nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ khi phay cao tốc đến độ chính xác gia công trên máy phay cnc

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGÔ ĐĂNG HUỲNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ

CÔNG NGHỆ KHI PHAY CAO TỐC ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC
GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC

Chuyên ngành:
Mã số:

Kỹ thuật cơ khí
60.52.01.03

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Đào Quang Kế
TS. Tống Ngọc Tuấn

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả

nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.

Tôi cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm

ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày

tháng

Tác giả luận văn

Ngô Đăng Huỳnh

i

năm 2016


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin được bày tỏ sự cảm ơn chân thành tới các thầy giáo hướng dẫn PGS.TS.

Đào Quang Kế; TS. Tống Ngọc Tuấn - vì những gợi ý và giúp đỡ lựa chọn đề tài bảo vệ

luận văn tốt nghiệp, sự hướng dẫn tận tình, ủng hộ thường xuyên cũng như sự động viên

của thầy trong quá trình thực hiện luận văn. Bên cạnh đó thầy cũng đưa ra những đánh giá
tổng kết sâu sắc và gợi mở hướng phát triển của đề tài nghiên cứu trong tương lai.

Luận văn của tôi sẽ không thể hoàn thành nếu không có sự cộng tác hỗ trợ từ đội

ngũ cán bộ và công nhân nhà máy Sumitomo Nacco Handling Material, Khu công nghiệp
Thăng Long, Đông Anh, Hà nội.

Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn đặc biệt tới những người thân trong gia đình,

bạn bè và đồng nghiệp - vì sự quan tâm, động viên và ủng hộ nhiệt tình của họ đối với tôi
trong suốt thời gian thực hiện đề tài này.

Hà Nội, ngày

tháng

Tác giả luận văn

Ngô Đăng Huỳnh

ii

năm 2016


MỤC LỤC
Lời cam đoan ......................................................................................................................... i
Lời cảm ơn ............................................................................................................................ ii

Mục lục ............................................................................................................................... iii
Danh mục bảng ......................................................................................................................v
Danh mục hình ..................................................................................................................... vi

Trích yếu luận văn ............................................................................................................. viii
Thesis abstract........................................................................................................................x
Phần 1. Mở đầu .................................................................................................................... i
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài ...........................................................................................1

1.3.

Phạm vi nghiên cứu .................................................................................................3

1.2.

Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................2

Phần 2. Tổng quan về các nghiên cứu ................................................................................4
2.1.

Tổng quan gia công cao tốc .....................................................................................4

2.1.2.

Yêu cầu về thiết bị cho gia công cao tốc .............................................................................. 5

2.1.1.
2.1.3.
2.2.

2.2.1.

2.2.2.
2.2.3.
2.3.

Định nghĩa về gia công cao tốc ............................................................................................... 4
Ưu điểm của gia công cao tốc ................................................................................................. 9
Tổng quan về các nghiên cứu ................................................................................10
Phay cao tốc với vật liệu cần gia công là Titan sử dụng dụng cụ cắt Carbide

có phủ (Bài báo cáo này được đăng trên - Tạp chí nghiên cứu khoa học

Châu Âu, Nagi Elmagrabi, Che Hassan C.H – Đại học Quốc gia Malaysia) ............. 10
Phay cao tốc với vật liệu là hợp kim nhẹ ........................................................................... 10
Trong phay cao tốc đặc biệt khi phay vật liệu sau nhiệt luyên thì yếu tố dụng

cụ cắt vô cùng quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm ........... 11
Kết luận..................................................................................................................19

Phần 3. Độ chính xác gia công và các yếu tố ảnh hưởng ...................................................20
3.1.

Độ chính xác gia công ...........................................................................................20

3.1.2.

Các nguyên nhân gây ra sai số gia công ............................................................................. 21

3.1.1.
3.1.3.

Khái niệm về độ chính xác gia công.................................................................................... 20
Các phương pháp đạt độ chính xác gia công..................................................................... 22

iii


3.1.4.

Các yếu tố ảnh hưởng tới độ chính xác gia công ............................................................. 22

3.1.6.

Thông số vật lý của bề mặt gia công ................................................................................... 28

3.1.5.
3.2.

3.2.1.
3.2.2.
3.2.3.
3.2.4.
3.3.

3.3.1.
3.3.2.
3.4.

Khả năng đạt độ chính xác của các phương pháp gia công cắt gọt ............................ 26
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám khi gia công cao tốc .....................................30

Lực cắt .......................................................................................................................................... 30

Mức độ biến dạng dẻo ............................................................................................................. 34
Nhiệt cắt và độ mòn dao.......................................................................................................... 37
Rung động ................................................................................................................................... 39
Một số kết quả đạt được trong nghiên cứu độ nhám bề mặt .................................40

Các kết quả đối với công cụ truyền thống.......................................................................... 40

Các kết quả đã có được đối với máy CNC......................................................................... 43
Kết luận..................................................................................................................44

Phần 4. Kết quả và thảo luận ............................................................................................46
4.1.

Xây dựng mô hình thực nghiệm ............................................................................46

4.1.2.

Thông số đầu vào của thí nghiệm ......................................................................................... 46

4.1.1.
4.2.

4.2.1.
4.2.2.
4.3.

4.3.1.
4.3.2.
4.4.

4.4.1.
4.4.2.
4.5.

Mô hình thí nghiệm .................................................................................................................. 46
Các thông số thí nghiệm ........................................................................................55

Với vận tốc cắt (Vc) thay đổi được thực hiện trên 10 mẫu với Sr không đổi

chọn Sr =0,05 (mm/răng) ta được bảng các số liệu thí nghiệm như sau:.................. 55
Với vận tốc cắt (Vc) không đổi chọn Vc =550 (m/phut) được thực hiện

trên 10 mẫu với Sr thay đổi ta được bảng các số liệu thí nghiệm như sau: .............. 56
Thực hiện các thí nghiệm và thu thập số liệu ........................................................56

Thí nghiệm về sự ảnh hưởng của vận tốc tới độ nhám .................................................. 56

Thí nghiệm về sự ảnh hưởng của lượng chạy dao tới độ nhám.................................. 57
Kết quả thí nghiệm ................................................................................................58

Ảnh hưởng của vận tốc cắt tới độ nhám bề mặt ............................................................... 58
Ảnh hưởng của lượng chạy dao tới độ nhám bề mặt ...................................................... 61
Kết luận..................................................................................................................64

Phần 5. Kết luận và kiến nghị ...........................................................................................66
5.1.
5.2.

Kết luận..................................................................................................................66

Kiến nghị ...............................................................................................................66

Tài liệu tham khảo .............................................................................................................67

iv

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Vận tốc cắt khi gia công thường và gia công cao tốc của một số vật liệu ......... 5

Bảng 2.2. Các thông số kỹ thuật của máy gia công cao tốc đang sử dụng.......................... 7
Bảng 2.3. Thông số chế độ cắt .......................................................................................... 13

Bảng 2.4. Hệ số lực cắt trung bình .................................................................................... 13

Bảng 2.5. Thông số về vật liệu 90MnCrV8: ..................................................................... 14

Bảng 2.6. Thông số dao phay mặt Ø63 ............................................................................. 14
Bảng 2.7. Chuẩn đo insert phay mặt theo ISO 8688 ......................................................... 15
Bảng 2.8. Kết quả thí nghiệm khi phay sử dụng 2 loại insert theo Type C và Type B ...... 15

Bảng 4.1. Thông số kỹ thuật của máy phay CNC NH6300 ............................................. 47
Bảng 4.2. Thành phần hóa học của vật liệu gang xám FCD450 ....................................... 51
Bảng 4.3. thông số công nghệ thí nghiệm khi Vc thay đổi và lượng chạy dao cố

định Sr=0.05 mm/răng. ..................................................................................... 55

Bảng 4.4. Thông số công nghệ thí nghiệm khi lương chạy dao răng Sr thay đổi và

vận tốc cắt cố định Vc=550 m/phút. ................................................................. 56

Bảng 4.5. Kết quả thí nghiệm khi cho vận tốc cắt Vc thay đổi và cố định lượng

chạy dao răng Sr=0.05 mm/răng. ...................................................................... 57

Bảng 4.6. Kết quả thí nghiệm khi cho lượng chạy dao răng Sr thay đổi và cố định

vận tốc cắt Vc=550 m/phút. .............................................................................. 58

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1.

Các phương pháp tăng năng suất, chất lượng và giảm giá thành sản phẩm ....... 2

Hình 2.1. Trung tâm gia công ngang 4 trục NH6300 Moriseiki với tốc độ trục

chính là 15.000vg/ph, tốc độ chạy dao nhanh lên đến 50m/ph. .......................... 6

Hình 2.2. Quá tình phân tích ổn định khi phay mặt .......................................................... 12

Hình 2.3. Thiết bị đo dụng cụ động ................................................................................. 12
Hình 2.4. Biểu đồ lực cắt trung bình khi phay vật liệu cứng ............................................ 14

Hình 2.5. Nhiệt cắt của phoi trong quá trình gia công, Vc= 278.1 m/phút ....................... 15
Hình 2.6. Chiều sâu mòn và chiều dài mòn insert khi phay với sự thay đổi của F

[mm/răng] và Vc [m/phút]; ............................................................................... 16

Hình 2.7. Hình ảnh của mòn dao ...................................................................................... 17
Hình 2.8. Lực cắt trung bình theo hướng trục x với vận tốc cắt Vc và tốc độ tiến

dao f thay đổi .................................................................................................... 18

Hình 3.1. Mối quan hệ giữa độ chính xác gia công và giá thành sản phẩm ..................... 21

Hình 3.3. Sự phân bố lớp ứng suất dư và lớp biến cứng trên bề mặt chi tiết.................... 29

Hình 3.4. Ảnh hưởng của chiều rộng cắt đến lực cắt ........................................................ 32
Hình 3.5. Ảnh hưởng của chiều dày cắt đến lực cắt ......................................................... 32
Hình 3.6. Quá trình ảnh hưởng của dao cắt đến bề mặt chi tiết ....................................... 34

Hình 3.7. Sự biến dạng dẻo trong cắt gọt.......................................................................... 35
Hình 3.8. Nhiệt phát sinh trong vùng cắt .......................................................................... 36
Hình 3.9. Các vùng biến dạng trong quá trình cắt ............................................................ 36

Hình 3.10. Đồ thị biểu thị quan hệ giữa θ và V ................................................................. 37
Hình 3.11. Ảnh hưởng của nhiệt độ gia công đến độ mòn của dao .................................... 39
Hình 3.12. Quan hệ giữa chiều cao nhấp nhô tế vi Rz và lượng tiến dao S khi tiện

với r=0, r=0.01mm, r=0.04mm ......................................................................... 41

Hình 3.13. Ảnh hưởng của tốc độ cắt (V) đến chiều cao nhấp nhô tế vi (Rz) .................... 42
Hình 3.14. Ảnh hưởng của lượng tiến dao S đối với nhám bề mặt Rz ............................... 42
Hình 4.1. Hình ảnh cụm lái và xe nâng hàng điện, loại đứng lái FBR-E0.9t-3.0t. ........... 46
Hình 4.2. Trung tâm gia công NH6300 ............................................................................ 47

Hình 4.3. Thông số kỹ thuật của dụng cụ cắt. ................................................................... 48

vi


Hình 4.4. Thông số mảnh cắt ............................................................................................ 48

Hình 4.5. Bản vẽ chi tiết gia công. .................................................................................... 49

Hình 4.6. Kích thước của phôi thí nghiệm ........................................................................ 50

Hình 4.7. Sơ đồ định vị và kẹp chặt chi tiết. ..................................................................... 52
Hình 4.8. Máy đo độ nhám bề mặt POCKETSURF của Mỹ ............................................ 54

Hình 4.9. Sơ đồ đo độ nhám bề mặt chi tiết sau gia công................................................. 55

Hình 4.10. Ảnh hưởng của vận tốc cắt (Vc) tới độ nhám bề mặt (t=0.2mm) ..................... 59
Hình 4.11. Ảnh hưởng của vận tốc cắt (Vc) tới độ nhám bề mặt (t=0.5mm) ..................... 60
Hình 4.12. Ảnh hưởng của lượng chạy dao (Sr) tới độ nhám bề mặt (t=0.2mm) ............... 62
Hình 4.13. Ảnh hưởng của lượng chạy dao (Sr) tới độ nhám bề mặt (t=0.5mm) ............... 63

vii


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ khi phay cao tốc đến

độ chính xác gia công trên máy phay CNC.
Tác giả luận văn: NGÔ ĐĂNG HUỲNH
Mã số: 60.52.01.03
Người hướng dẫn: PGS.TS. ĐÀO QUANG KẾ - TS.TỐNG NGỌC TUẤN

Nội dung tóm tắt:
a. Lý do chọn đề tài.
Ngành cơ khí nói chung và cơ khí chế tạo máy nói riêng ngày càng khẳng định thế
mạnh của mình trong sự nghiệp phát triển nền kinh tế của đất nước với vai trò chủ đạo và
không ngừng đáp ứng việc tạo ra những sản phẩm chất lượng tốt, độ tin cậy cao và đủ sức
cạnh tranh.
Những chỉ tiêu tạo ra các sản phẩm đó được quyết định bởi độ chính xác gia công.

Độ chính xác gia công là đặc tính chủ yếu của chi tiết máy. Trong thực tế không thể chế
tạo chi tiết có độ chính xác tuyệt đối bởi vì khi gia công xuất hiện sai số. Có rất nhiều yếu
tố ảnh hưởng tới độ chính xác gia công như: Độ chính xác của thiết bị công nghệ, kiến
thức công nghệ, vật liệu gia công, vật liệu làm dụng cụ cắt, các thông số cắt, công nghệ bôi
trơn … Thách thức của ngành công nghiệp hiện đại là tập trung chủ yếu vào việc đạt được
chất lượng cao, không chỉ trong việc đạt đến độ chính xác gia công mà là tăng tốc độ sản
xuất tăng hiệu suất của sản phẩm, tiết kiệm chi phí giảm những tác động đến môi trường.
Một trong những phương pháp đang và đã nghiên cứu ứng dụng ở các nước phát triển đó là
phương pháp gia công cao tốc (High Speed Machining-HSM) là một trong những công
nghệ gia công cắt gọt hiện đại hiện nay. Gia công cao tốc đã được thực hiên cách đây hơn
30 năm. Gần đây, với sự phát triển vượt bậc của ngành chế tạo máy hiện nay với những
công nghệ liên quan như máy tính, dao cắt, máy công cụ, bộ điều khiển CNC, hệ thống
CAM, thì gia công cao tốc ngày càng được quan tâm hơn.
Tuy nhiên, tại Việt Nam công nghệ này vẫn chưa được ứng dụng phổ biến rộng
rãi. Do vậy, nhằm tìm hiểu và nghiên cứu phương pháp gia công mới này, tôi chọn đề tài:
“Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ khi phay cao tốc đến độ chính xác
gia công trên máy phay CNC ” làm nội dung nghiên cứu luận văn.
b. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu.
Mục đích nghiên cứu:
- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của chế độ cắt (vận tốc cắt, lượng chạy dao) đến độ nhám
bề mặt gia công trên trung tâm gia công ngang 4 trục NH6300 của hãng MORI SEIKI của

viii


Nhật tại nhà máy Sumitomo NACCO Forklift ( Vietnam ) Co;Ltd thuộc tập đoàn
Sumitomo của Nhật tại khu công nghiệp Thăng Long1, Hà nội.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ (tốc độ cắt V(m/ph), lượng
chạy dao S (mm/răng)) khi phay cao tốc đến độ chính xác gia công khi phay mặt (độ nhám

bề mặt chi tiết máy (Ra))trên máy phay CNC đối với Gang xám FCD450 sử dụng dao
Carbide có phủ Titan, bằng phương pháp thực nghiệm.
c. Tóm tắt cô đọng các nội dung chính và đóng góp mới của tác giả.
Luận văn được trình bày trong 5 phần với nội dung chính như sau :
Phần 1. Mở đầu
Phần 2. Tổng quan về các nghiên cứu
Phần 3. Độ chính xác gia công và các yếu tố ảnh hưởng.
Phần 4. Kết quả nghiên cứu
Phần 5. Kết luận và kiến nghị
d. Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.
e. Kết luận: Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn, tác giả có một số
kết luận sau:
1. Qua thí nghiệm và xử lý số liệu đã xác định được lượng tiến dao S và vận tốc cắt
V để đạt độ bóng cao nhất đó là Sr= 0,01(mm/răng), Vc = 550(m/phút) với chiều sâu cắt t
= 0,5mm. Độ bóng có thể đạt được là cấp 11 , đảm bảo độ kín khít giữa nửa của hộp số
mà không cần dùng các loại gioăng cao su.
2. Tuổi bền của dụng cụ cắt ở vận tốc cắt Vc = 550(m/phút), Sr= 0,01 (mm/răng)
giảm đáng kể so với với vần tốc cắt mà cơ sở đang áp dụng Vc=180 m/phút và Sr=0.05
mm/răng.
3. Tiết kiệm chi phí được cho nhà máy một tháng 465.35 USD/một máy làm việc 2 ca.

ix


THESIS ABSTRACT
The subject: Study of the influence of the technological parameters henmilling

high speed to the accuracy of machining on CNC milling machine.
Thesis’s Author: HUYNH NGO DANG
Code: 60.52.01.03

The instructor: ASS. Pf. Dr KE DAO QUANG -Dr.TUAN TONG NGOC

Content summary:
a. Reason for choosing the subject:
The mechanics in general and engineering mechanics in particular increasingly
affirm their strengths in the career development of the country's economy with a dominant
role and constantly satisfy the creation of good quality products, reliability and competitive
enough.
The only goal is to create products that are decided by the precision machining. The
precision machining is mainly characteristic of the machine details. In fact it can not be
built there details absolute accuracy because when offshoring will be appeared error. There
are many factors affecting the machining precision: the precision of technology equipment,
knowledge technology, machining, material cutting tool materials, the cutting, lubrication
technology ... The challenge of modern industry is focused primarily on achieving high
quality, not only in achieving the precision machining that is increasing the production rate
increase the performance of your product, saving the cost of reducing the impact on the
environment. One of the methods are studied and applied in developed countries it is high
speed machining methods (High Speed Machining-HSM) is one of the technologies of
modern grinding machining available today. High speed machining have been conducted
more than 30 years ago. Recently, with the boom of the current engineering industry with
the related technology such as computers, machines, cutters, CNC controls, CAM system,
the high speed machining increasingly more attention.
However, in Vietnam, this technology has not been widely popular applications.
Therefore, in order to explore and study this new machining methods, I choose the
subject: "Study the influence of the technological parameters when milling high speed to
the precision machining on CNC milling machine " made the content of research papers.
b. Purpose of study by dissertation, the subject, the scope of the study.
The purpose of the study:
- Research the effects of cutting mode (cutting speed, density the knife) to surface
machining on the center of the 4th -axis horizontal NH6300 tool of MORI SEIKI Japan at

the Sumitomo NACCO Forklift (Vietnam) co.; Ltd., belong to Sumitomo Corporation of
Japan in The 1st Thang long Industrial area, Hanoi.

x


The object and scope of the study:
- Study of the influence of the technological parameters (cutting speed V (m per
minute), the speed of knife running (mm per wheel)) when high speed milling up to speed
when machining precision milling (surface detail (Ra)) on CNC milling machine for
FCD450 cast iron which using a Carbide knife covered in titanium C by empirical
methods.

c. Concise summary of the main content and new contributions.
The thesis is presented in five parts with the main content as belows:
Part 1: The beginning
Part 2: Overview of the research
Part 3: Machining accuracy and the factors of influence.
Part 4: The result of researching
Part 5: The conclusion and recommendations
d. Researching methods: Researching theory combined with experiment.
e. Conclusion: In the process of implementation and completion of the thesis, I got
some the following conclusions:
1. Find out the influence of cutting velocity of gloss up details in the process on the
CNC milling machine with Carbide steel knife.
2. Through experiments and data processing have identified progress energy knife
S and velocity V-cut to reach the highest gloss that is Sr = 0.01 (mm per wheel), Vc = 550
(m/minute) cutting depth with t = 0, 5 mm. Polished can reach is level Ñ11, ensure snugly
between the second half of the gearbox without using the kind of rubber washers.
3. Age durability of cutting tool in cutting speed of Vc = 550 (m/min), Sr = 0.01

(mm/wheel) which significantly reduced compared with that cutter base speed spell
applying Vc = 180 m/min and Sr = 0.05 mm/wheel.

xi


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ngành cơ khí nói chung và cơ khí chế tạo máy nói riêng ngày càng khẳng
định thế mạnh của mình trong sự nghiệp phát triển nền kinh tế của đất nước với vai
trò chủ đạo và không ngừng đáp ứng việc tạo ra những sản phẩm chất lượng tốt, độ
tin cậy cao và đủ sức cạnh tranh.

Những chỉ tiêu tạo ra các sản phẩm đó được quyết định bởi độ chính xác gia
công. Độ chính xác gia công là đặc tính chủ yếu của chi tiết máy. Trong thực tế
không thể chế tạo chi tiết có độ chính xác tuyệt đối bởi vì khi gia công xuất hiện sai
số. Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng tới độ chính xác gia công như: Độ chính xác của
thiết bị công nghệ, kiến thức công nghệ, vật liệu gia công, vật liệu làm dụng cụ cắt,
các thông số cắt, công nghệ bôi trơn …Với sự phát triển không ngừng của khoa học
kỹ thuật thì độ chính xác gia công ngày càng được cải thiện hơn. Thách thức của
ngành công nghiệp hiện đại là tập trung chủ yếu vào việc đạt được chất lượng cao,
không chỉ trong việc đạt đến độ chính xác gia công mà là tăng tốc độ sản xuất tăng
hiệu suất của sản phẩm, tiết kiệm chi phí giảm những tác động đến môi trường.

Một trong những phương pháp đang và đã nghiên cứu ứng dụng ở các nước
phát triển đó là phương pháp gia công cao tốc (High Speed Machining-HSM) là một
trong những công nghệ gia công cắt gọt hiện đại hiện nay. Gia công cao tốc đã được
thực hiên cách đây hơn 30 năm. Gần đây, với sự phát triển vượt bậc của ngành chế
tạo máy hiện nay với những công nghệ liên quan như máy tính, dao cắt, máy công

cụ, bộ điều khiển CNC, hệ thống CAM, thì gia công cao tốc ngày càng được quan
tâm hơn. Bởi vậy việc tiếp cận phương pháp gia công cao tốc là một yêu cầu cấp
thiết để có thể đáp ứng được thực tiễn của của nhu cầu sản xuất. Nó là công nghệ gia
công hiện đại hơn hẳn các dạng gia công thường và đạt được các hiệu quả quan trọng
trong cắt gọt. Những lợi thế của gia công cao tốc là đạt được những năng suất cao
hơn các dạng gia công khác… tiết kiệm được thời gian gia công, kéo dài tuổi thọ của
dụng cụ… Nó cũng là phương pháp gia công giúp cho việc gia công các chi tiết có
hình dáng hình học phức tạp trở nên đơn giản hơn, đạt độ chính xác cao hơn và năng
suất tăng nhanh hơn. . Những phát hiện mới của gia công cao tốc luôn được phát triển
liên tục và được ứng dụng trong các ngành:
+ Công nghiệp gia công nhôm: để sản xuất ra các bộ phận của ô tô, các chi
tiết máy tính nhỏ và các thiết bị y tế.
1


+ Công nghiệp hàng không: để gia công các chi tiết làm bằng nhôm với
thành mỏng.
+ Công nghiệp khuôn mẫu: để gia công tinh với độ chính xác các chi tiết làm
bằng vật liệu cứng như khuôn dập, khuôn rèn, khuôn nhựa.

Nhờ sự phát triển của gia công cao tốc dẫn đến sự phát triển của các máy công
cụ có tốc độ cắt cao góp phần vào sự phát triển của gia công cắt gọt.
Hiện nay việc áp dụng phương pháp gia công cao tốc này trong các ngành
công nghiệp Việt Nam còn rất hạn chế. Vì vậy việc nghiên cứu cũng như ứng dụng
những thành quả trong gia công cao tốc trên các máy cao tốc CNC nhằm nâng cao
độ chính xác của chi tiết gia công, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và năng
suất lao động đạt hiểu quả cao góp phần vào sự phát triển của toàn xã hội là một yêu
cầu cấp thiết.
Trong nội dung luận văn cao học tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu sự ảnh
hưởng của một số thông số công nghệ phay cao tốc trên máy CNC đến độ chính

xác gia công bề mặt ”.
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Hiện nay để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và khắt khe của đời sống xã hội
thì việc tăng năng suất gia công, chất lượng sản phẩm và giảm giá thành đang trở
thành một nhu cầu tất yếu và có chọn lọc của xã hội trong mọi lĩnh vực sản suất
công nghiệp nói chung và trong ngành công nghiệp cơ khí nói riêng.
Đối với nghành công nghiệp gia công cơ khí, để thực hiện điều đó thì quá

trình cắt gọt đóng vai trò vô cùng quan trọng, điều đó được thể hiện trong hình 1.1:

Hình 1.1. Các phương pháp tăng năng suất, chất lượng
và giảm giá thành sản phẩm
2


Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu phương pháp gia công cao tốc,
các yếu tố ảnh hưởng trong gia công cao tốc tới năng suất, chất lượng và giá thành
của sản phẩm trong lĩnh vực gia công cơ khí.
1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đề tài - “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số thông số công nghệ phay
cao tốc trên máy CNC đến độ chính xác gia công bề mặt ”. đối với gang xám
(FCD450) bằng dao Carbide có phủ - đối với gang xám có độ cứng 174 HB. Ở
đây độ chính xác gia công là một thông số mang tính tổng hợp. Tuy nhiên, hai yếu
tố rất quan trọng trong độ chính xác gia công là độ chính xác về kích thước và độ
nhám bề mặt thì lại có quan hệ mật thiết với nhau, trong đó độ nhám bề mặt Ra
bằng khoảng 5-20% dung sai kích thước. Bề mặt có độ nhám bề mặt nhỏ thì độ
chính xác về kích thước hình học mới cao và ngược lại.

Do vậy phạm vi luận văn này chỉ giới hạn ở việc nghiên cứu ảnh hưởng của
các thông số công nghệ: tốc độ cắt V(m/ph), lượng chạy dao S(mm/răng) tới độ
nhám bề mặt chi tiết máy (Ra) khi gia công cao tốc trên máy CNC được thực hiện
với các loại gang xám có độ cứng từ 140-210 HB bằng phương pháp thực nghiệm.

Lý do Tác giả chọn đối tượng nghiên cứu là Gang xám mà không phải các loại
vật liệu truyền thống ứng dụng gia công cao tốc như Nhôm, thép sau nhiệt luyện,
hay các vật liệu phi kim khác vì đối với Gang xám ở một số công đoạn yêu cầu độ
bóng rất cao mà Gang thì gần như không thể ứng dụng được phương pháp mài. Do
vậy tôi chọn đối tương nghiên cứu là Gang xám để ngoài việc tăng năng xuất gia
công, giảm chi phí sản xuất ra còn là để tăng chất lượng bề mặt thay thế cho công
đoạn mài ở một số nguyên công yêu cầu độ nhám bề mặt cao.

3


PHẦN 2. TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU
2.1. TỔNG QUAN GIA CÔNG CAO TỐC
2.1.1. Định nghĩa về gia công cao tốc

Trong những năm gần đây gia công với tốc độ cao đang phát triển với sự tiến
bộ vượt bậc nhờ sự phát triển của máy công cụ và hệ điều khiển. So với phương
pháp cắt gọt truyền thống thì gia công cao tốc không chỉ thể hiện cắt bỏ kim loại với
tốc độ cao tăng khả năng nâng cao năng suất, độ chính xác và chất lượng chi tiết gia
công và cũng có thể giảm chi phí sản xuất và thời gian gia công. Nhờ có chế độ cắt
cao nhưng lực cắt thấp làm giảm quá trình mòn của dụng cụ tăng tuổi thọ của dao
tốt hơn. Bề mặt chi tiết qua gia công cao tốc đạt độ bóng cao có thể so sánh với các
phương pháp gia công khác như: Mài, gia công bằng tia lửa điện …Ngoài thuật ngữ
(High Speed Machining-HSM) nói trên còn có các thuật ngữ sau cũng ám chỉ gia
công cao tốc: High-Velocity Machining, High Performance Machining, High

Efficiency Machining, High Agile Machining và High Productivity Machining.
Theo cách hiểu thông thường thì gia công cao tốc (High Speed Machining-HSM)
gia công với tốc độ trục chính rất cao nhưng tốc độ chạy dao thấp còn High
Efficiency Machining thì có tốc độ chạy dao cao nhưng tốc độ cắt trung bình.
Định nghĩa:

Định nghĩa đầu tiên về gia công cao tốc được đưa ra bởi Carl Salomon vào
năm 1931. Ông cho rằng khi tốc độ cắt đạt 5-10 lần tốc độ cắt truyền thồng thì nhiệt
độ của phoi sẽ giảm. Thật ra có nhiều cách khác nhau để định nghĩa gia công cao
tốc dựa vào các yếu tố sau:

Gia công với tốc độ cắt cao

Gia công với tốc độ quay của trục chính cao.
Gia công với lượng ăn dao cao.

Gia công với tốc độ cắt cao và lượng ăn dao cao.
Gia công với năng suất cao.

Thực tế thì gia công cao tốc không đơn giản là cắt với tốc độ cao. Nó phải
được xem như là một quá trình gia công mà ở đó các bước gia công được thực hiện
bằng những phương pháp và thiết bị gia công rất cụ thể.
4


Theo bài báo cáo khoa học : Gia công cao tốc – Phương pháp gia công
hiện đại của nhóm tác giả: Giáo sư Lucjan Przybylski và Tiến sĩ Bogdan Slodki Đại học Công nghệ, Viện Kỹ thuật sản xuất.

Nội dung của bài báo cáo các tác giả muốn làm rõ hơn các định nghĩa về gia
công cao tốc và đưa ra giới hạn chế độ cắt khi gia công cao tốc đối với các vật liệu

khác nhau tương ứng với dụng cụ cắt. Tùy theo loại vật liệu mà dải (vùng) tốc độ
gia công cao tốc khác nhau theo bảng 2.1.

Bảng 2.1. Vận tốc cắt khi gia công thường và gia công cao tốc
của một số vật liệu

Vật liệu

Gang

Thép
Titan

Nhôm
Gang mềm
Gang dẻo
Thép cán
Thép hợp kim
Thép không gỉ
Thép tôi
65HRC

Dao phủ WC, PCV, PCD
Gia công
thường
Vc(m/ph)

Gia công
cao tốc
Vc(m/ph)

24

122

38

61

> 305
152
107
107
76
107

>3050
366
244
366
244
152

Dao phủ, CBN, Ceramic

Gia công
thường
Vc(m/ph)

>610

366
244
366
213
152
30
91 (Ceramic,
CBN)
46

Gia công cao tốc
Vc (m/ph)
3658
1219
914
610
366
274
46
183 (eramic,
CBN)
91

Gia công cao tốc cũng không phải là gia công với tốc độ trục chính cao bởi
vì có nhiều ứng dụng gia công cao tốc được thực hiện với máy có tốc độ bình
thường. Gia công cao tốc thường được sử dụng khi gia công tinh thép đã tôi với
việc sử dụng cả hai yếu tố là tốc độ cao và lượng ăn dao cao.
2.1.2. Yêu cầu về thiết bị cho gia công cao tốc

Những phát hiện mới của gia công cao tốc luôn được phát triển liên tục và

được ứng dụng trong các ngành: Công nghệ ôtô, các bộ phận máy bay, ngành công
nghiệp điện tử và trong sản xuất các sản phẩm cơ khí. Nhờ sự phát triển của gia
công cao tốc dẫn đến sự phát triển của các máy công cụ có tốc độ cắt cao góp phần
vào sự phát triển của gia công cắt gọt. Gia công cao tốc đã và đang được áp dụng
trên các trung tâm gia công truyền thống với tùy chọn tốc độ trục chính cao.

5


Hiện nay gia công cao tốc (High Speed Machining-HSM) được xem là một
trong những lĩnh vực chính của ngành chế tạo máy. Thực ra gia công cao tốc không
mới, nó đã được thực hiện cách đây hơn 30 năm. Gần đây, với sự phát triển vượt
bậc của ngành chế tạo máy hiện nay với những công nghệ liên quan như máy tính,
dao cắt, máy công cụ, bộ điều khiển CNC, hệ thống CAM, thì gia công cao tốc ngày
càng được quan tâm hơn. Các ứng dụng chủ yếu thúc đẩy công nghệ theo hướng gia
công cao tốc là: chế tạo khuôn mẫu, chế tạo các chi tiết ngành ôtô và gia công các
chi tiết ngành hàng không.

Rất khó để nêu lên một định nghĩa chung về gia công cao tốc. Tốc độ gia
công thì rất cụ thể cho từng ứng dụng. Ví dụ khi tốc độ gia công cao tốc khi gia
công thép vào khoảng 400m/ph nhưng giá trị này vẫn chưa phải là giá trị tốc độ gia
công cao tốc khi gia công gang.

Nói chung, để định nghĩa gia công cao tốc dựa vào các yếu tố sau: tốc độ cắt
cao, tốc độ quay của trục chính cao, lượng ăn dao cao, tốc độ cắt cao và lượng ăn dao
cao và năng suất cao. Tốt nhất là nói rằng gia công cao tốc có nghĩa là cắt gọt vật liệu
nhanh hơn bình thường cho những công đoạn cụ thể. Trong một số trường hợp người ta
cũng có thể sử dụng máy truyền thống để gia công cao tốc. Tuy nhiên, nói chung, để
thực hiện được gia công cao tốc thì máy cũng có những yêu cầu đặc biệt.

Hình 2.1. Trung tâm gia công ngang 4 trục NH6300 Moriseiki với tốc độ trục
chính là 15.000vg/ph, tốc độ chạy dao nhanh lên đến 50m/ph.

6


Sau đây là một số yêu cầu cụ thể:
 Động

cơ dẫn động trục chính

Công suất của động cơ trục chính phải đủ lớn vì cần có một lượng công suất

đáng kể để quay trục chính ở tốc độ cao.
 Trục

chính và ổ đỡ trục chính

Độ cứng vững tĩnh và động của trục chính phải cao. Trục chính phải có độ

cứng vững và độ ổn định nhiệt cao. Các ổ đỡ phải có tần số quay vòng cao. Kích

thước ổ, kiểu ổ, số ổ, tải, kiểu bôi trơn ổ và vật liệu làm ổ yêu cầu phải được kiểm

tra gắt gao cho máy công cụ gia công cao tốc. Kiểu ổ đỡ lai hoặc hoàn toàn bằng
ceramic cũng có thể cần thiết cho gia công cao tốc.
 Động

cơ dẫn động chạy dao tốc độ cao

Khả năng tăng tốc và giảm tốc nhanh rất quan trọng cho việc nâng cao năng

suất. Một máy công cụ với tốc độ tăng tốc/giảm tốc cao có thể duy trì vùng tốc độ

chạy dao không đổi trên hầu hết hành trình cắt. Gia công cao tốc yêu cầu các động
cơ dẫn động các trục có công suất cao.
 Bộ

điều khiển CNC có khả năng đáp ứng được cho gia công cao tốc

Bộ điều khiển CNC phải có khả năng xử lý đủ nhanh. Xu hướng phát triển

các bộ điều khiển CNC là chúng phải giảm được thời gian xử lý các khối lệnh và

tăng khả năng “look ahead”, có khả năng nội suy cung tròn thông qua đường cong
NURBS.

Bảng 2.2. Các thông số kỹ thuật của máy gia công cao tốc đang sử dụng
Thông số kỹ thuật

Hành trình trục X, mm
Hành trình trục Y, mm
Hành trình trục Z, mm
Công suất trục chính, kW
Số vòng quay trục chính, vg/ph
Tốc độ ăn dao, mm/ph
Tốc độ chạy dao nhanh, mm/ph

Mikron
HSM -700

700
550
450
10
42.500
40.000
40.000

Mazak
FJV-25N
1020
510
460
30
25.000
50.000
50.000

Moriseiki
NH- 6300
1050
900
980
30
15.000
50.000
50.000

Hệ thống máy phải chắc chắn và độ cứng vững cao khung máy và các hệ thống
hỗ trợ như hệ thống che băng máy, hệ thống nước làm mát, hệ thống kẹp chặt,…

7


phải có độ cững vững cao để chịu được ứng suất sinh ra khi gia công cao tốc. Thiết
bị che chắn máy và các cửa sổ phải được làm bền nhằm đảm bảo an toàn khi có sự
cố về dao. Vấn đề an toàn phải được đặt lên hàng đầu khi gia công cao tốc.


Trục chính và thiết bị kẹp chặt dao có đồng tâm cao và cân bằng tốt



Hệ thống cấp dung dịch trơn nguội

Khi số vòng quay tăng thì lực li tâm sẽ tăng bình phương với vận tốc quay (|F| = mw2r
2
hay |F| = m |v| / |r|) . Sự mất cân bằng trong hệ thống cũng như sự không đồng tâm sẽ
làm gia tăng lực li tâm, gây rung động máy. Do đó hệ thống gá dao và kẹp chặt dao,
trục chính phải có độ đồng tâm cao và cân bằng tốt trong gia công cao tốc.
Gia công cao tốc yêu cầu phải có hệ thống cung cấp dung dịch trơn nguội áp
suất cao để có thể làm mát dao một cách hiệu quả. ở tốc độ quay cao, ở xung quanh
dao cắt xuất hiện vùng gió xoáy nên phương pháp làm nguội truyền thống không
thể làm nguội hiệu quả. Việc thay dao nhanh yêu cầu dung dịch trơn nguội phải
sạch hơn so với thông thường nên hệ thống cấp dung dịch trơn nguội phải có khả
năng lọc tốt. Trong nhiều trường hợp người ta thích sử dụng gia công cao tốc khô
để loại trừ các rắc rối do hệ thống cấp dung dịch trơn nguội không đạt yêu cầu. Nhu
cầu về gia công cao tốc rất rộng lớn và đa dạng do đó hiện nay có nhiều kiểu máy
khác nhau cho công nghệ này
Tóm lại để thực hiện được gia công cao tốc thì hệ thống dao và máy cũng có

những yêu cầu đặc biệt, cụ thể như sau:

Sử dụng ổ đỡ có tần số quay vòng cao cho trục chính.
Công suất động cơ trục chính cao.

Trục chính phải có độ cứng vững và độ ổn định nhiệt cao.
Truyền động chạy dao động.

Điều khiển động truyền động.

Cấu trúc máy có độ cứng vững cao.
Hệ thống làm lạnh áp suất cao.

Thiết bị kẹp chặt dao đạt độ đồng tâm cao và cân bằng tốt.
Dao được làm bằng vật liệu có tính chống mòn cao..

Bộ điều khiển CNC có khả năng đáp ứng được cho gia công cao tốc như
có khả năng nội suy cung tròn thông qua đường cong NURBS, có chức năng
“look ahead”, …
8


2.1.3. Ưu điểm của gia công cao tốc

So với gia công truyền thống thì gia công cao tốc có những ưu điểm nổi bật.

Nó có thể làm giảm thời gian gia công đến 90% và giảm đến 50% chi phí gia công,
tùy trường hợp.

Hiệu quả kinh tế của máy gia công cao tốc CNC thể hiện qua các khía cạnh sau:

- Khi chi tiết có độ phức tạp cao, lựa chọn phương pháp gia công phù hợp

nhất là gia công trên máy gia công cao tốc CNC. Bởi vì gia công trên máy gia công
cao tốc CNC rút ngắn thời gian gia công, đạt độ chính xác yêu cầu và giá thành rẻ
hơn so với khi gia công trên máy công cụ vạn năng và máy tự động cứng.

- Khả năng thay đổi dạng sản phẩm chế tạo nhanh vì chỉ cần thay đổi chương

trình điều khiển mà không cần thay đổi cấu trúc máy hoặc thêm đồ gá chuyên dùng.
Máy điều khiển số đáp ứng được tính linh hoạt của sản xuất.

- Chi phí cho sản xuất dụng cụ cắt cho máy gia công cao tốc CNC nhỏ hơn

so với dạng máy khác vì máy gia công cao tốc CNC được trang bị tính năng đánh
giá lượng mòn dụng cụ và tự động điều chỉnh máy để bù lượng mòn.

- Máy gia công cao tốc CNC có tính năng tự động kiểm tra chất lượng ngay

trong quá trình gia công mà các máy thông thường không có khả năng này. Do vậy
giảm đáng kể tổn phí cho kiểm tra chất lượng chi tiết gia công.

- Thời gian gia công chi tiết trên máy gia công cao tốc CNC nhỏ hơn so với

máy vạn năng do tập trung nguyên công cao.

- Máy gia công cao tốc CNC không cần dùng các đồ gá chuyên dùng để gá

kẹp phôi.

Một số ưu điểm khác của gia công cao tốc như sau:
Tốc độ bóc vật liệu cao.

Chất lượng bề mặt gia công tốt.
Độ chính xác hình dáng cao.

Có khả năng gia công được các gân mỏng.
Giảm việc tạo bavia.

Không gây hư hại bề mặt gia công.
9


2.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU

Trên thế giới việc nghiên cứu ứng dụng gia công cao tốc nói chung và phay
cao tốc nói riêng đã có từ 30 năm nay các thành tựu nghiên cứu trong lĩnh vực này
như sau:
2.2.1. Phay cao tốc với vật liệu cần gia công là Titan sử dụng dụng cụ cắt Carbide
có phủ (Bài báo cáo này được đăng trên - Tạp chí nghiên cứu khoa học Châu Âu,
Nagi Elmagrabi, Che Hassan C.H – Đại học Quốc gia Malaysia)
Nội dung của bài báo cáo:

Tìm những ứng dụng mới trong gia công cao tốc làm tăng năng suất trong
sản xuất. Gia công cao tốc là lý do mà theo báo cáo cho rằng nó là nguyên nhân dẫn
đến sự mòn nhanh của dụng cụ cắt. Trong thực tế sản xuất với vật liệu Titan và hợp
kim của nó khi gia công luôn hạn chế tốc độ cắt nhỏ hơn 60(m/phút). Để tìm ra
được chế độ cắt hợp lý khi gia công cao tốc đối với vật liệu này, trong bài báo cáo
đã nói lên quá trình thử nghiệm phay cao tốc đối với vật liệu Titan(Ti-6AL-4V) với
dụng cụ cắt phủ và không phủ Carbide.

Thực nghiệm:

Thực hiện phay cao tốc trên vật liệu Titan (Ti-6Al-4V) sử dụng dụng cụ cắt
phủ Carbide. Quá trình thực nghiệm được thực hiện với các chế độ cắt khác nhau:

Lượng ăn dao lần lượt là: 1; 1,5; 2; với tốc độ cắt tương ứng là 50, 80, 105
m/phút vận tốc tương ứng là 0,1; 0,15; 2 mm/răng.

Trong quá trình gia công không dùng chất tưới nguội và được thực hiện trên
máy trung tâm gia công đứng 750 SABRRE CMEINNATI được điều khiển bởi hệ
850 Achramatic. sx
Ý nghĩa thực tế :

Tìm được tốc độ cắt phù hợp với vật liệu Titan với điều kiện gia công không sử
dụng chất tưới nguội. Đây là phương pháp gia công không chất tưới nguội là một
phương pháp gia công ứng dụng trong ngành hàng không vũ trụ khi gia công vật liệu
Titan và Niken. Là những vật liệu ứng dụng nhiều trong ngành hàng không vũ trụ như:
độ chống mài mòn cao, chịu va đập tốt có tỷ khối nhỏ và khả năng chịu nhiệt cao.
2.2.2. Phay cao tốc với vật liệu là hợp kim nhẹ

(Bài báo cáo đăng trên Tạp chí các thành tựu trong Vật liệu, Kỹ thuật và Sản
xuất, tác giả: F.Cus a co-perating, U. Zuperl và V. Gecevska b, Đại học Maribor
Slovenia).

10


Nội dung của bài báo cáo

Mục đích của bài này được tác giả giới thiệu những ứng dụng của gia công

cao tốc đối với kim loại nhẹ. Cho thấy gia công cao tốc là kết quả của sự tiến bộ
khoa học kỹ thuật. Nó là công nghệ phay hiện đại hơn hẳn các dạng phay thường và
đạt được các hiệu quả quan trọng trong cắt gọt. Những lợi thế của gia công cao tốc
trong gia công vật liệu nhẹ đã đạt được những năng suất cao hơn các dạng gia công
khác.: tiết kiệm được thời gian gia công, kéo dài tuổi thọ của dụng cụ…

Kết quả và ý nghĩa: bề mặt gia công cao tốc đối với vật liệu nhẹ có chất

lượng cao, chất lượng khi gia công cao tốc ở một số vị trí có thể sánh với mài.

Ý nghĩa thiết thực: Phay cao tốc với kim loại nhẹ Al và Magiê là hai loại vật
liệu được ứng dụng rất nhiều trong thực tế, có đến 95% được ứng dụng trong máy bay
và công nghệ ôtô. Kết quả đạt được chất lượng bề mặt cao và thời gian gia công ngắn.

2.2.3. Trong phay cao tốc đặc biệt khi phay vật liệu sau nhiệt luyên thì yếu tố
dụng cụ cắt vô cùng quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm
Cũng nghiên cứu về các loại dụng cụ gia công vật liêu sau nhiệt luyện nhưng
các nhà nghiên cứu: Fatih Taylan1 – Oğuz Çolak 1,* – Mehmet Cengiz Kayacan
2, đăng trên tạp chí kyc thuật cơ khí(2011). Đã đánh giá được sự khác biệt của các
loại dao phay bằng vật liệu CBN có phủ và không phủ ảnh hưởng như thế nào đến
tuổi thọ của dụng cắt, tốc độ cắt, khả năng chống mài mòn và ảnh hưởng của lực cắt
trong quá trình gia công phay vật liệu cứng.

Trước nghiên cứu của các nhà khoa học này đã có rất nhiều nghiên cứu ứng
dụng vật liệu của dụng cụ cắt là CBN: Raghavan [8] đã sử dụng PCBN cho phay
mặt gia công vật liệu AISI HI3 (48 đến 50 HRC), với vận tốc cắt là nằm trong
khoảng 100-200m/phút, F=0.1mm/răng, chiều sâu cắt t=1mm, Heath et al [9]
khuyến cáo sử dụng PCBN ở tốc độ cắt 180m/phút, f=0.2mm/răng, t=1mm với độ
cứng của thép là 60HRC. Nagakawa [10] có báo cáo nghiên cứu về sự khác biệt
giữa phay khô và phay có sử dụng dầu làm mát khi sử dụng dao phay ngón, dao cầu

với vật liệu là PCBN cắt vật liệu AISI D2 (57HRC). Kết quả nghiên cứu cho thấy
khi phay với F=0.05mm/răng, Vc=222m/phút và chiều sâu cắt hướng kính là 0.2mm,
khi cắt trên tổng chiều dài cắt 400m thì độ òn của daophay cầu có suwrdungj dầu làm
mát là sấp xỉ 0.1mm thấp hơn nhiều khi cắt khô. Với độ cứng của vật liệu AISI D2 là
58 HRC, Kohsy [11] đã làm thí nghiêm phay mặt sử dụng CBN insert, kết quả thí
nghiệm cho thấy tuổi thọ của dụng cụ cắt khi bóc tách được 43 cm3 vật liệu thì chất

11


lượng bề mặt của chi tiết là Ra=0.1-0.2µm. Như vậy muốn tăng được hiệu suất sử
dụng máy thì việc làm cần thiết là tăng tuổi bền của dụng cụ cắt.

Trong nghiên của các nhà khoa học thuộc trường đại học Suleyman
Demirel University, so sánh hiệu suất sử dụng hai loại mảnh cắt SNMN090308
với là CBN phủ TIN và CBN không phủ, khi phay mặt chi tiết có vật liệu là
90MnCrV8 (61 HRC). Thông số về mòn dao và lực cắt được phân tích và đánh
giá đưa ra kết quả.

Phương pháp thí nghiệm được đưa ra ở đây theo sơ đồ hình 2.2&2.3 bên dưới:

Hình 2.2. Quá tình phân tích ổn định khi phay mặt

Hình 2.3. Thiết bị đo dụng
cụ động

Thiết bị được sử dụng là máy Harford VMC 1020.

Step1: Xây dựng mô hình thí nghiệm, xây dựng thiết bị đo dụng cụ như trong

hình bên dưới: sử dụng phương phápTap Test. hướng trục X và Y được gắn thiết bị
đo: 2000N Kistler 9722A Hammer and 100 g/V sensitivity accelerometer. Tần xuất
đo được thực hiên theo cả hai hướng sử dụng phần mềm CutPRO MALTF.
Step2: Định nghĩa thông số chế độ cắt theo bảng 2.3:

12


STT test
1
2
3
4
5

Bước tiến dao
[mm/tooth]
0.05
0.075
0.1
0.125
0.150

Bảng 2.3. Thông số chế độ cắt
Tốc độ trục chính
[rpm]

Vận tốc cắt
[m/phút]

Chiều sâu cắt
[mm]

850

50.87

0.3

Lực cắt trung bình được tính toán theo 3 kích thước theo hướng trục x,y,z và

được tính theo công thức (1), [12]:

Trong đó, N là số răng cắt, a là chiều sâu cắt hướng trục; Fxc , Fyc , Fzc là
lực cắt trung bình theo trục x,y,z (N) ; Fxe , Fye , Fze là lực cắt trung bình trên
cạnh của dao cắt theo x,y,z(N) ; Krc,Ktc, Kac là hệ số của vật liệu dụng cụ cắt theo
hướng bán kính, tiếp xúc và theo hướng trục [Nmm2]; Kre, Kte, Kae là hệ số của
cạnh cắt theo hướng bán kính, tiếp xúc và hướng trục [Nmm].

Sau khi sử dụng dao phay ngón CBN để phay vật liệu 90MnCrV8 (62HRC)

thì thông số về hệ số lực cắt trung bình đo được như bảng 2.4:
Bảng 2.4. Hệ số lực cắt trung bình

Step3: Mô phỏng sự ổn định được tính toán theo công thức (2):

Với các thông số được xác định trong Step1 và Step2 ta xây dựng được biểu đồ

lực cắt khi phay với chiều sâu cắt là 0.6 như hình 2.4:

13