tuổi bền của dao phay lăn đĩa xích phủ tin trước và sau khi mài sắc lại khi gia công vật liệu s45c

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP






LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY


TUỔI BỀN CỦA DAO PHAY LĂN ĐĨA XÍCH PHỦ
TiN TRƯỚC VÀ SAU KHI MÀI SẮC LẠI KHI GIA
CÔNG VẬT LIỆU S45C

TRẦN VIỆT CƯỜNG









THÁI NGUYÊN - 2011






ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP




TRẦN VIỆT CƯỜNG


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

TUỔI BỀN CỦA DAO PHAY LĂN ĐĨA XÍCH PHỦ TiN
TRƯỚC VÀ SAU KHI MÀI SẮC LẠI KHI GIA CÔNG
VẬT LIỆU S45C












ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP




LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT


TUỔI BỀN CỦA DAO PHAY LĂN ĐĨA XÍCH PHỦ TiN
TRƯỚC VÀ SAU KHI MÀI SẮC LẠI KHI GIA CÔNG
VẬT LIỆU S45C

HỌC VIÊN: TRẦN VIỆT CƯỜNG
CHUYÊN NGÀNG: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
NGƯỜI HD KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN QUỐC TUẤN







THÁI NGUYÊN – 2011





ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP





THUYẾT MINH
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNG: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

ĐỀ TÀI:
TUỔI BỀN CỦA DAO PHAY LĂN ĐĨA XÍCH PHỦ TiN TRƯỚC

VÀ SAU KHI MÀI SẮC LẠI KHI GIA CÔNG VẬT LIỆU S45C



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
HỌC VIÊN





PGS.TS. NGUYỄN QUỐC TUẤN





TRẦN VIỆT CƯỜNG

KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

BGH TRƯỜNG ĐHKTCN

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 1 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam toàn bộ nội dung luận văn này do cá nhân tôi thực hiện
dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn.
Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luận theo quy định
Học viên

Trần Việt Cƣờng

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 2 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn sâu sắc Thầy giáo PGS.TS Nguyễn
Quốc Tuấn, người đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình tôi từ việc định hướng đề
tài, khai thác tài liệu, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết và hoàn thành
luận văn.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn Thầy giáo TS.Nguyễn Văn Hùng – Giám
đốc Cty TNHH Thuận Phát đã tạo điều kiện hết sức thuận lợi cho tôi được
tiến hành thí nghiệm tại xưởng sản xuất của quý công ty.
Tác giả bày tỏ lòng cảm ơn Ban lãnh đạo, cán bộ giáo viên phòng Dung
sai và đo lường Trường CĐ Kinh tế - Kỹ thuật Thái Nguyên; Ban lãnh đạo,
cán bộ giáo viên Trung tâm thực nghiệm Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
Thái Nguyên; các nhà khoa học của Viện Khoa học Vật liệu Hà Nội; cán bộ,

công nhân viên Cty TNHH Thuận Phát đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình
thực hiện luận văn của mình.
Tác giả cũng bày tỏ lòng cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã
ủng hộ và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này.
Do năng lực bản thân và thời gian còn nhiều hạn chế nên luận văn
không tránh khỏi sự sai sót. Tác giả rất mong được sự động viên và đóng góp
ý kiến của các Thầy cô giáo, các nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp để cho
luận văn hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn
Thái Nguyên, … tháng 10 năm 2011
Học viên



Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 3 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Trần Việt Cƣờng
MỤC LỤC


Trang

Lời cam đoan


Lời cảm ơn


Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng


Danh mục các hình vẽ, đồ thị


PHẦN MỞ ĐẦU
1
1
Tính cấp thiết của đề tài
1
2
Mục đích nghiên cứu
2
3
Đối tượng nghiên cứu
2
4
Phương pháp nghiên cứu
2
5
Nội dung nghiên cứu
2
6
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
3
6.1
Ý nghĩa khoa học

3
6.2
Ý nghĩa thực tiễn
3

Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CỦA PHỦ
TRONG CẮT KIM LOẠI
4
1.1
Phủ bay hơi lý học (Physical Vapuor Deposition) - PVD và phủ
bay hơi hóa học (Chemical Vapuor Deposition ) – CVD
5
1.1.1
Nguyên lý phủ PVD
5
1.1.2
Nguyên lý phủ CVD
7
1.1.3
Mục đích sử dụng phủ PVD hoặc CVD
11
1.1.4
Phủ PVD & CVD nâng cao tuổi thọ và hiệu suất dụng cụ
11


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 4 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

1.1.5
Mức độ nâng cao tuổi thọ dụng cụ sau khi phủ PVD và CVD
12
1.1.6
Phương pháp nào phủ tốt hơn PVD hay CVD
12
1.1.7
Độ dày trung bình lớp phủ
12
1.1.8
Thời gian phủ PVD và CVD
13
1.2
Ứng dụng phủ PVD và CVD trong cắt kim loại
13
1.2.1
Ứng dụng phủ PVD trong cắt kim loại
13
1.2.2
Ứng dụng phủ CVD trong cắt kim loại
17
1.3
Kết luận Chương 1
18

Chƣơng 2. NGHIÊN CỨU MÒN VÀ TUỔI BỀN CỦA
DỤNG CỤ CẮT
19
2.1
Mòn dụng cụ cắt

19
2.1.1
Bản chất vật lý của quá trình cắt
19
2.1.1.1
Cơ chế tạo phoi
19
2.1.1.2
Ma sát trong quá trình cắt kim loại
20
2.1.1.3
Lực tác dụng lên mặt trước và mặt sau của dụng cụ
21
2.1.2
Khái niệm chung về mòn
22
2.1.3
Mòn dụng cụ cắt
23
2.1.3.1
Các dạng mòn dụng cụ cắt
24
a.
Mòn theo mặt sau
24
b.
Mòn theo mặt trước
25
c.
Mòn đồng thời mặt trước và mặt sau

26
d.
Cùn lưỡi cắt
26
2.1.3.2
Các cơ chế mòn dụng cụ cắt
26
a.
Mòn do cào xước
28
b.
Mòn do dính
28
c.
Mòn do hạt mài
29


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 5 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
d.
Mòn do khuyếch tán
30
e.
Mòn do ôxy hóa
31
f.
Mòn do nhiệt

32
2.1.4
Mòn dụng cụ phủ bay hơi
32
2.1.5
Cách xác định mòn dụng cụ cắt
33
2.1.6
Ảnh hưởng của mòn dụng cụ đến chất lượng bề mặt gia công
35
2.1.7
Mòn của dao phay lăn đĩa xích
35
2.1.8
Các phương pháp đo mòn dụng cụ cắt
36
a.
Đo lực cắt
37
b.
Đo trực tiếp lượng mòn dụng cụ cắt
38
c.
Đo gián tiếp lượng mòn dụng cụ cắt thông qua đường kính gia
công
39
d.
Đo thông qua rung động
39
e.

Đo bằng cảm biến âm thanh phát ra
40
f.
Đo bằng cảm biến dụng cụ
41
2.2
Tuổi bền dụng cụ cắt
41
2.2.1
Khái niệm chung về tuổi bền dụng cụ cắt
41
2.2.2
Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến tuổi bền dụng cụ cắt
43
2.2.2.1
Ảnh hưởng của vật liệu dụng cụ cắt
43
2.2.2.2
Ảnh hưởng của vận tốc cắt
44
2.2.2.3
Ảnh hưởng của lượng chạy dao
45
2.2.2.4
Ảnh hưởng của thông số hình học phần cắt
46
2.2.2.5
Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội
47
2.2.2.6

Ảnh hưởng của lớp phủ cứng
47
2.2.3
Cách xác định tuổi bền dụng cụ cắt
49


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 6 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
2.3
Kết luận Chương 2


51


Chƣơng 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TUỔI BỀN
CỦA DAO PHAY LĂN ĐĨA XÍCH PHỦ TiN TRƢỚC VÀ
SAU KHI MÀI SẮC LẠI KHI GIA CÔNG VẬT LIỆU
S45C
52

3.1
Cơ sở lựa chọn chỉ tiêu xác định tuổi bền của dụng cụ cắt bằng
phương pháp thực nghiệm
52
3.2
Hệ thống công nghệ

53
3.2.1
Máy
53
3.2.2
Dao phay lăn đĩa xích
54
3.2.3
Vật liệu gia công
55
3.2.4
Thiết bị đo, kiểm tra
56
3.2.5
Phương pháp bôi trơn, làm nguội
61
3.3
Thiết kế thí nghiệm
61
3.3.1
Mục đích
61
3.3.2
Các giới hạn của thí nghiệm
62
3.3.3
Mô hình thí nghiệm
62
3.3.4
Mô hình toán học

62
3.4
Thực nghiệm để xác định tuổi bền của dao phay lăn đĩa xích
phủ TiN trước và sau khi mài sắc lại khi gia công vật liệu S45C
63
3.4.1
Xác định ma trận thí nghiệm
63
3.4.1.1
Tính toán chế độ cắt thí nghiệm
63
3.4.1.2
Ma trận thí nghiệm
64


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 7 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
3.4.2
Thực nghiệm để xác định tuổi bền của dao phay lăn đĩa xích
phủ TiN trước khi mài sắc khi gia công vật liệu S45C
66
3.4.2.1
Tính các hệ số của phương trình hồi quy
69
3.4.2.2
Kiểm định các tham số b
j

70
3.4.2.3
Kiểm định sự phù hợp của mô hình
71
3.4.3
Thực nghiệm để xác định tuổi bền của dao phay lăn đĩa xích
phủ TiN sau khi mài sắc lại khi gia công vật liệu S45C
74
3.4.4
Tuổi bền của dao phay đĩa xích phủ TiN trước và sau khi mài
sắc lại khi gia công vật liệu S45C. Ảnh hưởng của chế độ cắt
đến tuổi bền của dao phay đĩa xích
77
3.4.5
Lượng mòn mặt sau h
s
của dao phay đĩa xích trước và sau khi
được mài sắc lại
78
3.4.6
Độ nhám bề mặt đĩa xích trước và sau khi dao mài sắc lại
80
3.4.7
Hình thái bề mặt đĩa xích trước và sau khi dao mài sắc lại
85
3.5
Kết luận chương 3
88

Chƣơng 4. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP
THEO
89
4.1
Kết luận
89
4.2
Hướng nghiên cứu tiếp theo
90

TÀI LIỆU THAM KHẢO
91

PHỤ LỤC
93






Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 8 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
Tiếng Anh
Tiếng Việt
TiN
Titanium Nitride
Vật liệu Nitrit Titan
TiCN
Titanium Cacbon Nitride
Vật liệu Nitrit Cacbon Titan
TiAlN
Titanium Aluminum Nitride
Vật liệu Titanium Aluminum
Nitride
PVD
Physical Vapuor Deposition
Phủ bay hơi lý học
CVD
Chemical Vapuor Deposition
Phủ bay hơi hóa học
CMM
Coordinate Measuring Machine
Máy đo tọa độ 3 chiều
SEM
Scanning electron microscope
Kính hiển vi điện tử quét

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 9 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN





DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU
STT
Bảng số
Nội dung
Trang
1
Bảng 1.1
Độ cứng của các kim loại, hợp kim và vật liệu phủ
11
2
Bảng 1.2
Giới thiệu các dạng phủ PVD phổ biến
14
3
Bảng 1.3
Hình dạng và kích thước của mảnh ghép của Hãnh
Misubishi( Nhật Bản)
15

4
Bảng 1.4
Chế độ cắt ưu tiên của dao SRFH32S32M khi gia
công các loại vật liệu khác nhau
16
5
Bảng 1.5
Tiêu chuẩn lựa chọn cho dụng cụ cắt phủ
17
6
Bảng 3.1
Thông số kỹ thuật cơ bản của máy phay lăn răng
53A80
53
7
Bảng 3.2
Thành phần nguyên tố hóa học của vật liệu S45C
56
8
Bảng 3.3
Ký hiệu tương đương mác thép S45C của các nước
56
9
Bảng 3.4
Thông số kỹ thuật cơ bản của máy CMM-C544
57
10
Bảng 3.5
Miền giới hạn chế độ cắt thí nghiệm ( lý thuyết)
64

11
Bảng 3.6
Miền giới hạn chế độ cắt thí nghiệm ( thực tế )
64
12
Bảng 3.7
Ma trận quy hoạch thực nghiệm
65
13
Bảng 3.8
Kết quả đo độ nhám và lượng mòn mặt sau ở 6 chế
độ cắt thí nghiệm trước khi dao mài sắc lại
66


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 10 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
14
Bảng 3.9
Kết quả thí nghiệm xác định tuổi bền của dao
trước khi mài sắc
69
15
Bảng 3.10
Bảng kết quả thống kê tính toán (y
i
- 
i

)
2
72
16
Bảng 3.11
Kết quả đo độ nhám và lượng mòn mặt sau ở 4 chế
độ cắt thí nghiệm sau khi dao được mài sắc lại
74
17
Bảng 3.12
Kết quả thí nghiệm xác định tuổi bền của dao sau
khi mài sắc lại
76
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ - ẢNH CHỤP
STT
Bảng số
Nội dung
Trang
1
Hình 1.1
Dữ liệu thị trường Mỹ và thế giới về dụng cụ cắt năm
1998 và 2005
4
2
Hình 1.2
Cấu trúc lớp phủ PVD
5
3
Hình 1.3
Bột phủ PVD

5
4
Hình 1.4
Sơ đồ bốn phương pháp phủ PVD cơ bản
6
5
Hình 1.5
Cấu trúc lớp phủ CVD
8
6
Hình 1.6
Sơ đồ nguyên lý phủ CVD và sơ đồ vùng bề mặt sau
khi phủ CVD
9
7
Hình 1.7
Phủ CVD nhiều lớp lên dụng cụ cắt hợp kim cứng
10
8
Hình 1.8
Thiết bị và sơ đồ thiết bị phủ PVD
13
9
Hình 1.9
Các dụng cụ được ứng dụng phủ TiN
14
10
Hình 1.10
Hình dạng và kích thước của dao phay đầu cầu ghép
mảnh của Hãnh Misubishi( Nhật Bản)

15
11
Hình 1.11
So sánh độ nhám bề mặt giữa SRFH32S32M
(VP10MF) và loại khác
16
12
Hình 1.12
So sánh lượng mòn mặt sau của mảnh US905 và
18


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 11 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
mảnh khác
13
Hình 2.1
Mô hình vùng tác động trong quá trình tạo phoi
19
14
Hình 2.2
Vùng tiếp xúc ma sát giữa dao và chi tiết gia công
20
15
Hình 2.3
Lực tác dụng lên mặt trước và mặt sau của dụng cụ
21
16

Hình 2.4
Mòn theo mặt sau
24
17
Hình 2.5
Mòn mặt sau của các vật liệu dụng cụ cắt khác nhau
24
18
Hình 2.6
Mòn theo mặt trước
25

19
Hình 2.7
Mòn theo mặt trước của các vật liệu dụng cụ cắt khác
nhau
25
20
Hình 2.8
Mòn đồng thời mặt trước và mặt sau
26
21
Hình 2.9
Cùn lưỡi cắt
26
22
Hình 2.10
Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn khi cắt
liên tục
27

23
Hình 2.11
Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn khi cắt
gián đoạn
27
24
Hình 2.12
Mòn do cào xước mặt trước
28
25
Hình 2.13
Sơ đồ thể hiện các khả năng tương tác của hạt mài
với bề mặt của vật liệu, vết mòn và mặt cắt ngang
của nó
30
26
Hình 2.14
Sơ đồ thể hiện 3 giai đoạn mòn mặt trước của dụng
cụ thép gió phủ TiN
32
27
Hình 2.15
Quan hệ giữa một số dạng mòn của dụng cụ hợp kim
cứng với thể tích 

. 
1
0,6
, trong đó V
c

tính bằng m/ph;
t
1
tính bằng mm/vòng
33


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 12 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
28
Hình 2.16
Các thông số đặc trưng cho mòn mặt trước và mặtsau
35
29
Hình 2.17
Ảnh hưởng của vật liệu dụng cụ cắt đến tuổi bền (Số
liệu của SUMITOMO)
44
30
Hình 2.18
Đồ thị mòn mặt sau (tuổi bền) phụ thuộc vào vận tốc
cắt khi cắt thép bằng bằng hợp kim cứng WC+TiC,
t=1mm, S=0,3mm, V=145m/phút
45
31
Hình 2.19
Đồ thị mòn mặt sau (tuổi bền) phụ thuộc vào lượng
chạy dao khi cắt thép bằng bằng hợp kim cứng

WC+TiC. t=1mm, V=145m/phút
46
32
Hình 2.20
Đồ thị mòn mặt sau (tuổi bền) phụ thuộc vào góc
nghiêng chính  khi cắt thép bằng bằng hợp kim
cứng WC+TiC. t=1mm, S=0,3mm/vòng
V=145m/phút
47
33
Hình 2.21
Quan hệ tuổi bền của dao thép gió phủ PVD theo vận
tốc cắt của dao tiện
48
34
Hình 2.22
Quan hệ giữa thời gian, tốc độ và đồ mòn của dao
49
35
Hình 2.23
Quan hệ giữa tốc độ cắt V và tuổi bền T của dao
50
36
Hình 2.24
Quan hệ giữa tốc độ cắt V và tuổi bền T của dao ( đồ
thị lôgarit )
50
37
Hình 3.1
Đồ thị thể hiện quan hệ giữa lượng mòn và thời gian

52
38
Hình 3.2
Máy phay lăn răng 53A80
54
39
Hình 3.3
Dao phay lăn răng đĩa xích
54
40
Hình 3.4
Phôi đĩa xích
55
41
Hình 3.5
Máy đo tọa độ 3 chiều CMM-C544
57
42
Hình 3.6
Máy đo độ nhám Mitutoyo SJ-301
58
43
Hình 3.7
Sơ đồ độ nhám bề mặt chuẩn trước khi đo của
59


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 13 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Mitutoyo SJ-301
44
Hình 3.8
Các thông số hình học của dao phay đĩa xích
59
45
Hình 3.9
Phương pháp đo trị số mòn dao hướng kính bằng
đồng hồ so
60
46
Hình 3.10
Kính hiển vi điện tử quét JSM – 6490 ( JEOL Ltd –
Nhật Bản)
61
47
Hình 3.11
Mô hình thí nghiệm
62

48
Hình 3.12
Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa vận tốc cắt V,
lượng chạy dao S với tuổi bền của dao phay lăn đĩa
xích phủ TiN trước khi mài sắc lại khi gia công vật
liệu S45C khi chiều sâu cắt không đổi t = 6,84mm
73

49

Hình 3.13
Đồ thị quan hệ giữa lượng mòn mặt sau h
s
và thời
gian gia công trước và sau khi dao được mài sắc lại
tại chế độ cắt 01
78
50
Hình 3.14
Đồ thị quan hệ giữa lượng mòn mặt sau h
s
và thời
gian gia công trước và sau khi dao được mài sắc lại
tại chế độ cắt 02
79
51
Hình 3.15
Đồ thị quan hệ giữa lượng mòn mặt sau h
s
và thời
gian gia công trước và sau khi dao được mài sắc lại
tại chế độ cắt 03
79
52
Hình 3.16
Đồ thị quan hệ giữa lượng mòn mặt sau h
s
và thời
gian gia công trước và sau khi dao được mài sắc lại
tại chế độ cắt 04

80
53
Hình 3.17
Đồ thị quan hệ giữa nhám bề mặt Ra, Rz và thời gian
81


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 14 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
gia công trước và sau khi dao được mài sắc lại tại
chế độ cắt 01
54
Hình 3.18
Đồ thị quan hệ giữa nhám bề mặt Ra, Rz và thời gian
gia công trước và sau khi dao được mài sắc lại tại
chế độ cắt 02
81
55
Hình 3.19
Đồ thị quan hệ giữa nhám bề mặt Ra, Rz và thời gian
gia công trước và sau khi dao được mài sắc lại tại
chế độ cắt 03
82


56
Hình 3.20
Đồ thị quan hệ giữa nhám bề mặt Ra, Rz và thời gian

gia công trước và sau khi dao được mài sắc lại tại
chế độ cắt 04
82

57
Hình 3.21
Sơ đồ nhám bề mặt đĩa xích trước khi dao mài sắc
(chế độ cắt 01)
83
58
Hình 3.22
Sơ đồ nhám bề mặt đĩa xích trước khi dao mài sắc
(chế độ cắt 02)
83
59
Hình 3.23
Sơ đồ nhám bề mặt đĩa xích trước khi dao mài sắc
(chế độ cắt 03)
83
60
Hình 3.24
Sơ đồ nhám bề mặt đĩa xích trước khi dao mài sắc
(chế độ cắt 04)
83
61
Hình 3.25
Sơ đồ nhám bề mặt đĩa xích trước khi dao mài sắc
(chế độ cắt 05)
84
62

Hình 3.26
Sơ đồ nhám bề mặt đĩa xích trước khi dao mài sắc
(chế độ cắt 06)
84
63
Hình 3.27
Sơ đồ nhám bề mặt đĩa xích sau khi dao mài sắc (chế
độ cắt 01)
84


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 15 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
64
Hình 3.28
Sơ đồ nhám bề mặt đĩa xích sau khi dao mài sắc (chế
độ cắt 02)
84
65
Hình 3.29
Sơ đồ nhám bề mặt đĩa xích sau khi dao mài sắc (chế
độ cắt 03)
85
66
Hình 3.30
Sơ đồ nhám bề mặt đĩa xích sau khi dao mài sắc (chế
độ cắt 04)
85

67
Hình 3.31
Ảnh SEM bề mặt răng đĩa xích được gia công bằng
dao phay đĩa xích trước khi mài sắc ( v = 20,10m/ph;
s = 1,18mm/vg; t = 6,84mm )
86
68
Hình 3.32
Ảnh SEM bề mặt răng đĩa xích được gia công bằng
dao phay đĩa xích sau khi mài sắc lại ( v =
20,10m/ph; s = 1,18mm/vg; t = 6,84mm )
86
69
Hình 3.33
Ảnh SEM bề mặt răng đĩa xích được gia công bằng
dao phay đĩa xích trước khi mài sắc ( v = 31,40m/ph;
s = 1,85mm/vg; t = 6,84mm )
87
79
Hình 3.34
Ảnh SEM bề mặt răng đĩa xích được gia công bằng
dao phay đĩa xích sau khi mài sắc lại ( v =
31,40m/ph; s = 1,85mm/vg; t = 6,84mm )
87

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 16 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN








PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật và công
nghệ trên tất các các lĩnh vực thì các sản phẩm cơ khí ngày càng có yêu cầu
cao hơn về chất lượng sản phẩm, độ chính xác và nâng cao chất lượng bề mặt
gia công. Vì vậy, nhiều biện pháp đã và đang được thực hiện một cách mạnh
mẽ nhằm đáp ứng các nhu cầu trên. Một trong các ngành công nghiệp mũi
nhọn là ngành công nghệ vật liệu đã phát triển không ngừng, nó góp phần
vào việc nghiên cứu và chế tạo ra nhiều chủng loại dụng cụ cắt có tính năng
cắt ưu việt.
Để tăng độ bền cho dao một trong các ứng dụng mang tính phổ biến
trong lĩnh vực gia công cắt gọt đó là vật liệu dụng cụ cắt được phun phủ. Lớp
phủ sẽ nâng cao tính chống mòn, giảm lực cắt và nhiệt cắt trên lưỡi cắt vì thế
sẽ giảm tác động trực tiếp đến biến dạng và rạn nứt của dụng cụ cắt. Với
những dụng cắt có kết cấu phức tạp, việc chế tạo khó khăn, giá thành cao thì

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 17 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
ứng dụng đó càng có ý nghĩa quan trọng. Dao phay lăn răng đĩa xích phủ TiN
(Titanium Nitride) là một dụng cụ cắt như vậy.
Phay lăn răng là một phương pháp gia công răng đạt được năng suất và
độ chính xác cao. Cho nên trong hầu hết các xưởng cơ khí chế tạo, nó vẫn
được ứng dụng nhiều để gia công các loại bánh răng thẳng, răng nghiêng,
bánh vít, đĩa xích
Trước đây đã có một số nghiên cứu ảnh hưởng độ mòn của dao phay
lăn răng đến chất lượng bề mặt biên dạng prôfin răng của bánh răng trụ [1].
Ngoài ra còn có nghiên cứu mòn và tuổi bền của dao phay lăn đĩa xích thép
gió sản xuất tại Việt Nam [2], sau khi mòn thường phải mài sắc lại mặt trước.
Xuất phát từ thực tế tại nhiều nhà máy chế tạo đĩa xích xe máy( C.ty
CP phụ tùng máy số 1 Thái Nguyên, Công ty TNHH Cơ khí Thuận Phát Thái
Nguyên…) đang sử dụng dao phay đĩa xích phủ TiN (Sản xuất tại Trung
Quốc, Hàn Quốc; giá thành khoảng 3÷5triệu đồng/dao, năng suất
1dao/32.000 đĩa xích; tiêu thụ khoảng 50÷60 dao/năm) sau khi mòn thường
phải mài sắc lại theo mặt trước nhiều lần. Nhưng trong thực tế lại chưa có
nghiên cứu về tuổi bền của dao phay đĩa xích phủ TiN trước và sau khi mài
sắc lại. Sau khi được sự định hướng của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Quốc
Tuấn tác giả đã chọn đề tài “Tuổi bền của dao phay lăn đĩa xích phủ TiN
trƣớc và sau khi mài sắc lại khi gia công vật liệu S45C” là cần thiết và có
ý nghĩa thực tiễn cao.
2. Mục đích nghiên cứu
- Xác định được chế độ cắt hợp lý để nâng cao tuổi bền của dao phay lăn
đĩa xích phủ TiN trước và sau khi mài sắc lại khi gia công vật liệu S45C.

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 18 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
- Có thể làm tài liệu tham khảo về chế độ cắt khi sử dụng dao phay lăn
đĩa xích phủ TiN.
3. Đối tƣợng nghiên cứu
- Dao phay lăn răng đĩa xích phủ TiN kiểu liền (t=12,7; d
1
=8,51)
- Nghiên cứu tuổi bền của dao phay lăn đĩa xích phủ TiN trước và sau khi
mài sắc lại khi gia công vật liệu S45C.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với phương
pháp nghiên cứu thực nghiệm nhưng chủ yếu là thực nghiệm.
5. Nội dung nghiên cứu
Chương I. Tổng quan về ứng dụng của phủ trong cắt kim loại.
Chương II. Nghiên cứu mòn và tuổi bền của dụng cụ cắt.
Chương III. Nghiên cứu thực nghiệm tuổi bền của dao phay lăn đĩa xích phủ
TiN trước và sau khi mài sắc lại khi gia công vật liệu S45C
Chương IV. Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo.
6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
6.1. Ý nghĩa khoa học
Xây dựng được mối quan hệ giữa các thông số chế độ cắt với tuổi bền
của dao phay lăn đĩa xích phủ TiN trước và sau khi mài sắc lại khi gia công
vật liệu S45C. Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm sẽ là cơ sở khoa học cho
tối ưu quá trình phay đĩa xích, đồng thời góp phần đánh giá khả năng cắt của
dao phay lăn đĩa xích phủ TiN trước và sau khi mài sắc lại.
6.2. Ý nghĩa thực tiễn

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 19 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Đề tài này mang tính ứng dụng cao, kết quả nghiên cứu của đề tài có
thể dùng làm cơ sở cho việc lựa chọn bộ thông số chế độ cắt khi gia công vật
liệu S45C. Đồng thời nó sẽ góp phần nâng làm cao năng suất, chất lượng và
hạ giá thành sản phẩm.







Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CỦA PHỦ TRONG CẮT
KIM LOẠI
Trong lĩnh vực gia công cơ khí, nhu cầu tăng năng suất, tăng độ chính
xác và nâng cao chất lượng bề mặt gia công cho các dụng cụ cắt thông thường
như thép gió hoặc hợp kim cứng. Nhiều biện pháp đã và đang được thực hiện
mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu này. Hiện nay người ta phủ lên bề mặt dụng
cụ cắt có vật liệu là vật liệu truyền thống( như thép gió, hợp kim cứng) một
hoặc nhiều lớp vật liệu có độ cứng rất cao, độ bền nhiệt cao, hệ số dẫn nhiệt
thấp và có khả năng bám dính với vật liệu nền như TiN, TiAlN, TiC, Al
2
O
3
,

CBN…có thể lên tới 12 lớp, mỗi lớp dày khoảng 2÷15m.
Phủ bay hơi được chia làm hai nhóm chính là bay hơi hóa học
(Chemical Vapuor Deposition ) - CVD và bay hơi lý học (Physical Vapuor
Deposition)- PVD. Mỗi loại có nhiều phương pháp phủ khác nhau sử dụng


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 20 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
nguyên tắc dịch chuyển khối từ một hoặc nhiều nguồn tới bề mặt cần phủ. Sự
kết hợp những đặc tính đặc trưng của một vài quá trình khác nhau tạo nên tính
vạn năng cao hơn trong cả quá trình khai thác sử dụng sản phẩm.



1.1. Phủ bay hơi lý học (Physical Vapuor Deposition) - PVD và phủ bay
hơi hóa học (Chemical Vapuor Deposition ) – CVD
1.1.1.Nguyên lý phủ PVD
Phủ PVD được thực hiện trong buồng kín chứa khí trơ với áp suất thấp
khoảng dưới 10
-2
bar ở nhiệt độ từ 400
0
C÷500
0
C. Với nhiệt độ của quá trình
như thế phủ PVD thích hợp cho các dụng cụ thép gió. Do nhiệt độ thấp các
nguyên tử khí và kim loại khi bay hơi phải được ion hóa và kéo về bề mặt cần
phủ nhờ một điện thế âm đặt vào đó. Quá trình bắn phá bề mặt phủ bằng các

ion của khí trơ được thực hiện trước khi phủ để làm tăng độ dính kết của vật
liệu phủ với nền.
Hình 1.1. Dữ liệu thị trường Mỹ và thế giới về dụng cụ cắt năm 1998 và 2005


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 21 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Theo nguyên tắc bay hơi phủ PVD có 4 dạng cơ bản sau: Sử dụng
dòng điện tử có điện thế thấp, dòng điện tử có điện thế cao, hồ quang và
phương pháp phát xạ từ lệch chỉ trên hình 1.4.
Vật liệu phủ thông dụng hiện nay cho PVD là TiN, TiCN, TiAlN và CrN.
Ứng suất dư trong lớp phủ là ứng suất nén. Chiều dày lớp phủ thường bị hạn
chế dưới 5m để tránh sự tạo nên ứng suất dư có cường độ cao trong lớp phủ.
Hình1.2.Cấu trúc lớp phủ PVD
Hình1.3. Bột phủ PVD


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp TN
HDKH: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn & 22 & HV: Trần Việt Cường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Phương pháp dùng dòng điện tử có điện thế thấp như hình 1.4.a dùng
để phủ TiN và TiCN sử dụng dòng điện tử 100V để bay hơi Ti. Mức độ ion
hóa của kim loại bay hơi và khí phản ứng cao tuy nhiên hệ thống này chỉ
dùng phủ các chi tiết có kích thước không lớn, tốc độ phủ thấp.
Hình 1.4. Sơ đồ bốn phương pháp phủ PVD cơ bản
(a) dòng điện tử có điện thế thấp; (b) dòng điện tử có điện thế cao;
(c) hồ quang; (d) phát xạ từ lệch.