Xác định các hệ số trong công thức taylor khi gia công hợp kim màu sử dụng vật liệu phủ titanium

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HẢI SƠN

ĐỀ TÀI:

XÁC ĐỊNH CÁC HỆ SỐ TRONG CÔNG THỨC
TAYLOR KHI GIA CÔNG HỢP KIM MÀU SỬ DỤNG
VẬT LIỆU PHỦ TITANIUM


Chuyên ngành: Chế tạo máy
Mã số ngành: 605204

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HCM, tháng 06 năm 2013


Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa-ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Trần Doãn Sơn ...............................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 1: ................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................

........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 2: ..............................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày…….tháng…….năm 2013
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. .............................................................
2. .............................................................
3. .............................................................
4. .............................................................
5. .............................................................
Xác nhận của Chủ Tịch Hội đồng dánh giá LV và trưởng khoa quản lý chuyên ngành
sau khi luận văn đã được chỉnh sửa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày . . . . . tháng . . . . . năm . . . . . .

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: Nguyễn Hải Sơn

Giới tính : Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 01/03/1987

Nơi sinh : Long Hựu Tây, Cần Đước, Long An

Chuyên ngành : Chế tạo máy
Khoá (Năm trúng tuyển) : 2011
1- TÊN ĐỀ TÀI:

Xác Định Các Hệ Số Trong Công Thức Taylor Khi Gia Công Hợp Kim Màu
Sử Dụng Vật Liệu Phủ Titanium
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

− Tìm hiểu về cơng thức Taylor.
− Tìm hiểu về hợp kim màu: nhôm và hợp kim nhôm.
− Nghiên cứu tổng quan về dụng cụ cắt và tình hình sử dụng dụng cụ cắt trong và
ngoài nước.
− Nghiên cứu lý thuyết quy hoạch thực nghiệm.
− Xây dựng phương trình hồi quy về tuổi bền dụng cụ cắt với các thông số chế độ cắt.
− Xác định các hệ số trong công thức Taylor T= f(v) khi gia cơng nhơm sử dụng dao
có lớp phủ TiN trên máy tiện CNC.
− Xác định các hệ số trong công thức Taylor T= f(v,s,t) khi gia cơng nhơm sử dụng
dao có lớp phủ TiN trên máy tiện CNC.
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21/01/2013
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 21/06/2013

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS. TS Trần Doãn Sơn

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

PGS. TS Trần Dỗn Sơn

CHỦ NHIỆM BỘ MƠN
QUẢN LÝ CHUN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô Trường
Đại Học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn
quý báu, tri thức làm người và kinh nghiệm thực tế mà tác giả đã tích lũy được
trong quá trình học tập tại trường.
Đặc biệt tác giả xin cảm ơn thầy Trần Doãn Sơn, người đã định hướng, tận
tình chỉ dẫn, cung cấp tài liệu để tác giả có thể để hồn thành luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn phịng thí nghiệm - Trường Cao Đẳng Lý Tự
Trọng, Trung Tâm Kỹ Thuật Tiêu Chuẩn Đo Lường Chất Lượng 3 đã hỗ trợ máy
móc và thiết bị cho việc thực hiện thí nghiệm và đo kết quả thí nghiệm trong luận
văn này.
Tác giả xin cám ơn anh Kỳ, anh Phi Anh và anh Vinh đã tạo điều kiện cơ sở
sở vật chất giúp tác giả thuận lợi hơn trong việc thí nghiệm và đã nhiệt tình hướng
dẫn tác giả sử dụng các thiết bị trong phịng thí nghiệm.
Tác giả xin cảm ơn nhà trường và q thầy cơ và các bạn đồng nghiệp khoa
Cơ Khí trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng đã tạo điều kiện và đóng góp ý kiến
cho tác giả trong suốt quá trình học tập.

Cuối cùng tác giả xin cảm ơn bố, mẹ, chị và những người thân đã tạo điều
kiện tốt nhất và là chỗ dựa tinh thần vũng chắc cho tác giả trong suốt thời gian học
tập và hoàn tất luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn!

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 06 năm 2013
Học Viên

Nguyễn Hải Sơn


LỜI CAM KẾT
Tôi tên: Nguyễn Hải Sơn
Học viên lớp: cao học cơng nghệ chế tạo máy khóa 2011
Mã số học viên: 11040398
Theo quyết định giao đề tài của luận văn cao học của Phòng Đào tạo Sau đại
học, Đại Học Bách Khoa Tp.HCM, tôi đã thực hiện luận văn cao học với đề tài
“XÁC ĐỊNH CÁC HỆ SỐ TRONG CÔNG THỨC TAYLOR KHI GIA CÔNG
HỢP KIM MÀU SỬ DỤNG VẬT LIỆU PHỦ TITANIUM” dưới sự hướng dẫn của
PGS. TS Trần Dỗn Sơn từ ngày 21/01/2013 đến ngày 21/06/2013.
Tơi tin cam kết đây là luận văn tốt nghiệp cao học do tôi thực hiện. Tôi đã
thực hiện luận văn đúng theo quy định của Phòng Đào tạo Sau đại học, Đại Học
Bách Khoa Tp.HCM.
Những thông tin và số liệu sử dụng được chỉ rõ nguồn trích dẫn trong danh
mục tài liệu tham khảo. Kết quả nghiên cứu này chưa được công bố trong bất kỳ
cơng trình nghiên cứu nào từ trước đến nay. Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm với
những lời cam kết trên đây.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 06 năm 2013
Học Viên

Nguyễn Hải Sơn


TÓM TẮT
Trong những năm gần đây, các kết quả nghiên cứu về vật liệu dụng cụ cắt được
áp dụng ngày càng nhiều vào thực tế sản xuất, đặc biệt là dụng cụ cắt có lớp phủ.
Hiện nay, dụng cụ cắt có lớp phủ chiếm hơn 80% [10] tổng dụng cụ cắt trên thế giới.
Do đó, tuổi bền của dao và năng suất gia công cũng đã được tăng lên đáng kể. Để
trong gia công được nhanh hơn và giảm tốn kém thời gian thử nghiệm thì trong thực
tế phải có bảng tra các thông số hay bảng các hệ số liên quan giữa vật liệu gia công,
vật liệu làm dao, chế độ cắt và tuổi bền dao.
Vì vậy, đề tài “Xác Định Các Hệ Số Trong Công Thức Taylor Khi Gia Công
Hợp Kim Màu Sử Dụng Vật Liệu Phủ Titanium” góp phần giải quyết các vấn đề trên.
Do thời gian thực hiện luận văn có hạn nên đề tài này chỉ thực nghiệm trên nhơm đúc
và được trình bày trong 4 chương với những nội dung sau:
Chương 1: Là phần giới thiệu tổng quan về tình hình sử dụng dụng cụ cắt và
dụng cụ cắt có lớp phủ, tình hình thực tế và sự cấp thiết của đề tài.
Chương 2: Tìm hiểu về những đặc điểm và các loại nhơm và hợp kim nhôm
thông dụng trong thực tế hiện nay.
Chương 3: Giới thiệu công thức Taylor về tuổi bền dụng cụ cắt và các yếu tố
ảnh hưởng đến tuổi bền dụng cụ cắt.
Chương 4: Xác định các hệ số trong công thức Taylor khi gia công hợp kim
màu sử dụng vật liệu phủ titanium nitride trên máy tiện CNC bằng thực nghiệm.
Chương 5: Kết luận những kết quả đạt được và hướng phát triển đề tài.


ABSTRACT
In recent years, the research results of cutting tool materials are increasingly
applied in practical production, especially coated cutting tools. Currently, coated
cutting tools for over 80% [ 10 ] of cutting tools in the world . Therefore, the age

range and strength of processing capacity has been significantly increased. For the
process to be faster and reduce costly test time is in fact to have an index or table of
parameters relevant coefficients between materials processing, materials knives,
cutting mode and shelf life knife.
So, the topic "Determination of the coefficients in the Taylor formula color alloys
when processed using a cutter with Titanium coating materials" contribute to solving
the problem. Due to the time taken thesis topic this term should experic only cast
aluminum and are presented in four chapters with the following contents:
Chapter 1: A brief overview of the situation and use cutting tools coated cutting
tools, the actual situation and the urgency of the subject.
Chapter 2: Understanding the characteristics and types of aluminum and
aluminum alloy commonly used in current practice.
Chapter 3: Introduction to the old formula Taylor durable cutting tools and other
factors affecting age durable cutting tools.
Chapter 4: Determine the coefficients in the Taylor formula color alloys when
processed using titanium nitride coating materials on CNC lathes with experimental.
Chapter 5: Summary of results and development topics.


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS Trần Doãn Sơn

MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC .................................................................................................................... i
DANH MỤC HÌNH ẢNH.......................................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................ ix
DANH MỤC PHỤ LỤC ............................................................................................. x
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU - VIẾT TẮT ................................................................ xi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ...................................................................... 1
1.1. Tình hình nghiên cứu ứng dụng dụng cụ cắt trên thế giới ...................................... 1
1.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng dụng cụ cắt trong nước ........................................ 5
1.3. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................ 8
1.4. Dụng cụ cắt có lớp phủ ......................................................................................... 9
1.4.1. Đặc điểm chung của dụng cụ cắt có lớp phủ ............................................ 10
1.4.2. Các phương pháp chế tạo dụng cụ cắt có lớp phủ .................................... 12
1.4.2.1. Phủ bay hơi hóa học (Chemical Vapor Deposition: CVD) ............ 13
1.4.2.2. Phủ bay hơi lý học (Physical Vapor Deposition: PVD)................. 16
1.4.3. Quy trình chế tạo dụng cụ cắt có lớp phủ ................................................. 18
1.4.4. Các loại dụng cụ cắt có lớp phủ thông dụng ............................................. 21
1.4.5. Ma sát trong quá trình cắt gọt kim loại..................................................... 26
1.4.6. Mịn dụng cụ phủ ..................................................................................... 27
1.4.6.1. Các nghiên cứu về mòn dụng cụ cắt ................................................. 27
1.4.6.2. Các dạng mòn dụng cụ cắt ................................................................ 29
1.4.6.3. Chỉ tiêu đánh giá sự mòn dụng cụ cắt ............................................... 33
1.4.6.4. Cơ chế mòn của dụng cụ cắt ............................................................. 36
1.4.6.5. Mòn dụng cụ phủ.............................................................................. 42
1.5. Kết luận .............................................................................................................. 45
CHƯƠNG 2: NHÔM VÀ HỢP KIM NHÔM ........................................................ 46
2.1. Các đặc điểm chung của hợp kim nhôm .............................................................. 46
2.2. Các loại hợp kim nhôm thông dụng..................................................................... 46
HVTH: Nguyễn Hải Sơn

i


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS Trần Doãn Sơn

2.2.1. Hợp kim nhơm biến dạng ........................................................................ 46
2.2.1.1. Hợp kim nhơm hóa bền bằng nhiệt ................................................... 46
2.2.1.2. Hợp kim nhôm biến dạng khơng hóa bền bằng nhiệt ........................ 48
2.2.1.3. Hợp kim nhơm đúc ........................................................................... 48
2.3. Kết luận .............................................................................................................. 49
CHƯƠNG 3: CÔNG THỨC TAYLOR VỀ TUỔI BỀN DỤNG CỤ CẮT............ 50
3.1. Những khái niệm về tuổi bền dụng cụ ................................................................. 50
3.2. Phương trình Taylor về tuổi bền dụng cụ cắt ....................................................... 52
3.3. Ảnh hưởng của các yếu tố đến tuổi bền dao ........................................................ 54
3.3.1. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền dụng cụ cắt................................. 54
3.3.2. Vai trò lớp phủ tăng tuổi bền của dụng cụ cắt .......................................... 54
3.4. Tuổi bền dao tiện phủ ......................................................................................... 55
3.5. Kết luận .............................................................................................................. 57
Chương 4: XÁC ĐỊNH CÁC HỆ SỐ TRONG CÔNG THỨC TAYLOR KHI GIA
CÔNG HỢP KIM MÀU SỬ DỤNG DAO CÓ LỚP PHỦ TiN TRÊN MÁY TIỆN
CNC BẰNG THỰC NGHIỆM ................................................................................ 58
4.1. Trang thiết bị và dụng cụ đo kiểm phục vụ thực nghiệm ..................................... 58
4.1.1. Máy ......................................................................................................... 58
4.1.2. Dao .......................................................................................................... 58
4.1.3. Đồ gá ....................................................................................................... 60
4.1.4. Phôi ......................................................................................................... 61
4.1.5. Dụng cụ đo, kiểm .................................................................................... 61
4.2. Độ nhám bề mặt và các phương pháp đánh giá ................................................... 64
4.2.1. Độ nhám bề mặt ........................................................................................ 64
4.2.2. Phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt...................................................... 65
4.2.2.1. Đánh giá mức độ và chiều sâu biến cứng .......................................... 66
4.2.2.2. Đánh giá ứng suất dư ........................................................................ 66
4.3. Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm .............................................................. 66

HVTH: Nguyễn Hải Sơn

ii


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS Trần Doãn Sơn

4.3.1. Cơ sở lý thuyết của quy hoạch thực nghiệm xác định các hệ số trong phương
trình Taylor T=f(v) .................................................................................................... 66
4.3.2. Cơ sở lý thuyết của quy hoạch thực nghiệm xác định các hệ số trong phương
trình Taylor T=f(v,s,t) ................................................................................................ 67
4.4. Thực nghiệm xác định các hệ số trong công thức Taylor đối với mảnh dao có lớp
phủ Titanium Nitric khi tiện nhôm đúc ...................................................................... 75
4.4.1. Thực nghiệm xác định các hệ số trong phương trình Taylor T=f(v) đối với
mảnh dao có lớp phủ Titanium Nitric khi tiện nhôm đúc ........................................... 75
4.4.1.1. Xây dựng phương trình hồi quy ........................................................ 75
4.4.1.2. Thực nghiệm xác định các hệ số trong phương trình Taylor T=f(v) .. 78
4.4.2. Thực nghiệm xác định các hệ số trong phương trình Taylor T=f(v,s,t) đối
với mảnh dao có lớp phủ Titanium Nitric khi tiện nhôm đúc ..................................... 79
4.4.2.1. Xây dựng phương trình hồi quy ............................................................ 79
4.4.2.2.Thực nghiệm xác định các hệ số trong phương trình Taylor T=f(v,s,t) .. .92
4.5. Kết luận .............................................................................................................. 94
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN ....................................................................................... 95
5.1. Những kết quả đạt được ...................................................................................... 95
5.1.1. Phần lý thuyết ............................................................................................ 95
5.1.2. Phần thực nghiệm ...................................................................................... 96
5.2. Kiến nghị và hướng phát triển đề tài ................................................................... 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 97

PHỤ LỤC ............................................................................................................... 101
PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM TỪ TRUNG TÂM KỸ THUẬT TIÊU CHUẨN
ĐO LƯỜNG CHẤT LƯỢNG 3.
PHỤ LỤC 2: CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA DỤNG CỤ CẮT SANVIK CÓ LỚP
PHỦ TiN TỪ CTY TNHH TM & DỊCH VỤ KỸ THUẬT AMS .
PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ ĐO ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CỦA CÁC THÍ NGHIỆM .
PHỤ LỤC 4: HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM

HVTH: Nguyễn Hải Sơn

iii


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS Trần Doãn Sơn

DANH MỤC HÌNH ẢNH
TT

Hình

Nội dung

Trang

1

Hình 1.1

Q trình phát triển của dụng cụ cắt [17], [18]

1

2

Hình 1.2

Những ứng dụng của dụng cụ phủ ở hiện tại và tương lai

2

3

Hình 1.3

4

Hình 1.4

Mũi ta ro có các lớp phủ khác nhau

4

5

Hình 1.5

Các loại dụng cụ cắt có lớp phủ

4

6

Hình 1.6

Dao phay ngón

6

7

Hình 1.7

Dao phay modun

7

8

Hình 1.8

Dao Phay định hình

7

9

Hình 1.9

Dao doa

7

10

Hình 1.10

Dao phay lăn răng

7

11

Hình 1.11

Dao phay trụ

8

12

Hình 1.12

Dao phay đĩa

8

13

Hình 1.13

Dụng cụ làm ren

8

14

Hình 1.14

So sánh độ cứng tế vi của vật liệu phủ với vật liệu nền

11

15

Hình 1.15

16

Hình 1.16

Quan hệ giữa nhiệt độ và độ cứng của lớp phủ [31]

12

17

Hình 1.17

Quá trình phủ CVD

13

Dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim có các lớp phủ khác
nhau

Độ dẫn nhiệt của vật liệu phủ, trong khi độ dẫn nhiệt của
hợp kim cứng là 80 W/mK [21]

HVTH: Nguyễn Hải Sơn

3

11

iv


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS Trần Dỗn Sơn

18

Hình 1.18

Q trình phủ PVD

19

Hình 1.19

20

Hình 1.20

Trộn nguyên liệu [Sandvik Coromant]

18

21

Hình 1.21

Ép tạo hình insert [Sandvik Coromant]

19

22

Hình 1.22

Thiêu kết insert [Sandvik Coromant]

19

23

Hình 1.23

Mài insert sau khi thiêu kết [Sandvik Coromant]

20

24

Hình 1.24

Phủ insert [Sandvik Coromant]

20

25

Hình 1.25

Kiểm tra hồn tất [Sandvik Coromant]

21

26

Hình 1.26

Dụng cụ cắt phủ TiN

21

27

Hình 1.27

Dụng cụ cắt phủ TiAlN

22

28

Hình 1.28

Dụng cụ cắt phủ TiCN

22

29

Hình 1.29

Dụng cụ cắt phủ Al2O3

23

30

Hình 1.30

31

Hình 1.31

Cấu tạo của mãnh hợp kim cứng có 3 lớp phủ

24

32

Hình 1.32

Cấu tạo của mãnh hợp kim cứng có 3 lớp phủ

25

33

Hình 1.33

Sơ đồ 3 vùng ma sát của Shaw, Ber và Mamin [14]

27

34

Hình 1.34

Mơ hình mịn dụng cụ cắt [8]

28

35

Hình 1.35

Các dạng mài mịn phần cắt dụng cụ [8]

29

36

Hình 1.36

Mịn mặt sau của dụng cụ cắt

30

Ứng suất dư khi phủ TiN, TiCN bằng phương pháp CVD,
PVD

Phủ bằng phương pháp CVD nhiều lớp lên dụng cụ cắt
hợp kim cứng

HVTH: Nguyễn Hải Sơn

17

18

24

v

Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS Trần Dỗn Sơn
Mịn mặt sau của các vật liệu dụng cụ cắt (khác nhau) của

30

37

Hình 1.37

38

Hình 1.38

39

Hình 1.39

Mịn mặt trước của dụng cụ cắt

31

40

Hình 1.40

Mòn mặt trước của các vật liệu dụng cụ cắt khác nhau

31

41

Hình 1.41

Mịn đồng thời mặt trước và mặt sau

31

42

Hình 1.42

Mịn lưỡi cắt

32

43

Hình 1.43

44

Hình 1.44

Các giai đoạn mịn dao

34

45

Hình 1.45

Đồ thị quan hệ giữa TΣ và lượng mòn tối ưu hs0

35

46

Hình 1.46

Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến mịn khi cắt liên tục

36

47

Hình 1.47

Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến mịn khi cắt gián đoạn

37

48

Hình 1.48

Mịn do cào xước mặt trước

38

49

Hình 1.49

Mịn hạt mài

38

50

Hình 1.50

51

Hình 1.51

52

Hình 1.52

53

Hình 1.53a

thép gió và HKC khi gia cơng thép
Mịn mặt trước và các thơng số mòn phần cắt của dao tiện
[29]

Quan hệ giữa dạng mòn của dao tiện hợp kim cứng với
vận tốc cắt (vc) và chiều sâu cắt (t).

Ứng suất dư nén σ thường thấy ở lớp phủ PVD sinh ra
ứng suất S tại bề mặt tiếp giáp giữa nền và lớp phủ
Lớp phủ TiN bong, tróc trên bề mặt nhấp nhơ của HSS
Sơ đồ thể hiện 3 giai đoạn mòn mặt trước của dụng cụ phủ
do nền hóa mềm
Lớp phủ bị nứt, vỡ do nền HSS bị mềm

HVTH: Nguyễn Hải Sơn

30

33

43

43

43
44

vi


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS Trần Doãn Sơn

Lớp phủ bị bong, tróc và mịn bắt đầu xảy ra trên nền HSS

54

Hình 1.53b

55

Hình 1.54

56

Hình 3.1

Quan hệ giữa lượng mịn và thời gian cắt [17]

50

57

Hình 3.2

Mối liên hệ giữa vận tốc cắt và tuổi bền dao [17]

51

58

Hình 3.3

Đồ thị logarit tự nhiên về vận tốc cắt và tuổi bền dao [17]

53

Quá trình bong, tróc lớp phủ khi tiện hợp kim Ti bằng
dụng cụ phủ nhiều lớp

44

44

Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến mịn mặt trước và mặt sau
59

Hình 3.4

của dao thép gió S12-1-4-5 dùng tiện thép AISI C1050,

55

với t = 2mm.
Quan hệ tuổi bền của dao thép gió phủ PVD theo vận tốc

60

Hình 3.5

61

Hình 4.1

62

Hình 4.2

63

Hình 4.3

Sơ đồ gá phơi trên máy tiện

60

64

Hình 4.4

Thước cặp 1/50 - l=300 mm

61

65

Hình 4.5

Đầu đo độ nhám của máy Mitutoyo SJ-301

62

66

Hình 4.6

Màn hình hiển thị độ nhám của máy Mitutoyo SJ-301

63

67

Hình 4.7

Máy đo độ nhám Mitutoyo SJ-301

63

68

Hình 4.8

Đồ thị quan hệ T= f(v)

77

69

Hình 4.9

Đồ thị quan hệ giữa chế độ cắt (v,s,t) và T

90

70

Hình 4.10

Đồ thị quan hệ T-v-s tại t = 0.3 mm khi tiện nhơm đúc

91

cắt
Máy tiện CNC MASCUT AC1840
Mảnh dao tiện ngồi WNMG 08 04 04-XF GC15 của hãng
Sandvik Coromant

HVTH: Nguyễn Hải Sơn

56
58

60

vii


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS Trần Doãn Sơn

bằng dao phủ TiN
Đồ thị quan hệ T-v-s tại t = 0.5 mm khi tiện nhơm đúc

71

Hình 4.11

91

bằng dao phủ TiN
Đồ thị quan hệ T-v-s tại t = 0.7 mm khi tiện nhơm đúc
72

Hình 4.12

92

bằng dao phủ TiN

HVTH: Nguyễn Hải Sơn

viii


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS Trần Doãn Sơn

DANH MỤC BẢNG BIỂU
TT

Bảng số

Nội dung

1

Bảng 1.1

Lịch sử phát triển và sử dụng các loại vật liệu dụng cụ [4]

9

2

Bảng 1.2

Tiêu chuẩn lựa chọn cho dụng cụ cắt phủ [19]

15

3

Bảng 1.3

Tính chất cơ - nhiệt của một số vật liệu dụng cụ phủ

25

4

Bảng 3.1

Bảng giá trị n và C trong công thức tuổi bền Taylor

52

5

Bảng 4.1

Các cấp độ nhẵn bề mặt [13]

64

6

Bảng 4.2

Độ nhám tham khảo của hãng Sanvik [16]

65

7

Bảng 4.3

Bảng giá trị T1 - T6 [2]

74

HVTH: Nguyễn Hải Sơn

Trang

ix


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS Trần Doãn Sơn

DANH MỤC PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM TỪ TRUN TÂM KỸ THUẬT TIÊU CHUẨN
ĐO LƯỜNG CHẤT LƯỢNG 3.
PHỤ LỤC 2: CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA DỤNG CỤ CẮT SANVIK CÓ LỚP
PHỦ TiN TỪ CTY TNHH TM & DỊCH VỤ KỸ THUẬT AMS .
PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ ĐO ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CỦA CÁC THÍ NGHIỆM .
PHỤ LỤC 4: HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM .

HVTH: Nguyễn Hải Sơn

x


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS Trần Doãn Sơn

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU - VIẾT TẮT

CNB

Cabic boron Nitric

PCD

Polycrystalline Diamond

AFTA

Asean Free Trade Area

WTO

World Trade Organization

TiC

Cacbic Titan

TiN

Titan Nitride

TiCN

Titan Cacbon Nitride

TiAlN

Titan Aluminium Nitride

CVD

Chemical Vapour Deposition

PVD

Physical Vapour Deposition

CBN

Cacbide Boride Nitride

Al2O3

Nhôm oxit

VLGC

Vật liệu gia công

VLDC

Vật liệu dụng cụ

PTHQ

Phương trình hồi quy

HVTH: Nguyễn Hải Sơn

xi


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: Trần Doãn Sơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. Tình hình nghiên cứu ứng dụng dụng cụ cắt trên thế giới
Trong lĩnh vực gia cơng cơ khí, yêu cầu tăng năng suất, tăng độ chính xác và
nâng cao chất lượng bề mặt gia công ngày càng tăng. Nhiều biện pháp đã và đang
được thực hiện nhằm đáp ứng nhu cầu này. Một trong những đối tượng được nghiên
cứu để giải quyết nhu cầu này là dụng cụ cắt.

(a)

(b)

Hình 1.1 (a), (b). Quá trình phát triển của dụng cụ cắt [27, 28].
Từ biểu đồ trên ta thấy, việc gia công chi tiết vào những năm 1900 mất 100
phút thì bây giờ chỉ cần 1 phút (hình 1.1 (a)) và cùng với sự phát triển thì tốc độ gia
cơng cũng tăng theo (hình 1.1 (b)). Đây khơng phải là sự phóng đại khi nói rằng sự cải
tiến vật liệu dụng cụ cắt là một trong những nhân tố góp phần tạo nên một nền công
nghiệp hiện đại và hiệu quả.
Như Chris Mill, giám đốc dự án phát triển ngành hàng không với Sandvik
Coromant, đã lấy công nghiệp hàng không làm ví dụ minh họa. Để đáp ứng được
những yêu cầu sản xuất của công nghiệp hàng không trong 20 năm, năng suất gia công
sẽ cần tăng lên ba lần trong khoảng thời gian giữa bây giờ và tiếp theo [30].
Ý định tăng lên ba lần năng suất gia công sẽ kéo theo số lượng máy công cụ
tăng lên ba lần, với những phương thức gia cơng cơ khí vốn có như ngày nay. Điều

HVTH: Nguyễn Hải Sơn

Trang 1


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: Trần Dỗn Sơn

này thì sẽ khơng hợp lý vì việc tăng số lượng máy cơng cụ lên đồng nghĩa với việc
tăng số lượng nhân viên điều khiển máy lên mức tương tự như vậy. Thật khó để hình
dung, với một số lượng phương tiện máy móc ấy cần bố trí số lượng nhân sự có đủ
chun mơn như thế nào để điều khiển máy.
Do đó, muốn năng suất tăng lên thì phải áp dụng những cơng nghệ tiên tiến mà
ở đó cho phép với cùng một lượng nhân viên nhưng có thể giám sát được một khối
lượng công việc lớn hơn nhiều.
Trong thực tế các nước trên thế giới nói chung và các nước khu vực Đơng Nam
Á nói riêng, dụng cụ cắt đã có những bước chuyển nhanh hơn điều mà các nhà sản
xuất máy cơng cụ dự tính và đặc biệt là cơng nghệ chế tạo dụng cụ cắt đã đạt được độ
chính xác rất cao. Do vậy những quan niệm trước đây về vai trò của dụng cụ cắt cần
được thay đổi.
Sự phát triển vượt bậc đó là sự ra đời của các dụng cụ cắt có một lớp phủ,
nhiều lớp phủ với độ chính xác của lớp phủ tính bằng đơn vị micromet. Sự ra đời của
loại dụng cụ cắt này đã góp phần đáng kể trong việc nâng cao năng suất cắt gọt, kéo
dài được tuổi bền của dao, nâng cao độ chính xác gia cơng. Ngày nay, dụng cụ cắt có
lớp phủ được sử dụng hơn 80% [10, 27] trong gia công cắt gọt trên thế giới. Hiện tại
và tương lai thì loại dụng cụ này ngày càng được phát triển và ứng dụng nhiều hơn.

Hình 1.2. Những ứng dụng của dụng cụ phủ ở hiện tại và tương lai [27]
HVTH: Nguyễn Hải Sơn

Trang 2


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: Trần Dỗn Sơn

Theo thơng tin được biết trên thế giới hiện đang có rất nhiều hãng nghiên cứu
và chế tạo dụng cụ cắt tiên tiến như hãng dụng cụ cắt Sandvik, Diamond Innovations,
Precision Dormer, Nachi, Seco, Mitsubishi, Hitachi,... Nhưng hiện nay trên thế giới có
ba nhà cung cấp dụng cụ cắt hàng đầu [40] và những cơng ty đó là:
Diamond Innovations, nhà cung cấp chính trên toàn cầu về vật liệu cắt siêu
cứng nitrit-bo lập phương CNB và vật liệu kim cương đa tinh thể PCD (polycrystalline
diamond).
Precision Dormer, sự kết hợp của hai công ty dụng cụ cắt trong thập niên
gần đây đã cho ra mắt dụng cụ cắt năng suất cao trong hai lĩnh vực khoan và cắt ren.
Sandvik Coromant, nhà cung cấp dụng cụ cắt kim loại số một trên thế giới.
Một số hình ảnh về dụng cụ cắt có lớp phủ [40]:

Hình 1.3. Dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim có các lớp phủ khác nhau [40]

HVTH: Nguyễn Hải Sơn

Trang 3


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: Trần Dỗn Sơn

Hình 1.4. Mũi ta ro có các lớp phủ khác nhau [40]

Hình 1.5. Các loại dụng cụ cắt có lớp phủ [40]

HVTH: Nguyễn Hải Sơn

Trang 4


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: Trần Dỗn Sơn

1.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng dụng cụ cắt trong nước
Trong những năm gần đây, nền công nghiệp Việt Nam phát triển mạnh đạt
được tốc độ tăng trưởng về mặt sản xuất và xuất khẩu. Sau khi nước ta gia nhập AFTA
đầu năm 2005 và đặc biệt chúng ta gia nhập WTO đầu năm 2007 [40]. Khi đó sự cạnh
tranh giữa các sản phẩm rất gay gắt. Nền cơng nghiệp phát triển thì phải đi đôi với
thiết bị phải phát triển, với thiết bị ngày càng hiện đại thì dụng cụ cắt đảm bảo cho
thiết bị ngày càng được cải tiến để đảm bảo yêu cầu chất lượng chi tiết gia công, năng
suất và giá thành sản phẩm.
Trong đại hội Đảng toàn quốc lần thứ X. Chúng ta luôn nhấn mạnh "Công
nghiệp và hiện đại hóa", mà trong đó ngành cơ khí giữ vai trò nền tảng [40]. Ngày nay
thiết bị sử dụng cho việc gia công cắt gọt phát triển mạnh mẽ, mà cụ thể là thiết bị điều
khiển chương trình số. Do thiết bị phát triển kéo theo dụng cụ cắt phát triển. Trong khi
đó hiện tại ở Việt Nam chỉ có một vài cơ sở chế tạo dụng cụ cắt như công ty Cổ Phần
Dụng Cụ Số 1 và công ty Vạn Xuân, nhưng chỉ dừng lại ở dụng cụ cắt tương đương
thép gió, chưa có hợp kim cứng và hợp kim cứng có lớp phủ.
Với việc sử dụng dụng cụ cắt hiện nay ở nước ta, thì chắc chắn rằng sản phẩm

của chúng ta khó mà có đủ sức cạnh tranh với sản phẩm của các nước khác như: Trung
Quốc, Thái Lan, Malaysia, Đài Lồi, Hàn Quốc, Nhật Bản,...Vì hiện nay những thiết
bị gia công cắt gọt và dụng cụ cắt có độ cứng cao đều phải nhập khẩu từ nước ngoài.
Nước ta chưa chú trọng nhiều đến ngành dụng cụ cắt, vì vậy muốn chế tạo được máy
thì phải có dụng cụ gia cơng cắt gọt tốt. Mặt khác, chúng ta biết đến giá dụng cụ cắt
của công ty nước ngồi chế tạo khơng rẽ.
Từ khó khăn ở trên mà nhu cầu cấp thiết bây giờ chúng ta cần phải đẩy mạnh
vào việc nghiên cứu đổi mới dụng cụ cắt gọt để đảm bảo yêu cầu gia công. Đồng thời
đẩy mạnh sự cạnh tranh của các sản phẩm trong nước với các nước trong khu vực
ASEAN, Trung Quốc,.....Nếu như chúng ta không nổ lực phấn đấu nghiên cứu thiết kế
chế tạo dụng cụ cắt cho ngành cơ khí thì đất nước chúng ta khơng thể tiến đến con
đường
HVTH: Nguyễn Hải Sơn

Trang 5


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: Trần Dỗn Sơn

"Cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa" được mà đó chỉ là một lời nói sng, khơng có
thực trong hiện tại.
Trong điều kiện nền kinh tế hiện nay thì tốc độ tăng trưởng về mặt sản xuất và
xuất khẩu trong tất cả các ngành nghề nói chung và ngành cơ khí của chúng ta nói
riêng phải phát triển. Như vậy để sản phẩm của chúng ta có đủ sức cạnh tranh trên
thương trường quốc tế thì bên cạnh chất lượng mẫu mã chúng ta cịn phải có giá thành
thấp.
Nền cơng nghiệp phát triển phải đi đôi với thiết bị phát triển. Và để phát triển
thiết bị đòi hỏi sự tiến bộ của nhiều ngành khoa học khác nhau. Trong đó cơ khí chế

tạo máy là một ngành mũi nhọn đã được Đảng và Nhà nước ưu tiên phát triển. Vì cơ
khí chế tạo máy là ngành có ảnh hưởng lớn trong việc tạo ra các thiết bị.
Ngành cơ khí chế tạo có 3 hướng phát triển, đó là: phát triển về máy gia cơng,
phát triển về dụng cụ cắt và phát triển về công nghệ. Trong đó, việc phát triển về dụng
cụ cắt là cấp thiết và thiết thực đối với Việt Nam.
Một số hình ảnh dụng cụ cắt [40]:

Hình 1.6. Dao phay ngón

HVTH: Nguyễn Hải Sơn

Trang 6


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: Trần Dỗn Sơn

Hình 1.7. Dao phay modun

Hình 1.8. Dao Phay định hình

Hình 1.9. Dao doa

HVTH: Nguyễn Hải Sơn

Hình 1.10. Dao phay lăn răng

Trang 7