đồ án tốt nghiệp nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dao tại đỉnh

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan toàn bộ luận văn này do chính bản thân tôi thực hiện dưới
sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Quốc Tuấn.
Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định.
Người thực hiện
Phạm Văn Hiển
Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ
thuật
1
Chuyên ngành: Công nghệ
CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

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 15
1. Tính cấp thiết của đề tài 16
2. Mục đích nghiên cứu 16
3. Đối tƣợng nghiên cứu 16
4. Phƣơng pháp nghiên cứu 16
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
5.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài 16
5.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
CHƢƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ DAO PHAY CẦU
17
1.1. Khả năng ứng dụng của dao phay cầu. 17

1.2. Nhám bề mặt khi gia công bằng dao phay cầu 18
1.3. Các dạng dao phay cầu 19
1.3.1. Dao phay cầu liền khối 19
1.3.1.1. Dao phay cầu liền khối không phủ 20
1.3.1.2. Dao phay cầu liền khối phủ 20
a. Dạng 1: Dao có lƣỡi cắt trên cả phần trụ và phần cầu. 20
b. Dạng 2: Dao chỉ có lƣỡi cắt trên phần cầu 25
1.3.2. Dao cầu ghép mảnh 26
1.4. Thông số hình học của dao phay cầu. 35
1.5. Đặc điểm quá trình cắt của dao phay cầu 35
1.5.1. Vận tốc cắt khi phay 35
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1.5.2. Điều kiện để tránh cắt ở đỉnh dao

37
1.5.3. Sự hình thành phoi và thông số hình học của phoi khi phay bằng dao
39
phay cầu
1.6. Kết luận chƣơng 1

41
CHƢƠNG 2: MÒN VÀ

TUỔI BỀN DỤNG CỤ CẮT

43
2.1. Mòn dụng cụ cắt

43

2.1.1. Khái niệm chung về mòn

43
2.1.2. Mòn dụng cụ

cắt:

44
2.1.2.1. Các dạng mòn của dụng cụ cắt

45
a. Mòn mặt sau

45
b.
Mòn mặt trƣớc


45
c. Mòn đồng thời mặt trƣớc và mặt sau

46
d.
Cùn lƣỡi cắt


46
2.1.2.2. Các cơ chế mòn của dụng cụ cắt

46

a. Mòn do cào xƣớc

47
b. Mòn do dính

48
c. Mòn do hạt mài

48
d. Mòn do khuếch tán

49
e. Mòn do ôxy

hoá

50
f. Mòn do nhiệt

50
2.1.3. Mòn của dụng cụ

phủ bay

hơi

50
2.1.4. Cách xác định mòn dụng cụ cắt

51

2.1.5. Ảnh hƣởng của mòn dụng cụ đến chất lƣợng bề mặt gia công

53
2.1.6. Mòn của dao phay cầu phủ

53
2.2. Tuổi bền dụng cụ cắt

54
2.2.1. Khái niệm chung về tuổi bền của dụng cụ cắt

54
2.2.2. Các nhân tố ảnh hƣởng đến tuổi bền của dụng cụ cắt

55
2.2.2.1. Ảnh hƣởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dụng cụ cắt

55
2.2.2.2. Vai trò của lớp phủ cứng trong việc tăng tuổi bền của dụng cụ


56
2.2.3. Phƣơng

pháp

xác

định

tuổi

bền

dụng

cụ

cắt


58
2.2.4. Tuổi

bền

của

dao

phay



cầu

phủ

60
2.3.

Kết

Luận

chƣơng

2


61
CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƢỞNG CỦA
CHẾ


ĐỘ CẮT ĐẾN TUỔI BỀN CỦA DAO PHAY CẦU

10 PHỦ TiAlN
KHI


GIA CÔNG THÉP HỢP KIM CR12MOV
3.1. Sơ

lƣợc

về

thép

hợp

kim


62
3.2. Cơ

sở

xác

định

tuổi

bền

của

dao

bằng

thực

nghiệm.

64
3.2.1. Lựa

chọn

chỉ

tiêu

xác

định

tuổi

bền

của

dao


64
3.2.2. Độ

nhám

bề

mặt

và

phƣơng

pháp

đánh

giá


65
3.2.2.1. Độ



nhám

bề

mặt


66
3.2.2.2. Phƣơng

pháp

đánh

giá

độ

nhám

bề

mặt


67
3.3. Thiết

kế



thí

nghiệm.


68
3.3.1. Các

giới

hạn

của

thí

nghiệm


68
3.3.2. Mô

hình

thí

nghiệm


69
3.3.3. Mô

hình

toán

học

69
3.3.4. Điều kiện thí nghiệm

70
3.3.4.1.Máy.

70
3.3.4.2.

Dao.


71
3.3.4.3. Phôi.

71
3.3.4.4. Dụng

cụ

đo

kiểm.


72
3.4. Thực nghiệm để xác định tuổi bền của dao phay cầu 10 phủ TiAlN khi
72
gia công thép hợp kim CR12MOV.
3.4.1. Nội dung:

72
3.4.2. Các thông số

đầu vào của thí nghiệm:

72
3.4.3. Thực nghiệm xác định tuổi bền:

73
3.4.3.1. Tính các hệ số của phƣơng trình hồi quy
75
3.4.3.2. Kiểm định các tham số a
j

76
3.4.3.3. Kiểm định sự phù hợp của mô hình

77
3.4.3.4. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa v, s và tuổi bền dao khi t = 0,5 mm

78
3.4.3.5. Một số hình ảnh chụp lƣỡi cắt của dao khi gia công.

78
3.5. Kết luận chƣơng 3

85
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

86
4.1. Kết luận

86
4.2. Một số kiến nghị.

86
Tài liệu tham khảo

88
DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU
TT Bảng số Nội dung
Trang Trích bảng thông số kích
thƣớc của dao phay
1 Bảng
1.1
2 Bảng
1.2
3 Bảng
1.3
4 Bảng
1.4
5 Bảng
1.5
6 Bảng
1.6
7 Bảng
1.7
8 Bảng
1.8

9 Bảng 1.9
cầu kiểu
1 ký
kiệu
BZD25
G hãng
Missubi
shi -
22

Nhật
Bản
Trích
bảng
thông
số kích
thƣớc
của dao
phay
cầu kiểu 1 ký
kiệu
GLB2000SF
hãng Sumitomo
23
- Nhật
Bản
Trích bảng thông số kích thƣớc của dao phay
24
cầu kiểu 1 ký kiệu VC-2XLB hãng Missubishi
Trích bảng thông số kích thƣớc của dao phay

cầu kiểu 1 ký kiệu GSBN 2 hãng Sumitomo -
25
Nhật Bản
Trích bảng thông số kích thƣớc của dao chỉ có
lƣỡi cắt trên phần cầu ký kiệu BNBP 2 R hãng
27
Sumitomo - Nhật Bản
Trích bảng thông số kích thƣớc thân dao ký
hiệu SRFHSMW, SRFHSLW ghép một mảnh
28
cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản
Trích bảng thông số kích thƣớc mảnh dao ký
hiệu SRFT vật liệu VP10MF, VP15TF dùng cho
29
dao một mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản
Trích bảng thông số kích thƣớc thân dao ký
hiệu WBMF 1000 ghép một mảnh cắt hãng
30
Sumitomo - Nhật Bản
Trích bảng thông số kích thƣớc mảnh dao ký
hiệu ZPGU vật liệu ACZ 120 dùng cho dao một
30
mảnh cắt hãng Sumitomo-Nhật Bản
10 Bảng 1.10 Trích bảng thông số kích thƣớc thân dao ký 31
11 Bảng
1.11
12 Bảng
1.12
13 Bảng
1.13

14 Bảng
1.14
15 Bảng
1.15
hiệu TRM4 ghép nhiều mảnh cắt
hãng
Mitssubishi - Nhật Bản
Trích bảng thông số kích thƣớc mảnh dao
ký

hiệu UPE45, UPE50, UPM40, UPM50,
UPM50P0, UPM40P1, UPM50P1 vật liệu 32
VP15TF, GP20M, AP20M dùng cho dao
nhiều

mảnh cắt hãng Mitssubishi -Nhật Bản
Trích bảng thông số kích thƣớc thân dao ký
hiệu BES ghép nhiều mảnh cắt hãng Sumitomo 33
- Nhật Bản
Trích bảng thông số kích thƣớc mảnh dao ký
hiệu BEST dùng cho dao nhiều mảnh cắt hãng
33
Sumitomo -Nhật Bản
Trích bảng thông số kích thƣớc thân dao ký
hiệu SRM ghép nhiều mảnh cắt hãng
35
Mitssubishi - Nhật Bản
Trích bảng thông số kích thƣớc mảnh dao
ký

hiệu SRG40C, SRG50C, SRG50E,
SRG50E,
APMT1604PDER-M2, APMT1604PDER-H2 35
dùng cho dao nhiều mảnh cắt hãng Mitssubishi -
Nhật Bản
16
Bảng 3.1
Các giá trị Ra, Rz và chiều dài chuẩn l ứng với
67
các cấp độ nhám bề mặt
17 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật cơ bản của máy
71
Thành phần các nguyên tố hoá học thép
18 Bảng
3.3
19 Bảng
3.4
72
CR12MOV
Giá trị tính toán giá trị thông số chế độ cắt v,s
74
cho thực nghiệm
20 Bảng 3.5 Bảng quy hoạch và kết quả thực nghiệm xác 74
21 Bảng
3.6
định tuổi bền của dao
Bảng kết quả đo độ nhám theo thời gian và chế
75
độ cắt
22 Bảng 3.7

Bảng kết quả tính toán giá trị (y
i
-
y
ˆ
i
)
2
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ - ẢNH CHỤP
TT Hình Nội dung Trang
1 Hình 1.1 Phay mặt cong phức tạp bằng dao phay cầu 19
Sự hình thành bề mặt khi gia công bằng dao phay
2 Hình 1.2
3 Hình 1.3. (a)
4 Hình 1.3.
(b)
5 Hình 1.4. (a)
6 Hình 1.4.
(b)
7 Hình 1.5
8 Hình 1.6. (a)
9 Hình 1.6.
(b)
20
cầu
Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao phay cầu
kiểu 1 ký kiệu BZD25G hãng Missubishi - Nhật 22
Bản
Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao phay cầu
kiểu 1 ký kiệu BLG2000SF hãng Sumitomo - 23

Nhật Bản
Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao phay cầu
24
kiểu 2 ký kiệu VC-2XLB hãng Missubishi - Nhật
Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao phay cầu
kiểu 2 ký kiệu GSBN 2 hãng Sumitomo - Nhật 25
Bản
Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao chỉ có
lƣỡi lƣỡi cắt trên phần cầu ký hiệu BNBP 2 R của
26
hãng SUMITOMO - Nhật Bản
Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký
hiệu SRFHSMW, SRFHSLW và mảnh ghép ký
28
hiệu SRFT vật liệu VP10MF, VP15TF của dao
một mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản

Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao
ký
hiệu WBMF 1000 và mảnh ghép ký hiệu ZPGU
29
vật liệu ACZ 120 của dao một mảnh cắt
hãng Sumitomo- Nhật Bản
10 Hình 1.6. (c)
Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký
hiệu TRM4 và mảnh ghép ký hiệu UPE45,UPE50,
3
11 Hình 1.6.
(d)
12 Hình 1.6. (e)

13 Hình 1.6. (f)
UPM40, UPM50, UPM50P0, UPM40P1,

UPM50P1 vật liệu VP15TF, GP20M,
AP20M
của dao ghép nhiều mảnh
cắt

hãng Mitssubishi - Nhật
Bản
Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao ký
hiệu BES và mảnh ghép ký hiệu BEST của dao 2 32
mảnh cắt hãng Sumitomo - Nhật Bản
Hình dạng của thân dao ký hiệu SRMdùng để
33
ghép nhiều mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản
Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của thân dao
ký

hiệu SRM và mảnh ghép ký hiệu SRG40C,
SRG50C, SRG50E, SRG50E, APMT1604PDER-M2, 34
APMT1604PDER-H2 của dao nhiều mảnh cắt hãng
Mitssubishi - Nhật Bản
15 Hình 1.7 Thông số hình học cơ bản của dao phay cầu36
16 Hình 1.8 Thông số tính vận tốc cắt của dao phay cầu37
17
Hình 1.9. a
Phƣơng thức chuyển dao khi phay bằng dao phay
39
cầu chuyển dao từ dƣới lên.

18
Hình 1.9. b
Phƣơng thức chuyển dao khi phay bằng dao phay
39
cầu chuyển dao từ trên xuống.
19
Hình 1.10. a
Hình chiếu bằng của phoi khi dao tiến lên với một
39
số giá trị θ
y
(0
o
, 15
o
, 30
o
, 45
o
, 60
o
, 75
o
)
20
Hình 1.10. b
Hình chiếu bằng của phoi khi dao tiến xuống với
40
một số giá trị θ
y

(0
o
, 15
o
, 30
o
, 45
o
, 60
o
, 75
o
)
21 Hình 1.11 Cơ chế tạo phoi41
22 Hình
1.12
Thông số hình học của phoi khi phay bằng dao
41
phay cầu
23
Hình 1.13
Tiết diện của phoi phụ thuộc vào góc
42
24 Hình 1.14 Hình ảnh của phoi khi không có biến dạng42
25 Hình 2.1 Mòn mặt sau46
26 Hình 2.2 Mòn mặt trƣớc
46
27 Hình 2.3 Mòn đồng thời mặt trƣớc và mặt sau
47
28 Hình 2.4 Cùn lƣỡi cắt

47
Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn khi cắt
29 Hình
2.5
30 Hình
2.6
31 Hình
2.7
48
liên tục
Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn khi cắt
48
gián đoạn
Sơ đồ thể hiện 3 giai đoạn mòn mặt trƣớc của dụng
52
cụ thép gió phủ TiN
Quan hệ giữa một số dạng mòn của dụng cụ hợp
32 Hình
2.8
kim cứng với thể
tích
V .t
0,6
, trong đó V tính bằng
53
m/ph; t
1
tính bằng mm/vg
33 Hình 2.9
34 Hìn

h
2.1
0
Các thông số đặc trƣng cho mòn mặt trƣớc và mặt
54
sau – ISO3685
Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến mòn mặt trƣớc và

mặt sau của dao thép gió S 12-1-4-5 dùng tiện thép
AISI C1050, với t = 2mm. Thông số hình học của
57
dụng cụ: =8
0
, =10
0
, =4
0
, =90
0
, = 60
0
, r=1mm,
thời gian cắt T =30 phút [4].
35 Hìn
h
2.1
1
Hình 2.12
36
(a)

c 1
Quan hệ V.T-V và
V.T.a khi cắt thép
40Cr bằng
dao T15K6 với
58
h
s
= 0,6 mm.(1) s = 0,037 mm/v: (2) s = 0,3 mm/v
(3) s = 0,1 mm/v; (4) s = 0,5 mm/v.
Quan hệ tuổi bền của dao thép gió phủ PVD theo
vận tốc cắt dao tiện dùng để phay thép cácbon tôi 59
cải thiện.
37 Hình 2.12
(b)
Quan hệ tuổi bền của dao thép gió phủ PVD theo
vận tốc cắt dao phay mặt đầu dùng để phay thép 59
cácbon tôi cải thiện.
38 Hình 2.13 Quan hệ giữa thời gian, tốc độ và độ mòn của dao 60
39 Hình 2.14 Quan hệ giữa tốc độ cắt V và tuổi bền T của dao 60
40 Hình 2.15 Quan hệ giữa V và T (đồ thị lôgarit) 61
Đồ thị thể hiện quan hệ giữa lƣợng mòn và thời
41 Hình 3.1
65
gian
42 Hình 3.2 Độ nhám bề mặt 66
Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa vận tốc cắt v,

lƣợng chạy dao s với tuổi bền của dao phay cầu
43 Hình 3.3

10 phủ TiAlN khi gia công thép hợp kim
79
CR12MOV qua tôi đạt độ cứng 40 – 45 HRC
khi

chiều sâu cắt không đổi t = 0,5 mm.
44 Hình 3.4 Hình ảnh đỉnh dao khi chƣa gia công 79
Hình ảnh đỉnh dao sau 3 phút khi gia công với
45 Hình 3.5.
a
46 Hình 3.5.b
47 Hình 3.6.a
47 Hình 3.6.b
48 Hình 3.6.b
49 Hình 3.7.a
50 Hình 3.7.b
80
v = 50 (m/phút), s = 0,1(mm/ răng)
Hình ảnh đỉnh dao sau 6,0 phút khi gia công với
80
v = 50 (m/phút), s = 0,1(mm/ răng)
Hình ảnh đỉnh dao sau 3,5 phút khi gia công với v
81
= 110 (m/phút), s = 0,1(mm/ răng)
Hình ảnh đỉnh dao sau 4,5 phút khi gia công với v
81
= 110 (m/phút), s = 0,1(mm/ răng)
Hình ảnh đỉnh dao sau 4,5 phút khi gia công với v
82
= 110 (m/phút), s = 0,1(mm/ răng)

Hình ảnh đỉnh dao sau 4,0 phút khi gia công với v
82
= 50 (m/phút), s = 0,3(mm/ răng)
Hình ảnh đỉnh dao sau 5,0 phút khi gia công với
83
v = 50 (m/phút), s = 0,3(mm/ răng)
51 Hình 3.8.a
52 Hình
3.8.b
53 Hình 3.9.a
54 Hình
3.9.b
Hình ảnh đỉnh dao sau 3,0 phút khi gia công với
83
v = 110 (m/phút), s = 0,3(mm/ răng)
Hình ảnh đỉnh dao sau 4,1 phút khi gia công với
83
v = 110 (m/phút), s = 0,3(mm/ răng)
Hình ảnh đỉnh dao sau 6,1 phút khi gia công với
84
v = 80 (m/phút), s = 0,2(mm/ răng)
Hình ảnh đỉnh dao sau 6,0phút khi gia công với
79
v = 80 (m/phút), s = 0,2(mm/ răng)
55 Hình 3.10 Hình ảnh phôi sau khi gia công
1. Tính cấp thiết của đề tài
PHẦN MỞ ĐẦU
Với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật nói chung và đặc
biệt là công nghệ vật liệu nói riêng. Đã góp phần vào việc nghiên cứu và chế tạo
nhiều chủng loại dụng cụ cắt với vật vùng cắt có nhiều tính năng ưu việt. Một trong

những ứng dụng mang tính phổ biến trong lĩnh vực gia công cắt gọt đó là vật liệu
dụng cụ được phun, phủ để làm tăng khả năng cắt gọt của chúng. 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.
Có thể nói rằng sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ khuôn, mẫu 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 một trong những loại vật liệu điển hình.
Ngoài ra vật liệu này còn được dùng để chế tạo nhiều dạng chi tiết khác nhau phục
vụ trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội.
Thực tế việc gia công thép hợp kim CR12MOV 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. 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.
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. Trong đó có thể nhận thấy rằng đỉnh dao là nơi
có điều kiện cắt gọt khốc liệt nhất, cơ chế cắt gọt phức tạp nhất, mòn dao diễn ra
nhanh nhất. Nhưng trong nhiều trường hợp không thể tránh được hiện tượng đỉnh
dao tham ra cắt.
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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

CR12MOV đó là: Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dao tại

đỉnh dao.
2. Mục đích nghiên cứu
Đánh giá ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dao phay cầu Ø10 phủ

TiAlN khi gia công thép hợp kim CR12MOV. Trên cơ sở đó có thể sử dụng dụng
cụ cắt một cách hợp lý.
3. Đối tượng nghiên cứu
Xác định mối quan hệ giữa chế độ cắt và góc nghiêng của phôi với tuổi bền của
dụng cụ cắt khi cắt ở đỉnh dao.
Vật liệu gia công là thép hợp kim CR12MOV.
Dao phay đầu cầu Ø10 phủ TiAlN hãng MITSUBISHI - Nhật Bản
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
Về mặt khoa học, đề tài phù hợp với xu thế phát triển khoa học và công nghệ
trong nước cũng như khu vực và thế giới.
Xây dựng được quan hệ giữa các thông số của chế độ cắt với tuổi bền của dao
phay cầu phủ TiAlN khi cắt ở đỉnh dao để gia công thép hợp kim CR12MOV qua
tôi đạt độ cứng 40 – 45 HRCdưới 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 lựu chọn bộ
thông số v, s với t = 0,5 khi gia công thép hợp kim CR12MOV qua tôi đạt độ cứng
40 – 45 HRC bằng dao phay cầu phủ TiAlN trong những yêu cầu 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

CHƢƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ DAO PHAY CẦU
1.1. Khả năng ứng dụng của dao phay cầu.
Trong ngành chế tạo máy và ngành công nghiệp khuôn mẫu nhiều chi tiết có

bề mặt cong phức tạp được sử dụng, 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 điện hoá, gia công bằng siêu
âm, gia công bằng tia lửa điện [11]. Những phương pháp gia công này tồn tại một
số nhược điểm đó là: Giá thành đầu tư cao, năng suất gia công thấp dẫn đến giá
thành của chi tiết gia công cao.
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật nói chung và
lĩnh vực máy cắt kim loại nói riêng. Sự xuất hiện và khả năng ứng dụng của 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 vùng cắt có khả năng cắt cao hơn, chất lượng và hiệu
quả gia công cao hơn đã góp phần tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành cơ khí.
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 1.1. 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.
Dao phay cầu
Bề mặt chưa gia
công
Đường chạy
dao trước
Đỉnh
nhấ
p
nhô
Chiều sâu cắt
Lượng dịch dao
ngang
Bề mặt mong
muốn
Phôi
Hình 1.1. Phay mặt cong phức tạp bằng dao phay cầu
1.2. Nhám bề mặt khi gia công bằng dao phay cầu
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 h
th
và do
kết cấu của đầu dao.
Bằng phương pháp phân tích hình học 2 đường chuyển dao liên tiếp với lượng
dịch chuyển là a
e

khi gia công mặt phẳng có thể biết được giá trị của h
th
như hình
1.2.
D
ae
D
e
/2
Hình 1.2. Sự hình thành bề mặt khi gia công bằng dao phay cầu
Trong
đó:
h
th
= R
-
4R
2
2
a
2
e
(1 - 1)
h
th
là chiều cao nhấp nhô bề mặt
a
e
là lượng dịch dao ngang
R là bán kính của dao

Có thể nhận thấy rằng R
>
4R
2
2
a
2
e
vì thế giá trị của h
th
> 0
Nếu như xét cho trường hợp gia công mặt cong phức tạp bất kỳ thì công thức
(1-1) vẫn đúng khi xét tại từng tiết diện vuông góc với hướng tiến của dao.
Vì vậy có thể khẳng định rằng khi gia công bằng dao phay cầu muốn giảm giá
trị h
th
thì có thể áp dụng một hoặc đồng thời hai giải pháp:
 Sử dụng dao có bán kính lớn nhất trong điều kiện có thể
 Giảm lượng dịch chuyển dao ngang a
e
1.3. Các dạng dao phay cầu
1.3.1. Dao phay cầu liền khối
Khi đường kính dao nhỏ (D
dao
< 10 mm) thì hầu hết dao cầu được chế tạo liền
khối. Để thuận lợi cho việc chế tạo và hạ giá thành của dao, với dạng dao này thì
kết

cấu đầu dao về cơ bản là giống nhau còn phần thân dao được chế tạo với kết
cấu

phù hợp với mục đích sử dụng.
a
p
h
th
1.3.1.1. Dao phay cầu liền khối không phủ
Thực tế dao phay cầu liền khối không phủ được các hãng sản xuất chế tạo bằng
những chủng loại vật liệu làm dao phổ biến như thép gió thường, thép gió chịu
nhiệt, hợp him cứng….để gia công những chi tiết được làm từ những loại vật liệu có
độ cứng thấp như đồng, thép chưa tôi, nhôm hợp kim… hoặc được làm từ vật liệu
phi kim loại như nhựa cứng, gỗ…
1.3.1.2. Dao phay cầu liền khối phủ
Có thể nhận thấy rằng dao phay cầu liền khối không phủ vẫn còn có những hạn
chế như chỉ gia công được những vật liệu có độ cứng thấp, tuổi bền của dao ngắn,
năng suất gia công thấp,… Nhưng khi những dụng cụ này được phủ CBN, TiAlN,
TiN thì chúng có nhiều ưu điểm hơn so với dao phay cầu liền khối không phủ
thông thường đó là:
 Tuổi thọ cao hơn.
 Cải tiến được độ bền.
 Cải tiến được cơ chế thoát phoi.
 Ngăn chặn vỡ dao.
 Làm chậm quá trình mòn dao.
 Tăng tính chịu nhiệt.
 Tăng độ chính xác và độ bóng của chi tiết gia công.
a. Dạng 1: Dao có lƣỡi cắt trên cả phần trụ và phần cầu.
Đặc điểm của dạng dao này là cả phần lưỡi cắt cầu và trụ đều có thể tham gia
cắt đồng thời. Nhưng tuỳ theo mục đích sử dụng mà phần thân dao được chế tạo
theo một trong hai kiểu sau:
 Kiểu 1: Dao có đường kính danh nghĩa phần cắt và phần chuôi bằng nhau

như hình 1.3. a, b
Đây là dạng dao có ưu điểm trong gia công mặt cong lồi và hốc sâu vì kết cấu
dao không ảnh hưởng đến việc tiến sâu của dao. Nhưng độ cứng vững của dao sẽ
kém nếu gá dao quá dài, đặc biệt với những dao có đường kính gia công nhỏ.
Hình 1.3. a. Hình dạng - kích thước chế tạo của dao phay cầu kiểu 1 ký kiệu

BZD25G hãng Missubishi - Nhật Bản [6].
Bảng 1.1. Trích bảng thông số kích thước của dao phay cầu kiểu 1 ký kiệu

BZD25G hãng Missubishi (hình 1.3. a) [7].
Số hiệu dao R D
1
ap L
1
D
4
Số me
cắt N
BSD2004SG 0.2 0.4 0.8 40 3 2
2005SG 0.25 0.5 1.0 40 3 2
2006SG 0.3 0.6 1.2 40 3 2
2008SG 0.4 0.8 1.6 40 3 2
2010SG 0.5 1.0 2.5 45 4 2
2015SG 0.75 1.5 4.0 45 4 2
2020SG 1.0 2.0 6.0 60 6 2
2025SG 1.25 2.5 6.0 60 6 2
2030SG 1.5 3.0 8.0 60 6 2
2040SG 2.0 4.0 8.0 60 6 2
2050SG 2.5 5.0 12 60 6 2
2060SG 3.0 5.0 12 80 6 2

2070SG 3.5 7.0 14 90 8 2
2080SG 4.0 8.0 14 90 8 2
2090SG 4.5 9.0 18 100 10 2
2100SG 5.0 10 18 100 10 2
2110SG 5.5 11 22 110 12 2
(Chỉ ápdụng cho dao đƣờng kính 5mm)
Hình 1.3. b. Hình dạng - kích thước chế tạo của dao phay cầu kiểu 1 ký kiệu

BLG2000SF hãng Sumitomo - Nhật Bản [6].
Bảng 1.2. Trích bảng thông số kích thước của dao phay cầu kiểu 1 ký kiệu

GLB2000SF hãng Sumitomo - Nhật Bản (hình 1.3.b) [6].
Số hiệu dao R D ap L
1
R
GLB2010SF 0.5 1.0 2 50 4
GLB2015SF 0.75 1.5 3 50 4
GLB2020SF 1.0 2.0 4 60 6
GLB2025SF 1.25 2.5 5 60 6
GLB2030SF 1.5 3.0 6 60 6
GLB2040SF 2.0 4.0 8 70 6
GLB2050SF 2.5 5.0 10 80 6
GLB2060SF 3.0 6.0 - 80 6
GLB2080SF 4.0 8.0 - 90 8
GLB2100SF 5.0 10.0 - 100 10
GLB2120SF 6.0 12.0 - 110 12
 Kiểu 2: Dao có đường kính danh nghĩa phần cắt nhỏ hơn phần chuôi như
hình 1.4. a, b
Đây là kiểu dao có ưu điểm trong gia công rãnh hẹp và sâu. Nếu gia công hốc
thì sẽ bị hạn chế độ sâu theo kích thước chiều dài phần trụ có lưỡi cắt của dao.

Nhưng đối với dao có đường kính gia công nhỏ thì kết cấu của dao sẽ giúp tăng độ
cứng vững khi gia công.