Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế độ cắt đến chất lượng bề mặt khi phay khô và phay ướt thép 45 đã nhiệt luyện bằng dao phay mặt đầu

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

LỜI CAM ĐOAN

Xuất phát từ thực tế với đề tài: Nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông
số chế độ cắt đến chất lƣợng bề mặt khi phay khô và phay ƣớt thép 45 đã
nhiệt luyện bằng dao phay mặt đầu
Từ nghiên cứu lý thuyết và làm thí nghiệm thực tế.Tơi xin cam đoan
đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân mình thực hiện dưới sự hướng dẫn
của PGS. TS. Bùi Ngọc Tuyên. Trừ những phần tham khảo đã được ghi rõ
trong luận văn, với những kết quả, số liệu đã nêu trong luận văn là trung thực
và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Người cam đoan

Lê Thị Hà

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

1

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin được cảm ơn PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên, thầy
hướng dẫn khoa học của tôi về sự định hướng đề tài, sự hướng dẫn tận tình
cùng những đóng góp q báu trong q trình tơi làm thực nghiệm và viết
luận văn.

Tơi muốn bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo – Trường
Cao đẳng Cơ khí – Luyện kim, Trường Cao đẳng Kinh tế Cơng nghiệp và các
đồng nghiệp đã dành những điều kiện làm việc tốt nhất cho tôi về cơ sở vật
chất, dụng cụ, máy móc, giúp tơi hồn thành được đề tài nghiên cứu của
mình.
Tơi muốn được bày tỏ sự biết ơn của mình đến Ban Giám Hiệu, Viện
Đào tạo sau Đại học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã dành những điều
kiện thuận lợi nhất để tơi hồn thành luận văn này.
Cuối cùng, tơi muốn bày tỏ lịng cảm ơn đối với gia đình và bạn bè đã
ủng hộ và động viên tơi trong suốt q trình làm luận văn này.

Tác giả

Lê Thị Hà

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

2

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................1
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................2
HÌNH VẼ....................................................................................................................8
BẢNG BIỂU ............................................................................................................11
PHẦN MỞ ĐẦU ......................................................................................................12

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH PHAY ........................................16

1.1. Khái niệm chung .................................................................................. 16
1.1.1 Các chuyển động tạo hình bề mặt. ................................................. 17
1.1.2. Quá trình phay điển hình............................................................... 18
1.1.2. Kết cấu của răng dao phay. ........................................................... 20
1.1.2.1. Dao phay răng nhọn. .............................................................. 20
1.1.2.2. Dao phay hớt lưng. ................................................................ 24
1.2. Các thông số chế độ cắt khi phay......................................................... 25
1.2.1. Chiều sâu cắt t ............................................................................... 25
1.2.2. Lượng chạy dao S ......................................................................... 25
1.2.3. Tốc độ cắt V .................................................................................. 26
1.2.4. Chiều sâu phay t0........................................................................... 26
1.2.5. Chiều rộng phay B ........................................................................ 26
1.2.6. Góc tiếp xúc ............................................................................... 27
1.2.7. Chiều dày cắt a .............................................................................. 27
1.2.8. Chiều rộng lớp cắt b ...................................................................... 27
1.2.9. Diện tích cắt khi phay ................................................................... 28
1.2.10. Phay cân bằng ............................................................................. 28
1.2.11. Quá trình của sự hình thành phoi ................................................ 29
1.3. Dụng cụ cắt khi phay............................................................................ 32
1.3.1. Kết cấu và thơng số hình học của dao phay mặt đầu .................... 32
1.3.1.1. Đặc điểm kết cấu .................................................................... 32
HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

3

LỚP:13BCTM-TN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

1.1.3.2. Thông số hình học của dao phay mặt đầu .............................. 32
1.3.3. Vật liệu làm thân dao phay ........................................................... 36
1.4. Quá trình phay cứng ............................................................................. 36
CHƢƠNG II: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT
KHI PHAY ...............................................................................................................40

2.1. Khái niệm ............................................................................................. 40
2.1.1. Tính chất hình học lớp bề mặt gia cơng ........................................ 40
2.1.1.1. Nhám bề mặt .......................................................................... 40
2.1.1.2. Sóng bề mặt ............................................................................ 41
2.1.2. Tính chất cơ lý lớp bề mặt ............................................................ 42
2.2. Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt tới khả năng tới khả năng làm việc
của chi tiết máy ........................................................................................... 42
2.2.1. Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt .................................................. 42
2.2.1.1. Ảnh hưởng đến tính chống m n ............................................ 44
2.2.1.2. Ảnh hưởng đến tính chống ăn m n ....................................... 44
2.2.1.3. Ảnh hưởng đến độ bền mỏi .................................................... 45
2.2.1.4. Ảnh hưởng đến độ chính xác mối gh p ................................. 45
2.2.2. Ảnh hưởng của biến cứng bề mặt tới tính chất sử dụng của chi tiết
máy .......................................................................................................... 45
2.2.3. Ảnh hưởng của ứng suất dư bề mặt tới tính chất sử dụng của chi
tiết máy .................................................................................................... 46
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công .......................... 46
2.3.1. Ảnh hưởng của các thơng số hình học của dụng cụ cắt ............... 46
2.3.2. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất lượng bề mặt ........................ 47
2.3.3. Ảnh hưởng của lượng chạy dao S ................................................ 48
2.3.4. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt t ...................................................... 49
2.3.5. Ảnh hưởng của vật liệu gia công .................................................. 49

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

4

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

2.3.6. Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội ........................................... 49
2.3.7. Ảnh hưởng của rung động của hệ thống công nghệ ..................... 49
2.4. Ảnh hưởng của biến cứng bề mặt tới tính chất sử dụng của chi tiết máy
..................................................................................................................... 49
2.5. Phương pháp đảm bảo chất lượng bề mặt ............................................ 49
2.5.2. Phương pháp đạt độ cứng bề mặt .................................................. 50
2.5.3. Phương pháp đạt ứng suất dư bề mặt ........................................... 50
2.6. Phương pháp đánh giá chất lượng bề mặt ............................................ 51
2.6.1. Đánh giá độ nhám bề mặt ............................................................. 51
2.6.2. Đánh giá mức độ và chiều sâu biến cứng ..................................... 51
2.6.3. Đánh giá ứng suất dư .................................................................... 52
2.7. Dung dịch trơn nguội và ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội .......... 52
2.7.1. Dung dịch trơn nguội .................................................................... 52
2.7.2. Phương pháp tưới nguội ................................................................ 53
2.7.3. Công nghệ bôi trơn – làm nguội tối thiểu ..................................... 54
2.7.4. Công nghệ gia công khô................................................................ 55
2.8. Kết luận chương II ............................................................................... 55
CHƢƠNG III: QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH
HƢỞNG CỦA TỐC ĐỘ CẮT, LƢỢNG CHẠY DAO KHI PHAY KHÔ VÀ
PHAY ƢỚT..............................................................................................................56

3.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm ..................................................... 56
3.1.1. Chọn thơng số vào......................................................................... 57
3.1.1.1. Các yêu cầu khi chọn thông số vào ........................................ 57
3.1.1.2. Các cơ sở để chọn thông số vào ............................................. 57
3.1.1.3. Chọn thông số vào.................................................................. 57
3.1.2. Chọn chỉ tiêu đánh giá .................................................................. 58
3.1.2.1. Các chỉ tiêu động lực học quá trình cắt.................................. 58

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

5

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

3.1.2.2. Chỉ tiêu độ chính xác và chất lượng bề mặt gia cơng ............ 59
3.1.2.3. Chỉ tiêu kinh tế ........................................................................... 60
3.1.3. Nhiễu khi phay cứng .................................................................... 60
3.2. Xây dựng quy hoạch thực nghiệm ....................................................... 60
3.2.1.2. Ngun tắc phức tạp dần mơ hình tốn học........................... 61
3.2.1.3. Nguyên tắc đối chứng với nhiễu ............................................ 61
3.2.1.4. Nguyên tắc ngẫu nhiên hoá .................................................... 61
3.2.1.5. Nguyên tắc tối ưu của quy hoạch thực nghiệm...................... 61
3.2.2. Chọn loại kế hoạch thực nghiệm và mơ hình hồi quy thực nghiệm
................................................................................................................. 62
3.2.2.1. Các đặc trưng thống kê quan trọng ........................................ 62
3.2.2.2. Hàm hồi quy một biến............................................................ 63

3.2.2.3. Quy hoạch thí nghiệm trực giao toàn phần dạng 2k ............... 65
3.2.2.4. Quy hoạch thí nghiệm trực giao bậc hai ( Quy hoạch Box –
Wilson) ................................................................................................ 67
3.2.2.5. Tiến trình tối ưu hố............................................................... 69
3.2.2.6. Mức độ phù hợp của mơ hình ............................................... 70
3.2.2.7. Kế hoạch thí nghiệm bề mặt chỉ tiêu ..................................... 70
3.3. Thiết kế thí nghiệm .............................................................................. 71
3.3.1. Máy thí nghiệm ............................................................................. 71
3.3.2. Dụng cụ thí nghiệm ....................................................................... 72
3.3.3. Phơi thí nghiệm ............................................................................. 73
3.3.4. Dụng cụ đo: Máy đo SJ301 .......................................................... 74
3.4. Dung dịch trơn nguội .......................................................................... 75
3.5. Điều kiện biên ...................................................................................... 75
3.6. Thực nghiệm phay th p 45 đã qua nhiệt luyện bằng mảnh dao CBN . 75
3.6.1. Nội dung ........................................................................................ 75

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

6

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

3.6.2. Các thông số đầu vào của thí nghiệm ........................................... 76
3.6.3. Chọn dạng hàm hồi qui ................................................................. 77
3.7. Xây dựng ma trận thí nghiệm .............................................................. 78
3.8. Kết luận chương III .............................................................................. 79
CHƢƠNG 4: XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

...................................................................................................................................80

4.1. Giới thiệu phần mềm xử lý số liệu thực nghiệm Minitab .................... 80
4.2. Kết quả thực nghiệm phay ướt (có bơi trơn) ........................................ 80
4.1.1. Phân tích kết quả thí nghiệm bằng quy hoạch thực nghiệm trong
kỹ thuật và sử dụng phần mền Minitab ................................................... 80
4.1.2. Vẽ đồ thị quan hệ nhám Ra với các thơng số S,V khi có bôi trơn 81
4.3. Kết quả thực nghiệm phay khô (không có bơi trơn) ............................ 83
4.2.1. Phân tích kết quả thí nghiệm bằng quy hoạch thực nghiệm trong
kỹ thuật và sử dụng phần mền Minitab. .................................................. 83
4.2.2. Vẽ đồ thị quan hệ nhám Ra với các thông số S,V khi không có bơi
trơn: ......................................................................................................... 84
KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .....................86
MỘT SỐ HÌNH ẢNH QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM .....................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................92

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

7

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÌNH VẼ

Hình 1-1: Máy phay đứng ............................................................................... 16
Hình 1-2: Máy phay nằm ngang ..................................................................... 16
Hình 1- 4: Máy phay chuyên dụng.................................................................. 16

Hình 1-3: Máy phay vạn năng......................................................................... 16
Hình 1-5: Sơ đồ phay mặt phẳng và phay bậc ................................................ 17
Hình 1-6: Sơ đồ dạng phay phẳng và dao phay trụ......................................... 18
Hình 1-7: Sơ đồ phay mặt phẳng và dao phay mặt đầu .................................. 18
Hình 1-8: Sơ đồ phay rãnh, bậc và dao phay đĩa ............................................ 19
Hình 1 -9: Sơ đồ phay rãnh,cắt đứt và dao phay rãnh, cắt đứt ....................... 19
Hình 1 -10: Sơ đồ phay ngón và dao phay ngón ............................................. 20
Hình 1 -11: Sơ đồ phay định hình và dao phay định hình .............................. 20
Hình 1-12: Kích thước kết cấu của dao phay trụ răng xoắn ........................... 21
Hình 1-13: Dạng răng và rãnh phoi của dao phay răng nhọn ......................... 23
Hình 1-14: Kết cấu dao phay .......................................................................... 24
Hình 1-15: Các thơng số chế độ cắt ................................................................ 25
Hình 1-16: Tốc độ cắt khi phay ...................................................................... 26
Hình 1-17: Chiều dày cắt ................................................................................ 27
Hình 1-18: Sơ đồ hóa miền tạo phoi ............................................................... 29
Hình 1-19: Sự co phoi ..................................................................................... 30
Hình 1-20: Lực cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu ..................................... 31
Hình 1-21: Các thơng số của dao phay ........................................................... 33
Hình 2-1: Độ nhám bề mặt .............................................................................. 40
Hình 2-2: Độ nhám dọc và độ nhám ngang .................................................... 41
Hình 2-3: Các dạng bề mặt gia cơng ............................................................... 42
Hình 2-4 : Mịn của một cặp ma sát trong q trình làm việc ........................ 42
Hình 2-5: Mơ hình tiếp xúc của 2 bề mặt ....................................................... 43

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

8

LỚP:13BCTM-TN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hình 2-6: Mịn của các cặp ma sát có chất lượng bề mặt khác nhau .............. 43
Hình 2-7: Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt Ra đến độ mòn U của chi tiết ...... 44
Hình 2-8: Q trình ăn m n hóa học trên bề mặt chi tiết máy ....................... 44
Hình 2-9: Ảnh hưởng của thơng số hình học của dao tiện tới độ nhám bề mặt47
Hình 2-10: Ảnh hưởng của tốc độ cắt v đến độ nhám bề mặt ........................ 47
Hình 2-11: Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt .................. 48
Hình 3-1: Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm. ...................................................... 56
Hình 3-2 : Sơ đồ khối xử lý kết quả đo. .......................................................... 63
Hình 3-3: Sơ đồ khối xác định hàm hồi quy một biến. ................................... 64
Hình 3-4: Sơ đồ khối xác định hàm hồi quy nhiều biến. ................................ 69
Hình 3-5: (a) Sơ đồ thí nghiệm 22; (b) 4 thí nghiệm dọc trục và 1 thí nghiệm
trung tâm; (c) Thí nghiệm CCD ............................................................ 71
Hình 3-6: Máy phay CNC ............................................................................... 71
Hình 3-7: Mảnh dao ........................................................................................ 73
Hình 3-8: Dao phay ........................................................................................ 73
Hình 3-9: Phơi thí nghiệm ............................................................................... 73
Hình 3-10: Máy đo SJ301 ............................................................................... 74
Hình 3-11: Kết cấu của máy đo SJ301 ............................................................ 74
Hình 4-1: Đồ thị bề mặt thể hiện mối quan hệ độ nhám với các thơng số cắt
khi có bơi trơn ....................................................................................... 82
Hình 4-2: Đồ thị đường mức thể hiện mối quan hệ độ nhám với các thông số
cắt khi có bơi ......................................................................................... 82
Hình 4-3: Đồ thị bề mặt thể hiện mối quan hệ độ nhám với các thông số cắt
khi khơng có bơi trơn ........................................................................... 84
Hình 4-4: Đồ thị đường mức thể hiện mối quan hệ độ nhám với các thơng số
cắt khi khơng có bơi .............................................................................. 85
Q trình phay ướt với vận tốc 200 (m/p) ...................................................... 89

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

9

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

Quá trình phay khơ với vận tốc 200 (m/p) ...................................................... 89
Q trình phay ướt với vận tốc 350 (m/p) ..................................................... 90
Quá trình phay khơ với vận tốc 350 (m/p) ..................................................... 90
Q trình đo độ nhám bề mặt chi tiết gia công ............................................... 91
Học viên Lê Thị Hà làm thực nghiệm............................................................. 91

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

10

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

BẢNG BIỂU

Bảng 1-1: Đường kính ngồi D và đường kính lỗ d tiêu chuẩn hóa ........... 22
Bảng 2-1: Mức độ và chiều sâu biến cứng của phương pháp gia công ...... 46
Bảng 2-2: Phương pháp gia cơng cơ và độ bóng tương ứng ...................... 50

Bảng 3-1: Thơng số hình học của máy phay CNC ..................................... 71
Bảng 3-2: Thông số về mảnh dao phay ...................................................... 72
Bảng 3-3: Thông số cán dao ....................................................................... 72
Bảng 3-4: Bảng thành phần hóa học thép 45 .............................................. 73
Bảng 3-5: Giá trị thông số chế độ cắt V, S cho thực nghiệm. .................... 77
Bảng 3-6: Ma trận thí nghiệm với chế độ cắt khơ ...................................... 78
Bảng 3-7: Ma trận thí nghiệm với chế độ cắt ướt ....................................... 79
Bảng 4-1: Kết quả thí nghiệm khi phay ướt ( có bơi trơn) ......................... 80
Bảng 4-2: Phân tích kết quả thí nghiệm ..................................................... 81
Bảng 4-3: Kết quả thí nghiệm khi phay khơ (khơng có bơi trơn) ............... 83
Bảng 4- 4: Phân tích kết quả thí nghiệm .................................................... 83

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

11

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

Phay cứng là gia cơng các chi tiết đã qua tôi (thường là thép hợp kim) có độ
cứng cao khoảng 40 ÷ 45 HRC. Đây là chi tiết làm việc trong điều kiện chịu
ma sát, chịu mài m n cao. Phương pháp này có thể sử dụng để thay thế một
số phương pháp gia công khác như mài, gia công bằng xung điện. . . Khi chi
tiết có hình dạng tương đối phức tạp. Phay cứng cho năng xuất cao hơn với
vốn đầu tư ban đầu thấp hơn nhiều, vật liệu thường sử dụng làm dao phay

cứng là các vật liệu phun phủ như: TiN, TiAlN, CBN...với vật liệu nền là
thép gió hoặc hợp kim cứng để làm tăng khả năng cắt gọt của chúng, được
nghiên cứu và chế tạo nhiều chủng loại dụng cụ cắt có nhiều tính năng ưu việt
góp phần nâng cao năng xuất cắt gọt. Với những dụng cụ cắt có kết cấu phức
tạp, việc chế tạo khó khăn thì ứng dụng đó là một trong những giải pháp mang
tính đột phá. Dao phay mặt đầu phủ CBN là một loại dụng cụ như vậy.
Ngày nay nền kinh tế đang trên đà tăng trưởng mạnh. Hệ thống các máy
công cụ CNC đã góp phần tạo nên sự linh hoạt và hiệu quả trong lĩnh vực cơ
khí chế tạo. Như chế tạo khuôn, chế tạo các loại hộp số của máy nổ…Trong
quá trình gia cơng vẫn cịn gặp nhiều khó khăn thường các chi tiết phải qua
tôi xong mới gia công. Đặc biệt là các mặt phẳng lắp với lắp hộp, các lỗ lắp ổ
trục, các mặt phẳng lắp với các mặt bích…Đều phải gia cơng đạt độ chính xác
cao. Với tất cả các ngun cơng nói trên trước đây đều phải qua mài để đạt
được độ chính xác. Xong phay cứng có thể đạt được hiệu quả tương đối cao
trong quá trình sản xuất.
Tuy nhiên cùng với sự phát triển cơng nghiệp hóa hiện đại hóa phay cứng
đã và đang được đưa vào sử dụng nhằm nâng cao chất lượng cho sản phẩm
trong nguyên công gia công lần cuối.
Bởi vậy: phay cứng cũng có một số nhược điểm sau.

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

12

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

- Máy phay CNC

- Chi phí dụng cụ cắt cao
Chất lượng bề mặt chi tiết gia cơng và mịn dụng cụ cắt là hai yếu tố
quan trọng trong q trình gia cơng. Chất lượng bề mặt chi tiết gia công ảnh
hưởng trực tiếp đến khả năng làm việc, độ bền, độ bền mòn của chi tiết máy.
Mịn dụng cụ cắt khơng chỉ làm giảm độ chính xác hình dạng chi tiết gia cơng
mà c n làm tăng lực cắt, tăng ma sát và tăng nhiệt một cách đáng kể dẫn đến
phá huỷ bề mặt chi tiết gia công và dụng cụ cắt trong phay cứng.
Do vậy đề tài: Nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số chế độ cắt đến
chất lƣợng bề mặt khi phay khô và phay ƣớt thép 45 đã nhiệt luyện bằng
dao phay mặt đầu là cần thiết và có tính ứng dụng trực tiếp.
2. Mục đích và đối tƣợng nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ cắt,lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt
khi phaybằng dao CBN trong hai trường hợp có và khơng có dung dịch trơn
nguội, so sánh đánh giá chế độ cắt có bơi trơn và khơng có bơi trơn.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.
- Nghiên cứu lý thuyết về bản chất vật lý của quá trình phay cứng:
- Xây dựng hệ thống thí nghiệm.
- Nghiên cứu thực nghiệm để xác định ảnh hưởng của tốc độ cắt ,lượng chạy
dao khi phay khô và phay ướt.
4. Ý nghĩa của đề tài
4.1. Ý nghĩa khoa học.
Đề tài phù hợp với xu thế phát triển khoa học và công nghệ gia công
kim loại trong nước cũng như khu vực và trên thế giới.
Nghiên cứu so sánh ảnh hưởng các thông số chế độ cắt (tốc độ cắt, lượng
chạy dao)và dung dịch trơn nguội đến độ nhám bề mặt khi phaysẽ đóng góp

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

13

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

thêm kiến thức thực tiễn về quá trình phay cứng. Cung cấp thêm các kiến thức
về tốc độ cắt,lượng chạy hợp lý cũng như ảnh hưởng của dung dịch trơn
nguội đến chất lượng lớp bề mặt.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn.
Kết quả của việc nghiên cứu này sẽ là cơ sở để áp dụng vào các q
trình gia cơng các chi tiết cần đạt độ chính xác cao khơng qua phương thức
mài.
- Kết quả nghiên cứu cũng có thể dùng làm tham khảo cho các cơ sở
sản xuất các dạng hộp số, gia công khn,gia cơng rãnh trên các trục cần có
độ cứng vững cao. Khi có sử dụng mảnh dao là vật liệu CBN, việc chọn được
chế độ cắt hợp lý sẽ tiết kiệm được chi phí gia cơng và góp phần làm tăng
năng xuất chất lượng sản phẩm.
5. Nội dung nghiên cứu
Chƣơng I: Tổng quan về quá trình phay.
- Khái niệm quá trình phay điển hình (phân loại), đặc điểm quá trình
phay.
- Các thông số chế độ cắt khi phay.
- Dụng cụ cắt khi phay: Kết cấu, thơng số hình học, vật liệu chế tạo.
Chƣơng II: Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng bề mặt khi phay
+ Chất lượng bề mặt khi gia cơng (độ sóng, độ nhám…)
+ Ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất lượng bề mặt .
+ Dung dịch trơn nguội và ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội.
Chƣơng III: Quy hoạch thực nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng của tốc độ
cắt, lƣợng chạy dao khi phay khô và phay ƣớt

- Thiết kế quy hoạch thực nghiệm: Máy, dụng cụ cắt, phơi thí nghiệm,
chế độ cơng nghệ.

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

14

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

- QHTN ảnh hưởng của của Sz, V đến nhám bề mặt khi phay ướt: 4 thí
nghiệm + 3 thí nghiệm ở tâm
- QHTN ảnh hưởng của của Sz, V đến nhám bề mặt khi phay khơ: 4 thí
nghiệm + 3 thí nghiệm ở tâm
- Triển khai thực nghiệm
Chƣơng IV: Xử lý số liệu thực nghiệm và đánh giá kết quả.
- Xây dựng các hàm hồi quy theo phương pháp QHTN:
Phay khô: Ra= f 1 ( V,Sz)
Phay ướt: Ra = f 2 (V,Sz)
- Vẽ đồ thị quan hệ độ nhám với các thông số chế độ cắt
- So sánh, đánh giá, kết luận

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

15

LỚP:13BCTM-TN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH PHAY
1.1. Khái niệm chung
Phay là phương pháp gia cơng kim loại có phoi và được thực hiện bằng chuyển
động chính (chuyển động quay trịn của dao) và chuyển động tịnh tiến (là chuyển
động của bàn bắt vật).[1][2]
Máy phay có thể gia cơng được nhiều dạng mặt phẳng, mặt định hình có đường
sinh thẳng, rãnh xoắn, rãnh mang cá, gia cơng mặt trịn xoay, trục then hoa, cắt ren,
cắt bánh răng… dụng cụ để cắt kim loại khi phay gọi là dao phay
Nguyên lý làm việc của máy phay: Chuyển động cắt chínhlà chuyển động cơ
bản để tạo ra phoi (là chuyển động quay tròn của dao). Chuyển động tiến (là chuyển
động tịnh tiến lên xuống của bàn máy).
Về đặc điểm của máy phay:
+ Máy phay đứng: Dùng để gia côngcác mặt phẳng dài rộng, các loại rãnh then.

Hình 1-1: Máy phay đứng

Hình 1-2: Máy phay nằm ngang

+ Máy phay ngang: Dùng gia công các rãnh dài hẹp, rãnh mang cá, rãnh then

Hình 1-3: Máy phay vạn năng
HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

Hình 1-4: Máy phay chuyên dụng
16

LỚP:13BCTM-TN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

+ Máy phay vạn năng: Dùng để gia công các chi tiết vừa và nhỏ
+ Máy phay gường: Dùng để gia công các chi tiết lớn như thân máy.
+ Máy chuyên dụng: Dùng để gia công cáchàng truyền thống của đơn vị sản xuất.
Trong những năm gần đây máy phay CNC đã dược đưa vào sử dụng rộng rãi
trong sản xuất. Ngoài ra người ta cịn chế tạo các trung tâm gia cơng để thực hiện
những công việc khác nhau như phay, khoan, kho t, doa… trong cùng 1 lần gá.
+ Máy phay CNC: Dùng gia cơng được các chi tiết có hình dáng phức tạp như thân
các loại hộp số.
+ Máy trung tâm gia cơng: Gia cơng các chi tiết có hình dạng phức tạp và trọng
lượng lớn.
Nói chung dao phay là dụng cụ cắt có nhiều lưỡi cắt, nên q trình cắt ngồi
những đặc điểm giống như q trình cắt khi tiện, cịn có những đặc điểm riêng sau
đây:
- Do có một số lưỡi cắt cùng tham gia cắt nên năng suất khi phay cao hơn bào
nhiều lần, một số trường hợp cao bằng chuốt.
- Lưỡi cắt của dao phay làm việc không liên tục, khối lượng thân dao thường lớn
nên điều kiện truyền nhiệt tốt.
- Diện tích cắt khi phay thay đổi, do đó lực thay đổi gây rung động trong quá
trình cắt.
- Do lưỡi cắt làm việc gián đoạn, gây va đập và rung động, nên khả năng tồn tại
lẹo dao ít.
1.1.1 Các chuyển động tạo hình bề mặt.

Hình 1-5: Sơ đồ phay mặt phẳng và phay bậc

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

17

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyển động tạo hình bao gồm mọi chuyển động tương đối giữa dao và phôi,
trực tiếp tạo ra bề mặt gia công.
1.1.2. Quá trình phay điển hình.
-Dao phay trụ (Hình 1-6): Lưỡi cắt được bố trí trên mặt trụ của dao, có loại
răng thẳng, răng ch o. Dùng gia cơng mặt phẳng.

Hình 1-6: Sơ đồ dạng phay phẳng và dao phay trụ
Khi phay mặt phẳng bằng dao phay trụ tùy theo chiều quay của dao và hướng
tiến dao người ta chia ra làm phay thuận và phay nghịch
- Dao phay mặt đầu (Hình 1-7a.b.c): Lưỡi cắt được bố trí trên mặt đầu của
dao, có loại dao phay răng liền (Hình 1-7a), dao phay răng chắp (Hình 1-7b).
Dùng gia cơng mặt phẳng.

(a)

(c)

(b)
Hình 1-7: Sơ đồ phay mặt phẳng và dao phay mặt đầu

+ Dao phay mặt đầu có độ cứng vững cao hơn độ cứng vững của các loại dao khác
do trục dao ngắn.

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

18

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

+ Có thể sử dụng dao phay mặt đầu có đường kính lớn để gia cơng mặt phẳng có
bề rộng lớn với tốc độ cắt lớn.
+ Có nhiều lưỡi cắt tham gia cắt gọt nên q trình cắt êm.
+ Mỗi mảnh cắt có từ 34 lưỡi cắt được chế tạo theo tiêu chuẩn rồi được kẹp chặt
vào đầu dao.
+ Có thể gia cơng đồng thời nhiều bề mặt khác nhau bằng nhiều dao mặt đầu
khác nhau.
- Dao phay đĩa (Hình 1-8): Lưỡi cắt được bố trí trên 2 hoặc 3 mặt. Dùng gia cơng
2 mặt phẳng vng góc, rãnh then, rãnh then hoa

Hình 1-8: Sơ đồ phay rãnh, bậc và dao phay đĩa
- Dao phay cắt (Hình 1-9): lưỡi cắt được bố trí trên 1 mặt. Dùng để cắt đứt vật.

Hình 1 -9: Sơ đồ phay rãnh,cắt đứt và dao phay rãnh, cắt đứt

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

19

LỚP:13BCTM-TN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

- Dao phay ngón (Hình 1-10): Lưỡi cắt được bố trí trên mặt trụ và mặt đầu. Dùng
gia công mặt phẳng và các loại rãnh.

Hình 1 -10: Sơ đồ phay ngón và dao phay ngón
- Dao phay định hình (Hình 1-11): lưỡi cắt được bố trí trên mặt định hình. Dùng
để gia cơng các mặt định hình.

Hình 1 -11: Sơ đồ phay định hình và dao phay định hình
1.1.2. Kết cấu của răng dao phay.
1.1.2.1. Dao phay răng nhọn.
a. Đặc điểm: Có mặt sau phẳng làm với mặt trước một góc nhọn, khi dao mòn
được mài lại theo mặt sau, số lần mài lại cho phép lớn, biên dạng răng thay đổi sau
những lần mài lại, dao khoẻ.
+ Ưu điểm:
- Chế tạo dễ dàng (do hình dáng bề mặt sau là mặt phẳng), có thể chế tạo nguyên
hoặc chắp.
- Khi dao m n được mài lại theo mặt sau, số lần mài lại cho phép lớn.

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

20

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

- Tuổi bền lớn hơn so với dao phay hớt lưng từ 1,5  3 lần.
- Dễ mài mặt sau nên khử bỏ được lớp thoát cácbon sau khi nhiệt luyện, đồng
thời tăng độ nhẵn bề mặt, đảm bảo độ đồng tâmgiữa đường kính ngồi và trục dao
phay. Do đó vừa tăng độ bền của dao, vừa đảm bảo chất lượng bề mặt gia cơng.
+ Nhược điểm: Khó đảm bảo sự đồng nhất biên dạng răng sau những lần mài lại.

a)

b)

Hình 1-12: Kích thước kết cấu của dao phay trụ răng xoắn
b. Thành phần kết cấu:
+ Đường kính ngồi: khi tăng đường kính ngồi D, cho ph p tăng đường kính lỗ,
dao sẽ cứng vững hơn. Mặt khác có thể tăng số răng hoặc chọn được hình dạng
răng, rãnh phoi hợp lý hơn, dẫn nhiệt tốt hơn và cho ph p tăng lượng chạy dao phút.
Tuy nhiên khi D quá lớn sẽ tốn vật liệu làm dao và cơng suất cắt.
D được tính theo công thức: D = d+2m+2H và được tiêu chuẩn hố.
Trong đó: d - đường kính lỗ, được tiêu chuẩn hoá
H - chiều cao răng
m - chiều dày thân dao: m = (0,4  0,7)d

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

21

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

Bảng 1-1: Đường kính ngồi D và đường kính lỗ d tiêu chuẩn hóa
Đối với dao phay nguyên mm
D

40

50

60

75

90100

130

150

170

200

250

d

16

22

27

32

40

50

60

70

80

100

Đối với dao phay răng chắp mm
D

60

75

90

110

130

150

170

200

250

d

22

27

32

40

50

60

70

80

100

+ Số răng z: Số răng dao phụ thuộc và đường kính ngồi, dạng răng, kích thước của
răng và dạng rãnh, tính chất gia cơng (thơ hay tinh), điều kiện chứa phoi … Như

vậy số răng Z càng ít càng tốt. Tuy nhiên để dao cắt gọt êm, với dao phay trụ răng
thẳng số răng đồng thời tham gia cắt không nhỏ hơn 2. Nghĩa là hệ số cân bằng
K


2


Trong đó:  - góc tiếp xúc
 - góc giữa 2 răng  

2
2K
z
hoặc tính như sau:
z


Dao phay trụ, phay rãnh, phay định hình:

z

0,2.D
5 0,5
S m0,ax
.t m ax

(1-1)

Dao phay mặt đầu:

z

0,6.D
5 0,5
S m0,ax
.t m ax

(1-2)

Khi gia cơng tinh:

z

D
4.n.

(1-3)

Trong đó: n - Số lần mài lại cho phép
 - lượng dư 1 lần mài lại
+ Dạng răng và rãnh phoi:
Với dao phay răng nhọn thường sử dụng 3 dạng răng và rãnh phoi (hình 1-13).

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

22

LỚP:13BCTM-TN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

- Dạng a:
Ưu điểm: Chế tạo đơn giản (phay 1 lần bằng dao phay góc)
Nhược điểm: Độ bền uốn của răng khơng đều
Thường dùng khi phay tinh và cho dao răng nhỏ. Khi mài theo mặt sau chiều cao
răng và chiều sâu rãnh răng giảm, đồng thời tăng chiều rộng răng.

a)

b)

c)

Hình 1-13: Dạng răng và rãnh phoi của dao phay răng nhọn
H = (0,5  0,65)Tv

R = (0,3  0,45)D

r = 0,5  2

f = 0,5

f = 0,5  2

r = (0,4  0,75)H

 = 600 650

H = (0,5  0,65)Tv
r = 0,5  2

H = (0,3  0,45)Tv

f = 0,5  2
 = 600 650

 = 470  520
- Dạng b:
Ưu điểm: Đảm bảo độ bền cho răng dao, kết cấu rãnh phoi nhỏ gọn mà vẫn đủ
không gian chứa phoi, điều kiện cắt ít thay đổi khi mài lại.
Nhược điểm: Chế tạo phức tạp (phay bằng dao phay rãnh định hình). Chỉ sử dụng
khi thật cần thiết (ví dụ như dao phay ngón).
Lưng răng được chế tạo theo dạng cung trịn với bán kính R và được chọn sao
cho tiếp tuyến với cung tròn tại điểm chuyển tiếp từ cung tr n R đến cạnh viền f tạo
ra góc 1 =  + (100 150) để khi mài lại chiều rộng f không đổi.
- Dạng c:
Ưu điểm: Chế tạo đơn giản, đảm bảo độ bền cho răng dao

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

23

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

Được tạo thành bằng cách phay 2 lần bằng dao phay mặt trụ và dao phay góc. Đỉnh

răng có 2 góc  và 1=200300. Dạng này dùng phổ biến hơn 2 dạng trên.
1.1.2.2. Dao phay hớt lƣng.
a. Đặc diểm: Là loại dao phay có mặt sau của răng được hớt lưng theo đường
cong Acimet hoặc Lơgarit.
+ Ưu điểm:
- Khi dao mịn chỉ mài sửa ở mặt trước, tiết diện và góc  khơng thay đổi.
- Số lần mài lại lớn.
+ Nhược điểm:
- Tuổi bền thấp
- Số răng không thể chọn lớn
- Độ đảo đỉnh răng khá lớn.
b. Kết cấu của dao:
+ Đường kính
D1 - đường kính vịng ngồi:
D = D1+2H Trong đó:

chân

răng.

Thường lấy D1=(1,62)d
d - đường kính trục lắp dao (theo
tiêu chuẩn)
H - chiều cao tồn phần của răng
Hình 1-14: Kết cấu dao phay

H = h+K+r
h - chiều cao biên dạng răng:

h = chiều cao biên dạng chi tiết cộng thêm (15)

K - lượng hớt lưng:
K

D
z

.tg

hớt lƣng

r - bán kính cung tr n đáy rãnh: r = (15) mm
+ Đường kính lỗ d: được tra trong sổ tay theo đường kính ngồi D trên cơ sở đảm
bảo độ bền và độ cứng vững của trục gá.

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

24

LỚP:13BCTM-TN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT

+ Số răng z: Để đảm bảo độ bền cho răng và đủ không gian hớt lưng cần chọn số
răng Z giảm khi đường kính ngồi D tăng.
Khi chọn số răng Z phải đảm bảo chiều rộng của răng cần thiết để đảm bảo đủ
bền và số lần mài lại cho phép lớn. Thường lấy: B = (0,81)H
- Thơng số hình học răng dao:
Góc trước : Dao thép gió  = 100, dao HKC  = -50 50
Góc sau : Thường lấy  = 120.

Góc rãnh răng : Được tiêu chuẩn hố. Thường 0 = 180, 220, 250, 300 hoặc tính


360
 16  22  trong đó z là số răng dao sau khi tính, chọn theo tiêu chuẩn.
4  6z

1.2. Các thơng số chế độ cắt khi phay

Hình 1-15: Các thơng số chế độ cắt
1.2.1. Chiều sâu cắt t
Là khoảng cách giữa bề mặt chưa gia công với bề mặt đã gia cơng, đo theo
phương vng góc với bề mặt gia cơng sau 1 lát cắt.
1.2.2. Lƣợng chạy dao S
+ Lượng chạy dao răng Sz (mm/răng): Là lượng dịch chuyển của bàn máy (mang
chi tiết gia công) sau khi dao quay được một góc răng.
+ Lượng chạy dao vịng Sv (mm/vịng): Là lượng dịch chuyển của bàn máy
(mang chi tiết gia công) sau khi dao quay được một vòng.
Sv = Sz.z (mm/vòng):

(1- 4)

+ Lượng chạy dao phút Sp (mm/phút): Là lượng dịch chuyển của bàn máy (mang
chi tiết gia công) sau thời gian một phút.

HỌC VIÊN: LÊ THỊ HÀ - CB131027

25

LỚP:13BCTM-TN