Y = lgy
0,3914 19,11
-
0,3979 1,2812
0,4506 15,13
-
0,3468 1,1798
0,5537 12,90
-
0,2596 1,1106
1,5510 3,28 0,1761 0,5159
Áp d
ụ
ng các công th
ứ
c khi tuy
ế
n tính hóa hàm phi tuy
ế
n, chúng ta
có k
ế
t qu
ả
: A = 4,4035; b = - 1,6746
a = 10
4,4035

= 25322,116 suy ra y = 25322,116x
-1,6746

(3.40)
Sau khi tuy
ế
n tính hóa ta thu
ñượ
c hàm tuy
ế
n tính nh
ư
sau:
Y = 25322,116 – 1,6746X (3.41)


19

3.4.2. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa ñộ nhám bề mặt R
a
, R
z
với phần
trăm cacbon
3.4.2.1. Quan hệ giữa ñộ nhám bề mặt R
a
với phần trăm cacbon

3.4.2.2. Quan hệ giữa nhám bề mặt R
z
với phần trăm cacbon








Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa R
a

và phần trăm cacbon trước khi làm trơn ñường cong
µm

Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa R
z

và phần trăm cacbon trước khi làm trơn ñường cong.
µm

Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa R
a

và phần trăm cacbon sau khi làm trơn và tuyến tính hóa ñường cong.
µm


20










T
ừ

ñồ
th

ị
hình 3.5, hình 3.6, hình 3.7 và hình 3.8 ta th
ấ
y khi gia
công thép Cacbon v
ớ
i cùng m
ộ
t ch
ế

ñộ
c
ắ
t (các
ñ
i
ề
u ki
ệ
n khác là nh
ư
nhau):
-

Độ
nhám b
ề
m
ặ

t t
ă
ng khi l
ượ
ng ch
ạ
y dao t
ă
ng.
-

Độ
nhám b
ề
m
ặ
t gi
ả
m (
ñộ
bóng t
ă
ng) khi ph
ầ
n tr
ă
m cacbon
t
ă
ng (hay

ñộ
c
ứ
ng c
ủ
a v
ậ
t li
ệ
u t
ă
ng).
3.4.2.3. Quan hệ giữa nhám bề mặt R
a
với phần trăm cacbon và lượng
chạy dao S
a. Quy hoạch quay cấp II
1) Xây d
ự
ng và mô t
ả
toán h
ọ
c:
Mô t
ả
toán h
ọ
c c
ủ

a ph
ươ
ng án quay c
ấ
p II có d
ạ
ng nh
ư
sau:
Y = b
0
+ b
1
.X
1
+…+ b
k
.X
k
+ b
12
.X
1
.X
2
+ … + b
11
.X
1
2

+ b
kk
*X
k
2
(3.42)
2) Xác
ñị
nh các h
ệ
s
ố
trong ph
ươ
ng trình mô t
ả
toán h
ọ
c:
3) Ki
ể
m nghi
ệ
m s
ự
h
ồ
i quy c
ủ
a ph

ươ
ng trình th
ự
c nghi
ệ
m:
-
Tính ph
ươ
ng sai t
ươ
ng thích theo:
* *
2
du ts
tt
tt
S S
S
f
−
=
(3.50)
-
Tính chu
ẩ
n Fisher theo công th
ứ
c sau:
2

2
tt
tn
ts
S
F
S
=
(3.54)
Đế
n
ñ
ây, n
ế
u ph
ươ
ng trình th
ự
c nghi
ệ
m h
ồ
i quy thì ti
ế
n hành tr
ả

v
ề
bi

ế
n th
ự
c theo công th
ứ
c:
0
j j
j
j
x x
X
λ
−
=
(3.55)
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa R
z

và phần trăm cacbon sau khi làm trơn và tuyến tính hóa ñường cong.

µm



21

b. Kết quả thực nghiệm:
Các thí nghi
ệ

m
ñượ
c ti
ế
n hành theo ma tr
ậ
n th
ự
c nghi
ệ
m c
ủ
a quy
ho
ạ
ch quay c
ấ
p II v
ớ
i s
ố
bi
ế
n
ñầ
u vào là k=2.
G
ọ
i X
1

, X
2
là các bi
ế
n
ả
o
ñượ
c mã hóa t
ừ
các bi
ế
n th
ự
c S và %C
t
ươ
ng
ứ
ng. M
ứ
c, kho
ả
ng bi
ế
n thiên c
ủ
a các y
ế
u t

ố
nh
ư
b
ả
ng 3.7 sau:
Bảng 3.7. Các mức, khoảng biến thiên của các yếu tố

Các m
ứ
c c
ủ
a bi
ế
n
ả
o
Bi
ế
n
th
ự
c

M
ứ
c +
α

(+1.414)

M
ứ
c trên

(+1)
M
ứ
c c
ơ
s
ở
(0)
M
ứ
c d
ướ
i

(-1)
M
ứ
c -
α

(-1.414)
Kho
ả
ng
bi

ế
n
thiên
λ

S 301.414

300 250 200 198.582 50
%C

0.5618 1.55 1.0 0.45 0.40 0.55

Ph
ươ
ng trình h
ồ
i quy th
ự
c nghi
ệ
m có d
ạ
ng t
ổ
ng quát nh
ư
sau:
Y = b
0
+ b

1
.X
1
+ b
2
.X
2
+ b
12
.X
1
.X
2
+ b
11
.X
1
2
+ b
22
.X
2
2
(3.56)
K
ế
t qu
ả
th
ự

c nghi
ệ
m nh
ư
b
ả
ng 3.8.
Bảng 3.8. Kết quả thực nghiệm ño ñộ nhám

TT
V
(m/phút)
S
(mm/phút)
Ph
ầ
n tr
ă
m cacbon

(%C)
R
a

(
µ
m)
1 225 200 0.40 3.17
2 225 300 0.40 3.54
3 225 200 0.45 2.93

4 225 300 0.45 2.83
5 225 200 0.55 2.76
6 225 300 0.55 2.67
7 225 200 1.55 0.45
8 225 300 1.55 0.69
9 225 200 0.40 2.76
10 225 200 0.40 2.71
11 225 200 0.45 2.70
12 225 200 0.45 2.32
13 225 200 0.55 2.75


22

c. Xử lý kết quả thực nghiệm:
K
ế
t qu
ả
th
ự
c nghi
ệ
m
ñượ
c x
ử
lý v
ớ
i thu

ậ
t toán quy ho
ạ
ch
ñượ
c
vi
ế
t b
ằ
ng ph
ầ
n m
ề
m Matlap.
Ch
ọ
n
ñộ
tin c
ậ
y c
ủ
a th
ố
ng kê là 99%. T
ươ
ng
ứ
ng có chu

ẩ
n
Student t
b
=3.767 và chu
ẩ
n Fisher F
b
=15.5.
Tr
ả
v
ề
bi
ế
n th
ự
c, k
ế
t qu
ả

ñượ
c ph
ươ
ng trình h
ồ
i quy bi
ể
u di

ễ
n
m
ố
i quan h
ệ
gi
ữ
a l
ượ
ng ch
ạ
y dao S, ph
ầ
n tr
ă
m cacbon và
ñộ
nhám b
ề

m
ặ
t R
a
c
ủ
a chi ti
ế
t gia công sau khi logarit hóa nh

ư
sau:
lnR
a
= (44.591 - 9.752.lnS - 10.234.ln(%C) + 0.217.lnS.ln(%C) +
0.284.lnS
2
+ 0.936.ln(%C)
2
(3.57)
d. Biểu diễn mối quan hề giữa nhám bề mặt, lượng chạy dao và thành
phần cacbon

Hình 3.10. Đồ thị biễu diễn mối quan hệ giữa nhám bề mặt R
a
với lượng chạy dao và phần trăm cacbon.

Nham be mat R
a

Phan tram cacbon (%C)
Luong chay dao S (mm/ph)


23

3.5. ĐÁNH GIÁ SO SÁNH KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
T
ừ
các k
ế
t qu
ả

ñ
o s
ố
li
ệ
u thí nghi

ệ
m t
ạ
i Vi
ệ
n Công ngh
ệ
c
ơ
khí và
T
ự

ñộ
ng hóa Tr
ườ
ng
ñạ
i h
ọ
c Bách khoa
Đ
à N
ẵ
ng, chúng ta
ñ
ã v
ẽ

ñượ

c các
ñồ
th
ị
quan h
ệ
gi
ữ
a
ñộ
nhám b
ề
m
ặ
t R
a
, R
z
và ph
ầ
n tr
ă
m
cacbon (hay
ñộ
c
ứ
ng v
ậ
t li

ệ
u)
ứ
ng v
ớ
i l
ượ
ng ch
ạ
y dao S
ph
=
200mm/phút trên b
ố
n m
ẫ
u thép S40C, S45C, S55C và SKD11.
V
ớ
i s
ự
h
ỗ
tr
ợ
c
ủ
a ph
ầ
n m

ề
m MATLAB 7.7, chúng ta
ñ
ã làm
tr
ơ
n
ñườ
ng g
ấ
p khúc tuy
ế
n tính thành
ñườ
ng cong phi tuy
ế
n
ñể
có
th
ể
xác
ñị
nh
ñộ
nhám b
ề
m
ặ
t c

ủ
a các lo
ạ
i thép Cacbon. Qua các
nghiên c
ứ
u lý thuy
ế
t và b
ằ
ng các th
ự
c nghi
ệ
m v
ề
quy lu
ậ
t quan
h
ệ
gi
ữ
a
ñộ
nhám b
ề
m
ặ
t R

a
, R
z
và
ñộ
c
ứ
ng v
ậ
t li
ệ
u trên máy v
ạ
n
n
ă
ng, chúng ta th
ấ
y r
ằ
ng quy lu
ậ
t quan h
ệ
gi
ữ
a
ñộ
nhám b
ề

m
ặ
t
R
a
, R
z
và
ñộ
c
ứ
ng v
ậ
t li
ệ
u trên máy CNC c
ũ
ng hoàn toàn t
ươ
ng
t
ự
. D
ự
a vào các quy lu
ậ
t
ñ
ó, chúng ta c
ũ

ng xây d
ự
ng ph
ươ
ng
trình toán h
ọ
c bi
ể
u di
ễ
n quan h
ệ
gi
ữ
a
ñộ
nhám b
ề
m
ặ
t R
a
, R
z
và
ph
ầ
n tr
ă

m Cacbon
ứ
ng v
ớ
i l
ượ
ng ch
ạ
y dao S
ph
= 200mm/phút, S
ph

= 300mm/phút.
D
ự
a vào ph
ươ
ng trình y = 5,376x
-1,0959
, chúng ta có th
ể
tính toán
các giá tr
ị
b
ấ
t k
ỳ
t

ươ
ng
ứ
ng gi
ữ
a thành ph
ầ
n cacbon và giá tr
ị

ñộ

nhám R
a
c
ủ
a v
ậ
t li
ệ
u.
V
ề
m
ặ
t
ñị
nh l
ượ
ng, d

ự
a vào ph
ươ
ng trình y = 5,376x
-1,0959
chúng
ta có th
ể
th
ấ
y khi t
ă
ng 0,05%
ñơ
n v
ị
cacbon trong thép Cacbon thì
giá tr
ị
R
a
s
ẽ
gi
ả
m kho
ả
ng 23,734% .
3.6. NHỮNG ĐỀ XUẤT NHẰM CẢI THIỆN ĐỘ NHÁM BỀ
MẶT KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC

-
Trong các y
ế
u t
ố

ả
nh h
ưở
ng
ñế
n
ñộ
nhám b
ề
m
ặ
t c
ủ
a chi ti
ế
t gia
công thì ch
ế

ñộ
c
ắ
t (v, s, t) là y
ế

u t
ố
bao trùm h
ơ
n c
ả
, trong
ñ
ó l
ượ
ng
ch
ạ
y dao S có
ả
nh h
ưở
ng l
ớ
n nh
ấ
t. Do
ñ
ó, v
ớ
i k
ế
t qu
ả
nghiên c

ứ
u
ở

trên
ñể
c
ả
i thi
ệ
n
ñộ
nhám b
ề
m
ặ
t khi gia công trên máy CNC chúng


24

ta nên ch
ọ
n ch
ế

ñộ
c
ắ
t có l

ượ
ng ch
ạ
y dao theo tài li
ệ
u ch
ỉ
d
ẫ
n v
ề
kh
ả

n
ă
ng c
ắ
t g
ọ
t t
ố
t nh
ấ
t c
ủ
a dao.
-
Ch
ọ

n ch
ế

ñộ
c
ắ
t h
ợ
p lý sao cho không n
ằ
m trong vùng có xu
ấ
t
hi
ệ
n phoi bám (l
ẹ
o dao).
-
Nâng cao
ñộ
c
ứ
ng v
ữ
ng c
ủ
a h
ệ
th

ố
ng công ngh
ệ
(máy - dao -
ñồ

gá - chi ti
ế
t gia công).
-
Dùng dung d
ị
ch tr
ơ
n ngu
ộ
i
ñể
gi
ả
m b
ớ
t mòn dao.
-
S
ử
d
ụ
ng nh
ữ

ng lo
ạ
i v
ậ
t li
ệ
u có ph
ầ
n tr
ă
m cacbon cao.
3.7. KẾT LUẬN CHƯƠNG
V
ớ
i m
ụ
c
ñ
ích
ñặ
t ra c
ủ
a
ñề
tài là tìm quy lu
ậ
t quan h
ệ
gi
ữ

a
ñộ

nhám b
ề
m
ặ
t R
a
, R
z
v
ớ
i thành ph
ầ
n cacbon trong thép Cacbon khi gia
công trên máy phay CNC. V
ớ
i các k
ế
t qu
ả

ñạ
t
ñượ
c, chúng ta nh
ậ
n
th

ấ
y r
ằ
ng quy lu
ậ
t trên
ñ
úng v
ớ
i quy lu
ậ
t khi phay trên máy v
ạ
n
n
ă
ng.
Đồ
ng th
ờ
i lu
ậ
n v
ă
n
ñ
ã xây d
ự
ng
ñượ

c bi
ể
u th
ứ
c toán h
ọ
c bi
ể
u
di
ễ
n quan h
ệ
gi
ữ
a chúng,
ñ
i
ề
u này cho phép chúng ta suy ra m
ộ
t cách
ñị
nh tính các giá tr
ị

ñộ
nhám b
ề
m

ặ
t khác khi thành ph
ầ
n cacbon
trong thép thay
ñổ
i.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
1. KẾT LUẬN
1. Trình bày m
ộ
t cách t
ổ
ng quan v
ề
ch
ế

ñộ
c
ắ
t trên máy v
ạ
n n
ă
ng và
trên máy CNC, công ngh
ệ
gia công trên máy CNC. Phân tích
ñượ

c
ả
nh
h
ưở
ng c
ủ
a các y
ế
u t
ố
công ngh
ệ
, d
ụ
ng c
ụ
c
ắ
t và v
ậ
t li
ệ
u gia công
ñế
n
nhám b
ề
m
ặ

t. Phân tích
ñượ
c thành ph
ầ
n hóa h
ọ
c và c
ơ
tính c
ủ
a các m
ẫ
u
dùng trong thí nghi
ệ
m. Gia công các m
ẫ
u
ñả
m b
ả
o yêu c
ầ
u k
ỹ
thu
ậ
t.
2.
Đề

tài
ñ
ã
ứ
ng d
ụ
ng ph
ươ
ng pháp quy ho
ạ
ch th
ự
c nghi
ệ
m
ñể
xây
d
ự
ng hàm th
ự
c nghi
ệ
m và tuy
ế
n tính hóa hàm th
ự
c nghi
ệ
m. S

ử
d
ụ
ng
ph
ầ
n m
ề
m Matlab trong vi
ệ
c làm tr
ơ
n
ñườ
ng cong, tuy
ế
n tính hóa
ñườ
ng cong và v
ẽ

ñồ
th
ị
bi
ễ
u di
ễ
n các m
ố

i quan h
ệ
.
3.
Đ
ã xây d
ự
ng
ñượ
c các ph
ươ
ng trình toán h
ọ
c bi
ể
u di
ễ
n quan h
ệ



25

gi
ữ
a
ñộ
nhám b
ề

m
ặ
t, ph
ầ
n tr
ă
m cacbon và l
ượ
ng ch
ạ
y dao:
-
Ph
ươ
ng trình toán h
ọ
c bi
ể
u di
ễ
n quan h
ệ
gi
ữ
a nhám b
ề
m
ặ
t R
a

và ph
ầ
n tr
ă
m cacbon (
ứ
ng v
ớ
i l
ượ
ng ch
ạ
y dao S
ph
= 200mm/phút):
R
a
= 5,376C
-1,0959

-
Ph
ươ
ng trình toán h
ọ
c bi
ể
u di
ễ

n quan h
ệ
gi
ữ
a nhám b
ề
m
ặ
t R
z

và ph
ầ
n tr
ă
m cacbon (
ứ
ng v
ớ
i l
ượ
ng ch
ạ
y dao S
ph
= 200mm/phút):
R
z
= 25322,116C
-1,6746

-
Ph
ươ
ng trình toán h
ọ
c bi
ể
u di
ễ
n quan h
ệ
gi
ữ
a nhám b
ề
m
ặ
t R
a
,
ph
ầ
n tr
ă
m cacbon và l
ượ
ng ch
ạ
y dao:
lnR

a
= (44.591 - 9.752lnS - 10.234ln(%C) + 0.217lnS.ln(%C)
+ 0.284.lnS
2
+ 0.936ln(%C)
2

3. V
ề
m
ặ
t
ñị
nh l
ượ
ng, d
ự
a vào ph
ươ
ng trình:
R
a
= 5,376C
-1,0959
chúng ta th
ấ
y khi t
ă
ng 0,05%
ñơ

n v
ị
cacbon
trong thép Cacbon thì giá tr
ị
R
a
s
ẽ
gi
ả
m kho
ả
ng 23,73%.

4. K
ế
t qu
ả
nghiên c
ứ
u c
ủ
a
ñề
tài s
ẽ
góp ph
ầ
n làm c

ơ
s
ở
cho vi
ệ
c
tra c
ứ
u v
ề
các lo
ạ
i Thép cacbon khi gia công trên máy CNC.
5. K
ế
t qu
ả
nghiên c
ứ
u c
ủ
a
ñề
tài s
ẽ
góp ph
ầ
n làm c
ơ
s

ở
cho vi
ệ
c
tra c
ứ
u v
ề
các lo
ạ
i Thép cacbon khi gia công trên máy CNC.
2. HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI
1. K
ế
t qu
ả
nghiên c
ứ
u c
ủ
a
ñề
tài ch
ỉ
d
ừ
ng l
ạ
i
ở

m
ộ
t ch
ế

ñộ
công
ngh
ệ
, m
ộ
t lo
ạ
i v
ậ
t li
ệ
u làm dao và hình dáng hình h
ọ
c c
ủ
a nó, m
ộ
t s
ố

lo
ạ
i v
ậ

t li
ệ
u và kho
ả
ng
ñộ
c
ứ
ng nh
ấ
t
ñị
nh. Vì v
ậ
y c
ầ
n ti
ế
n hành thí
nghi
ệ
m m
ộ
t cách t
ổ
ng quan h
ơ
n
ñể
tìm ra các quy lu

ậ
t r
ộ
ng h
ơ
n trong
quan h
ệ
gi
ữ
a
ñộ
nhám b
ề
m
ặ
t R
a
, R
z
và ph
ầ
n tr
ă
m cacbon nói riêng và
v
ậ
t li
ệ
u khác nói chung.

2. N
ă
ng su
ấ
t gia công c
ũ
ng nh
ư
ch
ấ
t l
ượ
ng s
ả
n ph
ẩ
m sau gia công
ph
ụ
thu
ộ
c vào r
ấ
t nhi
ề
u y
ế
u t
ố
. Do

ñ
ó
ñề
tài c
ầ
n
ñượ
c ti
ế
p t
ụ
c phát
tri
ể
n
ñể
hoàn thi
ệ
n là nghiên c
ứ
u
ả
nh h
ưở
ng c
ủ
a m
ộ
t s
ố

y
ế
u t
ố
nh
ư
: l
ự
c
c
ắ
t, nhi
ệ
t c
ắ
t, h
ệ
s
ố
ma sát,
ñể
v
ấ
n
ñề

ñư
a ra
ñượ
c toàn di

ệ
n h
ơ
n.