tóm tắt Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến quá trình cắt khi phay thép 60C2 qua tôi bằng dao phay hợp kim cứng phủ PVD

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Công nghệ phay cứng đã và đang phát
triển đầy tiềm năng với những ưu điểm có thể
so sánh (trong nhiều trường hợp có thể thay
thế cho mài) với công nghệ mài – một
phương pháp gia công tinh lần cuối mang
tính truyền thống đối các thép có độ cứng
cao. Đồng thời trong nhiều trường hợp phay
cứng đóng vai trò là nguyên công chuẩn bị
cho nguyên công mài nhằm nâng cao năng
suất, chất lượng bề mặt của chi tiết gia công.
Hơn nữa, thông thường như trước đây
những chi tiết như vòng ổ lăn, vòi phun, bánh
răng, cam 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, chi phí
lớn và gây ô nhiễm môi trường. Vì những
lý do trên trong gia công lần cuối so với mài,
phay cứng ngày càng được các nhà sản xuất
yêu thích hơn [14].
Việc áp dụng phay cứng thay cho mài
hoặc là bước chuẩn bị cho công đoạn mài
đang trở nên khá phổ biến trên thế giới bởi
những ưu điểm nổi bật của nó. Ở nước ta,
phay cứng đã và đang được áp dụng và phát
triển khá mạnh, các chi tiết, thiết bị trong các
dây truyền công nghệ hiện đại cũng đã được
gia công lần cuối bằng phay cứng thay cho
mài. Đặc biệt đối với trường hợp gia công

1
các loại chi tiết mỏng, dễ cong vênh như: các
loại căn lót chịu mài mòn trong đầu máy tàu
hỏa thì việc áp dụng công nghệ phay cứng
trước khi mài để nâng cao năng suất, chất
lượng cho chi tiết là vấn đề đặt ra cấp thiết hơn
bao giờ hết.
Việc nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt
đến quá trình cắt, ảnh hưởng đến chất lượng bề
mặt chi tiết gia công trong khi phay cứng và
phân tích các quá trình vật lý trong phay cứng
đã và đang được quan tâm, tiến hành tại nhiều
trung tâm, viện nghiên cứu.
Việc nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt
khi phay cứng đến quá trình cắt, đến độ nhám
bề mặt khi phay thép 60C2 đã qua tôi và xác
định được bộ thông số chế độ cắt hợp lý để
đạt chất lượng bề mặt tốt nhất cho quá trình
này đang là yêu cầu cần thiết của các nhà sản
xuất.
Xuất phát từ lý do nêu trên, tác giả đã
chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế
độ cắt đến quá trình cắt khi phay thép 60C
2
qua tôi bằng dao phay hợp kim cứng phủ
PVD ” là cần thiết và cấp bách.
2. Mục đích và phương pháp nghiên cứu
2.1. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt
đến quá trình cắt khi phay thép 60C2 qua tôi

(đánh giá thông qua lực cắt) và chất lượng bề
2
mặt đạt được sau khi gia công (đánh giá thông
qua nhám bề mặt R
a
).
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp giữa lý thuyết và nghiên cứu
thực nghiệm, trong đó chủ yếu là nghiên cứu
thực nghiệm.
3. Đối tượng nghiên cứu
Vật liệu: Thép lò xo 60C2 qua tôi đạt độ
cứng: 35 ÷ 38 HRC
Máy công cụ: Trung tâm gia công VMC -
85S.
Dao: Dao phay mặt đầu gắn mảnh HKC
phủ PVD
Phương pháp: Phay tinh mặt phẳng
4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học:
+ Bổ sung lý về phay cứng khi gia công
thép đã qua tôi có độ cứng cao, đặc biệt là
thép lò xo 60C2 qua tôi.
+ Xây dựng được mối quan hệ giữa các
thông số của nhám bề mặt (R
a
), với các thông
số của chế độ cắt (S, V) khi phay mặt phẳng
dưới dạng các hàm thực nghiệm.
- Ý nghĩa thực tiễn: Sử dụng làm cơ sở

cho việc lựa chọn chế độ cắt khi phay cứng
các loại thép đã qua tôi có độ cứng cao tại
các cơ sở sản xuất ở Việt Nam để nâng cao
độ chính xác, và chất lượng bề mặt chi tiết
gia công.
3
5. Nội dung của luận văn
Kết cấu của luận văn bao gồm ba
chương và phần kết luận chung:
Chương 1: Tổng quan về gia công cắt gọt
khi phay
Chương 2: Phay cứng thép 60C2 qua tôi
bằng dao phay hợp kim cứng phủ PVD
Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm và
xử lý số liệu
Kết luận chung và thảo luận
kết quả
Chương 1:
TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG CẮT GỌT
KHI PHAY
1.1. Các thông số cơ bản của quá trình cắt
1.1.1. Quá trình hình thành phoi
1.1.1.1. Khái niệm và phân loại phoi
* Gia công kim loại bằng cắt gọt là một
phương pháp gia công kim loại rất phổ biến
trong ngành cơ khí chế tạo máy.
Quá trình cắt kim loại là quá trình con
người sử dụng các dụng cụ cắt để hớt đi lớp
kim loại thừa khỏi chi tiết, nhằm đạt được
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.
Lớp kim loại thừa trên chi tiết cần hớt
4
bỏ đi được gọi là lượng dư gia công cơ.
Lớp kim loại đã bị cắt bỏ khỏi chi tiết
được gọi là phoi cắt.
1.1.1.2. Quá trình hình thành phoi khi cắt
vật liệu dẻo
Khi dao dịch chuyển các phân tử kim loại
lúc đầu bị nén đàn hồi (hình 2a), sau đó bị biến
dạng dẻo, quá trình biến dạng dẻo tăng dần cho
đến khi bị lực liên kết bên trong của các phân tử
chặn lại. Ở thời điểm này xảy ra sự xếp lớp của
các phần tử phoi và sự trượt của chúng trên
mặt phẳng BC (hình 1.2b). Hiện tượng tương
tự cũng xảy ra đối với các phần tử tiếp theo từ 1
÷ 5 (hình 1.2c).
(Hình vẽ. Sơ đồ quá trình hình
thành phoi khi cắt vật liệu dẻo)
Biến dạng dẻo xảy ra trong vùng được
giới hạn bằng góc Ψ, góc này được gọi góc
tác động. Góc β1 gọi là góc trượt, còn mặt
phẳng BC gọi là mặt phẳng trượt.
Quá trình hình thành phoi trên đây xảy
ra khi gia công các vật liệu dẻo với chiều sâu
cắt lớn và góc cắt δ nhỏ.
5
1.1.1.3. Quá trình hình thành phoi khi phay
cứng

Đối với quá trình hình thành phoi khi
phay cứng cũng có những đặc điểm cơ bản
như khi quá trình hình thành phoi khi gia công
vật liệu dẻo, tuy nhiên đối với phay cứng do
chiều sâu cắt nhỏ, tốc độ cắt lớn nên phoi hình
thành trong quá trình phay cứng thường là
phoi dây.
Biến dạng cắt khi tạo phoi dây là bé
nhất. Do vậy trong những trường hợp gia công
tinh ta cần cố gắng tạo phoi dây bằng cách
nâng cao tốc độ cắt.
Khi tạo phoi dây, do phoi được hình
thành một cách liên tục, do đó dẫn đến lực cắt
khá ổn định, ít rung động. Do vậy dễ đạt
được các chỉ tiêu về độ nhám bề mặt, chất
lượng bề mặt cao.
1.2. Lực cắt
1.2.1. Cơ sở lý thuyết của lực cắt gọt
Trong quá trình cắt, dụng cụ cắt chịu tác
dụng của các lực. Các lực này tác dụng lên
phôi và lưỡi cắt. Lực cắt gồm các lực sau:
- Thành phần lực Pz theo phương chuyển
động chính hoặc theo phương dịch chuyển
của dao và ta gọi Pz là lực tiếp tuyến.
- Thành phần lực P
y
theo phương trùng
với đường tâm dao và ta gọi P
y
là lực hướng

kính.
6
- Ngoài hai thành phần lực Pz và Py còn
có thêm thành phần lực Px (lực tác dụng theo
phương trục chi tiết).
1.2.2. Ảnh hưởng của điều kiện cắt đến lực
cắt
Điều kiện cắt gọt bao gồm nhiều yếu tố
như chế độ cắt S, V, t, độ cứng vững của hệ
thống công nghệ; có hay không tưới dung dịch
trơn nguội vào vùng cắt,…Ở đây ta chỉ khảo
sát ảnh hưởng của chế độ cắt đến lực cắt.
Khảo sát ảnh hưởng của các thông số S,
V, t đến lực cắt trong quá trình cắt. Sử dụng
nguyên lý cộng tác dụng, khi nghiên cứu ảnh
hưởng của một thông số nào đó, trong thí
nghiệm ta cho tất cả các yếu tố khác không
thay đổi và chỉ cho yếu tố đang xét thay đổi,
sau đó tổng hợp lại ta nhận được ảnh hưởng
đồng thời của các yếu tố xét đến lực cắt:
- Ảnh hưởng của chiều sâu cắt t đến lực
cắt.
- Ảnh hưởng của lượng chạy dao s đến
lực cắt.
- Ảnh hưởng của tốc độ cắt v đến lực
cắt.
1.3. Nhiệt
1.3.1. Nhiệt cắt
Hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt
đóng vai trò rất quan trọng, bởi vì nó ảnh

hưởng đến quá trình tạo phoi, lẹo dao, co rút
phoi, lực cắt và cấu trúc lớp bề mặt. Ngoài
7
ra, nhiệt cắt còn ảnh hưởng rất lớn đến cường
độ mòn và tuổi bền dao [4].
Thực tế cho thấy, phần lớn công cắt gọt
A (hơn 99,5%) sinh ra nhiệt cắt. Vì vậy,
lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình cắt là:
Q =A/427 = P
z
.V/427
Nhiệt cắt Q được tính bằng kcal/phút.
Nhiệt trong quá trình cắt lan tỏa từ điểm
có nhiệt độ cao nhất đến điểm có nhiệt độ thấp
nhất. Nhiệt trong quá trình cắt chủ yếu tập
trung ở phoi và một phần ở dụng cụ. Nhiệt do
ma sát ở mặt trước và mặt sau sẽ tập trung ở
mặt trước và mặt sau, ở phoi và chi tiết gia
công (hình vẽ). Có một phần nhỏ nhiệt tỏa ra
vào môi trường xung quanh.

(Hình vẽ: Sơ đồ hình thành và lan tỏa
nhiệt)
1.3.2. Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội
đến nhiệt cắt
Dung dịch trơn nguội xâm nhập vào
vùng cắt có tác dụng làm mát và tải nhiệt ra
khỏi vùng cắt, do đó làm nhiệt độ vùng cắt
giảm xuống. [4]
8

1.4. Khái quát tình hình nghiên cứu về phay
cứng
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên Thế giới
Việc áp dụng phay cứng thay cho mài
hoặc là nguyên công chuyển bị cho mài đang
trở nên khá phổ biến trên thế giới bởi những
ưu điểm nổi bật của nó, nhất là hiện nay khi
vấn đề ô nhiễm môi trường do các loại chất
hóa học được sử dụng làm dung dịch tưới
nguội cho quá trình mài hoặc phay đang được
sự quan tâm đặc biệt của toàn thế giới.
Việc nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân
tố đến quá trình phay cứng, phân tích các quá
trình vật lý trong phay cứng đã và đang được
quan tâm, tiến hành tại nhiều trung tâm, viện
nghiên cứu cũng như các trường đại học trên
thế giới.
1.4.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
Ở nước ta, phay cứng đã và đang được áp
dụng và phát triển khá mạnh mẽ. Đã có một số
công trình nghiên cứu về phay cứng như:
Nghiên cứu nâng cao chất lượng bề mặt chi
tiết gia công bằng tối ưu hóa một số yếu tố
kỹ thuật của quá trình phay tinh trên máy
công cụ CNC, Nghiên cứu ảnh hưởng của
các thông số chế độ cắt đến mòn và tuổi bền
của dao phay hợp kim cứng phủ TiAlN khi
phay thép hợp kim đã qua tôi,
9
1.5. Kết luận

Chất lượng bề mặt gia công là một trong
những yêu cầu quan trọng nhất đối với chi tiết
máy vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng
làm việc, độ bền, độ bền mòn cũng như tuổi
thọ của chi tiết máy. Quá trình tạo lớp bề mặt
gia công có chất lượng bằng phương pháp gia
công cơ chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố công
nghệ. Việc nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ
cắt khi phay cứng đến quá trình cắt, đến độ
nhám bề mặt khi phay thép đã qua tôi và xác
định được bộ thông số chế độ cắt hợp lý để đạt
chất lượng bề mặt tốt nhất đang là yêu cầu cấp
thiết của các nhà sản xuất cơ khí.
Chương 2
PHAY CỨNG THÉP 60C2 QUA TÔI
BẰNG DAO PHAY HKC PHỦ PVD
2.1. Đặc điểm quá trình phay cứng thép
qua tôi.
Phay cứng là nguyên công phay các chi
tiết đã qua tôi (thường là thép hợp kim) có độ
cứng cao khoảng từ 40 ÷ 65 HRC được sử
dụng rộng rãi trong công nghiệp ô tô, tàu
hỏa, chế tạo bánh răng, vòng ổ, dụng cụ,
khuôn mẫu vv… phay cứng thường được sử
dụng thay cho nguyên công mài khi gia công
chính xác các chi tiết máy, khuôn mẫu có
10
kích thước nhỏ, các chi tiết có hình dáng phức
tạp và đạt năng suất cao.
Phay cứng cho độ chính xác và nhám bề

mặt tương đương với mài nhưng phay cứng có
khả năng tạo nên lớp bề mặt có ứng suất dư
nén làm tăng tuổi thọ về mỏi của chi tiết máy
trong các tiếp xúc lăn khi sử dụng, cho năng
suất cao hơn mài với đầu tư ban đầu thấp hơn
nhiều. Phay cứng thường dùng trong nguyên
công phay tinh với độ chính xác tương đương
nguyên công mài.
Khi gia công thép đã tôi, người ta thường
gia công khô hoàn toàn. Các thông tin đáng tin
cậy chỉ ra rằng cắt khô hoàn toàn thép đã tôi
khi so sánh với cắt tưới tràn giảm được lực cắt
và công suất đặt lên chi tiết của máy công cụ
là kết quả của sự tăng nhiệt độ cắt.
Khi phay cứng người ta áp dụng
phương pháp phay cao tốc vì khi phay cao
tốc, nhiệt lượng phát ra lớn mà thời gian để
nhiệt lượng đó tản đi ngắn. Các loại dao
cácbít, dao CBN, dao phủ PVD thích hợp
cho trường hợp này vì nó vẫn duy trì được độ
cứng ở nhiệt độ 1000 ÷ 1100
0
C.
Vấn đề đặt ra cho các nhà kỹ thuật cơ
khí là phải tìm cách nghiên cứu để tận dụng
tối đa được những những ưu điểm và hạn chế
đến mức tối thiểu các tác động có hại trong
quá trình gia công khi thực hiện phay cứng.
Để đáp ứng được điều này thì việc cần thiết
11

phải nghiên cứu và tìm ra được các thông số
chế độ cắt hợp lý đáp ứng một cách hiệu quả
nhất cho quá trình cắt, đảm bảo năng xuất và
chất lượng sản phẩm đồng thời năng cao được
tuổi thọ của dao phay.
2.2. Các đặc tính cơ bản của thép lò xo.
Thép lò xo được hiểu là loại thép có khả
năng đàn hồi cao, thường được dùng để chế
tạo các loại lò xo (spring), đệm vênh (clip, có
lắp trong cần khởi động xe máy), căn lót trong
các đầu máy tàu hỏa, Khả năng đàn hồi này
của thép lò xo ổn định nhất sau khi nhiệt luyện
để đạt độ cứng từ 42 ÷ 48 HRC.
Thép lò xo có nhiều loại khác nhau. Đại
diện cho loại thép hợp kim này là mác thép
60C2 (GOST), S60CM(JIS), có bổ sung
thêm Mo để tăng độ thấm tôi và làm nhỏ hạt
khi nung ở nhiệt độ cao).
2.3. Gia công cắt gọt khi phay
2.3.1. Khái niệm chung
Phay là phương pháp gia công kim loại
được dùng phổ biến từ thế kỷ XIX. Từ đó
đến nay nó đã trải qua một thời kỳ dài phát
triển. Phương pháp phay được nhiều học giả
quan tâm nghiên cứu.
Nói chung, dao phay là dụng cụ nhiều
lưỡi cắt nên quá trình cắt ngoài những đặc
điểm của phương pháp tiện, còn có những
đặc điểm sau đây:
- Năng suất phay cao hơn bào nhiều lần

do có đồng thời nhiều lưỡi cắt.
12
- Lưỡi cắt của dao phay không làm việc
liên tục, mặt khác khối lượng thân dao thường
lớn nên khả năng truyền nhiệt tốt.
- Diện tích cắt khi phay thay đổi do đó lực
cắt thay đổi gây rung động trong quá trình cắt.
- Khả năng tồn tại lẹo dao ít do lưỡi cắt
làm việc gián đoạn gây va đập và rung động.
2.3.2. Phân loại dao phay

(Các loại dao phay)
a- dao phay trụ; b- dao phay đĩa và dao phay
rãnh; c- dao phay ngón; d,e- dao phay mặt
đầu; g- dao phay định hình; h- dao phay cắt
đứt
2.3.3. Vật liệu chế tạo dao phay
Hợp kim cứng thường được sử dụng cho
chế tạo dao phay mặt đầu, dao phay có kích
thước lớn. Ít khi được sử dụng để chế tạo dao
phay ngón cắt rãnh.
2.3.4. Dao phay Hợp kim cứng phủ PVD
Phủ PVD được thực hiện trong buồng kín khí
trơ với áp suất thấp khoảng 10
-2
bar ở nhiệt độ
từ 400
o
C-500
o

C. Với nhiệt độ của quá trình
như thế phủ PVD thích hợp cho các dụng cụ
thép gió, thép hợp kim, Do nhiệt độ thấp
các nguyên tử khí và kim loại khi bay hơi
phải được ion hoá và kéo về bề mặt cần phủ
13
nhờ một điện thế âm đặt vào đó. Quá trình bắn
phá bề mặt phủ bằng các ion được thực hiện
trước khi phủ để làm tăng độ dính kết của vật
liệu phủ với nền. Theo nguyên tắc bay hơi phủ
PVD có 4 dạng cơ bản
Phủ PVD đã mở rộng phạm vi sử dụng
của HKC như các mảnh dao phay hợp kim
cứng phủ PVD trong một số trường hợp tỏ ra
tốt hơn dao gắn mảnh các bít. Hơn nữa PVD
còn có thể phủ được ở trạng thái không cân
bằng nhiệt mà CVD không thể thực hiện được,
như phủ hợp chất kim cương nhân tạo với các
hạt các bít siêu nhỏ WC/C. Ưu điểm này của
PVD là cơ sở cho việc phủ các lớp bôi trơn
cùng với các lớp phủ cứng như MoS
2
và
WC/C, chẳng hạn các lưỡi cắt của mũi khoan
cần được bảo vệ bằng các lớp phủ cứng,
nhưng các bề mặt rãnh thoát phoi cần được
phủ bằng lớp giảm ma sát. Điều này mở ra
một triển vọng mới về ứng dụng của phủ
PVD cho các dụng cụ ép, dập và các chi tiết
máy chính xác.

2.3.5. Các thông số hình học của dao phay
Ở dao phay mặt đầu (hình vẽ) các lưỡi
cắt được chế tạo giống như các dao tiện có
lưỡi cắt chuyển tiếp.
14

(Hình vẽ: Các thông số hình học phần
cắt của dao phay mặt đầu)

Các góc của dao phay được chọn phụ
thuộc vào tính chất của vật liệu gia công, điều
kiện cắt và kết cấu của nó.
Góc nghiêng chính φ của dao phay mặt
đầu thường bằng 45 ÷ 60
0
và được chọn phụ
thuộc vào độ cứng vững của hệ thống công
nghệ.
2.3.6. Các yếu tố của lớp cắt
(Hình vẽ: Sơ đồ cắt phoi của răng dao
phay)
Quá trình phay có những đặc điểm sau:
- Mỗi răng của dao phay trong quá trình
cắt sẽ hớt ra phoi có dạng một dấu phẩy.
- Mỗi một răng của dao phay làm việc với
15
chế độ gián đoạn theo chu trình.
2.3.6. Lực cắt khi phay
Tổng hợp lực R
1

có thể phân tích thành
hai thành phần: lực vòng P (P
Z
)
tác dụng theo
tiếp tuyến của quỹ đạo chuyển động của lưỡi
cắt và lực hướng kính P
y
(hình a).
( Hình vẽ. Sơ đồ lực cắt tác dụng lên
dao phay trụ)
Trong đó: a) Răng thẳng; b) Răng xoắn
(răng nghiêng)
2.3.7. Độ mòn và tuổi bền của dao phay
Tùy thuộc vào điều kiện cắt, răng dao
phay có thể bị mài mòn tùy theo mặt trước
(hình a) hoặc đồng thời bị mài mòn theo cả
hai mặt trước và sau (hình b). Chiều dày cắt
càng nhỏ, độ mòn của mặt sau càng lớn.

16
( Hình vẽ. Các dạng mài mòn của răng
dao phay)
2.4. Ứng dụng của phay cứng thép 60C2
qua tôi và giới hạn vấn đề nghiên cứu.
2.4.1. Ứng dụng
Trong điều kiện sản xuất cụ thể tại Việt
Nam thì việc nghiên cứu ứng dụng phay cứng
thay cho nguyên công mài là phương pháp gia
công truyền thống để gia công các sản phẩm

căn lót trong đầu máy tàu hỏa nhằm nâng cao
năng xuất và chất lượng sản phẩm đang trở
thành mục tiêu đặt ra cho các nhà sản xuất cơ
khí.
2.4.2. Giới hạn vấn đề nghiên cứu
Trong khuôn khổ của đề tài, tác giả tập trung
nghiên cứu các vấn đề sau:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số
lượng chay dao S, vận tốc cắt tới chất lượng
bề mặt gia công trong điều kiện cắt khô hoàn
toàn và được đánh giá qua yếu tố về độ nhám
bề mặt chi tiết.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số
lượng chay dao S, vận tốc cắt tới quá trình cắt
trong điều kiện cắt khô hoàn toàn và được
đánh giá qua yếu tố về lực cắt trong qúa trình
gia công.
Trên cơ sở của các vấn đề nghiên cứu
trên, tác giả chọn phương pháp nghiên cứu là
kết hợp nghiên cứu lý thuyết với nghiên cứu
thực nghiệm trong đó nghiên cứu thực
17
nghiệm là cơ bản.
18
Chương 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
3.1. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Để nghiên cứu thực nghiệm một cách
khoa học và chính xác cần dựa trên lý thuyết
quy hoạch thực nghiệm hiện đại phù hợp với
đề tài.

Dưới đây là một số vấn đề lý thuyết về
quy hoạch thực nghiệm mà khi nghiên cứu cần
thực hiện để đạt được kết quả chính xác.
3.1.1. Các nguyên tắc cơ bản của quy hoạch
thực nghiệm
- Nguyên tắc không lấy toàn bộ các trạng
thái đầu vào
- Nguyên tắc phức tạp dần mô hình toán
học
- Nguyên tắc đối chứng với nhiễu
- Nguyên tắc ngẫu nhiên hoá
- Nguyên tắc tối ưu của quy hoạch thực
nghiệm
3.1.2. Quy hoạch thực nghiệm và mô hình
hồi quy thực nghiệm
Phương pháp thực nghiệm là một phần
quan trọng của việc nghiên cứu tối ưu hóa
thông số công nghệ khi mài. Cần có phương
pháp thực nghiệm tiên tiến và phù hợp để
kiểm chứng các giải thuyết khoa học và đưa
ra những kết luận, hướng dẫn chính xác có
cơ sở khoa học.
19
Dưới đây là một số vấn đề lý thuyết về
quy hoạch thực nghiệm mà khi nghiên cứu cần
thực hiện để đạt được kết quả tốt nhất.
- Các đặc trưng thống kê quan trọng
- Hàm hồi quy một biến (3.14)
3.2. Giới thiệu hệ thống thực nghiệm
3.2.1. Yêu cầu đối với hệ thống thí nghiệm

Việc xây dựng hệ thống thí nghiêm đảm
bảo được các yêu cầu kỹ thuật có vai trò rất
lớn trong nghiên cứu khoa học.
3.2.2. Hệ thống thí nghiệm:
Hệ thống thí nghiệm phay cứng thép
60C2 qua tôi bằng dao phay mặt đầu Hợp kim
cứng phủ PVD được tiến hành tại Trung tâm
gia công VMC - 85S tại trường Đại học Kỹ
Thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên
như sau:
(Ảnh: Hệ thống thí nghiệm)
3. 3. Thiết bị thí nghiệm
- Máy công cụ: Thí nghiệm được thực
20
hiện tại Trung tâm gia công VMC - 85S d
(Ảnh: Trung tâm gia công VMC - 85S)
- Dao: Sử dụng dao phay mặt đầu Ø 80
gắn mảnh HKC phủ PVD của hãng LAMINA
có Ký hiệu: APMT 1604 PDTR (LT 30 -
PVD SUBMICRON).
(Ảnh: Mảnh dao Hợp kim cứng phủ PVD)
- Đồ gá: Sử dụng tấm gá và các thanh
kẹp hiện có tại Trung tâm Thí nghiệm -
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại
học Thái Nguyên để gá đặt đầu đo lực Kistler
9257 BA
- Phôi:
21
- Thép lò xo 60C
2

đã qua tạo
hình dáng và tôi
- Độ cứng: 35 ÷ 38 HRC
- Kích thước: 100 x 80 x 7

(Hình 3.4: Phôi thép lò xo
60C2)
- Dụng cụ đo kiểm:
- Đầu đo lực kế Kistler 9257BA
được kết nối với máy tính

(Ảnh: Bộ thiết bị đầu đo lực kế
Kistler 9257BA)
- Máy đo nhám SJ-201 - Mitutoyo
– Nhật Bản

22
(Ảnh: Máy đo nhám SJ-201)
- Thước cặp độ phân giải 0,01 –
Mitutoyo – Nhật Bản
3.4. Xử lý số liệu thực nghiệm
3.4.1.Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm
Sử dụng sơ đồ quy hoạch thực nghiệm,
ma trận quy hoạch thực nghiệm thể hiện như
sau:

(Hình vẽ: Sơ đồ quy hoạch thực
nghiệm)
- Bộ thông số thí nghiệm được xác định
thông qua sơ đồ quy hoạch thực nghiệm với

ma trận thực nghiệm 6 điểm trong đó có 02
thông số công nghệ thay đổi là vận tốc cắt (n)
và lượng chạy dao (S), cụ thể như sau:

(Bảng 3.1: Ma trận thực nghiệm 6
điểm)
3.4.2. Mục đích thí nghiệm
Khảo sát độ nhám bề mặt chi tiết gia
23
công (Ra) và lực cắt (F) thông qua các thông
số tốc độ cắt (n) lượng chạy dao (S) để từ đó
xác định được các thông số chế độ cắt hợp lý
nhất cho quá trình cắt khi thực hiện gia công
phay mặt phẳng thép 60C2 đã qua tôi bằng dao
phay mặt đầu gắn mảnh Hợp kim cứng phủ
PVD.
Các chỉ tiêu đánh giá ảnh hưởng của chế
độ cắt đến các thông số kỹ thuật trong quá
trình cắt khi phay cứng thép 60C2 qua tôi bằng
dao phay mặt đầu gắn mảnh Hợp kim cứng
phủ PVD:
- Lực cắt khi phay
- Độ nhám bề mặt chi tiết
3.4.3. Trình tự tiến hành thí nghiệm:
* Chuẩn bị trước khi thí nghiệm:
- Chuẩn bị đầy đủ máy, dao, phôi, thiết
bị đo,
- Xây dựng sơ đồ quy hoạch thực
nghiệm, ma trận thực nghiệm với 2 thông số
công nghệ thay đổi là vận tốc cắt (n) và

lượng chạy dao (S).
* Phương pháp tiến hành thực nghiệm:
+ Lập sơ đồ quy hoạch thực nghiệm:
- Quá trình tiến hành thí nghiệm được
thực hiện theo sơ đồ quy hoạch thực nghiệm 6
điểm từ 1 đến 6 với các thông số công nghệ
(n) và (S) theo đúng ma trận tính toán.
24
+ Tiến hành thí nghiệm:
- Thí nghiệm được tiến hành theo 6 bước
từ 1 - 6 với vận tốc cắt, lượng chay dao cụ thể
theo bảng kê ở trên và chiều sâu cắt cho toàn bộ
quá trình thí nghiệm là t = 0,3mm. Mỗi bước thí
nghiệm được tiến hành gia công trong điều kiện
cắt khô hoàn toàn không có dung dịch tưới
nguội trong thời gian là 5 phút sau đó tiến hành
đo độ nhám bề mặt chi tiết bằng máy đo độ
nhám SJ-201 - Mitutoyo – Nhật Bản, đồng thời
chi tiết gia công được gá đặt trên đầu đo lực
Kistler 9257BA sẽ cho ta các số liệu cụ thể về
các thành phần lực cắt trong quá trình gia công
thí nghiệm. Các bước được lập lại tương tự cho
đến hết 6 thí nghiệm và cho kết quả 6 thí
nghiện đạt được như trong bảng.
+ Tổng hợp số liệu thí nghiệm:
(Bảng 3.2: Kết quả thực nghiệm)
3.4.4. Xử lý số liệu:
Thực nghiệm quá trình phay cứng,
nghiên cứu chất lượng bề mặt gia công dưới
ảnh hưởng của hai thông số chế độ cắt:

25