Nghiên cứu ảnh của chế độ cắt đến đến độ nhám bề mặt khi gia công trên máy phay cnc

CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. THÁI THỊ THU HÀ
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. ĐỖ ĐỨC TÚY
Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS. TRẦN DOÃN SƠN
Luận văn thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH,
ngày …18…tháng…01…năm…2006…

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH
--------------------------------

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập-Tự Do-Hạnh Phúc
----------------------------------Tp. Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 01 năm 2005

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Viết Hiển
Ngày, tháng, năm sinh: 15 - 05 -1976
Chuyên ngành: Chế tạo máy

Phái: Nam
Nơi sinh : Quảng Nam

MSHV: 00403078

I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ
NHÁM BỀ MẶT KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Nghiên cứu các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công.
2. Nghiên cứu thực nghiệm quá trình phay để tìm ra phương trình biểu diễn
mối quan hệ giữa các thông số gia công và độ nhám bề mặt.
3. Tối ưu hóa quá trình phay CNC theo chỉ tiêu độ nhám bề mặt.
4. Tối ưu hóa quá trình phay CNC theo chỉ tiêu chi phí sản xuất.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (ngày ký quyết định giao đề tài): 17 - 01 - 2005
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 10 tháng 09 năm 2005
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. THÁI THỊ THU HÀ
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM NGÀNH

BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

TS. THÁI THỊ THU HÀ

Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông
qua.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 01 năm 2006
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

KHOA QUẢN LÝ NGÀNH

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đối với cô
TS.Thái Thị Thu Hà đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện
đề tài luận văn thạc só.
Nhân đây tôi cũng xin gởi lời cám ơn đến:
- Ban Giám hiệu trường Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh.
- Quý thầy, cô Khoa Cơ khí trường Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh.
- Quý thầy, cô phòng quản lý khoa học - sau đại học trường Đại học Bách
Khoa Tp.Hồ Chí Minh.
Cuối cùng xin bày tỏ lòng biết ơn tới toàn thể các đồng nghiệp, bạn bè và gia
đình đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2005

Nguyễn Viết Hiển

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC

Trang

ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................................1
CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN........................................................4
1.1 Tổng quan tài liệu .................................................................................4

1.2 Nhận xét ................................................................................................8
1.3 Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................9
1.4 Nội dung nghiên cứu .............................................................................9
1.5 Cách tiếp cận ........................................................................................9
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ
NHÁM BỀ MẶT GIA CÔNG.............................................................................11
2.1 Lý thuyết quá trình phay....................................................................11
2.1.1 Nguyên lý cắt kim loại khi phay.................................................11
2.1.2 Khái niệm quá trình cắt gọt .......................................................12
2.1.3 Các yếu tố của chế độ cắt khi phay ...........................................13
2.1.4 Các phương pháp phay ...............................................................14
2.1.5 Khả năng công nghệ của phay ...................................................14
2.2 Tính chất hình học của lớp bề mặt gia công .....................................15
2.2.1 Sai lệch hình học đại quan ..........................................................15
2.2.2 Độ sóng ........................................................................................16
2.2.3 Độ nhám bề mặt ..........................................................................16
2.3 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công ...19
2.3.1 Ảnh hưởng của vận tốc cắt .........................................................20
2.3.2 Ảnh hưởng của lượng chạy dao ..................................................21
2.3.3 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt......................................................22
2.3.4 Ảnh hưởng của vật liệu gia công ................................................22
2.3.5 Ảnh hưởng do rung động của hệ thống công nghệ ...................23
2.3.6 Ảnh hưởng của bước dịch dao ngang và bán kính dao .............23
2.3.7 Ảnh hưởng của hình dáng dao....................................................29

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH PHAY .............32
3.1 Phương pháp qui hoạch thực nghiệm ...............................................32

3.2 Xây dựng mô hình thực nghiệm .........................................................34
3.2.1 Giới thiệu sơ lược về máy phay CNC SUNLY 850 ....................34
3.2.2 Thiết bị đo độ nhám ....................................................................36
3.2.3 Vật liệu gia công và kích thước mẫu ..........................................37
3.2.4 Xác định các thông số cho quá trình thực nghiệm....................39
3.3 Kết quả thực nghiệm ..........................................................................43
3.4 Xử lý kết quả thực nghiệm .................................................................46
3.5 Tối ưu hóa quá trình phay CNC theo chỉ tiêu độ nhám bề mặt ......48
3.5.1 Những lợi ích của việc tối ưu các thông số gia công .................48
3.5.2 Các chỉ tiêu tối ưu .......................................................................49
3.5.3 Hàm mục tiêu độ nhám bề mặt và các ràng buộc ....................49
3.5.4 Giải bài toán tối ưu hóa độ nhám bề mặt ..................................50
3.6 Tối ưu hóa quá trình phay CNC theo chỉ tiêu chi phí sản xuất .......53
3.6.1 Hàm mục tiêu chi phí sản xuất...................................................53
3.6.2 Các hàm ràng buộc khi phay......................................................56
3.6.3 Mô hình tổng quát của bài toán .................................................59
3.6.4 Phương pháp giải bài toán ..........................................................60
3.6.5 Ví dụ ứng dụng cho mô hình 1....................................................63
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TƯƠNG LAI ............70
4.1. Kết luận ..............................................................................................70
4.2. Hướng nghiên cứu tương lai ..............................................................71
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................72
PHỤ LỤC .............................................................................................................74

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Trang 1

Luận văn thạc só

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong ngành cơ khí chế tạo, cho đến ngày nay người ta vẫn sử dụng chủ yếu
các máy công cụ như máy phay, tiện, khoan, bào, mài, tia lửa điện, CNC…dùng
làm trang thiết bị để sản xuất. Thông thường khi sản xuất các sản phẩm cơ khí thì
quá trình phay chiếm tỷ trọng khá lớn. Trong đó, máy phay CNC là một trong
những phương tiện công nghệ quan trọng để giúp chúng ta tạo ra được các sản
phẩm có hình dáng phức tạp và độ chính xác cao. Vì vậy việc nghiên cứu các
thông số công nghệ hợp lý cho quá trình phay là rất cần thiết, đặt biệt là trên máy
phay CNC.
Ngày nay khi nền kinh tế của thế giới càng ngày càng phát triển, nhu cầu của
con người về hình dáng sản phẩm lại đòi hỏi phức tạp, đa dạng và cầu kỳ hơn.
Nói chung là nếu mỗi doanh nghiệp muốn tồn tại thì họ phải cải tiến mẫu mã sản
phẩm liên tục theo nhu cầu của khách hàng và thời gian đáp ứng khách hàng là
ngắn nhất. Ngoài khả năng đáp ứng nhu cầu của khách hàng nhanh về thời gian
và thỏa mãn nhu cầu về hình dáng còn phải luôn coi trọng chất lượng của sản
phẩm làm ra và giá thành phải cạnh tranh được.
Trong những năm gần đây việc triển khai và ứng dụng công nghệ CNC
(Computer Numerical Control) để gia công các sản phẩm có bề mặt phức tạp
ngày càng trở nên phổ biến trong các nhà máy cơ khí chế tạo ở nước ta. Đặc biệt
là trong các nhà máy chế tạo khuôn mẫu, do các chi tiết khuôn mẫu có hình dáng
phức tạp và các nguyên công chủ yếu được thực hiện trên máy phay. Tuy nhiên,
hầu hết họ chưa có một đội ngũ nhân lực chuyên nghiệp và có kinh nghiệm để
khai thác năng suất và chất lượng của các máy phay CNC một cách hiệu quả. Để
tồn tại và theo kịp tốc độ phát triển của nền kinh tế thế giới thì mỗi doanh nghiệp
phải tự đầu tư trang thiết bị công nghệ phù hợp với điều kiện phát triển của mình.
Ngoài việc đầu tư đúng, các doanh nghiệp còn phải biết khai thác và vận dụng
các qui trình công nghệ của máy móc, thiết bị một cách hợp lý thì mới đạt được
năng suất và chất lượng cao.
Để thực hiện được các điều này thì nhà quản lý sản xuất phải nghiên cứu và

lựa chọn các biện pháp công nghệ hợp lý, các kỹ sư phải hiểu rõ các qui trình
công nghệ gia công, đặc biệt là trên máy phay CNC và có khả năng lập được quy
trình công nghệ tiên tiến để có thể tồn tại được trong thế giới cạnh tranh cao. Mặt
khác nếu chúng ta biết chú trọng vào việc nâng cao chất lượng của sản phẩm thì
chúng ta sẽ ít bị tái chế, sản xuất ít bị lãng phí, năng suất tăng, giá thành giảm,
Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Luận văn thạc só

Trang 2

khả năng cạnh tranh cao hơn, công ty có nhiều hợp đồng hơn và cuối cùng lợi
nhuận sẽ tăng lên.
Nói đến công nghệ CNC thì không thể không nói đến công nghệ CAD/CAM.
Vì nếu như không có phần mềm để thiết kế một mô hình 3D và sau đó lập trình
tự động để tạo ra chương trình điều khiển gia công máy CNC thì quá trình sản
xuất sẽ rất hạn chế. Như chúng ta đã biết nếu lập trình bằng tay thì mất rất nhiều
thời gian và dẫn đến nhiều tốn kém và lỗi lập trình có khi không kiểm soát được.
Vì vậy trong quá trình nghiên cứu công nghệ gia công trên máy CNC thì phải
nghiên cứu cả phần cứng lẫn phần mềm.
Các nước phát triển trên thế giới thì ngày nay hầu như họ đã đạt đến đỉnh cao
về công nghệ CNC nói riêng và công nghệ CAD/CAM/CNC nói chung. Tuy vậy,
trong quá trình tiếp nhận công nghệ thì chúng ta vẫn chưa khai thác được hết các
chức năng vì có nhiều lý do. Thứ nhất có thể là họ không chuyển giao một cách
đầy đủ, thứ hai là do chúng ta không đủ năng lực để tiếp nhận. Ngoài ra các nước
phát triển họ còn có một bề dày lịch sử về công nghệ CNC, còn chúng ta đi sau
hơn ba mươi năm nên bị hạn chế về nhiều mặt. Vì vậy việc nghiên cứu công
nghệ này là điều cần thiết trong nghành cơ khí chế tạo ở Việt Nam.

Nói tóm lại, nhu cầu của khách hàng đối với các nhà cung cấp là sản phẩm
phải đáp ứng được các điều kiện sau:
- Hình dáng, mẫu mã phải phù hợp với yêu cầu chức năng.
- Sản phẩm phải đạt chất lượng cao.
- Thời gian đặt hàng nhanh.
- Giá thành sản phẩm rẻ.
Vì vậy các công ty cần phải thay đổi giải pháp sản xuất để phù hợp với xu
hướng phát triển chung đó là:
- Đầu tư công nghệ phù hợp nhu cầu sản xuất.
- Có đội ngũ nhân lực chuyên sâu nhằm mục đích khai thác năng suất của
máy móc.
- Nâng cao năng lực quản lý và cải thiện môi trường làm việc.
Hơn nữa như đã đề cập ở trên là máy phay CNC rất phù hợp cho việc gia
công các chi tiết phức tạp, đặc biệt là các chi tiết khuôn mẫu. Yêu cầu của các
chi tiết khuôn mẫu là độ nhám bề mặt sau khi gia công tinh phải nhỏ (độ bóng
cao) nên việc nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt khuôn
mẫu là rất cần thiết.
Xuất phát từ những nhu cầu thực tiễn nên chúng tôi chọn đề tài “ Nghiên cứu
ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi gia công trên máy phay CNC
“ dùng làm đề tài luận văn tốt nghiệp.
Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Luận văn thạc só

Trang 3

Nội dung của luận văn được trình bày trong bốn chương sau đây:
Chương 1: Nghiên cứu tổng quan

Trong chương này trình bày các vấn đề sau đây:
- Tổng quan tài liệu liên quan đến đề tài.
- Nhận xét và nêu ra những vấn đề cần quan tâm.
- Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.
- Phạm vi nghiên cứu.
- Cách tiếp cận.
Chương 2: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia
công
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công:
- Ảnh hưởng của vận tốc cắt (v).
- Ảnh hưởng của lượng chạy dao (s).
- Ảnh hưởng của chiều sâu cắt (t).
- Ảnh hưởng của bán kính dụng cụ (R).
Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm quá trình phay
Bao gồm các phần sau:
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm.
- Xây dựng mô hình thực nghiệm.
- Kết quả thực nghiệm.
- Xử lý kết quả thực nghiệm.
- Tối ưu hóa quá trình phay CNC theo chỉ tiêu độ nhám bề mặt.
- Tối ưu hóa quá trình phay CNC theo chỉ tiêu chi phí sản xuất.
Chương 4: Kết luận và hướng nghiên cứu tương lai

Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Trang 4

Luận văn thạc só

CHƯƠNG 1
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan tài liệu
Quá trình phay là một trong những hoạt động gia công cắt gọt kim loại được
sử dụng phổ biến với những ứng dụng rộng rãi trong cả gia công thô lẫn gia công
tinh. Trong quá trình gia công kim loại, quá trình gia công tinh là một trong
những quá trình quan trọng nhất. Bởi vì nó quyết định độ nhám bề mặt của chi
tiết gia công, mà độ nhám bề mặt là yếu tố được sử dụng để quyết định và đánh
giá chất lượng của sản phẩm làm ra. Vì vậy việc nghiên cứu những yếu tố ảnh
hưởng đến độ nhám bề mặt khi gia công tinh là rất cần thiết.
Để đạt được độ nhám bề mặt sản phẩm tốt hơn, thì việc lựa chọn các thông
số chế độ cắt phải phù hợp trước khi gia công là một điều cốt yếu. Người kỹ sư
công nghệ có thể sử dụng những thông số tra cứu trong sổ tay công nghệ chế tạo
máy. Tuy nhiên khi tra cứu như vậy thì nó phụ thuộc vào kinh nghiệm của người
kỹ sư công nghệ và khó xác định chính xác được các thông số tối ưu vì trong sổ
tay thường thì người ta cho trong một khoảng chứ không phải một giá trị cụ thể.
Vấn đề đặt ra ở đây là phải tìm ra được các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám
bề mặt gia công, sau đó nghiên cứu thực nghiệm để tìm ra mối quan hệ giữa các
yếu tố ảnh hưởng và yếu tố bị ảnh hưởng. Khi tìm ra mối quan hệ giữa chúng thì
chúng ta có thể điều khiển được độ nhám bề mặt theo mong muốn nhờ các kỹ
thuật toán tối ưu.
Mối quan hệ giữa các thông số chế độ cắt với độ nhám bề mặt gia công đã
được nhiều nhà nghiên cứu đề cập đến.
Một số công trình nghiên cứu liên quan [22]:
Abdou và Tereshkovich đã xây dựng mô hình đánh giá thông qua thực
nghiệm để xác định các thông số tối ưu trong chế độ gia công cao tốc. Nghiên
cứu môùi quan hệ giữa tốc độ trục chính, lượng ăn dao và lực cắt tới độ nhám bề
mặt, để xác định khả năng thực tế trong gia công tốc độ cao sử dụng động cơ
tuyến tính.

Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Luận văn thạc só

Trang 5

Jang và Seireg mô tả mô hình dự đoán độ nhám bề mặt, nhiệt độ tại vùng
gia công và phân bố ứng suất dư bề mặt dựïa vào các thông số dụng cụ gia công
và chế độ cắt.
Những nghiên cứu của Pien và Tomizuka liên quan đến kiểm soát lực cắt
trong nguyên công gia công 2D mà lượng ăn dao được sử dụng để kiểm soát giá
trị lực cắt mong muốn. Nhiều phương pháp mô tả hiện tượng lực cắt bị “va đập”
khi chuyển hướng đột ngột.
Kolarits và Devries đã nghiên cứu bộ điều khiển thích nghi cho việc điều
chỉnh tốc độ ăn dao để đạt được lực cắt không đổi trong quá trình gia công. Hệ
thống có thể kiểm soát việc tăng năng suất cắt trong quá trình gia công. Mô hình
động học của lực cắt trong nguyên công tinh tương ứng với việc thay đổi tốc độ
ăn dao hay tốc độ trục chính.
Những phương pháp luận khác nhau được phân loại thành những mô hình
toán học, mô phỏng bằng máy tính và thu nhận dữ liệu phân tích trực tuyến. Một
số nhà nghiên cứu đã xây dựng những mô hình toán học về các thông số gia công
cho phay nhờ đó có thể dự đoán trước lực cắt hay độ nhám bề mặt trong quá trình
gia công.
Những hỗ trợ của máy tính và những thuật toán tối ưu, những mô hình toán
học đã cung cấp các dữ liệu vào máy tính để tính toán và dự đoán trước các giá trị
lực cắt. Những thảo luận của các bài tiểu luận trên những quan điểm phương
pháp luận toán học khác nhau mà những nhà toán học đã sử dụng để biểu diễn

những hiện tượng phức tạp của lực cắt và độ nhám bề mặt.
Các công trình nghiên cứu và những báo cáo được cho trong bảng 1.

Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Trang 6

Luận văn thạc só

Bảng1.1 Tóm tắt các nghiên cứu
Tác giaû
Sutherlan, Devor (1986)
Witanabe, Tohru (1986)
Lauderbaugh, Ulsoy
(1988)
Bucholz, Thams,
Kuhn,Roman(1989)
Kolarits, Devries (1991)
Jung, Oh (1991)
Kim, Huang (1992)
Jang, Seireg (1992)
Pien, Tomizuka (1992)
Ismail, Tomzuka (1992)
Kim, Ehmann (1993)
Kim, Kim (1994)
Altintas Y (1994)
Tseng, Billatos (1994)
Abdou, Yien (1995)

Tae, Jonngwon (1996)
Hsu, Fann (1996)
Wang, Chajung (1997)
Tang, Cheng (1998)
Liu, Yanming (1999)
Abdou,Tereshkovich
(2000)
Saturley, Spence (2000)
Salib (2000)

Ứng dụng
F SF D
ü
ü
ü
ü

Phương pháp
H M S N
ü
ü
ü

ü

ü

ü
ü
ü

ü
ü

ü

ü
ü

ü

ü

ü

ü

ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü

Kiểu AC

EBC ACC ACO

ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü

ü
ü

ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü

ü
ü
ü
ü

ü

ü

ü

ü
ü

F: Lực cắt.
SF: độ bóng bề mặt
D: Chiều sâu cắt.
H: Phương pháp đánh giá kinh nghiệm
M: Mô hình toán học.
S: Mô phỏng bằng máy tính
N: Mạng Neural.
ACC: Ràøng buộc điều khiển thích nghi.
ACO: Tối ưu điều khiển thích nghi.
EBC : Kiểm soát dựa vào thực nghiệm.
Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ü


Luận văn thạc só

Trang 7

Qua thực nghiệm quá trình phay người ta cũng đã xác định được ảnh hưởng
của các yếu tố riêng biệt như vận tốc cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt đến độ
nhám bề mặt. Các biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa các thông số chế độ cắt đến
độ nhám bề mặt gia công [23].

Hình 1.1 Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến độ nhám bề mặt

Hình 1.2 Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt

Hình 1.3 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt
Độ nhám bề mặt gia công bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố như vận tốc cắt,
lượng chạy dao, chiều sâu cắt, bán kính dao, vật liệu gia công, máy gia công,..
Việc nghiên cứu ảnh hưởng của tổ hợp các yếu tố này đến độ nhám bề mặt có ý
nghóa rất quan trọng trong các hoạt động gia công cơ khí.
Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Luận văn thạc só

Trang 8

1.2 Nhận xét
a. Đánh giá về những kết quả đã nghiên cứu
Một số công trình nghiên cứu đã được thực hiện cho nguyên công phay và
những ý nghóa khác nhau đã được phát minh để đạt được mong muốn là lực cắt
không đổi và độ nhám bề mặt đạt yêu cầu.
Các công trình liên quan đến đề tài được thể hiện qua các tài liệu [22], [23],
[24],… nó cũng là cơ sở giúp cho chúng ta định hướng được mục tiêu nghiên cứu.
Trong tài liệu [22] thì nghiên cứu cho trường hợp dao phẳng (chưa thấy dao

cầu), có xét đến lực cắt.
Trong tài liệu [23] khi nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số gia công đến
độ nhám bề mặt thì nghiên cứu từng yếu tố riêng biệt và các yếu tố còn lại xem
như không đổi vì vậy nó không thể hiện được sự tương tác giữa các yếu tố với
nhau.
b. Tình hình nghiên cứu trong nước
Cho đến nay, đã có một số tổ chức, đơn vị thực hiện những đề tài có liên
quan đến việc nâng cấp các máy phay vạn năng thành máy phay CNC như: Khoa
Cơ khí Trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh, công ty chế tạo máy
SINCO…
Khoa cơ khí Đại học Bách Khoa TP.HCM đã cùng phối hợp với các chuyên
gia liên ngành dệt may, công nghệ thông tin, quản trị sản xuất thực hiện các đề
tài, công trình có liên quan như :
- Xây dựng hệ CAD/CAM cắt vật liệu cho một số ngành công nghiệp quan
trọng.
- Hệ thống CAD/CAM thiết kế mẫu và đục bìa tự động cho các máy
Jacquard dệt vải, khăn lông và mền len.
c. Những vấn đề quan tâm
Vấn đề quan tâm ở đây là khi nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số gia
công đến độ nhám bề mặt thì phải xét thay đổi đồng thời các yếu tố thì nó mới
phản ảnh được sự tương tác giữa các yếu tố với nhau.
Ngoài việc nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số gia công đến độ nhám
nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đặt ra thì cũng phải nghiên cứu để làm sao chi
phí cho quá trình sản xuất là nhỏ nhất.
Tóm lại, nhiệm vụ đặt ra là làm sao phải xác định được chế độ gia công
tối ưu để chi phí sản xuất cho quá trình gia công là nhỏ nhất nhưng vẫn đảm
bảo độ nhám bề mặt yêu cầu.

Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Luận văn thạc só

Trang 9

d. Giới hạn phạm vi nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số gia công đến độ nhám bề mặt
vì vậy giới hạn phạm vi nghiên cứu là nghiên cứu cho quá trình gia công tinh trên
máy phay CNC.
1.3 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài là xác định hàm biểu diễn mức độ ảnh hưởng của các
thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt khi gia công trên máy phay CNC.
Qua đó nhằm giúp cho các nhà sản xuất nâng cao năng suất, cải thiện chất
lượng và giảm giá thành sản phẩm, dẫn đến tăng khả năng cạnh tranh và cuối
cùng là lợi nhuận sẽ tăng lên.
Giúp doanh nghiệp giảm chi phí đầu tư, chi phí chu kỳ sống của máy móc và
dễ dàng cải thiện được các vấn đề liên quan đến chất lượng để hòa nhập với nền
kinh tế thế giới.
Thêm vào đó nó cũng giúp cho những người đang làm việc trong lónh vực
CAD/CAM/CNC có cơ sở lý thuyết để từ đó có thể xác định chế độ gia công tối
ưu sao cho độ nhám bề mặt là nhỏ nhất.
1.4 Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu của đề tài:
- Tổng quan các tài liệu liên quan đến đề tài.
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công.
- Nghiên cứu thực nghiệm quá trình phay để tìm ra mức độ ảnh hưởng của
các thông số gia công đến độ nhám bề mặt.
- Tối ưu hóa quá trình phay CNC theo chỉ tiêu độ nhám bề mặt.
- Tối ưu hóa quá trình phay CNC theo chỉ tiêu chi phí sản xuất.

1.5 Cách tiếp cận
a. Nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm
- Tham khảo các tài liệu trong và ngoài nước bằng tiếng Việt và tiếng Anh.
- Tham khảo các kết quả và công trình đã nghiên cứu ở thư viện cao học
Trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh.
- Nghiên cứu các hệ thống CAD/CAM chuyên nghiệp như Cimatron, Proengineer, Cadkey, MasterCAM…
b. Các kỹ thuật áp dụng
- Qui hoạch thực nghiệm yếu tố toàn phần
- Tối ưu hóa.
Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Luận văn thạc só

Trang 10

c. Các công cụ áp dụng
- Máy phay CNC tại công ty khuôn mẫu Đất Việt.
- Máy đo độ nhám tại Phòng Thí Nghiệm Và Đo Lường Khoa Cơ khí Trường
Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh.
- Các phần mềm tối ưu hóa như chương trình tuyến tính bội MLINEAR.EXE,
POWELL.EXE.
- Phần mềm MATLAB 7.0
Kết luận:
Trong chương 1 chúng tôi đã nghiên cứu tổng quan các tài liệu liên quan đến
đề tài, nhận xét tình hình nghiên cứu hiện nay và đưa ra các vấn đề cần quan
tâm, xác định mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài. Trong chương 2 và
chương 3 chúng tôi sẽ nghiên cứu cụ thể các nội dung của đề tài đã được đề cập ở
trên.

Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Trang 11

Luận văn thạc só

CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH
HƯỞNG ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT GIA
CÔNG
2.1 Lý thuyết quá trình phay
2.1.1 Nguyên lý cắt kim loại khi phay
Trong cắt kim loại, để thực hiện một quá trình cắt nào đó cần thiết phải có
các chuyển động đó là chuyển động cắt chính, chuyển động chạy dao và chuyển
động phụ.
- Chuyển động cắt chính là chuyển động cơ bản để tạo ra phoi cắt.
- Chuyển động chạy dao là chuyển động cần thiết để tiếp tục tạo ra phoi cắt.
- Chuyển động phụ: Bao gồm các chuyển động khác như đưa dao vào, lùi
dao ra, chạy dao về cắt lần hai...
Chuyển động chính trong quá trình phay là chuyển động quay (v) của dao
phay và chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến (s) của chi tiết. Hình 2.1
sau đây biểu diễn chuyển động chính và chuyển động chạy dao khi phay.

Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Luận văn thạc só

Trang 12

Hình 2.1 Chuyển động chính và chuyển động chạy dao khi phay
2.1.2 Khái niệm quá trình cắt gọt
Quá trình cắt gọt là quá trình hớt đi lớp kim loại trên bề mặt cần gia công để
có chi tiết đạt hình dạng, kích thước và độ bóng bề mặt theo yêu cầu. Các dạng
gia công cơ chủ yếu là tiện, bào, phay, mài…
a. Quá trình tạo phoi
Để có thể cắt được kim loại, lực tác dụng vào dao phải lớn hơn sức bền của
vật liệu gia công. Trị số của công cắt, độ mòn của dụng cụ cắt và chất lượng bề
mặt gia công phụ thuộc rõ rệt vào quá trình tạo phoi. Do đó việc nghiên cứu quá
trình tạo phoi có một ý nghóa quan trọng.
Cơ chế của quá trình tạo phoi như sau:
Khi cắt do tác dụng của lực cắt dao bắt đầu nén vật liệu gia công theo mặt
trước. Khi dao tiếp tục chuyển động trong vật liệu gia công phát sinh biến dạng
đàn hồi, biến dạng này nhanh chóng chuyển sang biến dạng dẻo và một lớp phoi
được hình thành di chuyển dọc theo mặt trước của dao. Việc nguyên cứu kim
tương khu vực tạo phoi chứng tỏ rằng trước khi biến thành phoi, lớp kim loại bị
cắt đã trải qua một giai đoạn biến dạng nhất định, nghóa là lớp kim loại bị cắt và
phoi có một khu vực biến dạng nhất định. Khu vực này gọi là miền tạo phoi.
Trong quá trình cắt, miền tạo phoi di chuyển cùng với dao. Ngoài ra lớp kim
loại bị cắt, sau khi đã bị biến dạng trong miền tạo phoi, khi chuyển thành phoi
còn chịu thêm biến dạng phụ do ma sát với mặt trước của dao, mà lớp kim loại kề
với mặt trước của dao chịu biến dạng phụ lớn hơn các lớp phía trên. Vì vậy biến
dạng dẻo của phoi có tính lan truyền.
Chiều rộng của miền tạo phoi phụ thuộc tính chất vật liệu gia công và điều
kiện cắt (thông số hình học của dao, chế độ cắt…). Trong đó tốc độ cắt có ảnh
Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Trang 13

Luận văn thạc só

hưởng lớn nhất đến chiều rộng của miền tạo phoi. Tăng tốc độ cắt thì miền tạo
phoi sẽ thu hẹp lại.
b. Các dạng phoi
Nghiên cứu các dạng phoi cắt có ý nghóa rất thực tế vì tùy từng loại vật liệu
gia công, hình dáng hình học của dao, chế độ cắt, ta sẽ thu được hình dáng phoi
cắt khác nhau. Do đó căn cứ vào phoi cắt ta có thể đánh giá dụng cụ tốt hay xấu,
sự tiêu hao năng lượng nhiều hay ít, bề mặt gia công có bóng hay không. Phoi cắt
có thể được chia làm các loại như sau.
- Phoi vụn : Khi gia công các vật liệu giòn (gang, đồng thau cứng), Các phần
tử của phoi rời nhau.
- Phoi xếp: Khi gia công vật liệu dẻo như thép, đồng thau với tốc độ cắt thấp.
Mặt phoi tiếp xúc với mặt trước của dao..
- Phoi dây: Khi gia công vật liệu dẻo (đồng, thép, nhôm) với tốc độ cắt lớn.
Nhiệt sinh ra lớn làm giảm tuổi thọ dụng cụ.
2.1.3 Các yếu tố của chế độ cắt khi phay
Vận tốc cắt v (m/phút) là khoảng dịch chuyển tương đối giữa lưỡi cắt đối với
bề mặt chi tiết gia công theo hướng chuyển động chính trong một đơn vị thời
gian.
v=

πD.n
1000

(2.1)

Trong đó: v là vận tốc cắt (m/phút).
n là số vòng quay trục chính (vòng/phút).
D là đường kính dao (mm).
Lượng chạy dao răng s (mm/răng) là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao
và chi tiết khi dao quay được một răng.
Lượng chạy dao một vòng quay svòng (mm/vòng) là lượng dịch chuyển tương
đối giữa dao và chi tiết khi dao quay được một vòng quay.
svòng = s.z

(2.2)

Trong đó: z là số răng của dao phay.
Lượng chạy dao phút sphút (mm/phút) là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao
và chi tiết trong một phút.
sphút = svòng.n = s.z.n

(2.3)

Chiều sâu cắt t (mm) là chiều sâu lớp kim loại cắt đi sau một lần chạy dao,
đo theo phương thẳng góc với bề mặt đã gia công.

Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Trang 14

Luận văn thạc só

2.1.4 Các phương pháp phay
Khi gia công bằng dao phay trụ hay dao phay đóa thì có hai phương pháp gia
công là phay thuận và phay nghịch. Thông thường kiểu gia công thuận hay gia
công nghịch chỉ ảnh hưởng trong gia công thô còn trong gia công tinh thì khái
niệm gia công thuận nghịch không còn ý nghóa.

a. Phay thuận

b. Phay nghịch

Hình 2.2 Biểu diễn phay thuận và phay nghịch
Phay thuận : là quá trình phay khi chiều chuyển động của dao phay và chi
tiết trùng nhau (Vận tốc cắt và chiều tiến bàn máy cùng chiều).
Phay nghịch: là quá trình phay mà chiều chuyển động của dao phay và của
chi tiết ngược nhau (Vận tốc cắt và chiều tiến bàn máy ngược chiều).
Khi gia công thuận chiều dày của phôi từ cực đại đến cực tiểu, khi gia công
nghịch thì ngược lại.
Phương pháp phay nghịch được sử dụng phổ biến vì quá trình cắt ít bị va đập
nên việc bảo quản máy và dụng cụ dễ dàng. Tuy vậy phay thuận có ưu điểm là
không gây nên hiện tượng trượt trên bề mặt khi ăn dao vào do đó độ nhám bề
mặt gia công nhỏ đi đồng thời lại có thể nâng cao được năng suất. Với cùng một
điều kiện gia công, chế độ cắt như nhau thì năng suất phay thuận có thể cao hơn
phay nghịch 50%. Trong gia công thô với bề mặt phôi có lớp cứng bề mặt thì nên
sử dụng gia công nghịch, khi gia công vật liệu mềm hay trong nguyên công gia
công tinh thì nên sử dụng gia công thuận như vậy sẽ hiệu quả hơn.
2.1.5 Khả năng công nghệ của phay
Tùy theo kết cấu của máy phay, dao chúng ta có thể gia công được nhiều
dạng bề mặt khác nhau như sau:
Phay mặt phẳng: Để gia công phay mặt phẳng có thể sử dụng dao phay hình

trụ, dao phay mặt đầu, dao phay ngón hoặc dao phay đóa. Tuy vậy, dao phay mặt
đầu được sử dụng rộng rãi nhất khi phay mặt phẳng vì năng suất cao, độ cứng
vững cao, có thể gia công nhiều bề mặt cùng một lúc, dao dễ chế tạo…
Phay rãnh then: Sử dụng dao phay ngón, phay đóa.
Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hieån
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Trang 15

Luận văn thạc só

Phay ren : Sử dụng dao phay đóa hay dao phay răng lược. Năng suất cao hơn
so với tiện nhưng độ chính xác thì thấp hơn.
Phay định hình: Có thể sử dụng dao định hình để gia công các bề mặt định
hình hay gia công theo các mẫu chép hình trong công nghệ gia công truyền
thống. Đối với gia công trong điều khiển số thì sử dụng các chương trình.
2.2 Tính chất hình học của lớp bề mặt gia công
Khi nghiên cứu tính chất hình học của bề mặt gia công ta cần phân biệt 3 loại
sai lệch là sai lệch hình học đại quan, độ sóng và độ nhám bề mặt. Tùy thuộc
vào tỉ lệ giữa chiều dài bước S và chiều cao nhấp nhô H mà phân biệt loại sai
lệch.

Hình 2.3 Biểu diễn hình học của lớp bề mặt gia công
2.2.1 Sai lệch hình học đại quan
S

> 1000  là sai lệch rìa biên của bề mặt thực so
H


Sai lệch hình học đại quan 

với hình dạng hình học lý tưởng của nó. Những sai lệch loại này có thể là độ côn,
độ ôvan, hình trống, hình yên ngựa…

Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hieån
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Trang 16

Luận văn thạc só

2.2.2 Độ sóng
S

= 50 ÷ 1000  là chu kỳ không bằng phẳng của bề mặt quan sát trong
H


Độ sóng 

phạm vi từ 1 đến 10mm.

Có 9 cấp độ sóng với các giá trị chiều cao lớn nhất như sau:
Bảng 2.1 Cấp độ sóng bề măt
Cấp độ
sóng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

Chiều cao
sóng lớn
nhất (µm)

1

2

4

8

16

32

64

125

250

Để đánh giá độ sóng bề mặt ta có thể dùng ba thông số: Chiều cao độ sóng
WZ , chiều cao lớn nhất của độ sóng Wmax và bước trung bình của sóng S W (hình
2.3c).
Chiều cao sóng WZ là giá trị trung bình số học của năm giá trị chiều cao
nhấp nhô đo trong phạm vi chiều dài chuẩn.
WZ =

1 5
∑ Wi
5 i =1

(2.4)

Giá trị chiều cao sóng WZ có thể chọn từ dãy số:
0.1; 0.2; 0.8; 1.6; 3.2; 6.3; 12.5; 25; 50; 100; 200 µm
Chiều cao sóng lớn nhất Wmax là khoảng cách giữa các điểm cao nhất và thấp
nhất của profin sóng, đo trên một bước sóng đầy đủ trong giới hạn chiều dài
chuẩn.
Bước trung bình của sóng S W là giá trị trung bình số học của các khoảng cách
S Wi giữa các sóng kế tiếp nhau, cùng đo theo đường trung bình trong giới hạn

chiều dài chuẩn.
2.2.3 Độ nhám bề mặt
S

< 50  là tập hợp các nhấp nhô của frofin lớp bề mặt với
H


Độ nhám bề mặt 

bước tương đối nhỏ, được xét trong một chiều dài giới hạn bằng chiều dài chuẩn.

Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Trang 17

Luận văn thạc só

a. Khái niệm độ nhám bề mặt
Độ nhám bề mặt (độ nhấp nhô tế vi) là tập hợp tất cả những bề lồi, lõm với
bước cực nhỏ và được quan sát trên một khoảng ngắn tiêu chuẩn.
Hình 2.4 là độ nhám bề mặt gia công được phóng đại lên nhiều lần.

Hình 2.4 Biểu diễn độ nhám bề mặt
Để đánh giá độ nhám, trước hết ta phải vẽ được đường thẳng chuẩn. Đường
thẳng chuẩn là đường trung bình được vẽ sao cho trong phạm vi chiều dài chuẩn l
tổng diện tích (phần gạch đứng) từ hai phía (của đường chuẩn) bằng nhau.

Chiều dài chuẩn l là chiều dài dùng để đánh giá các thông số của độ nhám
(l=0.01 đến 25mm).
• Sai lệch trung bình số học Ra là trị số trung bình số học tuyệt đối của profin
trong giới hạn chiều dài chuẩn.
Ra được xác định theo công thức sau:
n

∑h

l

1
Ra = ∫ h dl ≈
l0

i

1

n

(2.5)

Ở đây: l là chiều dài chuẩn.
h là tung độ của profin được đo từ đường thẳng chuẩn.
• Chiều cao nhấp nhô trung bình theo 10 điểm Rz là tổng trung bình số học
tuyệt đối khoảng cách từ năm đỉnh cao nhất và năm đáy thấp nhất trong giới hạn
chiều dài chuẩn.
Rz =

(H1 + H 3 + H 5 + H 7 + H 9 ) − (H 2 + H 4 + H 6 + H 8 + H10 )
5

Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

(2.6)


Trang 18

Luận văn thạc só

• Sm - Bước nhấp nhô theo đường trung bình bằng giá trị trung bình của các
bước nhấp nhô ( theo đường trung bình) trong phạm vi chiều dài chuẩn l:
n

Sm=

∑S

mi

l

n

(2.7)

Ở đây: n là bước nhấp nhô (theo đường trung bình) trong phạm vi chiều dài

chuẩn.
• S - Bước nhấp nhô theo đỉnh bằng giá trị trung bình của các bước nhấp nhô
(theo đỉnh) trong phạm vi chiều dài chuẩn l:
n

S=

∑S

i

l

n

(2.8)

Ở đây: n là bước nhấp nhô (theo đỉnh) trong phạm vi chiều dài chuẩn.
Ngoài các thông số trên đây người ta còn đánh giá độ nhám theo chiều cao
nhấp nhô lớn nhất Rmax. Chiều cao nhấp nhô Rmax là khoảng cách giữa hai đỉnh
cao nhất và thấp nhất của độ nhám (xem hình 2.4).
b. Cấp độ nhám bề mặt
Theo tiêu chuẩn nhà nước thì độ nhám bề mặt được chia làm 14 cấp ứng với
các giá trị Ra và Rz. Độ nhám bề mặt thấp nhất (hay độ nhẵn bóng bề mặt cao
nhất) ứng với cấp 14 (Ra =0.01µm; Rz=0.05µm). Trên bản vẽ chi tiết máy, yêu
cầu về độ nhám bề mặt được cho theo giá trị của Ra hoặc Rz.
Trị số Ra được cho khi yêu cầu độ nhám bề mặt cần đạt từ caỏp 6 ủeỏn caỏp 12
(Ra= 2.5ữ0.04 àm).
Trũ soỏ Rz ủửụùc ghi trên bản vẽ nếu yêu cầu độ nhám bề mặt cần đạt trong
phạm vi từ cấp 1 đến cấp 5 (Rz =320ữ20àm) hoaởc tửứ caỏp 13 ủeỏn caỏp 14

(Rz=0.08ữ0.05àm).
Baỷng 2.2 biểu thị cấp độ nhám và các giá trị chiều dài chuẩn tương ứng.

Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hieån
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Trang 19

Luận văn thạc só

Bảng 2.2 Cấp độ nhám và các giá trị l tương ứng
Cấp độ nhám

Ra (µm)

Rz (µm)

Không lớn hơn
1

84

320

2

40

150

3

20

80

4

10

40

5

5

20

6

2.5

10

7

1.25

6.3

8

0.63

3.2

9

0.32

1.6

10

0.16

0.8

11

0.08

0.4

12

0.04

0.2

13

0.02

01.

14

0.01

0.05

Chiều dài chuẩn l
( mm)

8

2.5

0.8

0.25

0.08

2.3 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công
Trong quá trình gia công các chi tiết cơ khí nói chung và các chi tiết khuôn
nói riêng có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt. Các yếu tố này có
thể ảnh hưởng độc lập và cũng có thể ảnh hưởng đồng thời, mỗi yếu tố ảnh hưởng

ít, nhiều khác nhau đến độ nhám tùy thuộc vào mối quan hệ của nó. Sau đây sẽ
trình bày ảnh hưởng của mỗi yếu tố riêng biệt đến độ nhám bề mặt để qua đó tùy
theo yêu cầu làm việc của mỗi chi tiết mà chúng ta chọn chế độ gia công một
cách hợp lý và kinh tế.
Các yếu tố ảnh hưởng đến đến độ nhám bề mặt gia công:
- Vận tốc cắt.
- Lượng chạy dao.
- Chiều sâu cắt.
Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Luận văn thạc só

Trang 20

- Vật liệu gia công.
- Rung động của hệ thống công nghệ.
- Bước dịch dao ngang (side step).
- Kích thước dao.
2.3.1 Ảnh hưởng của vận tốc cắt
Có thể nói rằng vận tốc cắt là yếu tố chính ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhám
bề mặt của chi tiết, có nghóa là nó ảnh hưởng đến chất lượng của chi tiết trong
quá trình gia công. Tốc độ cắt cũng là yếu tố quan trọng quyết định năng suất gia
công, tăng tốc độ cắt làm tăng năng suất gia công nhưng đồng thời làm dao chóng
bị mài mòn, hao phí thời gian để thay dao và mài lại, khi đó có thể làm giảm
năng suất và tăng giá thành sản phẩm. Do đó chúng ta phải chọn chế độ cắt sao
cho hợp lý và tối ưu về mặt kỹ thuật cũng như về mặt kinh tế. Ở đây tốc độ cắt
hợp lý là tốc độ vừa đảm bảo năng suất cao nhất, vừa đảm bảo giá thành hạ nhất.
Khi cắt thép cacbon ở tốc độ cắt thấp, nhiệt độ cắt không cao, phoi kim loại

tách dễ, biến dạng của lớp kim loại không nhiều, vì vậy độ nhám bề mặt thấp.
Khi tăng tốc độ cắt lên khoảng 15÷20m/phút thì nhiệt cắt và lực cắt đều tăng, gây
ra biến dạng dẻo mạnh, ở mặt trước và mặt sau của dao kim loại bị chảy dẻo. Khi
lớp kim loại bị nén chặt ở mặt trước dao và nhiệt độ cao làm tăng hệ số ma sát ở
vùng cắt sẽ hình thành lẹo dao. Đó là một ít kim loại bị chảy và bám vào mặt
trước và một phần mặt sau của dao.
Khi gia công thép cacbon nếu tốc độ cắt nhỏ (v=1m/phút) thì nhiệt tỏa ra ít
và tạo thành phoi vụn. Phoi tách ra rất dễ dàng và biến dạng trên bề mặt gia công
là không đáng kể. Chiều cao nhấp nhô của bề mặt nhỏ.
Khi tăng tốc độ 40m/phút trong quá trình tạo phoi sẽ tỏa ra một lượng nhiệt
rất lớn. Dưới tác dụng của lực, lớp kim loại bị ép vào mặt trước của dao và với
nhiệt độ cao như vậy nó sẽ làm tăng hệ số ma sát và làm cho lớp kim loại dính
vào mặt trước của dao tạo thành lẹo dao. Trong khoảng tốc độ v = 20 – 40 m/ph
lẹo dao có giá trị lớn nhất và bền vững nhất.
Nếu tiếp tục tăng tốc độ cắt, nhiệt tỏa ra sẽ nhiều hơn. Khi đó phần lẹo dao
được đốt nóng nhanh hơn các phần còn lại và nó lại bị mềm ra, lực dính kết của
lẹo dao không thắng nổi lực ma sát do phoi tạo ra do đó nó bị cuốn đi và lẹo dao
mất. Vì vậy lẹo dao giảm dần và trong khoảng tốc độ cắt v = 60 – 70 m/ph thì sẽ
triệt tiêu.
Độ nhám của bề mặt gia công phụ thuộc chủ yếu vào quá trình tạo phoi và
hiện tượng lẹo dao, vì vậy nếu như có thể thì chúng ta nên chọn vận tốc ở những
vùng lẹo dao càng ít càng tốt.
Học viên thực hiện: Nguyễn Viết Hiển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com