1
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Phay cứng được hiểu là phay các chi tiết có độ cứng cao (45 ÷ 70 HRC), có thể
tiến hành với điều kiện cắt khô (dry – không sử dụng dung dịch trơn nguội) hoặc
gần giống như cắt khô và phổ biến sử dụng dao gắn mảnh Nitrit Bo lập phương đa
tinh thể (PCBN – Polycrystalline Cubic Boron Nitride, hay vẫn thường được gọi là
CBN – Cubic Boron Nitride). Người ta cho rằng, sự ra đời và phát triển của vật
liệu dụng cụ cắt CBN như là một giải pháp tối ưu cho phay cứng. Bởi vật liệu
CBN có độ cứng rất cao chỉ thấp hơn so với kim cương, nhưng không giống như
kim cương CBN có tính ổn định và bền nhiệt cao (hơn 1000
0
C). Mặt khác, CBN có
thể tạo hình với các hình dạng và kích thước khác nhau…
Công nghệ phay cứng đã và đang phát triển đầy tiềm năng với những ưu điểm có
thể so sánh (trong nhiều trường hợp có thể thay thế cho mài) với công nghệ mài – một
phương pháp gia công tinh lần cuối mang tính truyền thống đối các thép có độ cứng
cao.
Việc áp dụng công nghệ phay cứng để gia công lần cuối các chi tiết so với công
nghệ mài có các ưu điểm nổi bật sau:
- Giảm thời gian chu kỳ gia công một sản phẩm.
- Giảm chi phí đầu tư thiết bị.
-Tăng độ chính xác.
- Đạt độ bóng bề mặt cao.
- Cho phép nâng cao tốc độ bóc vật liệu (từ 2 - 4 lần), nâng cao năng suất gia công.
- Gia công được các contour phức tạp.
- Cho phép thực hiện nhiều bước gia công trong cùng một lần gá.
- Phay cứng có khả năng tạo ra lớp bề mặt có ứng suất dư nén (lớp bề mặt này có tác
dụng nâng cao sức bền mỏi của chi tiết máy).
Hơn nữa, thông thường như trước đây những chi tiết như vòng ổ lăn, vòi phun,
bánh răng, cam và những chi tiết của hệ thống thủy lực .v.v… sau khi nhiệt luyện phải

khuôn đã qua tôi ( SKD11 hoặc SKD61). Việc tìm ra bộ chế độ cắt tối ưu để đạt chất
lượng bề mặt tốt nhất cho quá trình này đang là yêu cầu cần thiết của các nhà sản xuất.
Từ lý do nêu trên, tác giả đã chọn đề tài nghiên cứu “Khảo sát chất lượng bề mặt
của thép làm khuôn đã qua tôi khi phay cứng”
2. Mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1. Mục đích của đề tài
- Xác định được độ ảnh hưởng các yếu tố của chế độ cắt (t, s, v) đến độ nhám bề
mặt thép làm khuôn đã qua tôi khi phay cứng.
- Xác định được chế độ cắt đáp ứng theo chỉ tiêu độ nhám bề mặt gia công.
2.2. Đối tượng nghiên cứu
Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám lớp bề mặt thép làm khuôn SKD11 đã qua
tôi khi phay cứng bằng dao phay gắn mảnh CBN.
3
2.3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiện cứu:
+ Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm
Khảo sát ảnh hưởng của chế độ cắt ( v, s, t ) đến độ nhám bề mặt của thép làm
khuôn đã qua tôi khi phay cứng có sự thay đổi gì sau mỗi lần thay đổi thông số cắt. Từ
đó so sánh các thông số để lựa chọn được bộ thông số phù hợp nhất.
Nghiên cứu thực nghiệm: Gia công chi tiết trên máy phay CNC, với phôi thép
hợp kim SKD11 đã qua tạo hình dáng và tôi đạt độ cứng 45 ÷ 50HRC, dụng cụ cắt là
dao phay CBN hai lưỡi cắt ký hiệu VP15TF (dao phay mặt đầu) của hãng Mitsubishi –
Nhật Bản.
3. Ý nghĩa của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học
- Bằng cách nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, đề tài sẽ làm cơ sở
cho việc nghiên cứu các khía cạnh khác của quá trình gia công thép hợp kim đã qua tôi.
- Các phương pháp nâng cao độ nhám bề mặt chi tiết gia công hiện nay vẫn được
các nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu. Đề tài sẽ đóng góp một số
kết quả vào hướng nghiên cứu này.

vuông góc với bề mặt đã gia công sau một lát cắt.
1.2.2. Lượng chạy dao S
Lượng chạy dao răng S
z
(mm/răng): Là lượng chạy dao xác định khi dao quay được
một góc răng.
Lượng chạy dao vòng S
v
(mm/vòng): Là lượng chạy dao xác định sau khi dao quay
được một vòng.
Lượng chạy dao phút S
ph
(mm/phút): Là lượng chạy dao xác định trong một phút.
Giữa chúng có quan hệ như sau: S
v
= Z . S
z
(1 – 1)
S
ph
= n . S
v
= n . Z . S
z
(1 – 2)
1.2.3. Vận tốc cắt khi phay
Trong quá trình phay do sự phối hợp của hai chuyển động tạo hình, chuyển động
quay của dao và chuyển động tịnh tiến của chi tiết gia công.
Hình 1.5: Tốc độ cắt khi phay
Tốc độ cắt khi phay được biểu diễn:

)/(
1000
phm
Dn
V
n
π
=
(1 – 4)

)/( phmnZSV
zs
=
(1 – 5)
Thực tế thì giá trị của
s
V
rất nhỏ so với
n
V
khi tính toán chế độ cắt người ta thường
bỏ qua lượng
s
V
khi đó công thức (1-3) có dạng:

)/(
1000
phm
Dn

0
).
1.2.6. Góc tiếp xúc
ψ
Là góc ở tâm của dao chắn cung tiếp xúc l giữa dao và chi tiết
Hình 1.6: Góc tiếp xúc khi phay: (a) Bằng dao phay trụ; (b) Bằng dao phay mặt đầu
l
t
D
2
ψ
O
n
D
2
O
n
s
t
t
2
t
2
ψ
ψ
/
2
a) b)
s
7

−+=
−=−=
+=
D
t
arcSin
D
t
arcSin
D
t
Sin
π
ψ
ξξ
ξ
π
ψ
(1-8)
1.2.7. Chiều dày cắt a khi phay
Chiều dày cắt a khi phay là một trong những yếu tố quan trong của quá trình
phay. Chiều day cắt khi phay là khoảng cách giữa 2 vị trí của quỹ đạo chuyển động của
một điểm trêm lưỡi cắt ứng với lượng chạy dao răng S
z
.
Ở trên ta coi gần đúng quỹ đạo chuyển động tương đối của lưỡi cắt là đường tròn,
do đó chiều dày cắt a được đo theo phương đường kính của dao.
Trong quá trình phay, chiều dày cắt a biến đổi từ trị số a
min
đến a

d
P
-Thành phần lực thẳng đứng, tùy theo phay thuận hay phay nghịch mà nó có tác
dụng đè chi tiết xuống hay nâng chi tiết lên. Qua P
d
người ta có thể tính kết cấu đồ gá
kẹp chi tiết và tính áp lực trên bề mặt của sống trượt bàn máy phay.
Từ hình 1.7, ta có quan hệ sau:
irizd
PPP
θθ
cossin ±=
(1-9)
Dấu (+) khi phay thuận, dấu (-) khi phay nghịch.
8

n
P
-Thành phần lực nằm ngang hay là lực chạy dao vì nó có phương trùng với
phương chạy dao. Tùy theo phay thuận hay phay nghịch mà nó có tác dụng tăng hay
khử độ giơ của cơ cấu truyền động vít me đai ốc. Tính toán cơ cấu chạy dao cũng như
đồ gá kẹp chi tiết tiến hành theo lực này ta có:

irizn
PPP
θθ
sincos ±=
(1-10)
Dấu (+) khi phay nghịch, dấu (-) khi phay thuận.
Mối quan hệ giữa các lực trên trong điều kiện tiêu chuẩn có giá trị gần đúng đối

P
-Lực chiều trục.
Các thành phần lực trên phụ thuộc góc xoắn
ω
và phương răng, giữa P
0
, P
z
và P
s
có quan hệ như sau:
P
0
= 0,28P
z
tg
ω
(1-12)
P
s
= 0,28P
z
sin
ω
(1-13)
Chiều của lực P
0
và P
s
phụ thuộc phương của rãnh xoắn. Độ lớn của chúng ngoài

như: TiN, TiAlN, CBN (Cubic Boron Nitride )… với vật liệu nền là thép gió hoặc thép
hợp kim cứng để làm tăng khả năng cắt gọt của chúng.
Phương pháp này có thể gia công khô và hoàn thành chi tiết trong cùng một lần
gá. Cấp chính xác khi phay cứng đạt IT6 và độ bóng bề mặt (Rz = 2 - 4 μm), có thể so
sánh với chất lượng khi mài. Khi gia công thép đã tôi, người ta thường gia công khô
hoàn toàn. Để thực hiện phay cứng thì máy phay phải cứng vững, dụng cụ cắt bằng vật
liệu siêu cứng, tốc độ quay trục chính và công suất phù hợp. Máy phay CNC được lựa
chọn để thực hiện công việc phay cứng.
Hình: Máy phay CNC
Các mảnh hợp kim thường sử dụng cho phay cứng là: CBN, CNGA, DNGA, VNGA.
Vật liệu phun phủ như: TiAl, TiN…
Hình: Hình dạng – kích thước chế tạo của thân dao kí hiệu TRM4 và mảnh ghép hãng
Mitssubishi- Nhật Bản [2]
10
Hình: Dao phay rãnh có gắn mảnh ghép hãng Sandvik
Việc áp dụng công nghệ phay cứng để gia công tinh các chi tiết mang lại những lợi ích sau:
- Giảm chi phí đầu tư thiết bị
- Giảm chu kì gia công một sản phẩm
- Tăng độ chính xác
- Đạt độ bóng bề mặt cao
Phay tinh thép hợp kim qua tôi (phay cứng) là một phương pháp gia công cơ có thể
đạt được chất lượng bề mặt cao và được sử dụng tương đối phổ biến để thay thế cho mài
trong trường hợp:
- Nguyên công mài không thể hoặc khó có thể thực hiện được do đặc điểm của bề
mặt gia công (bề mặt phức tạp, kích thước dọc trục của bề mặt gia công quá nhỏ )
- Nhược điểm cơ bản của phương pháp mài là ảnh hưởng của nhiệt cắt tới chất
lượng lớp bề mặt lớn và tạo ra trong lớp bề mặt ứng suất dư kéo làm giảm độ bền mỏi
của chi tiết máy. Do đó với những chi tiết có yêu cầu cao về độ bền mỏi thì tiện cứng có
nhiều ưu điểm hơn.
1.5. Kết luận chương 1

dụng cụ là chỉ tiêu chính đánh giá khả năng làm việc của dụng cụ bởi vì nó hạn chế tuổi
bền của dụng cụ. Mòn dụng cụ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công, chất
lượng bề mặt và toàn bộ khía cạnh kinh tế của quá trình gia công. Sự phát triển và tìm
kiếm những vật liệu dụng cụ mới cũng như biện pháp công nghệ mới để tăng khả năng
bền của bề mặt như phủ các vật liệu TiN, TiAlN, CBN,… chính là nhằm tăng khả năng
chống mòn của dụng cụ.
Định nghĩa mòn liên quan đến sự hao hụt về khối lượng hoặc thể tích, dẫn đến sự thay
đổi vượt quá giới hạn cho phép về hình dạng hoặc topography của bề mặt. Trong một số
trường hợp vết mòn còn xuất hiện dưới dạng là hậu quả của biến dạng dẻo. “mòn là sự phá
huỷ một bề mặt gây ra bởi chuyển động tương đối của nó đối với một bề mặt khác”.
Mòn là hiện tượng phá huỷ bề mặt hay sự tách vật liệu từ 1 hoặc cả 2 bề mặt trong
chuyển động trượt, lăn hoặc va chạm tương đối với nhau. Nói chung mòn sảy ra do sự
tương tác của các mấp mô bề mặt.
12
Trong quá trình chuyển động tương đối, đầu tiên vật liệu trên bề mặt tiếp xúc bị
biến dạng do ứng suất ở đỉnh các mấp mô vượt quá giới hạn bền dẻo, nhưng chỉ một
phần rất nhỏ bị tách ra. Sau đó vật liệu bị tách ra từ một bề mặt dính sang bề mặt đối
tiếp hoặc tách ra thành những hạt mòn rời. Trong quá trình gia công phoi trượt liên tục
trên mặt trước và phôi trượt liên tục trên mặt sau của dao. Những vật liệu bị tách ra do
mòn liên tục bị phoi và phôi liên tục cuốn đi do đó dao bị mòn khốc liệt. Tuỳ thuộc
vào điều kiện cắt, vật liệu gia công và vật liệu dao mà dao bị mòn theo các dạng khác
nhau. Bên cạnh đó cơ chế mòn của dao rất phức tạp.
2.2. Ma sát và mòn của dụng cụ phủ
2.2.1. Ma sát của dụng cụ phủ
Ma sát giữa vật liệu dụng cụ phủ và vật liệu chi tiết gia công được quan tâm rất nhiều.
Ma sát trong cắt kim loại là ma sát trượt tuy nhiên đặc điểm của tương tác ma sát khác hẳn
với ma sát thông thường trong kỹ thuật là lực ma sát phụ thuộc vào áp lực pháp tuyến
theo công thức F
m
= f.N

mặt đối tiếp hoặc tách ra thành những hạt mài rời. Trong trường hợp vật liệu chỉ dính từ bề mặt
này sang bề mặt khác, thể tích hay khối lượng mòn ở vùng tiếp xúc chung bằng không mặc dù
một bề mặt vẫn bị mòn. Định nghĩa mòn nói chung dựa trên sự mất mát của vật liệu, nhưng sự
phá huỷ của vật liệu do biến dạng mà không kèm theo sự thay đổi về khối lượng hoặc thể tích
của vật liệu cũng là một dạng mòn.
Trong thực tế, mòn xảy ra do một hoặc nhiều cơ chế. Trong nhiều trường hợp mòn
sinh ra do một cơ chế nhưng có thể phát triển do sự kết hợp với các cơ chế khác làm phức
tạp hoá sự phân tích hỏng do mòn. Phân tích bề mặt các chi tiết bị hỏng do mòn chỉ xác định
được các cơ chế mòn ở giai đoạn cuối.
Trong hầu hết các quá trình cắt kim loại, khả năng cắt của dụng cụ sẽ giảm dần đến một
lúc nào đó dụng cụ sẽ không tiếp tục cắt được do mòn hoặc hỏng hoàn toàn. Mòn dụng cụ là
chỉ tiêu đánh giá khả năng làm việc của dụng cụ bởi vì nó hạn chế tuổi bền của dụng cụ.
Mòn dụng cụ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công, chất lượng bề mặt và toàn bộ
khía cạnh kinh tế của quá trình gia công. Sự phát triển và tìm kiếm những vật liệu dụng cụ
mới cũng như các biện pháp công nghệ mới để tăng bền bề mặt chính là nhằm mục đích làm
tăng khả năng chống mòn của dụng cụ.
2.3. Các cơ chế mòn của dụng cụ cắt
Theo Shaw mòn dụng cụ có thể do dính, hạt mài, khuếch tán, ôxy hóa và mỏi. Các
cơ chế mòn này xảy ra đồng thời trong quá trình cắt tuy nhiên tùy theo điều kiện cắt cụ
thể mà một cơ chế nào đó chiếm ưu thế. Ngoài ra dụng cụ còn bị phá hủy do mẻ dăm,
nứt và biến dạng dẻo.
Theo Loffer trong cắt kim loại nhiệt độ cắt hay vận tốc cắt là nhân tố có ảnh hưởng
mạnh nhất đến sự tồn tại của các cơ chế mòn phá hủy. Ở dải vận tốc cắt thấp và trung
bình, cơ chế mòn do dính và do hạt mài chiếm ưu thế khi cắt liên tục và gián đoạn. Khi
tăng vận tốc cắt, mòn do hạt mài và hóa lý trở lên chiếm ưu thế đối với cắt liên tục và
tạo nên vùng mòn mặt trước. Sự hình thành các vết nứt do ứng suất nhiệt biến đổi theo
chu kỳ là cơ chế mòn chủ yếu dẫn đến vỡ lưỡi cắt khi cắt không liên tục
2.4. Mòn dao khi phay cứng
Để nâng cao khả năng sử dụng của dụng cụ bởi sự kết hợp độc đáo của lớp phủ
với nền, độ cứng nóng của lớp phủ cao và khả năng cải thiện điều kiện tiếp xúc ở vùng

ra tính chất nhiệt đặc biệt của lớp phủ còn làm giảm tỷ lệ truyền nhiệt vào phoi và dao là
nhân tố quan trọng làm tăng tuổi bền của dụng cụ phủ khi cắt với chế độ cắt cao.
2.5. Mòn và tuổi bền của dụng cụ khi phay cứng
2.5.1. Mòn của dao khi phay cứng
Các dạng mòn và cơ chế mòn của dao phay cứng cũng giống như các dạng và cơ
chế mòn của dụng cụ cắt nói chung. Nhưng về cơ bản dao sẽ có hai cơ chế mòn chính là
nứt, vỡ và bong ra của các mảnh TiAlN và mòn vật liệu nền. Do đặc điểm vận tốc cắt
gọt, lượng chạy dao là khác nhau dẫn đến sẽ có hiện tượng và lượng mòn khác nhau. Vì
vậy việc nghiên cứu quá trình mòn - Tuổi bền của dao tại vận tốc tốc, lượng chạy dao
khác nhau của dao phay cứng là một yêu cầu của thực tế. Vì thế việc nghiên cứu chọn ra
một chế độ cắt phù hợp để tăng hiệu quả sử dụng dao (tuổi bền dao lớn nhất) khi dùng
dao phay cứng gia công một loại vật liệu trong một điều kiện cụ thể là rất cần thiết và
đem lại hiệu quả cho quá trình gia công. Đó cũng chính là cơ sở để tác giả lựa chọn đề
tài này để tăng hiệu quả sử dụng dao trong sản xuất.
2.5.2. Tuổi bền của dao khi phay cứng
Dao phay cứng với đặc điểm lớp phủ rất mỏng thường chỉ vào khoảng vài µm
đến vài chục µm. Mà đặc trưng của dao phay cứng là khả năng cắt gọt sẽ giảm đi đáng
kể khi lớp phủ trên bề mặt bị mài mòn, bị nứt, bong cục bộ. Chính vì vậy có thể coi dao
phay cứng có tuổi bền bằng tuổi thọ.
Tuổi thọ của dao phay cứng thường được xác định như sau:
- Theo chất lượng bề mặt gia công
- Xác định theo độ chính xác kích thước của chi tiết gia công
- Xác định theo lượng mòn mặt sau h
s
- Xác định theo lực, nhiệt độ cắt
- Xác định theo khối lượng…
2.6. Kết luận chương 2
Quá trình gia công có các yếu tố lực cắt, ma sát ảnh hưởng rất lớn đến mòn, tuổi
bền. Vì vậy cần quan tâm nghiên cứu đến lực trên cơ sở mòn, tuổi bền để xem xét chất
lượng bề mặt.

h2, h4, h6 , h8, h10, của profil trong khoảng chiều dài chuẩn L.
Công thức
17
TCVN 2511-95 cũng như ISO quy định 14 cấp độ nhám bề mặt. Phay cứng chính
xác được cấp chính xác dung sai IT thông thường là cấp (5÷7), với độ nhám bề mặt là
Rz = (2 ÷ 4) μm.
Bảng3.1. Các giá trị và chiều dài chuẩn l ứng với các cấp độ nhám bề mặt Ra, Rz
b. Phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt
Để đánh giá nhám bề mặt người ta thường dùng các phương pháp sau:
+ Phương pháp quang học (dùng kính hiển vi Linich).
+ Phương pháp đo độ nhám …bằng máy đo profin Ra, Rz, Rzmax
+ Phương pháp so sánh, có thể so sánh theo hai cách:
- So sánh bằng mắt
- So sánh bằng kính hiển vi quang học
c. Độ sóng bề mặt
Chu kỳ không bằng phẳng của bề mặt chi tiết gia công được quan sát trong khoảng
lớn tiêu chuẩn (từ 1 đến 10 mm) được gọi là độ sóng bề mặt.
3.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến nhám bề mặt khi phay cứng
a. Ảnh hưởng của các thông số hình học của dụng cụ cắt và chế độ cắt Ảnh hưởng của
góc nghiêng chính φ: φ tăng → Rz tăng - Ảnh hưởng của góc nghiêng phụ φ1 : φ1 tăng
→ Rz tăng - Ảnh hưởng của bán kính mũi dao r : r tăng → Rz giảm
b. Ảnh hưởng của biến dạng dẻo lớp bề mặt
BDD lớp bề mặt ảnh hưởng rất lớn đến nhám bề mặt. Biến dạng dẻo lớp bề mặt tăng
làm tăng nhám bề mặt. Vì vậy, tất cả các nguyên nhân làm tăng biến dạng dẻo lớp bề
mặt đều làm tăng nhám bề mặt.
+ Ảnh hưởng của tốc độ cắt
18
Khi tốc độ cắt v thấp, nhiệt cắt không cao, biến dạng dẻo lớp bề măt nhỏ vì vậy nhám bề
mặt Rz khá nhỏ.
+ Ảnh hưởng của lượng chạy dao

40% so với bề mặt không được đánh bóng.
19
+ Ảnh hưởng đến độ chính xác mối ghép
Nhám bề mặt ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của mối ghép. - Với các mối
gép có khe hở, trong giai đoạn mòn ban đầu chiều cao Rz bị san phẳng từ 65 - 75% do
đó khe hở mối ghép tăng lên, độ chính xác mối gép giảm. - Với mối gép có độ dôi, khi
ép chiều cao Rz bị chèn xuống làm cho độ bền của mối ghép giảm xuống.
3.4. Các phương pháp nghiên cứu về độ nhám bề mặt
Như chúng ta đã biết, độ nhám bề mặt ảnh hưởng lớn đến chất lượng làm việc
của chi tiết, dụng cụ và máy công cụ. Khi phay cứng, điều mà chúng ta mong muốn là
đạt năng suất, giảm thời gian gia công mà vẫn đảm bảo chất lượng bề mặt của chi tiết
gia công, độ chính xác và tương quan vị trí hình học. Với các ưu điểm nổi bật của phay
cứng đạt độ bóng cao vì vậy đã có rất nhiều kỹ sư, các nhà nghiên cứu cùng với nhiều
nghiên cứu về độ bóng bề mặt trong phay cứng. Nhìn chung, các nghiên cứu theo hai
hướng sau:
+ Nghiên cứu thực nghiệm: Dựa trên việc xây dựng, quan sát thực tế và nghiên cứu thí
nghiệm độ bóng bề mặt trong phay cứng.
+ Nghiên cứu mô phỏng: Dựa trên việc xây dựng, nghiên cứu các mô hình mô phỏng
quá trình gia công và dự đoán độ nhám bề mặt trong phay cứng
3.4.1. Nghiên cứu độ nhám bề mặt dựa trên thực nghiệm
Theo hướng nghiên cứu này, Guillem Quintana và các cộng sự của ông đã nghiên
cứu: Sử dụng dữ liệu hạt nhân trong máy công cụ cho việc đánh giá gián tiếp của độ nhám
bề mặt trong máy phay đứng, nghiên cứu này được đang trên tạp chí khoa học Robotics và
Tích hợp máy tính vào sản xuất năm 2011 [12]. Qua nghiên cứu này chúng ta có được một
phương pháp khác để xác định độ nhám bề mặt trong gia công phay. Trong nghiên cứu các
thí nghiệm đã được tiến hành thu thập dữ liệu nhằm phát triển các mô hình thuật toán, các
mô hình này sẽ được sử dụng để dự đoán độ nhám bề mặt. Bảy mươi hai mẫu được sử dụng
để phát triển hai mạng neutral, một dựa trên đầu vào của gia tốc và các yếu tố đầu vào của
hạt nhân, và để so sánh hiệu suất của nguồn dữ liệu khi tính toán các thông số độ nhám bề
mặt trung bình (Ra).

Ding cùng các cộng sự đã nghiên cứu: Nghiên cứu thực nghiệm về cải thiện khả năng gia
công của thép cứng công cụ bằng cách sử dụng hai chiều rung động trong phay siêu tinh,
được đăng trên tạp chí quốc tế máy công cụ và sản xuất, tháng 12 năm 2010 [13] H. Ding
cùng các cộng sự đã có hướng nghiên cứu mới mẻ bằng cách sử dụng thêm sự trợ giúp của
rung động hai chiều vào trong gia công siêu phay tinh 2-D VAMEM (two dimensional
vibration-assited micro-end-milling).
Hình. Mô hình và quá trình thí nghiệm 2-D VAMEM
Các thí nghiệm được thực hiện trên thép đã được tôi cứng, độ cứng của thép (55 – 58
HRC). Từ đó, nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số rung động đến nhám bề
mặt và mòn dụng cụ.
Nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng của các thông số gia công đến độ nhám bề
mặt, hình thành phoi và việc phủ dụng cụ cắt bằng CBN. Qua thí nghiệm, nghiên cứu đã
so sánh kết quả đạt được tương ứng với hai trường hợp thí nghiệm ở trên và cho rằng.
Việc sử dụng CBN để phủ dụng cụ cắt là một lợi thế hơn rất nhiều so với khi không phủ
CBN khi gia công phay cứng, dụng cụ cắt được phủ CBN giúp làm tăng độ bóng bề mặt
22
đồng thời giúp quá trình tạo phoi đồng thời. Cùng với hướng nghiên cứu bằng thực
nghiệm, Xiaobin Cui cùng với các cộng sự đã nghiên cứu: “Độ bóng bề mặt và sự hình
thành phoi trong phay bề mặt tốc độ cao thép AISI H13” đăng trên tạp chí quốc tế công
nghệ sản xuất tháng 10 năm 2011 [16] đã đề cập. Nhiều nghiên cứu trước đây về gia
công tốc độ cao đã được tiến hành để đạt được hiệu quả và độ chính xác gia công cao.
Trong nghiên cứu này, đã thu được các đặc tính của lực cắt, độ nhám bề mặt,
phoi trong phay cao tốc bề mặt của thép AISI H13 (46-47HRC). Bằng nghiên cứu thực
nghiệm điều tra quan sát các dạng phoi và màu sắc của phoi.
Nghiên cứu đã cho thấy, khi cắt cao tốc ở 1400 m/phút có thể coi là giá trị
ngưỡng. Ở tải trọng tương đối thấp, bề mặt gia công lần cuối tốt, và hiệu quả của gia
công cắt gọt sẽ tăng đồng thời. Khi tốc độ cắt dưới 1400 m/phút, các thứ tự thông số cắt
ảnh hưởng tới độ nhám bề mặt Ra là chiều sâu cắt, tốc độ cắt, và tốc độ ăn dao.
Nghiên cứu đã cho thấy: tốc độ ăn dao thấp, chiều sâu cắt thấp, và tốc độ cắt thấp
dưới 1400 m/phút, độ nhám bề mặt Ra của bề mặt gia công dưới 0,3 μm, ta nên tránh

chạy dao hợp lý nhằm mục đích để tránh dụng cụ chịu quá tải trong khi đang gia công
các bề mặt. Việc ứng dụng CAD (Computer Aided Design) vào trong mô phỏng gia
công phay là rất cần thiết, nhằm cải thiện nâng cao chất lượng bề mặt là phương pháp
rất hiệu quả và được chứng minh bằng một ví dụ thực tế Cùng với hướng ứng dụng
CAD-CAM vào trong thiết kế và sản xuất như nghiên cứu trên [18], Nikolaos Tapoglou
và Aristomenis Antoniadis đã công bố một bài báo viết về phương pháp ứng dụng đồ
họa máy tính CAD-CAM để mô phỏng dự đoán kết quả độ nhám bề mặt trong gia công
phay: Mô phỏng chiều chuyển động của phay bề mặt, được đăng trên tạp chí
Measurement, 2012 [19].
Hình: Mô tả lưỡi cắt
Phay bề mặt là phương pháp sản xuất hiệu quả nhất, gia công thô và hoàn thiện
phần lớn bề mặt của các bộ phận kim loại. Nghiên cứu đã trình bày một mô hình mô
phỏng mới đã được phát triển và ứng dụng vào môi trường CAD Và với ứng dụng này
có thể mô phỏng chính xác sản phẩm bằng phần mềm CAD nếu các dữ liệu phay, chẳng
hạn như độ nhám bề mặt, kích thước phoi không sai lệch, cắt giảm các thành phần của
lực cắt và xử lý lực cắt động…là rất cần thiết. Mô hình mô phỏng đúng với chuyển
24
động của dụng cụ cắt bằng cách sử dụng chính xác thông số hình học của dụng cụ cắt.
Từ đó, dự báo chính xác kết quả độ nhám bề mặt.
Hình: Thí nghiệm và kết quả mô phỏng
Nikolaos Tapoglou cùng các cộng sự của ông đã xác minh một cách kỹ lưỡng độ
chính xác của mô hình mô phỏng với ứng dụng của CAD. Bằng cách thực hiện một loạt
các thí nghiệm phay. Đồng thời mô hình trên đã đề xuất được chính minh là phù hợp để
xác định các điều kiện tối ưu cho gia công phay bề mặt. Phần mềm có thể tích hợp dễ
dàng vào các hệ thống CAD-CAM Thêm một hướng nghiên cứu mô phỏng, C.K. Toh
đã nghiên cứu đề tài: Phân tích địa hình bề mặt trong phay cao tốc lần cuối thép cứng gá
nghiêng, được đăng trên tạp chí Precision Engineering, tháng 10 năm 2004 [21]. Trong
nghiên cứu chỉ ra các kết cấu bề mặt của một bề mặt được phay là quá trình vốn quan
trọng trong gia công phay lần cuối. Đây là một trong những tiêu chuẩn được sử dụng
phổ biến nhất để xác định khả năng công nghệ của phôi. C.K. Toh đã đánh giá hướng

với phay tinh khuôn mẫu tự do và khuôn kéo dây. Qua phân tích các kết quả của các
hướng nghiên cứu trên, các nghiên cứu đã nghiên cứu theo nhiều hướng khác nhau về
độ bóng bề mặt trong phay cứng. Cùng với đó là các phương pháp nghiên cứu hiện đại
được ứng dụng, đem lại nhiều kết quả tốt về độ nhám bề mặt trong phay cứng. Tuy
nhiên, các nghiên cứu về độ bóng bề mặt vẫn còn những vấn đề tồn tại sau:
* Chưa thể khác định chính xác độ nhám bề mặt trong mọi trường hợp.
* Sử dụng các thiết bị giá thành cao, thường được sử dụng trong các loại máy công cụ
hiện đại.
* Khi tối ưu hóa các thông số của quá trình gia công phay cứng đạt độ bóng bề
thường kéo theo năng suất giảm và tính kinh tế cao.
* Nghiên cứu chưa được ứng dụng nhiều trong gia công phay cứng
* Mới chỉ nghiên cứu trên một số vật liệu hợp kim cụ thể trong khi còn nhiều vật liệu
hợp kim đang được sử dụng phổ biến mà chưa được nghiên cứu.