Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
THUYẾT MINH
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI:
Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt chi tiết
gia công vật liệu thép không gỉ SUS201 khi phay bằng dao phay
mặt đầu thép gió phủ TiAlN.

Học viên: Phùng Văn Cảnh
Lớp: K11 - CTM
Chuyên nghành: Công nghệ chế tạo máy
Người HD khoa học: PGS.TS. Nguyễn Quốc Tuấn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT
ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG
VẬT LIỆU THÉP KHÔNG GỈ SUS201 KHI PHAY
BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU THÉP GIÓ PHỦ TIAlN Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
Mã số : ………………………23.04.3898
Học Viên : PHÙNG VĂN CẢNH
Người HD Khoa học : PGS.TS. NGUYỄN QUỐC TUẤN
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM
Phùng Văn Cảnh CHK11 – CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

3
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Nguyễn
Quốc Tuấn trong suốt quá nghiên cứu đến khi hoàn thành luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo trong Ban giám hiệu trường
ĐH kỹ thuật công nghiệp, các Thầy giáo giảng dạy lớp cao học K11 – CNCTM đã
tạo điều kiện và giúp đỡ trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu làm luận văn tốt
nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo Khoa cơ khí, Khoa sau đại
học, trung tâm thí nghiệm trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp đã giúp đỡ và tạo điều
kiện để tác giả hoàn thành luận văn này
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM
Phùng Văn Cảnh CHK11 – CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

4
MỤC LỤC

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỤNG CỤ CẮT TRÊN MÁY PHAY, ĐỘ
NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT KHI PHAY
15
1.1. Các phƣơng pháp phay và đặc điểm quá trình cắt khi phay.
15
1.1.1. Các phƣơng pháp phay
15
1.1.2. Đặc điểm của quá trình phay
16
1.2. Tổng quan về dụng cụ cắt trên máy phay
17
1.2.1. Các loại dao phay thông thƣờng.
17
1.2.2. Dụng cụ cắt trên máy phay CNC
18
1.2.2.1. Kết cấu của dao phay gắn mảnh lƣỡi cắt với thân dao
19
1.2.2.1.1. Kết cấu của dao phay mặt đầu ghép mảnh lƣỡi cắt
20
1.2.2.1.2. Kết cấu của dao vai và dao phay rãnh ghép mảnh
24

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM
Phùng Văn Cảnh CHK11 – CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

5
1.2.2.1.3. Kết cấu của dao phay đĩa gắn mảnh lƣỡi cắt
26
1.2.2.1.4. Kết cấu cảu dao phay định hình gắn mảnh lƣỡi cắt

45
2.1.2. Phân loại và ứng dụng của thép không gỉ
47
2.1.2.1.Thép không gỉ austenit:
47
2.1.2.2. Thép không gỉ Ferit:
49
2.1.2.3. Thép không gỉ Mactenxit.
50
2.1.2.4.Thép không gỉ Duplex (chứa hỗn hợp ferit và austenit).
50
2.1.2.5. Thép không gỉ tôi nhanh (precipitation-hardenable)
51
2.1.3. Thép không gỉ SUS201
52
2.2. Tính gia công của thép không gỉ.
53
2.2.1. Đặc điểm cơ, lý tính của thép không gỉ.
53
2.2.2. Tính gia công của thép không gỉ.
54
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM
Phùng Văn Cảnh CHK11 – CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

6
2.2.3. Tính gia công của các loại thép không gỉ.
2.2.3.1. Thép không gỉ austenit.
54
2.2.3.2. Thép không gỉ ferit và mactenxit.

83
2.5. Kết luận chƣơng 2
84
CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ
KẾT QUẢ
85
3.1. Yêu cầu với hệ thống thí nghiệm
85
3.2. Các thông số cơ bản của hệ thống thí nghiệm
85
3.2.1. Máy phay
85
3.2.2. Dao
86
3. 2.3. Phôi
88
3.2.4. Phƣơng pháp phay
89
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM
Phùng Văn Cảnh CHK11 – CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

7
3.2.5. Dung dịch trơn nguội
89
3.2.6. Thiết bị đo nhám bề mặt
84
3.3. Mô hình toán học
90
3.4. Phƣơng pháp tiến hành thực nghiệm.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM
Phùng Văn Cảnh CHK11 – CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

8
DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU
TT
Bảng số
Nội dung
Trang
1
Bảng 1.1
Minh họa phạm vi ứng dụng của một số loại
dao phay
23
2
Bảng 1.2
Minh họa phạm vi ứng dụng của một số loại dao
vai
25
3
Bảng 1.3
Bảng tra kích thƣớc của dao phay đĩa theo tiêu
chuẩn DIN 138

9
Bảng 2.5
Bảng tốc độ cắt để taro các loại thép không gỉ
khác nhau
72
10
Bảng 2.6
Bảng chế độ cắt ren bằng bàn ren khi gia công
thép không gỉ
75
11
Bảng 2.7
Bảng chế độ cắt khi phay thép không gỉ đƣợc
gia công cơ sau khi đúc
78
12
Bảng 2.8
Bảng tốc độ cắt thép không gỉ bằng tia nƣớc
chứa hạt mài
82
13
Bảng 2.9
Bảng các thông số cắt bằng hồ quang plasma
thép không rỉ
83
14
Bảng 3.1
Bảng các thông số công nghệ của máy phay
Máy phay VMC - 85S
86


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM
Phùng Văn Cảnh CHK11 – CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

10
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ - ẢNH CHỤP
TT
Hình
Nội dung
Trang
1

xuất
21
9
Hình 1.9
Mã hiệu riêng của nhà sản xuất
22
10
Hình 1.10
Chọn dao với góc nghiêng  phù hợp với biên
dạng chi tiết gia công
23
11
Hình 1.11
Mã hiệu một số dao vai và dao phay rãnh
24
12
Hình 1.12
Kết cấu của dao phay có hệ thống dung dịch trơn
nguội, sử dụng mảnh S… 0603
24
13
Hình 1.13
Kết cấu của dao phay rãnh định hình kiểu chuôi
côn
26
14
Hình 1.14
Kết cấu của dao phay rãnh định hình kiểu chuôi
hình trụ
24

cắt do hãng SUMITO sản xuất.
29
21
Hình 1.21
Kết cấu của dao phay ngón phủ lớp TiN, có tử 2,
4, 6 lƣỡi cắt, của hãng SUMITO (Nhật bản) sản
xuất
30
22
Hình 1.22
Hình dạng - kích thƣớc chế tạo của dao phay cầu
kiểu 1 ký kiệu BZD25G hãng Missubishi - Nhật
Bản [6].
30
23
Hình 1.23
Một số dao phay rãnh và dao phay định hình liền
khối do hãng hãng Missubishi sản xuất.
31
24
Hình 1.24
Mô hình hóa quá trình gia công khi phay
32
25
Hình 1.25
Độ nhám bề mặt
35
26
Hình 1.26
Biên dạng 3D của bề mặt gia công phay bằng dao

Các góc của mũi khoan thép gió khi gia công thép
không gỉ
67
33
Hình 2.5
Kết cấu của ta rô gia công thép không gỉ
70
34
Hình 2.6
Hình dạng hình học của 4 loại bàn cắt ren.
71
35
Hình 2.7
Góc và chiều rộng phần cắt dao phay thép gió khi
gia côg thép không gỉ
73
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM
Phùng Văn Cảnh CHK11 – CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

12

36
Hình 2.8
Kết cấu của dao chuốt khi gia công thép không gỉ
77
37
Hình 3.1
Mảnh dao APMT1604PDER – M2 VP15TF của
hãng Mitsubishi

Hình 3.8
Hình ảnh bề mặt gia công với V = 130 m/ph, S =
0,15 mm/răng
97
45
Hình 3.9
Hình ảnh bề mặt gia công với V = 200 m/ph, S =
0,15 mm/răng(0,43)
97
46
Hình 3.10
Hình ảnh bề mặt gia công với V = 165 m/ph, S =
0,1 mm/răng(1,43)
98
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 13 - Chuyên ngành: Công nghệ CTM

Phùng Văn Cảnh CHK11 – CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học khác, ngành công nghệ chế
tạo máy phát triển ngày càng mạnh mẽ đặc biệt trong những năm gần đây, trong đó
khối lượng sản phẩm cơ khí gia công bằng cắt gọt chiếm tỷ lệ cao nhất trong các
phương pháp gia công kim loại. Cắt gọt kim loại là phương pháp hàng đầu về khả
năng đáp ứng độ chính xác về hình dáng, kích thước và chất lượng bề mặt chi tiết
gia công. Cùng với nó là sự phát triển của ngành công nghệ vật liệu đã tạo ra nhiều
loại vật liệu có độ cứng cao, độ bền cao, chịu mài mòn tốt ngày càng được ứng
dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Thép không gỉ Sus201 là một loại vật liệu như
vậy, ngoài các đặc điểm trên thép không gỉ Su201 còn có khả năng chống sự ôxy

Kết quả nghiên cứu của đề tài có ý nghĩa rất lớn trong thực tiễn sản xuất,
giúp cho việc lựa chọn hợp lý thông số chế độ cắt khi phay thép không gỉ góp phần
nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia công.
3. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Đánh giá ảnh hưởng của chế độ cắt tới độ nhám bề mặt của chi tiết gia công
thép không gỉ khi phay bằng dao phay mặt đầu thép gió phủ TiAlN trên cơ sở đó có
thể lựa chọn được chế độ cắt một cách hợp lý.
4. Đối tượng nghiên cứu
Xác định mối quan hệ giữa các thông số:s, v, t với Ra
Dao phay mặt đầu thép gió phủ TiAlN hãng MITSUBISHI - Nhật Bản
Vật liệu gia công thép không gỉ Sus201
5. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu bằng thực nghiệm.
6. Phạm vi nghiên cứu
Trong phạm vi của đề tài, chỉ nghiên cứu về ảnh hưởng của chế độ cắt tới độ
nhám bề mặt chi tiết gia công với vật liệu gia công là thép Sus201, dao phay mặt
đầu phủ TiAlN.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 15 - Chuyên ngành: Công nghệ CTM
Phùng Văn Cảnh CHK11 – CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỤNG CỤ CẮT TRÊN PHAY,
ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT KHI PHAY
1.1 Các phƣơng pháp phay và đặc điểm của quá trình phay.
Phay là phương pháp gia công cắt gọt bằng dụng cụ cắt có lưỡi cắt, phay là
phương pháp gia công cắt gọt được sử dụng khá phổ biến trong ngành chế tạo máy.
Thường máy phay chiếm khoảng 20% trong tổng số các máy công cụ. Độ chính xác
gia công bằng phương pháp phay có thể đạt được cấp 3, cấp 4 và độ nhám bề mặt có
thể đạt được Ra = 3,3 – 0,2 m. khi gia công mặt phẳng, phay là phương pháp gia

xúc giữa dao và bề mặt đã gia công có chiều ngược chiều với chiều chuyển động
của bàn máy mang chi tiết gia công.
- Khi phay nghịch, thành phần lực cắt P
y
có tác dụng khử khe hở giữa vít me
và đai ốc do đó khử được đáng kể rung động trong quá trình gia công.
- Phay nghịch chiều dày phoi biến đổi từ min tới max nên quá trình cắt ít bị
va đập nhưng dễ gây nên hiện tượng trượt ở thời điểm dao bắt đầu tiếp xúc với bề
mặt chi tiết, làm tăng chiều cao nhấp nhô bề mặt, dao chóng mòn.

Hình 1-1. Các phương pháp phay

1.1.2. Đặc điểm của quá trình phay.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 17 - Chuyên ngành: Công nghệ CTM
Phùng Văn Cảnh CHK11 – CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

- Do có nhiều lưỡi cắt cùng tham gia cắt nên có năng suất cao hơn so với gia
công bằng phương pháp tiện. lưỡi cắt của dao phay làm việc không liên tục, cùng
với kích thước và khối lượng của thân dao lớn nên đoeeuf kiện truyền nhiệt tốt. Do
vậy dao lâu mòn hơn và có thể gia công trong các điều kiện cắt khó khăn.
- Diện tích cắt khi phay thay đổi và các lưỡi cắt làm việc gián đoạn do vậy
lực cắt thay đổi, gây ra rung động trong quá trình cắt.
1.2. Tổng quan về dụng cụ cắt trên máy phay.
1.2.1. Các loại dao phay thông thƣờng.
Dụng cụ cắt khi phay được gọi là dao phay. Dao phay có nhiều loại, căn cứ
vị trí lưỡi cắt, hình dáng kết cấu của giao người ta phân loai ra như sau: dao phay
trụ, dao phay mặt đầu, dao phay đĩa (một, hai hoặc ba mặt), dao phay ngón, dao
phay lăn răng, dao phay định hình.v.v. (hình 1.2).
Các loại dao phay thông thường dùng trên các máy phay vạn năng, chúng có

thân dao cắt nhờ cơ cấu kẹp tương ứng.
- Kiểu 2: Là loại mà phần lưỡi cắt và thân dao có kết cấu liền khối (được hàn-ví
dụ mảnh carbide được hàn đồng với thân dao, dao thép gió phủ TiN có  <14mm).
Dụng cụ cắt trên máy phay CNC gồm rất nhiều loại, theo tính chất biên dạng
chi tiết gia công, có thể chia ra:
+ Dao phay mặt phẳng.
+ Dao phay các bề mặt dạng tròn xoay.
+ Dao phay các mặt định hình.
+ Dao có cấu tạo đặc biệt.
1.2.2.1. Kết cấu của dao phay gắn mảnh lƣỡi cắt với thân dao
Kết cấu cảu một số dao phay gắn mảnh lưỡi cắt do hãng NOVEX sản xuất

Hình 1.3. Kết cấu của dao phay mặt phẳng ghép mảnh lưỡi cắt
Hình 1.3. Kết cấu của dao phay ngón ghép mảnh lưỡi cắt
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 21 - Chuyên ngành: Công nghệ CTM
Phùng Văn Cảnh CHK11 – CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn


Phùng Văn Cảnh CHK11 – CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
APHW 200420 TR- A27 APHT 200420R- D51 P20200- 1.1
Hình 1.7. Mã hiệu mảnh dụng cụ cắt dùng kiểu A, P
Mảnh lưỡi cắt được tiêu chuẩn hoá, gồm rất nhiều loại, mỗi loại được đánh số
với mã hiệu riêng để thuận lợi cho việc chọn, lắp, thay thế với các phần cắt sau này.

Kiểu A Kiểu C Kiểu L Kiểu M Kiểu O Kiểu R
Kiểu T Kiểu X Kiểu Z

Hình 1.8. Một số kiểu mảnh dao do hãng WALTER sản xuất
Việc chọn mảnh dụng cụ cắt như thế nào cho phù hợp nó còn phụ thuộc vào vật liệu
chi tiết gia công, phương pháp gia công (thô, tinh, …).
Trong trường hợp những chi tiết là thép, gang, hay thép chất lượng cao, việc
chọn mảnh hợp kim cứng loại P, M hay K cho phù hợp với điều kiện gia công (thô,
bán tinh, hay gia công tinh) được thực hiện bằng cách tra bảng
Chọn mã hiệu mảnh dụng cụ cắt gồm các bước:
- Bước 1: Chọn kiểu mảnh dụng cụ cắt, các kiểu mảnh dụng cụ cắt được mã

- Bước 5: Chọn chiều dài mảnh dụng cụ cắt
- Bước 6: Chọn chiều dầy của mảnh dụng cụ cắt
- Bước 7: Chọn bán kính góc lượn của mảnh lưỡi cắt
- Bước 8: Chọn kiểu vát của lưỡi cắt. Các kiểu vát của lưỡi cắt cũng được mã
hoá bằng các chữ cái.
- Bước 9: Chọn hướng gia công, ở bước này có ba sự lựa chọn để người sử
dụng được chọn đó là : Right (R), Left (L), và Nomal(N)
- Bước 10: Chọn chiều rộng vát mép
- Bước 11: Chọn góc vát mép
- Bước 12: Dành cho nhà sản xuất
Để đơn giản cho quá trình chọn mã hiệu mảnh dụng cụ cắt, ở bước 12 nhà sản
xuất mảnh dụng cụ cắt đã đưa ra các chi tiêu kỹ thuật cần thiết. Các chỉ tiêu này
được mã hoá thông qua các mã hiệu:

Hình 1.9. Mã hiệu riêng của nhà sản xuất


P
Thép th-ờng
F2241

F2330
M
Thép không gỉ
K
Gang

F2140
F2330
N
VL phi kim
S
VL khó gia công
F2233