ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi phay cứng vật liệu skd61

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 0-

ðẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ðẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP




LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY



ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ðỘ CẮT
ðẾN ðỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY CỨNG
VẬT LIỆU SKD61





PHAN THỊ HƯƠNG






THÁI NGUYÊN – 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 1-

ðẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ðẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP



LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT


ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ðỘ CẮT
ðẾN ðỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY CỨNG
VẬT LIỆU SKD61


Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
Mã số: 60.52.04
Học Viên: PHAN THỊ HƯƠNG
Người HD Khoa học : TS. NGUYỄN VĂN DỰ


NGƯỜI HD KHOA HỌC HỌC VIÊN THỰC HIỆN



TS. Nguyễn Văn Dự Phan Thị Hương

BAN GIÁM HIỆU KHOA SAU ðẠI HỌC


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 2-


LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam đoan các kết quả được trình bày trong luận văn này là hoàn toàn
do bản thân thực hiện. Những kết quả này, theo hiểu biết của cá nhân tôi, chưa từng
được công bố trên tài liệu khoa học nào, ngoài những thông tin tham khảo được
trích dẫn.


Thái nguyên, tháng 08 năm 2010
Phan Thị Hương

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 3-


LỜI CÁM ƠN


Để có được kết quả của đề tài trong trình bày trong luận văn này, trước hết
tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến sỹ Nguyễn Văn Dự, giáo viên hướng
dẫn khoa học của tôi, người đã tận tình chỉ bảo, động viên và giúp đỡ cho tôi rất
nhiều trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin trân trọng cám ơn Ban giám hiệu trường Cao Đẳng công nghiệp Việt
Đức đã tạo điều kiện để tôi được tham gia và hoàn thành khóa học này. Cám ơn Ban
giám đốc và các cán bộ nhân viên công ty TNHH Vạn Xuân đã giúp đỡ tôi trong
việc chuẩn bị mẫu thí nghiệm.
Xin được cám ơn tập thể giáo viên khoa Cơ khí Cắt gọt, trường Cao đẳng
công nghiệp Việt Đức đã giúp đỡ tôi trong việc gia công các mẫu thí nghiệm. Tôi
cũng xin cám ơn anh Vũ Xuân Thoàn và tập thể cán bộ nhân viên phòng quản lý
chất lượng công ty TNHH NN MTV DIEZEN Sông công đã tạo điều kiện giúp tôi
đo kiểm các mẫu sau mỗi bước thí nghiệm.

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng cám ơn các thầy cô giáo, các bạn bè, đồng
nghiệp trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đã cùng thảo luận và hỗ
trợ tôi trong suốt thời gian học tập.









Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 4-


TÓM TẮT

Luận văn này trình bày một nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của chế
độ cắt đến năng suất gia công và độ nhám bề mặt khi phay cứng vật liệu SKD61.

Đề tài tập trung đánh giá và giải quyết một vấn đề thực tế sản xuất đang đặt
ra tại nhiều sơ sở sản xuất khuôn mẫu. Tuy phay cứng đang được sử dụng rộng rãi
để gia công khuôn mẫu, nhưng thường đòi hỏi thêm nguyên công đánh bóng bề mặt
khá tốn kém mới đạt yêu cầu. Sau khi phay và đánh bóng khuôn mẫu SKD61 có độ
cứng 45 ÷ 48HRC, độ nhám Ra thường đạt được trong khoảng 0,63 đến 0,36
micromet (khảo sát tại Công ty DISOCO và công ty TNHH Vạn Xuân, Sông công).
Kết quả của nghiên cứu của tác giả đã cho thấy có thể gia công cho độ nhám Ra

thấp hơn 0,2 đến 0,3 micromet nhưng vẫn đạt năng suất cắt cao hơn so với thực tế ở
cơ sở sản xuất. Khi chọn chế độ cắt phù hợp, phay cứng thậm chí có thể đạt độ
nhám Ra cỡ 0,11 µm. Điều này cho phép việc ứng dụng phương pháp phay cứng
thay cho mài và đánh bóng trong sản xuất khuôn mẫu trở nên khả quan hơn.

Nghiên cứu được thực hiện bằng thực nghiệm. Thiết kế thí nghiệm toàn phần
trên cơ sở ứng dụng phần mềm Minitab đã được triển khai để xây dựng các mô hình
quan hệ giữa độ nhám bề mặt và năng suất cắt với các biến gia công bao gồm tốc độ
cắt và lượng chạy dao. Hai biến này, qua phân tích thí nghiệm cho thấy, có ảnh
hưởng mạnh nhất đến nhám bề mặt khi phay cứng. Các thí nghiệm leo dốc được
thiết kế và triển khai nhằm khảo sát quan hệ vào-ra trong một dải chế độ cắt thông
dụng. Phương pháp bề mặt chỉ tiêu (RSM) được ứng dụng để xây dựng mô hình xác
định chế độ cắt tối ưu trong một phạm vi giá trị độ nhám nhất định. Mức độ phù
hợp của mô hình dự đoán được phân tích bằng phương pháp phương sai (ANOVA).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 5-

Các thí nghiệm được thực hiện trên máy CNC cho phép gia công với tốc độ
cắt cao và độ cứng vững tốt, sử dụng dao phay ngón bốn lưỡi phủ PVD – TiAlN
trong điều kiện tưới tràn. Kết quả cho thấy, quá trình gia công ổn định, cho thấy khả
năng triển khai ứng dụng trên các hệ thống gia công tương tự. Phương pháp thực
nghiệm tối ưu hoá đa mục tiêu đã xác định được dải chế độ cắt đồng thời thoả mãn
cả hai yêu cầu về nhám bề mặt và thời gian gia công. Cách tiếp cận này có thể áp
dụng cho các dạng gia công tương tự.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 6-


MỤC LỤC

Nội dung Trang

Lời cam đoan …………………………………………………………… 1

Lời cảm ơn ………………………………………………………………

2
Tóm tắt …………………………………………………………………… 3
Mục lục ……………………………………………………………………

5
Danh mục các hình vẽ ………… ……………………………………… 8
Danh mục các bảng biểu ……………………………………… 10
Các ký hiệu viết tắt ……………………………………………………… 11

Chương I: GIỚI THIỆU ……………………………………………… 12
1.1. Tính cấp thiết của đề tài……………………… ……….………… 12
1.2. Mục tiêu và nội dung chính của đề tài ………………………….….

14
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu ………… ………………………………

14
1.2.2. Nội dung nghiên cứu …………………………………………. 14
1.3. Phương pháp nghiên cứu …………………………………………. 15
1.3.1. Nghiên cứu thực nghiệm …………………………………… 15
1.3.2. Thiết kế thí nghiệm và xử lý kết quả ………………………….

16
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ………………………………… 17
1.4.1. Đối tượng nghiên cứu …………………………………………

17
1.4.2. Phạm vi nghiên cứu ………………………………………… 18

1.5. Các kết quả chính đã đạt được …………………………………… 18
1.6. Bố cục luận văn ………………………………………………… 19


Chương II: TỔNG QUAN ……………………………………………… 20
2.1. Lý thuyết tổng quan về vật liệu khuôn mẫu SKD61 …………… 20
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 7-

2.2. Vai trò của vật liệu SKD61 trong ngành công nghiệp sản xuất
khuôn mẫu ……………………………………………………….
21
2.3. Phay cứng vật liệu SKD61 và những lưu ý về chế độ cắt ……… 22
2.4. Các nghiên cứu gần đây về gia công cứng và nhám bề mặt khi
phay cứng ………………………………………………………….

23
2.5. Mô hình quy hoạch thực nghiệm …………………………………. 25
2.5.1. Chọn các thông số đầu vào ………………………………… 27
2.5.2. Chọn chỉ tiêu đánh giá .……………………………………… 28
2.5.3. Qui hoạch trực giao toàn phần dạng 2
k
…………………… 28
2.5.4. Quy hoạch thí nghiệm trực giao bậc hai CCD (Quy hoạch Box
- Wilson) ……………………………………………………

30
2.5.5. Bài toán tối ưu không có điều kiện ràng buộc. ………………

32
2.6. Kết luận chương …………………………………………………
32


Chương III: THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM ……………………………….
33
3.1. Vật liệu, máy, dao …………. ……………………………………

33
3.1.1. Vật liệu thí nghiệm ……………………………………………
33
3.1.2. Máy gia công CNC ……………………………………………

35
3.1.3. Dụng cụ cắt ……………………………………………………

37
3.2. Thiết bị đo ………………………………………………………
37
3.3. Thiết kế thí nghiệm …………….………………………………….

39
3.3.1. Thiết kế thí nghiệm sơ bộ (2
k
) ……………………… ……….
39
3.3.2. Thiết kế thí nghiệm “leo dốc”. …… …………………………
47

3.3.3. Thiết kế thí nghiệm RSM dạng CCD … …………………….
48
3.4. Mẫu thí nghiệm và cách thu thập, nhập dữ liệu để xử lý. …… ….
53
3.4.1. Mẫu thí nghiệm ………………………………………………
53
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 8-

3.4.2. Cách đo và lưu kết quả ……………………………………….
54
3.5. Kết luận chương. ……………….………………………………….
54


Chương IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN …………………………
56
4.1. Mô tả mô hình quan hệ toán học …………………………………
56
4.2. Thí nghiệm sơ bộ. ……….…………………………………………

58
4.2.1. Bảng thí nghiệm ……………… ……………………………
58
4.2.2. Phân tích hồi quy kết quả thí nghiệm sơ bộ …………………
58
4.3. Thiết kế thí nghiệm xuống dốc. ……………………… ………
60

4.4. Thiết kế thí nghiệm CCD ………………………………………….
64
4.3.1. Bảng ma trận thí nghiệm CCD ……………………………….
64
4.3.2. Phân tích hồi quy kết quả thí nghiệm CCD …………… ……

65
4.5.Tối ưu hoá hàm đa mục tiêu ………………………………………
71
4.6. Thảo luận kết quả, so sánh với thực tế …………………………….
76
4.7. Kết luận chương ……………….…………………………………
77


Chương V. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ…………………………
78
5.1. Các quả chính đã đạt được ……………… ……………………
78
5.2. Những khuyến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo …………………
78
Tài liệu tham khảo ……………………………………………………

80

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 9-


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình Nội dung Trang

Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm ……………………………. 26
Hình 2.2 So sánh thiết kế CCD và thiết kế Box-Behnken……………

32
Hình 3.1 Máy phay CNC C-Tek KM80/D100………………………. 35
Hình 3.2 Thông số của dao phay SPSED4A………………………… 37
Hình 3.3 Máy phân tích quang phổ ARL 4360……………………… 38
Hình 3.4 Máy đo độ cứng Akashi AR 20 và máy đo độ nhám SJ201P

38
Hình 3.5 Cửa sổ tạo một thí nghiệm mới trong Minitab…………… 41
Hình 3.6 Cửa sổ menu và sub menu của Minitab .…………………

41
Hình 3.7 Hộp thoại chính lựa chọn các cức năng cần thiết của thí
nghiệm khảo sát sơ bộ……………………………………

41
Hình 3.8 Hộp thoại lựa chọn số thí nghiệm cần thiết ……………… 42
Hình 3.9 Hộp thoại lựa chọn loại thí nghiệm và số lần lặp lại của

mỗi thí nghiệm ……………………………………………

43
Hình 3.10 Hộp thoại lựa chọn ngẫu nhiên hoá thí nghiệm …………… 44
Hình 3.11 Gia công trên máy CNC ………………………………… 47
Hình 3.12 Hộp thoại chính thiết kế thí nghiệm CCD ………………… 49
Hình 3.13 Hộp thoại lựa chọn khối sơ đồ khối thí nghiệm CCD …… 50
Hình 3.14 Mô hình thiết kế thí nghiệm CCD ………………………… 51
Hình 3.15 Hộp thoại lựa chọn kiểu nhập biến thí nghiệm …………….

51
Hình 3.16 Hộp thoại chính tạo thiết kế bề mặt phản hồi …………… 51
Hình 3.17 Ngẫu nhiên hoá thí nghiệm CCD ………………………. 52
Hình 3.18 Mẫu thí nghiệm …………………………………………….

53
Hình 3.19 Đo độ nhám bề mặt bằng máy đo SJ 201 P……………… 54
Hình 4.1 Phân tích hồi quy bậc 1 và ANOVA ……………………… 59
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 10-

Hình 4.2 Biểu đồ Pareto các thông số thí nghiệm ………………… 60
Hình 4.3 Biểu đồ Contuor khảo sát ảnh hưởng của n và S đến độ
nhám bề mặt ……………………………………………….

60
Hình 4.4 Đồ thị của bước xuống dốc ………………………………

63
Hình 4.5 Phân tích hồi quy bậc 2 và ANOVA ……………………… 65
Hình 4.6 Đồ thị Contuor bậc 2 ……………………………………… 66
Hình 4.7 Bề mặt chỉ tiêu của mô hình CCD bậc 2 ………………… 66
Hình 4.8 Loại bỏ các tương tác ít ảnh hưởng trong thí nghiệm CCD 67
Hình 4.9 Phân tích hồi quy và ANOVA đã loại bỏ tương tác n*S ít
ảnh hưởng …………………………………………………

68
Hình 4.10 Phân tích hồi quy và ANOVA đã loại bỏ tương tác n*S và
n*n ít ảnh hưởng…………………………………………

69
Hình 4.11 Phân tích hồi quy và ANOVA đã loại bỏ tương tác n*S,
n*n, S*S ít ảnh hưởng ………….…………………………

69
Hình 4.12 Bề mặt phản hồi của mô hình CCD đã loại bỏ tương tác ít
ảnh hưởng ………………………………………………….

70
Hình 4.13 Hộp thoại chính xác định các thông số đầu vào thoả mãn
hàm đa chỉ tiêu ……….…………………………………….


71
Hình 4.14 Đồ thị Contour thoả mãn đồng thời hai chỉ tiêu ………… 72
Hình 4.15 Tối ưu hoá đồng thời thoả mãn hai chỉ tiêu về nhám bề mặt
và năng suất cắt …………………………………………….

72
Hình 4.16 Một số ví dụ về lựa chọn thông số đầu vào thoả mãn đồng
thời 2 chỉ tiêu đầu ra……………………………………….

73
Hình 4.17 Phân tích tối ưu hoá hàm đa chỉ tiêu. . ……………………

74
Hình 4.18 Tối ưu hoá độ nhám bề mặt và năng suất cắt …………… 74
Hình 4.19 Chọn chế độ cắt phù hợp 2 chỉ tiêu bằng cách Click và kéo
chuột. ………………………………………………………

74
Hình 4.20 Đánh bóng sau khi phay tại cơ sở sản xuất ……………… 77

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 11-


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng Nội dung Trang

Bảng 2.1 Thành phần các nguyên tố hoá học của thép SKD 61 theo
tiêu chuẩn JIS – G4404 - Nhật bản ………………………

20

Bảng 2.2 Điều kiện quy hoạch thực nghiệm hai yếu tố (2
2
) ………… 29
Bảng 2.3 Điều kiện quy hoạch thực nghiệm ba yếu tố (2
3
) …………. 30
Bảng 2.4 Giá trị α và điểm tâm cho thiết kế CCD thông thường …….

31
Bảng 3.1 Thành phần các nguyên tố hoá học của mẫu thí nghiệm 35
Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của máy phay C-tek KM 80 D/100D… 36
Bảng 3.3 So sánh điều kiện thực hiện thí nghiệm ……………………

36
Bảng 3.4 Các thông số thí nghiệm ………………………………… 40
Bảng 3.5 Xác lập biến thí nghiệm …………………………………… 44
Bảng 3.6 Thông số thí nghiệm khảo sát sơ bộ ………………………. 45
Bảng 3.7 Ma trận thí nghiệm khảo sát sơ bộ .………………………

46
Bảng 3.8 Thông số thí nghiệm CCD ………………………………… 49
Bảng 3.9 Ma trận thí nghiệm CCD ………………………………… . 52
Bảng 4.1 Kết quả của thí nghiệm khảo sát sơ bộ ……………………. 58
Bảng 4.2 Kết quả của thí nghiệm xuống dốc ……………………… 62
Bảng 4.3 Kết quả của thí nghiệm CCD ………………………………

64
Bảng 4.4 Thông số cắt thực tế tại Công ty TNHH Vạn Xuân ………. 76
Bảng 4.5 Kết quả của một số thông số cắt thí nghiệm ………………. 76

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 12-


CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

RSM Response Surface Methodology - Lý thuyết tối ưu hóa bề
mặt chỉ tiêu.
CCD Central Composite Design – Thí nghiệm toàn phần.
ANOVA Analysis of Variance - Phân tích phương sai.
P-value Probability value - Giá trị xác suất xác định ý nghĩa của hệ
số ước lượng.
α-level

Mức ý nghĩa anpha.
Pareto Chart Biểu đồ Pareto

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 13-


Chương 1
GIỚI THIỆU

Nội dung của chương này giới thiệu các cơ sơ lý luận chung và tóm tắt các
kết quả đã đạt được của đề tài mà tác giả nghiên cứu. Khái quát chung về tính cấp
thiết của đề tài được trình bày trong phần 1.1. Phần 1.2 nói lên mục tiêu và nội dung
chính của đề tài. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, ứng dụng phần mềm cho
thiết kế và kiểm chứng thực nghiệm được giới thiệu trong phần 1.3. Tiếp theo phần
1.4 sẽ trình bày về phạm vi nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu của đề tài. Trong
phần 1.5 tác giả giới thiệu về những kết quả chính đã đạt được. Cấu trúc của luận
văn được mô tả trong phần cuối của chương, phần 1.6.

1.1. Tính cấp thiết của ñề tài:
Gia công cắt gọt sau nhiệt luyện đang thu hút được sự quan tâm của nhiều

nhà nghiên cứu [1, 2, 3
].
Đặc biệt, trong chế tạo khuôn mẫu với những loại vật liệu
có độ cứng và độ bền cao thì việc gia công tinh sau nhiệt luyện chiếm ưu thế nhất
định, nó có thể thay thể cho mài và có những ưu điểm vượt trội [1 - 6], chẳng hạn
như:
 Giảm thời gian chu kỳ gia công một sản phẩm.
 Giảm chi phí đầu tư thiết bị.
 Tăng độ chính xác gia công.
 Nâng cao độ bóng bề mặt và năng suất gia công.
 Cho phép thực hiện nhiều bước gia công trong cùng một lần gá.
 Gia công được các bề mặt 3D phức tạp
Gia công tinh lần cuối bằng phương pháp mài có nhược điểm là bề mặt chịu
ảnh hưởng rất lớn của nhiệt sinh ra trong quá trình cắt. Do đó ảnh hưởng đến chất
lượng bề mặt gia công. Trái lại, gia công tinh sau nhiệt luyện bằng phay cứng có
khả năng tạo ra lớp bề mặt có ứng suất dư nén. Ứng suất dư này có tác dụng tăng độ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 14-

bền mỏi của chi tiết gia công. Vì vậy, việc áp dụng gia công cứng bề mặt khuôn
mẫu thay cho mài đang trở nên khá phổ biến.
Gia công cứng (Hard machining) là quá trình gia công các chi tiết có độ cứng
từ 40-70 HRC [1]. Nhám bề mặt và độ chính xác kích thước là các vấn đề quan
trọng mà các quá trình này cần quan tâm [1-7]. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu
này [1-6] chủ yếu đánh giá các tham số khi gia công cao tốc (tốc độ quay trục chính
từ 10.000 đến 100.000 v/ph [1]). Dải tốc độ trục chính trung bình (vài ngàn
vòng/phút), giá trị mà hầu hết các máy gia công ở Việt Nam đang vận hành, lại
chưa có nghiên cứu nào đề cập đến. Với vật liệu làm khuôn SKD 61, có nghiên cứu

quan tâm đến nhám bề mặt và tuổi bền dao khi khoan cứng [1] mà chưa đánh giá
quá trình phay. Mô hình hóa các tham số tối ưu cũng đã đã được phát triển [2,7]
nhưng hoặc là cho vật liệu khác [2], hoặc cho quá trình phay mềm [7]. Trong khi
đó, tại nhiều cơ sở sản xuất, quá trình phay cứng SKD 61 đang được vận hành chủ
yếu theo kinh nghiệm công nhân chứ chưa có nghiên cứu khoa học nào để chỉ ra
cách thức gia công để đạt được cấp độ nhám theo yêu cầu.
Trong ngành công nghiệp sản xuất khuôn mẫu, chất lượng bề mặt là một chỉ
tiêu đặc biệt quan trọng trong đánh giá, nghiệm thu sản phẩm. Để đạt được chất
lượng bề mặt theo yêu cầu, sau gia công cứng thường có công đoạn mài, đánh bóng.
Việc làm này tốn khá nhiều thời gian và công sức. Nâng cao chất lượng bề mặt sau
gia công cứng có thể dẫn đến giảm thời gian, thậm chí loại bỏ được công đoạn này.
Việc xác định chế độ cắt khi phay cứng vật liệu SKD61 phụ thuộc vào độ
cứng vững của hệ thống công nghệ, công suất của máy, phạm vi làm việc của dụng
cụ cắt và độ bóng yêu cầu của chi tiết gia công. Để nghiên cứu và xác định được
chế độ cắt hợp lý phải thực hiện bằng phương pháp thực nghiệm bao gồm một loạt
các thí nghiệm được lặp lại nhiều lần trong những điều kiện không đổi để có khả
năng ghi nhận kết quả. Điều kiện thí nghiệm được xác định bằng những yếu tố
(hoặc những biến số) không phụ thuộc. Trong đề tài nghiên cứu của luận văn, tác
giả đề cập đến các yếu tố nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ cắt, lượng chạy dao ảnh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 15-

hưởng tới đối tượng nghiên cứu là thời gian cắt và độ nhám bề mặt sau khi gia
công. Với kết quả của các thí nghiệm cho phép ta xây dựng được hàm y = f(x).
Nghiên cứu trong luận văn này được thực hiện nhằm đánh giá “ảnh hưởng
của chế ñộ cắt ñến ñộ nhám bề mặt sau khi phay cứng vật liệu SKD61”. Qua đó,
xác định chế độ cắt tối ưu cho chỉ tiêu nhám bề mặt và thời gian gia công. Kết quả
nghiên cứu giải quyết được vấn đề thực tế đang đặt ra là nâng cao chất lượng bề mặt

trong gia công tinh khuôn mẫu sau nhiệt luyện.

1.2. Mục tiêu và nội dung chính của ñề tài:
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu:
Trong đề tài này, mục tiêu chủ yếu là nghiên cứu về ảnh hưởng của chế độ
cắt đến độ nhám bề mặt khi phay cứng vật liệu SKD 61. Các mục tiêu cụ thể gồm:
1. Xác định được các thông số chế độ cắt có ảnh hưởng và mức độ ảnh
hưởng của chúng đến độ nhám bề mặt sau gia công bằng phay cứng.
2. Xây dựng được mô hình nghiên cứu thực nghiệm cho bài toán tối ưu hóa
chế độ cắt khi phay cứng.
3. Thiết lập được chương trình quy hoạch thực nghiệm để giải bài toán tối
ưu hóa. Tìm được miền cực trị tối ưu của hàm mục tiêu về độ nhám bề
mặt gia công.
4. Kiểm định để kiểm nghiệm kết quả đối với hàm mục tiêu đã đề ra.

1.2.2. Nội dung nghiên cứu:
 Thí nghiệm sơ bộ để xác định các thông số chế độ cắt có ảnh hưởng lớn
đến độ nhám bề mặt sau khi phay cứng SKD61.
 Thiết kế thí nghiệm theo theo phương pháp bề mặt chỉ tiêu (Response
Surface Methodology) nhằm tìm cực trị cho hàm mục tiêu là độ nhám bề
mặt sau gia công [9].
 Thu thập các dữ liệu thí nghiệm về chế độ gia công vật liệu SKD61 và
khảo sát thực tế để tìm ra khoảng thực nghiệm đạt mục tiêu của đề tài.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 16-

 Lập chương trình quy hoạch thực nghiệm, tối ưu hoá hàm mục tiêu, tìm
các điểm cực trị và miền tối ưu hoá.

 Kiểm nghiệm kết quả.

1.3. Phương pháp nghiên cứu:
1.3.1. Nghiên cứu thực nghiệm:
*- Mẫu thí nghiệm:
Để thực hiện cho việc nghiên cứu mà không làm mất tính tổng quát của kết
quả, quá trình thực hiện được tiến hành trên mẫu có dạng hình hộp chữ nhật, vật
liệu SKD61, tôi cứng 45 ÷ 48HRC.

*- Máy gia công.
Quá trình thực nghiệm được tiến hành trên máy phay CNC Ctek
KM80/100D tại trường Cao đẳng công nghiệp Việt Đức - Thái nguyên. Máy thuộc
Model KM - 80D do Đài loan sản xuất năm 2005. Thông số kỹ thuật của máy được
trình bày cụ thể trong chương 3, phần 3.1.2.

*- Máy phân tích thành phần hoá học của vật liệu:
Trong quá trình chuẩn bị phôi, dùng máy ARL 4360 để phân tích các thành
phần hoá học của vật liệu nhằm khẳng định chính xác mác vật liệu gia công.

*- Máy ño ñộ cứng:
Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài, sử dụng máy Akashi AR - 20
để đo độ cứng HRC của vật liệu gia công. Máy Akashi AR - 20 có thể đo độ cứng
từ 0 ÷ 100 HRC, hoặc 0 ÷ 100 HB

*- Máy ño ñộ nhám bề mặt: Dùng máy SJ – 201 của hãng Mitutoyo có độ
phân giải 0.03µm/300µm, 0.08µm/75µm, 0.04µm/9.4µm để đo sự thay đổi của độ
nhám bề mặt sau khi gia công.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM

HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 17-

*- Dụng cụ kiểm tra kích thước:
- Thước cặp 1/50 L200 Mitutoyo, độ phân giải 0,02mm.
- Pan me 0 - 25 Mitutoyo, độ phân giải 0,01mm.

*- Dụng cụ cắt:
Sử dụng dao phay SPSED4A của hãng Okazaki - Nhật bản sản xuất. Các
thông số kỹ thuật của dao được giới thiệu cụ thể trong phần 3.1.3 của chương 3.

1.3.2. Thiết kế thí nghiệm và xử lý kết quả.
Các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tốc độ cắt và lượng chạy dao đến
năng suất cắt và độ nhám bề mặt được thiết kế qua 3 giai đoạn như sau:
 Giai ñoạn 1. Thiết kế thí nghiệm sơ bộ (Screening Design) là để khảo sát
mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào. Trong thiết kế thí nghiệm sơ bộ
mỗi yếu tố đầu vào có 2 mức giá trị được mã hoá +1 (mức trên) và -1 (mức
dưới).
 Giai ñoạn 2. Thiết kế thí nghiệm leo dốc khảo sát ảnh hưởng của các thông
số đầu vào. Trong phạm vi khảo sát, xác định quan hệ bậc nhất của của các
yếu tố ảnh hưởng đến hàm mục tiêu.
 Giai ñoạn 3. Thiết kế thí nghiệm RSM (Response Surface Metrodology)
dạng CCD (Central Composite Design) xác định quan hệ bậc cao của các yếu
tố ảnh hưởng đến hàm mục tiêu [9].
Ở mỗi giai đoạn, sau khi lập được kế hoạch thực nghiệm thích hợp và xác
định được miền quy hoạch cùng các mức biến đổi của các yếu tố ảnh hưởng, tiến
hành thực nghiệm đế lấy số liệu.
Số lượng thí nghiệm ở mỗi giai đoan được xác định tuân theo các nguyên
tắc: lặp lại và ngẫu nhiên hoá của lý thuyết thiết kế thí nghiệm.
Cho đến nay, trên thế giới có nhiều phần mềm thương mại phục vụ cho thiết

kế và xử lý số liệu thí nghiệm [10 - 13]. Ở Việt nam, phần mềm Matlab® thường
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 18-

được sử dụng để xử lý số liệu thí nghiệm. Điều này đòi hỏi nhà nghiên cứu phải biết
kỹ thuật lập trình để xử lý các mã lệnh cần thiết.
MiniTab là một công cụ thiết kế thí nghiệm và phân tích dữ liệu hữu hiệu và
phổ biến trên thế giới [14]. Giao diện của MiniTab cho phép hoặc gõ các câu lệnh
trong cửa sổ thao tác (Session Window) hoặc thực thi chương trình bằng cách chọn
lệnh từ thanh Menu lệnh và điền đầy đủ yêu cầu vào các hộp thoại. Chính vì vậy, nó
không đòi hỏi người dùng phải có kiến thức sâu về máy tính và kỹ thuật lập trình.
Trong luận văn này, tác giả ứng dụng tính năng phân tích và sử lý dữ liệu của
phần mềm Minitab để xác định ảnh hưởng của chế độ cắt đến năng suất và độ nhám
bề mặt khi phay cứng vật liệu SKD61. Từ đó tìm ra được một chế độ cắt phù hợp
với thiết bị, dụng cụ cắt và yêu cầu thực tế đảm bảo các hàm mục tiêu theo yêu cầu
cụ thể.
Tuy nhiên, trước khi tiến hành thí nghiệm cần phải đưa ra được các yếu tố
đầu vào ảnh hưởng đến hàm mục tiêu đề ra. Trong đề tài của luận văn này, các yếu
tố được tác giả đưa vào để nghiên cứu ảnh hưởng đến năng suất cắt và độ nhám bề
mặt khi phay cứng vật liệu SKD61 là chế độ cắt, bao gồm tốc độ cắt và lượng chạy
dao. Các thông số ảnh hưởng khác đến hàm mục tiêu xuất hiện trong quá trình gia
công khác như: Mòn dụng cụ cắt, nhiệt cắt, chiều sâu cắt, lực cắt… chưa được khảo
sát do hạn chế về mặt thời gian.
Trình tự các bước thí nghiệm cũng như các thông số của từng bước được xác
lập bằng cách sử dụng phần mềm Minitab. Nội dung của các bước được trình bày
chi tiết trong phần 3.3 của chương 3.

1.4. ðối tượng và phạm vi nghiên cứu:

1.4.1. ðối tượng nghiên cứu:
Đề tài khảo sát trên mẫu thí nghiệm làm bằng vật liệu SKD 61 nhiệt luyện
đạt độ cứng 45 ÷ 48HRC. Đây là dải độ cứng thường được áp dụng khi sản xuất
khuôn mẫu [15]. Vật liệu này thuộc nhóm thép hợp kim Crôm Molybden Vanadium
gia công nóng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 19-

Quá trình phay được thực hiện trên máy phay CNC C-Tek KM80D/100D -
Đài loan sản xuất năm 2005, Model KM - 80D. Máy phay này có dải tốc độ từ 0 ÷
6000 v/ph, lượng chạy dao 0 ÷ 8000 mm/p.
Dụng cụ cắt là dao phay ngón SPSED4A phủ PVD - TiAlN của hãng
Okazaki - Nhật bản sản xuất.

1.4.2. Phạm vi nghiên cứu:
Nội dung đề tài của luận văn này chỉ thực hiện nghiên cứu trong các phạm vi
sau:
Vật liệu thí nghiệm là mẫu khuôn SKD 61 có độ cứng 45 ÷ 48HRC. Gia
công trên máy phay CNC khảo sát trong vùng tốc độ cắt từ 2900 ÷ 4142 (v/p),
lượng chạy dao từ 33 ÷ 450 (mm/p). Cắt gọt bằng dao phủ PVD – TiAlN.
Giới hạn trên được thiết lập dựa trên khả năng thực tế của máy dùng cho thí
nghiệm. Vùng khảo sát này là phổ dụng cho các loại máy, dao và điều kiện gia công
ở hầu hết các cơ sở sản xuất khuôn mẫu.

1.5. Các kết quả chính ñã ñạt ñược.
Đề tài này đã giải quyết được vấn đề đặt ra là xác định được ảnh hưởng của
chế độ cắt đến năng suất cắt và độ nhám bề mặt sau khi gia công.
Các kết quả chính đã đạt được bao gồm:

 Phân tích và khảo sát được mức độ ảnh hưởng của vận tốc cắt và lượng chạy
dao đến năng suất cắt và độ nhám bề mặt sau khi gia công.
 Xác định được vùng thông số cắt hợp lý thoả mãn đồng thời hai chỉ tiêu về
năng suất cắt và nhám bề mặt.
 Chỉ ra được nguyên tắc xác định vùng chế độ cắt hợp lý cho hai chỉ tiêu nói
trên.
 Công bố được 01 bài báo trên tạp chí Cơ khí Việt nam, số 09 tháng 9 năm
2010.
Các nghiên cứu cụ thể sẽ được trình bày chi tiết ở các chương của luận văn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 20-

1.6. Bố cục luận văn.
Bố cục của luận văn được trình bày trong 5 chương với những nội dung
chính trong từng chương như sau:
Chương 1 trình bày cơ sở, tính cấp thiết của đề tài, các nội dung mà đề tài
nghiên cứu, những kết quả đã đạt được và cấu trúc của luận văn.
Một số nét cơ bản về vật liệu khuôn mẫu SKD 61, cách xây dựng mô hình
nghiên cứu quy hoạch thực nghiệm để giải quyết hàm mục tiêu đề ra trong luận văn
được trình bày chi tiết ở chương 2.
Trong chương 3 giới thiệu về phương pháp thiết kế thí nghiệm, cách thu
nhập dữ liệu và cách xử lý kết quả.
Việc đánh giá, xử lý kết quả, phân tích và xác định các thông số tối ưu được
trình bày trong chương 4. Chương cuối cùng, chương 5 trình bày về các kết luận,
đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 21-


Chương 2
TỔNG QUAN

Trong toàn bộ chương 2 tác giả trình bày một cách tổng quan về một số vấn
đề sau:
Giới thiệu tổng quan về vật liệu SKD61 trong phần 2.1. Phần 2.2 trình bày về
vai trò của vật liệu SKD61 trong ngành sản xuất khuôn mẫu. Một số lưu ý về chế độ
cắt khi phay cứng vật liệu SKD61 được nêu lên trong phần 2.3. Khái quát những
nghiên cứu gần đây về phay cứng và độ nhám bề mặt khi phay cứng trong phần 2.4.
Tiếp theo, phần 2.5 trình bày về một số phương pháp và các mô hình quy hoạch
thực nghiệm. Phần cuối của chương nêu lên những kết luận tổng kết chương.

2.1. Lý thuyết tổng quan về vật liệu SKD61:
Vật liệu SKD 61 là thép hợp kim gia công nóng 2344 [16], theo tiêu chuẩn
JIS - G4404 [17] của Nhật bản. Vật liệu này, theo tiêu chuẩn của Mỹ có ký hiệu là
AISI H13. Các thông số thành phần cơ bản của vật liệu này được trình bày trong
bảng 2.1

Bảng 2.1. Thành phần các nguyên tố hoá học của thép SKD 61
Mác
thép
C Si Mn Cr Mo V
SKD61

0.32 ÷ 0.42

0.80 ÷ 1.2 < 0.50 4.5 ÷ 5.5

1 ÷ 1.5 0.8 ÷ 1.2


Đặc điểm của vật liệu này là thuộc nhóm thép hợp kim Crôm Molybden
Vanadium gia công nóng, độ chống mài mòn nóng cao, độ dai nóng cao, truyền
nhiệt tốt, không bị nứt khi nhiệt cao, kích thước ổn định sau khi nhiệt luyện, độ
cứng sau khi nhiệt luyện đạt khoảng 53 HRC [17, 18, 19
]
. Vật liệu SKD61 được sử
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 22-

dụng phổ biến cho gia công nóng, khuôn đúc áp lực, khuôn rèn dập, dao cắt nóng,
v.v…
Việc xác định chế độ cắt khi phay cứng vật liệu SKD61 phụ thuộc vào độ
cứng vững của hệ thống công nghệ, công suất của máy, phạm vi làm việc của dụng
cụ cắt và độ bóng yêu cầu của chi tiết gia công. Để nghiên cứu và xác định được
chế độ cắt hợp lý phải thực hiện bằng phương pháp thực nghiệm bao gồm một loạt
các thí nghiệm được lặp lại nhiều lần trong những điều kiện không đổi để có khả
năng ghi nhận kết quả. Điều kiện thí nghiệm được xác định bằng những yếu tố
(hoặc những biến số) không phụ thuộc. Trong đề tài nghiên cứu của luận văn, tác
giả đề cập đến các yếu tố nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ cắt, lượng chạy dao ảnh
hưởng tới đối tượng nghiên cứu là thời gian cắt và độ nhám bề mặt sau khi gia
công.Với kết quả của các thí nghiệm cho phép ta xây dựng được quan hệ ảnh hưởng
này dưới dạng hàm y = f(x
1
, x
2
).

2.2. Vai trò của vật liệu SKD61 trong ngành sản xuất khuôn mẫu:
Ngày nay, phát triển khoa học kỹ thuật đã thúc đẩy công nghệ thiết kế và sản
xuất tự động trong mọi lĩnh vực phát triển theo. Cùng với sự phát triển của công
nghệ thông tin, hiện nay nhiều phần mềm thiết kế và lập kế hoạch sản xuất đã ra đời
với những tính năng nổi trội có thể giúp con người khắc phục nhiều khó khăn trong
quá trình hoạt động sản xuất [11, 14, 16]. Bên cạnh đó, việc áp dụng công nghệ
thông tin phục vụ cho hoạt động sản xuất sẽ làm giảm đáng kể giá thành sản phẩm,
đa dạng hoá sản phẩm, nâng cao độ tin cậy, đảm bảo sức khoẻ và điều kiện làm việc
cho con người. Ứng dụng công nghệ thông tin vào sản xuất sẽ nhanh chóng chuyển
đổi các quá trình sản xuất theo kiểu truyền thống sang sản xuất công nghệ cao
(CNC), nhờ đó, các giai đoạn thiết kế và chế tạo khuôn mẫu từng bước được tự

động hoá (CAD/CAM). Trong đó CAD là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính điện
tử, CAM là sản xuất với sự trợ giúp của máy tính điện tử, còn được gọi là gia công
điều khiển số.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 23-

Song song với việc áp dụng tiến bộ của công nghệ thông tin vào sản xuất thì
việc chọn ra những loại vật liệu phù hợp với sản phẩm là điều cũng hết sức quan
trọng. Tuỳ thuộc vào tính chất và điều kiện làm việc của khuôn mẫu mà chọn vật
liệu làm khuôn sao cho đáp ứng được những yêu cầu về giá thành và yêu cầu kỹ
thuật của khuôn mẫu.
Trong ngành sản xuất khuôn mẫu, vật liệu SKD 61 có vai trò rất quan trong
trong việc chế tạo khuôn
die cast, khuôn đùn, khuôn dập nóng [17,18], với ưu
điểm của vật liệu SKD 61 là có tính tôi cao, độ biến dạng sau xử lý nhiệt thấp, tính
thử nóng (heat checking) tốt, độ kháng mềm cao tính chịu mài mòn tốt. Chính vì
vậy, SKD 61 là loại vật liệu được dùng trong ngành sản xuất khuôn mẫu, đặc biệt là
trong sản xuất khuôn dập nóng.
Khi sử dụng thép SKD 61 làm khuôn dập nóng, thông thường lõi khuôn có
độ cứng 45 ÷ 53HRC. Độ cứng bề mặt khuôn được nâng cao bằng phương pháp
thấm Nitơ [15]. Bề mặt khuôn được thấm Nitơ có thể cho độ cứng 62 ÷ 65HRC.
Chiều dầy lớp thấm tốt nhất trong khoảng 100 ÷ 200 micromet.

2.3. Phay cứng vật liệu SKD61 và những lưu ý về chế ñộ cắt.
Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan về vật liệu làm khuôn và những ưu điểm
của phương pháp gia công sau nhiệt luyện, cụ thể là phương pháp phay cứng vật
liệu làm khuôn SKD61 (chương I). Dựa vào điều kiện thực tiễn của nền sản xuất
trong nước khi gia công các loại vật liệu khó gia công và điều kiện trang thiết bị

hiện có tại Việt nam. Đề tài xây dựng những điều kiện và nhiệm vụ nghiên cứu lý
thuyết và thực nghiệm về ảnh hưởng của chế độ cắt tới năng suất cắt và độ nhẵn
bóng bề mặt sau khi phay thép làm khuôn SKD61 có độ cứng 45 ÷ 48 HRC. Đối
tượng, thiết bị và điều kiện thí nghiệm được xác định với những yêu cầu cụ thể sau:
 Vật liệu gia công là thép SKD61 có thành phần hoá học sau khi phân tích
quang phổ phải đáp ứng được các thông số theo tiêu chuẩn JIS - G4404 [17]
của Nhật bản. Đây là loại thép đại diện cho nhóm thép phổ biến trong lĩnh
vực làm khuôn, đặc biệt là khuôn đùn ép, khuôn dập nóng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM
HDKH: TS Nguyễn Văn Dự HVTH: Phan Thị Hương – K11 CNCTM
- 24-

 Máy phay CNC đảm bảo độ chính xác và chế độ cắt được điều khiển vô cấp
để đáp ứng được việc điểu chỉnh các thông số theo tính toán.
 Dụng cụ cắt tiêu chuẩn của hãng OKAZAKI - Nhật bản đảm bảo tính năng
cắt gọt ổn định. Làm việc trong điều kiện có dung dịch trơn nguội thực hiện
tưới tràn.
 Các thông số được quan tâm nghiên cứu là: Tốc độ cắt n (v/p), lượng chạy
dao S (mm/p). Các thông số này đã được những nghiên cứu trước khằng định
là có ảnh hưởng đến nhám bề mặt. Điều này cần được kiểm chứng qua thí
nghiệm của nghiên cứu.
 Các hàm mục tiêu của quá trình phay được xác định dựa trên mục tiêu của
quá trình phay tinh.
 Đảm bảo độ chính xác của các kết quả khảo sát. Các số liệu đo đạc thu được
khi nghiên cứu thực nghiệm được phân tích, xử lý, lưu giữ, hiển thị… bằng
máy tính với các phần mềm hiện đại, tiên tiến.
 Tối ưu hoá chế độ cắt khi phay được thực hiện bằng cách khảo sát cực trị các
hàm mục tiêu. Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để tìm cực trị, giá
trị điểm tối ưu, vùng tối ưu. Từ đó rút ra được kết luận và hướng dẫn cụ thể

cho quá trình phay tinh phẳng thép làm khuôn SKD61.
 Khi chọn chế độ cắt tối ưu cần phải vận dụng linh hoạt với các chế độ cắt
thấp, trung bình và cao tốc tuỳ thuộc vào điều kiện thực tế: Lắp dao càng
ngắn càng tốt (chiều dài dao L <4D). Khi lắp dao dài (L>4D) thì phải giảm
tốc độ vòng quay và bước tiến. Khi sử dụng dao dài (L>4D) thì phải giảm cả
chiều sâu cắt, lượng chạy dao và bước tiến xuống 50%.

2.4. Các nghiên cứu gần ñây về gia công cứng và nhám bề mặt khi phay cứng.
Trước đây, hầu hết những chi tiết máy đòi hỏi độ cứng, độ chính xác cao như
vòng ổ lăn, vòi phun, và những chi tiết của hệ thống thủy lực sau khi nhiệt luyện
phải qua công đoạn mài, mài khôn. Những công đoạn này thiếu tính linh hoạt và tốn
nhiều thời gian. Một hạn chế nữa là chi phí cho dung dịch trơn nguội của các công
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên