i

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
 NGUYỄN HỮU HẢI

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN QUÁ TRÌNH
CẮT KHI PHAY THÉP 60C2 QUA TÔI BẰNG DAO PHAY
HỢP KIM CỨNG PHỦ PVD.

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
Mã số : LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
TS TRẦN MINH ĐỨC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS. Trần Minh Đức- Thầy
đã tận tình hƣớng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Đại học Kỹ thuật Công
nghiệp, Phòng quản lý đào tạo sau đại học, Khoa Cơ khí và bộ môn Chế tạo máy đã
tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện
bản luận văn này.
Cuối cùng tôi muốn bày tỏ lòng cảm ơn đối với gia đình tôi, các thầy cô giáo,
các bạn đồng nghiệp đã ủng hộ và động viên tôi trong suốt quá trình làm luận văn này.
Mặc dù đã cố gắng song do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên chắc
chắn luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong muốn sẽ nhận
đƣợc những chỉ dẫn từ các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn đƣợc
hoàn thiện và có ý nghĩa hơn nữa trong thực tiễn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả Nguyễn Hữu Hải
iv

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/


1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên Thế giới - 12 -
1.4.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam - 12 -
1.5. Kết luận - 13 -
Chƣơng 2. PHAY CỨNG THÉP 60C2 QUA TÔI BẰNG DAO PHAY HKC
PHỦ PVD - 14 -
2.1. Đặc điểm quá trình phay cứng thép qua tôi. - 14 -
2.2. Các đặc tính cơ bản của thép lò xo. - 15 -
2.3. Gia công cắt gọt khi phay - 16 -
2.3.1. Khái niệm chung - 16 -
2.3.2. Phân loại dao phay - 16 -
2.3.3. Vật liệu chế tạo dao phay - 17 -
2.3.4. Dao phay hợp kim cứng phủ PVD - 17-
2.3.5. Các thông số hình học của dao phay - 18 -
2.3.6. Các yếu tố của lớp cắt - 20 -
2.3.7. Lực cắt khi phay - 22 -
2.3.8. Độ mòn và tuổi bền của dao phay - 23 -
2.4. Ứng dụng của phay cứng thép 60C2 qua tôi và giới hạn vấn đề nghiên cứu. - 24 -
2.4.1. Ứng dụng - 24 -
2.4.2. Giới hạn vấn đề nghiên cứu - 24 -
Chƣơng 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM - 26 -
3.1. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm - 26 -
3.1.1. Các nguyên tắc cơ bản của quy hoạch thực nghiệm - 26 -
3.1.2. Quy hoạch thực nghiệm và mô hình hồi quy thực nghiệm - 27 -
3.2. Giới thiệu hệ thống thực nghiệm - 30 -
3.2.1. Yêu cầu đối với hệ thống thí nghiệm - 30 -
3.2.2. Hệ thống thí nghiệm: - 30 -
vi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

t
Ciều sâu cắt
S
Lƣợng chạy dao
V
Vận tốc cắt
Ra
Độ nhám bề mặt
L
Chiều dài phoi
L
o

Chiều dài cắt
a
1

Chiều dầy phoi thực tế
a
Chiều dầy phoi lý thuyết
R
Tổng hợp lực tác dụng lên dao
R
o

Lực tổng hợp pháp tuyến
R
1

Tổng hợp lực tác dụng lên mặt sau

A
Công hớt phoi
A
1

Công sinh ra biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo
A
2

Công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt trƣớc dao
A
3

Công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt sau dao
P
s

Lực trong mặt phẳng trƣợt
Q
Nhiệt lƣợng tỏa ra trong quá trình cắt
o

Độ mòn dao
Thời gian làm việc của dao
ϕ
Góc nghiêng chính của dao
Góc sau
D
Đƣờng kính dao phay
P

Hình 3.9:Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa S, n và Fx - 40 -
Hình 3.10:Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa S, n và Fy - 41 -
Hình 3.11:Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa S, n và Fz - 41 - x

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

DANH MỤC BẢNG BIỂU

(Bảng 3.1: Ma trận thực nghiệm 6 điểm) - 35 -
(Bảng 3.2: Kết quả thực nghiệm) - 36 - - 1 -

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ PHẦN MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Công nghệ phay cứng đã và đang phát triển đầy tiềm năng với những ƣu điểm có
thể so sánh (trong nhiều trƣờng hợp có thể thay thế cho mài) với công nghệ mài –
một phƣơng pháp gia công tinh lần cuối mang tính truyền thống đối các thép có độ
cứng cao. Đồng thời trong nhiều trƣờng hợp phay cứng đóng vai trò là nguyên công
chuẩn bị cho nguyên công mài nhằm nâng cao năng suất, chất lƣợng bề mặt của chi
tiết gia công.
- Phay cứng có khả năng tạo ra lớp bề mặt có ứng suất dƣ nén (lớp bề mặt này có

Chất lƣợng bề mặt gia công là một trong những yêu cầu quan trọng nhất đối với
chi tiết máy vì nó ảnh hƣởng trực tiếp đến khả năng làm việc, độ bền, độ bền mòn
cũng nhƣ tuổi thọ của chi tiết máy. Quá trình tạo lớp bề mặt gia công có chất lƣợng
bằng phƣơng pháp gia công cơ chịu ảnh hƣởng của nhiều yếu tố công nghệ. Việc
nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ cắt khi phay cứng ảnh hƣởng đến chất lƣợng bề mặt
gia công là cần thiết đối với ngành cơ khí.
Việc nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ cắt khi phay cứng đến quá trình cắt, đến
độ nhám bề mặt khi phay thép 60C2 đã qua tôi và xác định đƣợc bộ thông số chế độ
cắt hợp lý để đạt chất lƣợng bề mặt tốt nhất cho quá trình này đang là yêu cầu cần thiết
của các nhà sản xuất.
Xuất phát từ lý do nêu trên, tác giả đã chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hƣởng của
chế độ cắt đến quá trình cắt khi phay thép 60C
2
qua tôi bằng dao phay hợp kim cứng
phủ PVD ” là cần thiết và cấp bách.
2. Mục đích và phƣơng pháp nghiên cứu
2.1. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ cắt đến quá trình cắt khi phay thép
60C2 qua tôi (đánh giá thông qua lực cắt) và chất lƣợng bề mặt đạt đƣợc sau khi
gia công (đánh giá thông qua nhám bề mặt R
a
).
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp giữa lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm, trong đó chủ yếu là nghiên
cứu thực nghiệm.
- 3 -

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

3. Đối tƣợng nghiên cứu

Chƣơng 1:
TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG CẮT GỌT KHI PHAY
1.1. Các thông số cơ bản của quá trình cắt
1.1.1. Quá trình hình thành phoi
1.1.1.1. Khái niệm và phân loại phoi
* Gia công kim loại bằng cắt gọt là một phương pháp gia công kim loại rất phổ
biến trong ngành cơ khí chế tạo máy.
Quá trình cắt kim loại là quá trình con ngƣời sử dụng các dụng cụ cắt để hớt đi lớp
kim loại thừa khỏi chi tiết, nhằm đạt đƣợc những yêu cầu cho trƣớc về hình dáng, kích
thƣớc, vị trí tƣơng quan giữa các bề mặt và chất lƣợng bề mặt của chi tiết gia công.
Lớp kim loại thừa trên chi tiết cần hớt bỏ đi đƣợc gọi là lƣợng dƣ gia công cơ.
Lớp kim loại đã bị cắt bỏ khỏi chi tiết đƣợc gọi là phoi cắt.
* Phân loại phoi
- Phoi dây (Hình 1.1a) đƣợc hình thành khi gia công vật liệu dẻo với chiều sâu
cắt nhỏ, tốc độ cắt và góc trƣớc lớn [4].
- Phoi xếp lớp (Hình 1.1b) đƣợc hình thành khi gia công thép và các vật liệu
dẻo khác với chiều sâu cắt lớn, tốc độ cắt và góc trƣớc nhỏ [4].
- Phoi vụn (Hình 1.1c) đƣợc hình thành khi gia công các vật liệu dẻo với chiều
sâu cắt lớn, tốc độ cắt và góc trƣớc nhỏ [4].
Khi gia công các vật liệu giòn (gang) với chiều sâu cắt và góc trƣớc lớn thì
phoi vụn. (Hình 1.1d) có hình dạng không giống nhau đƣợc hình thành.

- 5 -

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

(Hình 1.1. Các loại phoi)
1.1.1.2. Quá trình hình thành phoi khi cắt vật liệu dẻo
Khi dao dịch chuyển các phân tử kim loại lúc đầu bị nén đàn hồi (hình 2a), sau
đó bị biến dạng dẻo, quá trình biến dạng dẻo tăng dần cho đến khi bị lực liên kết bên

0
, lực R
0
là tổng hợp lực pháp tuyến N
và lực ma sát của phoi lên mặt trƣớc F
0
, có nghĩa là: R
0
= N + F
0
. Mặt sau của dao (gần
lƣỡi cắt) chịu tác dụng của lực pháp tuyến N’ và lực ma sát lên mặt sau của dao F
0
’.
Tổng hai lực N’ và F
0
’ là R
1
. Vì góc sau α nhỏ và có độ mòn ở mặt sau của dao, cho
nên ta có thể tính lực nhƣ trên hình 1.4b, có nghĩa là phƣơng của lực F
0
’ ngƣợc với
phƣơng tốc độ cắt V. Để thực hiện đƣợc quá trình cắt hoặc để giữ trạng thái cân bằng
của dao thì từ ngoài phải có một lực tác dụng lên dao R = R
0
+ R
1

Phân tích lực R tác dụng lên dao ra hai thành phần:
- Thành phần lực Pz theo phƣơng chuyển động chính hoặc theo phƣơng dịch