Tóm tắt luận án Tiến sĩ Nghiên cứu phay khô hợp kim nhôm A7075 bằng dụng cụ phủ nitride titan và đối sánh với phay ướt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LÊ NHƢ TRANG

NGHIÊN CỨU PHAY KHÔ HỢP KIM NHÔM A7075 BẰNG
DỤNG CỤ PHỦ NITRIDE TITAN VÀ ĐỐI SÁNH VỚI PHAY ƢỚT

Ngành: Kỹ thuật cơ khí
Mã số: 9520103

TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Hà Nội – 2021


Cơng trình được hồn thành tại:
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Người hướng dẫn:

TS. Trần Xuân Thái
TS. Nguyễn Trọng Hải

Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp
Trường họp tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Vào hồi……. giờ, ngày….. tháng…… năm…..

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
1. Thư viện Tạ Quang Bửu – Trường ĐHBK Hà Nội
2. Thư viện Quốc gia Việt Nam


DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

1. Le Nhu Trang, Xuan Thai - Tran, Nguyen Trong Hai & NhuTung Nguyen (2020), “An investigation and analysis of
surface roughness and tool wear in dry pocket milling of
aluminum alloy AA7075”, International Journal of
Mechanical and Production Engineering Research and
Development (IJMPERD) ISSN(P): ISSN(P): 2249–6890;
ISSN(E): 2249–8001, IMPACT FACTOR(JCC) (2019):
8.8746; INDEX COPERNICUS VALUE (ICV) - (2016):
60.6; NAAS RATING: 3.11; Vol. 10, Issue 2, Apr 2020,
1307–1320.
2. Nhu–Trang Le , Thai - Xuan Tran1, Hai – Trong Nguyen
(2020), “An Investigation and Analysis of Cutting Force and
Tool Wear in Dry Pocket Milling of Aluminum Alloy
Al7075”, International Journal of cientific Engineering and
Science, ISSN (online): 2456-736, Volume 4, Issue 4, pp.
18-23.
3. Lê Như Trang1, Trần Xuân Thái2, Nguyễn Trọng Hải2,
Hoàng Tiến Dũng3 (2020), “Khảo sát lực cắt khi phay khô
và phay ướt vật liệu hợp kim nhôm AA7075”, Tạp chí khoa
học và cơng nghệ - Trường đại học công nghiệp Hà Nội, PISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619.
4. Lê Như Trang, Trần Xuân Thái, Nguyễn Trọng Hải (2020),
“Nghiên cứu ảnh hưởng của các thơng số đến mài mịn dụng
cụ cắt khi phay hợp kim nhơm A7075”, Tạp chí cơ khí Việt

Nam, Số 6 năm 2020, P 166 – 170, ISSN 2615-9910.


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay trong gia cơng cơ khí ngồi lựa chọn các phương
án gia cơng tối ưu nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm,
các doanh nghiệp còn chú ý đến việc đảm bảo sức khỏe của người
thợ và mức độ ảnh hưởng tới mơi trường trong q trình sản xuất.
Đối với ngành chế tạo máy hàng năm tiêu thụ một lượng lớn dung
dịch dùng để tưới nguội cho các công đoạn gia công sản phẩm và sau
khi sử dụng lượng lớn dung dịch này thải ra gây ô nhiễm môi trường.
Dung dịch trơn nguội có tác dụng giảm sự mài mịn dao, giảm nhiệt
từ chi tiết gia công, dao và máy, giúp q trình thốt phoi dễ dàng và
giảm ứng suất cắt sinh ra trong chi tiết gia công, dụng cụ và thiết bị.
Tuy nhiên việc sử dụng dung dịch trơn nguội đã làm gia tăng đáng
kể chi phí gia cơng, thơng thường chi phí cho dung dịch trơn nguội
có thể từ 7-17% chi phí sản xuất. Bên cạnh đó dung dịch trơn nguội
làm ảnh hưởng đến sức khỏe người vận hành máy. Như vậy từ những
chi phí về mua dung dịch, xử lý các vấn đề sau gia công của dung
dịch trơn nguội, chi phí bảo vệ sức khỏe người thợ là các mối quan
tâm lớn của các nhà sản xuất.
Với sự phát triển của vật liệu, xu thế của các nhà thiết kế chế
tạo sản phẩm hiện nay đang thay dần các vật liệu thép bằng các vật
liệu hợp kim nhơm với mục đích làm giảm trọng lượng của các thiết
bị và tăng tuổi thọ cho thiết bị do vật liệu hợp kim nhơm có tính chịu
nhiệt cao (khoảng 5600c) mà vẫn đảm bảo được chức năng làm việc
của chi tiết máy.
Hiện nay gia công khô được coi phương pháp gia cơng được
mong muốn của các doanh nghiệp vì có những ưu điểm đặc biệt đối

hệ sinh thái. Đã nhiều nhà máy áp dụng bắt buộc với việc gia công
khô để bảo mơi trường và đảm bảo an tồn vệ sinh lao động. Những
lợi thế của gia công khô bao gồm: khơng gây ơ nhiễm khí quyển
1


(hoặc nước), không nguy hiểm cho sức khỏe, không gây tổn thương
cho da và không gây dị ứng, đặc biệt hơn nữa là giảm chi phí gia
cơng. Gia cơng khơ làm giảm chi phí chế tạo từ dung dịch trơn nguội
sinh ra. Đã có các nghiên cứu cho rằng khi gia cơng khơ làm tăng ma
sát, mài mịn dụng cụ cắt tăng, nhiệt độ gia công cao ảnh hưởng đến
quá trình hình thành phoi và độ chính xác của bề mặt gia cơng. Tuy
nhiên gia cơng khơ lại có điểm tích cực như giảm sốc nhiệt và cải
thiện tuổi thọ của dụng cụ cắt trong q trình cắt khơng liên tục. Gia
công khô đã được nghiên cứu và phát triển từ việc làm thế nào bù
đắp tác dụng có lợi của việc gia cơng có dung dịch trơn nguội. Trong
khi đó gia cơng khơng tưới nguội khơng phải là phù hợp cho tất cả
các công đoạn và áp dụng cho tất cả các loại phôi liệu, trong một số
trường hợp nếu chọn dao cụ một cách hợp lý và chính xác sẽ có thể
làm giảm thiểu hoặc loại bỏ hồn toàn dung dịch trơn nguội. Dao cụ
với lớp phủ nitric titan sẽ cho phép gia công các vật liệu với bước
tiến lớn, tốc độ cao làm giảm thời gian tiếp xúc của mảnh dao và
phôi liệu, làm giảm được nhược điểm độ cứng giảm nhanh ở nhiệt độ
cao của dao cụ và lớp phủ này làm giảm ma sát giữa dao và vật liệu
gia cơng vì thế tăng được hiệu quả gia công khô.
Nhôm và hợp kim nhôm là vật liệu chủ yếu dùng gia công
khô, do độ dẫn nhiệt cao, khả năng hấp thụ nhiệt của nhôm cũng khá
lớn. Mặc khác khi gia cơng hợp kim nhơm có thể gây ra biến dạng do
sự giãn nở nhiệt. Ngoài ra khi gia công hợp kim nhôm cũng gây ra
các vấn đề liên quan đến sự hình thành phoi. Do vậy khi gia công

nhôm và hợp kim nhôm cần phải sử dụng dụng cụ cắt với lớp phun
phủ phù hợp.
Từ những phân tích nêu trên tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu
phay khô hợp kim nhôm A7075 bằng dụng cụ phủ Nitride Titan và
đối sánh với phay ướt” để nghiên cứu nhằm mục đích phân tích ảnh
hưởng các thơng số chế độ cắt đến một số thông số đặc trưng trong
quá trình gia cơng hợp kim nhơm A7075 ở hai điều kiện gia công
2


khơ (phay khơ) và gia cơng có dung dịch trơn nguội (phay ướt).
Đánh giá các ảnh hưởng của các yếu tố chế độ cắt đến các thông số
đầu ra như: lực cắt, mài mòn và độ nhám bề mặt. So sánh kết quả
đầu ra ở hai điều kiện gia công khơ và gia cơng có sử dụng dung dịch
trơn nguội. Trên cơ sở đó tính tốn chế độ cắt tối ưu góp phần vào
tiếp cận, khai thác máy và thiết bị, tăng hiệu quả trong sản xuất và là
cơ sở ban đầu cho các nghiên cứu tiếp theo.
2. Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
2.1 Mục đích
-

Phân tích cơ sở lý thuyết về quá trình tạo phoi, động lực học q

trình phay nhơm hợp kim A7075 khi phay khơ và phay ướt.
- Phân tích mối quan hệ giữa các thông số chế độ cắt với lực cắt,
độ nhám bề mặt, mịn dụng cụ cắt khi phay khơ và phay ướt.
Phân tích mối quan hệ lượng mịn dụng cụ cắt khi phay khô và
phay ướt nhôm hợp kim.
- Xây dựng hàm mục tiêu tối ưu hóa, thiết lập điều kiện biên, miền
giới hạn đối với hệ thống công nghệ để giải bài tốn tối ưu hóa

chế độ cắt khi phay khô vật liệu hợp kim nhôm.
- Xác định được ưu nhược điểm của gia công khô và gia công ướt
nhôm hợp kim A7075 giúp cho nhà sản xuất dễ lựa chọn phương
pháp gia công
2.2 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
 Đối tượng nghiên cứu
-

Q trình gia cơng hợp kim nhôm A7075 trong điều kiện phay
khô và phay ướt khi sử dụng dao phay ngón có phủ Nitride
Titan.

3


 Phạm vi nghiên cứu:
-

Nghiên cứu quá trình tạo phoi và động lực học và các hiện
tượng: nhiệt cắt, mài mịn…trong q trình phay khơ và phay ướt
hợp kim nhơm A7075.

-

Thực nghiệm, đánh giá ảnh hưởng của các thông số cơng nghệ
đến lực cắt, mài mịn dụng cụ cắt, độ nhám bề mặt khi phay khô
và phay ướt hợp kim nhôm A7075 ở các khoảng thời gian khác
nhau.

-

Đánh giá ảnh hưởng của phay khơ và phay ướt, tối ưu hóa q
trình phay hợp kim nhơm A7075.

2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
-

-

Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực
nghiệm, ứng dụng phần mềm trong quy hoạch thực nghiệm xử lý
số liệu.
Nghiên cứu lý thuyết để phân tích tác động tương hỗ giữa các
thông số chế độ cắt đến lực cắt, độ nhám bề mặt và mòn dao.
Thực nghiệm gia công để xây dựng hàm quan hệ thông số cơng
nghệ với các yếu tố trong q trình cắt: Lực cắt, độ nhám bề mặt
và mòn dao. Xây dựng mối quan hệ giữa các thông số công nghệ
và thời gian gia công với lực cắt, độ nhám bề mặt và mòn dao.

4


2.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học
Đánh giá được mức độ ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến
lực cắt, độ nhám bề mặt và lượng mịn dao khi phay hợp kim
nhơm A7075 thơng qua các hàm tốn
- Xây dựng mơ hình tốn học, phân tích và đánh giá ảnh hưởng
thơng số chế độ cắt đến một số thông số đặc trưng như lực cắt,
nhám bề mặt và mịn dao khi phay khơ và phay có dung dịch

trơn nguội.
- Giải bài tốn tối ưu hóa chế độ cắt trong q trình phay khơ với
hàm thích nghi đa mục tiêu (độ nhám bề mặt chi tiết và lượng
mòn dao) nhỏ nhất.
- Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả của luận án là phương pháp luận để các nhà sản xuất
chọn chế độ cắt tối ưu khi phay khô và phay ướt hợp kim nhôm
A7075 bằng dao phủ TiN.
-

- Luận án cũng dùng làm tài học tập nghiên cứu của các cơ sở
đào tạo về quá trình phay khơ và phay ướt hợp kim nhơm.
2.5. Những đóng góp mới của đề tài
-

Nghiên cứu một cách có hệ thống ảnh hưởng của chế độ cắt gồm:
vận tốc cắt (V), bước tiến dao (S) và chiều sâu cắt (t) đến q trình
phay hợp kim nhơm A7075.

-

Các phương trình thực nghiệm hồi quy biểu diễn mối liên hệ giữa
chế độ cắt với lực cắt, độ nhám bề mặt chi tiết gia công khi phay
hợp kim nhôm A7075 đã được đề xuất.

5


-

Luận án cũng làm rõ được sự khác biệt của các yếu tố cơng nghệ
đến q trình phay khơ và phay ướt ở các khoảng thời gian gia
công khác nhau khi gia cơng hợp kim nhơm A7075.

-

Đưa phương pháp tính tốn chế độ cắt tối ưu khi phay khơ và
phay ướt vật liệu A7075 sử dụng dụng cụ cắt HSSCo8 có phủ
TiN.

2.6. Cấu trúc nội dung của luận án
Luận án được chia làm 4 chương và phần kết luận chung:
Chương 1 Tổng quan về các yếu tố khi gia công hợp kim
nhôm A7075.
Chương 2 Động lực học và các hiện tượng xảy ra khi phay hợp
kim nhôm A7075.
Chương 3 Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng các tố công
nghệ đến lực cắt, độ nhám và mòn dụng cụ cắt khi phay hợp
kim nhôm A7075 bằng dao phay phủ Nitride Titan.
Chương 4 Nghiên cứu tối ưu các thông số khi phay hợp kim
nhôm A7075 bằng dao phay phủ Nitric Titan.
Kết luận chung và kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo.
Tài liệu tham khảo phụ lục I

6


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC YẾU TỐ KHI GIA CÔNG
HỢP KIM NHÔM A7075
1.1 Đặc điểm và ứng dụng của hợp kim nhôm A7075

1.1.1 Đặc điểm của hợp kim nhôm
1.1.2 Phân loại hợp kim nhôm
1.1.3 Ứng dụng của hợp kim nhôm A7075
1.1.4 Các nghiên cứu về hợp kim nhôm A7075
1.2 Cơ sở vật lý quá trình tạo phoi khi gia cơng A7075
1.2.1 Q trình tạo phoi khi gia cơng kim loại
1.2.2 Các dạng phoi hình thành trong quá trình cắt.
1.3 Dụng cụ cắt khi gia công hợp kim nhôm A7075
1.3.1Những yêu cầu của vật liệu làm dụng cụ cắt
1.3.2 Một số vật liệu dùng làm dụng cụ cắt khi gia công hợp kim
nhôm A7075
1.4 Những vấn đề khi gia công khơ và gia cơng có dung dịch trơn
nguội khi gia cơng hợp kim nhơm A7075
1.5 Nghiên cứu trong và ngồi nƣớc gần đây
1.5.1 Nghiên cứu trong nước
1.5.2 Nghiên cứu ngoài nước
Các nghiên cứu trong nước gần đây về gia công kim loại và thấy
rằng chưa có nghiên cứu nào đề cập đến các vấn đề khi gia công vật
liệu hợp kim nhơm A7075. Các nghiên cứu ngồi nước về gia công
khô, gia công ướt, các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt, lực
cắt, mài mòn… cũng được tác giả tìm hiểu trong chương 1. Từ đó

7


giúp lựa chọn để nghiên cứu các nội dung trong các chương tiếp theo
và tìm được vùng thực nghiệm hợp lý cho luận án.
Kết luận chƣơng 1
1. Tìm hiểu quá trình hình thành phoi khi gia cơng hợp kim nhơm
A7075 và các vấn đề xảy ra trong quá trình tạo phoi đây là yếu tố

quyết định đến các thông số đầu ra như: lực cắt, mài mòn, độ
nhám bề mặt.
2. Đối với gia công hợp kim nhôm dụng cụ cắt là một phần giúp cải
thiện chất lượng bề mặt gia cơng, giảm ma sát và nhiệt sinh ra
trong q trình cắt. Chương 1 cũng đã phân tích và đưa ra một số
vật liệu làm dụng cụ cắt phổ biến khi gia cơng hợp kim nhơm
như; hợp kim cứng, thép gió và vật liệu cắt có phun phủ. Nghiên
cứu đã chọn được vật liệu cắt phù hợp cho gia công hợp kim
nhôm A7075 đảm bảo tuổi thọ và năng suất gia công.
3. Để đánh giá ảnh hưởng hiệu quả của các phương pháp gia cơng
khơ và gia cơng có sử dụng dung dịch trơn nguội, nghiên cứu đã
phân tích lợi ích và xu hướng phát triển của các phương pháp
giúp quá trình thực nghiệm sau này.

8


CHƢƠNG 2. ĐỘNG LỰC HỌC VÀ CÁC HIỆN TƢỢNG XẢY
RA KHI PHAY HỢP KIM NHÔM A7075
2.1 Lực cắt và các yếu tố ảnh hƣởng
2.1.1 Lực cắt khi phay hợp kim nhôm A7075
2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt khi phay
2.2 Rung động và ổn định trong quá trình phay hợp kim nhôm
A7075
2.2.1 Hiện tượng rung động khi cắt
2.2.2 Mơ hình rung động khi phay
2.2.3 Sự ổn định trong q trình gia cơng
2.3 Hiện tƣợng mài mịn dụng cụ cắt [9].
2.3.1 Các dạng mài mòn dụng cụ cắt
2.3.2 Cơ chế mài mòn của dụng cụ cắt khi phay hợp kim nhơm

A7075
2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến mài mịn dụng cụ cắt.
2.4 Hiện tƣợng nhiệt sinh ra trong quá trình gia cơng hợp kim
nhơm A7075 [11]
2.5 Chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công khi gia công hợp kim
nhôm A7075
2.5.1 Sự biến cứng lớp bề mặt khi gia công
2.5.2 Độ nhám bề mặt và các yếu tố ảnh hưởng khi phay hợp kim
nhôm A7075
Kết luận chƣơng 2

9


1. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về lực cắt, rung động, ổn định trong
quá trình cắt, hiện tượng nhiệt cắt, mài mòn, các yếu tố ảnh
hưởng đến độ nhám bề mặt gia cơng và lượng mịn dao trong q
trình gia công.
2. Nghiên cứu cho thấy rằng các thông số về công nghệ ảnh hưởng
rất lớn đến các yếu tố đầu ra như: lực cắt, độ nhám bề mặt chi
tiết gia cơng, rung động, mài mịn dụng cụ cắt.
3. Việc phân tích cơ sở lý thuyết của q trình phay là cơ sở cho
việc xây dựng các phương án và quy trình thực nghiệm.

10


CHƢƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƢỞNG
CỦA CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN LỰC CẮT, ĐỘ NHÁM
VÀ MÕN DỤNG CỤ KHI PHAY HỢP KIM NHÔM A7075

BẰNG DAO PHAY PHỦ NITRIDE TITAN
3.1 Mục tiêu của nghiên cứu thực nghiệm
3.2 Nội dung của nghiên cứu thực nghiệm
3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm khi phay hợp kim
nhơm A7075
3.3.1 Tiến trình nghiên cứu thực nghiệm
3.3.2 Thiết kế các thông số và ma trận thực nghiệm khi phay hợp
kim nhôm A7075.
a.Thiết kế các thơng số đầu vào
3.4 Lựa chọn trang bị thí nghiệm
3.4.1 Dụng cụ gia công
3.4.2 Vật liệu và máy dùng cho thí nghiệm
3.4.3 Các thiết bị đo
a. Thiết bị đo lực
b. Thiết bị độ nhám
c.Thiết bị đo độ mòn dao
a
b
d

a. Thiết bị đo

b. Phần mềm và thiết lập đoc. Xử lý kết quả đo

Hình 3.8. Thiết lập hệ thống đo mịn mặt sau dụng cụ cắt
11

c

3.5 Phân tích ảnh hƣởng của các yếu tố cơng nghệ đến lực cắt khi
phay hợp kim nhôm A7075.
3.5.1 Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến lực cắt FU (N) khi
phay ướt hợp kim nhôm A705.
(0.7)
(0.8)
(0.9)

a. t cố định
b) S cố định
c) V cố định
Hình 3.9. Lực cắt (FU1) ứng với t,S,V ở thời gian 90 phút khi phay
ướt hợp kim nhôm A7075

a) t cố định
b) S cố định
c) V cố định
Hình 3.10. Lực cắt (FU2) ứng với t,S,V ở thời gian 180 phút khi phay
ướt hợp kim nhôm A7075

a. t cố định
b) S cố định
c) V cố định
Hình 3.11. Lực cắt (FU2) ứng với t,S,V ở thời gian 270 phút khi phay
ướt hợp kim nhôm A7075

12


3.5.2. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến lực cắt (FK) khi

phay khô hợp kim nhôm A7075
(0.16)
(0.17)
(0.18)

a) t cố định
b) S cố định
c) V cố định
Hình 3.12. Lực cắt (FK1) ứng với t,S,V ở thời gian 90 phút khi phay
ướt hợp kim nhôm A7075

b) t cố định

b) S cố định
c) V cố
định
Hình 3.13. Lực cắt (FK2) ứng với t,S,V ở thời gian 180 phút khi
phay ướt hợp kim nhơm A7075

c) t cố định

b) S cố định
c) V cố
định
Hình 3.14. Lực cắt (FK3) ứng với t,S,V ở thời gian 270 phút khi
phay ướt hợp kim nhôm A7075
3.6 Ảnh hƣởng của các thông số công nghệ đến độ nhám khi phay
hợp kim nhôm A7075.
13

3.6.1 Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến độ nhám (RaU) khi
phay ướt hợp kim nhôm A7075.
(0.25)
(0.26)
(0.27)

a)t cố định
b) S cố định
c) V cố định
Hình 3.15. Độ nhám (RaU1) ứng với t,S,V ở thời gian 90 phút khi
phay ướt hợp kim nhôm A7075

a. t cố định
b) S cố định
c) V cố định
Hình 3.16. Độ nhám (RaU2) ứng với t,S,V ở thời gian 180 phút khi
phay ướt hợp kim nhôm A7075

a. t cố định
b) S cố định
c) V cố định
Hình 3.17. Độ nhám (RaU3) ứng với t,S,V ở thời gian 270 phút khi
phay ướt hợp kim nhôm A7075
14


3.6.2

Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố cơng nghệ đến độ nhám

(RaK) khi phay khô hợp kim nhôm A7075.
(0.32)
(0.33)
(0.34)

a)t cố định
b) S cố định
c) V cố định
Hình 3.18. Độ nhám (RaK1) ứng với t,S,V ở thời gian 90 phút khi
phay khô hợp kim nhôm A7075

a)t cố định
b) S cố định
c) V cố định
Hình 3.19. Độ nhám (RaK2) ứng với t,S,V ở thời gian 180 phút khi
phay khô hợp kim nhôm A7075

a) t cố định
b) S cố định
c) V cố định
Hình 3.20. Độ nhám (RaK3) ứng với t,S,V ở thời gian 270 phút khi
phay khô hợp kim nhôm A7075
3.7 Phân tích ảnh hƣởng của các yếu tố cơng nghệ đến độ mịn
dao HS khi phay hợp kim nhơm A7075
15


3.7.1 Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ độ mịn dao (HsU) khi
phay ướt hợp kim nhơm A7075.
(0.41)

(0.42)
(0.43)

a) t cố định

b) S cố định

c) V cố định

Hình 3.21. Độ mòn (HsU1) ứng với t,S,V ở thời gian 90 phút khi
phay ướt hợp kim nhôm A7075

a. t cố định

b) S cố định

c) V cố định

Hình 3.22. Độ mịn (HsU1) ứng với t,S,V ở thời gian 180 phút khi
phay ướt hợp kim nhôm A7075

b) t cố định

b) S cố định

c) V cố định

Hình 3.23. Độ mịn (HsU1) ứng với t,S,V ở thời gian 270 phút khi
phay ướt hợp kim nhôm A7075
3.7.2 Kết quả phân tích ảnh hưởng của một số yếu tố cơng nghệ đến

độ mịn dao HsK khi phay khơ hợp kim nhôm A7075.
16


(0.50)
(0.51)
(0.52)

a)t cố định

b) S cố định

c) V cố định

Hình 3.24. Độ mòn (HsK1) ứng với t,S,V ở thời gian 90 phút khi
phay ướt hợp kim nhôm A7075

a)t cố định
b) S cố định
c) V cố định
Hình 3.25. Độ mịn (HsK2) ứng với t,S,V ở thời gian 180 phút khi
phay ướt hợp kim nhôm A7075

a)t cố định

b) S cố định

c) V cố định

Hình 3.26. Độ mịn (HsK3) ứng với t,S,V ở thời gian 270 phút khi

phay ướt hợp kim nhôm A7075
3.8 Kết luận chƣơng 3
Nghiên cứu đã xây dựng được các hàm toán học của các yếu tố đầu
ra phụ thuộc vào các thông số công nghệ khi phay ướt và phay khơ
hợp kim nhơm A7075. Các hàm tốn học giúp xây dựng các điều
kiện biên, miền giới hạn cho việc giải bài tốn tối ưu hóa q trình
17


phay hợp kim nhôm A7075 ở điều kiện phay khô và phay ướt. Chất
lượng, độ chính xác và an tồn trong q trình phay hợp kim nhơm
A7075 đều phụ thuộc vào miền giới hạn này.
CHƢƠNG 4. NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VÀ TỐI ƢU HĨA
Q TRÌNH PHAY KHƠ HỢP KIM NHƠM A7075 BẰNG
DAO PHAY PHỦ NITRIDE TITAN
4.1 Nghiên cứu đánh giá các thơng số đầu ra của q trình phay
khơ so với phay ƣớt hợp kim nhôm A7075
4.1.1 Đánh giá lực cắt khi phay khô so với phay ướt hợp kim nhôm
A7075
4.1.2 Đánh giá độ nhám bề mặt khi phay khô so với phay ướt hợp
kim nhôm A7075
4.1.3 Đánh giá độ mịn dao khi phay khơ so với phay ướt hợp kim
nhơm A7075

Hình 4.14. Lượng mịn dao mặt sau khi gia công với chế độ cắt V =
188 (m/phút), S = 1600 (mm/phút), t = 0,5 (mm) sau các thời gian
gia cơng khác nhau.
4.2 Phân tích mối quan hệ của các thông số đầu ra trong khi
phay hợp kim nhôm A7075.
4.2.1 Phân tích mối quan hệ giữa lực cắt và độ nhám khi phay khô

hợp kim nhôm A7075

18


a)

b)

c)
Hình 4. 15. Mối quan hệ giữa lực cắt và độ nhám bề mặt
a)Khi cố định tốc độ cắt và tốc độ chạy dao, b) khi cố định tốc độ cắt
và chiều sâu cắt, c) khi cố định tốc độ chạy dao và chiều sâu cắt

4.2.2. Phân tích mối quan hệ giữa lực cắt và lượng mòn dao mặt sau
khi phay khơ hợp kim nhơm A7075

a)

b)

(c)
Hình 4.16. Mối quan hệ giữa lực cắt và lượng mòn dao mặt sau
a) Khi cố định tốc độ cắt và tốc độ chạy dao, b) khi cố định tốc
độ cắt và chiều sâu cắt, c) khi cố định tốc độ chạy dao và
chiều sâu cắt
4.2.3. Phân tích mối quan hệ giữa độ nhám và lượng mịn dao mặt
sau khi phay khơ hợp kim nhơm A7075
19

a)

b)

(c)
Hình 4.17. Mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt và lượng mòn dao
mặt sau
a)Khi cố định tốc độ cắt và tốc độ chạy dao, b) khi cố định tốc độ cắt
và chiều sâu cắt, c) khi cố định tốc độ chạy dao và chiều sâu cắt
4.3 Nghiên cứu tối ƣu một số thông số khi phay hợp kim nhôm
A7075 bằng dao phay phủ Nitride Titan
4.3.1 Đặt vấn đề
4.3.2 Các phương pháp tối ưu hóa
4.3.3 Tối ưu hóa q trình phay
4.3.3.1. Hàm mục tiêu
4.3.3.2 Điều kiện biên và miền giới hàn
4.3.3.3 Tối ưu hóa đơn mục tiêu.
4.3.3.4 Tối ưu hóa đa mục tiêu
4.4 Kết luận chƣơng 4
Chương 4 đã phân tích các thơng số đầu ra của q trình phay khô
hợp kim nhôm A7075 và so sánh với các thông số đầu ra khi phay
ướt. Từ đó đánh giá những ưu điểm, cơ sở để lựa chọn chế độ cắt
hợp lý khi gia công khô và gia công ướt. Mối quan hệ của các thông
số đầu ra cũng được phân tích, là cơ sở để xác định điều kiện cắt
phục vụ tối ưu hóa q trình phay. Cuối cùng, các bài tốn tối ưu hóa
20


đơn mục tiêu và đa mục tiêu cũng được giải quyết. Các kết quả đạt

được cụ thể như sau:
1. Sự thay đổi về lực cắt khi gia công ướt và gia công khô với các
chế độ công nghệ khác nhau trong các khoảng thời gian gia công
khác nhau là không đáng kể. Như vậy, dung dịch trơn nguội khơng
có tác dụng làm giảm lực cắt trong quá trình phay hợp kim nhôm
A7075; Lực cắt ổn định và thay đổi không đáng kể trong khoảng thời
gian 90 phút, 180 phút và 270 phút;
2. Độ nhám bề mặt khi phay khơ có cao hơn một chút so với khi
phay ướt sau 90 phút gia công, độ tăng cao nhất là 5,8% ở thí nghiệm
số 1. Tuy nhiên mức tăng này là rất nhỏ và không làm thay đổi cấp
độ nhám của bề mặt chi tiết gia công. Sau thời gian gia công 180
phút và 270 phút, độ nhám bề mặt khi gia công khô thấp hơn so với
khi gia công ướt, độ giảm cao nhất là 9% ở thí nghiệm số 5. Kết quả
so sanh sự thay đổi độ nhám theo thời gian gia công cho thấy, trong
khoảng thời gian gia công từ 90 phút đến 180 phút thì độ nhám giảm.
Nhưng từ phút thứ 180 đến 270 thì độ nhám lại có xu hướng tăng
mạnh;
3. Lượng mịn dao mặt sau khi gia công khô và gia công ướt thay đổi
không đáng kể tại tất cả các thí nghiệm sau 90 phút và 180 phút gia
cơng. Trong đó, tại thí nghiệm số 7, lượng mịn khi gia cơng khơ
tăng nhiều nhất là 9% so với khi gia công ướt. Tuy nhiên mức chênh
lệch này giảm chỉ còn 2,6% sau 270 phút gia cơng. Khi gia cơng khơ,
lượng mịn dao tăng mạnh sau 180 phút gia công;
4. Nếu nhà sản xuất lựa chọn tiêu chí bảo vệ mơi trường và sức khỏe
của người lao động thì nên chỉ sử dụng phương pháp gia cơng khơ.
Nếu nhà sản xuất lựa chọn tiêu chí giảm chi phí cho dụng cụ cắt thì
nên sử dụng dung dịch trơn nguội sau 180 phút gia công

21

KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
KẾT LUẬN
Luận án nghiên cứu anh hưởng của dung dich trơn nguội và các
thông số công nghệ ảnh hưởng đến các thông số đầu ra như lực cắt,
độ nhám bề mặt và lượng mịn dao khi phay nhơm hợp kim A7075
đã đạt được một số kết quả mới như sau:
1. Đã phân tích, tổng hợp và làm rõ được cơ sở lý thuyết động lực
học gia công nhôm hợp kim A7075 khi phay có dung dich trơn
nguội và khơng có dung dịch trơn nguội
2. Từ các điều kiên trang thiết bị trong nước nghiên cứu cũng xây
dựng sơ đồ thực nghiệmvà hệ thống thiết bị đo khoa học. Xây
dựng các công thức hồi quy thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ
các thông số công nghệ đến: lực cắt, độ nhám bề mặt và lượng
mịn dụng dao trong q trình phay khơ và phay ướt hợp kim
nhôm A7075 ở ba khoảng thời gian gia công là 90 phút, 180 phút
và 270 phút:
3. Trong quá trình gia cơng hợp kim nhơm A7075 nghiên cứu đa
phân tích ưu nhực điểm của q trình phay khơ và phay ướt để
giúp cho nhà sản xuất có thể lựa chọn một trong 2 q trình phay
khơ hoặc phay có dung dịch trơn nguộn
+ Nếu lựa chọn quá trình phay ướt thì giảm được chi phí về dụng
cụ cắt do tuổi thọ của dụng cụ cắt cao hơn 24% so với gia cơng
khơ, dẫn đến giảm được 24% chi phí của dụng cụ cắt. Tuy nhiên
tốn về chi phí cho việc sử dụng dung dịch trơn nguội, làm anh
22